KR100917661B1 - 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에 관한 것으로서 유입용수가 저장되는 유입용수저장부와 배출될 용수가 저장되는 배출용수저장부를 분리하는 차단판의 상부에 여과사가 내장된 여과사내장형스크린을 설치하고 여과사내장형스크린의 세척을 위한 역세과정에서 여과사내장형스크린으로 고압의 공기를 분사함으로써 여과사들의 세척을 용이하게 함과 동시에 여과사를 세척하는 역세의 과정동안에도 용수의 여과를 중단하지 않고 수행할 수 있는 것에 특징이 있다.
용수여과, 여과사, 세척, 역세

Description

여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치{AUTO STRAINER HAVING SAND FILTRATION SCREEN}
본 발명은 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에 관한 것으로서, 여과사들의 사이들 용수가 통과하는 동안에 여과사에 의해 이물질이 여과되도록 하는 용수여과장치에 관한 것이다.
댐과 같은 수원에서 최초로 공급되는 용수는 수차례의 여과과정을 거쳐 산업용수 또는 식수로 사용되게 된다.
이 때 각각의 여과과정마다 여과되는 이물질의 크기를 단계적으로 감소시킴으로써 이후 여과과정을 수행하는 여과장치에 과도한 부담을 주는 것을 피할 수 있다.
예를 들면 댐에서 공급되는 용수는 1차 용수여과장치에서 약 30마이크로미터 이상의 이물질들을 걸러내며, 2차로 여과사(모래) 또는 섬유여과를 통해 중간영역을 여과하여 더욱 정밀한 여과는 RO(Reverse osmosis, 역삼투), MF(Microfiltration, 정밀여과), UF(ultrafiltration, 한외여과) 등의 방식을 통해 0.1마이크로미터 이상의 물질을 걸러주게 된다.
여과사를 이용한 여과장치는 일정기간 사용하면 여과사들의 사이에 일정수준 이상으로 이물질들이 끼워져 머무르게 되므로 여과사를 세척하여 끼워진 이물질들을 제거하는 과정이 필요하다. 종래의 여과사를 이용한 여과장치는 이물질들을 제거하는 동안에는 용수의 여과를 중단해야 했으므로, 여과장치 이후의 공정과 단락이되어 이를 방지하기위한 보조장치(예를 들면, 중간 집수조, 이송펌프)가 필요하며 전체적인 여과시간이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 여과사를 세척하는 역세의 과정에서도 용수의 여과를 중단하지 않으며 이에 더하여 역세의 수행이 매우 용이해지는 용수여과장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 본 발명의 과제는 용수유입관에 연결되는 유입용수저장부와 용수배출관에 연결되는 배출용수저장부의 사이에 스크린을 설치하여 용수를 여과하는 용수여과장치에 있어서, 상기 유입용수저장부와 상기 배출용수저장부를 분리하며 상기 유입용수저장부와 상기 배출용수저장부를 연결하는 하나 이상의 통과공이 형성된 차폐판과, 상기 배출용수저장부에 배치되어 상기 차폐판의 상기 통과공을 덮도록 상기 통과공에 설치되며 내부에 여과사가 저장되는 여과사내장형스크린과, 상기 용수여과장치의 상부에 설치되는 모터와, 상기 모터로부터 회전력을 전달받아 회전이 가능하며 공기유입공과 공기배출공이 형성되고, 상기 공기유입공과 상기 공기배출공에 연결되는 공간이 내부에 형성된 중공축과, 상기 중공축을 둘러싸며 내부에는 상기 중공축의 상기 공기유입공을 둘러싸는 원주상의 공기유입공간이 형성되고 상기 공기유입공간은 공기가 주입되는 공기주입관에 연결되는 공기주입용부시와, 상기 중공축의 하단에 결합되어 회전이 가능하며, 상기 용수여과장치의 외부로 연장된 역세수배출통로 및 상기 역세수배출통로와 연결되며 회전이동시에 상기 차폐판의 상기 통과공의 아래에 위치할 수 있는 역세수유도통로가 형성된 역세수배출관 및 일단이 상기 중공축의 공기배출공에 연결되고 상기 역세수배출관 내부를 통과하여 타단이 상기 역세수유도통로의 내부공간의 상부에 위치하는 공기분사관을 포함하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에 의해 달성된다.
또한 상기 여과사내장형스크린은 2개 이상이 설치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 공기주입관은 상기 차폐판 상부의 상기 배출용수저장부에 위치하는 것이 바람직하다.
또한 상기 역세수배출관의 상기 역세수유도통로의 상부에는 상기 역세수유도통로와 상기 차폐판의 상기 통과공의 사이의 측면영역을 둘러싸는 원주상측면커버가 더 설치되며, 상기 원주상측면커버는 스프링에 의해 상방향으로 탄성지지되는 것이 바람직하다.
또한 상기 여과사내장형스크린은 하단이 쐐기형와이어스크린부로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 여과사내장형스크린은 내장된 상기 여과사의 상부에 여유공간이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 여과사내장형스크린은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점진적으로 증가되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에 의하면 여과사에 끼인 이물질을 세척하는 역세의 과정에서도 용수의 여과가 중단되지 않는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치를 도시한 측단면도이고, 도 2는 도 1의 중공축(20) 및 공기주입용부시(30) 주위를 도시한 확대도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치(이하 '용수여과장치'라 함)는 용수여과탱크(1)와 용수여과탱크(1)내에 설치되어 용수여과탱크(1)의 내부공간을 유입용수저장부(2)와 배출용수저장부(3)로 분리하는 차폐판(10)과 차폐판(10)의 위쪽에 설치되는 여과사내장형스크린(70)과 차폐판(10)의 아래에 형성되어 역세과정에서 역세수를 용수여과탱크(1)의 외부로 배출하는 모터(7)에 의해 회전하는 역세수배출관(50) 및 역세과정에서 여과사내장형스크린(70)으로 공기를 분사하는 공기분사관(60)을 포함하여 구성된다.
용수여과탱크(1)는 내부에 설치된 차폐판(10)에 의해 유입용수저장부(2)와 배출용수저장부(3)로 분리된다. 유입용수저장부(2)는 용수유입관(4)에 연결되며 배출용수저장부(3)는 용수배출관(5)에 연결된다. 용수여과탱크(1)의 상부에는 모터(7)가 설치되며 모터(7)는 용수여과탱크(1)의 내부로 삽입된 전동축(8)과 연결된다. 용수여과탱크(1)의 상단에는 후술할 역세의 과정에서 용수여과탱크(1)의 내부로 진입하는 공기가 용수여과탱크(1)의 내부에 충전되는 것을 방지하기 위해 자동 공기배출장치(6)가 형성된다.
차폐판(10)은 중앙을 기준으로 원주상으로 하나 이상의 통과공(11)이 형성되며 통과공(11)을 제외한 부분에서 유입용수저장부(2)와 배출용수저장부(3)를 분리하며 통과공(11)의 상부에는 후술할 여과사내장형스크린(70)이 설치된다. 차폐판(10)의 중앙에는 후술할 공기주입용부시(30) 및 중공축(20)이 차폐판(10)을 관통하여 설치된다.
중공축(20)은 내부에 공간이 형성되며 대략 중앙부분의 일측면에 공기주입관(40)과 연결되는 공기유입공(22)이 형성되고 하부의 일측면에 후술할 공기분사관(60)과 연결되는 공기배출공(24)이 형성된다. 중공축(20)은 내부공간은 공기유입공(22)과 공기배출공(24)을 제외한 부분에서 중공축(20)의 외부와 차단된다. 중공축(20)의 상단은 용수여과탱크(1) 내부로 삽입된 상기 전동축(8)에 연결되어 상기 모터(7)의 회전에 의해 회전이 가능하다.
공기주입용부시(30)는 중공축(20)의 공기유입공(22)을 둘러싸도록 설치되며 차폐판(10)의 중앙을 통과하도록 차폐판(10)에 고정된다. 공기주입용부시(30)는 내부에는 상기 중공축(20)의 공기유입공(22)의 외측에서 중공축(20)을 원주상으로 둘러싸는 공기유입공간(32)이 형성되고 공기유입공간(32)은 공기주입용부시(30)의 외측에 형성된 공기주입관연결공(34)을 통해 후술한 공기주입관(40)과 연결된다. 공기주입용부시(30)와 중공축(20)의 사이에는 오링(37)이 설치되어 유입용수저장부(2)와 배출용수저장부(3) 사이를 밀폐하여 차단한다.
공기주입관(40)은 용수여과탱크(1)의 외부에 설치된 공기탱크 등의 공기공급 수단(42)에 연결되어 공기주입용부시(30)를 통해 중공축(20)으로 공기를 주입한다. 공기주입관(40)은 후술할 역세수배출관(50)의 회전을 방해하지 않도록 배출용수저장부(3)에 형성된다.
역세수배출관(50)은 상부가 중공축(20)의 하단에 결합되어 중공축(20)의 회전에 따라 회전한다. 역세수배출관(50)은 하방으로 연장되어 용수여과탱크(1)의 외부로 연장된 역세수배출통로(51)와 상기 역세수배출통로(51)와 연결되고 상방으로 상기 차폐판(10)에 인접하게 연장된 역세수유도통로(52)를 구비한다. 역세수배출관(50) 중 역세수유도통로(52)의 상단에는 역세수유도통로(52)의 상단과 차폐판(10) 사이의 측방향영역을 둘러싸는 원주상측면커버(55)가 설치되며, 원주상측면커버(55)는 역세수배출관(50) 중 역세수유도통로(52)의 상부둘레에 설치된 스프링(56)에 의해 상방으로 탄성지지된다.
공기분사관(60)은 일측단부가 중공축(20)의 하부에 형성된 공기배출공(24)에 연결되며, 상기 역세수배출관(50)을 관통하여 상기 역세수배출관(50)의 역세수유도통로(52)의 상방으로 연장되고 타측단부가 역세수유도통로(52)의 상단에 인접한 영역에 위치한다. 공기분사관(60)은 설치의 용이를 위해 분리된 구조로 형성된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사내장형스크린을 도시한 일부절개도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사내장형스크린의 배치를 도시한 평단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용수여과장치에 사용되는 여과사 내장형스크린(70)은 상단이 잘려진 원추형상이며 내부에는 구조적 형태를 유지하며 동시에 용수가 용이하게 소통될 수 있는 구멍들이 형성된 타공프레임(72)이 형성되고, 타공프레임(72)의 측면둘레에 그물구조의 와이어메시스크린(74)이 형성되며, 타공프레임(72)의 아래면에는 평면구조이며 쐐기형와이어들의 사이에 슬릿이 형성된 쐐기형와이어스크린(76)이 형성된다. 와이어메시스크린(74)의 구멍과 쐐기형와이어스크린(76)의 슬릿의 크기는 여과사(79)가 빠져나가지 않도록 여과사(79)의 크기보다 작게 형성된다.
타공프레임(72)의 내부에는 여과사(79)가 채워진다. 여과사(79)는 타공프레임(72)의 내부공간의 50% 내지 90%를 점유하는 양만큼 채워지며, 그 결과 타공프레임(72)의 내부공간에는 여과사(79)가 채워지지 않은 여유공간이 형성된다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 여과사내장형스크린(70)은 차폐판(10)의 둘레에 복수로 설치되며 여과사내장형스크린(70)들은 상부를 덮도록 원주상의 고정커버(80)가 설치되며 고정커버(80)와 차폐판(10)을 연결봉(미도시)으로 연결하여 고정커버(80)가 여과사내장형스크린(70)을 차폐판(10)에 밀착시키도록 한다.
여과사내장형스크린(70)을 절두된 원추형으로 형성한 것은 하부의 폭이 넓어야 여과사(79)에 의한 여과면적이 증가하여 여과효율이 향상되기 때문이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 용수흐름을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 펌프(9)의 압력에 의해 용수유입관(4)을 통해 용수여과탱크(1)의 유입용수저장부(2)로 유입된 용수는 여과사내장형스크린(70)을 거쳐 여과된 후 배출용수저장부(3)를 거쳐 용수 배출관(5)을 통해 용수여과탱크(1)의 외부로 배출된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사의 역세를 위한 분사공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용수여과장치는 용수여과탱크(1)의 외부에서 공기공급수단(42)에 의해 공급된 고압의 공기는 공기주입관(40)을 통해 공기주입용부시(30)의 공기유입공간(32)으로 공급되고, 공기유입공간(32)과 소통하는 공기유입공(22)을 통해 공기가 중공축(20)의 내부공간으로 유입되며 중공축(20)의 공기배출공(24)을 통해 공기분사관(60)으로 공기가 유입된다.
공기분사관(60)의 단부에서 분사된 고압의 공기는 차폐판(10)의 통과공(11)을 거쳐 여과사내장형스크린(70)의 여과사(79)로 침투한다. 이 때 역세수배출관(50)과 차폐판(10)의 사이에서 차폐판(10)에 밀착하도록 스프링(56) 지지되는 원주상측면커버(55)가 위치하므로 분사된 공기는 누설되지 않고 대부분 여과사(79)로 침투하게 된다.
여과사(79)로 침투한 공기는 여과사(79)들 사이의 간격을 확장시키는 역할을 하며 여과사내장형스크린(70)을 거쳐 배출용수저장부(3)로 이동한 공기는 배출되는 용수와 함께 용수배출관(5)을 통해 용수여과탱크(1)의 외부로 배출된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에서 분사공기에 의해 여과사내장형스크린의 내부의 여과사들 사이의 간격변화를 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 공기분사관(60)을 통해 여과사내장형스크린(70)의 내부로 침투한 고압의 공기는 여과사(79)들에 압력을 가하여 여과사(79)들 사이의 간격이 확장된다. 여과사(79)들 사이의 간격이 확장됨에 따라 여과사내장형스크린(70)의 내부공간을 여과사(79)가 점유하는 영역 또한 확장된다. 여과사내장형스크린(70)에는 여유공간이 형성되어 있기 때문에 여과사(79)들 사이의 간격이 확장될 수 있는 공간이 마련된다.
따라서 여과사(79)들 사이에 끼워져서 여과사(79)들 사이에 머무르던 이물질(100)들은 여과사(79)들 사이의 간격이 확장되면서 이동할 수 있는 통로가 마련되며, 역세과정에서 역세수배출관(50)으로 배출되는 역세용수에 휩쓸려서 역세용수와 함께 용수여과탱크(1)의 외부로 배출된다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에서 역세시의 용수의 흐름을 표시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 역세과정에서 역세수배출관(50)은 역세를 수행할 여과사내장형스크린(70)이 설치된 차폐판(10)의 통과공(11) 아래로 이동하여 위치한다.
역세과정이 시작될 때에는 역세수배출관(50)에 형성된 밸브(미도시)가 열리면서 역세수배출관(50)의 외부공기측 단부는 대기압에 노출된다. 한편 용수여과탱크(1)의 배출용수저장부(3)의 압력은 펌프(9)에 의해 가압되어 유입용수저장부(2)로 진입한 용수의 압력과 거의 유사하므로 대기압보다 훨씬 큰 압력을 갖는다.
따라서 이러한 배출용수저장부(3)의 압력과 대기압의 압력차에 의해 배출용수저장부(3)에 저장된 용수중에서 역세가 수행되는 여과사내장형스크린(70)에 인접 한 영역에 있는 용수부터 우선적으로 여과사내장형스크린(70)을 통해 역세수배출관(50)으로 배출되게 된다.
도 6 및 도 7을 통해 설명한 바와 같이, 역세과정에서는 역세를 수행하는 여과사내장형스크린(70)으로 공기분사관(60)을 통해 고압의 공기가 분사되어 여과사(79)들 사이의 간격이 확장되므로, 이 때 역세수배출관(50)으로 배출되는 용수가 여과사(79)들 사이에 머무르던 이물질(100)들을 휩쓸어서 역세수배출관(50)으로 배출시키게 된다. 하나의 여과사내장형스크린(70)에 대한 역세가 완료되면 역세수배출관(50)이 모터(7)에 의해 이동하여 여과사내장형스크린(70)의 역세를 수행할 수 있다.
이 때 하나의 여과사내장형스크린(70)에서는 역세가 이루어지지만 다른 여과사내장형스크린(70)들에서는 여전히 여과가 수행된다. 따라서 배출용수저장부(3)에 위치하는 용수의 일부는 역세수배출관(50)으로 배출되지만 나머지 일부는 용수배출관(5)으로 배출된다. 따라서 본 발명에 따른 용수여과장치는 용수를 여과하는 과정을 중단하지 않고 여과사내장형스크린(70)들을 차례차례 역세하여 세척할 수 있는 것이다.
역세과정의 시작은 유입용수관 및 용수배출관(5) 각각에 압력센서들(미도시)을 설치하고 각각에 설치된 압력센서들의 측정값에 일정값 이상의 차이가 발생시 이루어지도록 설정할 수 있다.
본 발명에 따른 용수여과장치의 여과사내장형스크린(70)은 하부에 쐐기형와이어스크린(76)이 형성되므로, 쐐기형와이어스크린(76)이 여과사(79)에 진입하기 이전에 용수를 예비적으로 걸러주게 되어 여과사(79)들에게 과도한 부담을 주지 않는다.
상기 실시예에서 여과사내장형스크린(70)의 와이어메시스크린(74)부 내측에 구조적 형태를 유지시키도록 타공판이 형성된 이유는 와이어메시스크린(74)이 매우 유연하여 구조적 형상을 유지하기 어렵기 때문이다.
상기 실시예에서는 공기주입관(40)으로 공기를 공급하기 위해 공기탱크와 같은 공기공급수단(42)을 사용하였으나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 송풍기 등과 같은 공기공급수단을 사용하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치를 도시한 측단면도이고,
도 2는 도 1의 중공축 및 부시 주위를 도시한 확대도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사내장형스크린을 도시한 일부절개도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사내장형스크린의 배치를 도시한 평단면도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 용수흐름을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치의 여과사 역세를 위한 분사공기의 흐름을 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에서 분사공기에 의해 여과사내장형스크린 내부의 여과사들 사이의 간격변화를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치에서 역세시의 용수의 흐름을 표시한 도면이다.
* 주요 참조부호의 설명 *
1: 용수여과탱크 2: 유입용수저장부
3: 배출용수저장부 10: 차폐판
20: 중공축 30: 공기주입용부시
40: 공기주입관 50: 역세수배출관
60: 공기분사관 70: 여과사내장형스크린

Claims (7)

  1. 용수유입관에 연결되는 유입용수저장부와 용수배출관에 연결되는 배출용수저장부의 사이에 스크린을 설치하여 용수를 여과하는 용수여과장치에 있어서,
    상기 유입용수저장부와 상기 배출용수저장부를 분리하며 상기 유입용수저장부와 상기 배출용수저장부를 연결하는 하나 이상의 통과공이 형성된 차폐판;
    상기 배출용수저장부에 배치되어 상기 차폐판의 상기 통과공을 덮도록 상기 통과공에 설치되며 내부에 여과사가 저장되는 여과사내장형스크린;
    상기 용수여과장치의 상부에 설치되는 모터;
    상기 모터로부터 회전력을 전달받아 회전이 가능하며 공기유입공과 공기배출공이 형성되고, 상기 공기유입공과 상기 공기배출공에 연결되는 공간이 내부에 형성된 중공축;
    상기 중공축을 둘러싸며 내부에는 상기 중공축의 상기 공기유입공을 둘러싸는 원주상의 공기유입공간이 형성되고 상기 공기유입공간은 공기가 주입되는 공기주입관에 연결되는 공기주입용부시;
    상기 중공축의 하단에 결합되어 회전이 가능하며, 상기 용수여과장치의 외부로 연장된 역세수배출통로 및 상기 역세수배출통로와 연결되며 회전이동시에 상기 차폐판의 상기 통과공의 아래에 위치할 수 있는 역세수유도통로가 형성된 역세수배출관; 및
    일단이 상기 중공축의 공기배출공에 연결되고 상기 역세수배출관 내부를 통과하여 타단이 상기 역세수유도통로의 내부공간의 상부에 위치하는 공기분사관을 포함하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과사내장형스크린은 2개 이상이 설치되는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기주입관은 상기 차폐판 상부의 상기 배출용수저장부에 위치하는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 역세수배출관의 상기 역세수유도통로의 상부에는 상기 역세수유도통로와 상기 차폐판의 상기 통과공의 사이의 측면영역을 둘러싸는 원주상측면커버가 더 설치되며, 상기 원주상측면커버는 스프링에 의해 상방향으로 탄성지지되는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과사내장형스크린은 하단이 쐐기형와이어스크린부로 형성되는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과사내장형스크린은 내장된 상기 여과사의 상부에 여유공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 여과사내장형스크린은 상부에서 하부로 갈수록 폭이 점진적으로 증가되는 것을 특징으로 하는 여과사내장형스크린을 구비한 용수여과장치.
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