KR101218082B1 - 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하수, 오수, 폐수 등의 유입수가 반응조에서 일련의 처리공정이 진행되도록 하는 통상의 SBR 공법을 개선하여 초기 SBR 장치의 시공시 소요되는 에너지의 소모를 경감시키고, 운용시 동력으로 소모되는 에너지를 줄이고, 유지보수를 경감시킴으로써 에너지의 소비를 감소시켜 저탄소 녹색성장에 기여할 수 있도록 하는 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 제공한다. 본 발명의 연속유입식 에스비알 수처리 장치(10)는 반응조(2), 유량저장조(1) 및 유입수 분배수단(20)을 구비하여 유입수를 처리하게 된다. 연속유입식 에스비알 수처리 공법은 SBR 설비로 유입되는 유입수가 기본적으로 반응조(2)로 유입되도록 한다.

Description

수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치{WASTEWATER TREATMENT METHOD AND CONTINUOUNS INFLOW SBR FACILITY USING THE METHOD}

본 발명은 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 유입수의 유입시 소요되는 에너지의 절감이 가능하도록 함으로써 저탄소 녹색성장을 구현할 수 있도록 하는 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치에 관한 것이다.

일반적인 에스비알(SBR; Sequencing Bath Reactor) 공법은 유입되는 오폐수를 저장하는 유량조정조로부터 단일의 반응조로 처리할 양만큼 유입되도록 하여 폭기, 침전 등의 처리과정을 거친 후 유출되도록 한다.

이와 같은 SBR 공법은 폐수 발생이 불균일한 농ㆍ어촌의 소규모 수처리 시설에 주로 적용되었는데, 근래에는 중ㆍ대규모의 수처리 시설에도 적용하기 위한 방안으로 다양한 기술이 제안되고 있다.

예로 들면, 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0420647호 "연속 유입 회분식 오폐수 처리방법"은 무산소혼합조는 주반응조에서 반송되는 슬러지의 반송비를 15% 내지 30%로 유지시키고, 용존산소의 농도를 0.3mg/ℓ 내지 0.5mg/ℓ로 유지시키는 기술을 제안하고 있다.

그리고, 등록번호 제10-0520034호 "원수 연속균등유입 연속회분식 반응조에서의 유기물,영양염류 제거방법 및 그 장치"는 단일 반응조내 원수 연속균등유입상태에서 반응, 침전, 방류의 1주기가 혼합액의 혐기교반단계, 혼합액의 포기단계, 혼합액의 무산소교반단계, 혼합액의 재포기단계, 혼합액의 침전단계 및 상징수의 방류단계로 이루어지는 기술을 제안하고 있다.

그리고, 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0095571호 "연속유입 간헐배출식 연속회분식반응조 및 이를 통한하수처리방법"은 반응조와 별도의 혐기조를 구성하고 이 혐기조를 거친 하수를 반응조에서 처리하는 기술을 제안하고 있다.

그리고, 등록특허공보 등록번호 제10-0865920호 "연속회분식 반응장치 및 이를 이용한 하수처리방법"은 유입수 분배기능을 구비한 슬러지 배출장치를 제공하고, 스컴 제거 기능이 구비된 처리수 배출 장치를 제안하고 있다.

또한, 본 발명자도 등록번호 제10-0535379호 "디켄터 및 이를 사용한 다단계 회분식 처리시스템"을 통해 반응조내에서 유입, 폭기, 침전, 방류의 공정이 이루어지는 회분식 처리공법에서 상등수 배출시 스컴 및 슬러지의 유출을 최대한 방지할 수 있도록 한 기술을 제안한 바 있다.

이와 같이 제안되고 있는 종래기술의 SBR 공법은 기본적인 SBR 공법을 개선하여 처리 용량과 효율을 높이고자 하고 있는데, 기본적으로 오수나 폐수와 같은 유입수가 유량조정조에 연속적으로 유입되도록 하고, 유량조정조에 저장된 처리수를 펌핑(pumping)하여 반응조가 채워지도록 한 다음 처리공정을 진행하게 된다.

따라서, 종래기술에 따른 SBR 공법은 오폐수 또는 하수 등의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우에도 획일화된 처리과정으로 운영됨으로 동력비의 증가와 설비의 유지보수가 높게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 하수, 오수, 폐수 등의 유입수의 수처리 공정이 진행되도록 함에 있어서 유입수의 유입시 에너지 절감이 가능하도록 함으로써 저탄소 녹색성장을 구현할 수 있도록 하는 새로운 형태의 수처리 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 SBR 공법에 있어서 유입수의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우에는 유입수가 반응조로 바로 유입되도록 함으로써, 유량조정조로부터의 불필요한 펌핑이 이루어지지 않도록 할 수 있는 새로운 형태의 수처리 공법을 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하기 위한 반응조(2)와, 상기 반응조(2)에 공급하기 위한 유입수를 수용하는 유량저장조(1)를 구비하여 이루어지는 수처리 공법에 있어서, 상기 유량조정조(1) 및 반응조(2)와 연통되는 유입로(a, b)를 갖는 유입수 분배수단(20)이 구비되도록 한 상태에서 유입수가 상기 유입수 분배수단(20)을 통해 상기 유량조정조(1)와 반응조(2)로 유입되도록 하되, 유입수가 정해진 유량내에서는 상기 반응조(2)로 유입되도록 하고, 상기 정해진 유량이 초과되는 경우 상기 유량조정조(1)로 유입되도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 공법에서 상기 유입수 분배수단(20)은 상기 반응조(2)와 연통되는 유입로(b)를 개폐시키는 부력 유니트(40)를 구비하여 상기 유량조정조(1) 및 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조정하되, 상기 부력 유니트(40)는 상기 반응조(2)의 수위에 따라 작동되도록 할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하기 위한 반응조(2)와; 상기 반응조(2)에 공급하기 위한 유입수를 수용하는 유량저장조(1) 및; 상기 유량조정조(1) 및 반응조(2)와 연통되는 유입로(a, b)를 갖고, 유입수가 정해진 유량내에서는 상기 반응조(2)로 유입되도록 하고, 상기 정해진 유량이 초과되는 경우 상기 유량조정조(1)로 유입되도록 하기 위한 유입수 분배수단(20)을 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 장치에서 상기 유입수 분배수단(20)은 상기 유입로(a, b)를 형성하는 관로 유니트(30) 및, 상기 반응조(2)의 수위에 의해 작동되어 상기 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조절하는 부력 유니트(40)를 구비할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 장치에서 상기 유입수 분배수단(20)은 상기 유량조정조(1)와 연통되는 유입로(a)상에 정해진 높이로 형성되는 수위 제한블록(26)을 구비하고, 상기 부력 유니트(40)는 상기 반응조(2)에 띄워지는 부력체(42) 및, 상기 반응조(2)로 연통되는 유입로(b)상에 설치되고, 상기 부력체(42)와 링크접속되어 열리고 닫힘으로써 상기 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조절하는 게이트(24)를 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치에 따르면, SBR 설비로 유입되는 유입수가 기본적으로 반응조(2)로 유입되도록 함으로써, 하수, 오수, 폐수 등의 유입수가 반응조(2)에서 일련의 처리공정이 진행되도록 하는 SBR 공법에 있어서 유입수의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우에 유량조정조(1)로부터의 불필요한 펌핑이 이루어지지 않도록 한다. 따라서, 펌핑으로 인한 에너지 절감과 함께 초기 시설투자시 펌핑부하를 고려한 설계수준을 낮출 수 있어 사회적으로 이슈화되고 있는 저탄소 녹색성장을 구현할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치는 반응조(2)의 수위에 의해 작동되는 부력 유니트(40)를 활용하여 자동으로 수위조절이 가능하도록 함으로, 운영상 제어 및 기기 운전에 따른 부하와 에너지의 소요를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 기술사상에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 설명하기 위한 블록다이어그램;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 설명하기 위해 일례로 구성되는 연속유입식 에스비알 수처리 장치의 개념적인 단면도;
도 3은 도 2에서 보인 연속유입식 에스비알 수처리 장치를 유입수 분배수단의 뒷 방향에서 보인 개념적인 사시도;
도 4는 도 2에서 보인 연속유입식 에스비알 수처리 장치를 유입수 분배수단의 앞 방향에서 보인 개념적인 사시도이다.

도 1은 본 발명의 기술사상에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 설명하기 위한 블록다이어그램이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치는 하수, 오수, 폐수 등의 유입수를 수처리하기 위한 수처리 시설의 시공시 소요되는 자원의 소모를 경감시키고, 운용시 동력으로 소모되는 에너지를 줄이고, 유지보수를 경감시킴으로써 에너지의 소비를 감소시켜 저탄소 녹색성장에 기여할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 물론, 이와 같은 본 발명에 따른 수처리 공법은 대표적으로 반응조(2)에서 일련의 처리공정이 진행되도록 하는 통상의 SBR 공법을 개선하여 이루지는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명에 따른 수처리 공법의 기대효과는 설비로 유입되는 유입수가 기본적으로 반응조(2)로 유입되도록 함으로써, 유입수의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우에 유량조정조(1)로부터의 불필요한 펌핑이 이루어지지 않도록 함으로써 성취된다. 특히, 본 발명에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치는 종래기술에 따른 SBR 공법 및 장치에 비해 유량조정조(1)로부터 반응조(2)로 유입수를 이송시키기 위한 펌핑과 관련된 기술적 구성을 경감(예컨대, 펌프의 용량 등)시키고, 펌핑작동 회수 및 시간을 줄일 수 있도록 함으로써, 궁극적으로 에너지의 소요 및 소비를 줄일 수 있도록 하는 것이다.

이를 위한 본 발명에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 장치(10)는 반응조(2), 유량저장조(1) 및 유입수 분배수단(20)을 구비하여 유입수를 처리하게 된다.

이때, 본 발명에서 사용되는 '유입수'란 유기물, 영양염류의 생물학적 처리의 대상이 되는 하수, 폐수, 오수 등을 의미하는 것이고, 이 유입수는 반응조(2)에서 미생물 덩어리인 활성슬러지와의 혼합되어 처리과정을 밟게 되는데, 본 발명은 설명의 편의를 위해 각 과정에서 상태의 변화에 따른 용어의 차이를 두지 않고 '유입수'로 통일하여 지칭하기로 한다.

본 발명의 연속유입식 에스비알 수처리 장치에서 반응조(2)는 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하고, 유량저장조(1)는 반응조(2)에 공급하기 위한 유입수를 수용한다. 여기서, 반응조(2)는 일반적인 SBR 공법과 같이 단일의 반응조에서 하수 등의 유입 및 처리수의 유출이 일어나도록 구성되어 정해진 시간의 배열에 따라 각 단위공정 즉, 유입(fill)공정, 반응(react)공정, 침전(settle)공정, 배출(draw)공정 및 휴지(idle) 공정이 연속적으로 이루어지도록 함으로써 유입수를 처리하는 형태일 수 있고, 종래기술에서 언급한 바와 같이 다양하게 개선 및 변경되는 반응조가 적용될 수 있는 것이다.

예컨대, 도 1에서는 기본적으로 유량조정조(1)에 펌프(3)를 설치하여 유량조정조(1)에 수용된 유입수를 반응조(2)로 이송시키고, 반응조(2)에 디켄터(4)를 설치하여 최종 방류수가 방류(물론, 이들은 PLC, 컴퓨터 등에 의해 자동제어될 것이다)되도록 하는 예를 보이고 있는데, 이는 본 발명의 기술사상을 설명하기 위한 가장 기본적인 형태를 보인 것에 불과한 것으로, 이들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 통상의 SBR 장치를 구성하는데 필요한 요소는 가능한 배제하고, 본 발명의 기술사상과 관련된 구성을 중심으로 설명하였다.

한편, 본 발명에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치에서 유입수 분배수단(20)는 유량조정조(1) 및 반응조(2)와 연통되는 유입로(a, b)를 갖고, 유입수가 정해진 유량내에서는 반응조(2)로 유입되도록 하고, 정해진 유량이 초과되는 경우 유량조정조(1)로 유입되도록 하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 유입수 분배수단(20)의 위치 및 형태는 본 발명의 실시예와 같이 유량조정조(1) 및 반응조(2)의 시공시 일체로 시공되는 예가 적용되는 것이 바람직하지만, 각 SBR 장치의 조건에 따라서 설계자 및 사용자가 설정할 수 있는 것이다.

이와 같은 유입수 분배수단(20)은 SBR 장치(10)의 자동 운전을 위해 다양한 형태로 구성될 수 있는 것이지만, 본 발명의 바람직한 실시예와 같이 외부로부터 별도의 동력을 사용하지 않도록 구성함으로써, 에너지의 소비를 더욱 줄일 수 있도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명하며, 도 1 내지 도 4에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 수처리 분야(특히, SBR 공법)에서 이 분야의 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시는 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 특히, 요소들 사이의 크기 비가 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 사이의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면의 표현 차이는 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 설명하기 위해 일례로 구성되는 연속유입식 에스비알 수처리 장치의 개념적인 단면도이고, 도 3은 도 2에서 보인 연속유입식 에스비알 수처리 장치를 유입수 분배수단의 뒷 방향에서 보인 개념적인 사시도이며, 도 4는 도 2에서 보인 연속유입식 에스비알 수처리 장치를 유입수 분배수단의 앞 방향에서 보인 개념적인 사시도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SBR 장치(10)는 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하기 위한 반응조(2), 반응조(2)에 공급하기 위한 유입수를 수용하는 유량조정조(1) 및 반응조(2)와 연통되는 유입로(a, b)를 갖는 유입수 분배수단(20)을 구비하여 이루어져, 유입수가 정해진 유량내에서는 반응조(2)로 유입되도록 하고, 정해진 유량이 초과되는 경우 유량조정조(1)로 유입되도록 한다.

이때, 본 실시예에 따른 SBR 장치(10)는 에너지의 소비를 효과적으로 낮출 수 있도록 유입수 분배수단(20)을 구성하는 것을 특징으로 한다. 즉, 유입수 분배수단(20)은 기본적으로 관로 유니트(30)와 부력 유니트(40)를 구비하여 이루어지는데, 본 실시예에서 관로 유니트(30)는 유량저장조(1)와 반응조(2) 사이의 벽체(5)의 상측에 연결되어 설치함으로써, 유량저장조(1)와 반응조(2)의 시공에 적절하게 맞추어 설치(시공)할 수 있도록 한다.

좀 더 구체적으로 보면, 본 실시예에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 장치(10)에서 유입수 분배수단(20)은 유입로(a, b)를 형성하는 관로 유니트(30) 및, 반응조(2)의 수위에 의해 작동되어 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조절하는 부력 유니트(40)를 구비하여 이루어진다. 이때, 관로 유니트(30)는 유입수가 들어오는 방향으로 열리는 포켓 형태로 형성되고, 중간에 갈림 블록(36)이 형성되어 유입수가 유량조정조(1)와 반응조(2)로 각각 유입될 수 있도록 하는 통로(21, 21')를 형성한다. 그리고, 갈림 블록(36)의 내측 바닥에는 각 통로(21, 21')로 유입된 유입수가 각 유량조정조(1)와 반응조(2)로 낙하되어 유입되는 낙하로(22, 22')가 형성된다. 따라서, 관로 유니트(30)에 형성되는 통로(21, 21')와 낙하로(22, 22')는, 도 1에서 보인, 유입로(a, b)를 형성하게 되어 유입수가 유량조정조(1)와 반응조(2)로 각각 유입될 수 있도록 한다.

한편, 본 실시예에 따른 연속유입식 에스비알 수처리 장치(10)는 상대적으로 적은 에너지를 소모하면서 안정적으로 유입수가 정해진 유량내에서는 반응조(2)로 유입되도록 하고, 정해진 유량이 초과되는 경우 유량조정조(1)로 유입되도록 하기 위해 수위 제한블록(26)을 설치하고, 부력 유니트(40)가 부력체(42)와 게이트(24)를 구비하도록 한다. 즉, 수위 제한블록(26)은 유량조정조(1)와 연통되는 유입로(a)상에 정해진 높이로 형성되어 유량조정조(1)에 유입되는 최소 수위를 지정하게 된다. 그리고, 부력체(42)는 반응조(2)에 띄워지고, 게이트(24)는 부력체(42)와 링크(44, 46)에 의해 접속되어 열리고 닫힘으로써 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조절하도록 반응조(2)로 연통되는 유입로(b)상에 설치된다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 SBR 장치(10)는 반응조(2)의 수위에 따라 부력 유니트(40)가 작동되도록 함으로써, 유량조정조(1) 및 반응조(2)로 유입되는 유입수의 유량을 조정하게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 SBR 장치(10)는 유입수의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우, 도 2에서 보는 바와 같이, 게이트(24)가 열린 상태를 갖는다. 이 경우 유입수는 유량조정조(1)로 연통되는 유입로(a)를 형성하는 통로(21)에 형성된 수위 제한블록(26)에 의해 유량조정조(1)로는 흐르지 못하고, 반응조(2)로 흐르게 된다. 따라서, 본 실시예에 따른 SBR 공법은 유입수의 유입량이 적거나 유입량의 변화가 적은 경우에 유량조정조(1)로부터의 불필요한 펌핑이 이루어지지 않게 되므로, 펌핑으로 인한 에너지 절감과 함께 초기 시설투자시 펌핑부하를 고려한 설계수준을 낮출 수 있게 된다. 물론, 우수의 발생 등으로 유입수의 유입량이 증대되고, 반응조(2)내의 처리용량을 넘게 되는 경우, 부력 유니트(40)의 부력체(42)는 수위에 따라 올라가게 되어 게이트(24)가 닫히게 되므로, 유입수는 수의 제한블록(26)을 넘어 유량조정조(1)로 흐르게 된다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수처리 공법 및 이를 사용한 연속유입식 에스비알 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 유량 조정조 2 : 반응조
10 : 연속유입식 에스비알 수처리 장치, SBR 장치
20 : 유입수 분배수단 24 : 게이트
26 : 제한블록 30 : 관로 유니트
40 : 부력 유니트 42 : 부력체
a, b : 유입로

Claims (5)

1. 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하기 위한 반응조와, 상기 반응조에 공급하기 위한 유입수를 수용하는 유량조정조를 구비하여 이루어지는 수처리 공법에 있어서,
   상기 유량조정조 및 반응조와 연통되는 유입로를 갖는 유입수 분배수단이 구비되도록 한 상태에서 유입수가 상기 유입수 분배수단을 통해 상기 유량조정조와 반응조로 유입되도록 하되,
   유입수가 정해진 유량내에서는 상기 반응조로 유입되도록 하고, 상기 정해진 유량이 초과되는 경우 상기 유량조정조로 유입되도록 하고,
   상기 유입수 분배수단은 상기 반응조와 연통되는 유입로를 개폐시키는 부력 유니트를 구비하여 상기 유량조정조 및 반응조로 유입되는 유입수의 유량을 조정하되,
   상기 부력 유니트는 상기 반응조의 수위에 따라 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 수처리 공법.
   
2. 유입수를 수용하여 수처리 공정을 진행하기 위한 반응조와;
   상기 반응조에 공급하기 위한 유입수를 수용하는 유량조정조 및;
   상기 유량조정조 및 반응조와 연통되는 유입로를 갖고, 유입수가 정해진 유량내에서는 상기 반응조로 유입되도록 하고, 상기 정해진 유량이 초과되는 경우 상기 유량조정조로 유입되도록 하기 위한 유입수 분배수단을 포함하고,
   상기 유입수 분배수단은,
   상기 유입로를 형성하는 관로 유니트 및,
   상기 반응조의 수위에 의해 작동되어 상기 반응조로 유입되는 유입수의 유량을 조절하는 부력 유니트를 구비하는 연속유입식 에스비알 수처리 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서
   상기 유입수 분배수단은 상기 유량조정조와 연통되는 유입로상에 정해진 높이로 형성되는 수위 제한블록을 구비하고,
   상기 부력 유니트는 상기 반응조에 띄워지는 부력체 및,
   상기 반응조로 연통되는 유입로상에 설치되고, 상기 부력체와 링크접속되어 열리고 닫힘으로써 상기 반응조로 유입되는 유입수의 유량을 조절하는 게이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속유입식 에스비알 수처리 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제

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