KR101598010B1 - 마이크로 버블 악취 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치는, 저장조 내에 저장된 오폐수를 정화하여 악취를 제거하는 것으로서, 상단부가 상기 오폐수의 상면 위로 노출되고, 하단을 통해 상기 오폐수가 유입되는 중공 관형의 몸체; 유입된 상기 오폐수에 잠겨지도록 상기 몸체의 내부에 설치되어 마이크로 버블을 만드는 마이크로 버블 생성기; 및 상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체의 상단부로부터 분기하여, 상기 마이크로 버블 생성기에서 만든 버블과 함께 오폐물이 상기 저장조의 외부로 배출되는 배출관을 포함한다. 이러한 본 발명의 마이크로 버블 악취 제거장치는, 오폐물과 접촉한 상태의 마이크로 버블이 자가 부상력에 의하여 배출되도록 설계됨으로써, 오폐수로부터 상기 마이크로 버블을 분리해내는 공정을 생략할 수 있다. 또한 생성되는 마이크로 버블을 제1충돌부 및 제2충돌부에 충돌 하도록하여, 몸체 내에 수용된 오폐수 전체에 골고루 분포되도록 확산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충돌에 의한 버블의 폭발을 유발하여 오폐물을 화학적으로 분해할 수 있다.

Description

마이크로 버블 악취 제거장치{Apparatus for removing odor using micro-bubble}

본 발명은 악취 제거장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공공하수처리장, 생태하천, 정수장, 산업설비, 하수재이용장치 및 저수지 등으로부터 배출되는 폐수 내에 마이크로 버블을 생성 및 분사하여, 상기 오폐수를 정화하여 악취를 제거하기 위한 마이크로 버블 악취 제거장치에 관한 것이다.

최근 들어, 산업이 고도화 및 대형화됨에 따라, 산업계에서 다량의 오염물질이 폐수의 형태로 배출되면서, 이로 인한 수질 및 토양오염이 심각해지고 있다.

특히, 축산업에서 발생하는 축산폐수의 경우, 미처리된 상태로 상수의 급수원을 사용되는 저수지에 흘러들어가게 되면, 저수지의 부영양화를 초래하며, 각종 질병을 유발할 수 있다.

이에 따라, 산업설비로부터 배출되는 폐수 속의 유해물질 및 오염물질을 제거하는 폐수처리의 중요성이 대두되고 있으며, 다양한 방법의 폐수처리 방법이 제안되고 있다.

일반적으로 폐수처리 방법은 크게 고체액체분리 방법, 물리화학적 처리방법 및 생물화학적 처리 방법으로 구분되며, 폐수에 함유된 오염물질의 종류 및 특성에 따라 알맞은 폐수 처리 방법이 적용된다.

그러나, 난분해성 오염물질을 포함하는 산업폐수 또는 축산오폐수의 경우, 위와 같은 단일 공정의 폐수처리 공정만으로는 정화가 어려운 실정이다.

이에 따라, 최근에는 생물화학적 처리 공정과 물리화학적 처리 공정을 결합하여 실시하는 방법이 제안되고 있다.

위와 같은 방법은, 일차적으로 폐수를 토양과 식물체등의 자연생태계를 이용한 여과처리를 한 뒤, 뒤이어 물리화학적 처리 공정을 수행함으로써, 여과처리동안제거되지 못한 난분해성 물질 또는 미세 오염물을 물리적 화학적 분리방식으로 재처리하는 방법이다.

이때, 물리화학적 처리방법 중 하나로 대표적인 것이 용존공기부상법(DAF, Dissolved Air Flotation)이다.

용존공기부상법이란, 폐수 내에 응집제 및 응집보조제를 주입하여 마이크로 버블을 생성하고, 이때 생성된 마이크로 버블이 폐수 내의 오염물질과 접촉하여 부상하면, 상기 마이크로 버블을 포집하여 제거하는 기술을 말한다.

이러한 용존공기부상법은, 적은 처리시설 면적과 간단한 설비로도 시행할 수 있으며, 비교적 높은 정화처리 효율을 낼 수 있다는 장점이 있다.

특히, 오존(Ozone)을 이용한 용존공기부상법인, 용존오존부상법(DOF, Dissolved Ozone Flotaion)은 오존(Ozone)을 패수 내로 주입하여 마이크로버블을 생성 및 분사하는 기술로, 오존의 산화력을 이용한 강력한 살균효과와 공기부상에 의한 부유물질 제거효과를 동시에 얻을 수 있는 폐수처리방법이다.

이와 관련된 기술로서, 대한민국 등록특허 제10-0799938호가 개시되어 있다. 여기에서는 오염수를 수용한 응집반응조에 오존발생기를 투입하여 대기중의 공기와 오존을 주입하여 용존 오존기포를 생성시킨뒤, 상기 용존오존기포와 오염수 내의 플럭을 교반시켜 부상하도록하여, 이처럼 부상한 용존오존기포와 플럭(Floc)을 분리 제거하는 용존 오존 부상분리리를 제공하고 있다.

그러나 종래와 같은 수처리장치는, 플럭과 접촉하여 부상한 용존오존기포를 제거하기 위하여 별도의 부상분리조를 구비하여, 추가적인 분리공정을 거쳐야한다. 이로 인해 추가적인 설비가 필요될 뿐만 아니라, 폐수 처리 작업 시간 또한 길어지게 된다.

뿐만 아니라, 상기 수처리장치는, 상기 용존오존기포를 이용하여 플럭을 산화 및 분해시키는 반응을 일으키는데 있어서, 이와 같은 화학적 반응을 위한 환경이 조성되지 않고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 적은 규모에서도 설치가능하고, 폐수처리 공정을 간소화할 수 있으며, 오폐수 내의 오폐물을 물리적으로 처리할 수 있는 동시에 화학적으로 분해할 수 있는 마이크로 버블 악취 제거장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마이크로 버블 악취 제거장치는, 저장조 내에 저장된 오폐수를 정화하여 악취를 제거하는 것으로서, 상단부가 상기 오폐수의 상면 위로 노출되고, 하단을 통해 상기 오폐수가 유입되는 중공 관형의 몸체; 유입된 상기 오폐수에 잠겨지도록 상기 몸체의 내부에 설치되어 마이크로 버블을 만드는 마이크로 버블 생성기; 및 상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체의 상단부로부터 분기하여, 상기 마이크로 버블 생성기에서 만든 버블과 함께 오폐물이 상기 저장조의 외부로 배출되는 배출관을 포함한다.

여기서 상기 마이크로 버블 생성기는, 외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로와, 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어유동로의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로부터 분기된 기체유동로가 각각 형성되고, 마이크로 버블을 생성하여 분사시키는 인젝터와, 상기 인젝터에서 분사된 마이크로 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌하는 것으로, 그 충돌에 의해 상기 마이크로 버블의 진행방향을 변환시키는 제1충돌부와, 상기 제1충돌로부터 이격되되, 상기 제1충돌부(220)에 대향하도록 설치되어, 상기 제1충돌부와 충돌한 마이크로 버블이 재충돌하는 제2충돌부와, 상기 에어유동로에 공기를 공급하는 공기공급라인과, 상기 기체유동로에 기체를 공급하는 기체공급라인을 포함할 수 있다.

또한 상기 버블 발생용 기체는 오존(Ozone)인 것이 바람직하다.

또한 상기 제1충돌부는, 상기 에어유동로 및 기체유동로의 출구단과 대면하여 설치되는 돔 형상의 충돌판과, 일단이 상기 충돌판과 연결되고 타단이 상기 인젝터에 안착되어, 상기 충돌판을 상기 인젝터에 이격되도록 고정시키는 복수의 지지프레임을 포함할 수 있다.

또한 상기 제2충돌부는 파라볼라(Parabola) 형상인 것이 바람직하다.

또한 상기 몸체의 상단은 개구(開口)되어, 버블과 함께 오폐물이 상기 배출관을 쪽으로 배출되는 것을 육안으로 확인할 수 있는 것이 바람직하다.

또한 상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체의 상단부 중에서 상기 배출관이 분기된 위치의 직하부에는 원주 방향을 따라 적어도 하나의 배출홀이 형성되어, 상기 오폐수의 일부가 저장조 내로 복귀할 수 있다.

또한 상기 배출관은, 수평방향으로 연장된 수평부와, 하방으로 절곡 연장된 절곡부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치에 의하면, 오폐물과 접촉한 상태의 마이크로 버블이 자가 부상력에 의하여 배출되도록 설계됨으로써, 오폐수로부터 상기 마이크로 버블을 분리해내는 공정을 생략할 수 있다.

또한 장치의 구조가 간단하고 설치가 간편하여, 이설 작업이 용이하다.

또한 오폐수의 유입, 정수처리 및 오폐물의 배출이 수직방향으로 이루어짐에 따라, 공간의 차지 면적을 최소화 할 수 있다.

또한 생성되는 마이크로 버블을 제1충돌부 및 제2충돌부에 충돌하도록하여, 몸체 내에 수용된 오폐수 전체에 골고루 분포되도록 확산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충돌에 의한 버블의 폭발을 유발하여 오폐물을 화학적으로 분해할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치가 저장조 내에 설치된 상태를 도시한 사용상태도,
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치의 사시도,
도 3은 도 2에서 나타낸 마이크로 버블 악취 제거장치의 단면도 이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치가 저장조(R) 내에 설치된 상태를 도시한 사용상태도이며, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치(10)의 사시도이고, 도 3은 도 2에서 나타낸 마이크로 버블 악취 제거장치의 단면도 이다.

도 1 내지 도 3를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 버블 악취 제거장치(10 : 이하, '악취 제거장치'라 함.)는 오폐수가 수용된 저장조(R) 내에 설치되어, 상기 오폐수에 마이크로 버블(이하, '버블'이라 함.)을 생성 및 분사함으로써, 상기 오폐수를 정화처리 하기 위한 것으로, 이를 위해 몸체(100), 마이크로 버블 생성기(200) 및 배출관(300)을 구비한다. 여기서, 상기 오폐수는 공공하수처리장, 생태하천, 정수장, 산업설비, 하수재이용장치 및 저수지 등으로부터 배출되는 폐수를 예시할 수 있으나, 이에 적용범위를 한정하는 것은 아니다.

상기 몸체(100)는 중공 관형으로 형성된다. 이때 상기 몸체(100)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 단부가 상기 오폐수의 상면 위로 노출되고, 하단을 통해 상기 오폐수가 유입된다. 이때 상기 몸체(100)의 상단은, 버블과 함께 오폐물이 상기 후술(後術)할 배출관(300)으로 배출되는 것을 육안으로 확인할 수 있도록, 개구(開口)되는 것이 바람직하다. 또한 상기 몸체(100)는 상기 배출관(300)이 분기된 위치의 직하부에는 원주 방향을 따라 적어도 하나의 배출홀(110)이 형성되는 것이 바람직하다. 이때 상기 배출홀(110)은, 상기 몸체(100) 내로 유입된 오폐수의 일부가 저장조(R) 내로 배출되어 복귀되는 것이 바람직하다.

상기 마이크로 버블 생성기(200)는 상기 몸체(100)의 내부에 설치되어, 상기와 같이 유입된 오폐수에 잠기도록 설치된다. 이와 같은 상기 마이크로 버블 생성기(200)는 인젝터(210), 제1충돌부(220), 제2충돌부(230), 공기공급라인(240) 및 기체공급라인(250)을 구비할 수 있다.

이때 상기 인젝터(210)는 에어(Air) 및 기체를 상기 오폐수 내로 주입함으로써 상기 에어 및 기체가 내포된 버블을 생성한다. 여기서, 상기 인젝터(210)에서 생성되는 버블은, 직경이 10~ 100

인 초미세 크기의 마이크로 버블(Mico-bubble)인 것이 바람직하다. 또한 상기 에어로는 질소, 산소 및 탄소가스 등으로 구성된 대기기체가 예시될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 또한 상기 기체는 산화력이 높은 오존(Ozone)인 것이 바람직하나, 이 외에도 산화력을 갖는 다른 기체가 예시될 수 있다. 이때 상기 인젝터(210)는 외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로(211)와, 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어유동로(211)의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로(211)부터 분기된 기체유동로(212)가 각각 형성된다. 여기서 상기 에어유동로(211)는 상기 에어가 인입되는 입구단에서 상기 에어가 토출되는 출구단으로 갈수록 직경이 감소되는 것이, 상기 에어의 유속을 높이는 것에 유리하다.

또한 상기 제1충돌부(220)는 상기 인젝터(210)에서 분사된 버블의 진행 경로 상에 배치되어 상기 버블과 충돌함으로써, 상기 버블의 진행방향을 변환시킨다. 이때 상기 제1충돌부(220)는, 충돌판(221) 및 복수의 지지프레임(222)을 구비할 수 있다. 먼저 상기 충돌판(221)은 상기 에어유동로(211) 및 기체유동로(212)의 출구단과 대면하여 설치될 수 있다. 이때 상기 충돌판(221)은 돔(Dome) 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 지지프레임(222)은 복수로 구비되어, 상기 충돌판(221)을 상기 인젝터(210)에 이격되도록 고정시킬 수 있다, 이때 상기 지지프레임(222)은 일단이 상기 충돌판(221)과 연결되고 타단이 상기 인젝터(210)에 안착되는 것이 바람직하다. 이때 상기 지지프레임(222)은 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 충돌판(221)의 하부가 개방되도록 설치되는 것이 바람직하다.

이처럼 구성되는 상기 제1충돌부(220)는, 도 3과 같이, 상기 인젝터(210)로부터 분사되는 버블과 충돌하여, 상기 버블의 진행방향이 후술(後術)할 제2충돌부(230)를 향하도록 변환시킨다.

상기 제2충돌부(230)는 상기 제1충돌부(220)로부터 이격되되, 상기 제1충돌부(220)에 대향하도록 설치된다. 이때 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 제1충돌부(220)로부터 진행되는 버블은 상기 제2충돌부(230)와 재충돌하여, 그 진행방향을 재변환한다. 또한 상기 제2충돌부(230)는 파라볼라 형상인 것이 바람직하다. 이때 상기 제2충돌부(230)는 상기 제1충돌부(220)로부터 진행되는 버블들과 모두 충돌할 수 있어야 하며, 이 때문에 상기 제2충돌부(230)의 반경은 상기 제1충돌부(220)의 충돌판(221)의 반경보다 넓은 것이 바람직하다. 이처럼 이동하는 상기 버블의 일부는 상기 오폐수 내에 포함된 오폐물과 접촉하여 부상하며, 다른 일부는 상기 제1충돌부(220) 및 제2충돌부(230)와 충돌하여 폭발할 수 있다, 이때 상기와 같이 폭발하는 버블은, 폭발에 의하여 발생하는 충격력을 상기 오폐물에 가하여, 상기 오폐물을 분해하는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는, 유기 화합물구조를 이루는 오폐물의 분자고리를 절단함으로써 분해하는 것이 바람직하다. 또한 상기 버블은 폭발하면서 내포하고 있던 오존을 오폐수 내로 투입시켜, 상기 오폐물을 산화시킴으로써 제거할 수 있다.

또한 상기 공기공급라인(240)은 외부 대기기체를 상기 에어유동로(211)에 공급할 수 있다. 또한 상기 기체공급라인(250)은 상기 버블 발생용 기체를 상기 기체유동로(212)에 공급하는 것이 바람직하다. 여기서 상기 공기공급라인(240) 및 기체공급라인(250)은 상기 몸체(100)의 하단을 통해 상기 인젝터(210)와 연결되는 것이 바람직하다.

상기 배출관(300)은 상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체(100)의 상단부로부터 분기한다. 이때 상기 배출관(300)은 상기 마이크로 버블 생성기(200)에서 만든 버블 및 오폐물을 통과시켜, 상기 저장조(R)의 외부로 배출시킨다. 여기서 상기 오폐물은 상기 오폐수 내에서 악취를 유발하는 물질로서, 상기 버블에 접촉된 상태로 배출되는 것이 바람직하다. 또한 상기 버블은 자가 부상력에 의하여 상기 배출관(300)의 위치까지 도달하여 배출되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 배출관(300)의 위치는, 상기 마이크로 버블 생성기(200)에서 버블을 생성하여 분사하였을 때, 상기 버블이 부상하여 도달할 수 있는 정도의 위치인 것이 바람직하다. 또한 상기 배출관(300)은 수평방향으로 연장된 수평부(310)와, 하방으로 절곡 연장된 절곡부(320)로 구성될 수 있다. 이때 상기 배출관(300)은 절곡부(320)를 포함하여, 배출된 버블 및 오폐수가 역류되는 것을 방지 할 수 있다. 또한 상기 배출관(300)은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 절곡부(320)와 연결된 오폐물포집부(330)를 포함하여, 상기와 같이 배출된 버블 및 오폐물을 포집하여 폐기할 수 있다.

이러한 본 발명에 따른 악취 제거 장치(10)는, 오폐물과 접촉한 상태의 마이크로 버블이 자가 부상력에 의하여 배출되도록 설계됨으로써, 오폐수로부터 상기 마이크로 버블을 분리해내는 공정을 생략할 수 있다.

또한 장치의 구조가 간단하고 설치가 간편하여, 이설 작업이 용이하다.

또한 오폐수의 유입, 정수처리 및 오폐물의 배출이 수직방향으로 이루어짐에 따라, 공간의 차지 면적을 최소화 할 수 있다.

또한 생성되는 마이크로 버블을 제1충돌부(220) 및 제2충돌부(230)에 충돌 하도록하여, 몸체 내에 수용된 오폐수 전체에 골고루 분포되도록 확산시킬 수 있을 뿐만 아니라, 충돌에 의한 버블의 폭발을 유발하여 오폐물을 화학적으로 분해할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

R : 저장조 10 : 마이크로 버블 악취 제거장치
100 : 몸체 110 : 배출홀
200 : 마이크로 버블 생성기 210 : 인젝터
211 : 에어유동로 212 : 기체유동로
220 : 제1충돌부 221 : 충돌판
222 : 지지프레임 230 : 제2충돌부
240 : 공기공급라인 250 : 기체공급라인
300 : 배출관 310 : 수평부
320 : 절곡부 330 : 오폐물포집기

Claims (8)

1. 저장조 내에 착탈 가능하도록 설치되어, 상기 저장조내에 저장된 오폐수를 정화하여 악취를 제거하는 것으로서,
   상기 저장조 내부에 착탈 가능하도록 설치되며, 상단부가 상기 오폐수의 상면 위로 노출되고, 하단을 통해 상기 오폐수가 유입되는 중공 관형의 몸체;
   유입된 상기 오폐수에 잠겨지도록 상기 몸체의 내부에 설치되어 마이크로 버블을 생성하는 것으로, 외부에서 공급된 에어(Air)의 분사를 위한 에어유동로 및 그 출구단에서 외부에서 공급된 버블 발생용 기체가 상기 에어유동로의 에어와 합류하도록 상기 에어유동로부터 분기된 기체유동로가 각각 형성되고 마이크로 버블을 생성하여 분사시키는 인젝터와, 상기 인젝터에서 분사된 마이크로 버블의 진행 경로 상에 배치되어 충돌하여 상기 마이크로 버블의 진행방향을 변환시키는 것으로서 상기 에어유동로 및 기체유동로의 출구단과 대면하여 설치되는 돔(Dome) 형상의 충돌판 및 일단이 상기 충돌판과 연결되고 타단이 상기 인젝터에 안착되어 상기 충돌판을 상기 인젝터에 이격되도록 고정시키는 복수의 지지프레임을 구비하는 제1충돌부와, 상기 제1충돌부로부터 이격되되 상기 제1충돌부에 대향하도록 설치되어 상기 제1충돌부와 충돌한 마이크로 버블이 재충돌하는 제2충돌부와, 상기 에어유동로에 공기를 공급하는 공기공급라인과, 상기 기체유동로에 기체를 공급하는 기체공급라인을 포함하는 마이크로 버블 생성기; 및
   상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체의 상단부로부터 분기하여, 상기 마이크로 버블 생성기에서 만든 버블과 함께 오폐물이 상기 저장조의 외부로 배출되는 배출관을 포함하는 마이크로 버블 악취 제거장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 버블 발생용 기체는 오존(Ozone)인 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 악취 제거장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2충돌부는 파라볼라(Parabola) 형상인 마이크로 버블 악취 제거장치.
6. 청구항 1, 청구항 3 또는 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 몸체의 상단은 개구(開口)되어, 버블과 함께 오폐물이 상기 배출관을 쪽으로 배출되는 것을 육안으로 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 악취 제거장치.
7. 청구항 1, 청구항 3 또는 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 오폐수의 상면 위로 노출된 상기 몸체의 상단부 중에서 상기 배출관이 분기된 위치의 직하부에는 원주 방향을 따라 적어도 하나의 배출홀이 형성되어, 상기 오폐수의 일부가 저장조 내로 복귀하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블 악취 제거장치.
8. 청구항 1, 청구항 3 또는 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배출관은,
   수평방향으로 연장된 수평부와,
   하방으로 절곡 연장된 절곡부를 포함하는 마이크로 버블 악취 제거장치.

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