KR101796760B1 - 음식물 쓰레기 건조처리장치 - Google Patents

음식물 쓰레기 건조처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 쓰레기 건조처리장치에 관한 것으로서, 단면이 '∪'형의 하우징과, 상기 하우징 내에서 회전하는 교반스크류로 이루어져, 투입된 음식물 쓰레기와 생석회를 혼합, 희석시키는 교반부; 상기 교반스크류를 회전 구동시키는 구동부; 상기 하우징 내부에 스팀을 공급하여 음식물 쓰레기를 예열하는 예열부; 상기 하우징 하측에 구비되어 상기 하우징에서 배출되는 교반이 완료된 음식물 쓰레기를 이송하여 토출시키는 토출부; 상기 하우징의 하반부 외주면에 부착되어 상기 하우징을 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 외부봉히터; 상기 하우징의 상반부 내부에 구비되어 상기 하우징 내부의 공기를 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 내부 봉히터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

음식물 쓰레기 건조처리장치{Apparatus for treating and drying food waste}
본 발명은 음식물 쓰레기 건조처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음식물 쓰레기에 생석회를 혼합하여 교반시키면서 건조를 수행함으로써 토지개량제를 생산할 수 있는 음식물 쓰레기 건조처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 발생되는 많은 음식물 쓰레기는 수분이나 냄새를 포함하고 있으므로 단순한 분리수거 만으로는 이들을 적절히 처리하기가 매우 곤란하였다.
특히 식당 등에서 나오는 음식물에는 음식물 이외에도 다른 이물질 즉 종이나 비닐 및 이쑤시개 등이 포함되므로 이들을 우선적으로 분리시키는 작업이 선행되어야만 하였다.
이와 같은 종류의 종래 공지된 음식물 쓰레기 건조처리장치는 호퍼와 이송스크류 및 분쇄기와 압축스크류가 하향 근접하여 구비되면서 음식물 쓰레기의 이송과 분쇄 및 압축을 거의 동시에 수행하게 되었다. 즉 이송스크류와 분쇄기 및 압축스크류에서 수행되는 쓰레기의 이송 및 분쇄와 압축이 제대로 이루어지게 하기 위해서는 이들이 제기능을 발휘할 수 있도록 하는 최소한의 작용 시간이 요구되나 공급되는 음식물 쓰레기 양이 과도해지면 제때 처리가 되지 않게 되면서 작업시간이 지연되는 등의 문제점이 있게 되었다.
또한, 종래에는 오수 처리가 제대로 이루어지지 않아 작업 환경이 매우 비위생적으로 관리되고, 가열 시간의 지연으로 작업 소요시간이 대폭 길어지는 등의 문제가 발생하게 되었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해 대한민국 등록특허 10-0790920(2007.12.26) "음식물 쓰레기 건조처리장치"에서 각 가정이나 음식점의 주방 등에서 발생되는 음식물 쓰레기를 수집한 후 상기 수집된 음식물 쓰레기에 포함된 종이나 비닐 또는 이쑤시개, 뼈조각 등을 골라내는 선별과정을 거친 다음 상기 음식물 쓰레기를 파쇄하고, 상기 파쇄된 음식물 쓰레기와 생석회를 교반기에 투입한 후 전원을 "ON"하면 감속모터의 구동에 의해 전동체인으로 연동된 회전축이 회전하여 상기 회전축에 설치된 날개깃모양으로 이루어진 정방향의 짧은 스크류와 역방향의 긴 스크류가 상기 교반기에 투입된 음식물 쓰레기와 생석회를 상·하·좌·우로 혼합·희석시키고, 상기 음식물 쓰레기와 생석회가 혼합·희석되는 과정에서 발생되는 고온의 발열반응에 의해 음식물 쓰레기는 형태가 없어지고 생석회와 혼합된 잔재물은 입자가 50∼200＃ 정도의 케익 상태를 이루어 배출구로 나오게 되며, 이때 케익 상태의 잔재물은 60∼80℃의 온도를 유지하므로 상기 잔재물을 자연건조 또는 열풍건조로 1∼2시간 정도 건조시켜 얻어지는 순수한 음식물 쓰레기는 약 알칼리성 토지개량제 등으로 사용 가능하고, 음식물 쓰레기를 보다 편리하고 신속하게 처리할 수 있음은 물론 사용 또한 용이할 뿐 아니라 쓰레기 처리비용을 절감시키게 되는 등의 효과를 나타내었다.
그러나 교반작업과 건조작업이 별도로 이루어져 처리시간 및 비용이 증가하는 단점이 있었다.
그리고 교반시 일정온도 이상이 유지되어야 하는데, 동절기에 운전시 외부의 냉기 때문에 처리시간이 지연되는 문제도 있었다.
- 대한민국 등록특허 10-0790920(2007.12.26) "음식물 쓰레기 건조처리장치" - 대한민국 등록특허 10-1124743(2012.2.29) "음식물 쓰레기를 포함하는 유기성 폐기물 처리장치" - 대한민국 등록특허 10-0594937(2006.6.22) "음식물 쓰레기 비료화장치" - 대한민국 등록특허 10-0706320(2007.4.4) "음식물 쓰레기 비료화방법"
이에 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 음식물 쓰레기를 생석회와 혼합하여 발열반응 시키면서 동시에 건조작업을 할 수 있는 음식물 쓰레기 건조처리장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 건조처리장치는, 단면이 '∪'형의 하우징과, 상기 하우징 내에서 회전하는 교반스크류로 이루어져, 투입된 음식물 쓰레기와 생석회를 혼합, 희석시키는 교반부; 상기 교반스크류를 회전 구동시키는 구동부; 상기 하우징 내부에 스팀을 공급하여 음식물 쓰레기를 예열하는 예열부; 상기 하우징 하측에 구비되어 상기 하우징에서 배출되는 교반이 완료된 음식물 쓰레기를 이송하여 토출시키는 토출부; 상기 하우징의 하반부 외주면에 부착되어 상기 하우징을 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 외부봉히터; 상기 하우징의 상반부 내부에 구비되어 상기 하우징 내부의 공기를 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 내부 봉히터;를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 교반부는, 단면이 '∪'형이고 상부면에 투입구가 형성되며 하부면에 배출구가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 양측면에 회전 가능하게 결합되고 서로 반대로 회전하는 정회전축 및 역회전축과, 상기 정회전축과 역회전축에 각각 결합되는 교반스크류를 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고 상기 교반스크류는 상기 정회전축 및 역회전축에 결합되고 상기 하우징의 내경보다 작은 길이의 회전빔과, 상기 각 회전빔의 양단에 결합되고 상기 하우징의 내주면에 인접하면서 서로 상이한 위상각을 가지는 나선 형상으로 이루어지는 나선교반빔으로 이루어질 수 있다.
또 상기 구동부는, 상기 정회전축에 걸리는 정회전체인과 상기 정회전체인에 동력을 전달하는 정회전모터 및 상기 역회전축에 걸리는 역회전체인과 상기 역회전체인에 동력을 전달하는 역회전모터를 포함하여 이루어질 수 있다.
한편, 상기 배출구에는 슬라이딩 이동이 가능한 개폐판과, 상기 개폐판을 여닫는 개폐실린더가 더 구비될 수 있다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 효과가 있다.
그리고 향상을 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 음식물 쓰레기 건조처리장치의 정면도
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 측면도
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 평면도
도 4는 본 발명의 교반스크류를 나타내는 사시도
이하, 본 발명에 따른 일 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
참고로, 도면을 참조한 설명은 본 발명을 더 쉽게 이해하기 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예를 따른 음식물 쓰레기 건조처리장치의 정면도를 나타내고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 측면도를 나타내며, 도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 평면도를 나타낸다.
본 발명은 음식물 쓰레기와 생석회를 혼합하여 교반하는 작업과 동시에 건조가 이루어질 수 있도록 하는 장치로서, 도시된 바를 참조하면, 크게 교반부(100), 구동부(200), 예열부(300), 토출부(400), 외부봉히터(500), 내부봉히터(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 교반부(100)는 음식물 쓰레기와 생석회를 혼합, 희석시키면서 교반하는 구성에 해당하는 것으로 하우징(110), 정회전축(120) 및 역회전축(130), 교반스크류(140)로 구성될 수 있다.
상기 하우징(110)은 대략 내부가 비어있는 원통형일 수 있는데, 바람직한 것은 단면 '∪'형으로 이루어질 수 있다. 즉, 하반부는 단면이 반원형으로 이루어지고 상반부는 단면이 직사각형으로 이루어질 수 있다.
그리고 상가 하우징(110)의 상부면에는 음식물 쓰레기, 생석회 등을 투입할 수 있는 투입구(111)가 형성되고, 하부면에는 교반 및 건조가 완료된 최종산물인 토양개량제가 배출될 수 있는 배출구(112)가 형성된다.
그리고 상기 하우징(110)의 일측면에는 정회전축(120)이 회전 가능하게 결합되고, 타측면에는 역회전축(130)이 회전 가능하게 결합된다.
즉 상기 정회전축(120)과 역회전축(130)은 상호 연결되지 않고 별도의 구동장치에 의해 구동되며 서로 반대로 회전하도록 구동된다.
또 상기 하우징(110)의 내부에는 교반스크류(140)가 설치된다. 도 4는 본 발명의 교반스크류를 나타내는 사시도이다.
여기서, 상기 교반스크류(140)는 일반적인 회전축에 회전날개가 나선형태로 감긴 형상이 아니고, 한 쌍이 구비되는데 상기 하우징(110)의 내부 양측에 구비된 정회전축(120)과 역회전축(130)에 각각 하나씩 결합된다.
구체적으로, 상기 교반스크류(140)의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 정회전축(120) 또는 역회전축(130)에 수직으로 결합되는 회전빔(141)과 상기 회전빔(141)의 양단에 결합되는 나선교반빔(142)으로 이루어진다.
상기 회전빔(141)은 상기 하우징(110)의 직경방향으로 배치되고 상기 하우징(110)의 내경과 유사한 길이는 가지되 회전시 하우징(110)의 내주면과 충돌하지 않도록 길이가 더 작게 형성되어야 한다.
그리고 상기 나선교반빔(142)은 대략 나선의 일부와 같은 형상일 수 있다. 그리고 상기 회전빔(141)의 양단에 결합되는 두 나선교반빔(142)은 각각 나선 형상으로 이루어져 상기 하우징(110)의 내주면에 인접한다.
또 각 나선교반빔(142)은 서로 상이한 위상각을 가지도록 배치된다.
당연히, 상기 회전빔(141)은 더 구비될 수 있고, 따라서 상기 나선교반빔(142)의 개수도 증가될 수 있다.
참고로, 본 발명에서 상기 하우징(110)의 양측면에는 내부에서 발생하는 수증기를 배출하는 증기배출밸브가 더 구비될 수 있다.
다음으로 상기 구동부(200)는 상기 교반스크류(140)를 회전 구동하기 위한 것으로 상기 하우징(110)의 양측에 각각 정회전모터(210)와 역회전모터(220)가 구비되어 상기 정회전축(120)과 역회전축(130)을 별도로 구동한다.
구체적으로 상기 정회전모터(210)와 정회전축(120)은 정회전체인(230)에 의해 연동된다. 이를 위해 상기 정회전모터(210)와 정회전축(120)에는 스프라켓(250)이 결합될 수 있다.
또 상기 역회전모터(220)와 역회전축(130)도 역회전체인(240)에 의해 연동된다.
상기 정회전모터(210)와 역회전모터(220)는 별도의 감속기가 더 구비되어 속도를 제어할 수 있다. 또 회전방향 및 회전시간도 별도의 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.
다음은 상기 예열부(300)에 대해 설명한다.
상기 예열부(300)는 상기 하우징(110) 내부에서 교반이 시작될 때 내부의 온도를 일정 수준까지 급속도로 가열하여 발열반응이 빠르게 일어나도록 유도한다.
상기 예열부(300)는 상기 하우징(110)의 일측에 구비되는 스팀발생장치를 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 예열부(300)는 물을 수용할 수 있는 물통(310)과, 상기 물통(310)에 저장된 물을 급속가열하여 스팀을 발생시킬 수 있는 열선이 내장될 수 있다.
그리고 상기 물통(310)의 상부와 상기 하우징(110)의 상부는 튜브(320)로 연통되도록 연결되어 발생된 스팀이 하우징(110) 내부로 분사된다.
이러한 예열부(300)는 대기의 온도가 낮은 겨울에 사용될 수 있다.
다음으로 상기 토출부(400)는 상기 하우징(110)에서 교반 및 건조가 완료된 최종산물(토지개량제)이 배출되는 것을 이송시켜 외부로 토출해 주는 구성에 해당한다.
상기 토출부(400)는 상기 하우징(110) 하측에 수평으로 배치되는 토출관(410)과, 상기 토출관(410) 내부에서 회전하는 토출스크류(420) 및 상기 토출스크류(420)를 회전시키는 토출모터(430)로 구성될 수 있다.
상기 토출관(410)은 상기 본 발명에서 상기 하우징(110)의 배출구(112)와 연통될 수 있다.
바람직한 것은 상기 배출구(112)와 토출관(410) 사이에 개폐판(440)이 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 배출구(112)를 열거나 닫을 수 있는 개폐판(440)이 슬라이딩 가능하게 구비되어 교반 및 건조가 완료되면 개방되도록 하여 토출시킬 수 있다.
이를 위해 상기 개폐판(440)은 별도의 개폐실린더(450)의 로드에 결합되게 하여 로드의 전후진에 의해 상기 개폐판(440)이 열리거나 닫히게 할 수 있다.
다음으로 본 발명의 기술적 핵심인 외부봉히터(500)와 내부봉히터(600)에 대해 설명하고자 한다.
상기 외부봉히터(500)는 대략 상기 하우징(110)의 길이와 유사한 길이의 파이프 형상을 가지는 히터로서 상기 하우징(110)의 하반부의 외주면에 길이방향으로 부착될 수 있다.
바람직한 것은 복수개가 일정 간격으로 상기 하우징(110)의 하반부 곡면을 둘러싸도록 부착될 수 있다. 즉 상기 외부봉히터(500)는 가마솥이 가열되는 것과 같은 원리로 상기 하우징(110)을 가열시킨다.
다시 말해서, 상기 외부봉히터(500)는 상기 하우징(110)의 하반부 외면 전체를 골고루 가열함으로써 내부에서 음식물 쓰레기와 생석회가 혼합, 희석되면서 발열을 촉진하고 동시에 상기 하우징(110) 내, 외부의 교반 온도를 유지시킨다.
그리고 100 ~ 300℃ 정도의 고온으로 건조작업을 수행할 수 있다.
특히, 대기의 온도가 급격하게 낮아지는 겨울에는 상기 하우징(110) 내부의 온도가 낮아지는 것을 차단함으로써 교반 및 건조작업이 잘 이루어지도록 한다.
한편, 상기 하우징(110)의 상반부 내부에는 내부봉히터(600)가 설치될 수 있다.
상기 내부봉히터(600)도 상기 외부봉히터(500)와 유사한 형상을 가지는 히터일 수 있으며, 상기 하우징(110)의 내부에 설치되는데, 상기 회전빔(141)의 양단이 그리는 궤적을 벗어나도록 설치될 수 있다.
역시 상기 내부봉히터(600)도 상기 하우징(110)의 길이방향을 따라 복수개가 구비될 수 있고, 양측에 배분되어 설치될 수 있다.
상기 내부봉히터(600)는 상기 하우징(110) 내부의 온도를 직접 가열하는 기능을 한다.
즉, 교반이 이루어지는 동안 내부 공기를 가열하여 교반 온도를 유지시키고, 동시에 온도를 상승시켜 100 ~ 300℃ 정도의 고온으로 건조작업을 수행할 수 있다.
당연히 상기 내부봉히터(600)와 외부봉히터(500)는 컨트롤러에 의해서 가열온도 제어가 가능하다.
이하에서 본 발명을 이용하여 음식물 쓰레기를 처리하는 과정을 설명하고자 한다.
각 가정이나 음식점의 주방 등에서 발생되는 음식물 쓰레기를 수집한 다음 상기 수집된 음식물 쓰레기에 포함된 종이나 비닐 또는 뼈조각, 이쑤시개 등 이물질을 골라낸 다음 상기 선별된 순수 음식물 쓰레기를 파쇄한 후 상기 투입구(111)를 통해 상기 파쇄된 음식물 쓰레기(70％∼80％)와 생석회(20％∼30％)를 상기 하우징(110) 내부로 넣은 다음 뚜껑을 닫으면 상기 하우징 내부가 대기와 완전 차단되므로 내부의 온도 및 압력이 유지된다.
다음으로 컨트롤러의 스위치 조작에 의해 상기 정회전모터(210)와 역회전모터(220)를 가동시켜면 상기 정회전축(120)과 역회전축(130)이 서로 반대로 회전하기 시작하고 상기 교반스크류(140)도 회전하기 시작하여 하우징(110) 내부의 음식물 쓰레기와 생석회를 골고루 혼합 및 희석시키게 된다.
본 발명의 교반스크류(140)는 양측에서 서로 반대로 회전하기 때문에 음식물 쓰레기와 생석회를 잘 혼합시킬 수 있고, 상기 나선교반빔(142)이 하우징(110)의 내주면에 거의 인접해 있어 긁어 내는 것과 같은 기능을 하기 때문에 교반시 음식물 쓰레기가 하우징(110) 내면에 고착되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 전체적으로 교반이 원활하게 이루어질 수 있다.
이와 동시에 상기 예열부(300)가 작동되어 발생된 스팀이 상기 하우징(110) 내부로 분사되어 상기 하우징(110) 내부의 온도를 올려준다.
이때, 동절기에는 상대적으로 오랜 시간(약 10분 이상)동안 예열하고, 하절기에는 상대적으로 짧은 시간(약 5분 정도)동안만 예열할 수 있다.
이로 인해 상기 음식물 쓰레기와 생석회는 쉽게 발열반응을 일으키게 되어 교반의 작업속도가 향상된다.
한편, 상기 교반이 시작되면 상기 외부봉히터(500)와 내부봉히터(600)도 가열되기 시작한다. 따라서, 상기 하우징(110)의 하반부도 가마솥과 같이 가열되어 하우징(110) 내부의 온도를 높여주고 동시에 교반되고 있는 음식물 쓰레기를 건조시킨다.
동일하게 상기 내부봉히터(600)는 상기 하우징(110)의 내부 공기를 가열하여 하우징(110) 내부의 온도를 높여주고 동시에 음식물 쓰레기를 건조시킨다.
음식물 쓰레기와 생석회가 혼합, 희석되는 교반 공정은 대략 1시간 정도 이루어지며, 교반 공정이 끝나면 음식물 쓰레기 형태는 없어지고 케익 상태의 고체화된다. 종래에는 이러한 상태의 덩어리를 배출하여 열풍이나 히터로 다시 건조시켜야 했지만, 본 발명에서는 상기 하우징(110) 내에서 교반과 동시에 건조가 이루어져 모든 공정이 끝나면 분말 상태로 배출이 될 수 있다.
교반 및 건조가 완료되면 상기 개폐판(440)을 개방하여 분말상태의 토양개량제가 상기 토출관(410)으로 유입되고 상기 토출모터(430)를 구동함으로써 상기 토출스크류(420)에 의해 이송되어 외부로 토출된다.
이상에서 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 교반부
110 : 하우징 111 : 투입구
112 : 배출구 120 : 정회전축
130 : 역회전축 140 : 교반스크류
141 : 회전빔 142 : 나선교반빔
200 : 구동부 210 : 정회전모터
220 : 역회전모터 230 : 정회전체인
240 : 역회전체인 250 : 스프라켓
300 : 예열부
310 : 물통 320 : 튜브
400 : 토출부 410 : 토출관
420 : 토출스크류 430 : 토출모터
440 : 개폐판 450 : 개폐실린더
500 : 외부봉히터 600 : 내부봉히터

Claims (5)

  1. 단면이 '∪'형이고 상부면에 투입구가 형성되며 하부면에 배출구가 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 양측면에 회전 가능하게 결합되고 서로 반대로 회전하는 정회전축 및 역회전축과, 상기 정회전축과 역회전축에 각각 결합되는 교반스크류를 포함하여 이루어져, 투입된 음식물 쓰레기와 생석회를 혼합, 희석시키는 교반부;
    상기 교반스크류를 회전 구동시키는 구동부;
    상기 하우징 내부에 스팀을 공급하여 음식물 쓰레기를 예열하는 예열부;
    상기 하우징 하측에 구비되어 상기 하우징에서 배출되는 교반이 완료된 음식물 쓰레기를 이송하여 토출시키는 토출부;
    상기 하우징의 하반부 외주면에 부착되어 상기 하우징을 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 외부봉히터;
    상기 하우징의 상반부 내부에 구비되어 상기 하우징 내부의 공기를 가열하여 교반 온도를 유지하고, 음식물 쓰레기를 건조시키는 복수개의 내부 봉히터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 건조처리장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반스크류는 상기 정회전축 및 역회전축에 결합되고 상기 하우징의 내경보다 작은 길이의 회전빔과, 상기 각 회전빔의 양단에 결합되고 상기 하우징의 내주면에 인접하면서 서로 상이한 위상각을 가지는 나선 형상으로 이루어지는 나선교반빔으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 건조처리장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 정회전축에 걸리는 정회전체인과 상기 정회전체인에 동력을 전달하는 정회전모터 및 상기 역회전축에 걸리는 역회전체인과 상기 역회전체인에 동력을 전달하는 역회전모터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 건조처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출구에는 슬라이딩 이동이 가능한 개폐판과, 상기 개폐판을 여닫는 개폐실린더가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 음식물 쓰레기 건조처리장치.
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