KR101849459B1 - 대전체 세라믹필터 - Google Patents

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KR101849459B1
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재단법인 전라남도 환경산업진흥원
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00—Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/28—Plant or installations without electricity supply, e.g. using electrets

Abstract

본 발명은 대전체 세라믹필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 필터공간부를 갖고, 외형을 형성하는 세라믹부, 내부에 관통공간부를 갖고, 상기 세라믹부의 필터공간부에 위치될 수 있는 외형으로 형성된 대전체, 및 유입되는 필터링 대상물에 +전하를 인가하고, 상기 대전체에 -전하를 인가하기 위한 전극부,를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 대전체에 의해 세라믹부의 필터링 이전에 1차 필터링이 되어 세라믹부의 필터효율을 향상시킴은 물론, 수명을 증가시킬 수 있다.

Description

대전체 세라믹필터{Ceramic filter with electrified body}
본 발명은 세라믹필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹필터의 기능은 하되, 그 이전에 미세먼지를 먼저 실시하여 세라믹필터 효율을 향상시킴은 물론, 수명을 증가시킬 수 있는 대전체 세라믹필터에 관한 것이다.
일반적으로, 각 산업공정에서 발생하는 분진, 매연, 폐가스, 연기, 휘발성 유기 화합물 등의 유해물질의 폐해는 더욱 늘어나고 있는 실정이다.
따라서 이러한 공해물질의 방출을 막기 위하여 일부에서는 고분자 필터나 산업용 필터, 부직포 필터를 사용하고 있으나 각 필터들은 각각의 문제점이 존재함에 따라, 최근에는 세라믹필터가 사용되고 있다.
이러한 세라믹필터는 세라믹 섬유(Fiber)를 이용한 튜브 형태를 진공성형이나 압축성형해서 제조되는 것으로, 진공챔버의 크기제한에 따라 제작할 수 있는 세라믹 필터의 크기에 제약을 받게 되고 진공성형에 따라 제조된 세라믹 필터의 크기 제한을 가지므로 대형 필터는 제조하지 못하는 문제가 있다.
이를 극복하기 위하여, 종래 세라믹필터 제조는 등록특허 10-1359017에서 개진된 바와 같이, 망상 또는 다공질 구조체로 이루어진 담지체를 말아 중공 원통 또는 중공 다각기둥 형태의 틀 구조물 내부에 위치시킨 후, 틀 구조물을 회전시킨 상태에서 담지체 내부에 세라믹 분말을 포함한 슬러리를 분사하여 크기에 제한되지 않도록 제작되고 있다.
그러나 종래 세라믹필터는 필터링 대상물에 포함된 고형물의 이물질에 의해 필터링 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이를 해소하기 위해, 세라믹필터 전에 집진장치를 별도로 더 설치하여 사용하고 있지만, 필터링 대상물 전체에 대한 집진 필터링이 필요함에 따라, 집진장치의 필터공간부가 별도로 필요함은 물론, 집진장치와 세라믹필터 간의 이동경로도 확보해야되는 등의 문제점이 있었다.
이에 따라, 세라믹필터를 거치기 전에 미세먼지를 제거함에 따라, 필터링 효율을 향상시킴은 물론, 비용과 설치공간을 절감시킬 수 있는 기술에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 내부에 필터공간부를 갖고, 외형을 형성하는 세라믹부, 내부에 관통공간부를 갖고, 상기 세라믹부의 필터공간부에 위치될 수 있는 외형으로 형성된 대전체, 및 유입되는 필터링 대상물에 +전하를 인가하고, 상기 대전체에 -전하를 인가하기 위한 전극부,를 포함하여 대전체에 의해 세라믹부의 필터링 이전에 1차 필터링이 되어 세라믹부의 필터효율을 향상시킴은 물론, 수명을 증가시킬 수 있는 대전체 세라믹필터를 제공하는 것이 목적이다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 내부에 제1필터공간부가 형성된 제1세라믹부, 내부에 제2필터공간부가 형성되고, 상기 제1세라믹부의 제1필터공간부에 위치되는 제2세라믹부, +전하 또는 -전하를 갖는 대전체, 및 유입되는 필터링 대상물에 상기 대전체가 갖는 전하와 반대 전하를 인가하기 위한 전극부,를 포함한다.
바람직하게, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부는, 제1필터공간부와 제2필터공간부가 양방향으로 개방된 원통형으로 형성된다.
그리고 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부는, 제1필터공간부와 제2필터공간부가 일방향으로만 개방되도록 형성된다.
또한, 상기 제1세라믹부는, 일정 두께를 갖는 판형으로 형성되고, 내부에 복수의 제1필터공간부가 두께방향과 수직방향으로 배열되되, 상기 제1필터공간부는 일측으로 개방된 제1유입공간부와 타측으로 개방된 제1배출공간부가 교번 배열된다.
그리고 상기 제2세라믹부 내부에 형성된 미세기공의 크기는 상기 제1세라믹부 내부에 형성된 미세기공의 크기보다 작다.
또한, 상기 대전체는, 원통 그물망으로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 내부에 일체로 형성된다.
그리고 상기 대전체는, 원통 그물망으로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 사이에 구비된다.
또한, 상기 대전체는, 금속 가루로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 성형 시, 혼합되어 일체로 성형된다.
그리고 상기 전극부는, 전극몸체, 상기 세라믹부로 이동되는 필터링 대상물에 +전하를 인가시키기 위한 제1전극부, 및 상기 전극몸체에 -전하를 인가시키기 위한 제2전극부,를 포함한다.
또한, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 표면에 촉매부,가 더 포함된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 대전체 세라믹필터에 의하면, 대전체에 의해 세라믹부의 필터링 이전에 1차 필터링이 되어 세라믹부의 필터효율을 향상시킴은 물론, 수명을 증가시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 사용상태를 도시한 도면이며,
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 세라믹필터의 사용상태를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 다른 실시 예를 도시한 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터에 촉매부가 더 포함된 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 사용상태를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예의 세라믹필터의 사용상태를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 다른 실시 예를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 대전체 세라믹필터에 촉매부가 더 포함된 상태를 도시한 도면이다.
도면에서 도시한 바와 같이, 대전체 세라믹필터(10)는 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200), 대전체(300) 및 전극부(400)로 구성된다.
제1세라믹부(100)는 내부에 제1필터공간부(110)가 형성된다.
그리고 제2세라믹부(200)는 내부에 제2필터공간부(210)가 형성되고, 제1세라믹부(100)의 제1필터공간부(110)에 위치된다.
이러한 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)는 제1필터공간부(110)와 제2필터공간부(210)가 양방향으로 개방된 원통형으로 형성된다.
한편, 다른 실시 예로, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)는 제1필터공간부(110)와 제2필터공간부(210)가 일방향으로만 개방되도록 형성될 수도 있다.
이러한 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)는 세라믹금형에 의해 제조된다.
이 세라믹금형은 세라믹외형틀과 세라믹내형틀 및 세라믹가압틀로 구성된다.
세라믹외형틀은 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 외형을 형성하기 위해 내부공간부가 형성된다.
그리고 세라믹내형틀은 세라믹외형틀의 내부공간부에 위치되어 세라믹외형틀과의 사이에 성형공간부를 형성하여 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 내주면을 형성하게 된다.
세라믹가압틀은 세라믹외형틀과 세라믹내형틀에 의해 형성된 성형공간부에 충진된 세라믹분말을 압축하기 위해 구비된다.
이러한 세라믹외형틀과 세라믹내형틀은 지지된 상태에서 세라믹가압틀을 프레스장치에 의해 충진된 세라믹분말이 가압되어 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)를 성형하게 된다.
여기서, 세라믹금형은 세라믹조정틀이 더 포함된다.
이 세라믹조정틀은 세라믹외형틀의 내부공간부와 세라믹내형틀의 외측 중 어느 하나 이상에 위치되어 성형공간부의 크기를 조절함에 따라, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 사이즈를 조절할 수 있다.
다시 말해, 세라믹조정틀을 세라믹외형틀의 내부공간부에 설치할 경우, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 외경을 조절할 수 있고, 세라믹내형틀의 외측에 설치될 경우, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 각 필터공간부 사이즈를 조절할 수 있다.
물론, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)의 외경과 해당 세라믹부(100, 200)의 각 필터공간부 사이즈를 동시에 조절할 수도 있다.
대전체(300)의 일 실시 예로, 도 2에서 도시한 바와 같이, 원통 그물망으로, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 중 어느 하나 이상의 내부에 일체로 형성된다.
이러한 대전체(200)는 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 중 어느 하나 이상의 성형 시, 해당 세라믹부(100, 200)의 내부에 위치되어 함께 성형된다.
또한 다른 실시 예의 제1세라믹부(100')는 도 3에서 도시한 바와 같이, 일정 두께를 갖는 판형으로 형성되고, 내부에 복수의 제1필터공간부(110')가 두께방향과 수직방향으로 배열된다.
이 제1필터공간부(110')는 일측으로 개방된 제1유입공간부(112')와 타측으로 개방된 제1배출공간부(114')가 교번 배열된다.
여기서, 제1유입공간부(112')로 필터링이 필요한 기체가 유입되고, 제1배출공간부(114')로 후술되는 세척부(400, 400')에서 분사되는 세척기체가 유입된다.
제1유입공간부(112')로 유입된 기체는 세라믹부(100')를 통과하면서, 이물질이 필터링된다.
그리고 각 제1배출공간부(114')를 통해 세척기체가 각각 유입되어 세라믹부(100')를 통과하면서 필터링된 이물질을 분리시키며, 분리된 이물질은 각 제1유입공간부(112')를 통해 배출된다.
이러한 세라믹부(100')는 세라믹금형에 의해 제조되는 것으로, 세라믹외형틀과 세라믹내형틀 및 세라믹가압틀로 구성된다.
세라믹외형틀은 세라믹부(100)의 외형과 제1유입공간부(112')를 형성하도록 제1내부공간부와 복수의 제1내부돌출부가 형성된다.
그리고 세라믹내형틀은 복수의 제1배출공간부(114')를 형성하기 위한 복수의 제2내부돌출부로, 세라믹외형틀의 제1내부공간부에 위치된다.
세라믹가압틀은 세라믹외형틀과 세라믹내형틀에 의해 형성된 성형공간부에 충진된 세라믹분말을 압축하기 위해 구비된다.
이러한 세라믹외형틀과 세라믹내형틀은 지지된 상태에서 세라믹가압틀을 프레스장치에 의해 충진된 세라믹분말이 가압되어 세라믹부(100')를 성형하게 된다.
또한 제2세라믹부(200)는 각 제1필터공간부(110')에 위치되는 것으로, 각 제1유입공간부(112')와 각 제1배출공간부(114')에 구비된다.
여기서, 각 실시 예의 제2세라믹부(200) 내부에 형성된 미세기공의 크기는 각 실시 예의 제1세라믹부(100) 내부에 형성된 미세기공의 크기보다 작다.
다시 말해, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)에서 필터링하는 물질이 다른 것으로, 일 실시 예로, 제1세라믹부(100)에서는 통과되는 기체에 포함된 황화산물(SOx)을 제거하고, 제2세라믹부(200)에서는 기체에 포함된 질소산화물(NOx)를 제거한다.
이와 같은, 각 세라믹필터는 소석회와 반응되어 변환된 석고(CaSO4)와 분진(PM)을 필터링한다.
다시 말해, 기체에 포함된 황산화물(SOx)은 소석회와 혼합되어 반응함에 따라, 석고(CaSO4)로 변환되고, 제1세라믹부(100, 100')의 포면에 석고(CaSO4)와 분진(PM)이 케이크되어 필터링된다.
이 케이크는 추후, 제1세라믹부(100, 100')에서 분리시켜 제거함이 당연하다.
제2세라믹부(200)는 내부에 제2필터공간부(210)가 형성되고, 제1세라믹부(100, 100')의 제1필터공간부(110)에 위치되어 기체에서 질소산화물(NOx)을 필터링하기 위해 구비된다.
그리고 대전체(300)는 +전하 또는 -전하를 갖고, 전극부(400)는 유입되는 필터링 대상물에 대전체(300)가 갖는 전하와 반대 전하를 인가한다.
일 실시 예로, 대전체(300)는 -전하를 갖고, 전극부(400)는 유입되는 필터링 대상물에 +전하를 인가하여 +전하가 인가된 미세먼지를 부착시켜 제거한다.
다른 실시 예로, 전극부(400)는 제1전극부(410)와 제2전극부(420)로 구성된다.
제1전극부(410)는 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)로 이동되는 필터링 대상물에 +전하를 인가시키기 위해 구비된다.
또한 제2전극부(420)는 대전체(300)에 -전하를 인가시키기 위해 구비된다.
물론, 제1전극부(410)와 제2전극부(420)는 필터링 대상물에 -전하를 인가시키고, 대전체(300)에 +전하를 인가시킬 수도 있음이 당연하다.
이와 같은, 대전체 세라믹필터(10)에 의하면, 기체가 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200)를 통과하면서, 2단계에 걸려 필터링됨은 물론, 대전체(300)와 전극부(400)에 의해 미세먼지도 필터링됨에 따라, 필터링 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 다른 실시 예로, 대전체(200)는 원통 그물망으로, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 사이에 구비된다.
이러한 대전체(200)는 세라믹금형에 의해 제작된 제1세라믹부(100)의 제1필터공간부(110)에 위치된 상태에서 별도로 제작된 제2세라믹부(200)를 결합시킴에 따라, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 사이에 구비된다.
그리고 도 5에서 도시한 바와 같이, 또 다른 실시 예로, 대전체(200)는 금속가루로 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 중 어느 하나 이상의 성형 시, 혼합되어 일체로 성형된다.
여기서, 금속가루는 동이나 알루미늄으로 성형됨이 바람직하며, 전도율이 높은 금속재료라면, 사용가능함이 당연하다.
또한 도 6에서 도시한 바와 같이, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 중 어느 하나 이상의 표면에는 질소산화물(NOx)의 환원반응을 매개하는 촉매부(500)가 더 포함된다.
이 촉매부(500)는 해당 세라믹금형에 의해 성형된 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 중 어느 하나 이상의 표면에 코팅되는 것으로, 소결된다.
이러한 촉매부(500)는 제2세라믹부(200)에 코팅됨이 바람직하며, 오산화 바나듐(V2O5), 이산화 타이타늄(TiO2), 텅스텐(WO3) 중 어느 하나 이상으로 형성된다.
여기서, 제1세라믹부(100)와 제2세라믹부(200) 사이가 이격되어 암모니아(NO3) 또는 요소(urea)를 공급하기 위한 공급부(미 도시)가 구비된다.
이러한 공급부에 의해 암모니아 또는 요소가 공급되어 황산화물(SOx)이 필터링된 기체와 혼합하여 미세기공을 통과하면서, 촉매부(500)와 반응이 수행되어 질소기체(N2)와 물을 생성되어 황산화물(SOx)의 제거가 이루어진다.
10 : 세라믹필터 100, 100' : 제1세라믹부
110 : 제1필터공간부 200 : 제2세라믹부
210 : 제2필터공간부 300 : 대전체
400 : 전극부 410 : 제1전극부
420 : 제2전극부 500 : 촉매부

Claims (9)

  1. 내부에 제1필터공간부가 형성된 제1세라믹부;
    내부에 제2필터공간부가 형성되고, 상기 제1세라믹부의 제1필터공간부에 위치되는 제2세라믹부;
    +전하 또는 -전하를 갖고, 상기 제1세라믹부를 통과하는 필터링 대상물이 통과되면서 포함된 미세먼지가 부착되기 위한 대전체; 및
    상기 제1세라믹부를 통과하기 위해 유입되는 필터링 대상물에 상기 대전체가 갖는 전하와 반대 전하를 인가하기 위한 전극부;를 포함하고,
    상기 제2세라믹부 내부에 형성된 미세기공의 크기는 상기 제1세라믹부 내부에 형성된 미세기공의 크기보다 작게 형성되며,
    상기 전극부는,
    상기 제1세라믹부를 통과하기 위해 유입되는 필터링 대상물에 +전하와 -전하 중 어느 하나를 인가시키기 위해 구비되는 제1전극부; 및
    상기 대전체에 +전하와 -전하 중 다른 하나를 인가시키기 위해 구비되는 제2전극부;를 포함하고,
    필터링 대상물인 기체가 상기 제1전극부에 의해 +전하와 -전하 중 어느 하나가 인가되어 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부를 순차적으로 통과하면서, 2단계에 걸려 필터링되며,
    상기 2단계의 필터링과정 중 +전하와 -전하 중 다른 하나가 인가된 상기 대전체를 거치면서 미세먼지가 대전체에 부착되어 필터링되는 것을 특징으로 하는 대전체 세라믹필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부는,
    제1필터공간부와 제2필터공간부가 양방향으로 개방된 원통형으로 형성되는 대전체 세라믹필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부는,
    제1필터공간부와 제2필터공간부가 일방향으로만 개방되도록 형성되는 대전체 세라믹필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1세라믹부는,
    일정 두께를 갖는 판형으로 형성되고, 내부에 복수의 제1필터공간부가 두께방향과 수직방향으로 배열되되,
    상기 제1필터공간부는 일측으로 개방된 제1유입공간부와 타측으로 개방된 제1배출공간부가 교번 배열되는 것을 특징으로 하는 대전체 세라믹필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 대전체는,
    원통 그물망으로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 내부에 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 대전체 세라믹필터.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 대전체는,
    원통 그물망으로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 대전체 세라믹필터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 대전체는,
    금속 가루로, 상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 성형 시, 혼합되어 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 대전체 세라믹필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1세라믹부와 제2세라믹부 중 어느 하나 이상의 표면에 촉매부;가 더 포함되는 대전체 세라믹필터.
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