KR102447085B1 - 오염가스 정화시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오염가스 배출원으로부터의 오염가스가 유입되어 와류를 형성하면서 배출되도록 하는 유도날개; 상기 유도날개를 통과한 가스가 유입되어 전기집진에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 전기집진기; 상기 전기집진기를 통과한 가스가 유입되어 흡착에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 흡착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 정화시스템에 관한 것이다.

Description

오염가스 정화시스템{Pollution Gas Purification System}

본 발명은 악취 및 먼지발생 설비, 디젤발전기 등 다양한 설비, 장치 등에서 배출되는 복합오염가스를 정화할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

각종 공장, 디젤발전기 등에서 배출되는 가스에는 대기오염의 주요인이 되고 있는 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds;VOCs)과 같은 다양한 유해 화학물질이나 악취를 유발하는 성분이 포함되어 있다.

상기 휘발성 유기화합물은 그 종류가 다양하나, 벤젠(benzene) 및 페놀(phenol) 같은 방향족(Aromatic) 화합물, 알칸(Alkane), 알켄(Alkene) 등의 탄화수소(Hydrocarbon) 화합물과 염소와 같은 할로겐(halogen) 화합물, 질소, 산소 등을 포함한 비균질 탄화수소(Heterogeneous Hydrocarbon) 등이 있다.

지금까지 휘발성 유기화합물, 악취를 제거하기 위한 노력으로 다양한 종류의 물리적·화학적·생물학적 방법들이 사용되어 왔는바, 냉각 응축법, 촉매식 연소법, 물리적 흡착법 및 세정법 등이 그것이다.

그러나, 이러한 방법들 중에서 물리·화학적 방법은 오염가스의 제거효율은 높지만 시설비, 재료비 등과 같은 조업비가 많이 소요되고, 저농도의 폐가스를 배출 허용기준까지 저감시키는데 비경제적이고, 2차 오염물질(SOx, CO, NOx)이 발생된다는 단점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래 기술의 예로 대한민국 특허등록 제10-2036274호에서는 내부 공간을 가지며 일측면에 형성된 공기유입구를 통해 유입되는 유해공기를 정화하는 스크러버부; 상기 스크러버부의 하부에 설치되고 유해공기를 정화시키기 위한 세정수가 저장되는 수조; 상기 스크러버부의 상부에 설치되고 블로어를 구비하여 상기 공기유입구를 통해 유해공기를 상기 스크러버부의 내부로 유입시킨 후 상기 스크러버부에 의해 정화된 정화공기를 상측에 형성된 배기구로 배출시키는 흡배기부; 및 상기 수조에 저장된 세정수가 상기 스크러버부에 공급되도록 제어하고 유해공기가 상기 스크러버부의 내부로 유입되도록 상기 블로어의 구동을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 유해가스 집진 및 공기 정화 시스템을 제시하고 있다.

그러나 상기 기술의 경우 복합적인 오염물질이 혼입된 가스에 대한 충분한 정화효율을 기대하기 어려운 문제가 있다.

대한민국 특허등록 제10-2036274호

본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 악취 및 먼지발생 설비, 디젤발전기 등 다양한 설비, 장치 등에서 배출되는 복합오염가스를 정화할 수 있는 시스템을 제공하고자 함이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오염가스 정화시스템(이하, “본 발명의 시스템”이라함)은, 오염가스 배출원으로부터의 오염가스가 유입되어 와류를 형성하면서 배출되도록 하는 유도날개; 상기 유도날개를 통과한 가스가 유입되어 전기집진에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 전기집진기; 상기 전기집진기를 통과한 가스가 유입되어 흡착에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 흡착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 상기 전기집진기 전단에는 데미스터가 더 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 일측에 유입구와 타측에 배출구가 구성되는 하우징과, 상기 유입구에 구성되는 유도날개와, 상기 유도날개 후단에 구성되는 데미스터와, 상기 데미스터 후단에 구성되는 전기집진기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로써., 상기 유도날개는, 오염가스 배출원의 오염가스 배출라인에 장착되는 외관부; 상기 외관부의 내부에 구성되며 내주연에 나선형으로 형성되는 복수의 유도테두리가 형성되는 내관과, 상기 내관의 외주연에서 돌출되어 상기 외관부의 내주연으로 연결되며 일방향으로 경사구배가 형성되는 복수의 날개를 포함하는 와류기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 상기 외관부의 초입부 내주연에는 나선형으로 형성되는 복수의 제 2유도테두리가 형성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 상기 외관부의 끝단부에는 상기 외관부와 연통하고 끝단이 개구된 유입챔버가 구성되며, 상기 개구에는 활성탄 섬유로 구성된 흡착링이 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 상기 외관부의 끝단에는 링형상의 착탈구와 상기 착탈구의 내주연에 장착되며 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되고 복수의 절개홈에 의해 복수의 절개단이 형성되는 흡착테두리를 포함하는 흡착구가 구성됨을 특징으로 한다.

하나의 예로써, 상기 흡착테두리는 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되되, 세로사에 탄성사가 혼합되도록 하여 상기 절개단이 탄성거동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 악취 및 먼지발생 설비, 디젤발전기 등 다양한 설비, 장치 등에서 배출되는 복합오염가스를 정화할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 시스템은 부하를 제어하여 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 시스템을 나타내는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명의 장치에 있어 일 구성인 유도날개를 나타내는 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 유도날개의 작동상태도이고,
도 5 및 도 6은 유도날개의 일 실시예를 나타내는 도면이고,
도 7 내지 도 9는 유도날개의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

아래에서는 본 발명에 따른 양호한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명의 시스템(1)은 도 1에서 보는 바와 같이 오염가스 배출원으로부터의 오염가스가 유입되어 와류를 형성하면서 배출되도록 하는 유도날개(2); 상기 유도날개(2)를 통과한 가스가 유입되어 전기집진에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 전기집진기(4); 상기 전기집진기(4)를 통과한 가스가 유입되어 흡착에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 흡착부(5);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전기집진기(4) 전단에는 데미스터(3)가 더 구성됨을 특징으로 한다.

여기서 “오염가스 배출원”이라함은 악취 및 먼지발생 설비, 디젤발전기 등 오염가스가 배출되는 다양한 설비, 장치 등을 정의한다.

상기 유도날개(2)는 오염가스 배출원에 있어 오염가스 배출라인에 일단이 연결되어 와류를 형성시킴으로써 후단의 데미스터(3) 등으로 균일하게 오염가스가 유입되도록 하여 균일한 오염물질의 처리가 가능하도록 하는 구성에 해당한다.

상기 데미스터(3)는 오염가스로부터 수증기 성분을 1차적으로 제거토록 하여 후단의 전기집진기(4)의 부하를 제어할 수 있도록 하는 것이다. 즉 상기 데미스터(3)는 오염가스 배출원으로부터 배출되는 오염가스를 공급받아 우선적으로 증기, 미스트를 제거하는 구성에 해당한다. 이러한 데미스터(3)는 다양한 공지의 기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.

상기 전기집진기(4)는 상기 데미스터(3)에 의해 수증기 성분이 제거된 오염가스가 유입되어 전기집진에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 구성에 해당한다.

상기 전기집진기(4)에 의해 입자상 및 가스상 오염물질의 제거가 가능한데, 특히 극미량의 저분자 무기 또는 유기물질의 제거가 가능하게 되는 것이다.

상기 전기집진기(4)의 경우도 다양한 공지의 기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.

한편 본 발명은 도 2에서 보는 바와 같이 상기 유도날개(2), 상기 데미스터(3) 및 상기 전기집진기(4)가 일장치로 구성된 예를 제시하고 있다.

본 실시예에서는 도면에서 보는 바와 같이 일측에 유입구(71)와 타측에 배출구(72)가 구성되는 하우징(7)과, 상기 유입구(71)에 구성되는 유도날개(2)와, 상기 유도날개(2) 후단에 구성되는 데미스터(3)와, 상기 데미스터(3) 후단에 구성되는 전기집진기(4)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

오염가스 배출원의 오염가스 배출라인은 상기 유도날개(2)에 연결되어 배출되는 오염가스가 상기 하우징(7) 내에서 와류를 형성하면서 유입되도록 한다. 이렇게 오염가스가 와류를 형성하면서 유입되어 더 넓은 영역으로 균일하게 분산이 이루어지도록 하는 것이다.

이러한 작동기작에 의해 상기 하우징(7)으로 유입된 오염가스는 상기 데미스터(3)를 넓은 영역에서 균일하게 통과하게 됨으로써 오염가스로부터 수증기의 제거효율을 높이게 되는 것이다.

이러한 오염가스의 유동은 상기 데미스터(3) 후단의 전기집진기(4)로도 연결되어 도면번호가 도시된 바는 없으나 전기집진기(4)의 전기집진판으로 오염가스가 넓은 영역으로 균일하게 통과하게 됨으로써 전기집진에 의한 오염물질의 제거효율도 높아지도록 하는 것이다.

이렇게 전기집진기(4)를 통과한 오염가스는 배출구(72)를 통해 후단의 흡착부(5)로 유입되도록 하는 것이다.

즉 도면에서 보는 바와 같이 유도날개(2)를 통과한 오염가스(g1)는 물리적으로 와류가 형성되도록 하는 것이며, 데미스터(3)를 통과한 오염가스(g2)는 오염가스로부터 수증기 성분 등이 제거된 상태이고, 전기집진기(4)를 통과한 오염가스(g3)는 오염가스로부터 입자상 및 가스상 오염물질이 제거되는데 특히 극미량의 저분자 오염물질도 제거된 상태인 것이다.

상기 흡착부(5)는 상기 전기집진기(4)를 통과한 오염가스가 유입되어 가스상 오염물질이 흡착에 의해 제거되도록 하는 것으로, 도면에 도시된 바는 없으나 상기 흡착부(5)에는 흡착제가 충진된 여과층이 포함되도록 하는 것이다.

여기서 흡착제는 활성탄, 제올라이트 등이 적용될 수 있다.

상기에서 언급한 바와 같이 전기집진기(4)에서는 입자상 및 가스상 오염물질의 제거가 이루어지며, 특히 극미량의 저분자 무기 또는 유기물질의 제거가 이루어지도록 하는데, 상기 흡착부(5)에서는 아세트알데히드, 벤젠, 스타이렌 등과 같은 비교적 분자량이 큰 유기물질을 흡착 제거토록 함으로써 다양한 가스상 오염물질의 제거가 가능하도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서의 유도날개(2)는 도 3에서 보는 바와 같이 오염가스 배출원의 오염가스 배출라인에 장착되는 외관부(21); 상기 외관부(21)의 내부에서 이격을 형성하는 내관(221)과, 상기 내관(221)의 외주연에서 돌출되어 상기 외관부(21)의 내주연으로 연결되며, 일방향으로 경사구배가 형성되는 복수의 날개(222)를 포함하는 와류기(22);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외관부(21)는 오염가스 배출라인 종단에서 오염가스의 배출흐름이 효율적으로 진행될 수 있도록 하기 위한 구성으로 그 재질을 한정하지 않으나 강관(steel pipe)이 사용될 수 있다.

도면에 도시된 바는 없으나 상기 외관부(21)는 끝단부로 갈수록 직경이 좁아지는 형태로 구성되어 오염가스의 배출흐름을 가속화 할 수 있도록 할 수 있다.

상기 와류기(22)는 상기 외관부(21)를 통해 배출되는 오염가스에 회전력을 부과하여 와류가 형성되도록 하는 것으로 내관(221)과 날개(222)로 구성된다.

상기 내관(221)은 상기 외관부(21)의 내부에서 내부의 오염가스 흐름을 유도하는 구성으로 도면에 도시된 바는 없으나 오염가스가 유동하는 방향으로 점진적으로 직경이 작아지는 형상으로 구성됨이 타당하다. 이와 같이 구성되어 베르누이 법칙(Bernoulli's theorem)에 입각하여 오염가스의 배출흐름을 보다 강하게 만들어 배출효율이 향상되도록 하는 것이다.

이에 더하여 본 발명에서는 도 4에서 보는 바와 같이 상기 내관(221)의 내주연에 나선형으로 형성되는 복수의 유도테두리(221-1)가 형성되도록 하여 외관부(21)를 통해 배출되는 오염가스 중 내관(221)을 통과하는 오염가스의 경우도 상기 유도테두리(221-1)에 의해 와류가 형성되도록 하여 배출효율을 배가시키도록 한다.

상기 날개(222)는 상기 내관(221)의 외주연에서 돌출되어 상기 외관부(21)의 내주연으로 연결되는 구성으로 일방향으로 경사구배가 형성되도록 하여 외관부(21)와 내관(221) 사이를 유동하는 오염가스에 와류가 형성되도록 하는 것이다.

상기 날개(222)는 곡면을 형성하도록 하여 날개(222)에 충돌하는 오염가스에 유동저항성을 제어토록 한다.

이와 같이 와류기(22)가 외관부(21) 내부에 구성되어 도 4에서 보는 바와 같이 외관부(21)를 유동하는 오염가스에는 내관(221)에 의한 와류(W1)와 날개(222)에 의한 와류(W2)가 각각 형성되도록 하여 사구역의 형성을 제어토록 하는 것이다. 즉 외관부(21)를 통과하는 오염가스 전체에 균일하게 와류가 형성되도록 하여 오염가스 배출효율을 배가시키도록 하는 것이다.

또한 내관(221)에 의한 와류(W1)는 직진성을 확보하기 위한 유동에 해당되고, 날개(222)에 의한 와류(W2)는 더욱 넓은 영역으로의 퍼짐을 위한 유동에 해당되어 유도날개(2)를 통과하는 오염가스가 더 멀리 더 넓게 유도되도록 하는 것이다.

또한 본 발명의 유도날개(2)에는 도 5 등에서 보는 바와 같이 상기 외관부(21)의 초입부 내주연에는 나선형으로 형성되는 복수의 제 2유도테두리(211)가 형성되도록 하는데, 유도날개(2)로 유입되는 오염가스가 제 2유도테두리(211)에 의해 와류(W3)가 형성되도록 하는 것이다.

이렇게 유도날개(2) 초입에 제 2유도테두리(211)를 구성하여 와류(W3)가 형성되도록 함으로써 오염가스에 혼입된 오염물질 중 비중이 비교적 큰 오염물질, 특히 수분, 유분 등에 의해 비중이 큰 점착성 물질이 원심력을 받아 원심방향으로 쏠리도록 하기 위한 것이다.

이와 연동하여 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이 상기 외관부(21)의 끝단부에는 상기 외관부(21)와 연통하고 끝단이 개구된 유입챔버(23)가 구성되며, 상기 개구에는 활성탄 섬유로 구성된 흡착링(24)이 구성된 예를 제시하고 있다.

상기 유입챔버(23)는 상기 외관부(21)의 끝단에서 상기 외관부(21)를 감싸는 형상으로 구성되며, 상기 외관부(21)에 형성된 유로(212)에 의해 상호 연통이 된다. 상기 유입챔버(23)는 끝단이 개구되어 외관부(21)의 내부에서 형성되는 와류(W2)에 의해 상기에서 언급한 바와 같이 비중이 비교적 큰 오염물질이 원심력을 받아 외측으로 쏠리게 되는데, 이러한 유동이 상기 유로(212)를 통해 상기 유입챔버(23)로 유입되어 개구로 배출되는 흐름(W4)이 형성되는 것이다.

이 과정에서 비중이 비교적 큰 오염물질은 흡착링(24)에 흡착되어 걸러지게 되는 것이다. 특히 상기 흡착링(24)에 의해 걸러지는 오염물질은 상기에서 언급한 바와 같이 수분, 유분 등에 의해 비중이 큰 점착성 물질도 포함된다.

이러한 점착성 물질은 후단의 데미스터(3)에 의한 여과과정에서 표면에 침적되어 여과효율을 저하시키는 요인이 되며 이렇게 침적된 물질이 부식에 의해 내구성을 저하시키는 요인이 된다.

이러한 점은 후단의 전기집진기(4)의 경우도 동일한 바, 본 실시예에서는 유도날개(2)를 통과하는 과정에서 원심력에 의해 이러한 물질을 유입챔버(23)로 유도하고 유도된 물질이 흡착링(24)에 걸러지도록 하는 것이다.

상기 흡착링(24)은 활성탄 섬유로 구성되는 바, 복수의 섬유사의 뭉침에 의해 형성되도록 하는 것으로 활성탄 섬유에 의해 흡착링(24)을 구성하는 기술은 다양한 공지 기술이 존재하므로 그 상세 설명은 생략한다.

이렇게 비중이 비교적 큰 오염물질을 포함하는 오염가스의 유동(W4)의 경우 흡착링(24)을 통과하면서 직진성이 저하되나, 상기에서 언급한 와류(W1, W2)가 충분히 직진성을 확보하고 있어 전체 유동에서 직진성이 보완되는 것이다.

한편 본 발명에서는 비중이 비교적 큰 오염물질을 사전에 걸러지도록 하는 실시예가 도 7 내지 도 9에서도 제시되고 있다.

본 실시예에서는 상기 외관부(21)의 끝단에는 링형상의 착탈구(251)와 상기 착탈구(251)의 내주연에 장착되며 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되고 복수의 절개홈(252-1)에 의해 복수의 절개단(252-2)이 형성되는 흡착테두리(252)를 포함하는 흡착구(25)가 구성됨을 특징으로 한다.

상기 착탈구(251)는 도면에서 보는 바와 같이 일측에 체결홈이 구성되어 상기 외관부(21)의 끝단에 끼움방식으로 체결되도록 하고, 상기 체결홈에 직교하는 방향에 제 2체결홈이 형성되어 제 2체결홈에 흡착테두리(252)의 단부가 부착되도록 하는 것이다.

이렇게 구성되어 상기 흡착테두리(252)가 상기 외관부(21)의 끝단에서 내측으로 돌출되는 형상으로 구성되는 바, 비중이 비교적 큰 오염물질을 포함하는 오염가스의 유동(W4)은 상기 흡착테두리(252)를 통과하면서 비중이 비교적 큰 오염물질이 흡착에 의해 제거되도록 하는 것이다.

또한 상기 흡착테두리(252)는 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되고 복수의 절개홈(252-1)에 의해 복수의 절개단(252-2)이 형성되도록 함으로써 비중이 비교적 큰 오염물질을 포함하는 오염가스의 유동(W4)에 있어 유동저항성을 줄이도록 하는 것이다.

이에 더하여 본 실시예에서는 유동저항성을 줄이면서 흡착에 의한 여과효율을 높이기 위한 실시예가 도 9에 제시되고 있다.

본 실시예에서 상기 흡착테두리(252)는 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되되, 세로사에 탄성사(252-5)가 혼합되도록 하여 상기 절개단(252-2)이 탄성거동이 가능하도록 하는 예를 제시하고 있다.

즉 흡착테두리(252)가 활성탄 섬유로 이루어진 가로사(252-3)와 세로사(252-4)의 직조에 의해 형성되도록 하면서 세로사에 탄성사(252-5)가 혼합되도록 하는 것이다.

이와 같이 구성되어 상기 절개단(252-2)이 탄성거동이 가능하도록 하는 바, 각 절개단(252-2)이 직립된 상태가 유지되도록 하여 비중이 비교적 큰 오염물질을 포함하는 오염가스의 유동(W4)과 직교하도록 함으로써 흡착효율을 높이면서 상기 유동(W4)이 커지는 경우 탄성거동을 통해 유동저항성을 줄여 사류의 형성을 제어토록 하는 것이다.

여기서 탄성사(252-5)는 그 재질을 한정하지 않으나 상기 활성탄 섬유보다 탄성이 우수한 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 예로 아라미드 섬유가 적용될 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

1: 오염가스 정화시스템
2: 유도날개
3: 데미스터
4: 전기집진기
5; 흡착부

Claims (8)

1. 오염가스 배출원으로부터의 오염가스가 유입되어 와류를 형성하면서 배출되도록 하는 유도날개; 상기 유도날개를 통과한 가스가 유입되어 전기집진에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 전기집진기; 상기 전기집진기를 통과한 가스가 유입되어 흡착에 의해 가스로부터 오염물질이 제거되도록 하는 흡착부;를 포함하되,
   상기 유도날개는,
   오염가스 배출원의 오염가스 배출라인에 장착되는 외관부; 상기 외관부의 내부에 구성되며 내주연에 나선형으로 형성되는 복수의 유도테두리가 형성되는 내관과, 상기 내관의 외주연에서 돌출되어 상기 외관부의 내주연으로 연결되며 일방향으로 경사구배가 형성되는 복수의 날개를 포함하는 와류기;를 포함하며,
   상기 외관부의 초입부 내주연에는 나선형으로 형성되는 복수의 제 2유도테두리가 형성되고, 상기 외관부의 끝단부에는 상기 외관부와 연통하고 끝단이 개구된 유입챔버가 구성되며, 상기 개구에는 활성탄 섬유로 구성된 흡착링이 구성됨을 특징으로 하는 오염가스 정화시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전기집진기 전단에는 데미스터가 더 구성됨을 특징으로 하는 오염가스 정화시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   일측에 유입구와 타측에 배출구가 구성되는 하우징과, 상기 유입구에 구성되는 유도날개와, 상기 유도날개 후단에 구성되는 데미스터와, 상기 데미스터 후단에 구성되는 전기집진기를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화시스템.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 외관부의 끝단에는 링형상의 착탈구와 상기 착탈구의 내주연에 장착되며 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되고 복수의 절개홈에 의해 복수의 절개단이 형성되는 흡착테두리를 포함하는 흡착구가 구성됨을 특징으로 하는 오염가스 정화시스템.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 흡착테두리는 활성탄 섬유의 직조에 의해 형성되되, 세로사에 탄성사가 혼합되도록 하여 상기 절개단이 탄성거동이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 오염가스 정화시스템.

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