KR20000016811A - 액체 여과용 여과포, 여과법 및 여과 장치 - Google Patents

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Abstract

액체 여과용 여과포는 긴 융털 직물로 제조되며, 그 융털(21)은 유동 측면 상에 위치되고 여과 중에는 지지 직물에 대하여 변위되어 딥 필터를 형성하며, 역세정시에는 역세정 흐름에 의해 융털들은 직선 교정되어 오염 입자들을 방출한다. 역세정은, 역세정시 융털들이 갑자기 직선으로 교정되도록 하거나 역세정 후에 융털들이 납작하게 눕도록 융털에 기계적인 작용을 가하는 흡입 바아(13)에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

Description

액체 여과용 여과포, 여과법 및 여과 장치
여과포를 사용하여 작동하는 액체 여과 장치는 다양한 형태, 예를 들어, 여과 프레스, 디스크 필터(유럽 특허 제0 413 178호) 또는 드럼 필터가 공지되어 있다. 본 발명은 모든 형태의 여과 장치에 적용 가능하다. 이와 같은 장치에 사용되는 여과포의 가장 간단한 예는 체와 같은 역할을 하는 단층 직물로서, 체의 구멍은 직물의 그물눈(mesh)에 의해 형성된다. 그러나, 일반적으로 여과포는 그물눈 폭이 비교적 큰 지지 직물과 여과층으로 이루어진 다층 구조를 갖는데, 이 다층 구조의 실이나 필라멘트는 상호 중첩되어, 실 사이의 공간의 자유 단면보다도 작은 고형 입자들이 일부는 유동 채널 내에 기계적으로 걸리거나 일부는 벽에 흡착됨으로써 보유되는 각을 이룬 다수의 구불구불한 유동 채널을 갖는 딥 필터 또는 스페이셜 필터(deep or spatial filter)를 형성한다. 딥 필터 효과를 갖는 여과층은 일반적으로 니들 펠트(needle felt) 또는 탱글드 화이버 플리스(tangled fiber fleece)로 제조된다.
이와 같은 여과포의 유동 저항은 비교적 크며 여과층 내의 유동 채널이 차단됨에 따라 빠르게 증가한다. 그러므로, 여과포는 비교적 짧은 시간 간격으로 세척되어야 한다. 세척은 일반적으로 역세정(back-washing), 즉 깨끗한 물 또는 여과액 등의 액체를 여과 방향의 반대 방향으로 여과포를 통해 역으로 통과시킴으로써 수행된다. 여과 작업 중에 액체가 흐르는 여과포의 측면을 전방 측면으로 하고 그 다른쪽 측면을 후방 측면으로 하면, 여과포를 역세정하는 데 필요한 역세정 흐름은 전방 측면 상에서 액체를 흡입하거나, 여과포의 후방 측면에서 액체를 가압 하에 공급하거나, 또는 이 모두에 의해 생성된다. 역세정은 여과포 전체 표면 상에서 동시에 수행되거나, 전체면 상에서 전후방으로 이동하면서 여과포의 일부 영역에서만 수행될 수 있다. 역세정을 위해 여과포 상에서 이동 가능한 흡입 장치의 예가 이미 언급한 유럽 특허 제0 413 178호에 기재되어 있다.
여과시 여과포의 외측면 상에 침착되는 이들 고형 입자들은, 필터 작용을 보조하는 프리코트(precoat)층 형태로 층을 형성하는데, 이는 역세정에 의해 용이하게 제거될 수 있다. 그러나, 여과포의 여과층의 협소하고 구불구불한 다수의 유동 채널 내에 포획되어 이를 차단하는 이들 고형 입자들은 역세정시 많은 문제를 일으키는데, 여과층이 딥 필터 성질을 보다 많이 가질수록 더욱 그러하다. 꼬인 형상의 여과층 유동 채널에, 고형 입자들이 완전히 방출되어 흘러나갈 수 있을 정도의 큰 유속을 가할 수는 없다. 속도가 너무 빠르면 여과포가 손상되므로, 압력 증가에는 한계가 있으며, 유속도 마찬가지이다. 지금까지 공지된 여과포, 예를 들어, 니들 펠트 또는 탱글드 드레드 플리스(tangled thread fleece)로 딥 필터로 만들어진 효과적인 여과층은, 찌꺼기를 완전히 세척할 수 없으므로 막혀 있기 때문에, 비교적 단기간의 사용 후에는 교체해야 한다.
본 발명은 여과포에 의한 액체 여과 분야에 관한 것이다. 본 발명은 폐수 정화, 특히 인산염 제거를 동시에 수행하는 생물학적 정화 단계 후의 최종 정화 단계, 소위 폐수 정화 설비의 제3 정화 단계로 일컬어지는 단계에서 방출되는 폐수의 여과에 바람직하지만, 이 분야에만 적용되는 것은 아니다.
도1은 본 발명에 따른 여과포의 직물 구조를 간단히 도시한 개략 단면도이다.
도2는 도1과 유사한 개략 단면도로서 여과 작업 중의 여과포를 도시한 도면이다.
도3은 여과포 섬유의 세부를 확대 도시한 개략도이다.
도4는 체 필터로 제조된 여과 장치의 개략 종단면도이다.
도5는 도4에 따른 여과 장치의 개략 세부도이다.
본 발명의 목적은 양호한 딥 필터 효과를 갖는 여과포가 역세정에 의해 특히 간단하고 효과적으로 세척될 수 있는, 액체 여과용 여과포, 여과법 및 여과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 상기한 목적은, 청구항 1에 기재된 여과포와, 청구항 5에 기재된 여과 방법 및 청구항 9에 기재된 여과 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 요지는 비교적 큰 그물눈을 갖는 지지 섬유와 예컨대 W 바인딩에 의해 엮어진 융털로 이루어진 파일로 구성된 소위 파일 재료, 즉 패드(pad), 플러시(plush), 또는 벨벳 직물로 여과포를 형성하는 것이다. 여과 작업 중에, 융털은 여과포의 상류측 상에 위치되며, 융털의 길이, 강도 및 두께는, 흐르는 액체에 의해 융털들이 지지 직물에 대략 평행한 위치로 이동하여 상호 겹쳐 다층으로 위치되어 막혀 있지 않은 유동 채널의 폭보다 작은 크기의 고형 입자들이 일부는 기계적으로 일부는 흡착에 의해 보유되는 협소하고 구불구불한 복수의 유동 채널을 형성하도록 정해진다. 한편, 역세정시, 융털들은 지지 직물로부터 멀어지는 방향으로 흐르는 액체 흐름 중에 노출되고 이러한 방식으로 융털들이 지지 직물에 대하여 세워져 대부분이 유동 방향으로 서로 평행하게 되고, 이로써 융털층의 체적은 상당히 증가하고 융털 사이에 존재하는 유동 채널들은 개방되고 수평하게 된다. 다른 한편, 이로써, 역세정시 유동 저항이 감소되어 액체는 융털 사이에서 고속으로 유동할 수 있는 한편, 유동 채널 내에 기계적으로 걸려 있던 고형 입자들이 방출되어, 고형 입자들은 흡착력을 극복하고 역세정액에 의해 느슨해져서 세정될 수 있게 된다.
따라서 본 발명에 따른 여과포는, 예를 들어, 카펫, 도장용 또는 다른 목적의 "울 롤러(wool roller)"와 같이 융털이 긴 파일 직물로 구성된다. 그러나, 액체 여과에 여과포를 사용하는 경우, 역세정시 샌드 필터의 샌드 베드가 회전되어 흡착 작용에 의해 샌드 상에 보유된 오염 물질을 방출하는 샌드 필터의 반응에 견줄만한 완전히 새로운 효과가 달성된다.
본 발명의 다른 형태에는, 역세정 전에, 중에 또는 후에, 융털 상에 기계적으로 작용하여 융털들을 느슨하게 하거나, 세트 및/또는 편평하게 하는 데 유용한 수단이 구비된다.
본 발명은 도면을 참조로 한 다음의 실시예로써 보다 상세히 설명될 것이다.
도1에 개략적으로 간략히 도시된 본 발명에 따른 여과포의 구조는 지지 직물 또는 기판 직물(20)과, 이 지지 직물(20)로부터 일측면으로 분리되어 있으며 여과포의 파일을 형성하도록 지지 직물(20)에 합체된 융털(pile thread)(21)로 구성된다. 지지 직물(20)은 날실과 씨실로 간략히 도시되었다. 그러나, 본 명세서 중의 용어 "지지 직물"은 편성, 예를 들어 편직 또는 혼형 기술에 의해 제조되지 않은 평면 직물도 포함한다. 지지 직물(20)의 그물눈 폭은 액체로부터 여과하고자 하는 고형 입자의 입경보다 큰 것이 바람직하다. 융털(21)은 이 분야의 숙련자가 공지하고 있는 임의의 방식 또는 방법으로 지지 직물(20) 내에 합체된다.
바람직하게는, 지지 직물이나 융털 모두 플라스틱 필라멘트로 구성되는 것이 바람직한데, 그 매끄러운 표면은 정화 작용을 높인다. 적어도 융털(21)은 모노필라멘트로 구성된 멀티필라멘트이며, 적어도 그 자유 단부 영역은 개별 필라멘트들로 도3에 참조 번호 22로 도시된 바와 같이 분리될 수 있다. 지지 직물(20)의 실들도 멀티필라멘트일 수 있다. 바람직하게는 폴리아미드 또는 폴리에스터가 지지 직물(20)과 융털(21)의 재료로 사용된다. 지지 직물(20)에 융털(21)을 고정시키는 것은 부분 용접 및/또는 접착에 의해 보강될 수 있다.
다음의 설명에서는 설명을 간편하게 하기 위해 융털(21)이 있는 여과포 측면(도1의 좌측면)을 전면으로 그리고 다른쪽 측면은 후면으로 기재하기로 한다. 여과 중에 여과포는 여과 액체가 전면, 즉 융털(21)측으로 유동하도록 사용된다. 여과시킬 액체가 도달하면 융털(21)이 이동하거나 일반적으로는 지지 직물(20)쪽 방향으로 편평하게 눕게 되는데, 이 상태에서 각 인접 융털(21)들은 여러 층으로 겹쳐서 다수의 좁고 길면서 구불구불한 유동 채널을 형성하는 니들 펠트 또는 탱글드 화이버 플리스형의 여과층, 즉 딥 필터를 형성한다. 융털(21)의 길이, 강도 및 밀도의 적절한 선택은 소정의 효과를 위해 중요하다. 이들 변수들은 상호 종속적이어서, 예를 들어, 융털이 두꺼울수록 또는 융털(21)이 강할수록 그 길이는 더 길어야 된다. 융털(21)의 길이는 일반적으로 적어도 10 ㎜이며, 바람직하게는 12 ㎜ 이상이다. 융털이 짧으면 너무 단단해서 소정의 "층 밀도"를 이루지 못하거나 여과 작업 중에 여과층의 공간 깊이가 도2에 도시된 상태로 되지 않는다.
여과포의 역세정시, 세정수, 예를 들어, 깨끗한 물 또는 여과액은 후면(도1과 도2의 우측)으로부터 충분한 속도로 여과포를 통과하도록 안내되어, 이동한 융털(21)들이 직선으로 교정되어 도1에 개략적으로 도시된 상태를 취한다. 이 경우, 융털들 사이의 각을 이룬 다수의 구불구불한 채널은 사라지고 넓은 자유 단면 영역을 형성하는데, 이것에 의해 오염 입자들이 걸리거나 재침착되지 않고 세정된다. 역세정액의 유속이 충분히 높은 경우 역세정액의 난류가 융털들을 곧게 하거나 털어낼 수 있는데, 이러한 작용에 의해 오염 입자들의 방출이 증진된다. 실험에 의해 여과포를 실제로 완전히 세척하는 것은 이와 같은 방식의 역세정에 의해 달성될 수 있으며, 지지 직물(20) 자체 내에서는 고형 입자들이 발견되지 않을만큼 지지 직물(20)의 그물눈이 크게 만들어지는 경우에 더욱 그러함이 입증되었다.
융털들로 형성된 여과층은 역세정시 융털의 직선 교정 효과 및 체적 증가에 의해 늘 완전하게 세척될 수 있기 때문에, 여과포에 점진적으로 입자가 침착될 위험이 없다. 여과 작업 중에 본 발명에 따른 여과포의 여과 성능은 예를 들어 니들 펠트 또는 탱글드 화이버 플리스와 같은 상용 여과포로 만들어진 것과 완전히 동일하다. 인삼염을 제거하는 생물학적 단계 이후의 최종 정화 단계로부터 방출되는 현탁액을 이용한 실험에 의해, 고형물 함유율이 예를 들어 20 ㎎/l인 현탁액이 필터의 입구에서 여과액 중의 최대 잔여 고형물 함유율이 4 ㎎/l까지 정화될 수 있음이 입증되었다. 본 발명에 따른 여과포는 폐수 정화 유닛의 제3 정화 단계 중에 법으로 정해진 인산염 제거 요건을 지키는 데 매우 적절하다.
역세정 방법이 효과적이기 때문에, 필요한 역세정액량은 매우 적다. 실험을 통해 완전히 세척하는 데 필요한 역세정액량은 여과시킬 액체의 처리 액량의 0.5 ％ 내지 최대 2 ％ 정도밖에 되지 않음을 알게 되었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 여과포는, 예를 들어, 여과 프레스, 필터 디스크, 드럼 필터 등의 임의의 형태의 여과 장치에 사용 가능하다. 일반적으로, 본 발명에 따른 여과포를 사용하기 위해 여과 장치의 형태를 개조할 필요는 없다. 즉 기존의 여과 장치에 본 발명에 따른 여과포가 설치될 수 있다.
디스크 필터로 만들어진 여과 장치가 구체적인 실시예로서 도4에 개략 도시되었다. 바람직하게는, 생물학적으로 예처리된 후에, 용해된 오염 물질, 예를 들어, 인산염을 침전시키기 위한 화학 처리를 거친 폐수의 정화에 사용될 수 있다. 예처리된 폐수는 입구(3)를 통해 용기(4)에 이송되고, 이 용기 내에는 각기 여과포로 덮인 복수의 디스크형 필터편(5)이 회전축(7) 상에 위치되어 있다. 물이 여과포(6)를 통해 디스크형 필터편(5)의 내부를 통해 흐르고 회전축(7)을 거쳐 배수구(8)로부터 배출된다. 모터(9)가 체인(10)과 피니언(11)을 매개로 디스크형 필터편(5)과 함께 축(7)을 회전시킨다. 설치 프레임(도시되지 않음)으로 구성된 각 필터편(5)은 여과포(6)로 덮여 있어서 여과포의 융털들이 디스크형 필터편(5)의 외측면 상에 위치된다. 각 디스크형 필터편(5) 또한 다수의 구역들로 구성되는데, 그 각각은 유럽 특허 제0 413 178호에 기재된 바와 같이 색(sack) 형상 여과포에 의해 각기 싸여 있다.
여과포(6)의 역세정은 각 여과포(6)의 전방측 상에서, 즉 각 디스크형 필터편(5)의 외측면 상에서 액체를 흡입함으로써 수행된다. 도4는 흡입 바아(12)를 개략적으로 도시하는데, 이 흡입 바아는 좁은 간극을 두고 이격되어 있는 제1 디스크형 필터 부재에 대향하여 세워지고, 흡입 장치(14)에 연결된다. 흡입 바아(14)는 필터편(5) 측으로 향해 있는 슬릿형 개구를 가지며, 축(7)을 회전시킴으로써 필터 부재(5)가 슬릿형 개구를 통과하도록 이동하여, 점차 전체면이 역세정에 의해 세척될 수 있다. 필요에 따라, 상기 역세정은 필터 작업 수행 중에 연속으로 수행되거나, 단속적인 필터 작업 중에 수행될 수 있다. 단 하나의 흡입 바아(13)가 구비된 경우, 흡입 바아는 각 디스크형 필터편(5)의 2개의 면에 각기 대향하는 작동 위치로 순서대로 위치시키는 소정 장치에 의해 이동될 수 있어야 한다. 이와는 다르게, 각 디스크형 필터 부재(5)의 2개의 대면 측면 중 하나와 각기 연결되는 고정 흡입 바아(13)가 구비될 수도 있다.
도5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 흡입 바아(13) 중 하나는 좁은 간극을 두고 융털(21)들이 구비된 여과포(6)의 전방 측면에 대향하여 세워지며, 동시에 융털에 기계적인 작용을 가한다. 여과포(6)가 흡입 바아(13)에 대해서 화살표(16) 방향(즉 도5의 상측)으로 이동하는 경우, 융털(21)들은 순서대로 흡입 빔(13)의 흡입 슬릿(17) 영역에 도달한다. 융털(21)이 슬릿(17)에 도달하기 전에는, 도5에 도시된 바와 같이 융털쪽으로 향해 있는 흡입 바아의 벽의 하부 영역(18)에 의해 직선으로 교정되지 않도록 되어 있다. 융털(21)들이 슬릿(17)에 도달함과 동시에, 융털들은 여과포(6)를 통해 흡입 바아(13)로부터 흡입되는 흐름(18)에 의해 신속하게 직선으로 교정된다. 흡입 슬릿(17)의 단부(19)에 예각 단부를 형성하는 것은 융털들의 신속한 직선 교정에 바람직하다.
여과포(6)의 융털(21)에 가해지는 흡입 바아(13)의 기계적인 작용은, 변위된 상태로부터 직선 상태로 전환되는 시점에, 슬릿(17) 영역에 도달하는 융털(21)들이 가능하다면 지지 직물(20) 지점까지, 풀어지도록, 즉 각기 "분리"되도록 하는 것이 바람직하다. 추가의 돌출부가 구비되는 경우에는, 여과포(6) 쪽으로 향해 있는 흡입 바아(13)의 측면 형상은 간단한 실험에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 흡입 슬릿(17)의 후미 단부(25)는 예리한 단부일 필요는 없으며, 예를 들어 세척된 융털들이 부드럽게 이동할 수 있는 둥근 형상도 가능하다. 그러나, 여과포(6)가 예를 들어 흡입 바아(13) 상에 전후측으로 통과하는, 예를 들어 왕복 이동 공정(pilger step)도 생각할 수 있는데, 이 경우 흡입 비임(13)은 흡입 슬릿(17)의 중심선에 대해서 대칭적인 형상을 갖는 것이 바람직하다.
흡입에 의한 역세정은 액세정액의 추가 공급 및 여과포의 후면으로부터의 가압에 의해 보조될 수 있다. 여과 장치의 구성이 이를 허용한다면(도4에 도시된 디스크형 필터의 경우는 제외됨), 분사 바아(27)가 여과포(6)의 후면 상에 위치되고 흡입 바아(13)와 함께 이동하여, 슬릿 개구 또는 다수의 개별 개구를 통해 여과포의 후면으로 향해지는 역세정 제트를 생성한다. 예를 들어, 드럼 필터의 경우를 생각해 볼 수 있는데, 이 경우 드럼이 여과포(6)에 의해 덮여 있는 상태에서 내부에 고정되어 회전하는 드럼의 외부면 상에 분사 바아(27)가 위치될 수 있다.
역세정 방법은 당해 분야의 숙련자에게 공지되어 있는 다른 방법에 의해 보완될 수 있다. 예를 들어, 역세정액(깨끗한 물 또는 여과액)을 흡수시켜 단단하게 굳은 오염 입자들이 풀리게 할 수 있다. 정전기 대전으로 인해 오염 물질이 바람직하게 못하게 보유되는 것을 방지하기 위해, 여과포의 실들, 적어도 융털들은, 예를 들어, 금속 피막, 금속 또는 탄소 입자의 침착 또는 화학적 정전기 방지 처리와 같은 공지의 정전기 방지 수단이 구비될 수 있다.

Claims (12)

  1. 지지 직물(20)과 여과층을 갖는 액체 여과용 여과포로서, 여과층은 지지 직물(20)로부터 먼쪽을 향하는 융털(22)로 만들어지고, 융털(21)의 길이, 강도 및 밀도는, 지지 직물쪽으로 흐르는 액체 흐름 중에 있을 때는 융털들이 평평하게 누워 상호 중첩하는 각을 이룬 다수의 구불구불한 유동 채널을 갖는 딥 필터를 형성하는 한편, 지지 직물로부터 멀어지는 방향으로 흐르는 흐름 중에 있을 때는 융털(21)들이 지지 직물(20)로부터 멀어지는 방향을 향한 상태로 상호 대략 평행하게 직선으로 교정되도록 된 것을 특징으로 하는 여과포.
  2. 제1항에 있어서, 여과되는 액체가 흡수되는 여과포의 측면 상에 융털(21)들이 위치되도록 여과 장치에 여과포를 부착시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 여과포.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 융털들이 융털(21)의 적어도 단부 영역(22)에서는 개별 필라멘트로 분리되는 멀티필라멘트로 이루어진 것을 특징으로 하는 여과포.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 융털(21)에는 정전기 방지 수단이 설치되고 및/또는 전기 도전성을 갖도록 피복된 것을 특징으로 하는 여과포.
  5. 액체 여과 방법에 있어서,
    지지 직물(20)과, 액체가 유입되는 측면이 융털(21)로 이루어진 여과포를 통해 여과액이 통과하는 경우, 융털의 길이, 강도 및 밀도는 융털(21)들이 지지 직물(20) 쪽으로 유동하는 액체에 의해 이동하여 구불구불한 유동 채널을 갖는 딥 필터를 형성하도록 정해지고,
    역세정시 지지 직물(20)로부터 먼쪽을 향하는 융털들이 지지 직물(20)로부터 먼쪽을 향한 상태로 직선으로 교정되도록 일정 시간 간격으로 여과포를 통해 액체를 안내함으로써 여과포가 역세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 여과포에 사용되는 지지 직물(20)은 액체로부터 여과하고자 하는 고체 입자의 평균 입경보다 큰 개방된 그물눈을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 역세정 흐름의 적어도 일부는 여과포의 융털측으로부터 액체를 흡입함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 역세정 전에, 중에 그리고 후에, 융털(21) 상에 기계적인 작용을 가하여 융털(21)들이 느슨해져서 직선으로 교정 및/또는 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 여과시킬 액체의 유동 경로와, 여과포와, 유동 경로 중에 여과포를 보유하는 수단과, 여과포를 통해 여과 방향으로 여과시킬 액체의 흐름을 생성하는 수단과, 여과 방향의 반대 방향으로 여과포를 통해 액체의 역세정 흐름을 생성하는 수단을 포함하는 액체 여과용 여과 장치에 있어서,
    여과포는 여과 방향으로 흐르는 흐름이 가해지는 측면 상에 융털(21)을 가지며, 이 융털(21)의 길이, 강도 및 밀도는, 여과시킬 액체의 흐름에 의해 변위되어 상호 중첩하는 구불구불한 유동 채널을 갖는 딥 필터를 형성하는 한편, 역세정에 의해서는 융털들이 여과포로부터 멀어지는 방향으로 직선 교정되도록 된 것을 특징으로 장치.
  10. 제9항에 있어서, 융털들이 느슨해져서 직선으로 교정 및/또는 이동되도록 기계적인 작용을 여과포의 융털(21) 상에 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 여과포(6)측으로 향해 있는 적어도 하나의 흡입 개구(17)를 가지며 이 흡입 개구를 통해 여과포로부터 액체를 흡입하는 흡입 장치(14)에 연결되는, 여과포(6)의 융털측에 위치되는 흡입 비임(13)과, 여과포(6)에 평행한 이동 방향으로 흡입 바아(13)와 여과포(6)를 상대 이동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 흡입 바아(13)는 여과포의 융털(21) 상에 기계적으로 작용하는 표면 영역(18) 및/또는 단부(19, 25)를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
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