KR20060002547A - 유기질 폐기물의 발효처리장치 - Google Patents

유기질 폐기물의 발효처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유기질 폐기물의 발효처리장치에 관한 것으로 발효통을 가열하는 가열관과, 처리물을 교반하는 길쭉한 마름모꼴의 교반날개를 가진 +자형의 교반기가 설치되어, 각종 유기질 폐기물을 살균 발효하는 발효조와, 연소실의 주위에 내통과 외통으로 2패스의 가열실이 형성되어 새로운 공기와 발효조에서 환풍되는 공기를 400℃∼500℃의 고온으로 가열하여 발효조의 악취성분을 제거하고 가열공기를 발효조에 공급하는 열효율이 높은 가열로와, 발효조에서 발생된 수증기와 분진을 응축, 집진하고 여열을 회수하여 재사용하는 열회수실이 형성된 복수개의 싸이크론 집진기를 일조로 구성하여, 각종 음식물 쓰레기를 비롯하여 양축장의 동물사체, 병원수술실의 적출물등 유기질 폐기물을 탈수 처리 없이 발효조에 직접 투입하여 교반하면서 120∼130℃의 온도로 2시간 정도 살균 건조하고 악취가 없이 60℃의 온도로 20∼24시간 발효처리하여, 부산물로서 식물재배에 유용한 유기질 비료를 얻는다.
발효조, 교반기, 가열관, 가열로, 가열실, 싸이크론 집진기, 열회수실.

Description

유기질 폐기물의 발효처리장치{FERMENT PROCESSING UNIT OF ORGANIC SUBSTANCE WASTE}
도1은 본 발명의 실시예의 예시도
도2는 본 발명의 발효조의 일부를 절결한 정면도
도3은 동 측면도
도4는 동 교반기의 정면도
도5는 동 측면도
도6은 교반날개의 예시도
도6A는 동 측면도
도6B는 동 정면도
도7은 본 발명의 가열로의 예시도
[도면중 중요한 부분에 대한 부호설명]
A : 발효조 B : 가열로 C : 집진기
1 : 발효통 1c : 유입부 1d : 유출부 1e : 배연실 1h : 가열관
2 : 교반기 2f : 교반날개 2r : 교반간 2x : 회전축 2m : 모터
3 : 통체 3a : 내통 3b : 외통 3c : 가열실
4 : 집진통, 4a : 열회수실 4b : 배출관
본 발명은 유기질 폐기물의 발효처리장치에 관한 것이다.
각종 음식물 쓰레기나, 양축장에서 질병으로 죽은 동물 사체, 병원 수술실에서 나오는 적출물 등은 매립하는 경우, 지하에 2차 환경오염과 질병을 이르키는 문제가 있고 소각처리하는 경우도 있으나 소각처리에 막대한 에너지를 소모하면서 폐기물의 자원활용이 이루어지지 못하는 아쉬운 문제점이 있다.
종래 음식물 쓰레기의 발효처리장치는 여러종류의 것이 알려져 있다.
본 발명과 관련한 선행기술의 공개특허 제0189697호(1999.06.01공고)"음식물 처리장치및 그 방법"은 하나의 발효조에 원적외선과 고온을 방출하는 세라믹 히터, 공기의 유입구와 악취의 배출구가 형성된 구성으로 되어 있고 처리할 음식 쓰레기를 먼저 탈수처리한 다음 발효조에 투입하여 좌우 방향으로 교반하면서 80∼120℃의 온도로 세라믹 히터에 의하여 가열하여 살균과 수증기를 증발시키고 40∼60℃의 온도로 발효하며 발효시에 발생된 악취는 원적외선에 의하여 탈취하여 음식물 쓰레기를 하나의 발효조에서 처리 하게 되어 있다.
그러나 발효조에 모든 장치가 결합되어 구조가 복잡하여 취급이 어렵고 고장이 빈번하며 음식물 쓰레기를 먼저 탈수처리 하는 작업수순이 필요하여 노력(勞力)이 그만큼 많이 들뿐 아니라 탈수된 오수배출로 인하여 하천이 오염되고 폐기물의 처리중에 발생된 악취의 제거가 미미하여 작업장 주위의 환경공해를 유발하는 문제점이 있다.
또 본 발명자가 특허를 받은 특허 제0231651호(1999. 11. 15.공개)의 "음식물 쓰레기의 발효방법과 장치"는 교반수단과 가열수단이 구비된 발효통과, 발효통에서 발생된 분진과 수증기를 응축 집진하는 집진기와, 발효중에 발생되는 악취를 소각하는 소각히터와 악취를 흡착하는 흡착제가 상하 복수층된 탈취탑을 일조로 구성되어 있고 교반에 투입된 음식물 쓰레기를 교반하면서 발효통에 구비된 가열수단에 의하여 약 120∼130℃의 온도로 2시간 정도 가열하여 수분을 증발 건조하고 60℃의 온도에서 약 20시간 발효처리하며 발효중에 발생된 악취는 소각히터의 소각과 흡착제에 의하여 흡착제거하게 되어있다.
상기 장치는 탈수처리하지 않고 직접 발효처리하는 이점과 탈취탑에 의한 악취의 제거로 인하여 작업장의 환경공해를 방지할 수 있는 이점이 있다.
그러나 발효조에서 사용된 열에너지와 악취의 제거에 사용되는 열에너지의 소모가 크고 여열을 대기에 방출하기 때문에 열 이용율이 높지 못하며, 탈취탑의 흡착제 교체등 음식물 쓰레기의 처리비용이 높게 되는 미비점이 있다.
본 발명자가 등록을 받은 실용신안등록 제0237424호 (2001.10.12 공고) "음식물 쓰레기의 건류장치"는 발효조와 가열로 및 집진기로 구성된 것으로 발효조의 건조및 발효과정에서 발생된 악취와 수증증기를 가열로에서 재 가열하여 악취를 제거하게 되어 있으나 수증기의 응축수단이 결여되어 있고, 발효조와 가열로에는 가열공기의 공급관 및 환풍관이 연관되며 발효조와, 집진기와, 가열로에 각각의 도관이 연관되어 구조가 복잡하고 가열로는 구조상 열효율이 높지 못한 문제점이 있었 다.
본 발명의 목적은 상기한 특허 제0231651호와 관련하여, 상기 발명의 장점은 채용하고 단점은 보완하여, 발효조에 공급하는 공기의 가열과, 발효조에서 발생된 악취의 소각을 하나의 가열로에 의하여 이루어지고 발효조에서 발생된 수증기의 응축열을 회수 및 재 사용하여 열에너지 효율이 높은 새로운 유기질 폐기물의 발효처리장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 발효조와, 싸이크론 집진기와, 가열로로 구성되는 유기질 폐기물의 발효처리장치의 기능을 향상시키는 동시 구조는 간소화하여 설치가 간편하고, 취급이 용이한 개선된 새로운 유기질 폐기물의 발효장치를 제공하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 탈수 처리 없이 직접 발효조에 처리물을 투입하여 살균, 건조및 발효처리하여 오수에 의한 하천오염을 방지하고 유기질 폐기물을 자원으로 재활용 하려는데 있다.
본 발명은 발효통을 가열공기에 의하여 가열하는 가열관과, 길쭉한 마름모꼴의 교반날개를 가진 +자형의 교반기가 설치되어, 각종 유기질 폐기물을 살균, 건조하고 발효하는 발효조와, 연소실의 주위에 내통과 외통으로 2패스의 가열실이 형성되어 새로운 공기와 발효조에서 환풍되는 공기를 400℃∼500℃의 고온으로 가열하여 발효조에서 발생된 악취성분을 제거하고, 가열공기를 발효조에 공급하는 열효율이 높은 가열로와, 발효조에서 발생된 수증기와 분진을 응축, 집진하고 여열을 회 수하여 재사용하는 열회수실이 형성된 복수개의 싸이크론 집진기를 일조로 하여 구성된 것이다.
본 발명의 장치는 각종 음식물 쓰레기를 비롯하여 양축장의 동물사체, 병원 수술실의 적출물등의 유기질 폐기물을 탈수처리 없이 발효조에 직접 투입하여 교반기에 의하여 좌우 방향으로 교반하면서 가열로에서 400∼500℃로 가열된 공기를 발효조의 가열관으로 공급하여 발효조를 가열한다. 가열관으로 공급된 가열공기는 1차 강압 송풍기에 의하여 발효조의 내부로 유입되어 발효조가 120∼130℃의 온도로 유지된다. 따라서 교반되는 처리물과 가열공기의 접촉이 양호하여 신속한 수증기의 증발로 살균과 건조가 이루어지며 약 2시간 정도 살균 건조처리한다. 살균 건조처리 후에는 가열로의 가동을 중지하여 발효조의 내부 온도를 약 60℃로 유지시키어 약 22∼24시간 발효시킨다. 물론 발효온도를 유지하기 위하여 간헐적으로 가열로를 가동한다.
발효조에서 증발된 수증기와 분진, 악취성분이 함유된 공기는 제2강압 송풍기에 의하여 싸이크론 집진기로 송풍되어 싸이크론 집진기의 집진통에서 수증기와 분진이 응축 집진되고 응축수는 배수콕크로 배수되며, 악취성분은 공기와 함께 가열로 측으로 송풍되고 가열로의 연소실에서 악취성분이 고열에 분해되어 악취가 제거된다. 한편 집진통의 외부에 형성된 열회수실에 송풍기에 의하여 외부 공기가 송풍되어 응축열에 의하여 예열된 다음 상기 가열로에서 가열되어 열이용율이 보다 높게 되며, 연소가스는 배연관을 통하여 발효조의 상부에 형성된 배연실에서 완전 연소된 다음 연통으로 배출되고 가열된 일부의 공기는 상기와 같이, 발효조에 재공 급순환한다.
이러한 작동에 의하여 발효조에 투입된 각종 유기질 폐기물은 살균,건조 및 발효되어 교반기에 의하여 분쇄된 부산물로서 식물재배에 유용한 유기질 비료를 얻는다.
본 발명의 장치에 의하면, 발효조에 설치된 마름모꼴의 교반날개를 가진 교반기에 의하여 처리 물이 용이하게 교반되고 교반저항이 작아서 교반기의 사용 동력이 보다 적게 든다.
또 발효 통의 가열과 동시에 발효탱크 내부로 가열공기를 유입시키어 살균과 건조에 적합한 온도 및 발효에 적합한 온도를 유지할 수 있기 때문에 수분의 건조가 신속하고 양호하게 발효된다.
또 발효조에서 발생된 수증기와 분진 등은 일단 싸이크론 집진기에서 응축 집진 하고 응축수는 외부로 배출됨으로 탈수처리 없이 유기질 폐기물을 직접 발효처리 할 수 있고 응축수는 증류수처럼 말기 때문에 하수의 오염의 우려가 없다.
또 발효조에서 발생된 악취는 가열로 에서 고열로 열분해 됨으로 외부에 악취가 나지 않으며 따라서 작업장 주위의 환경오염의 우려가 없다.
본 발명의 장치는 발효조와 집진기 및 가열로가 복합기능을 가지면서 장치및 배관 구조가 간소화되어 설치가 용이하고 취급이 간편하며, 특히 발효처리에 사용된 여열을 회수하여 재사용이 가능하므로 폐기물 처리의 에너지 비용이 보다 절감된다.
도1은 본 발명장치의 실시 예시도로서 각종 유기질 폐기물을 가열하여 살균, 건조 및 발효 처리하는 발효조(A)와, 발효조에 가열공기를 공급하고 발효조에서 발생된 악취를 소각 처리하는 가열로(B)및 발효조에서 발생된 분진과 수증기를 응축 집진 하는 싸이크론 집진기(C)으로 구성된다.
발효조(A)는 도2및 도3에 표시된 바와 같이, 반원통형의 발효통(1)의 외주 면에 발효통을 가열하는 다수개의 가열관(1h)이, 가열공기의 유입구(1a)와 유출구(1b)에 연관되게 병렬로 나란히 배치되고, 유입구(1a)에는 가열로(B)와 연관된 송풍관(D1)에 의하여 가열공기를 송풍되며, 상부체(1u)에는 유출구(1b)에서 제1강압 송풍기(F1)에 의하여 열풍을 발효조 내부로 유입하는 유입부(1c)와, 발효 조에서 발생되는 분진과 수증기 및 악취를 포함한 공기를 송풍기(F2)및 환송관(D2)에 의하여 집진기(C)측으로 송풍하는 유출부(1d)가 대향으로 형성되어 있다. 또 상기 가열로(B)의 배연관(D4)을 통하여 외부로 연소가스를 배출하는 도시되지 않은 재연소기가 구비된 배연실(1e)과 연통(D5)이 형성되고, 발효조(A)의 상하에는 각각 처리물의 투입구(1y)와 배출구(1z)가 형성되어 있다.
발효통(1)에 설치된 교반기(2)는 도4및 도5에 표시된 바와 같이 발효통(1)의 회전반경의 길이로 된 교반간(2r)의 양단 부에 도6에 표시된 길쭉한 마름모꼴의 교반날개(2f)가 보스의 삽입부(2b)에 의하여 대칭으로 결합되어 있고, 이 교반간(2r)이 회전축(2x)에 일정한 간격을 두고 90도 각의 + 자형으로 교차되게 설치되어 모터(2m)와 전동수단(2t)에 의하여 교호의 좌우 방향으로 회동하게 되어 있다. 이때 교반날개(2f)는 발효통(1)의 내주 면에 근접 회전하면서 처리 물을 교반 분쇄하는 작용을 한다.
가열로(B)는 버너(BN)가 동체(3)의 상부에 설치된 연소통(3a)과 내통(3b)및 외통(3c)이 이중으로 형성되어 2패스의 연소실(3h)을 이루며 동체(3)의 하단 부에는 소제구(3u)가 형성되어 있다.
가열로(B)의 내통(3b)의 상단부측에는 싸이크론 집진기(C)의 배출관(4d)에 연관된 환풍관(D2)과, 송풍기(F3)에 의하여 외부 공기를 공급하는 급기관(D3)이 관접되고 외통(3c)에는 가열공기를 발효조(A)에 공급하는 송풍관(D1)과 배연실(1e)에 연관된 배연관(D4)이 관접되어 일부 연소가스는 연통(D5)으로 배출하고, 재가열공기는 송풍관(D1)를 통하여 발효조(A)의 공기유입구(1a)로 송풍하게 되어 있다.
싸이크론 집진기(C)는 복수개의 집진통(4)의 외부에 열회수실(4a)이 형성되고 집진통(4)의 중앙부의 배출관(4d)은 환풍관(D2)에 의하여 궁극적으로 가열로(B)에 연관되며, 집진통(4)의 하단 부에 형성된 응축수의 배출콕(4c)으로 응축수가 배수되며,상기 열회수실(4a)에는 송풍기(F3)에 의하여 송풍된 공기가 열회수실(4a)에서 응축열에 의하여 예열 된 다음 급기관(D3)을 통하여 가열로(B)에 공급하여 분진의 집진과 응축열을 회수하게 되어 있다.
이러한 구성으로 된 본 발명의 장치는 각종 음식물 쓰레기, 동물 사체, 병윈의 적출물등 각종 유기질 폐기물을 탈수 처리 없이 발효조(A)의 투입구(1y)를 통하여 발효통(1)에 투입한다. 본 실시예에서 1회 투입량은 약 1t정도이다. 발효통(1)에 투입된 처리물은 모터(2m)에 의하여 약 25회/분의 저속으로 회전되는 교반기(2)에 의하여 교반되며 간헐적으로 회전방향을 좌우로 변경한다.
교반기(2)는 종래의 것과 달리, 길쭉한 마름모꼴의 교반익(2f)이 +자형의 교반간(2r)끝에 피봇베어링같이 형성되어 보스의 삽입부(2b)에서 자유롭게 회동됨으로 발효통(1)과 근접회동하게 구성되어 있기 때문에 교반저항이 작으면서 교반작용이 양호하다. 따라서 처리물이 고르게 분산되면서 가열공기와의 접촉이 양호하여 수분이 용이하게 증발되어 건조 및 살균된다.
한편, 가열로(B)에서 400∼500℃로 가열된 공기를 송풍관(D1)을 통하여 유입구(1a)를 통하여 가열관(1h)으로 공급한다. 가열관(1h)으로 공급된 가열공기는 가열관(1h)을 통과하는 동안 발효통(1)의 열을 빼앗으면서 동시에 가열함으로 발효통(1)내의 온도가 낮아져서, 가열관(1h)을 거쳐 유출구(1b)에서 제1 강압 송풍기(F1)에 의하여 유입부(1c)로 유입된 공기에 의하여 발효조(A)는 약 120∼130℃로 유지된다. 이 온도에서 약 2시간에 걸쳐 처리물의 살균 및 건조하며, 처리물의 수분은 신속하게 증발되어 거의 건조된다. 살균, 건조처리 후에는 가열로(B)의 가동을 중지하여 발효조(A)의 내부 온도를 약 60℃로 유지시키어 약 22∼24시간 발효시킨다. 물론 발효온도를 유지하기 위하여 간헐적으로 가열로(B)를 가동한다.
발효조(A)에서 증발된 수증기와 분진, 악취성분이 함유된 공기는 제2강압 송풍기(F2)에 의하여 환풍관(D2)을 통하여 싸이크론 집진기(C)의 집진통(4)으로 송풍되어 싸이크론 작용에 의하여 분진은 집진통(4)에 집진되고, 동시에 수증기도 응축된다. 응축수는 배수콕(4c)으로 배수되고, 분진이 여과되었으나 아직 악취성분이 함유된 공기는 환풍관(D2)을 통하여 가열로(B)의 통체(3) 내의 내통(3a)의 가열실(3h)로 다시 유입되어 400℃이상의 고열에 의하여 분해되어 악취가 제거된 다.
한편, 송풍기(F3)에 의하여 집진통(4)의 외부에 형성된 열회수실(4a)으로 송풍된 공기는 열회수실(4a)에서 응축열에 의하여 예열된 다음 급기관(D3)을 통하여 가열로(B)의 내통(3a)의 가열실(3h)로 유입되어 고온으로 가열된다. 이때 집진기(C)의 열회수실에서 응축열을 회수하여 가열로(B)에서 재사용되므로 가열로(B)의 열에너지가 그만큼 절감된다.
상기 가열로(B)에서 가열된 공기는 상기한 바와 같이, 송풍관(D1)을 통하여 발효조(A)의 가열관(1h)으로 송풍되고 일부의 연소가스는 배연관(D4)을 통하여 배열실(1e)로 배출되며, 배연실(1e)에 설치된 도시도지 않은 재연소기에 의하여 매연이 완전 연소된 다음 연통(D5)으로 배출된다.
가열로(B)에서 송풍관(D1)과 배연관(D4)은 통체(3)의 관접 위치의 상하 차이로 인하여 배출되는 공기와 발효조(A)에 반복적으로 송풍할 공기로 자연스럽게 분리된다. 연통(D5)으로 배출되는 연소가스는 분진이 없고, 악취성분은 이미 고열로 분해되어 제거되었 있기 때문에 악취가 없다. 발효조(A)에서 증발된 수증기의 대부분은 집진기(C)에서 웅축 제거되므로 수증기로 인한 가열로(B)의 열손실은 거의 없고, 응축열의 회수에 의하여 도리어 열에너지의 절감이 가능하다. 이는 폐기물처리의 비용절감과 연관된다.
발효공정이 종료되면 발효통(1)의 배출구(1z)를 개방하여 교반기(2)의 교반작용에 의하여 분쇄된 처리물이 배출된다. 이 배출된 발효처리물은 부산물로서 식물재배에 유용한 유기질 비료가 된다.
본 발명의 장치에 의하면, 발효조(A)에 설치된 마름모꼴의 교반날개를 가진 교반기(2)에 의하여 처리물이 용이하게 교반되고, 교반저항이 작아서 교반기(2)의 사용동력이 보다 적게 든다.
또 발효통(1)의 가열과 동시에 발효조(A) 내부로 가열공기를 유입시키어 살균과 건조에 적합한 온도 및 발효에 적합한 온도를 유지할 수 있기 때문에 수분의 건조가 신속하고 양호하게 발효된다.
또 발효조(A)에서 발생된 수증기와 분진등은 일단 싸이크론 집진기(C)에서 응축 집진하고, 응축수는 외부로 배출됨으로 탈수처리 없이 유기질 폐기물을 직접 발효처리 할 수 있어 탈수처리비용이 절감되고, 응축수는 증류수 처럼 맑기 때문에 하수의 오염의 우려가 없다.
또 발효조(A)에서 발생된 악취는 가열로(B)에서 고열로 열분해 됨으로 외부에 악취가 나지 않으며, 따라서 작업장 주위의 환경오염의 우려가 없다.
본 발명의 장치는 발효조(A)와 집진기(C) 및 가열로(B)가 복합기능을 가지면서 장치및 배관 구조가 간소화 되어 설치가 용이하고 취급이 간편하며, 특히 발효처리에 사용된 여열을 회수하여 재사용이 가능하므로 폐기물 처리의 에너지 비용이 보다 절감된다.
따라서 다량의 각종 유기질 폐기물을 유효하게 처리할 수 있고, 처리물은 농작물에 유효한 유기질 비료가 되므로 폐기물의 자원활용이 가능한 여러가지 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 발효통을 가열하는 가열관과, 처리물을 교반하는 길쭉한 마름모꼴의 교반날개를 가진 +자형의 교반기가 설치되어, 각종 유기질 폐기물을 살균 건조 발효하는 발효조(A)와, 연소실의 주위에 내통과 외통으로 2패스의 가열실이 형성되어 새로운 공기와 발효조에서 환풍되는 공기를 400℃∼500℃의 고온으로 가열하여 발효조의 악취성분을 제거하고 가열공기를 발효조에 공급하는 가열로(B)와, 발효조(A)에서 발생된 수증기와 분진을 응축, 집진하고 여열을 회수하여 재사용하는 열회수실이 형성된 복수개의 싸이크론 집진기(C)를 일조로 구성하여, 각종 유기질 폐기물을 살균, 건조및 발효처리하게 된 것을 특징으로 하는 유기질 폐기물의 발효처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 처리물의 투입구(1y)와 배출구(1z)를 가진 발효조(A)는 반원통형의 발효통(1) 외주면에 발효통을 가열하는 다수개의 가열관(1h)이 가열공기의 유입구(1a) 및 유출구(1b)에 연관되게 배열되고 제1강압 송풍기(F1)에 의하여 유출구(1b)의 열풍을 발효조 내부로 유입시키는 유입부(1c)와, 발효조(A)의 수증기와 악취, 분진이 함유된 공기를 제2 강압 송풍기(F2)에 의하여 집진기(C)측으로 송풍하는 유출부(1d)와 가열로의 연소가스 배연실(1e)이 형성된 것을 특징으로 하는 유기질 폐기물의 발효처리장치.
  3. 제1항에 있어서, 발효통(1)에 설치된 교반기(2)는 발효통(1)의 회전반경의 길이로 된 교반간(2r)의 양단부에 길쭉한 마름모꼴의 교반날개(2f)가 대칭으로 결합되고 상기 교반간(2r)이 회전축(2x)에 일정한 간격으로 90도 각의 + 자형으로 교차되게 형성되어 모터(2m)와 전동수단(2t)에 의하여 교호의 좌우 방향으로 회동하여 처리물을 교반하게 된 것을 특징으로 하는 유기질 폐기물의 발효처리장치.
  4. 제1항에 있어서, 가열로(B)는 버너(BN)가 상부에 설치된 동체(3)의 내부에 연소통(3a)을 중심으로 내통(3b)과 외통(3c)이 이중으로 형성되어 2패스의 연소실(3h)을 이루며, 가열로(B)에는 싸이크론 집진기(C)의 배출관(4d)에 연관된 환풍관(D2)과, 송풍기(F3)에 의하여 외부 공기를 공급하는 급기관(D3)과.가열공기를 발효조(A)에 공급하는 송풍관(D1)과 배연실(1e)에 연관된 배연관(D4)이 관접 하게 된 것을 특징으로 하는 유기질 폐기물 발효처리장치.
  5. 제1항에 있어서, 싸이크론 집진기(C)는 수증기와 분진을 응축 집진하는 집진통(4)의 외부에 열회수실(4a)이 형성되고, 열회수실(4a)에는 송풍기(F3)와 가열로(B)에 연관된 급기관(D3)이 형성되어 송풍된 공기가 열회수실(4a)에서 응축열을 회수하여 가열로(B)에서 재사용하게 된 것을 특징으로 하는 유기질 폐기물의 발효처리장치.
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