KR20060045948A - 산업 폐수 재활용 시스템 - Google Patents

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Abstract

펌프에 의해 폐수를 적어도 하나의 병렬 연결된 필터 실린더로 급송하는 산업 폐수 재활용 시스템이 제공된다. 실리카, 중화 홈(neutralization groove), 세라믹, 필터 요소 및 원심력을 사용하지 않고 여과 처리가 수행될 수 있다는 점에서 종래 기술과 다르다. 한편, 펌프에 의한 폐수의 공급은 최적의 여과 효율을 위해 필터 실린더의 압력에 의존한다. 한편, 필터백(filter bag)의 파열의 위험을 피할 수 있다. 게다가, 펌프에 의한 폐수의 공급은 최적의 여과 효율을 허용하고 필터백의 파열을 방지할 수 있도록 필터 실린더의 압력에 의존한다. 게다가, 폐수 내의 금속 분말은 필터 실린더 내의 다층의 필터백에 의해 효율적으로 분리될 수 있다. 또, 금속 분말 내의 수분은 보조적인 압축 공기를 사용하여 제거함으로써, 고가의 금속 분말을 최적으로 회수할 수 있다. 마지막으로, 불순물이 없는 여과수가 추가적인 재사용을 위해 제조 프로세스로 다시 보내질 수 있다.

Description

산업 폐수 재활용 시스템{RECYCLING SYSTEM FOR INDUSTRIAL WASTE WATER}
도 1은 본 발명의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 필터 루프를 개략적으로 도시한 도면이며,
도 3은 폐수가 안으로 주입되고 있는 것을 보여주는 본 발명에 따른 여과 유닛의 단면도이고,
도 4는 필터백을 부분 단면으로 도시한 사시도이며,
도 5는 본 발명에 따른 적층 구조의 필터백의 확대도이고,
도 6은 폐수의 주입을 중지하고 공기의 주입을 시작하는 것을 보여주는 본 발명에 따른 여과 유닛의 단면도이며,
도 7은 필터백의 교환을 개략적으로 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 폐수 포집 용기
11 : 도관
12 : 폐수
13 : 오버플로우 접점
20 : 펌프
21 : 흡입 파이프
22 : 배출 파이프
23 : 체크 밸브
24 : 압력 경보기
25 : 제어 밸브
30 : 필터 실린더
31 : 실린더 본체
32 : 실린더 커버
33 : U형 메쉬 홈
34 : 잠금 요소
35 : 압력 게이지
40 : 여과수 포집 용기
50 : 공기 압축기
51 : 공기 주입 파이프
52 : 제어 밸브
70 : 필터백
71 : 백
72 : 위치 설정용 프레임
80 : 가요성 필터 요소
121 : 금속 분말
본 발명은 산업 폐수 재활용 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 폐수 내에 함유된 구리 분말을 회수하도록 되어 있는 시스템에 관한 것이다. 한편, 여과수는 추가로 재사용하도록 제조 프로세스로 다시 급송될 수 있다.
산업 폐수는 제조업자와 환경 보호 단체의 이해에 관계가 있는 매우 중요한 관심 대상이다. 그러한 폐수는 독성 물질을 함유하고 있어, 그 폐수의 부적절한 처리는 심각한 환경 오염을 야기하고, 인간의 생명도 위태롭게 할 것이다. 게다가, 산업 폐수는 구리, 금, 니켈 등과 같은 재활용 가능한 물질을 함유하고 있다. 따라서, 그러한 폐수를 마음대로 버린다면 불필요한 손실을 야기할 것이다.
인쇄 회로 기판(PCB)의 제조에는 에칭, 연삭 및 기타 프로세스가 요구되어, 폐수에는 구리가 함유된다. 이러한 금속 재료는 고가이기 때문에, 모든 제조업자들은 그러한 금속 재료를 다시 사용할 수 있도록 회수하는 데에 노력하고 있다.
가장 일반적인 회수 방법은, 실리카의 층이 메쉬의 치수를 감소시키도록 부착되어 있는 웨비 필터 요소(wavy filter element)를 통과해 폐수를 주입하는 것이다. 폐수에 함유된 금속 분말은 필터 요소에 의해 분리되어 그 필터 요소 상에 축적될 수 있지만, 그러한 금속 분말은 실리카와 혼합되게 된다. 따라서, 이들을 서로 분리하기 위해, 예를 들면 화학 물질을 사용하는 추가적인 처리 과정이 요구된다. 이러한 방식에서, 실리카는 중금속 화학물질을 함유할 것이며, 이에 의해 환경이 오염된다. 또한, 소정 시간 동안 웨비 필터 요소를 사용한 후에 실리카를 다 시 채우기 위해서는 약 30분 동안 기계의 작동을 정지시켜야 한다. 따라서, 처리 과정 중에 폐수가 처리되지 않고 강이나 농경지로 흘러나올 수 있으며, 이에 의해 제조업자와 지역 농민 또는 거주자들 간에 발생하는 심각한 환경적 논쟁 및 분쟁을 야기할 것이다.
본 발명의 주된 목적은 전술한 문제점을 해소하는 것으로서, 산업 폐수가 펌프에 의해 병렬 연결된 필터 실린더로 급송되는 산업 폐수 재활용 시스템을 제공하는 것이다. 펌프에 의한 폐수의 공급은 최적의 여과 효율을 위해 필터 실린더의 압력에 의존한다. 한편, 필터백(filter bag)의 파열의 위험을 피할 수 있다. 게다가, 펌프의 압력 경보기 및 폐수 포집 용기 내의 오브플로우 접점(overflow contact)을 사용함으로써 안전성을 더 보장할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 산업 폐수를 실린더 커버에서부터 필터백 안으로 상향 주입식으로 주입하는 산업 폐수 재활용 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 방식에서, 금속 분말은 다층의 필터백에 의해 분리되어, 그 내부에 축적된다. 따라서, 필터백을 통과한 여과수는 불순물을 함유하지 않으며, 추가적인 재사용을 위해 제조 프로세스로 다시 보내질 수 있다. 그래서, 어떠한 폐수도 외부 환경으로 보내지지 않아, 외부 환경이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 이러한 재활용 처리를 통해 자원을 재사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 필터백을 틈새 없는 연결부(crevice-free connection)에 의해 제조한 산업 폐수 재활용 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 방식에서, 필터백이 파열하여, 폐수가 여과 과정 중에 필터백을 통해 새는 것을 방지할 수 있다. 이는 회수된 여과수를 추가적인 사용을 위해 제조 프로세스로 복귀시킬 수 있도록 해준다.
본 발명의 전술한 목적 및 기타 목적의 달성은 후술되는 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해 질 것이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 산업 폐수 재활용 시스템의 실시 형태에는 폐수 포집 용기(10) 및 펌프(20)가 구비되어 있다.
폐수 포집 용기(10)는 제조 프로세스에서 생성되어 도관(11)을 통해 배출된 폐수를 수용하도록 되어 있다. 상기 프로세스는 특히 인쇄 회로 기판을 위한 에칭 또는 연삭 프로세스와 관련이 있다. 상기 프로세스에서 생성된 폐수는 구리 또는 다른 금속의 분말을 함유하고 있다.
펌프(20)는 이 펌프(20)의 흡입 포트로부터 가로로 연장하여 폐수 포집 용기(10)에 연결되어 있는 흡입 파이프(21)를 구비한다. 펌프(20)는 또한 펌프(20)의 배출 포트에서부터 상향으로 연장하여 복수의 필터 실린더(20)에 연결된 배출 파이프(22)를 구비한다. 이러한 식으로, 폐수(12)는 이 폐수(12)로부터 금속 분말을 제거하고 그 폐수(12)를 깨끗한 여과수(42)로 전환하도록 필터 실린더(30) 안으로 보내질 수 있다. 그런 후에, 여과수(42)는 해당 포집 파이프(41)를 통해 여과수 포집 용기(40)로 급송될 수 있다.
펌프(20)의 흡입 파이프(21)에는 이 흡입 파이프(21) 내에서 폐수가 역류하 는 것을 방지하도록 체크 밸브(23)가 마련되어 있다. 한편, 선택적으로는 압력 경보기(24)가 펌프(20)의 배출 포트에 배치되어, 펌프(20)의 배출 압력이 미리 설정된 값을 초과하는 경우에 펌프(20)의 작동을 정지시킨다. 따라서, 여과 과정에 있어서의 안전성이 더 보장될 수 있다. 게다가, 배출 파이프(22)는 필터 실린더(30) 내에 제어 밸브(25)를 구비하고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 필터 실린더(30)는 실린더 본체(31)와 실린더 커버(32)를 구비하고 있다. 개구가 위쪽을 향해 있는 U형 메쉬 홈(33)이 실린더 본체(31) 내에 배치되어 있다. U형 메쉬 홈(33)은 그 상부에 적정 위치에서 위쪽을 향하는 개구가 있는 필터백(70)을 지지하는 지지 림(312)이 형성되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 필터백(70)은 백(71) 및 위치 설정용 프레임(72)으로 이루어진다. 백(71)은 가요성 필터 요소(80)를 형성하도록 적층된 피륙(cloth)으로 만들어진다. 백(71)을 형성한 후에, 통상의 바느질 처리에 의해서보다는 열적 용착 처리에 의해 연결면(711)을 생성한다. 이러한 식으로, 백(71)은 바느질 틈새를 갖지 않아, 보다 양호한 여과 효과를 보장하고 바느질 영역에서 파열되는 것을 방지한다. 백(71)은 그 상부에서 위치 설정용 프레임(72)에 열적으로 용착되어 있다. 위치 설정용 프레임(72)은 플라스틱 재료로 만들어질 수 있다. 위치 설정용 프레임(72)은 도 3에 도시한 지지 림(312)의 상부에 장착되는 프레임 림(721)을 구비한다. 따라서, 전체 필터백(70)은 적절한 간격을 두고 U형 메쉬 홈(33) 내에 배치되어, 유입되는 폐수(12)를 여과한다. U형 메쉬 홈(33)은 강(鋼)의 속성을 가져, 위치 설정용으로 적합하다. 도 4에 도시한 바와 같이, 필터백(70)에는 2개의 손잡이 (722)가 그 내측 림에 형성되어 있다.
다시, 도 3을 참조하면, 실린더 커버(32)는 적어도 잠금 요소(34)에 의해 실린더 본체(31)의 상부에 고정되어 있다. 잠금 요소(34)는 압력 용기에 널리 사용되고 있는 나사(341)와 이에 대응하는 너트(342)로 이루어진다. 나사(341)는 실린더 본체(31)의 측부에 있는 돌출된 귀 형상부(343)에 피벗 가능하게 부착된 나사 머리를 구비한다. 링 형상의 너트가 풀어지면, 실린더 커버(32)는 돌출된 귀 형상부(343)에 있는 나사(341)에 의해 선회 가능하게 된다. 이는 종래 기술에 속하는 것으로서, 본 명세서에서는 이하에서 추가적으로 설명하지 않는다. 본 발명의 중요한 한가지 특징은, 실린더 커버(32)의 전방 단부에 연장부(321)가 형성되어 있고, 이 연장부(321)에는 주입 파이프(311)가 연결된 아치형 주입 통로(322)를 형성하는 내벽이 있다는 점이다. 주입 파이프(311)의 하단부는 펌프(20)의 배출 파이프(22)에 연결된다. 제어 밸브(25)가 주입 파이프(311)와 배출 파이프(22) 사이에 배치되어 있다.
게다가, 필터 실린더(30)의 주입 파이프(311)에는 공기 주입 파이프(51)가 연결되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 공기 압축기(50)가 공기 주입 파이프(51)를 통해 흐르게 되는 압축 공기를 제공한다. 제어 밸브(52)가 각각의 공기 주입 파이프(51)에 장착되어 있다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 펌프(20)가 폐수(12)를 배출 파이프(22)를 통해 배출하여 주입 파이프(311)를 통해 아치형 주입 통로(322) 안으로 주입할 때에, 폐수(12)는 아치형 주입 통로(322)를 상향으로 통과해 필터백(70) 안으 로 편향된다. 이러한 방식에서, 폐수(12)는 분산되어 필터백(70) 안으로 떨어지게 되지, 워터 제트 형태로 필터백(70)에 대해 격렬히 주입되는 것은 아니다. 따라서, 압력이 균등하게 분포될 수 있다. 동시에, 폐수(12)에 함유된 금속 분말(121)은 백(71)의 내면에 보다 균일하게 부착될 것이다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 백(71)은 가요성 필터 요소(80)를 형성하도록 적층된 피륙으로 만들어진다. 중국 섬유 산업 연구 기관에서 만들어진 시험 보고서에 따르면, 가요성 필터 요소(80)는 부직포의 한 종류에 속한다. 필터 요소의 밀도가 금속 분말(121)의 투과 작용은 봉쇄할 수 있을 정도까지 가요성 필터 요소(80)의 공기 투과성을 향상시키기 위해, 가요성 필터 요소(80)는 각 층이 폴리프로필렌으로 만들어진 5층의 적층물에 의해 제조된다. 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 층(81)은 두께가 0.22 ㎜이고, 제2 층(82)은 두께가 3.1 ㎜이며, 제3 층(83) 및 제4 층(84)은 두께가 0.24 ㎜이고, 제5 층(85)은 두께가 0.37 ㎜이다. 폴리프로필렌으로 만들어진 이러한 종류의 가요성 필터 요소(80)는 125 ㎩의 압력 및 3.8 ㎝의 표면 영역에서 4.6 ㏄/㎠/sec의 공기 투과성을 달성할 수 있다. 공기 투과성의 수는 실리카가 부착되는 종래의 필터 요소보다 본 발명의 가요성 필터 요소(80)의 공극이 더 미세하다는 것을 의미한다. 다시 말해, 본 발명의 가요성 필터 요소(80)는 실리카를 갖는 종래의 필터 요소보다 우수한 여과 효과를 나타낸다. 대만의 유안 제 대학(Yuan Ze University)의 환경 과학 센터에서 수행한 수질 시험 보고서에 따르면, 원래의 폐수의 혼탁도(turbidity)는 420 NTU에 상당하며 구리 함량은 516 ㎎/ℓ이다. 실리카를 갖는 종래의 필터 요소에 의해 여과된 폐수는 1.3 NTU의 혼탁도와 1.17 ㎎/ℓ 의 구리 함량을 갖는 한편, 본 발명에 따른 가요성 필터 요소(80)에 의해 여과된 폐수는 1.1 NTU의 혼탁도와 0.60 ㎎/ℓ의 구리 함량을 갖는다. 혼탁도와 구리 함량 모두에서 실리카를 갖는 종래의 필터 요소에 의해 여과된 물에 비해 우수하다. 게다가, 수소 이온 농도 지수(pH)는 중성 pH 값인 7에 근사한 7.2이다. 전술한 데이터에 따르면, 본 발명의 여과 효과는 실리카를 갖는 필터 요소의 여과 효과보다 나쁘지 않다고 결론 지을 수 있다. 가장 중요한 것은, 본 발명은 곤란한 후처리 과정을 갖지 않는다는 것이다.
또, 본 발명은, 여과 과정과 안전성을 필터 실린더(30) 및 펌프(20)의 내부 압력뿐만 아니라, 폐수 포집 용기(10)의 수위에 의해 조절할 수 있다는 점을 특징으로 한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 압력 게이지(35)가 미리 설정된 압력값까지 상승한다면, 이는 필터백(70) 내의 금속 분말이 특정 양에 도달하여 그 필터백(70)을 교환해야 함을 의미한다. 그렇지 않으면, 여과 효율은 저하할 것이다. 따라서, 배출 파이프(22)의 제어 밸브(25)를 차단하고, 실린더 커버(32)를 개방하여 필터백(70)을 제거할 수 있다. 필터백(70)의 내측에 부착된 금속 분말(121)이 여전히 수분을 함유하고 있기 때문에, 보조적인 공기 압력 장치를 설치해야 한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 공기 압축기(50)는 필터 실린더(30)의 주입 파이프(311) 안으로 흐르게 되는 압축 공기를 공기 주입 파이프(51)에 공급한다. 게다가, 제어 밸브(52)가 공기 주입 파이프(51)에 장착되어 있다. 실린더 커버(32)를 개방하기 전에, 공기 주입용 제어 밸브(52)가 개방되어 필터백(70)에 압축 공기를 주입한다. 따라서, 금속 분말(121) 내에 함유된 수분은 필터백(70)에서 배출될 수 있다. 이러한 식으로, 금속 분말(121)은 필터백(70)의 바닥에 최적으로 축적될 것이다.
그런 후에, 도 7에 도시한 바와 같이, 제어 밸브(52)를 폐쇄하고, 이어서 실린더 커버(32)를 개방할 수 있다. 필터백(70)은 용이하고 편리하게 교환할 수 있도록 손가락으로 손잡이(722)를 잡음으로써 필터 실린더(30)로부터 제거할 수 있다. 한편, 하나의 필터 실린더(30)의 필터백(70)을 교환하는 중에 다른 병렬 연결된 필터 실린더(30)들의 폐수 처리 작업은 영향을 받지 않을 것이다.
도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 필터 실린더(30)의 내부 압력은 압력 게이지(35)뿐만 아니라, 압력 경보기(24)에 의해서도 검출할 수 있다. 압력이 특정 수준에 도달하면, 펌프(20)의 작동이 자동적으로 정지하여, 필터 실린더(30) 안으로 폐수(12)가 계속 공급되는 것을 피할 수 있다. 게다가, 폐수 포집 용기(10)의 수위가 미리 설정된 수위에 이르게 되면, 오버플로우 접점(13)이 제어 박스(60)로 신호를 전송하여, 작업자에게 필터 실린더(30)를 세척할 것을 상기시키는 음향 또는 광학적 신호를 발생시킬 것이다. 제어 박스(60)는 기계 테이블(90)의 한쪽에 설치되어 있고, 복수 개의 필요한 제어 버튼(61)을 갖고 있다. 제어 박스(60)는 통상의 장치이기 때문에, 본 명세서에서는 이하에서 더 이상 설명하지 않는다.
전술한 기법에 기초하여, 폐수(12)는 펌프(20)에 의해 병렬 연결된 필터 실린더(30) 모두로 급송될 수 있다. 폐수(12)는 상향 주입식으로 필터백(70)을 지나간다. 한편, 폐수(12)에 함유된 금속 분말(121)은 필터백(70)의 미세한 공극 구조에 의해 필터백(70) 내에 효율적으로 축적될 수 있다. 이러한 식으로, 정밀한 여 과 효과가 달성될 수 있다. 게다가, 여과수 포집 용기(40) 내의 물은 제조 프로세스에서 최초에 사용된 물에 대한 요구 조건을 충족시킨다. 결과적으로, 여과수(42)는 다른 펌프(44)에 의해 복귀 파이프(43)를 거쳐 재사용을 위해 상기 프로세스로 다시 보내질 수 있다. 이러한 식으로, 수자원을 환경 보호와 효율적 사용을 위해 재활용할 수 있다.
본 발명에 따른 재활용 시스템은 원래 PCB 산업에 적용하도록 설계되었다. 그러나, 통상의 폐수 처리에도 사용될 수 있다. 전체 시스템은 기계 테이블(90) 상에 설치될 수 있고, 컴팩트하여 많은 공간을 차지하지 않는다. 안전성과 실용성의 측면에서, 본 발명에 따른 재활용 시스템은 상당한 경제적인 이점을 갖는다.
물론, 본 발명의 전술한 실시 형태에서 많은 변형과 수정이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 기술적 발전과 유용성을 증진시키기 위해, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해서만 한정되도록 개시 및 의도된 것이다.
본 발명의 산업 폐수 재활용 시스템에 따르면, 폐수 내의 금속 분말을 필터 실린더 내의 다층의 필터백에 의해 효율적으로 분리할 수 있다. 또, 금속 분말 내의 수분을 보조적인 압축 공기를 사용하여 제거함으로써 고가의 금속 분말을 최적으로 회수할 수 있다. 마지막으로, 불순물이 없는 여과수가 추가적인 재사용을 위해 제조 프로세스로 다시 보내질 수 있다.

Claims (9)

  1. a) 제조 프로세스에 의해 배출된 폐수를 포집하도록 되어 있는 폐수 포집 용기와;
    b) 흡입 포트로부터 가로로 연장하여 상기 폐수 포집 용기에 연결되는 흡입 파이프와, 배출 포트로부터 상향으로 연장하는 배출 파이프를 구비하는 펌프와;
    c) 실린더 본체와 실린더 커버를 구비하는 하나 이상의 필터 실린더로서, 상기 실린더 본체 내에는 개구가 위쪽을 향해 있는 U형 메쉬 홈이 배치되어 있으며, 이 U형 메쉬 홈에는 그 상부에 적정 위치에서 위쪽을 향하는 개구가 있는 필터백을 지지하는 지지 림이 형성되어 있고, 상기 필터백은 백 및 위치 설정용 프레임으로 이루어지며, 상기 백은 가요성 필터 요소를 형성하도록 열적 용착 처리에 의해 적층된 다층의 피륙으로 만들어지고, 상기 백은 그 상부에서 상기 위치 설정용 프레임에 열적으로 용착되며, 상기 위치 설정용 프레임은 상기 지지 림의 상부에 장착되는 프레임 림을 구비하고, 상기 실린더 커버는 하나 이상의 잠금 요소에 의해 상기 실린더 본체의 상부에 고정되며, 상기 실린더 커버에는 그 전방 단부에 연장부가 형성되어 있고, 이 연장부에는 주입 파이프가 연결되는 아치형 주입 통로를 형성하는 내벽이 있고, 상기 주입 파이프의 하단부는 펌프의 배출 파이프에 연결되며, 제어 밸브가 주입 파이프와 배출 파이프 사이에 배치되어 있는 것인 필터 실린더와;
    d) 상기 필터 실린더를 통과한 여과수를 포집하도록 상기 필터 실린더의 바 닥 단부에서 포집 파이프 아래에 배치된 여과수 포집 용기
    를 포함하는 산업 폐수 재활용 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프의 흡입 파이프에는 체크 밸브가 장착되어 있는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 펌프의 배출 포트에는 압력 경보기가 장착되어 있는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 여과수 포집 용기는 재사용하도록 상기 제조 프로세스로 여과수를 다시 배출하기 위한 펌프를 포함하는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필터 실린더의 개수는 2개 이상이며, 각 필터 실린더의 옆에 배치된 주입 파이프가 상기 펌프의 배출 파이프에 병렬로 연결되는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 필터 실린더의 주입 파이프에는 공기 주입 파이프가 연결되며, 상기 공기 주입 파이프에는 공기 압축기에 의해 압축 공기가 공급되며, 상기 공기 주입 파이프에는 제어 밸브가 장착되는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필터백의 위치 설정용 프레임의 내벽에는 2개의 대향 배치된 손잡이가 형성되어 있는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 필터백은 5개의 층의 폴리프로필렌을 적층함으로써 만들어진 필터 요소로서 기능을 하는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 폐수 수집 용기에는 오버플로우 접점이 배치되어 있는 것인 산업 폐수 재활용 시스템.
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