KR20160026375A - 양액회수 재활용 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양액회수 재활용 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양액이 공급되는 재배조와 연통되어, 재배조에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 양액회수탱크와, 상기 양액회수탱크와 연통되어 상기 양액회수탱크 내부의 양액을 여과처리하는 여과필터부와, 상기 여과필터부의 후단에 결합되어 여과처리된 양액에 전기를 가하여 양액을 살균,살충처리하는 소독처리부와, 상기 소독처리부로부터 살균,살충처리된 양액이 이송되어 상기 재배조로 다시 공급하기 위해 양액의 농도를 조정하게 되는 혼합탱크를 포함하여 제공된다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 작물 재배조에서 사용하고 남은 잉여 양액에 전기를 가하여 살균,살충처리한 다음 재순환시켜 사용함으로써, 비료 사용량을 절감할 수 있으며 사용하고 남은 양액을 폐수로 처리하지 않아 토양이나 수질오염을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 더욱이 살균,살충처리 공정이 매우 간단하여 큰 어려움없이 시스템 설치가 가능하여 저렴한 비용으로 농가에 보급하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

양액회수 재활용 시스템{RECYCLING SYSTEM FOR NUTRICULTURE}

본 발명은 양액회수 재활용 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물 재배조에서 작물이 흡수하고 남은 잉여 양액을 폐수처리하지 않고, 여과 및 살균,살충처리를 거쳐 재활용하도록 함으로써, 토양 및 수질 오염을 방지하고, 비료 사용량을 절감시킬수 있는 양액회수 재활용 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 양액재배란 용액재배(solution culture)라고도 하며, 작물의 생육에 필요한 양분을 공급하는 것과 별개로 피트모스, 펄라이트, 버미큘라이트, 암면, 경석, 훈탄(燻炭), 톱밥, 자갈, 모래 등으로 만든 고형배지(固形培地)를 이용하여 작물이 생육하는 환경을 인위적으로 조성하여 작물을 생육하는 재배법을 말한다. 이는 무토양재배를 원칙으로 하며, NFT(nutrient film technique)나 담액수경(湛液水耕), 분무경(噴霧耕), 모관수경(毛管水耕) 등과 같은 수경재배가 여기에 포함된다. 또는 탱크농법(tank farming), 베드농법(bed farming)이라고도 한다.

양액재배는 첨단 기술을 이용하는 방식으로 원예작물의 생산에 중요한 견인차 역할을 담당하면서 그 중요성이 높아지고 있다. 그러나 많은 자본과 숙련된 기술이 필요하며, 토양재배 보다 병해충 방제, 생리장해, 양분관리 등에서 세심한 관리가 필요하다. 우리나라에서는 1980년경부터 양액재배가 시작되어1994년에는 59.5ha에 이르렀으며, 2011년에는 전국적으로 파프리카 339ha, 딸기 244ha 등 1,040ha의 면적에서 약 2,300여 농가가 양액재배를 하고 있으며, 그 가운데 95% 정도는 고형배지를 이용하는 것이며, 5% 정도는 담액수경재배 방식을 취한 것이다. 해당 작물은 오이·토마토·방울토마토·고추 등의 과채류, 상추·미나리·앤다이브·잎파·들깨 등의 엽채류, 장미·거베라·국화·카네이션 등의 화훼류이다.

재배방식은 1990년을 전후하여 이전에는 NFT, 역경재배(礫耕栽培), 훈탄재배 등이 주류를 이루었으나 현재는 암면재배, 펄라이트재배, 혼합배지경 재배로 바뀌어 가고 있다.

이러한 양액재배에서 양액을 공급하는 방식은 크게 두 가지로 나누어지는데, 첫째는 작물의 생장에 필요한 영양분이 포함된 양액을 양액베드로 공급한 후 양액베드에서 배출되는 잉여 양액을 폐기하는 비순환식 공급방식이고, 둘째는 양액을 양액베드로 공급한 후 양액 베드에서 배출되는 잉여 양액을 다시 양액베드로 공급하여 재사용하는 순환식 공급방식이다.

지금까지는 주로 비순환식 공급방식이 많이 사용되었으나, 최근 들어서는 양액베드에서 배출되는 양액은 토양이나 수자원을 오염시킬 위험이 매우 높으므로 양액의 폐기에 대한 규제가 매우 까다로울 뿐만 아니라, 양액베드에서 사용되고 배출되는 양액에도 필요한 영양분이 다 소모되지 않고 잔류하고 있어 이를 다시 이용할 수 있는 기술개발이 필요하다.

아울러 순환식 공급방식에서는 양액의 공급과 작물의 생육을 원활히 할 수 있도록 각종 작물의 생육에 유효한 양액 성분의 조성을 유지하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 양액이 오염되어 작물이 병원균에 감염되지 않도록 관리하여 주는 것이 중요하다.

종래의 순환식 공급방식에서는 단순히 양액베드에서 배출되는 양액을 펌프 등을 이용하여 다시 양액베드로 재공급하는 시스템으로 이루어져 있었기 때문에, 양액에 포함된 유효 성분을 유지시키기 위하여 주기적으로 양액을 교체해 주어야 하는 번거로움이 있을 뿐만 아니라 반복적인 순환에 의하여 양액에 이물질이 발생하거나 병원균이 번식할 확률이 매우 높은 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 종래 양액 순환방식에 대한 불합리한 점을 극복하고 살균,살충처리된 양액을 순환공급시켜 비료 사용량을 절감하며, 사용하고 남은 양액을 재활용하여 토양이나 수질오염을 줄일 수 있는 양액회수 재활용 시스템에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

한국등록특허 제10-0285693호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 작물 재배조에서 사용하고 남은 잉여 양액을 살균,살충처리한 다음 재순환시켜 사용함으로써, 비료 사용량을 절감할 수 있으며 사용하고 남은 양액을 폐수로 처리하지 않아 토양이나 수질오염을 줄일 수 있도록 하는 양액회수 재활용 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 양액이 공급되는 재배조와 연통되어, 재배조에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 양액회수탱크와, 상기 양액회수탱크와 연통되어 상기 양액회수탱크 내부의 양액을 여과처리하는 여과필터부와, 상기 여과필터부의 후단에 결합되어 여과처리된 양액에 전기를 가하여 양액을 살균,살충처리하는 소독처리부와, 상기 소독처리부로부터 살균,살충처리된 양액이 이송되어 상기 재배조로 다시 공급하기 위해 양액의 농도를 조정하게 되는 혼합탱크를 포함하여 제공된다.

여기서 상기 소독처리부는 상기 여과필터부의 후단에 연결된 관으로서, 관의 일측에 여과필터부로부터 양액을 공급 또는 공급해제시키는 밸브개폐부가 설치되는 공급관과, 상기 공급관의 후단에 연통되도록 결합되는 수조로서, 상기 공급관으로부터 공급되는 양액을 살균,살충처리하기 위해 일정량의 양액이 저장되는 처리탱크와, 상기 처리탱크 상부 일측에 결합되고 하방으로 상기 처리탱크내에 저장되는 양액에 일정부분 침지되어 양액에 전기를 가하는 전극봉과, 상기 전극봉에 전기를 공급하는 배터리부를 포함하여 일정 세기의 전기를 공급하는 전기공급부와, 상기 처리탱크 내부로 공급되는 양액의 양과, 양액에 가해지는 전기의 세기를 제어하는 제어부를 포함하여 제공된다.

또한, 상기 처리탱크 내부 일측에 설치되어 상기 처리탱크 내부에 저장되는 양액의 수위를 감지하는 수위센싱부를 더 포함하여, 상기 수위센싱부에서 센싱된 수위값 정보를 제어부에 전송하고, 제어부에서는 상기 센싱된 수위값 정보에 따라 상기 전기공급부를 통해 전극봉에 제공되는 전기의 세기 또는 전기공급시간을 각각 다르게 설정한다.

더욱이, 상기 여과필터부의 후단에 상기 여과필터부에서 여과처리된 양액의 오염도를 측정하는 오염도 측정부를 더 포함하여, 상기 오염도 측정부에서 측정된 오염도 정보를 제어부에 전송하고, 제어부에서는 상기 오염도 정보에 따라 상기 전기공급부를 통해 전극봉에 제공되는 전기의 세기와 전기공급시간을 각각 다르게 설정한다.

아울러, 상기 여과필터부는 1차적으로 상기 양액회수탱크에서 공급되는 양액에 포함된 일정크기의 부유물을 선별하는 메쉬망 필터와, 상기 메쉬망 필터를 통과한 양액을 2차로 여과하는 정수필터를 포함하여 제공된다.

아울러, 상기 소독처리부는 일정 길이를 가지는 내관과 상기 내관과 일정간격 이격되어 설치되는 외관을 가지는 이중관으로서, 상기 이중관의 내부에 길이방향을 따라 관 내부에 전기가 흐르도록 전기를 가하는 전극봉이 설치되되, 상기 내관은 열선코일로 권취되며, 상기 외관은 절연체로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 작물 재배조에서 사용하고 남은 잉여 양액에 전기를 가하여 살균,살충처리한 다음 재순환시켜 사용함으로써, 비료 사용량을 절감할 수 있으며 사용하고 남은 양액을 폐수로 처리하지 않아 토양이나 수질오염을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 더욱이 살균,살충처리 공정이 매우 간단하여 큰 어려움없이 시스템 설치가 가능하여 저렴한 비용으로 농가에 보급하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 양액회수 재활용 시스템의 주요구성을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 소독처리부의 주요구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 소독처리부의 다른 실시예 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 양액회수 재활용 시스템의 작동순서를 나타낸 순서도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 양액회수 재활용 시스템의 주요구성을 나타낸 블럭도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 양액회수 재활용 시스템은 일측에 원수공급부(70)를 통해 원수가 공급되고, 다른 일측에 A액, B액 등의 비료원액이 공급되어 일정농도의 양액이 생성되도록 혼합하는 혼합탱크(40)와, 혼합탱크(40)에서 혼합된 양액이 공급되는 식물 재배조(A)와, 재배조(A)와 연통되어 재배조(A)에서 식물에 흡수되고 남은 잔여 양액을 회수하여 저장하는 양액회수탱크(10)와, 양액회수탱크(10)와 연통되어 양액회수탱크(10)에 저장되는 양액을 여과처리하는 여과필터부(20)와, 여과필터부(20)의 후단에 결합되어 여과처리된 양액에 전기를 가하여 양액을 살균,살충처리하는 소독처리부(30)와, 소독처리부(30)의 동작을 제어하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 상기와 같이 기존 양액공급 시스템에 재배조(A)를 거쳐 흡수되고 남은 잉여 양액을 회수하여 살균살충처리한 다음 재배조로 재공급하는 시스템이다.

양액회수탱크(10)로 회수된 양액은 많은 부유물과 미생물 등이 용액 내부에 포함되어 있어, 이에 본 발명에서는 여과필터부(20)를 통해 1차적으로 여과시킨 다음, 2차적으로 소독처리부(30)를 통해 살균,살충처리하여 재공급하도록 한다.

여과필터부(20)는 도면에 도시된 바와 같이, 먼저 양액회수탱크(10)에서 공급되는 양액을 1차로 여과처리하는 메쉬망 필터(21)와, 2차로 여과하는 정수필터를 포함하여 구성된다.

메쉬망 필터(21)는 일정 간격의 메쉬망으로 이루어져 양액에 포함된 일정 크기 이상의 부유물을 걸러낸다. 이러한 메쉬망 필터(21)는 재배조를 거친 굵은 알갱이 크기의 흙, 모래등의 큰 입자상 물질을 여과처리하도록 한다.

그리고, 메쉬망 필터(21)를 거친 양액은 다시 제1 정수필터(22)와 제2 정수필터(23)를 거쳐 소립자를 여과처리하여 소독처리부(30)로 공급하게 된다.

소독처리부(30)로 공급되는 양액은 재배시기와 재배작물 등의 재배환경에 따라 오염도가 상이하여, 여과필터부(20)에서 여과처리된 양액의 오염도를 검사하여 소독처리부(30)로 공급되는 양액의 살균,살충처리 시간 등을 제어하도록 할 수 있다.

이를 위해, 여과필터부(20)의 후단에 설치되어 여과처리된 양액의 오염도를 검사하기 위한 오염도 측정부(60)가 더 포함되어, 오염도 측정부(60)에서 측정된 오염도 정보를 제어부(50)에 전송하여, 제어부(50)에서 오염도 정보에 따라 소독처리부(30)에 제공되는 전기의 세기 또는 전기공급시간 등을 각각 다르게 설정하도록 한다.

예를 들면, 오염도 측정부(60)에서 측정된 오염도 정보가 표준으로 설정된 오염도 정보값보다 높다면, 즉 오염도가 심하다면 오염도 정도에 따라 소독처리부(30)에 공급되는 전기의 세기를 크게 한다거나, 표준 오염상태에서보다 더욱 충분히 살균,살충처리되도록 전기공급시간을 더 늘리도록 할 수 있다.

소독처리부(30)는 여과필터부(20)를 통과한 양액에 높은 강도의 전기를 가하여 양액내의 각종 벌레나 미생물을 전기적인 쇼크에 의해 살균,살충처리되도록 하는 것으로서, 여과필터부(20)에서 여과된 양액을 별도로 탱크에 저장하여 일정량 이상일 때에 한번에 살균,살충처리하거나, 여과필터부(20) 후단에 연통된 관으로 연속적으로 살균,살충처리하여 바로 혼합탱크(40)로 이송할 수도 있다.

아래에서는 상기 소독처리부(30)의 2가지 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 소독처리부의 주요구성을 나타낸 블럭도이다.

도면을 참조하면, 소독처리부(30)는 여과필터부(20)의 후단에 연결되는 공급관(31)과, 공급관(31)을 통해 공급되는 양액이 저장되는 처리탱크(32)와, 처리탱크(32) 내부의 양액에 전기를 가하는 전극봉(33)과, 전극봉(33)에 전기를 공급하는 전기공급부(34)를 포함하고, 제어부(50)의 제어에 의해 동작한다.

공급관(31)에는 제어부(50)의 제어에 의해 여과필터부(20)로부터 양액을 공급 또는 공급해제시키는 전자밸브개폐부(31')가 설치되고, 이러한 양액공급량은 처리탱크(32) 내부에 설치된 수위센싱부(35)에 의해 수위센싱값이 제어부(50)로 전송되고, 수위가 기준치 이상으로 판단되면 제어부(50)에서 전자밸브를 닫아 더 이상 처리탱크(32) 내부로 양액이 이송되지 않도록 한다.

처리탱크(32)는 공급관(31)의 후단에 연통되도록 결합되어 공급관(31)을 통해 공급되는 양액이 저장되는 수조로서, 처리탱크(32)의 벽면은 열선 등의 히터가 설치되어 동절기 양액이 결빙되지 않도록 할 수 있다.

전극봉(33)은 (+), (-) 서로 다른 극성을 띄는 2 개의 전극봉(33)으로서, 처리탱크(32)의 상부 일측에 결합되고, 하방으로 처리탱크(32)내에 저장되는 양액에 일정부분 침지되도록 하여 양액에 서로 다른 극성에 전기를 가하게 된다.

전기공급부(34)는 상기의 전극봉(33)에 일정 세기의 전기를 공급하기 위해 전극봉(33)과 전기적으로 연결되는 배터리부(34a)를 포함하여 구성된다.

수위센싱부(35)에서 처리탱크(32) 내부에 저장되는 양액의 수위를 감지하여 수위값 정보를 제어부(50)에 전송하고, 제어부(50)에서는 센싱된 수위값 정보에 따라 전기공급부(34)를 통해 전극봉(33)에 제공되는 전기의 세기 또는 전기공급시간 등을 설정하게 된다.

즉, 수위센싱부(35)를 통해 센싱된 수위값 정보에 기초하여 처리탱크(32) 내부에 저장되는 양액의 양이 계산되며, 이러한 양액량이 기준치보다 많으면 전극봉(33)에 가해지는 전기의 세기를 기준치값보다 크게 한다거나, 전기공급시간을 기준값보다 더 길게 하여 양액의 저장량에 따라 자동적으로 살균,살충처리시간 등이 제어되도록 한다.

또한, 전술한 바와 같이 양액의 오염도 정도에 따라 전극봉(33)에 가해지는 전기의 세기 또는 전기공급시간도 제어되도록 한다.

이와 같이, 처리탱크(32) 내부에서 살균,살충처리된 양액은 여과기(36)를 통해 여과된 다음 순환펌프(37)를 통해 혼합탱크(40)로 다시 이송되도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 소독처리부의 다른 실시예 구조를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 다른 실시예에서는 소독처리부(30)를 일정 길이를 가지는 관형태로 구성하여 여과필터부(20)에서 여과처리된 양액이 연속적으로 관 내부를 이동하면서 살균,살충처리되도록 한다.

더욱 자세히 설명하면, 소독처리부(30)는 내관(38)과, 내관(38)과 일정간격 이격되는 외관(39)으로 이루어지는 이중관 구조로서, 관 외부로 전기가 전달되지 않도록 외관(39)이 절연체로 이루어지고, 내관(38)은 동절기에 관 내부로 유입되는 양액이 결빙되지 않도록 내관(38) 외연이 열선코일(38a)로 권취되도록 한다.

아울러, 소독처리부(30)를 이중관으로 형성하여 동절기에 외부의 차가운 공기가 내관(38)으로 직접적으로 전달되지 않아, 내관(38)에 열선코일(38a)을 작동시키지 않고서도 전극봉(33)에 의해 가해지는 열로서, 양액이 결빙되지 않도록 할 수도 있다.

도 4는 본 발명에 따른 양액회수 재활용 시스템의 작동순서를 나타낸 순서도이다. 도면을 참조하면, 먼저 혼합탱크(40)에서 양액을 일정 비율로 혼합하여 필요로 하는 양액을 생성한다(S410).

그리고 식물 재배조에 양액을 공급하고(S420), 영양분이 흡수되고 남은 잉여 양액을 양액회수탱크(10)로 회수하여 저장시킨다(S430).

양액회수탱크(10)에 저장된 양액은 여과필터부(20)로 이송되어 입자상 물질이 여과되도록 하고(S440), 여기서 큰 입자상 물질 즉, 모래나 흙 등의 불순물을 메쉬망 필터(21)에서 먼저 여과시킨 다음, 2차적으로 정수필터를 통해 여과되도록 한다.

그런 다음, 소독처리부(30)에서 여과된 양액에 전기를 가하여 전기적 쇼크에 의해 양액에 포함된 미생물, 곤충등의 이물질이 살균,살충되며(S150), 이렇게 살균, 살충된 양액이 다시 혼합탱크(40)로 공급된다(S460).

상기와 같이 양액에 전기가 통하도록 하여, 양액에 포함된 오염물이 감전에 의해 간단하게 살균,살충처리되도록 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 양액회수탱크 20 : 여과필터부
21 : 메쉬망 필터 22 : 제1 정수필터
23 : 제2 정수필터 30 : 소독처리부
31 : 공급관 31' : 전자밸브개폐부
32 : 처리탱크 33 : 전극봉
34 : 전기공급부 34a : 배터리부
35 : 수위센싱부 36 : 여과기
37 : 순환펌프 38 : 내관
38a : 열선코일 39 : 외관
40 : 혼합탱크 50 : 제어부
60 : 오염도 측정부 70 : 원수공급부

Claims (6)

1. 양액이 공급되는 재배조와 연통되어, 재배조에서 배출되는 양액을 회수하여 저장하는 양액회수탱크와;
   상기 양액회수탱크와 연통되어 상기 양액회수탱크 내부의 양액을 여과처리하는 여과필터부와;
   상기 여과필터부의 후단에 결합되어 여과처리된 양액에 전기를 가하여 양액을 살균,살충처리하는 소독처리부와;
   상기 소독처리부로부터 살균,살충처리된 양액이 이송되어 상기 재배조로 다시 공급하기 위해 양액의 농도를 조정하게 되는 혼합탱크를; 포함하는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소독처리부는
   상기 여과필터부의 후단에 연결된 관으로서, 관의 일측에 여과필터부로부터 양액을 공급 또는 공급해제시키는 밸브개폐부가 설치되는 공급관과;
   상기 공급관의 후단에 연통되도록 결합되는 수조로서, 상기 공급관으로부터 공급되는 양액을 살균,살충처리하기 위해 일정량의 양액이 저장되는 처리탱크와;
   상기 처리탱크 상부 일측에 결합되고 하방으로 상기 처리탱크내에 저장되는 양액에 일정부분 침지되어 양액에 전기를 가하는 전극봉과;
   상기 전극봉에 전기를 공급하는 배터리부를 포함하여 일정 세기의 전기를 공급하는 전기공급부와;
   상기 처리탱크 내부로 공급되는 양액의 양과, 양액에 가해지는 전기의 세기를 제어하는 제어부를; 포함하는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 처리탱크 내부 일측에 설치되어 상기 처리탱크 내부에 저장되는 양액의 수위를 감지하는 수위센싱부를 더 포함하여,
   상기 수위센싱부에서 센싱된 수위값 정보를 제어부에 전송하고, 제어부에서는 상기 센싱된 수위값 정보에 따라 상기 전기공급부를 통해 전극봉에 제공되는 전기의 세기 또는 전기공급시간을 각각 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   
4. 제 2항에 있어서,
   상기 여과필터부의 후단에 상기 여과필터부에서 여과처리된 양액의 오염도를 측정하는 오염도 측정부를 더 포함하여,
   상기 오염도 측정부에서 측정된 오염도 정보를 제어부에 전송하고, 제어부에서는 상기 오염도 정보에 따라 상기 전기공급부를 통해 전극봉에 제공되는 전기의 세기와 전기공급시간을 각각 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 여과필터부는 1차적으로 상기 양액회수탱크에서 공급되는 양액에 포함된 일정크기의 부유물을 선별하는 메쉬망 필터와,
   상기 메쉬망 필터를 통과한 양액을 2차로 여과하는 정수필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 소독처리부는
   일정 길이를 가지는 내관과 상기 내관과 일정간격 이격되어 설치되는 외관을 가지는 이중관으로서, 상기 이중관의 내부에 길이방향을 따라 관 내부에 전기가 흐르도록 전기를 가하는 전극봉이 설치되되,
   상기 내관은 열선코일로 권취되며, 상기 외관은 절연체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 양액회수 재활용 시스템.
   

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