KR20190080568A - 잔류 염소 측정장치 - Google Patents

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Abstract

소정 원수에 잔류하는 염소를 측정하는 잔류 염소 측정장치가 개시되어 있다.
이 개시된 잔류 염소 측정장치는 원수 또는 재생용액을 수용하는 측정챔버와, 측정챔버 내에 설치되어 잔류 염소를 측정하는 측정센서와, 유입된 원수 또는 재생용액을 배출하는 드레인 경로를 구비한 측정부와; 원수 공급부와 측정챔버 사이에 설치되어, 원수를 측정챔버에 공급하는 원수 공급경로와; 내부에 측정센서를 재생하는 재생용액이 수용되는 재생챔버와; 재생챔버와 측정챔버 사이에 설치되어, 재생용액을 측정챔버에 공급하는 재생용액 공급경로와; 원수 공급경로 및 재생용액 공급경로에 각각 설치되어, 원수와 재생용액이 선택적으로 측정챔버에 공급되도록 경로를 개폐하는 스위칭부와; 원수 및/또는 재생용액이 측정챔버에 공급되도록 스위칭부의 개폐를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

잔류 염소 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING RESIDUAL CHLORINE}
본 발명은 소정 원수(原水)에 잔류하는 염소를 측정하는 잔류 염소 측정장치에 관한 것으로, 상세하게는 프로브 센서를 자동적으로 재생할 수 있도록 된 잔류 염소 측정장치에 관한 것이다.
일반적으로 센서형 잔류 염소 측정장치는 프로브 센서에서 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 증폭하여 측정 결과를 표시한다. 이 측정장치는 사용전극에 따라 크게는 폴라로그래픽 전극방식과 갈바닉 전극방식으로 구별된다.
폴라로그래픽 전극방식의 측정장치는 외부 분극전압을 인가하여 소정 분극 전압을 생성한 후에 잔류 염소 농도에 비례하는 전류를 측정하는 방식으로 잔류 염소를 측정한다. 이 방식은 분극전압 인가시 자발적으로 분극 되지 않으므로, 센서 형태에 따라 약 두 시간 정도의 분극 시간이 요구된다.
갈바닉 전극방식의 측정장치는 전기화학적 변위에 의하여 음극과 양극 사이에서 염소 농도에 비례하는 전위차를 자발적으로 형성한다. 이 방식은 전원 인가시 바로 측정할 수 있다는 이점이 있어서, 최근 선호되고 있다. 한편 센서형 잔류 염소 측정장치는 일정 농도의 잔류 염소가 있어야 원활하게 작동하는 특징을 가지고 있다. 이에 따라 사용 환경에 따라 센서의 주기적인 재생이 요구될 수 있다.
예를 들어, 정수장과 같은 설비에는 공급 용수에 잔류 염소가 존재하므로, 이와 같은 설비에 대해 센서형 잔류 염소 측정장치를 사용하고자 하는 경우는 센서의 재생 과정없이 측정할 수 있다.
한편, 병원 또는 산업의 수처리 과정에서 잔류 염소는 제거 되어야 하는 물질이다. 이와 같은 잔류 염소가 없는 물에 대해 센서형 잔류 염소 측정장치를 사용하고자 하는 경우는 주기적인 센서 재생 과정이 요구된다. 여기서 재생 과정없이 센서를 사용하면, 측정 값이 부정확할 뿐만 아니라, 측정 센서의 수명이 현저하게 단축되는 경향이 있다.
종래의 센서형 잔류 염소 측정장치는 프로브 센서의 재생을 위한 별도의 수단을 포함하지 않았다. 이에 따라 프로브 센서의 재생 과정은 주기적으로 측정장치로부터 프로브센서를 탈거하여 재생액에 수 시간동안 침지시켜 재생을 완료 한 후 장치에 재연결하는 과정을 포함한다. 그러므로 측정장치로부터 프로브센서를 탈거 및 재연결하는 불편함과, 수 시간 동안 재생 과정을 거침으로써 재사용에 장시간 시간이 소요되는 단점이 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0366821호 (2004.10.27.) 대한민국 특허공개 제10-2004-0009344호 (2004.01.31.) 대한민국 등록특허 제10-1575008호 (2015.12.01.)
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안된 것으로서, 장치로부터 탈거 없이 약품 주입만으로 자동적으로 재생이 이루어지도록 된 구조의 잔류 염소 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소정 원수에 잔류하는 염소를 측정하는 잔류 염소 측정장치는 원수 또는 재생용액을 수용하는 측정챔버와, 상기 측정챔버 내에 설치되어 잔류 염소를 측정하는 측정센서와, 유입된 원수 또는 재생용액을 배출하는 드레인 경로를 구비한 측정부와; 원수 공급부와 상기 측정챔버 사이에 설치되어, 상기 원수를 상기 측정챔버에 공급하는 원수 공급경로와; 내부에 상기 측정센서를 재생하는 재생용액이 수용되는 재생챔버와; 상기 재생챔버와 상기 측정챔버 사이에 설치되어, 상기 재생용액을 상기 측정챔버에 공급하는 재생용액 공급경로와; 상기 원수 공급경로 및 상기 재생용액 공급경로에 각각 설치되어, 상기 원수와 상기 재생용액이 선택적으로 상기 측정챔버에 공급되도록 경로를 개폐하는 스위칭부와; 상기 원수 및/또는 상기 재생용액이 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 스위칭부는, 상기 원수 공급경로 상에 마련되며, 상기 제어부에 의하여 상기 원수 공급경로를 개폐하는 제1전자밸브와; 상기 재생용액 공급경로 상에 마련되며, 상기 제어부에 의하여 상기 재생용액 공급경로를 개폐하는 제2전자밸브를 포함할 수 있다.
상기 측정챔버는 상기 원수 또는 재생용액이 직접 주입되는 저수공간과; 상기 저수공간에 인접 배치되며, 내부에 상기 측정센서가 수용되는 측정공간과; 상기 저수공간과 상기 측정공간 하부를 연통하여, 상기 저수공간에 수용된 상기 원수 또는 재생용액이 상기 측정공간에 소정 수위로 채워지도록 안내하는 연통부를 포함할 수 있다.
상기 드레인 경로는, 상기 저수공간 내에 설치되며, 상기 원수 또는 재생용액이 상기 저수공간에 소정 수위 이상 공급시 상기 원수 또는 재생용액을 외부로 직접 배출하여 오버플로어를 방지하는 제1배수관과; 상기 측정공간에 유입된 원수 또는 재생용액을 배출하는 제2배수관을 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 측정센서에 의하여 측정된 결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 제어부는, 제1시간 동안은 상기 원수와 상기 재생용액이 소정 비율로 혼합되어 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어하고, 제2시간 동안은 상기 재생용액이 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어할 수 있다.
본 발명은 사용자가 상기 제1 및 제2시간을 조정하도록 된 사용자 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 내부에 상기 측정부와, 상기 재생챔버와 상기 스위칭부를 수용하고, 그 외부에 상기 표시부 및 상기 사용자 인터페이스부가 설치되는 하우징을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 잔류 염소 측정장치는 측정센서를 탈거하는 동작없이도, 약품 즉 재생용액을 주입하는 것 만으로, 자동적으로 측정센서를 재생할 수 있다. 이에 따라 측정장치의 운영을 보다 간편화 할 수 있으며, 검출센서의 재생 불량에 기인한 수명단축이나 측정 오류를 최소화 할 수 있다는 이점이 있다.
또한 하우징을 마련하여 잔류 염소 측정장치를 캐비닛형으로 유니트화함으로써, 설치 및 유지 관리가 용이하다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치를 보인 개략적인 도면.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치를 보인 개략적인 도면.
이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치는 소정 원수(原水)에 잔류하는 잔류 염소를 측정하는 장비로서, 측정부(10), 원수 공급경로(20), 재생챔버(30), 재생용액 공급경로(40) 및 제어부(60)를 포함한다.
측정부(10)는 원수에 잔류하는 잔류 염소를 측정할 뿐만 아니라, 후술하는 측정센서(13)를 재생한다. 이를 위하여, 측정부(10)는 원수 또는 재생용소를 수용하는 측정챔버(11)와, 상기 측정챔버(11) 내에 설치되어 잔류 염소를 측정하는 측정센서(13) 및 드레인 경로(15)를 포함한다. 측정 또는 재생에 사용된 원수 및 재생용액을 배출하는 경로이다.
상기 측정챔버(11)는 저수공간(11a), 측정공간(11b) 및 연통부(11c)를 구비한다. 저수공간(11a)은 상기 원수 공급경로(20) 및 상기 재생용액 공급경로(40)와 직접 연결되어, 원수와 재생용액이 직접 주입되는 공간이다. 이 저수공간(11a)에 주입시 발생되는 기포 등은 원수와 재생용액에서 분리되어, 외부로 배출된다. 상기 측정공간(11b)은 상기 저수공간에 인접 배치되며, 내부에 측정센서(13)를 수용한다. 상기 측정센서(13)는 상기 측정공간(11b) 내에 수용된 상태로, 측정 및 재생이 이루어진다.
상기 연통부(11c)는 저수공간(11a)과 측정공간(11b) 하부를 연통하여, 상기 저수공간(11a)에 주입된 원수와 재생용액이 상기 측정공간(11b)에 소정 수위로 채원지도록 안내한다. 이와 같이 연통부(11c)를 하부에 배치함으로써, 저수공간(11a)에 원수 및 재생용액과 함께 주입된 기포가 배제된 상태로 측정공간(11b)에 공급되도록 할 수 있다.
상기 드레인 경로(15)는 제1배수관(15a)과 제2배수관(15b)을 포함할 수 있다. 제1배수관(15a)은 저수공간(11a) 내에 설치되며, 원수와 재생용액이 저수공간에 소정 수위 이상 공급시 원수와 재생용액을 외부로 직접 배출한다. 따라서 저수공간(11a) 내에서 원수와 재생용액이 넘치는 오버플로어를 방지할 수 있다. 제2배수관은 측정공간(11b)에 유입된 원수와 재생용액을 배출하는 경로이다. 이와 같이 드레인 경로(15)를 마련함으로써, 측정챔버(11)로 주입된 원수와 재생용액이가 소정 유속으로 통과하도록 할 수 있다. 이에 따라 측정 및 재생 조건을 설정하기가 용이하다. 본 실시예에서 측정챔버(11)가 저수공간, 측정공간 및 연통부를 포함하는 점을 예로 들어 나타내었으나, 이는 예시적인 것에 불과한 것으로, 다양한 변형예가 가능하다.
상기 측정센서(13)는 갈바닉 전극방식의 프로브 센서로 구성될 수 있다. 이를 위하여 측정센서(13)는 삼전극으로 구성되며, 그 주위에는 염화칼륨(KCl) 수용액이 충진된다. 예를 들어 측정센서(13)는 전류신호를 인가받는 작동전극과, 보조전극인 음전극과, 작동전극의 전위를 측정하기 위한 기준전극인 양전극을 포함할 수 있다. 양전극은 은(Ag)을 염소처리한 은(Ag)/염화은(AgCl)으로 형성되고, 음전극은 백금 또는 금을 재질로 형성될 수 있다. 여기서, 음전극을 통하여 일정 전위가 인가되면, 작동전극 표면에서 염소 환원반응이 일어나면서 차아염소산(HOCl)이 환원된다. 이에 따라 측정센서(13)는 환원반응에 비례하는 전류량을 측정할 수 있다. 측정되는 전류량은 분석물질 즉 잔류염소의 양과 비례하여 증가되기 때문에 이를 통해 차아염소산(HOCl)의 농도인 잔류 염소량을 측정할 수 있다. 본 실시예에에서는 측정센서로서, 삼전극 구조를 가지는 갈바닉 전극방식의 프로브 센서를 예로 들어 나타내었으나 이는 예시적인 것에 불과한 것으로, 다른 유형의 갈바닉 전극방식 뿐만 아니라 폴라로그래픽 전극방식의 센서를 채용하는 것도 가능하다.
원수 공급경로(20)는 원수 공급부(21)와 측정챔버(11) 사이에 설치되어, 측정 대상 용수인 원수를 측정챔버에 공급한다. 이 원수 공급경로(20)에는 후술하는 제1전자밸브(51)가 설치되어, 원수의 공급을 차단하거나 공급량을 조절할 수 있다.
상기 재생챔버(30)는 그 내부에 재생용액을 수용한다. 재생용액은 재생챔버(30) 내부에 리필 가능하며, 측정센서(13)를 재생하는 용액이다. 이 재생용액은 염소산나트륨(NaOCl) 수용액으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 측정센서(13)의 재생시간을 24시간으로 설정하고자 하는 경우, 염소산나트륨 수용액의 농도는 100ppm으로 설정할 수 있다.
재생용액 공급경로(40)는 재생챔버(30)와 측정챔버(11) 사이에 설치되어, 재생용액을 측정챔버(11)에 공급한다. 이 재생용액 공급경로(40)에는 후술하는 제2전자밸브(53)가 설치되어, 재생용액의 공급을 차단하거나 공급량을 조절할 수 있다.
스위칭부(50)는 원수 공급경로(20)와 재생용액 공급경로(40)에 각각 설치되어, 원수와 재생용액이 선택적으로 측정챔버(11)에 공급되도록 경로를 개폐한다. 이를 위하여, 스위칭부(50)는 제1 및 제2전자밸브(51)(53)를 포함할 수 있다. 제1전자밸브(51)는 원수 공급경로(20) 상에 마련되며, 제어부(60)에 의하여 원수 공급경로(20)를 개폐한다. 제2전자밸브(53)는 재생용액 공급경로(40) 상에 마련되며, 제어부(60)에 의하여 재생용액 공급경로(40)를 개폐한다. 상기 제1 및 제2전자밸브(51)(53)는 제어부(60)로부터의 제어신호에 의해 독립적으로 작동하는 것으로, 경로를 완전히 폐쇄 또는 개방하거나, 부분적으로 개방할 수 있다. 이 제1 및 제2전자밸브(51)(53)는 제어부(60)로부터 인가된 전류에 의하여 작동하는 구조의 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스위칭부(50)는 원수 공급경로(20) 및/또는 재생용액 공급경로(40) 상에 설치되는 수동밸브(55)를 더 포함할 수 있다. 이 수동밸브(55)는 본 발명에 따른 염소 측정장치의 설치시 유체 이동경로를 폐쇄하거나, 경로를 통하여 이동하는 원수 또는 재생용액의 유속을 수동으로 미세 조절하는데 이용할 수 있다.
상기 제어부(60)는 원수 및/또는 재생용액이 측정챔버(11)에 공급되도록 스위칭부(50)의 개폐를 제어한다.
예를 들어 제어부(60)는 잔류 염소 측정시에는 제1시간 동안 원수와 재생용액이 소정 비율로 혼합된 상태로 측정챔버(11)에 공급되도록 스위칭부(50)를 제어할 수 있다. 이는 잔류 염소가 없는 물에 대해 잔류 염소량을 측정하고자 하는 경우에 있어서, 측정센서의 수명 단축이나 손상을 방지하기 위함이다. 즉, 갈바닉 전극방식의 측정센서는 잔류 염소가 없는 환경에서 측정시, 그 구조적인 특징 때문에 센서의 수명이 크게 단축된다. 이를 방지하기 위하여, 원수에 대한 측정시에도 소정량의 염소를 함유한 재생용액을 혼합하여 공급한다. 따라서 원수에 미량의 잔류 염소가 포함된 경우뿐만 아니라 잔류 염소를 함유하지 않는 원수에 대해 측정시에도 측정센서(13)의 손상 내지는 수명단축을 예방할 수 있다.
반면 제어부(60)는 측정센서(13) 재생시에는 제2시간 동안 원수의 공급을 차단하고, 재재생용액 만이 측정챔버(11) 내부로 공급되도록 스위칭부(50)를 제어할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 측정센서(13)에서 측정된 결과를 표시하는 표시부(70)를 더 포함할 수 있다. 상기 표시부(70)는 후술하는 하우징(도 2의 100)의 외부에 설치되는 것으로, 측정된 잔류 염소량을 표시한다. 또한 상기 표시부(70) 이외에도 측정된 결과를 사용자 단말(예를 들어, 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터나 휴대단말)를 통하여, 사용자에게 통지하는 것도 가능하다.
또한 본 발명은 사용자가 제1 및 제2시간을 조정할 수 있도록 된 사용자 인터페이스부(UI부; 80)를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 잔류 염소 측정장치를 마련함으로써, 측정장치에서 측정센서를 탈거하는 동작없이도, 약품 즉 재생용액을 주입하는 것 만으로, 자동적으로 측정센서를 재생할 수 있다. 이에 따라 측정장치의 운영을 보다 간편화 할 수 있으며, 검출센서의 재생 불량에 기인한 수명단축이나 측정 오류를 최소화 할 수 있다는 이점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치를 보인 개략적인 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잔류 염소 측정장치는 하우징(100)과, 하우징(100) 내외부에 설치되는 측정부(10), 원수 공급경로(20), 재생챔버(30), 재생용액 공급경로(40) 및 제어부(60)를 포함한다. 본 실시예는 하우징(100)을 마련하고, 이 하우징의 내외부에 도 1을 참조하여 설명된 구성요소들을 장착한 점에 특징이 있다. 즉, 하우징(100)을 제외한 다른 구성요소는 도 1을 참조하여 설명된 동일 도면부호 및 동일 이름을 사용하는 구성요소와 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 하우징(100)은 캐비닛 형태의 단일 몸체로서, 그 내부에는 측정부(10), 재생챔버(30) 및 스위칭부(50)가 수용될 수 있다. 그리고 하우징(100)의 외부에는 표시부(70) 및 사용자 인터페이스부(UI부, 80)가 설치된다. 또한 원수 공급경로(20) 및 드레인 경로(15)(15)는 그 단부가 외부로 노출되어, 잔류 염소 측정 및 검출센서 재생에 사용되는 원수를 외부로부터 공급하거나, 사용 후 폐수를 외부로 배출할 수 있다. 또한 재생챔버(30)의 뚜껑이 외부로 노출되어 있어서, 하우징(100)의 개폐 없이도 용이하게 재생용액을 보충할 수 있다.
이와 같이, 하우징을 마련하여 잔류 염소 측정장치를 캐비닛형으로 유니트화함으로써, 설치 및 유지 관리가 용이하다는 이점이 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10: 측정부 11: 측정챔버
13: 측정센서 15: 드레인 경로
20: 원수 공급경로 21: 원수 공급부
30: 재생챔버 40: 재생용액 공급경로
50: 스위칭부 51: 제1전자밸브
53: 제2전자밸브 55: 수동밸브
60: 제어부 70: 표시부
80: 사용사 인터페이스부 100: 하우징

Claims (7)

  1. 소정 원수에 잔류하는 염소를 측정하는 잔류 염소 측정장치에 있어서,
    원수 또는 재생용액을 수용하는 측정챔버와, 상기 측정챔버 내에 설치되어 잔류 염소를 측정하는 측정센서와, 유입된 원수 또는 재생용액을 배출하는 드레인 경로를 구비한 측정부와;
    원수 공급부와 상기 측정챔버 사이에 설치되어, 상기 원수를 상기 측정챔버에 공급하는 원수 공급경로와;
    내부에 상기 측정센서를 재생하는 재생용액이 수용되는 재생챔버와;
    상기 재생챔버와 상기 측정챔버 사이에 설치되어, 상기 재생용액을 상기 측정챔버에 공급하는 재생용액 공급경로와;
    상기 원수 공급경로 및 상기 재생용액 공급경로에 각각 설치되어, 상기 원수와 상기 재생용액이 선택적으로 상기 측정챔버에 공급되도록 경로를 개폐하는 스위칭부와;
    상기 원수 및/또는 상기 재생용액이 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어하는 제어부를 포함하는 잔류 염소 측정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 원수 공급경로 상에 마련되며, 상기 제어부에 의하여 상기 원수 공급경로를 개폐하는 제1전자밸브와;
    상기 재생용액 공급경로 상에 마련되며, 상기 제어부에 의하여 상기 재생용액 공급경로를 개폐하는 제2전자밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정챔버는,
    상기 원수 또는 재생용액이 직접 주입되는 저수공간과; 상기 저수공간에 인접 배치되며, 내부에 상기 측정센서가 수용되는 측정공간과; 상기 저수공간과 상기 측정공간 하부를 연통하여, 상기 저수공간에 수용된 상기 원수 또는 재생용액이 상기 측정공간에 소정 수위로 채워지도록 안내하는 연통부를 포함하며,
    상기 드레인 경로는,
    상기 저수공간 내에 설치되며, 상기 원수 또는 재생용액이 상기 저수공간에 소정 수위 이상 공급시 상기 원수 또는 재생용액을 외부로 직접 배출하여 오버플로어를 방지하는 제1배수관과;
    상기 측정공간에 유입된 원수 또는 재생용액을 배출하는 제2배수관을 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정센서에 의하여 측정된 결과를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    제1시간 동안은 상기 원수와 상기 재생용액이 소정 비율로 혼합되어 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어하고,
    제2시간 동안은 상기 재생용액이 상기 측정챔버에 공급되도록 상기 스위칭부의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    사용자가 상기 제1 및 제2시간을 조정하도록 된 사용자 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    내부에 상기 측정부와, 상기 재생챔버와 상기 스위칭부를 수용하고,
    그 외부에 상기 표시부 및 상기 사용자 인터페이스부가 설치되는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔류 염소 측정장치.
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