TWI534091B - 連續式廢水純化裝置 - Google Patents

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Description

連續式廢水純化裝置
本發明係關於一種廢水純化裝置；特別關於一種可連續處理並純化廢水之連續式廢水純化裝置。
為提倡水資源再生利用，目前市面上關於廢水回收處理之設備遂應運而生，以便將民生污水或降雨作處理，有效減少水資源浪費。
請參照第1圖所示，如中華民國公開第201204638號專利案，其係一種用於產生淨化水之太陽能加熱裝置，該太陽能加熱裝置9係由數管件相連而成，其係包含一液體管路91、一直立式冷凝部92及一儲存部93。其中，該液體管路91連接至一廢水供給口911及一淨化水溢流口912，該液體管路91還設有一加熱部913，該加熱部913朝向陽光而使流入廢水受熱、蒸發；該直立式冷凝部92係使淨水及受熱廢水凝結；該儲存部93則設於該太陽能加熱裝置9的基底部位，以便收集冷凝之淨水。
如此，廢水係經由該廢水供給口911輸送至該直立式冷凝部92，在該直立式冷凝部92內，廢水係流過設於其中的一熱交換片體94，並經由內部管件輸送廢水至一廢水儲存容器95；且儲存於該廢水儲存容器95內之廢水係仰賴泵浦加壓而輸送至該加熱部913，以受太陽光加熱、蒸發後形成廢水蒸氣，廢水蒸氣則會沿著向上傾斜的該加熱部913重新冷凝為液滴而滴落於該直立式冷凝部92內，且冷凝之淨化水便會匯集於該儲存部93，以通過該淨化水溢流口912被取用。
然而，習知太陽能加熱裝置9雖可達到廢水淨化之目的，卻 礙於廢水仍需以額外動力汲取，而造成泵浦加壓時之耗能，甚至無法即時補充廢水，以致該太陽能加熱裝置9的廢水淨化效率顯然有限；並且，習知太陽能加熱裝置9係單一體結構，非但佔據空間更無法因應不同場合而調整整體組裝態樣，其便利性確有待進一步改善；又倘若期望以多組該太陽能加熱裝置9同時作用，以提升廢水純化效率時，往往卻受限於成本考量而無法實際施作，故廢水純化效率終究無法獲得提升。
有鑑於此，確實有必要發展一種有別於習知之連續式廢水純化裝置，以用於處理民生用水或降雨，且解決如上所述之各種問題。
本發明主要目的乃改善上述問題，以提供一種連續式廢水純化裝置，其係能夠連續處理並純化廢水，以提升廢水純化效率者。
本發明次一目的係提供一種連續式廢水純化裝置，其係能夠擴大或縮減整體設備體積，以適用於不同場合而提升使用便利性者。
本發明又一目的係提供一種連續式廢水純化裝置，其係能夠輕易組裝拆卸，以降低使用時所需耗費之時間及成本者。
為達到前述發明目的，本發明連續式廢水純化裝置，包括：一廢水槽，具有一預定液位；一基座，具有一載置部；及一淨液管件組，設於該基座之上，且該淨液管件組具有一廢水管、一淨水管及至少一導熱管，該導熱管位於該廢水管與淨水管之間，並與該廢水管及該淨水管形成通路，該廢水管連通該廢水槽，且該廢水管與該基座的該載置部間具有一第一高度，該淨水管與該基座的該載置部間則具有一第二高度，該第二高度大於該第一高度，以使該導熱管的相對二端形成一高度差，且該導熱管與該淨水管相接的一出液端係高於該廢水槽的該預定液位；其中，該載置部朝向該淨液管件組的表面貼覆有一反光片，該承載部相對貼有該反光片的另一面另貼覆有一保溫片。
其中，該淨水管具有一滯留端及一汲收端，該廢水管具有一出水端及一進水端，該淨水管相對該廢水管呈傾斜，且該汲收端至該出水端的最小距離小於該滯留端至該進水端的最小距離。
其中，該導熱管相對該基座的該載置部呈現一傾斜角，該傾斜角係與該廢水槽的該預定液位高低成正比。
其中，該導熱管內部還設有一輔助吸熱件，該輔助吸熱件為一金屬迴圈，並以其相對二端分別固定於該導熱管的該出液端及相對該出液端的一進液端。
其中，該廢水管與該淨水管間另設有一聚光體，該聚光體設置於該導熱管面向太陽光的一側，且該聚光體為一體延伸的一聚光板。
其中，該導熱管為數個，該數導熱管外各罩蓋有一聚光體，該聚光體設置於該導熱管面向太陽光的一側。
其中，該聚光體為反射式、折射式、繞射式或複合式之聚光鏡。
其中，該導熱管鄰近該聚光體的一側呈可透光，且該導熱管另一側則被遮蔽。
其中，該淨水管內還設有至少一冷凝件，該冷凝件相對該導熱管的該出液端且位於廢水蒸氣的上升方向。
其中，該冷凝件為陶瓷材料所構成的一弧狀體，且該冷凝件具有呈弧狀的一凝結面。
其中，該廢水管的該進水端還設有一進水閥，該廢水管的該出水端則設有一出水閥，該導熱管與該廢水管相接的一進液端設有一控流閥。
其中，該基座為一框座，該廢水管係平放於該基座的該載置部上，並與該載置部之間具有該第一高度，該淨水管則設於該基座的周邊 框條上，並與該載置部之間具有該第二高度。
其中，該導熱管為高導熱材質所製成的一管體。
其中，該導熱管為透明玻璃所製成的一管體，且該導熱管中添加有光觸媒。
其中，該廢水管及該淨水管皆為不銹鋼材所製成。
其中，該廢水槽以管路連通一原水儲存槽，且該原水儲存槽為多層可拆結構所形成的一塔體。
其中，該廢水槽還設有一水位調節件，該水位調節件為一浮球相接一可控開關之結構。
其中，該載置部由具反光特性之材質所構成。
〔本發明〕
1‧‧‧廢水槽
11‧‧‧預定液位
12‧‧‧水位調節件
2‧‧‧基座
21‧‧‧載置部
22‧‧‧反光片
3‧‧‧淨液管件組
31‧‧‧廢水管
311‧‧‧進水端
312‧‧‧出水端
32‧‧‧淨水管
321‧‧‧滯留端
322‧‧‧汲收端
33‧‧‧導熱管
331‧‧‧出液端
332‧‧‧進液端
34‧‧‧輔助吸熱件
35‧‧‧聚光體
36‧‧‧冷凝件
361‧‧‧凝結面
4‧‧‧淨水收集槽
H1‧‧‧第一高度
H2‧‧‧第二高度
D1、D2‧‧‧最小距離
V1‧‧‧進水閥
V2‧‧‧出水閥
V3‧‧‧控流閥
θ‧‧‧傾斜角
〔習知〕
9‧‧‧太陽能加熱裝置
91‧‧‧液體管路
911‧‧‧廢水供給口
912‧‧‧淨化水溢流口
913‧‧‧加熱部
92‧‧‧直立式冷凝部
93‧‧‧儲存部
94‧‧‧熱交換片體
95‧‧‧廢水儲存容器
第1圖：係習知太陽能加熱裝置之剖面示意圖。
第2圖：係本發明連續式廢水純化裝置之立體結構示意圖。
第3圖：係本發明連續式廢水純化裝置之局部構件分解示意圖。
第4圖：係本發明連續式廢水純化裝置之整體結構上視圖。
第5圖：係本發明沿第4圖5-5方向之結構剖視圖。
第6圖：係本發明連續式廢水純化裝置之作動剖視圖。
第7圖：係本發明連續式廢水純化裝置之實施狀態示意圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：本發明連續式廢水純化裝置可以適用於民生家庭用水、降雨等各類廢水資源的重新回收純化，以將處理後之淨水供給使用者，較佳可將回收淨水作為澆灌植栽、居家清潔等非人體接觸之用水。
請參閱第2圖所示，其係本發明一較佳實施例，該連續式廢水純化裝置係包含一廢水槽1、一基座2及一淨液管件組3，該淨液管件組3設置於該基座2之上，並且以管路連通該廢水槽1。
該廢水槽1可以為各種儲水容器，較佳裝設於建物周邊，以將建物內的民生用水及其周邊降雨予以聚集。該廢水槽1係如圖具有一預定液位11，所謂預定液位11即代表儲存於該廢水槽1中的最高液面，並可隨該廢水槽1中所添加的水量多寡而形成變化，於此定義之；較佳者，本實施例之廢水槽1還設有一水位調節件12，該水位調節件12可以如圖為一浮球相接一可控開關之結構，以當該廢水槽1中水位過高時，水浮力便會迫使浮球將可控開關關閉，藉此避免外部進水而確保該廢水槽1中可以蓄滿足夠水量卻不致溢出。以上，該水位調節件12可以選擇為各種具有相似作用之結構，僅在此舉例並不設限。
承上，該廢水槽1還能夠以管路連通一原水儲存槽(圖未繪示)，以透過該原水儲存槽沉澱出廢水所挾帶之雜質；且該原水儲存槽較佳為多層可拆結構所形成的一塔體，以便清理其中之沉澱物。
請續參閱第2圖所示，該基座2主要用以承載該淨液管件組3，且該基座2較佳係與該廢水槽1設置於同一基準面上，以供廢水能自該廢水槽1流通於該基座2上所放置之淨液管件組3內；基於此原則，該廢水槽1亦可設置高於該基座2，故不在此限制。其中，該基座2可以如圖為一框座，或者當該淨液管件組3實際配設於居家頂樓時，該基座2可以直接為一屋頂；毋須在此限制該基座2的實際實施態樣，僅以能供該淨液管件組3穩固置放為原則。於本實施例中，該基座2具有一載置部21，該載置部21係如圖為框座的底部，且該載置部21可以由具反光特性之材質所構成，或者該載置部21朝向該淨液管件組3的表面還貼覆有一反光片22，以藉該反光片22反射太陽光集中於該淨液管件組3；較佳者，該承載 部21相對貼有該反光片22的另一面亦可貼覆有一保溫片(圖未繪示)，以避免太陽光的熱散失而能完整利用太陽能。
再一併參閱第2、5圖，該淨液管件組3設置於該基座2之上，且該淨液管件組3具有一廢水管31、一淨水管32及至少一導熱管33，該導熱管33位於該廢水管31與淨水管32之間，並與該廢水管31及該淨水管32形成通路，且該廢水管31連通該廢水槽1；於本實施例中，該廢水管31較佳係如圖平放於該基座2之載置部21上，並與該載置部21之間具有一第一高度H1，該淨水管32較佳則如圖架設於該基座2的周邊框條上，並與該載置部21之間具有一第二高度H2，該第二高度H2大於該第一高度H1(詳如第5圖)；如此，該淨液管件組3整體係呈傾斜狀態，以致使該導熱管33的相對二端形成有一高度差，並相對該基座2的該載置部21呈現一傾斜角θ，該傾斜角θ可以跟隨該廢水槽1的該預定液位11作調整，且該傾斜角θ較佳係與該預定液位11之高低成正比，以確保該導熱管33與該淨水管32相接的一出液端331能夠維持高於該廢水槽1的該預定液位11，而依據連通管原理，形成該導熱管33與該廢水槽1具有等高液面，且不致使廢水自該導熱管33溢流之現象。
續閱第2圖，該廢水管31與該廢水槽1相接的一進水端311還可以設一進水閥V1，該廢水管31相對該進水端311的一出水端312還可以設一出水閥V2，藉該進水閥V1可以開啟廢水進給，並由該出水閥V2開啟廢水外排；又該導熱管33與該廢水管31相接的一進液端332係設有一控流閥V3，該控流閥V3不僅可開啟廢水進給於該導熱管33與否，且當實際設有如圖之數個該導熱管33時，更能夠透過該數導熱管33各於其進液端332所設有之控流閥V3達到廢水分流，且便於關閉單一導熱管33的廢水進給，而能適時予以清潔或更替等之效用。
該廢水管31及該淨水管32可以為不銹鋼材所製成(該不銹 鋼材之導熱係數較佳約為50W/mK)，以提高廢水流入該導熱管33前的溫度，且當該淨水管32受遮閉時則具顯著降溫效果，以能增進蒸氣凝結為液滴之效率；另外，該導熱管33亦可以為高導熱材質所製成的一管體，以維持太陽光的熱吸收效能，或者可藉透明玻璃所構成，如本實施例當中，該導熱管33的透光度較佳維持約73%，且能於該導熱管33中另添加光觸媒，以達到脫臭、殺菌等較佳純化水質之效果。
請續閱第3、4圖，該導熱管33係可以由可拆卸之管體經緊配、螺合等各種方式相接而成，以方便組裝、更換及清洗。又該導熱管33內部還設有一輔助吸熱件34，該輔助吸熱件34可以如圖具有較佳吸熱效能的一金屬迴圈，並以其相對二端分別固定於該導熱管33的該出液端331及該進液端332，該固定可以為任意方式而不設限；藉此，以維持該導熱管33內流通之廢水於適當作用溫度，促使廢水更易於蒸發為水蒸氣。此外，該廢水管31與該淨水管32之間可以另設一聚光體35，該聚光體35可以為一體延伸的一聚光板(未繪示)；或者當淨液管件組3設置有數導熱管33時，該數導熱管33外周，亦可以如圖所示各自罩蓋有該聚光體35，且該聚光體35可以選擇為反射式、折射式、繞射式或複合式等各型式之聚光鏡，其中以折射式聚光鏡具有較佳之入射場角容忍度及聚熱效率；本實施例之聚光體35可以設置於該導熱管33面向太陽光的一側，以將太陽光匯聚照射在該導熱管33的特定部位，即該聚光體35可以如圖透過各方式固定於該導熱管33周壁，或者直接佇立於該基座2的該載置部21上以包圍該導熱管33。甚者，該導熱管33鄰近該聚光體35的一側選擇呈可透光，以使光線得以穿透並激發其中所附加之光觸媒，且該導熱管33另一側則選擇予以遮蔽，以達到充分吸收太陽光照射時之輻射熱。
如第3、4圖所示，為使廢水蒸氣能快速凝結為液滴，該淨水管32內還設有至少一冷凝件36，該冷凝件36的數量係對應該導熱管33 而設；且該冷凝件36相對於該導熱管33的出液端331，且該冷凝件36較佳係位於廢水蒸氣的上升方向(如第6圖所示)，該冷凝件36具有一凝結面361(詳參第4圖)，該凝結面361係用以承接自該導熱管33產出之廢水蒸氣，以使廢水蒸氣得以在碰觸該凝結面361後快速凝結成液滴，進而通過該淨水管32被排出。其中，該冷凝件36可以為陶瓷材料所構成的一弧狀體，以使該凝結面361較佳成弧狀而能充分聚集廢水蒸氣。
再者，為使聚集於該淨水管32內的冷凝液滴，係能夠自該淨水管32的一滯留端321，以朝向該淨水管32相對該滯留端321的一汲收端322流動，並自該汲收端322的端口排出，本實施例的該淨水管32較佳相對該廢水管31呈傾斜，以使該汲收端322至該出水端312的距離D1係小於該滯留端321至該進水端311的距離D2；特別如第4圖所示，該淨水管32係自圖面右側朝向圖面左側形成向下傾斜，以確保聚集於該淨水管32內的冷凝液滴可順勢自其之汲收端322端口排出，且較佳係連續匯入一淨水收集槽4內，以供使用者取用。
請閱第4、5圖所示，當本發明連續式廢水純化裝置於實際使用，欲將收集於該廢水槽1內之廢水純化為淨水時，同時開啟該進水閥V1及該控流閥V3，並確保該出水閥V2成關閉狀態，使得廢水如第6圖得以通過該廢水管31進入該導熱管33內，以維持該導熱管33內的液面高度與廢水槽31內的液面高度相等，即該導熱管33內的液面高不致高於該廢水槽1的該預定液位11；如此，再續閱第6圖所示，當外部太陽光持續照射下，通過該聚光體35係能將太陽光集中於該導熱管33，並通過該導熱管33內的該輔助吸熱件34吸收太陽光輻射熱，以使該導熱管33在太陽光熱的作用下逐漸升溫使廢水蒸發，而廢水蒸發後所形成之水蒸氣上升飄散至該導熱管33的出液端331，使得廢水蒸氣通過該出液端331之端口被引入該淨水管32，且該廢水蒸氣進入該淨水管32並碰觸該冷凝件36後，即 因溫度驟降而迅速使廢水蒸氣凝結為液滴；此情況下，產生於該淨水管32內的淨水液滴，便會順勢延傾斜的該淨水管32管壁通過該汲收端322之端口，而被收集至該淨水收集槽4內。
此外，在廢水受熱蒸發後，係能自該廢水槽1即時補充廢水於該導熱管33內，使得該導熱管33內的液面高度與該廢水槽1內的液面高度始終維持一致；並且，在經過多次作用，而欲將該導熱管33內的廢水排出時，係選擇將該進水閥V1關閉且同時開啟該出水閥V2，以順利將其中廢水排出，就此清洗後再重新使用。
綜上所述，本發明連續式廢水純化裝置的主要技術特徵在於：藉由該導熱管33與該淨水管32相接的該出液端331高於該廢水槽1的預定液位11，使得該導熱管33的傾斜角θ可以隨該廢水槽1的該預定液位11作調整，以確保該廢水槽1無須額外耗能便能夠將廢水輸送至該導熱管33內，藉以維持連續式的水循環且不致使廢水自該導熱管33溢流；如此，本發明連續式廢水純化裝置不僅可省去額外動力作用時之耗能，更可以同時經由連續廢水補給，而達到增進廢水純化效率之功效；再者，本發明連續式廢水純化裝置亦可因應設置地點的不同而調整整體組裝態樣，以採單一或多數個導熱管33的配置，以維持適當的廢水純化量，不僅能就此提升使用便利性，更能夠因應需求，輕易將該導熱管33作組裝拆卸，以降低使用時所需耗費之時間及成本。
請閱第7圖所示，本發明連續式廢水純化裝置更可以直接與現代建築作結合，較佳係設置於一建物A屋頂，該些導熱管31係集中設置於該建物A外(即虛線A右側)，以充分受太陽光熱作用而達到廢水蒸發的最大效能；另，該淨水管32可而設置於該建物A內(即虛線A內)，使該淨水管32可以為該建物A所遮蔽，以有效利用建物A的內、外溫差，使廢水蒸氣遇顯著溫降而快速凝結為液滴，並予以收集後供建物內人員使 用。且該連續式廢水純化裝置亦可安放於建物的其他地方，以接受太陽光充分照射，而達到較佳水純化效率。
本發明連續式廢水純化裝置，係能夠連續處理並純化廢水，以提升廢水純化效率；且亦能夠擴大或縮減整體設備體積，以適用於不同場合而提升使用便利性；更甚者，本發明連續式廢水純化裝置還能夠輕易組裝、拆卸，以降低使用時所需耗費之時間及成本。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧廢水槽
11‧‧‧預定液位
12‧‧‧水位調節件
2‧‧‧基座
21‧‧‧載置部
22‧‧‧反光片
3‧‧‧淨液管件組
31‧‧‧廢水管
311‧‧‧進水端
312‧‧‧出水端
32‧‧‧淨水管
321‧‧‧滯留端
322‧‧‧汲收端
33‧‧‧導熱管
331‧‧‧出液端
332‧‧‧進液端
34‧‧‧輔助吸熱件
35‧‧‧聚光體
36‧‧‧冷凝件
4‧‧‧淨水收集槽
V1‧‧‧進水閥
V2‧‧‧出水閥
V3‧‧‧控流閥

Claims (21)

  1. 一種連續式廢水純化裝置，包括：一廢水槽，具一預定液位；一基座，具有一載置部；及一淨液管件組，設於該基座之上，且該淨液管件組具有一廢水管、一淨水管及至少一導熱管，該導熱管位於該廢水管與淨水管之間，並與該廢水管及該淨水管形成通路，該廢水管連通該廢水槽，且該廢水管與該基座的該載置部間具有一第一高度，該淨水管與該基座的該載置部間則具有一第二高度，該第二高度大於該第一高度，以使該導熱管的相對二端形成一高度差，且該導熱管與該淨水管相接的一出液端係高於該廢水槽的該預定液位；其中，該載置部朝向該淨液管件組的表面貼覆有一反光片，該承載部相對貼有該反光片的另一面另貼覆有一保溫片。
  2. 根據申請專利範圍第1項之連續式廢水純化裝置，其中，該淨水管具有一滯留端及一汲收端，該廢水管具有一出水端及一進水端，該淨水管相對該廢水管呈傾斜，且該汲收端至該出水端的最小距離小於該滯留端至該進水端的最小距離。
  3. 根據申請專利範圍第1項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管相對該基座的該載置部呈現一傾斜角，該傾斜角係與該廢水槽的該預定液位高低成正比。
  4. 根據申請專利範圍第2項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管相對該基座的該載置部呈現一傾斜角，該傾斜角係與該廢水槽的該預定液位高低成正比。
  5. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管內部還設有一輔助吸熱件，該輔助吸熱件為一金屬迴圈，並以其相 對二端分別固定於該導熱管的該出液端及相對該出液端的一進液端。
  6. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該廢水管與該淨水管間另設有一聚光體，該聚光體設置於該導熱管面向太陽光的一側，且該聚光體為一體延伸的一聚光板。
  7. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管為數個，該數導熱管外各罩蓋有一聚光體，該聚光體設置於該導熱管面向太陽光的一側。
  8. 根據申請專利範圍第6項之連續式廢水純化裝置，其中，該聚光體為反射式、折射式、繞射式或複合式之聚光鏡。
  9. 根據申請專利範圍第7項之連續式廢水純化裝置，其中，該聚光體為反射式、折射式、繞射式或複合式之聚光鏡。
  10. 根據申請專利範圍第6項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管鄰近該聚光體的一側呈可透光，且該導熱管另一側則被遮蔽。
  11. 根據申請專利範圍第7項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管鄰近該聚光體的一側呈可透光，且該導熱管另一側則被遮蔽。
  12. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該淨水管內還設有至少一冷凝件，該冷凝件相對該導熱管的該出液端且位於廢水蒸氣的上升方向。
  13. 根據申請專利範圍第12項之連續式廢水純化裝置，其中，該冷凝件為陶瓷材料所構成的一弧狀體，且該冷凝件具有呈弧狀的一凝結面。
  14. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該廢水管的該進水端還設有一進水閥，該廢水管的該出水端則設有一出水閥，該導熱管與該廢水管相接的一進液端設有一控流閥。
  15. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該基座為一框座，該廢水管係平放於該基座的該載置部上，並與該載置部之 間具有該第一高度，該淨水管則設於該基座的周邊框條上，並與該載置部之間具有該第二高度。
  16. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管為高導熱材質所製成的一管體。
  17. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該導熱管為透明玻璃所製成的一管體，且該導熱管中添加有光觸媒。
  18. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該廢水管及該淨水管皆為不銹鋼材所製成。
  19. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該廢水槽以管路連通一原水儲存槽，且該原水儲存槽為多層可拆結構所形成的一塔體。
  20. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該廢水槽還設有一水位調節件，該水位調節件為一浮球相接一可控開關之結構。
  21. 根據申請專利範圍第1、2或3項之連續式廢水純化裝置，其中，該載置部由具反光特性之材質所構成。
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