WO2013041918A1 - Planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono - Google Patents

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Fernando CASTAÑO AVILA
David Leonardo CASTAÑO
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Castano Avila Fernando
Castano David Leonardo
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    • C02F2201/784—Diffusers or nozzles for ozonation

Definitions

  • the present invention relates to the field of products for making fluid treatments, especially water purification treatment in order to provide drinking water for human consumption.
  • the invention is an apparatus that integrates different processes for treatment in a single product that does not require installation with glue to pipes, masonry or additional adaptation to plumbing or water pipes and that can be moved anywhere to fit any tap.
  • the simplest filtration scheme is a tangential filtration separation mechanism, a filtration method in which a filter medium, usually a polymeric membrane, allows to divide a stream of fluid and solids, into another of clean fluid and a concentrated mixture.
  • This type of mechanism is used, for example, in the purification of water for human consumption or in the manufacture of wines and beers.
  • Filtration is a phase separation process of a heterogeneous system, which consists of passing a mixture through a porous medium or filter, where it retains most of the solid components of the mixture.
  • Said mixture are fluids, which may contain solids and liquids or also gases.
  • the applications of the filtration processes are very extensive, being in many areas of human activity, both in domestic life and in the general industry, where industrial processes that require chemical engineering techniques are particularly important.
  • Filtration has traditionally developed from a stage of practical art, receiving more theoretical attention since the twentieth century.
  • the classification of filtration processes and equipment is diverse and in general, the classification categories are not excluded from each other.
  • filtration devices or filters is as extensive as the varieties of porous materials available as filter media and the particular conditions of each application: from simple devices, such as domestic coffee filters or filter funnels for laboratory separations, to large complex systems of high automation such as those used in the petrochemical and refining industries for the recovery of high-value catalysts, or drinking water treatment systems for urban supply.
  • patents that present filtration processes such as the South African patent with application 98/3165 dated 1998-04-15 "Filter to Remove Solids From Liquids, Particularly From Water.”
  • Garfield International Investments Limited that includes the use of several filters to filter the water at different stages, but only proposes a filtration treatment but does not purify the water for consumption.
  • ozone is used for water disinfection, since ozone aggressively decomposes living organisms without leaving chemical residues that can affect health or taste of the water.
  • Ozone is generated from air or oxygen by applying a high voltage discharge to convert part of the oxygen (02) to Ozone (03).
  • the "ozonized" gas is mixed with the water to dissolve.
  • the most efficient disinfection is achieved with 0.4 mg / l sustained for 4 minutes, ie a CT (Concentration in mg / l per Time in minutes) of 1 .6.
  • CT Concentrration in mg / l per Time in minutes
  • the amount of ozone required to reach these CT values depends on the water temperature, the pH, the initial ozone demand and the contact system. Typically, this amount is usually between 1 mg / l and 2 mg / l of ozone dosage to water.
  • the generators consist of: a dielectric tube through which oxygen is passed, it receives a constant electrical discharge (called corona effect) and that has been generated in a transformer. This fact causes the transformation of the oxygen molecule (02) from the air into an ozone molecule (03). This gas (Ozone) is sucked out by a venturi system and mixed with the water to be treated.
  • ozone is a disinfectant product that not only eliminates pathogenic bacteria, it also creates a residual that inactivates viruses and other microorganisms that are not sensitive to chlorine disinfection.
  • Colombian patent with file 04-17149 is a model for ozone water treatment "Mini-Dispenser of ozonated water both chilled and climate", by Carlos Amido Bermudez Salazar, but requires that the water is previously filtered before entering its hydraulic connection and its novelty is that it incorporates a coil to change the temperature of the ozonized water.
  • Figure 1 Shows the translucent lid of the portable treatment plant with its adjustment membrane to the body of the treatment plant and outlet nozzle.
  • Figure 2 Shows the cylinder that composes the outside of the body of the portable treatment plant.
  • Figure 3 Shows the base of the portable treatment plant with the holes for fluid hose passage and activated carbon valve support.
  • Figure 4 Shows the dividing lid of the purification chamber and the base of the treatment plant.
  • Figure 5 Shows the bottom cover of the base of the portable treatment plant and the supports for the air pump and the ozone generator.
  • Figure 6 Shows the regulating nut and upper support for the spark plug passage.
  • Figure 7 Shows the spark plug cap.
  • Figure 9 Shows the Check Valve or Clack Valve which is a valve that allows flow in only one direction.
  • Figure 10 Shows the inside of the base of the portable water treatment plant with the air generator, the ozone generator, the air nozzle and the water inlet.
  • Figure 1 1 Shows the portable water treatment plant with ozone filtration and purification with its joined parts.
  • Figure 12 It is a longitudinal section of the portable water treatment plant with filtration and purification based on ozone.
  • FIG. 1 The complete assembly of the portable water treatment plant with ozone filtration and purification (40) is shown in Figure 1 1, the portable water treatment plant with ozone filtration and purification (40) is portable and it does not require installation on pipes, it does not make water derivations or other alterations to the channel that carries the fluid, since the present invention solves the problem of plumbing installations with use of glued pipes, masonry, pipe cuts, perforations or additional adaptation to plumbing that if required with the current known technology.
  • the transfer of ozone in the portable water treatment plant for water purification is by observable bubbling in the translucent cap (1) of Figure 1 at the end of the treatment of the water that is obtained drinking in the outlet nozzle (2) .
  • the portable water treatment plant with filtration and purification based on ozone (40) performs the water treatment using the following parts located in three main compartments, where each of the parts below fulfills the following function within the invention:
  • Water and energy inlet Located in the first compartment, where the water intake will be made directly from any external water tap, by means of an overlapping water tap that will conduct the water through a hose that connects to the plant (40 ) by means of the nozzle (35) for untreated water inlet. Also for the power outlet, it will be handled by means of a power cord that can be 1 10V or 220V depending on the source to be used.
  • the switch (39) that controls the flow of untreated water, as well as the mechanisms of air and ozone production.
  • the air generator (33) transmits the air generated through the hole (34) to the hose (36) that connects to the ozone generator (32) in its hole (38).
  • the ozone is transported to the lid (1) that forms a cavity with the divider lid (12) where the ozone is mixed with the water after filtration to finish the process with ozone based purification.
  • the bottom cover (16) of the base (8) shown in Figure 5 has holes (18) for screw adjustment to the base (8) and supports (19) to adjust the ozone generator (38) and brackets (17) to adjust the air generator (32).
  • Figure 6 and Figure 7 show the final parts of the filtering process, where in figure 7 the filter cover (26) with its end nozzle (25) and the gasket (27) can be seen to fit in the hole (22 ) of the head (21) of the spark plug holder (20).
  • the spark plug holder (20) allows filtered water to pass from the inside of the hole (22) to the inside of the threaded rod (24), where the threaded rod (24) adjusts to the treatment plant (40) by means of the regulator nut (23).
  • bubbles visible to the user are generated at the time of water purification by ozone.
  • the ozone generation will be by corona discharge, with a generation of 100mg / h considering that the equipment on the market has a generation of around 25mg / h and the structure of the treatment plant (40) will have a switch (39) on and off for emission of ozone.
  • Ozone is the second element on earth with the highest oxidation power, which is why it is an excellent microbicide, reaching 99.9% water purification. Leaving a residual of oxygen in the water, which brings health benefits of who consumes it.
  • Water outlet the water outlet will be controlled from the switch (39) that controls the exit of the bedroom formed by the translucent lid (1) located at the top. Drinking water obtained from the portable treatment plant, through filtration and purification processes with ozone, is received by the user at the outlet nozzle (2).

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Abstract

La planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono es un aparato que integra procesos para tratamiento con filtración y ozono en un solo producto portátil, que no requiere de instalación con pegantes a tuberías, mampostería o adecuación adicional a plomerías o conductos de agua y que puede trasladarse a cualquier lugar para ajustarse a cualquier grifo de agua. La planta realiza el tratamiento de agua en tres etapas, físico, químico y microbiológico, con la finalidad de proporcionar agua potable de excelente calidad al usuario.

Description

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA PORTÁTIL CON FILTRACIÓN Y
PURIFICACIÓN A BASE DE OZONO
ESFERA TECNOLÓGICA:
El presente invento se refiere al campo de productos para hacer tratamientos de fluidos especialmente tratamiento de purificación de agua con la finalidad de proporcionar agua potable para consumo humano.
El invento es un aparato que integra diferentes procesos para tratamiento en un solo producto que no requiere de instalación con pegantes a tuberías, mampostería o adecuación adicional a plomerías o conductos de agua y que puede trasladarse a cualquier lugar para ajustarse a cualquier grifo.
ESTADO DE LA TÉCNICA:
Se conoce del invento aparatos que sirven para filtrar agua. El esquema más sencillo de filtración es un mecanismo de separación por filtración tangencial, un método de filtración en el que un medio filtrante, habitualmente una membrana polimérica, permite dividir una corriente de fluido y sólidos, en otra de fluido limpio y una mezcla concentrada. Este tipo de mecanismos es utilizado por ejemplo, en la purificación de agua para consumo humano o en la fabricación de vinos y cervezas.
La filtración es un proceso de separación de fases de un sistema heterogéneo, que consiste en pasar una mezcla a través de un medio poroso o filtro, donde se retiene de la mayor parte de los componentes sólidos de la mezcla. Dicha mezcla son fluidos, que pueden contener sólidos y líquidos o también gases. Las aplicaciones de los procesos de filtración son muy extensas, encontrándose en muchos ámbitos de la actividad humana, tanto en la vida doméstica como de la industria general, donde son particularmente importantes aquellos procesos industriales que requieren de las técnicas de ingeniería química.
La filtración se ha desarrollado tradicionalmente desde un estadio de arte práctico, recibiendo una mayor atención teórica desde el siglo XX. La clasificación de los procesos de filtración y los equipos es diversa y en general, las categorías de clasificación no se excluyen unas de otras.
La variedad de dispositivos de filtración o filtros es tan extensa como las variedades de materiales porosos disponibles como medios filtrantes y las condiciones particulares de cada aplicación: desde sencillos dispositivos, como los filtros domésticos de café o los embudos de filtración para separaciones de laboratorio, hasta grandes sistemas complejos de elevada automatización como los empleados en las industrias petroquímicas y de refino para la recuperación de catalizadores de alto valor, o los sistemas de tratamiento de agua potable destinada al suministro urbano. Dentro del estado de la técnica se encuentran patentes que presentan procesos de filtración como la patente de África del Sur con solicitud 98/3165 de fecha 1998-04-15 "Filtro Para Retirar Sólidos De Líquidos, Particularmente Del Agua." De Garfield International Investments Limited que incluye el uso de varios filtros para filtrar el agua en diferentes etapas, pero solo propone un tratamiento por filtración pero no purifica el agua para consumo. La mayoría de las patentes existentes para tratamiento de agua sólo se limitan al uso de filtros para agua como la patente 10/643.669 de fecha 2003- 08-19 "Dispositivo de filtración de agua" de Pur Water Purification Products Inc" de Estados Unidos de América; la patente colombiana con expediente 8-25356 "Dispensador con filtro para potabilización de agua de consumo domiciliario" cuyo inventor es Luis Jairo Bohorquez Vergara o colombiana 09-73503 de fecha 2009-07-15 "Filtro biológico para purificación de agua" de Carlos Alberto Corrales Pulido.
Otros inventos utilizan el uso de arenas para filtración como la solicitud 09/168.864 1998-10-09 de Estados Unidos De America cuyo titular es University Technologies International Inc., pero estos inventos solamente eliminan sedimentos pero no purifican el liquido de otros agentes microbianos.
Por otra parte existen los aparatos para purificación de fluidos, en general para tratamiento de agua potable se utiliza el ozono para la desinfección de agua, ya que el ozono descompone agresivamente a los organismos vivos sin dejar residuos químicos que puedan afectar la salud o el sabor del agua.
El ozono se genera a partir del aire u oxígeno aplicando una descarga de alto voltaje para convertir parte del oxígeno (02) a Ozono (03). El gas "ozonizado" se mezcla con el agua para disolverse. La desinfección más eficiente se logra con 0.4 mg/l sostenido por 4 minutos, es decir un CT (Concentración en mg/l por Tiempo en minutos) de 1 .6. La cantidad de ozono requerido para alcanzar estos valores de CT depende de la temperatura del agua, del pH, de la demanda inicial de ozono y el sistema de contacto. Por lo regular, esta cantidad suele ser entre 1 mg/l y 2 mg/l de dosificación de ozono al agua. Los generadores consisten en: un tubo dieléctrico por el que se hace pasar oxígeno, éste recibe una descarga eléctrica constante (llamado efecto corona) y que se ha generado en un transformador. Este hecho provoca la transformación de la molécula de oxígeno (02) proveniente del aire, en una molécula de ozono (03). Este gas (Ozono) es succionado por un sistema venturi y es mezclado con el agua que va a ser tratada.
De manera general se puede decir que la purificación del agua con ozono elimina el color del agua, elimina el olor del agua y sabor del agua sin purificar, reduce la turbiedad, contenido en sólidos en suspensión y de las demandas químicas (DQO) y biológicas del oxígeno (DBO). Además el ozono es un producto desinfectante que no solo elimina las bacterias patógenas, además crea un residual que inactiva los virus y otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección con cloro. En el estado de la técnica se encuentran patentes que realizan procesos de ozonización como la patente francesa FR 92 15787 de 28/12/1992 "Reactor para ozonización optimizada de aguas destinadas al consumo humano" de Degremont, pero sólo realizan procesos de ionización con grandes reactores. También se encontró la patente colombiana "Sistema antivirus portátil de purificación y suministro de aguas y aire por ozonización" expediente 09-91576 que utiliza el ozono para purificar el ambiente.
La patente colombiana con expediente 04-17149 es un modelo para tratamiento de agua con ozono "Minidispensador de agua ozonizada tanto refrigerada como al clima", de Carlos Amido Bermudez Salazar, pero requiere que el agua este previamente filtrada para antes de entrar en su conexión hidráulica y su novedad radica en que incorpora un serpentín para cambiar la temperatura del agua ozonizada.
Las patentes colombianas solicitadas por el inventor Pedro Hernán Vega Ortiz son sistemas que requieren de intervención de los grifos para filtración y adecuaciones de mampostería e intervención a los canales que transportan el fluido para purificar tal como la patente "Sistema ecológico de purificación de agua aire y duchas a base de ozono por el sistema de grifo" expediente 08-80451 o la patente "Sistema alternativo y/o permanente para prefiltrar, filtrar y microfiltrar y purificar por inercia fisicoquimicamente agua apta para el consumo humano a través de grifo" con expediente 08-805, que instala filtros a través del canal.
En el estado de la técnica se encuentran productos que ofrecen filtración de agua y otros productos que conocidos como "purificadores" que tratan el agua con ozono; pero no se conoce un producto que integre estos dos tratamientos en una sola planta de tratamiento y que además pueda ser portátil. Los productos conocidos en el estado de la técnica requieren de instalación sobre un intervalo de una tubería fija y son aparatos fijos que no se pueden transportar o desinstalar para usar de forma portátil. La planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono es portátil y no requiere instalación sobre tuberías, no realiza derivaciones de agua ni otras alteraciones al canal que transporta el fluido, ya que la presente invención soluciona el problema de instalaciones de plomería con uso pegantes en tuberías, mampostería, cortes de tubos, perforaciones o adecuación adicional a plomerías que si se requiere con los actual tecnología conocida. En los aparatos conocidos para ozonización la transferencia del ozono al agua es por inyección, mientras que en la planta de tratamiento de agua portátil que integra filtración y purificación a base de ozono donde la transferencia del ozono al agua es por burbujeo al final del tratamiento.
BREVE DESCRIPCIPCIÓN DE FIGURAS
La Figura 1 : Muestra la tapa translúcida de la planta de tratamiento portátil con su membrana de ajuste al cuerpo de la planta de tratamiento y boquilla de salida.
La Figura 2: Muestra el cilindro que compone el exterior del cuerpo de la planta de tratamiento portátil.
La Figura 3: Muestra la base de la planta de tratamiento portátil con los orificios para paso de manguera de fluidos y soporte de la válvula de carbón activado.
La Figura 4: Muestra la tapa divisoria de la cámara de purificación y la base de la planta de tratamiento.
La Figura 5: Muestra la tapa inferior de la base de la planta de tratamiento portátil y los soportes para la bomba de aire y el generador de ozono.
La Figura 6: Muestra la tuerca reguladora y soporte superior para el paso de la bujía. La Figura 7: Muestra la tapa de la bujía.
La Figura 8: Muestra el cuerpo de la bujía
La Figura 9: Muestra la Válvula de cheque o Válvula de Clack que es una válvula que permite el flujo en una sola dirección.
La Figura 10: Muestra el interior de la base de la planta de tratamiento de agua portátil con el generador de aire, el generador de ozono, la boquilla de aire y la entrada de agua.
La Figura 1 1 : Muestra la planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono con sus piezas unidas. La Figura 12: Es un corte longitudinal de la planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono.
DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN:
El ensamble completo de la planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono (40) se muestra en la Figura 1 1 , la planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono (40) es portátil y no requiere instalación sobre tuberías, no realiza derivaciones de agua ni otras alteraciones al canal que transporta el fluido, ya que la presente invención soluciona el problema de instalaciones de plomería con uso pegantes en tuberías, mampostería, cortes de tubos, perforaciones o adecuación adicional a plomerías que si se requiere con los actual tecnología conocida. La transferencia de ozono en la planta de tratamiento de agua portátil para la purificación del agua es por burbujeo observable en la tapa translúcida (1 ) de la figura 1 al final del tratamiento del agua que se obtiene potable en la boquilla de salida (2).
La planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono (40) realiza el tratamiento del agua empleando las siguientes partes ubicadas en tres compartimentos principales, donde cada una de las partes a continuación cumple la siguiente función dentro del invento:
Entrada de agua y energía: Ubicadas en el primer compartimento, donde la toma de agua se hará directamente de un grifo de agua externo cualquiera, mediante una derivación de agua de sobreponer que conducirá el agua mediante una manguera que se conecta a la planta (40) por medio de la boquilla (35) para entrada de agua sin tratar. Igualmente para la toma de energía se manejara mediante un cable al tomacorriente que podrá ser de 1 10V ó 220V dependiendo de la fuente a utilizar.
En la base (8) de la planta de tratamiento se encuentra el interruptor (39) que controla el flujo de agua sin tratar, así como los mecanismos de producción de aire y ozono. Al interior de la base (8) como se observa en la figura 10 está el mecanismo para la generación de aire (33) y la generación de ozono (32), el generador de aire (33) transmite el aire generado por medio del orificio (34) a la manguera (36) que se conecta al generador de ozono (32) en su orificio (38). Una vez el aire recibido por el generador de ozono (32), el ozono es transportado a la tapa (1 ) que forma una cavidad con la tapa divisora (12) donde se mezcla el ozono con el agua después de filtrada para finalizar el proceso con purificación a base de ozono.
La tapa inferior (16) de la base (8) que se observa en la figura 5, tiene orificios (18) para el ajuste con tornillo a la base (8) y unos soportes (19) para ajustar el generador ozono (38) y unos soportes (17) para ajustar el generador de aire (32).
Filtración: Ubicada en el segundo compartimento, donde la entrada de agua introducida por la boquilla (35) llega directamente al filtro (28) por medio de la boquilla (19) de la bujía ajustada por el empaque (30), que está alojada concéntricamente al interior de la planta (40), pasando el agua por el interior de este filtro dentro de la bujía (28) que dependiendo la calidad de agua, tendrá diferentes lechos filtrantes. Este filtro dentro de la bujía (28) será sustituible para poder hacer el mantenimiento respectivo o su eventual cambio. Al interior del segundo compartimento se encuentra la manguera (37) que transporta el ozono desde el generador de ozono (32) hasta la recamara de la tapa translúcida (1 ) superior y en su intermedio superior se ubica su válvula cheque (31 ) para evitar que el agua baje al generador de ozono por la fuerza de gravedad.
La figura 6 y la figura 7 muestran las partes finales del proceso de filtrado, donde en la figura 7 se observa la tapa (26) del filtro con su boquilla terminal (25) y el empaque (27) para ajustar en el orificio (22) de la cabeza (21 ) del soporte de la bujía (20). El soporte bujía (20) permite el paso del agua filtrada desde el interior del orificio (22) al interior del espigo roscado (24), donde el espigo roscado (24) se ajusta a la planta de tratamiento (40) por medio de la tuerca de reguladora (23).
En este proceso, se cumplirán ó realizaran las dos primeras etapas, la retención física de sedimentos ya sean pelos, papel, hierro u otros materiales sólidos, además de la retención química como cloro y otros químicos presentes en el agua.
Purificación: El agua después de pasar por la filtración de la bujía (38) sale por la tapa (26) de la bujía (38) a través de la boquilla (25) de salida. Una vez sale el agua por la boquilla (25) se depositará en un tercer compartimento conformado por una recamara formada por la tapa divisoria (12) y la tapa translúcida (1 ) a la vista del consumidor. La recamara conformada por la tapa (1 ) translúcida y la tapa divisora (12) que tiene el orificio (13) para la entrada de agua y el orificio (14) para la entrada de ozono, así como una rosca (15) para ajuste al cuerpo (6) en su rosca superior (4) de la planta de tratamiento (40). En la recamara se generan burbujas visibles por el usuario en el momento de purificación del agua por ozono. La generación de ozono será por descarga de corona, con una generación de 100mg/h teniendo en cuenta que los equipos del mercado tienen una generación de alrededor 25mg/h y la estructura de la planta de tratamiento (40) tendrá con un interruptor (39) de prendido y apagado para emisión de ozono.
El ozono es el segundo elemento en la tierra con más alto poder de oxidación, razón por la cual es un excelente microbicida, llegando a purificar el agua en un 99,9%. Dejando un residual de oxigeno en el agua, lo cual trae beneficios para la salud de quién la consuma.
Salida de agua: la salida de agua estará controlada desde el interruptor (39) que controla la salida de la recamara formada por la tapa (1 ) translúcida ubicada en la parte superior. El agua potable obtenida de la planta de tratamiento portátil, mediante procesos de filtración y purificación con ozono es recibida por el usuario en la boquilla de salida (2).

Claims

REIVINDICACIONES
Planta de tratamiento de agua caracterizada porque filtra y purifica agua potable por medio de un generador de aire iniciador de un generador de ozono que transporta el ozono generado a una recamara donde se mezcla con agua que previamente ha sido filtrada por medio de un filtro interno ubicado concéntricamente en el interior de la planta de tratamiento portátil.
Planta de tratamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque se compone de tres compartimentos, donde el primer compartimento es una base que aloja un generador de aire, un generador de ozono que funcionan con energía eléctrica y donde se distribuye por medio de mangueras agua sin tratar y ozono; un segundo compartimento que permite el filtrado de agua y el paso de la manguera de ozono con su válvula cheque para evitar que el agua baje al generador de ozono por la fuerza de gravedad; y un tercer compartimento donde se realiza la mezcla de ozono y agua filtrada que puede ser consumida cuando es expulsada por la boquilla de salida.
Planta de tratamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque es portátil, se conecta a cualquier tomacorriente de 1 10V ó 220V y se ensambla y desensambla de cualquier grifo de agua.
Planta de tratamiento de agua de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizada porque la transferencia de ozono en la planta de tratamiento de agua portátil es por burbujeo por descarga de corona con una generación de 100mg/h para la purificación con ozono, observable en la recamara conformada por la tapa translúcida y la tapa divisoria del cuerpo intermedio de la planta.
PCT/IB2011/055491 2011-09-22 2011-12-06 Planta de tratamiento de agua portátil con filtración y purificación a base de ozono WO2013041918A1 (es)

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