WO2017195764A1 - 有機物含有排水の処理方法及び装置 - Google Patents

有機物含有排水の処理方法及び装置 Download PDF

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育野 望
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    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/20Treatment of water, waste water, or sewage by degassing, i.e. liberation of dissolved gases

Definitions

  • the present invention relates to a treatment method and apparatus for organic matter-containing wastewater that efficiently decomposes and removes organic matter in wastewater containing organic matter with ozone.
  • the present invention particularly relates to a method and apparatus for treating organic matter-containing wastewater that is suitable when carbonate ions or bicarbonate ions (hereinafter sometimes referred to as inorganic carbonate) are contained in the water to be treated.
  • hydroxy radicals In the ozone oxidation of organic matter in wastewater, hydroxy radicals (.OH) are generated and this radical acts on organic matter decomposition. When carbonate ions or bicarbonate ions are present in the water to be treated, these consume hydroxyl radicals and inhibit the decomposition of organic matter.
  • Patent Document 1 prior to the ozone treatment, the water to be treated is adjusted to pH 6 or less, and carbonic acid ions and bicarbonate ions in the water are converted to carbon dioxide and degassed, whereby carbonic acid components in the form of carbon dioxide and other dissolved substances. It describes the efficient removal of gas from water to be treated.
  • Patent Document 1 describes that ozone treatment and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) treatment are used in combination.
  • hydrogen peroxide is added to the water to be treated prior to the addition of ozone, the oxidizing power by ozone is improved.
  • Patent Document 1 describes that an oxidation reaction can be promoted by adding an alkali such as sodium hydroxide to the water to be treated prior to the addition of ozone so that the pH is neutral to 11, preferably 9 to 11.
  • an alkali such as sodium hydroxide
  • an organic substance-containing wastewater is supplied to a pipe that is a vertical pipe part at least partially extending in the vertical direction, and the organic substance-containing wastewater flows downward in the vertical pipe part.
  • An apparatus comprising it is described. In this way, by blowing the oxidizing gas from the ejector into the vertical pipe portion, the contact efficiency between the oxidizing gas and the liquid is improved, and the organic matter is efficiently oxidized and decomposed.
  • An object of the present invention is to provide an organic matter-containing wastewater treatment method and apparatus capable of efficiently decomposing and removing organic matter in wastewater containing organic matter and inorganic carbonic acid with ozone.
  • the organic matter-containing wastewater treatment method of the present invention includes a pipe that is a vertical pipe part at least partially extending in the vertical direction, and the pipe so that the organic substance-containing wastewater flows downward in the vertical pipe part.
  • Water supply means for supplying drainage containing organic matter, an ejector provided at the upper part of the vertical pipe section, an ozone supply means for supplying ozone-containing gas to the ejector, and provided downstream of the ejector in the pipe In an organic matter-containing wastewater treatment method using an organic matter-containing wastewater treatment apparatus comprising a static mixer, an ozone concentration A (g / Nm 3 ) in the ozone-containing gas and an inorganic substance in water flowing into the ejector
  • the ratio A / B to the carbonic acid concentration B (g / L) is 500 to 1000.
  • the organic matter-containing wastewater treatment apparatus includes a pipe having at least a vertical pipe portion extending in the vertical direction, and an organic matter-containing wastewater flowing downward in the vertical pipe portion.
  • Water supply means for supplying drainage containing organic matter, an ejector provided at the upper part of the vertical pipe section, an ozone supply means for supplying ozone-containing gas to the ejector, and provided downstream of the ejector in the pipe
  • An organic substance-containing wastewater treatment apparatus comprising a static mixer, an ozone concentration A (g / Nm 3 ) in the ozone-containing gas, and an inorganic carbonate concentration B (g / L) in water flowing into the ejector. And a means for setting the ratio A / B to 500 to 1000.
  • the organic matter-containing wastewater supplied to the ejector is subjected to an inorganic carbonic acid removing process by an inorganic carbonic acid removing means.
  • the static mixer is installed in a vertical direction, and the effluent water of the ejector is passed downward through the static mixer.
  • the organic matter decomposition efficiency is improved and the TOC concentration in the treated water is low.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing another embodiment.
  • FIG. 1 is a flow block diagram of an organic substance-containing processing apparatus according to an embodiment.
  • the water to be treated is added with an acid by the acid addition means 2 in the pipe 1 and then introduced into the inorganic carbonic acid removing device 3 to remove the inorganic carbonic acid.
  • the acid added by the acid addition means 2 is preferably sulfuric acid, and is preferably added so that the pH of the water to be treated after addition is 5 to 6. In this way, by adding acid to make the pH of the water to be treated acidic, the inorganic carbon dioxide becomes carbon dioxide, so that the inorganic carbon dioxide removal efficiency in the next inorganic carbon dioxide removing device 3 is improved.
  • the present invention is characterized in that the inorganic carbonate concentration and the ozone concentration are set to a constant ratio, there is no limitation on the inorganic carbonate concentration in the water to be treated.
  • the concentration of inorganic carbonic acid in water is usually reduced to 1.0 g / L or less, particularly about 0.01 to 0.5 g / L.
  • the inorganic carbonic acid removal device 3 include a decarbonation tower, a decarbonation film, a membrane degassing device, a vacuum degassing device, and a nitrogen degassing device.
  • a decarbonation tower is particularly suitable, but is not limited thereto.
  • the water from which the inorganic carbonic acid has been removed by the inorganic carbonic acid removing device 3 is increased in pressure by the pump 4, hydrogen peroxide is added by the hydrogen peroxide adding means 6, and alkali is added by the alkali adding means 7, via the pipe 5. It is supplied to the ejector 8 and ozone is added.
  • the hydrogen peroxide is added so that the ratio E / C to 1) is preferably 1 to 10, particularly 2 to 6.
  • Hydrogen peroxide acts as a radical reaction initiator and promotes the decomposition reaction of organic substances by ozone.
  • an aqueous NaOH solution is preferably added so that the pH of the water is 7 to 11, particularly 8 to 10.
  • the organic matter oxidation reaction by ozone is promoted.
  • the gas inlet of the throat portion of the ejector 8 is connected to the ozone generator 10 via the pipe 9 so that the ozone-containing gas is sucked into the ejector 8.
  • the ozone generator 10 is preferably one that can adjust the ozone concentration in the generated ozone-containing gas, such as an electrolytic type or a discharge type.
  • the ejector 8 is installed so that the water ejection direction is vertically downward, and the pipe 5 is connected to the working fluid inlet of the upper end of the ejector 8.
  • the outlet of the ejector 8 is connected to an inflow portion at the upper end of the static mixer 12 through a vertical pipe 11.
  • the static mixer 12 has a configuration in which a stirring channel material is accommodated in a tubular casing, and in this embodiment, the tubular casing is installed in a vertical direction.
  • the static mixer 12 by installing the static mixer 12 in the vertical direction and flowing downward water in this way, the ozone-containing bubbles tend to rise in the static mixer 12 due to buoyancy, so the residence time of ozone in the static mixer 12 is increased. It becomes longer and the dissolution efficiency of ozone is improved.
  • Water that has flowed out from the outflow portion at the lower end of the static mixer 12 is introduced into the treated water tank 14 via the pipe 13, and the treated water is taken out from the treated water tank 14.
  • the inorganic carbonate concentration in the water supplied to the ejector 8 may be detected by an inorganic carbonate sensor (not shown). Moreover, you may make it measure the flow volume of the to-be-processed water which flows through the piping 1 or the piping 5 with a flowmeter (not shown).
  • the amount of ozone supplied from the ozone generator 10 to the ejector 8 is controlled by controlling the current in the ozone generator 10 or by controlling the opening of a valve (not shown) provided in the pipe 9.
  • / B is set to 500 to 1000.
  • at least one of the inorganic carbon dioxide removal amount in the inorganic carbon dioxide removing device 3 and the ozone concentration in the ozone-containing gas supplied to the ejector 8 is controlled.
  • a / B When A / B is less than 500, ozone dissolved in water is consumed by inorganic carbonic acid, and organic matter decomposition efficiency decreases. On the other hand, when A / B is 1000 or more, ozone is reacted and consumed due to the ozone concentration being too high, and the organic matter decomposition efficiency is decreased.
  • a / B By setting A / B to 500 to 1000, consumption of ozone by inorganic carbonic acid and reaction consumption of ozone gas can be suppressed to a minimum, and the decomposition efficiency of organic matter is improved.
  • the hydrogen peroxide addition means 6 is installed, but a halogen-based chemical addition means such as sodium hypochlorite, chlorine dioxide, or sodium hypobromite is installed instead of the hydrogen peroxide addition means 6. May be.
  • the addition amount of the halogen-based chemical is the ratio E / of the ozone addition amount E (g / h) per unit time to the ejector 8 and the halogen-based chemical injection amount D (g / h) per unit time. It is preferable that D is 1 to 6, particularly 2 to 5.
  • the flow rate of water to be treated was 50 m 3 / h.
  • the ozone concentration A of the ozone-containing gas supplied to the ejector 8 was 100 g / Nm 3 , and the supply amount (flow rate) of the ozone-containing gas was 30 Nm 3 / h.
  • Table 1 shows the TOC removal rate and the main conditions among the above.
  • Examples 2 and 3 Comparative Examples 1 to 3
  • the treated water was treated under the same conditions as in Example 1 except that the ozone concentration A of the ozone-containing gas supplied to the ejector 8 was as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 As shown in FIG. 1, the same water to be treated as described above was treated using an apparatus provided with the acid addition means 2, the inorganic carbonic acid removing device 3, and the alkali addition means 7.
  • the inorganic carbonic acid removal device 3 As the inorganic carbonic acid removal device 3, a decarbonation tower was installed. From the acid addition means 2, sulfuric acid was added so as to have a pH of 6. From the alkali addition means 7, an aqueous sodium hydroxide solution was added so as to have a pH of 8.5. By the inorganic carbonic acid removal treatment, the inorganic carbonic acid concentration in water (water flowing into the ejector 8) became 100 mg / L.
  • Example 5 and 6 Comparative Examples 4 to 6
  • the treated water was treated under the same conditions as in Example 4 except that the ozone concentration A of the ozone-containing gas supplied to the ejector 8 was as shown in Table 2. The results are shown in Table 2.
  • Acid addition means 3
  • Inorganic carbonic acid removal device 8 Ejector 9
  • Ozone generator 12 Static mixer 14 Treated water tank

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Abstract

有機物及び無機炭酸を含む排水中の有機物をオゾンによって効率よく分解除去することができる有機物含有排水の処理方法及び装置が提供される。被処理水を無機炭酸除去装置3で脱炭酸処理した後、過酸化水素を添加し、エゼクタ8にてオゾン含有ガスを添加し、スタティックミキサ13に通水し、有機物を酸化処理する。オゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bを500~1000とする。

Description

有機物含有排水の処理方法及び装置
 本発明は、有機物含有排水中の有機物をオゾンにより効率的に分解除去する有機物含有排水の処理方法及び装置に関する。本発明は、特に、被処理水中に炭酸イオンや重炭酸イオン(以下、無機炭酸ということがある。)が含まれている場合に好適な有機物含有排水の処理方法及び装置に関する。
 従来、有機物含有水中の有機物の除去方法として、オゾンにより有機物を酸化分解して除去する方法が知られている。このようなオゾンによる有機物の分解に当たり、過酸化水素(H)添加、触媒充填、紫外線(UV)照射又はアルカリ添加によるpH調整を併用することにより、オゾンの酸化作用を向上させて分解を促進することも知られている。
 排水中の有機物のオゾン酸化においてはヒドロキシラジカル(・OH)が発生し、このラジカルが有機物分解に作用している。被処理水中に炭酸イオンや重炭酸イオンが存在すると、これらがヒドロキシラジカルを消費し、有機物の分解を阻害する。
 特許文献1には、オゾン処理に先立ち、被処理水をpH6以下に調整し、水中の炭酸イオン、重炭酸イオンを二酸化炭素とし、脱ガスすることにより、二酸化炭素形態の炭酸成分及び他の溶存ガスを被処理水から効率的に除去することが記載されている。
 特許文献1には、オゾン処理と過酸化水素(H)処理とを併用することが記載されている。オゾン添加に先立って被処理水に過酸化水素を添加すると、オゾンによる酸化力が向上する。
 特許文献1には、オゾン添加に先立って被処理水に水酸化ナトリウム等のアルカリを添加し、pH中性~11、好ましくは9~11とすると、酸化反応を促進できることが記載されている。
 特許文献2には、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタに酸化性ガスを供給するガス供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる装置が記載されている。このように、エゼクタから酸化性ガスを縦配管部に吹き込むことにより、酸化性ガスと液との接触効率が良くなり、有機物が効率よく酸化分解処理される。
特開2001-113291 特開2013-208554
 本発明は、有機物及び無機炭酸を含む排水中の有機物をオゾンによって効率よく分解除去することができる有機物含有排水の処理方法及び装置を提供することを目的とする。
 本発明の有機物含有排水の処理方法は、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる有機物含有排水の処理装置を用いた有機物含有排水の処理方法において、該オゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bを500~1000とすることを特徴とする。
 本発明の有機物含有排水の処理装置は、少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサとを備えてなる有機物含有排水の処理装置において、該オゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bを500~1000とする手段を備えたことを特徴とする。
 本発明の一態様では、前記エゼクタに供給される有機物含有排水を無機炭酸除去手段で無機炭酸除去処理する。
 本発明の一態様では、前記スタティックミキサは鉛直方向に設置されており、前記エゼクタの流出水を該スタティックミキサに下向流にて通水する。
 本発明の有機物含有排水の処理方法及び装置では、上記比率A/Bを500~1000とすることにより、有機物分解効率が向上し、処理水中のTOC濃度が低いものとなる。
図1は実施例を示す説明図である。 図2は別の実施例を示す説明図である。
 以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図1は実施の形態に係る有機物含有の処理装置のフローブロック図である。
 被処理水は、配管1にて酸添加手段2によって酸が添加された後、無機炭酸除去装置3に導入され、無機炭酸が除去される。酸添加手段2で添加される酸としては硫酸が好適であり、添加後の被処理水のpHが5~6となるように添加されることが好ましい。このように酸を添加して被処理水のpHを酸性とすることにより、無機炭酸が二酸化炭素となるので、次の無機炭酸除去装置3での無機炭酸の除去効率が向上する。
 本発明は無機炭酸濃度とオゾン濃度を一定比率とすることを特徴とするため、被処理水中の無機炭酸濃度に制限はない。上記処理により、水中の無機炭酸濃度は、通常1.0g/L以下、特に0.01~0.5g/L程度まで低減される。無機炭酸除去装置3としては、脱炭酸塔、脱炭酸膜、膜脱気装置、真空脱気装置、窒素脱気装置などが挙げられ、特に脱炭酸塔が好適であるが、これに限定されない。
 無機炭酸除去装置3で無機炭酸が除去された水は、ポンプ4で昇圧され、過酸化水素添加手段6で過酸化水素が添加され、アルカリ添加手段7でアルカリが添加され、配管5を介してエゼクタ8に供給され、オゾンが添加される。
 過酸化水素添加手段6からは、エゼクタ8での単位時間当りのオゾン供給量E(g/H)と、過酸化水素添加手段6からの単位時間当りの過酸化水素添加量C(g/H)との比E/Cが好ましくは1~10特に2~6となるように過酸化水素が添加される。過酸化水素はラジカル反応開始剤として作用し、オゾンによる有機物の分解反応を促進させる。
 アルカリ添加手段7からは、好ましくはNaOH水溶液が添加され、水のpHが7~11特に8~10となるように添加される。このように水のpHをアルカリ性とすることにより、オゾンによる有機物酸化反応が促進される。
 エゼクタ8のスロート部のガス流入口は、配管9を介してオゾン発生機10に接続されており、オゾン含有ガスがエゼクタ8に吸い込まれるよう構成されている。オゾン発生機10としては、電解式、放電式など、生成するオゾン含有ガス中のオゾン濃度を調整できるものが好ましい。
 エゼクタ8は、水噴出方向が鉛直下向きとなるように設置されており、前記配管5はエゼクタ8の上端の作動流体流入口に接続されている。エゼクタ8の流出口は、鉛直な配管11を介してスタティックミキサ12の上端の流入部に接続されている。
 スタティックミキサ12は管状ケーシング内に撹拌用流路材を収容した構成のものであり、この実施の形態では管状ケーシングが鉛直方向となるように設置されている。なお、このようにスタティックミキサ12を鉛直方向に設置して下向流通水することにより、スタティックミキサ12内でオゾン含有気泡が浮力によって上昇しようとするので、スタティックミキサ12内のオゾンの滞留時間が長くなり、オゾンの溶解効率が向上する。
 スタティックミキサ12の下端の流出部から流出した水は、配管13を介して処理水槽14に導入され、処理水が該処理水槽14から取り出される。
 本発明では、エゼクタ8に供給される水中の無機炭酸濃度を無機炭酸センサ(図示略)によって検出するようにしてもよい。また、配管1又は配管5を流れる被処理水の流量を流量計(図示略)で測定するようにしてもよい。
 オゾン発生機10からエゼクタ8に供給するオゾン量は、オゾン発生機10での電流を制御したり、配管9に設けたバルブ(図示略)の開度を制御することにより制御される。
 本発明では、エゼクタ8に供給されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、配管5からエゼクタ8に供給される水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bが500~1000となるようにする。A/B=500~1000とするために、無機炭酸除去装置3での無機炭酸除去量と、エゼクタ8に供給されるオゾン含有ガス中のオゾン濃度との少なくとも一方を制御する。
 A/Bが500未満の場合、水中に溶解したオゾンが無機炭酸により消費され有機物分解効率が低下する。一方、A/Bが1000以上の場合、オゾン濃度が高すぎることにより、オゾン同士が反応消費してしまい、逆に有機物分解効率が低下する。A/Bを500~1000とすることにより、オゾンの無機炭酸による消費とオゾンガス同士の反応消費を最小限に抑制することが可能となり、有機物の分解効率が向上する。
 上記説明では、過酸化水素添加手段6を設置しているが、過酸化水素添加手段6の代りに次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素、次亜臭素酸ナトリウム等のハロゲン系薬剤添加手段を設置してもよい。この場合のハロゲン系薬剤の添加量は、エゼクタ8への単位時間あたりのオゾン添加量E(g/h)と、単位時間あたりのハロゲン系薬剤注入量D(g/h)との比E/Dが1~6、特に2~5となる量とすることが好ましい。
[実施例1]
 酸添加手段2、無機炭酸除去装置3及びアルカリ添加手段7を設置しないこと以外は図1の通りの構成の装置(図2参照)を用い、TOC20mg/L、無機炭酸濃度200mg/L(B=0.2g/L)、pH8.5の被処理水を処理した。被処理水流量は50m/hとした。エゼクタ8に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Aは100g/Nm、オゾン含有ガスの供給量(流量)は、30Nm/hとした。
 エゼクタ8としては、株式会社ノリタケ製ウォータージェットミキサーを用いた。
 TOC除去率と上記のうち主な条件とを表1に示す。
[実施例2,3、比較例1~3]
 エゼクタ8に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Aを表1の通りとしたこと以外は実施例1と同一条件にて上記被処理水を処理した。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[実施例4]
 図1の通り、酸添加手段2、無機炭酸除去装置3及びアルカリ添加手段7を設置した装置を用いて上記と同一の被処理水を処理した。
 無機炭酸除去装置3としては脱炭酸塔を設置した。酸添加手段2からは硫酸をpH6となるように添加した。アルカリ添加手段7からは水酸化ナトリウム水溶液をpH8.5となるように添加した。無機炭酸除去処理により、水(エゼクタ8への流入水)中の無機炭酸濃度は100mg/Lとなった。
 その他の条件は実施例1と同一とした。結果を表2に示す。
[実施例5,6、比較例4~6]
 エゼクタ8に供給されるオゾン含有ガスのオゾン濃度Aを表2の通りとしたこと以外は実施例4と同一条件にて上記被処理水を処理した。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1,2より明らかな通り、オゾンと無機炭酸との濃度比A/Bを500~1000とした各実施例によると比較例に比べてTOC除去率が著しく高くなることが認められた。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
 本出願は、2016年5月12日付で出願された日本特許出願2016-096244に基づいており、その全体が引用により援用される。
 2 酸添加手段
 3 無機炭酸除去装置
 8 エゼクタ
 9 オゾン発生機
 12 スタティックミキサ
 14 処理水槽

Claims (4)

  1.  少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、
     該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、
     該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、
     該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、
     該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサと
    を備えてなる有機物含有排水の処理装置を用いた有機物含有排水の処理方法において、
     該オゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bを500~1000とすることを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
  2.  請求項1において、前記エゼクタに供給される有機物含有排水を無機炭酸除去手段で無機炭酸除去処理することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
  3.  請求項1又は2において、前記スタティックミキサは鉛直方向に設置されており、前記エゼクタの流出水を該スタティックミキサに下向流にて通水することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
  4.  少なくとも一部が上下方向に延在した縦配管部となっている配管と、
     該縦配管部内を有機物含有排水が下方に向って流れるように該配管に有機物含有排水を供給する通水手段と、
     該縦配管部の上部に設けられたエゼクタと、
     該エゼクタにオゾン含有ガスを供給するオゾン供給手段と、
     該配管の該エゼクタよりも下流側に設けられたスタティックミキサと
    を備えてなる有機物含有排水の処理装置において、
     該オゾン含有ガス中のオゾン濃度A(g/Nm)と、該エゼクタに流入する水中の無機炭酸濃度B(g/L)との比A/Bを500~1000とする手段を備えたことを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
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