于濤
(長(zhǎng)春市環(huán)境保護(hù)研究所吉林長(zhǎng)春130000)
全膜法水處理工藝技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用
于濤
(長(zhǎng)春市環(huán)境保護(hù)研究所吉林長(zhǎng)春130000)
全膜法水處理工藝技術(shù)是一種新型水環(huán)境處理保護(hù)的應(yīng)用措施,它沒(méi)有繁瑣的操作步驟,卻能保證水質(zhì)的純凈和穩(wěn)定,在各項(xiàng)工業(yè)水系統(tǒng)應(yīng)用中都有較高的使用效率,下面本文對(duì)傳統(tǒng)水處理工藝和全膜法水處理工藝分別進(jìn)行分析,對(duì)比全膜法水處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)對(duì)全膜法水處理技術(shù)在水環(huán)境處理中的應(yīng)用進(jìn)行探討,進(jìn)一步提高相關(guān)工作人員對(duì)全膜法水處理工藝技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識(shí)。
全膜法;水處理;工藝;技術(shù);應(yīng)用
水污染在環(huán)境污染中占有重大比例,包括工業(yè)污水排放污染、市政污水污染、城市生活用水污染等等。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,對(duì)環(huán)境污染的治理越來(lái)越重視,同時(shí)在不斷探究對(duì)廢水循環(huán)處理并回收利用的高新技術(shù),這樣不僅可以降低廢水對(duì)環(huán)境的污染,同時(shí)可以降低水資源的消耗量,提高我國(guó)水資源的有效利用率。傳統(tǒng)的水處理工藝對(duì)污水處理效果不佳,增加了污水處理的困難,一種能夠有效、高質(zhì)處理水環(huán)境的技術(shù)越來(lái)越難得。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新,全膜法水處理工藝技術(shù)逐步被廣泛應(yīng)用,它不需要采用酸堿脫鹽流程,就可以確保水質(zhì)的純凈及再次循環(huán)利用,下面進(jìn)行全膜水處理工藝技術(shù)的詳細(xì)分析。
水處理中根據(jù)水質(zhì)差異,可將其分成地下水、地表水和污水,地下水的水質(zhì)濁度是比較低的,污染程度也降低,水質(zhì)中含有的微生物或有機(jī)污染物等雜質(zhì)也比較少,所以水質(zhì)純度可算潔凈,但其硬度會(huì)比較高,因此需要進(jìn)行處理。地表水的水質(zhì)中污染程度及濁度也比較低,但會(huì)出現(xiàn)各類(lèi)藻類(lèi)、有機(jī)物或微生物等雜質(zhì),在水位上漲或水位下降等不同時(shí)期,水質(zhì)都會(huì)受到城市污水或工業(yè)廢水等的嚴(yán)重污染,影響水環(huán)境,需要加強(qiáng)工業(yè)廢水及城市污水的處理。污水的界定非常明顯,水質(zhì)濁度及污染程度比較高,水質(zhì)中含有的膠體、懸浮物、礦物質(zhì)及微生物等各類(lèi)雜質(zhì)均比較高,其中有工業(yè)廢水、城市生活污水、受到污染的雨水等,為了加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),這些污水均需在源頭進(jìn)行水處理。
傳統(tǒng)水處理的主要方法是利用活性炭對(duì)污水中雜質(zhì)進(jìn)行吸附,在通過(guò)過(guò)濾器對(duì)一些膠體、大分子物質(zhì)進(jìn)行濾過(guò)作用,并將其去除,但對(duì)一些微生物、有機(jī)雜質(zhì)的處理沒(méi)有顯著效果,尤其對(duì)工業(yè)廢水等的處理,效果更低,雖然活性炭可利用較強(qiáng)吸附能力進(jìn)行小分子吸附,但也只能做到部分去除。因此需要一種高效去除水質(zhì)雜質(zhì)的技術(shù)。
2.1全膜法水處理工藝介紹
全膜法(IMT)水處理工藝技術(shù)是一項(xiàng)新型水處理技術(shù),它是利用超濾、微濾、反滲透和EDI技術(shù)等的有效結(jié)合,對(duì)工業(yè)廢水及市政污水等污染的水質(zhì)中的微生物、大分子、礦物質(zhì)等各種雜質(zhì)進(jìn)行去除并深入進(jìn)行脫鹽的一種超高技術(shù),并能通過(guò)電滲析結(jié)合離子交換技術(shù)進(jìn)行高純水提取,達(dá)到水質(zhì)完全循環(huán)利用的效率,有效改善廢水對(duì)環(huán)境的污染率。也就是說(shuō)全膜法水處理是一種高效率排污、深度脫鹽的一種先進(jìn)水處理技術(shù)和工藝,它不僅能夠直接進(jìn)行鍋爐水補(bǔ)給、工藝用水,而且也能滿足電子超純水、循環(huán)用水等的高標(biāo)準(zhǔn)和高要求。其中EDI技術(shù)的應(yīng)用最為關(guān)鍵,EDI結(jié)合了電滲析技術(shù)與離子交換技術(shù),因而在水處理過(guò)程中能夠起到持續(xù)除鹽、無(wú)酸堿排放污染及操作簡(jiǎn)便等作用;超濾和反滲透技術(shù)的應(yīng)用則可以進(jìn)行廢水的濾過(guò)和回收利用。
全膜法水處理工藝又被叫做第三代水處理技術(shù),主要的工作流程是:先進(jìn)行膜法預(yù)處理(超濾),到反滲透操作,再進(jìn)行EDI技術(shù)處理,最終得到高純水。膜法預(yù)處理中,利用超濾膜的濾過(guò)作用對(duì)水質(zhì)進(jìn)行初步過(guò)濾,它替代了傳統(tǒng)活性炭或砂濾等介質(zhì)的過(guò)濾作用,在污染嚴(yán)重的水質(zhì)中,也可將一些大分子組分及懸浮物或膠體等進(jìn)行去除,有效降低水污染及化學(xué)耗氧量等的指標(biāo)并降低濁度,同時(shí)可保證下一步操作的安全性。反滲透操作則利用獨(dú)特的反滲透膜在壓力的促使下進(jìn)行進(jìn)一步水質(zhì)處理操作,將水質(zhì)中含有的有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)去除,同時(shí)排除鹽類(lèi)物質(zhì),加強(qiáng)水質(zhì)的純度。EDI技術(shù)的操作是利用通電技術(shù)產(chǎn)生的陰陽(yáng)電極進(jìn)行高純水處理的過(guò)程,是全膜法水處理技術(shù)應(yīng)用的升級(jí)步驟,它可以有效進(jìn)行電離樹(shù)脂再生,將水質(zhì)中的鹽分進(jìn)行反復(fù)電離分解,促使得到高純水,同時(shí)不會(huì)發(fā)生廢水的再處理現(xiàn)象,完全替代了酸堿再生的應(yīng)用,也有效避免了酸堿對(duì)水質(zhì)造成的危害,大大提高了水處理的高效性,有效加強(qiáng)了水環(huán)境保護(hù)的效率。
2.2全膜法水處理工藝技術(shù)特點(diǎn)分析
全膜法水處理工藝中膜分離技術(shù)的應(yīng)用是此技術(shù)運(yùn)行中的重要組成部分,膜分離技術(shù)主要包括微濾、超濾和反滲透等幾種類(lèi)型。每種類(lèi)型的作用都是攔截、過(guò)濾,通過(guò)攔截將水中的雜質(zhì)顆粒去除。在水中的應(yīng)用是利用壓力作用,將水中的混合物質(zhì)作用到膜的一側(cè),直徑較小的物質(zhì)可以透過(guò)纖維孔膜,直徑大的物質(zhì)則會(huì)被攔截,然后被篩出。而在這個(gè)濾過(guò)過(guò)程中,濾過(guò)的效率與膜的精度及濾膜孔徑等有直接聯(lián)系,一般把能夠透過(guò)較大孔徑的過(guò)濾叫做微濾,能夠透過(guò)較小孔徑的過(guò)濾叫做超濾,比超濾作用更強(qiáng)的一種濾過(guò)作用叫做反滲透或者納濾。其中微濾的作用是將水中的懸浮物、灰塵或細(xì)菌等較大的濁無(wú)過(guò)濾排除;超濾則將水中的大分子物質(zhì)、膠體或病毒等濾過(guò)排除;反滲透則將超濾后水中的鹽排除,這個(gè)過(guò)程的精細(xì)程度是傳統(tǒng)過(guò)濾不能達(dá)到的結(jié)果,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的過(guò)濾只是通過(guò)砂濾或多介質(zhì)過(guò)濾來(lái)實(shí)現(xiàn),因而無(wú)法達(dá)到全膜法水處理技術(shù)的效果。對(duì)膜技術(shù)在全膜法水處理中的應(yīng)用如下分幾點(diǎn)進(jìn)行具體分析。
2.3膜法預(yù)處理
膜法預(yù)處理的目的就是通過(guò)超濾保證水質(zhì)的可靠性,超濾就是利用篩孔對(duì)水質(zhì)中含有的微粒、細(xì)菌、大分子物質(zhì)及膠體等進(jìn)行分離和去除的一個(gè)過(guò)程,在這個(gè)過(guò)程中,超濾膜的孔徑各不相同,可對(duì)不同材質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾,同時(shí)它過(guò)濾的方式包括外壓式和內(nèi)壓式兩種,在不同壓力的水環(huán)境中,均可有效對(duì)水中含有的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾,超濾膜有較強(qiáng)的抵抗高溫、抗酸堿和抗氧化等功能,濾過(guò)精度較高,達(dá)到0.005μm~0.01μm。過(guò)濾膜在不同壓力下的水環(huán)境中,都可以利用相應(yīng)的壓力作用到達(dá)最低壓區(qū)域,通過(guò)孔隙的阻滯將大分子物質(zhì)擋住,所以對(duì)膠體、微生物及懸浮物等各種雜質(zhì)具有較好的過(guò)濾作用,同時(shí)過(guò)濾膜所占空間較小,易在各種水質(zhì)條件下操作且操作方便,所以進(jìn)一步提升了濾過(guò)效率,達(dá)到預(yù)處理的目的。
2.4反滲透
反滲透(RO)是一項(xiàng)膜分離技術(shù),此技術(shù)中還包含三個(gè)不同的裝置,反滲透裝置、保安過(guò)濾裝置和高壓泵,反滲透裝置在整個(gè)全膜法流程中體現(xiàn)了更精密的作用,主要目的就是將水質(zhì)中溶合的鹽類(lèi)及其他分子去除,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)的淡化和潔凈。反滲透的實(shí)現(xiàn)是利用一定材質(zhì)的膜和高壓泵加壓來(lái)完成的,反滲透膜的制造技術(shù)比較先進(jìn),是利用一定材料進(jìn)行獨(dú)特的加工而形成的一種半透膜,它的特點(diǎn)就是只準(zhǔn)許水分子順利有效透過(guò),同時(shí)阻滯其他分子及鹽類(lèi)。膜分為醋酸纖維素反滲透膜和反滲透復(fù)合膜兩種,這兩種膜都具有較高的脫鹽率,其中醋酸纖維素反滲透膜的脫鹽率更高,效率可達(dá)98%;反滲透復(fù)合膜脫鹽的效率也可達(dá)95%,因此對(duì)溶在水質(zhì)中的各類(lèi)有機(jī)物、礦物質(zhì)或微生物等雜質(zhì)有較強(qiáng)的阻滯作用,去除水質(zhì)中的細(xì)菌、鹽類(lèi)、膠體及大分子等物質(zhì)。保安過(guò)濾裝置的精密度非常高,保安過(guò)濾器的密度在5μm,它可以將大于5μm以上的各種微粒、大分子物質(zhì)全部過(guò)濾出去,還具備濾芯更換功能,確保過(guò)濾質(zhì)量。高壓泵裝置的存在主要是確保反滲透過(guò)程中能夠有充足的壓力提供,而高壓泵則可以實(shí)現(xiàn)高壓沖水的作用,確保反滲透操作的正常運(yùn)行及濾過(guò)作用。因此,反滲透保證了水質(zhì)的潔凈、安全和無(wú)污染性,而且操作比較方便,應(yīng)用費(fèi)用合理,所以對(duì)水環(huán)境污染具有較高的處理作用,起到的確保水質(zhì)純凈,改善環(huán)境污染的效果。
2.5 EDI技術(shù)
EDI技術(shù)通俗講叫做“電混床”或“填充床電滲析”,是一種把電滲析技術(shù)與離子交換技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用的高新技術(shù),它的應(yīng)用不需要酸堿參與,摒棄酸堿對(duì)樹(shù)脂的再生作用,而持續(xù)提取高純水的一種先進(jìn)技術(shù)。可總結(jié)成EDI技術(shù)就是一種利用電結(jié)合離子交換樹(shù)脂形成填充床進(jìn)行高純度水不斷生產(chǎn)的技術(shù)。EDI技術(shù)在全膜水處理流程中的作用顯著,是提純水質(zhì)的最后一個(gè)重要步驟,具有占據(jù)空間小、可持續(xù)生產(chǎn)和再生、保證水質(zhì)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用費(fèi)用低等特點(diǎn),而且由EDI提純后的水中沒(méi)有化學(xué)污染及廢水出現(xiàn),加強(qiáng)了對(duì)環(huán)境的保護(hù),也有效降低了污水再次處理的費(fèi)用。
EDI技術(shù)的應(yīng)用機(jī)制就是將具有改善膜發(fā)生極化的樹(shù)脂充填到模堆,利用電極促使模堆發(fā)生電位差,通過(guò)離子交換膜吸附作用對(duì)源水中鹽離子進(jìn)行吸附和去除。操作中,將直流電連接模堆兩側(cè)電極,通電后模堆發(fā)生電位差,促使水中的陽(yáng)離子物質(zhì)移向發(fā)生陰極作用的陽(yáng)離子交換膜,促使水中的陰離子物質(zhì)移向產(chǎn)生陽(yáng)極作用的陰離子交換膜,不同極吸附的陰陽(yáng)物質(zhì)聚集,同時(shí)利用樹(shù)脂防止極化作用,升高電阻率將其再次分解進(jìn)行電離再生作用,形成H+與OH-,從而反復(fù)進(jìn)行水質(zhì)鹽離子聚集和電解,最終電滲析生產(chǎn)高純水。EDI技術(shù)在運(yùn)行過(guò)程中,水電導(dǎo)率可達(dá)到0.057us/cm~0.062us/cm,這與純水電導(dǎo)率的理想探討值0.055us/cm非常接近,同時(shí)EDI技術(shù)利用樹(shù)脂電離再生,持續(xù)進(jìn)行脫鹽,生產(chǎn)高純水,完全不需要酸堿制高純水的操作,體現(xiàn)了全膜法的先進(jìn)性。
經(jīng)傳統(tǒng)水處理分析及全膜法水處理工藝技術(shù)分析,膜分離技術(shù)在全膜法水處理中的應(yīng)用具有除去雜質(zhì)率高、高效清除水中化學(xué)藥劑防治再次污染、技術(shù)操作自動(dòng)化、運(yùn)行簡(jiǎn)便、占地面積小、與傳統(tǒng)水處理費(fèi)用相差不大、可靠性強(qiáng)等多種優(yōu)點(diǎn),可以明顯看出全膜法水處理工藝在水處理中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。
全膜法技術(shù)應(yīng)用的第一步是膜法預(yù)處理,其主要利用超濾膜的過(guò)濾作用對(duì)水質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾,不僅具有操作面積小,可進(jìn)行自動(dòng)化操作的優(yōu)點(diǎn),而且可在前期將一些漂浮物、大分子物質(zhì)等進(jìn)行過(guò)濾,進(jìn)一步降低水的濁度;反滲透則是利用特殊膜進(jìn)行水質(zhì)加強(qiáng)滲透作用的一項(xiàng)操作,它利用膜的穩(wěn)定性、耐熱性進(jìn)行膠體、顆粒、有機(jī)物及微生物等污染雜質(zhì)的祛除,并只允許水分子透過(guò),進(jìn)一步提高了水質(zhì)的純度和凈度,同時(shí)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行脫鹽作用,加強(qiáng)水質(zhì)濁度的大大降低,透過(guò)水的流動(dòng)性,促使水質(zhì)大部分得到回收利用,具有較高的安全性和促進(jìn)水質(zhì)回收的優(yōu)點(diǎn);EDI技術(shù)的應(yīng)用則是全膜法水處理技術(shù)中的具有突破性的操作流程,是電滲析與離子交換技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用步驟,同樣是利用膜分離的技術(shù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理,不僅可以加強(qiáng)脫鹽的效率,改善傳統(tǒng)單純電滲析達(dá)不到的高度,又可促使離子交換工作可持續(xù)進(jìn)行的效率,在脫鹽過(guò)程中不用酸堿進(jìn)行水質(zhì)再生,有效降低水酸堿的危害。而且EDI技術(shù)的應(yīng)用具有操作簡(jiǎn)單、操作面積較小和再生等優(yōu)點(diǎn),可利用通電作用進(jìn)行樹(shù)脂再生,反復(fù)進(jìn)行脫鹽,從而得到高純水。
總的來(lái)說(shuō),全膜法水處理技術(shù)就是利用超濾膜、反滲透膜及EDI技術(shù)進(jìn)行操作的一種處理水過(guò)程,應(yīng)用中均具有占用空間比較小,工作人員操作比較省力,各種設(shè)施費(fèi)用比較低等優(yōu)點(diǎn);其次是全膜法技術(shù)具有操作自動(dòng)化,系統(tǒng)運(yùn)行具有高低壓保護(hù)設(shè)施,提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性,和大大減少工作人員操作量及人數(shù)利用率的優(yōu)點(diǎn);再次是全膜法技術(shù)具有操作方便,節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn),由于操作流程從預(yù)處理開(kāi)始,每一步都有相應(yīng)設(shè)備調(diào)試,不用進(jìn)行復(fù)雜操作,還可以確保水質(zhì)的安全與穩(wěn)定性。同時(shí)由于全膜法技術(shù)中需經(jīng)過(guò)反滲透和EDI技術(shù)的操作,污水能夠全部回收,不會(huì)有廢水或再次處理污水的發(fā)生,因而提高了高純水獲得的效率。
在工業(yè)水污染中,加強(qiáng)水質(zhì)處理,保護(hù)環(huán)境的要求越來(lái)越高,傳統(tǒng)水處理已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理的要求。因此逐步推出了全膜法水處理工藝的使用,目前有很多企業(yè)應(yīng)用了此技術(shù),例如半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商及電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)等,均將全膜法技術(shù)應(yīng)用到了水處理中,有關(guān)研究表明,在25℃下水中電阻率均可穩(wěn)定大于18MΩ。同時(shí)各企業(yè)在應(yīng)用超濾到反滲透到EDI技術(shù)及超純水獲取的流程中,通過(guò)超濾系統(tǒng)的進(jìn)一步觀察,為預(yù)防超濾使用中出現(xiàn)斷絲或膜污染的情況,添加了NAHSO滅菌劑,以此來(lái)殺滅細(xì)菌,同時(shí)加裝了ORP來(lái)防御膜的氧化,利用優(yōu)化設(shè)置來(lái)提高膜的使用效率。
在反滲透的操作中,這個(gè)步驟的使用目的是對(duì)各分子雜質(zhì)進(jìn)行高效阻滯,膜的利用也非常特殊,材質(zhì)也是特殊選用的,包括反滲透復(fù)合膜和醋酸纖維素材質(zhì)的反滲透膜,它的細(xì)膩度較高,融水性強(qiáng),可有效預(yù)防水質(zhì)中雜質(zhì)對(duì)其污染,同時(shí)可有效透過(guò)水分子,在利用高壓泵變頻器的作用下進(jìn)行加壓工作,有效防止單純高壓泵的直接沖擊力,所以對(duì)礦物質(zhì)及微生物等雜質(zhì)具有較高的處理作用,反滲透是全膜水處理工藝中比較核心的一個(gè)流程,對(duì)膜的保護(hù)是非常重要的,因此企業(yè)在這個(gè)過(guò)程中還使用了阻垢劑,目的是將鎂及鈣等不溶于水的物質(zhì)進(jìn)行阻滯促使其結(jié)合形成污垢,便于反滲透作用。同時(shí)企業(yè)在全膜法反滲透中還利用了雙極反滲透,進(jìn)一步加強(qiáng)了水質(zhì)的純度,提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)效率。雙極反滲透采用的是低壓復(fù)合膜,它的使用壽命比較長(zhǎng),可在五年以上,而且利用率仍能達(dá)到97%以上,這種膜的抗污染性能更強(qiáng),對(duì)脫鹽的作用更好。
在EDI技術(shù)的應(yīng)用中,利用電極作用,結(jié)合離子交換技術(shù),對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生作用,反復(fù)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行電解脫鹽,所以提高了水質(zhì)的高純性,同時(shí)企業(yè)為了進(jìn)一步提升水質(zhì),確保其安全性,還加用了拋光床的步驟,可將水質(zhì)中含有的濃度非常低的離子排除,進(jìn)一步精煉EDI技術(shù)的操作,從而獲取高純水。拋光床的使用是不可再生的,每年可定期更換一次,它的作用就是加強(qiáng)微粒的釋放,從而彌補(bǔ)樹(shù)脂再生達(dá)不到的要求,更進(jìn)一步提純水質(zhì)。而在鍋爐補(bǔ)給水的工藝中,傳統(tǒng)的過(guò)濾凈化是先進(jìn)行混凝澄清,再通過(guò)砂濾進(jìn)行過(guò)濾較大懸浮物,之后利用交換技術(shù)去除水中的鹽,這個(gè)過(guò)程的實(shí)施不僅形成了二次酸堿再生,出現(xiàn)較多酸堿污水需要再次排放,而且操作過(guò)程比較復(fù)雜,從而影響了水處理的效率,造成環(huán)境的再次污染,同時(shí)還具有較強(qiáng)的水處理不穩(wěn)定性。
而采用了全膜法水處理技術(shù),它利用超濾、反滲透和EDI技術(shù),利用膜的透過(guò)作用將98%以上的各種離子物質(zhì)去除,高度凈化水質(zhì),再利用EDI技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)混床提純技術(shù),高效獲得純水,此過(guò)程無(wú)酸堿污水形成,有效實(shí)現(xiàn)了鍋爐補(bǔ)給水的應(yīng)用,EDI是一種新的技術(shù),與超濾、反滲透結(jié)合應(yīng)用在全膜法水處理技術(shù)中,起到一種物理凈化水質(zhì)的作用。全膜法水處理工藝技術(shù)不斷研發(fā)并優(yōu)化操作流程、提高水處理技術(shù),目的就是提高水質(zhì)處理的精度,加強(qiáng)對(duì)水環(huán)境污染的處理,提升對(duì)環(huán)境的保護(hù)。
全膜法水處理工藝技術(shù)是超濾、反滲透和EDI技術(shù)的合成技術(shù),不僅可以加強(qiáng)水質(zhì)的濾過(guò)、脫鹽及持續(xù)凈化作用,保證水質(zhì)的可靠性,而且操作簡(jiǎn)單、方便,處理中沒(méi)有酸堿廢液的排出,對(duì)水質(zhì)的淡化、純度都較高,具有全部回收利用的效率,將其利用到水處理中是必然的,它可以有效促進(jìn)水質(zhì)的純度,對(duì)環(huán)境保護(hù)起到一定的高效性,應(yīng)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的水處理中,從整體上提高國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的效率。
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