(57)【要約】【課題】本発明の課題は、微生物を用いて排水を生物処理する際に、微生物に損傷を与えることなく系外への流出を防ぎ、かつ微生物の増殖・再生を阻害せずに活性を維持した状態で処理を行うことができる微生物担体及び排水処理槽を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填してなることを特徴とする微生物担体及び微生物担体を流動させながら用いることを特徴とする排水処理槽を提供する。これにより、微生物に損傷を与えることなく微生物が系外に流出することを防ぐとともに、微生物が増殖や再生を行う空間を十分確保して、微生物の活性を維持した状態で排水処理に供することができるものである。また、微生物担体を流動させることで、排水と微生物の接触効率を上げ、処理効率を上げることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に１００ｎｍ〜２０００μｍの孔を有し、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填してなることを特徴とする、微生物担体。
【請求項２】
厚さが５０μｍ〜１０００μｍのシートで、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填してなることを特徴とする、微生物担体。
【請求項３】
内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填し、処理槽内で流動させて使用されることを特徴とする、微生物担体。
【請求項４】
前記包装体内に、さらに吸着担体を充填することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の微生物担体。
【請求項５】
前記包装体の表面に、２種類以上の大きさの孔を備えていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の微生物担体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の微生物担体を流動させた状態で排水処理を行うことを特徴とする、排水処理槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理に用いられる微生物を保持するための微生物担体及びその微生物担体を用いた排水処理槽に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機物を含む排水を処理する方法として、種々の微生物を利用した生物処理が知られている。このとき、微生物が系外へ流出するのを防止するために、微生物を担体に固定化させた微生物固定化担体を用いることが広く行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、油脂などの汚濁物質を含有する排水（油脂含有排水）の処理において、ポリビニルアルコールからなる微生物担体を用いることが記載されている。また、特許文献１には、ポリビニルアルコールのゲル化及びアセタール化の際に、微生物を加えて行うことも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７３９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたような微生物担体では、ゲル状の担体内に微生物が保持されるが、ゲル状の担体では微生物の周辺空間が制限されるため、微生物の増殖や再生が行われず、徐々に活性が下がっていくという問題がある。また、微生物を加えた状態でゲル化やアセタール化などの化学反応を行うことで微生物に損傷を与えてしまい、期待する処理効率を得られないという問題もある。そして、このような微生物担体を用いた排水処理槽では、微生物活性の低下に伴い微生物担体の交換が必須となるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の課題は、微生物を用いて排水を生物処理する際に、微生物に損傷を与えることなく系外への流出を防ぎ、かつ微生物の増殖・再生を阻害せずに活性を維持した状態で処理を行うことができる微生物担体及び排水処理槽を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、内部に空間を形成する包装体に微生物を充填した微生物担体とすることで、微生物に損傷を与えることなく微生物の系外への流出を防ぎ、かつ微生物の周辺に増殖や再生が可能な空間を十分確保し、微生物の活性を維持した状態で排水処理が可能になることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の微生物担体及び排水処理槽である。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の微生物担体は、表面に１００ｎｍ〜２０００μｍの孔を有し、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填してなるという特徴を有する。
本発明の微生物担体は、内部に空間を形成し、液体を透過可能な包装体の中に微生物を充填するものであり、包装体の表面に特定の孔径の孔を有することで、微生物が系外に流出することを抑制するとともに、微生物が増殖や再生を行う空間を十分確保して、微生物の活性を維持した状態で排水処理に供することができるものである。
【０００９】
また、本発明の微生物担体の一実施態様としては、厚さが５０μｍ〜１０００μｍのシートで、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填してなるという特徴を有する。
この特徴によれば、包装体の厚さを特定の値とすることで、微生物と排水の接触効率向上、あるいは微生物担体の強度を高めることが可能となるものである。
【００１０】
また、本発明の微生物担体の一実施態様としては、内部に空間を形成し、液体が透過可能な包装体内に、微生物を充填し、処理槽内で流動させて使用されるという特徴を有する。
この特徴によれば、微生物担体を処理槽内で流動させて用いることで、微生物と排水の接触効率向上及び微生物担体の表面に形成されるバイオフィルムの剥離を誘発することが可能となるものである。
【００１１】
また、本発明の微生物担体の一実施態様としては、包装体内に、さらに吸着担体を充填するという特徴を有する。
この特徴によれば、吸着担体に微生物や排水中の有機物等を吸着させて、微生物の流出抑制や排水中の有機物の処理効率を上げることが可能となる。また、吸着担体は、微生物担体の重りや浮きの機能も奏する。
【００１２】
また、本発明の微生物担体の一実施態様としては、包装体の表面に、２種類以上の大きさの孔を備えていることという特徴を有する。
この特徴によれば、大きさの異なる孔を設けることで、一方の孔では微生物の流出を抑制するとともに、もう一方の孔からは排水の流入を可能とする。これにより、包装体表面でバイオフィルムが形成された場合であっても、微生物と排水の接触効率を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するための本発明の排水処理槽は、上記微生物担体を流動させた状態で排水処理を行うという特徴を有する。
本発明の排水処理槽は、上記微生物担体を用い、その微生物担体を流動させることで、微生物と排水の接触効率向上及び微生物担体の表面に形成されるバイオフィルムの剥離を誘発することが可能となるものである。これにより、効果的な排水処理を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、微生物を用いて排水を生物処理する際に、微生物に損傷を与えることなく系外への流出を防ぎ、かつ微生物の増殖・再生を阻害せずに活性を維持した状態で処理を行うことができる微生物担体及び排水処理槽を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施態様に係る微生物担体及び排水処理槽の概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施態様に係る微生物担体の詳細図である。（Ａ）微生物担体の斜視図である。（Ｂ）微生物担体の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施態様に係る微生物担体及び排水処理槽の別の一態様を示す概略説明図である。
【図４】本発明の第１の実施態様に係る微生物担体及び排水処理槽の別の一態様を示す概略説明図である。
【図５】本発明の第２の実施態様に係る微生物担体の詳細図である。（Ａ）微生物担体の斜視図である。（Ｂ）微生物担体の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施態様に係る微生物担体の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の微生物担体及び排水処理槽は、排水の生物処理において好適に利用されるものである。
【００１７】
排水の生物処理としては、嫌気性生物処理、好気性生物処理のいずれであってもよい。例えば、嫌気性生物処理としては、酸生成菌及びメタン生成菌によるメタン発酵や、脱窒菌により硝酸・亜硝酸の還元を行う脱窒処理や、硫酸還元菌により硫酸の還元を行う硫酸還元処理等が挙げられる。また、好気性生物処理としては、活性汚泥を用いる活性汚泥処理などが挙げられる。
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る微生物担体及び排水処理槽の実施態様を詳細に説明する。
なお、実施態様に記載する微生物担体及び排水処理槽については、本発明に係る微生物担体及び排水処理槽を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
【００１９】
［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の微生物担体１ａ及び排水処理槽１０の概略説明図である。
本発明に係る微生物担体１ａは、排水処理等に好適に用いられる有用な微生物Ｍを内部に保持したものである。また、図１に示すように、本発明に係る排水処理槽１０内には、排水Ｗが供給されるとともに、微生物担体１ａが投入される。これにより、排水Ｗ中の有機物等と微生物担体１ａ内の微生物Ｍが接触することで、生物処理（生分解）を行うものである。
【００２０】
〔微生物担体〕
以下、本発明の第１の実施態様の微生物担体１ａの具体的構成について、詳細に説明する。
図２は、本実施態様における微生物担体の詳細図である。なお、図２（Ａ）は、微生物担体の斜視図であり、図２（Ｂ）は微生物担体の断面図である。
本発明に係る微生物担体１ａは、図２（Ｂ）に示すように、排水Ｗが透過可能な包装体２内に、微生物Ｍを充填してなるものであり、微生物Ｍの流出を防ぎ、かつ微生物Ｍの周辺に空間を形成した状態で、内部に微生物Ｍを保持するものである。排水Ｗは、微生物担体１ａの内部に流入し、内部に保持された微生物Ｍによって処理される。
【００２１】
包装体２は、図２（Ａ）に示すように、２枚のシート３の四方を貼り合わせて形成されたものである。シート３の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍである。シート３は、表面に孔Ｈを有するものであり、例えば、多孔質の高分子樹脂フィルムなどが挙げられる。
【００２２】
シート３の孔Ｈの孔径は、微生物Ｍが包装体２内部から流出することを抑制し、かつ包装体２内部には排水Ｗが流入する大きさとすればよい。微生物Ｍの大きさ以下の孔径で流出を抑えてもよいし、微生物Ｍは包装体２内部で一部凝集するため、微生物Ｍそのものの大きさ以上の孔径であってもよい。具体的には、孔径の下限は１００ｎｍとすることが好ましい。一方、孔径の上限は２０００μｍとすることが好ましい。なお、孔Ｈは、シート３表面の略全面にわたって設けられることが好ましい。これにより、微生物Ｍの流出を抑制し、かつ排水Ｗの流入を効率的に行うことができる。
【００２３】
また、シート３の厚さは、包装体２への排水Ｗの浸透効率及び包装体２の強度を考慮した値とすればよい。シート３の厚さを薄くすることで、排水Ｗ中の有機物等が包装体２内に容易に浸透し、微生物Ｍとの接触効率を高めることができる。また、シート３の厚さを厚くすることで、包装体２の強度を高め、排水処理中に包装体２同士の接触による破損等を起こりにくくすることができる。具体的には、厚さの下限は５０μｍとすることが好ましい。また、厚さの上限は１０００μｍとすることが好ましく、５００μｍとすることがより好ましい。
【００２４】
なお、包装体２の形状は、特に制限されず、例えば、シートのみからなる包装体や、枠体の開口にシートを張り合わせた包装体等が挙げられる。
シートのみからなる包装体としては、図２（Ａ）に示すように、２枚のシートの四方を張り合わせた形状や、折りたたまれた１枚のシートの三方を張り合わせた形状などがある。これにより、簡易的に包装体２を作成することができる。
また、枠体の開口にシートを張り合わせた包装体としては、立方体、直方体、球体などの立体形状の枠体のすべての開口に、表面に孔を有するシートを設けたものなどがある。これにより、包装体内の空間を広く形成することが可能となり、微生物の増殖や再生をより効率よく行うことが可能となる。
【００２５】
また、シートのみからなる包装体の内部に、包装体内の空間形成を補助するための空間形成体を充填してもよい。空間形成体は、張り合わされたシートの間に空間を形成するものであり、例えば、球状の構造物などが挙げられる。また、空間形成体は、微生物担体１ａの重りあるいは浮きとしても機能することもできる。
【００２６】
また、包装体２の大きさは、特に限定されず、使用の態様に応じて適宜設定すればよい。例えば、包装体２の大きさとしては、幅、奥行き、高さの合計（３辺の合計）が、１〜１０００ｃｍである。排水処理槽内で流動させる場合には、容易に流動させるという観点から、上限としては、好ましくは１００ｃｍ以下であり、より好ましくは５０ｃｍ以下である。これにより、排水処理槽１０に投入した際に、排水処理槽１０内で容易に流動させることができ、微生物担体１ａと排水Ｗとの接触効率を高めることが可能となる。一方、排水処理槽内で固定して使用する場合には、固定しやすいという観点から、下限としては、好ましくは５０ｃｍ以上であり、より好ましくは１００ｃｍ以上である。
【００２７】
微生物Ｍの種類は、排水の生物処理において公知のものを用いることができる。例えば、酸生成菌やメタン生成菌を用いることできる。特に、微生物Ｍとして、増殖速度の遅い油脂分解菌や糖分解菌などを用いることで、本発明の効果を好適に発揮することができる。
【００２８】
また、包装体２に充填する微生物Ｍの量（濃度）については、特に限定されない。微生物Ｍの入手の容易性などを考慮して適宜選択することが可能である。例えば、入手及び増殖が容易な微生物Ｍの場合、充填時の微生物Ｍの量（濃度）を高くし、排水処理の初期段階から処理効率を高めることができる。一方、入手困難あるいは増殖速度の遅い微生物Ｍの場合、充填時の微生物Ｍの量（濃度）を低くし、排水Ｗを生物処理する過程において微生物Ｍを増殖させることで、処理効率を維持することが可能となる。
【００２９】
包装体２に充填する微生物Ｍの状態については、特に限定されない。例えば、微生物の乾燥粉末、微生物の培養液、汚泥などが挙げられる。微生物の培養液を充填する場合には、増粘剤などによって固化又は増粘したものを充填してもよい。
【００３０】
微生物Ｍは、包装体２内の空間に保持されており、その周辺に空間を有する。そのため、増殖、再生が制限されることなく、高い活性を維持することができる。また、従来の微生物担体のようにゲル化などの化学反応を必要としないため、微生物担体の作成時に微生物Ｍが損傷することもない。
【００３１】
〔排水処理槽〕
本発明の第１の実施態様の微生物担体１ａを用いた排水処理槽１０の具体的構成について、詳細に説明する。
本発明に係る排水処理槽１０は、工場、下水処理場などの排水を生物処理するための処理槽であり、図１に示すように、処理槽本体２０、排水供給口２１、排出口２２を備え、処理槽本体２０の内部に微生物担体１ａを投入する。
【００３２】
排水処理槽１０は、投入された微生物担体１ａを処理槽本体２０内で流動させた状態で排水処理を行うものである。具体的には、図１に示すように、排水供給口２１を処理槽本体２０の底部に設け、排出口２２を処理槽本体２０の上部に設けることで、処理槽本体２０内で上昇流を形成し、１辺１０ｃｍの正方形状とした微生物担体１ａを処理槽本体２０内で流動させるものである。これにより、微生物担体１ａ内への排水Ｗの流入及び流出が促進され、微生物Ｍによる排水Ｗの処理効率を高めることができる。また、微生物担体１ａを流動させることにより、微生物担体１ａ同士が接触するため、微生物担体１ａの表面におけるバイオフィルムの形成を抑制するという効果も奏する。
【００３３】
また、排水処理槽１０は、投入された微生物担体１ａを処理槽本体２０内で固定させた状態で排水処理を行うものとしてもよい。微生物担体１ａを固定することにより、微生物担体１ａの交換を容易に行うことができる。図３及び図４は、微生物担体１ａを処理槽本体２０内に固定した実施態様の例を示す図である。
【００３４】
図３に示す排水処理槽１０は、排水供給口２１を処理槽本体２０の上部に設け、排出口２２を処理槽本体２０の底部に設けることで、処理槽本体２０内で下降流を形成する。処理槽本体２０内に固定する微生物担体１ａは、処理槽本体２０の深さに合わせて長方形状としたものであり、処理槽本体２０上部から複数吊り下げる形で、処理槽本体２０内に固定している。
【００３５】
また、図４に示す排水処理槽１０は、１辺１００ｃｍの正方形状とした微生物担体１ａを、紐などで所定間隔ごとに処理槽本体２０内に吊り下げる構造である。
その他、排水処理槽１０の壁面や区画壁等に直接微生物担体１ａを固定する構造や、棒状や板状の支持体に微生物担体１ａを固定したものを排水処理槽１０内に固定する構造としてもよい。
【００３６】
なお、排水処理においては、処理対象である排水Ｗの種類に応じて微生物Ｍの種類を選択すればよい。また、排水処理槽１０は、排水の生物処理における処理槽として公知の構造を用い、さらに付帯する各種設備を設けることができる。例えば、排水処理槽１０に、内部の水温調整手段、ｐＨ調整剤の投入手段、微生物Ｍが必要とする栄養源である窒素、リン、コバルト及びニッケル等の金属類を添加する手段を備えたものとしてもよい。
【００３７】
本実施態様における微生物担体及び排水処理槽は、微生物の流出が抑制され、微生物の増殖や再生を行いながら排水処理を行うことが可能であるため、特に増殖速度の遅い微生物を用いた排水処理に好適に用いられる。例えば、油脂分解菌を用いた油脂含有排水の生物処理に特に好適に用いられる。
【００３８】
［第２の実施態様］
図５は、本発明の第２の実施態様の微生物担体１ｂの概略説明図である。なお、図５（Ａ）は微生物担体の斜視図であり、図５（Ｂ）は微生物担体の断面図である。
本実施態様の微生物担体１ｂは、図５（Ｂ）に示すように、第１の実施態様の微生物担体１ａにおいて、さらに吸着担体４を充填するものである。これにより、吸着担体４に微生物Ｍを吸着させて、包装体２からの流出を防ぐことができる。また、排水Ｗ中の有機物等も吸着させることにより、排水の処理効率をより向上させることもできる。さらに、吸着担体４は、空間形成体としての機能も有する。なお、微生物担体１ｂの構造のうち、第１の実施態様の微生物担体１ａの構造と同じものについては、説明を省略する。
【００３９】
吸着担体４は、微生物Ｍや排水Ｗ中の有機物等を吸着するものであれば特に限定されず、多孔質、非多孔質を問わない。具体的な材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸アルキル、ポリメタクリル酸アルキル、ポリエステル、ポリウレタン等のポリマー材料、ガラス、珪藻土、活性炭、天然セルロース等が挙げられる。微生物Ｍを付着しやすいという観点から、多孔質の活性炭が好ましい。また、排水中の有機物等として油分が含まれる場合には、吸着担体４として、油分の吸着性に優れるポリマー材料を用いることが好ましく、その中でもポリプロピレンは特に油脂吸着性に優れるため好ましい。
【００４０】
吸着担体４の形状については特に限定されないが、球状、ペレット状、ハニカム状等が挙げられる。
また、吸着担体４の大きさについては、包装体２の大きさやシート３の孔Ｈの孔径などを考慮して選択される。包装体２からの脱落を防ぐために、吸着担体４の大きさは、少なくともシート３の孔Ｈの孔径以上とすることが望ましい。
【００４１】
本実施態様における微生物担体１ｂを、第１の実施態様に示した排水処理槽１０に投入し、微生物担体１ｂを流動あるいは固定させた状態で排水処理を行う。
【００４２】
［第３の実施態様］
図６は、本発明の第３の実施態様の微生物担体１ｃの概略説明図である。
本実施態様の微生物担体１ｃは、図６に示すように、第１の実施態様の微生物担体１ａにおいて、シート３が２種類以上の異なる大きさの孔Ｈ１、Ｈ２を備えるものであり、孔Ｈ１の孔径よりも孔Ｈ２の孔径のほうが大きいという関係にある。孔Ｈ１は、第１の実施態様における微生物担体１ａにおける孔Ｈと同様に、排水Ｗを流入しつつ、微生物Ｍの流出を抑制するためのものである。一方、孔Ｈ１は孔径が微細であるため、有機物等の詰りや、シート３の表面に形成されたバイオフィルム等により閉塞する恐れがある。孔Ｈ２は、孔Ｈ１より大きいため、孔Ｈ１より閉塞しにくく、微生物担体１ｃ内への排水Ｗの流入を補助するという効果を奏する。
なお、微生物担体１ｃの構造のうち、第１の実施態様の微生物担体１ａの構造と同じものについては、説明を省略する。
【００４３】
孔Ｈ１の孔径は、特に制限されないが、排水Ｗを流入しつつ、微生物Ｍの流出を抑制するという観点から、０．１〜３００μｍであることが好ましい。上限として、より好ましくは１００μｍ以下である。
孔Ｈ２の孔径は、特に制限されないが、排水Ｗの流入効率を高めるという観点から、５００〜２０００μｍであることが好ましい。下限として、より好ましくは１０００μｍ以上である。
【００４４】
孔Ｈ１は、シート３表面の略全面にわたって設けられることが好ましい。例えば、第１の実施態様における微生物担体１ａにおける孔Ｈと同様に、シート３として用いる多孔質の高分子樹脂フィルムの孔を、孔Ｈ１とすることが好ましい。これにより、微生物Ｍの流出を抑制し、かつ排水Ｗの流入を効率的に行うことができる。
一方、孔Ｈ２の個数は特に限定されず、微生物Ｍの流出抑制と排水Ｗの流入効率を考慮して選択すればよい。例えば、微生物Ｍの流出抑制の観点からは、シート１００ｃｍ２あたりの孔Ｈ２の個数は、好ましくは５個以下であり、より好ましくは１個以下である。
【００４５】
以上の構造とすることにより、微生物担体１ｃの表面にバイオフィルムが形成される等、孔Ｈ１の一部あるいは全部が閉塞した状態となっても、微生物担体１ｃ内には孔Ｈ２を介して排水Ｗが透過するため、微生物担体１ｃへの排水Ｗの接触効率を向上させることができる。
【００４６】
本実施態様における微生物担体１ｃを、第１の実施態様に示した排水処理槽１０に投入し、微生物担体１ｃを流動あるいは固定させた状態で排水処理を行う。
【００４７】
なお、上述した実施態様は微生物担体及び排水処理槽の一例を示すものである。本発明に係る微生物担体及び排水処理槽は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る微生物担体及び排水処理槽を変形してもよい。
【００４８】
例えば、本実施態様の排水処理槽において、微生物担体が排水処理槽外へ流失しないように、排水供給口及び排出口にスリットやメッシュなどを設けることとしてもよい。
【００４９】
また、本実施態様の排水処理槽において、微生物担体を流動させるために、処理槽本体内で水流を形成するために水や空気を供給するノズルやブロワーなどを設けることとしてもよい。特に、生物処理として好気性生物処理を行う場合、空気を供給する散気装置によって処理槽本体内に水流を形成するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の微生物担体及び排水処理槽は、排水の生物処理に利用される。特に油脂含有排水の生物処理において好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１ａ，１ｂ，１ｃ  微生物担体、２  包装体、３  シート、４  吸着担体、１０  排水処理槽、２０  処理槽本体、２１  排水供給口、２２  排出口、Ｈ，Ｈ１，Ｈ２  孔、Ｍ  微生物、Ｗ  排水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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