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技術 放射性廃液ろ過装置

出願人 株式会社東芝
発明者 中溝弘山本哲夫
出願日 1992年12月9日 (27年11ヶ月経過) 出願番号 1992-328354
公開日 1994年6月24日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-174892
状態 未査定
技術分野 汚染除去及び汚染物処理 濾過材
主要キーワード 上下支持板 テーパ状貫通孔 廃液出口 加圧用空気 洗浄水入口 初期差圧 洗浄液入口 放射線被曝線量
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年6月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

目的

フィルタエレメント交換作業を効率化し、作業員放射線被曝量を低減する。

構成

缶体胴部2内の上部タイプレート7および下部タイプレート8にテーパ状貫通孔50を設け、この貫通孔50にチャンネルケース53の両端に一体に取着された上部支持板51と下部支持板52を嵌め込む。上部支持板51と下部支持板52との間にはシール材54を介してフィルタエレメント9が取着され、チャンネルケース53と一体化されている。上部支持板51上の交換用フック56を持ち上げるとチャンネルケース53とフィルタエレメント9は上方に持ち上げられて缶体胴部2から取り出すことができる。

概要

背景

原子力施設水質高純度に管理されているが、極微量の金属不純物混入する。これが炉心中性子照射領域において中性子を浴び、放射性クラッドとなる。また中性子を浴びた炉心構造材が、炉水溶出し、放射性クラッドとなる。放射性クラッドは、燃料集合体に付着したり、炉水とともに原子炉系の各所に拡散したりする。

燃料集合体に付着した放射性クラッド、燃料集合体またはその構造材が移動するところにおいてその一部が離脱する。そのため、放射性廃液貯槽内の水中には、高放射性クラッドが混在することになる。これらの放射性廃液貯槽内の放射性廃液の浄化には、高い耐放射線性耐熱性等厳しい条件が要求される。

このような条件を満たす放射性ろ過装置素材として、近年セラミック製フィルタエレメントが注目されるようになってきた。このセラミック製フィルタエレメントを組み込んだ従来の放射性廃液ろ過装置の一例を図2から図4により説明する。

図2において、符号1はろ過装置で、このろ過装置1の缶体胴部2は上端開口3が上蓋4で、下端下端板5で閉塞され、ろ過装置1は固定床6に支持されている。

缶体胴部2内の中央部には上部タイプレート7が、下部には下部タイプレート8が挿入されており、上部タイプレート7および下部タイプレート8間に多数本のセラミック製フィルタエレメント(以下、フィルタエレメントと記す)9が取着されてエレメント集合体(束)を構成している。

上部タイプレート7と上蓋4とは押え棒10によって連結しており、上蓋4の把手11を上方に引き上げることによってエレメント集合体を缶体胴部2外へ取り出すことができるようになっている。

缶体胴部2には上部に洗浄液入口12が、上部タイプレート7の近傍にろ液処理液出口13が、下部に放射性廃液(被処理液)入口14がそれぞれ接続されている。また、下端板5には逆洗廃液出口12aが接続されている。

フィルタエレメント9は図3および図4に示したような構造になっている。すなわち、図3に示したようにフィルタエレメント9は多数の通水口15を有し、この通水口15の周囲は図4に示したようにち密層16、中間層17および支持層18の三層構造からなる粒子が形成されている。

なお、符号19は放射性廃液(被処理液)の流れ、20はろ液(処理液)の流れ、21は通水流路内側表面、22は通水流路を示している。実際の放射性廃液ろ過装置としてはフィルタエレメント9を複数本組み込んでエレメント集合体、つまりエレメント束として使用している。

このろ過装置1のもう一つの特長として、ろ材としてのフィルタエレメント9を“逆洗”することによって再使用し、ろ材の交換頻度の大幅低減、交換操作の簡便化が図れるということがある。

逆洗とは規定の差圧に達したろ過装置1に対し、ろ過水通水時と逆方向に流して、ろ材の表面に付着したクラッドを洗い流す操作である。このようなろ過装置をここでは「逆洗型ろ過装置」と呼ぶことにする。今述べたような逆洗型ろ過装置を、放射性廃液の浄化システムに組み込んだ場合の、系統構成について説明する。

図5は、沸騰水型原子力発電設備(以下、BWRと記す)の放射性廃液貯槽水浄化系において放射性廃液貯槽水の浄化(通水)を行っているときの動作状態を示すものである。放射性廃液23は、放射性液体貯槽24から溢流配管25を介して台座27に載置されたスキマサージタンク26へオーバーフローする。

このオーバーフロー水28は、循環ポンプ29で循環配管(ろ過装置入口側)30を介してろ過装置1へ移送され、浄化後必要に応じてろ液出口13から被処理液出口ライン34を通して逆洗用水貯留タンク33へ流入する。そして、脱塩装置入口弁40を介して脱塩装置41あるいは冷却装置42に移送されて脱塩あるいは冷却され、戻りライン44を流れて放射性廃液貯槽24に還流される。

上述したようなフィルタエレメント9がろ過装置(逆洗型ろ過装置)1に内蔵されており、これによって放射性廃液貯槽水中に混在する高放射性クラッドが除去される。なお、図中36はデカント水、37はデカント水排出弁、38はデカント水排出ライン、39は廃スラッジ、43はバイパスライン、45は逆洗水出ライン、46は洗浄液入口ライン、47は洗浄液入口弁、48は被処理液出口弁である。

図6に、逆洗型ろ過装置を使用し、フィルタエレメント9の束の逆洗を行っているときの作動状態を示す。図6のような系においては、逆洗時には逆洗用水(ろ過水)貯留タンク33から逆洗水をろ過装置1に送り込んで逆洗する。このとき同時に急速開閉弁32を“開”として、フィルタエレメント9の表面に付着していた放射性クラッドを含んだ逆洗廃液を、逆洗廃液貯槽35に排出する。

この操作は具体的には次のようになる。逆洗時には、通水時に“開”としていた被処理液(放射性廃液)入口弁31および脱塩装置入口弁(処理液出口弁)40を“閉”とする。そして、被処理液出口弁(加圧用空気入口弁)48を“開”とし、被処理液出口ライン(加圧用空気ライン)34から加圧用空気を供給し、逆洗用水貯留タンク33を加圧する。

そして、急速開閉弁(加圧用空気入口弁)32の開閉を繰り返して通水方向と逆方向にパルス状に加圧水を通し、フィルタエレメント9の表面に捕捉した放射性クラッドを吹き飛ばすように除去する。

上述した方法で十分な逆洗効果が得られなかった場合には、被処理液出口弁48を“閉”とし、この状態で洗浄水入口弁47を“開”として、フィルタエレメント9の束に洗浄水を供給する。このようにして図6のフィルタエレメントの通水口15を高流速洗浄し、フィルタエレメント9の表面に捕獲した放射性クラッドを除去する。このように、セラミックフィルタ9を使用した逆洗型ろ過装置は逆洗によってフィルタエレメント9の表面の放射性クラッドをほぼ完全に除去できる。

概要

フィルタエレメントの交換作業を効率化し、作業員放射線被曝量を低減する。

缶体胴部2内の上部タイプレート7および下部タイプレート8にテーパ状貫通孔50を設け、この貫通孔50にチャンネルケース53の両端に一体に取着された上部支持板51と下部支持板52を嵌め込む。上部支持板51と下部支持板52との間にはシール材54を介してフィルタエレメント9が取着され、チャンネルケース53と一体化されている。上部支持板51上の交換用フック56を持ち上げるとチャンネルケース53とフィルタエレメント9は上方に持ち上げられて缶体胴部2から取り出すことができる。

目的

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子力発電施設内で発生する高放射性クラッドを除去する装置として使用するろ過装置において、フィルタエレメントの交換作業を効率化するとともに放射線被曝量を低減できる放射性廃液ろ過装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

缶体胴部内上部タイプレートおよび下部タイプレートに複数のセラミック製フィルタエレメントが取着され、前記缶体には上部に洗浄液入口が、側部にろ液出口が、下部に放射性廃液の出口がそれぞれ設けられている放射性廃液ろ過装置において、前記セラミック製フィルタエレメントはそれぞれの上下両端部が上下支持板シール材を介して取着され、かつ前記上下支持板には前記セラミック製フィルタエレメントを包囲してチャンネルケースが取着されて一体化し、前記上下支持板は前記上部タイプレートおよび下部タイプレートに設けられた貫通孔内に着脱自在に水密に嵌着することを特徴とする放射性廃液ろ過装置。

技術分野

0001

本発明は、原子力発電施設において、その運転に伴って発生する高放射性不溶固形成分(以下、放射性クラッドと記す)を多く含んだ廃液を処理するための、放射性廃液ろ過装置に関する。

背景技術

0002

原子力施設水質高純度に管理されているが、極微量の金属不純物混入する。これが炉心中性子照射領域において中性子を浴び、放射性クラッドとなる。また中性子を浴びた炉心構造材が、炉水溶出し、放射性クラッドとなる。放射性クラッドは、燃料集合体に付着したり、炉水とともに原子炉系の各所に拡散したりする。

0003

燃料集合体に付着した放射性クラッド、燃料集合体またはその構造材が移動するところにおいてその一部が離脱する。そのため、放射性廃液貯槽内の水中には、高放射性クラッドが混在することになる。これらの放射性廃液貯槽内の放射性廃液の浄化には、高い耐放射線性耐熱性等厳しい条件が要求される。

0004

このような条件を満たす放射性ろ過装置の素材として、近年セラミック製フィルタエレメントが注目されるようになってきた。このセラミック製フィルタエレメントを組み込んだ従来の放射性廃液ろ過装置の一例を図2から図4により説明する。

0005

図2において、符号1はろ過装置で、このろ過装置1の缶体胴部2は上端開口3が上蓋4で、下端下端板5で閉塞され、ろ過装置1は固定床6に支持されている。

0006

缶体胴部2内の中央部には上部タイプレート7が、下部には下部タイプレート8が挿入されており、上部タイプレート7および下部タイプレート8間に多数本のセラミック製フィルタエレメント(以下、フィルタエレメントと記す)9が取着されてエレメント集合体(束)を構成している。

0007

上部タイプレート7と上蓋4とは押え棒10によって連結しており、上蓋4の把手11を上方に引き上げることによってエレメント集合体を缶体胴部2外へ取り出すことができるようになっている。

0008

缶体胴部2には上部に洗浄液入口12が、上部タイプレート7の近傍にろ液処理液出口13が、下部に放射性廃液(被処理液)入口14がそれぞれ接続されている。また、下端板5には逆洗廃液出口12aが接続されている。

0009

フィルタエレメント9は図3および図4に示したような構造になっている。すなわち、図3に示したようにフィルタエレメント9は多数の通水口15を有し、この通水口15の周囲は図4に示したようにち密層16、中間層17および支持層18の三層構造からなる粒子が形成されている。

0010

なお、符号19は放射性廃液(被処理液)の流れ、20はろ液(処理液)の流れ、21は通水流路内側表面、22は通水流路を示している。実際の放射性廃液ろ過装置としてはフィルタエレメント9を複数本組み込んでエレメント集合体、つまりエレメント束として使用している。

0011

このろ過装置1のもう一つの特長として、ろ材としてのフィルタエレメント9を“逆洗”することによって再使用し、ろ材の交換頻度の大幅低減、交換操作の簡便化が図れるということがある。

0012

逆洗とは規定の差圧に達したろ過装置1に対し、ろ過水通水時と逆方向に流して、ろ材の表面に付着したクラッドを洗い流す操作である。このようなろ過装置をここでは「逆洗型ろ過装置」と呼ぶことにする。今述べたような逆洗型ろ過装置を、放射性廃液の浄化システムに組み込んだ場合の、系統構成について説明する。

0013

図5は、沸騰水型原子力発電設備(以下、BWRと記す)の放射性廃液貯槽水浄化系において放射性廃液貯槽水の浄化(通水)を行っているときの動作状態を示すものである。放射性廃液23は、放射性液体貯槽24から溢流配管25を介して台座27に載置されたスキマサージタンク26へオーバーフローする。

0014

このオーバーフロー水28は、循環ポンプ29で循環配管(ろ過装置入口側)30を介してろ過装置1へ移送され、浄化後必要に応じてろ液出口13から被処理液出口ライン34を通して逆洗用水貯留タンク33へ流入する。そして、脱塩装置入口弁40を介して脱塩装置41あるいは冷却装置42に移送されて脱塩あるいは冷却され、戻りライン44を流れて放射性廃液貯槽24に還流される。

0015

上述したようなフィルタエレメント9がろ過装置(逆洗型ろ過装置)1に内蔵されており、これによって放射性廃液貯槽水中に混在する高放射性クラッドが除去される。なお、図中36はデカント水、37はデカント水排出弁、38はデカント水排出ライン、39は廃スラッジ、43はバイパスライン、45は逆洗水出ライン、46は洗浄液入口ライン、47は洗浄液入口弁、48は被処理液出口弁である。

0016

図6に、逆洗型ろ過装置を使用し、フィルタエレメント9の束の逆洗を行っているときの作動状態を示す。図6のような系においては、逆洗時には逆洗用水(ろ過水)貯留タンク33から逆洗水をろ過装置1に送り込んで逆洗する。このとき同時に急速開閉弁32を“開”として、フィルタエレメント9の表面に付着していた放射性クラッドを含んだ逆洗廃液を、逆洗廃液貯槽35に排出する。

0017

この操作は具体的には次のようになる。逆洗時には、通水時に“開”としていた被処理液(放射性廃液)入口弁31および脱塩装置入口弁(処理液出口弁)40を“閉”とする。そして、被処理液出口弁(加圧用空気入口弁)48を“開”とし、被処理液出口ライン(加圧用空気ライン)34から加圧用空気を供給し、逆洗用水貯留タンク33を加圧する。

0018

そして、急速開閉弁(加圧用空気入口弁)32の開閉を繰り返して通水方向と逆方向にパルス状に加圧水を通し、フィルタエレメント9の表面に捕捉した放射性クラッドを吹き飛ばすように除去する。

0019

上述した方法で十分な逆洗効果が得られなかった場合には、被処理液出口弁48を“閉”とし、この状態で洗浄水入口弁47を“開”として、フィルタエレメント9の束に洗浄水を供給する。このようにして図6のフィルタエレメントの通水口15を高流速洗浄し、フィルタエレメント9の表面に捕獲した放射性クラッドを除去する。このように、セラミックフィルタ9を使用した逆洗型ろ過装置は逆洗によってフィルタエレメント9の表面の放射性クラッドをほぼ完全に除去できる。

発明が解決しようとする課題

0020

上述したようなろ過装置では、耐放射線性の優れたものとしてセラミックフィルタを使用している。ここで、何らかの理由によってセラミックフィルタの逆洗ができなくなった場合には、フィルタ交換をする必要がある。このときにはろ過装置の上蓋4を開放し、缶体胴部2内のフィルタエレメント9を取り出す作業等をしなければならない。

0021

ここで当該ろ過装置では、高放射性クラッドがフィルタエレメント9の通水口15の内壁蓄積していくと、フィルタエレメント9の表面の線量率が上昇する。特に、フィルタエレメント9を逆洗する直前には、高放射性クラッドの蓄積量は最大となっており、したがって、フィルタエレメント9の表面の線量率も最大となっている。このため、そのような状態の場合にこのろ過装置に近付いて作業をすることは危険である。

0022

従来のろ過装置では、フィルタエレメント9の交換はそのフィルタエレメント9の束を全体で一括して取り出すようになっている。このため、交換時には作業員はエレメント束の全てのフィルタエレメント9の放射性クラッドの放射線による被曝を受けることになる。

0023

また、一般に高放射性クラッドの形状等に関しては、それが発生したプラントやプラントの運転状態等によって異なるため、高放射性クラッドの性質は多様である。このため、たまたま放射性クラッド全体から見れば異質なクラッドが、エレメント束の内のあるエレメント1本に混入し、そのフィルタエレメント9だけが通水口15の閉塞を引き起こし、ろ過の機能を喪失することも考えられる。

0024

従来の設計では、フィルタエレメント9は上下部タイプレート7,8に組み込まれているため、異状を起こしているフィルタエレメント9が1本だけの場合でも、束または集合体ごと取り出して、異状が起こっているフィルタエレメントを探し、確認しなければならない。

0025

異状の起こっているフィルタエレメント9がどれであるかを確認するためには、フィルタエレメント9を全て上下部タイプレート7,8から取り外し、1本ずつサーベイメータ等で表面線量率を測定する等の作業が必要である。

0026

このフィルタエレメント9の取り外し作業は細かい操作を含むので、必然的に現場での手作業になる。このため作業に当たる作業員は相当の放射線被曝を受けることが予想される。これはフィルタエレメントの異状の程度から考えると、作業としては不必要に労力の大きいものとなる課題がある。

0027

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、原子力発電施設内で発生する高放射性クラッドを除去する装置として使用するろ過装置において、フィルタエレメントの交換作業を効率化するとともに放射線被曝量を低減できる放射性廃液ろ過装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0028

本発明は缶体胴部内に上部タイプレートおよび下部タイプレートに複数のセラミック製フィルタエレメントが取着され、前記缶体には上部に洗浄液入口が、側部にろ液出口が、下部に放射性廃液の出口がそれぞれ設けられている放射性廃液ろ過装置において、前記セラミック製フィルタエレメントはそれぞれの上下両端部が上下支持板シール材を介して取着され、かつ前記上下支持板には前記セラミック製フィルタエレメントを包囲してチャンネルケースが取着されて一体化し、前記上下支持板は前記上部タイプレートおよび下部タイプレートに設けられた貫通孔内に着脱自在に水密に嵌着することを特徴とする。

0029

本発明に係るろ過装置は図1のようにフィルタエレメント9はチャンネルケース53によって、1本1本別々にタイプレート上に固定されている。図中、矢印19で示す処理対象の放射性廃液の流れはフィルタエレメント9の下部から通水口15に流入し、通水口15の内壁面を通ってチャンネルケース53内に流出する。

0030

このとき放射性クラッドは通水口15の内壁面に蓄積される。そしてろ液20はチャンネルケース53の孔部57を通って、ろ液出口13から逆洗用水貯留タンク(図示せず)に移送される。

0031

チャンネルケース53は、上下部タイプレート7,8間の胴部および両タイプレートにそれぞれ上部支持板51、下部支持板52で円錐台形に組み込まれている部分を含んでいる。

0032

チャンネルケース53と各々のタイプレート7,8とはOリング55でシールされており、チャンネルケース53の交換時には、上部支持板51の上面に取り付けられた交換用フック56を上から引き上げて行う。

0033

フィルタエレメント9を交換する場合には、フィルタエレメント9はチャンネルケース53ごと交換し、チャンネルケース53の胴部と上下部支持板51,52とは、組立時に溶接によって接合する。よって、フィルタエレメント9はチャンネルケース53ごと廃棄することができる。

0034

図1を参照しながら本発明に係る放射性廃液ろ過装置の一実施例を説明する。なお、図1は本実施例の要部のみ示しており、ろ過装置全体の構造については図2に示したものとほぼ同様であるため、同一部分には同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

0035

図1において、缶体胴部2内の上部タイプレート7には、ほぼV字形テーパ状の上部貫通孔49が設けられ、また下部タイプレート8にもV字形の下部貫通孔50が設けられている。これらの貫通孔49,50は水密に嵌着する上部支持板51および下部支持板52によって閉塞される。

0036

上部支持板51と下部支持板52とはチャンネルケース53によって接続されて一体化されている。このチャンネルケース53の上方にはろ液が流出する多数の孔部57が設けられている。チャンネルケース53内には1本のセラミック製フィルタエレメント9がその上下両端部を上下部支持板51,52にシール材54を介して支持されて配置されている。

0037

上下部支持板51,52と上下部タイプレート7,8との間にはOリング55が介在されて水密性を保持している。上部支持板51の上面には交換用フック56が取着されている。なお、フィルタエレメント9は上下のシール材54に着脱自在でかつ水密に嵌り込んでいる。図中、58は逆洗用水の流れ、59は洗浄水の流れを示している。

0038

しかして、交換用フック56、上部支持板51、上方のシール材54、フィルタエレメント9、チャンネルケース53、下部支持板52、下方のシール材54は一体化されている。したがって、交換用フック56を持ち上げると缶体胴部2内からフィルタエレメント9を取り出すことができる。

0039

また、フィルタエレメント9を缶体胴部2内に収納する場合は、あらかじめ上下部支持板51,52間にシール材54を介してフィルタエレメント9を取り付けて一体化しておくことにより、前記取り出し手順と逆の手順により行えばよいことになる。

0040

本実施例によれば、フィルタエレメント9を1本1本別々にチャンネルケース53内に収納した上で、上下部タイプレート7,8に組み込んだため、フィルタエレメント9の交換作業はエレメント単位で行うことができる。

0041

実際の交換作業について比較検討してみる。まず、フィルタエレメント9の寿命初期差圧が高くなってしまった場合)、または何らかの原因によってフィルタエレメント9全体が、当初の初期差圧を回復できなくなってしまった場合には、フィルタエレメント9の全数を交換する必要がある。この場合には、フィルタエレメント9をチャンネルケース53ごと1本ずつ引き抜き、直接廃棄物収納容器ドラム缶等)に収納する。

0042

また、フィルタエレメント9の内のどれかが異状となった場合には、1本ずつ引き抜き、その度にサーベイメータ等で表面線量率を測定する。表面線量率が十分に低ければ、逆洗が十分に行われていることになり、そのエレメントは再びろ過装置に戻して使用することができる。

0043

逆に表面線量率が高い場合には、フィルタエレメント通水口内壁に蓄積した放射性クラッドが、逆洗によって排出されなかったことを示している。このようなエレメントは上述の場合と同様、チャンネルケースごと廃棄する。

発明の効果

0044

本発明によれば、セラミック製フィルタエレメントの交換作業は1本1本行うことができるため、作業員の放射線被曝線量を低減させる効果があり、そのうえ、フィルタエレメントの一部だけが異状を生じた場合でも、従来のフィルタエレメント集合体を分解し、異状のあるエレメントを確認するといった作業を省くことができる。また、フィルタエレメントを単体で扱うことは、エレメント集合体として扱うよりも、当然体積も小さく重量も軽量であるため、交換体として取り扱いやすく、交換作業の効率化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0045

図1本発明に係る放射性廃液ろ過装置の一実施例の要部を示す縦断面図。
図2従来の放射性廃液ろ過装置を示す縦断面図。
図3図2におけるセラミック製フィルタエレメントを一部切欠して示す斜視図。
図4図3におけるセラミック製フィルタエレメントを拡大して模式的に示す縦断面図。
図5図2における放射性廃液ろ過装置の使用例を示す循環系統図。
図6図5における放射性廃液ろ過装置の逆洗時の状態を示す循環系統図。

--

0046

1…ろ過装置、2…缶体胴部、3…上端開口、4…上蓋、5…下端板、6…固定床、7…上部タイプレート、8…下部タイプレート、9…セラミック製フィルタエレメント、10…押え棒、11…把手、12…洗浄液入口、12a…逆洗廃液出口、13…ろ液出口、14…放射性廃液入口、15…通水口、16…ち密層、17…中間層、18…支持層、19…放射性廃液の流れ、20…ろ液の流れ、21…通水流路内側、22…通水流路、23…放射性廃液、24…放射性廃液貯槽、25…溢流配管、26…スキマサージタンク、27…台座、28…オーバーフロー水、29…循環ポンプ、30…入口側循環配管、31…被処理液入口弁、32…急速開閉弁、33…逆洗用水貯留タンク、34…被処理液出口ライン、35…逆洗廃液貯槽、36…デカント水、37…デカント水排出弁、38…デカント水排出ライン、39…廃スラッジ、40…脱塩装置入口弁、41…脱塩装置、42…冷却装置、43…バイパスライン、44…戻りライン、45…逆洗水出口ライン、46…洗浄液入口ライン、47…洗浄水入口弁、48…被処理液出口弁、49…上部貫通孔、50…下部貫通孔、51…上部支持板、52…下部支持板、53…チャンネルケース、54…シール材、55…Oリング、56…交換用フック、57…孔部、58…逆洗用水の流れ、59…洗浄水の流れ。

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