□ 입자상 물질 : 사람의 호흡기는 비강 및 구강으로부터 인두를 경유하여 기관에서 기관지로 약 20여 곳을 통해 최종적으로 허파꽈리에 이른다. 기관은 직경 2cm 미만에서 기관지 말단에서 1mm 이하가 되어 허파꽈리로 연결되어 있다. 입자가 흡입되면, 입경이 큰 것은 충돌 내지 침강에 의해 기도 벽에 침착한다. 허파꽈리 영역에까지 도달한 입경이 작은 입자는 확산에 의해 허파꽈리 벽에 침착한다. 입자상 물질에서 입경의 크기는 직접적으로 측정한 길이가 아니고, 공기의 흐름상 관성과 관련된 것으로, 공기 역학 지름이라고도 불린다. 한편, 대기 중 입자는 입경에 따라 그 생성 기구가 다르며, 미소 입자 편은 건강에 심각한 위협이 되는 성분이 많이 포함되어 있다. 이 때문에, 입경은 그 호흡기계에의 침착과 대기 중에서의 생성 기구에 의한 성분 차이의 양면적 특성에 따라, 건강과 크게 관련되어 왔다. 일본에서는 대기 중 입자상 물질 가운데, 입경 10μm 이하의 입자(부유 입자상 물질 - 약칭 SPM)를 환경기준으로 정했다. 반면, 미국에서는 PM10과 PM2.5 두 종류의 입경 특성을 가지는 입자의 환경기준이 설정되어 있다. PM2.5는 공기 역학지름 2.5μm 이하의 입자를 말한다. 하지만, 2.5μm 이하의 입자라 하더라도 2.5μm 이하의 입자만 100% 포함하고 2.5μm를 넘는 입자는 전혀 포함하지 않는다는 것은 아니다. PM2.5는 포집 효율이 50%가 되는 공기 역학지름이 2.5μm이 되는 입자이다. 마찬가지로 PM10은 포집 효율이 50%가 되는 공기 역학지름이 10μm이 되는 입자이다. 한편, 일본의 SPM는 10μm를 넘는 입자가 100% cut이 되는 입자이다. SPM와 PM10은 다른 입경 분포를 가지는 것이고, 평균 입경을 비교하면, (PM2.5<SPM<PM10) 이다. 이들의 입경에 근거하는 입자상 물질에 관한 명칭 이외에도, 각 나라의 여러 가지의 법률이나 규제안에는 다양한 입자의 명칭이 들어있다. 분진, 매진(매진), 연기 등이 그것이다. 또한, 분진 안에도 부유 분진, 스파이크 타이어 분진, 특정 분진(석면 등) 등 종류도 매우 다양하다. 이들 중 상당수는 생성 과정에서 유래한 것, 측정법에서 유래한 것, 또는 발생원에서 유래한 명칭들이다. 디젤 배기 입자는 발생원에서 유래한 명칭의 예이다. 또, 대기 과학의 영역에서는 대기 중 입자상 물질과 거의 동의어로 '에어로졸'이라고 하는 용어가 이용되는 경우도 많다. |
□ 질소 산화물 : 고온으로 연소시 발생하며, 연소에 질소 성분이 포함되어 있을 때 배출 된다. 가솔린과 휘발유 자동차 등에서 많이 발생하며 호흡기 질환이나 폐렴을 일으키므로 어린이나 노약자에게 치명타를 입힐 수 있기 때문에 주의하여야 한다.
□ 분진 : 대기 중에 부유하고 있는 입자상 물질로써 반적으로 먼지라 하는데, 그중 흙 · 모래 · 암석 · 금속 ·식물 등 고형물이 파괴되어서 생긴 지름 0.1㎛~수십㎛인 고형미립자를 가리킨다. 넓은 뜻으로는 대기 중에 부유하는 미립자상 물질 전체를 가리킬 때의 분진을 에어로졸이라 한다. 에어로졸에는 퓸(fume)·미스트(mist)·연기(smoke) 등이 포함된다. FUME이란 가스 상태에서 응축하여 생긴 고형미립자(지름 0.1㎛이하)를 말하며 금속으로부터 증발하여 기체로 된 성분이 대기 중에서 산화한 후 응축하여 고형미립자로 된 경우가 많다. MIST란 액체가 증발한 후 응축하여 생긴 액체미립자로 분무나 비말 화를 통해 생성되는 경우가 많다. 연기는 연소에 의해 생긴 미립자상 탄화물로서 가시적 성질을 가진다. 분진은 인체나 정밀기계 등에 악영향을 미친다. 인체에 대한 악영향에는 주로 수㎛ 이하의 입자가 관여하며, 분진의 성분이나 양에 따라 다양한 질환을 일으킨다. 질환으로는 진폐증을 비롯하여 그 합병증으로서 폐결핵 · 속발성 기관지염 · 속발성 기관지 확장증 · 속발성기흉 · 폐기종 · 폐성심 등을 들 수 있다. 분진은 흡기와 동시에 기도로 들어가며 입자의 지름이나 모양에 따라 도중에 머무르기도 하고 폐포까지 도달하기도 한다. 일반적으로 20㎛ 이상인 것은 상기도에 머무르고, 그보다 미세한 것은 소기관지·폐포까지 도달한다. 특히 1㎛ 정도의 것은 폐포에 도달하여 유해성을 띠게 된다. 분진이 폐포에 도달하지 않고 도중의 기관지내벽에 침착한 경우, 기관지섬모상피 섬모의 작용으로 기관입구까지 되돌려져 연하 또는 객출된다. 분진의 유해성을 좌우하는 성질로서 용해성을 들 수 있다. 용해성이 높은 물질이라면 그 화학적 성질에 따라서 침착 국소에 대한 자극 또는 폐포상피에서 혈류 내로 흡수된다.
-2차 오염물질 : 광화학 산화물질로서 외부의 광활성 도, 지형 및 기습 등의 영향, 반응물질 등으로 합성 분해되어 형성 되는 물질로서 퍼옥시아세틴 나이트 레이트, 스모그, 케톤 등이 있다.
■ 스모그 : 연기와 안개가 혼재하고 있는 상태로써 smoke와 fog의 합성어이다. 이 용어는 영국에서 처음으로 사용되었고, 최근에는 안개의 존재와는 관계없이 대기오염의 농도가 높은 경우에 자주 사용되며 광화학스모그가 그 예이다. 산업용 및 난방용 등의 연료가 석탄에서 석유로 대체됨에 따라 대기 중에 방출되는 오염물질도 황산화물에서 질소산화물 · 일산화탄소 · 탄화수소 등으로 바뀌었다. 석탄을 난방용 연료로 사용하고 있었던 런던의 스모그는 석탄의 연기와 안개가 섞인 것으로, 자주 <검은 스모그>로 불리었다. 이에 반하여 미국의 로스앤젤레스에서는 자동차의 배기가스에 의해 대기오염의 농도가 높아져 이것이 태양광선의 자외선에 의해 광화학변화를 일으켜 광화학스모그가 되는 현상이 일어났다. 이것을 검은 스모그에 대응하여 <흰 스모그>라고도 한다. 런던의 스모그 가운데 가장 심했던 것은 1952년 12월 4일 짙은 안개와 함께 발생한 것으로, 이것은 12월 8일까지 계속되어 약 4000명의 사망자가 생겼다고 한다. 주요 사인은 기관지염 · 기관지폐렴 · 심장병이며 고령자의 희생이 많았는데, 이때의 아황산가스 최고 농도는 1.34ppm이었다. 이에 대해 로스앤젤레스의 광화학스모그는 맑은 날씨가 계속되는 여름 한낮에 많이 발생한다. 시계는 안개에 비할 정도로 나빠지지는 않지만 눈이 아프거나 한다. 한국도 최근 몇 년 사이 서울을 비롯한 대도시의 대기오염이 날로 심각해지고 있으며, 지난 1986년 서울에 처음으로 런던형 스모그현상이 나타난 이래 1989년 2월에는 1952년 런던 대참사 당시의 아황산가스농도(0.3ppm)보다 높은 0.358ppm을 기록하였고 1990년 6월엔 광화학스모그의 원인인 오존의 측정치가 기준치를 넘었다. 일반적으로 스모그는 연료에서 방출된 가스가 대기 상공으로 빠져 나가지 않고 지상 부근 수백m 정도의 범위에 갇혀 있을 때 발생한다. 이러한 때에는 바람도 약한 것이 보통이어서 다른 곳으로 이동하는 일도 없다. 광화학스모그는 이 위에 강한 햇볕이 있어야 하는 것이 조건으로, 이러한 기상조건에 따라 봄 · 여름 · 가을의 고기압일 때 발생한다. 광화학스모그의 주범이 되는 자동차 배기가스에 포함된 아황산가스를 줄이려면 저공해 엔진의 개발과 탈황시설이 요구된다. 스모그와 비슷한 말로 smaze가 있는데, 이것은 연기(smoke)와 연무(haze)의 합성어로, 안개가 없는 엷은 연기 상태를 가리킨다.
■ 케톤 : 카르보닐기(基)가 2개의 탄화수소기와 결합하고 있는 화합물의 총칭으로써 케톤을 임신과 연관시켜 보았을 때 임신초기 입덧 등으로 탈수 현상이 생기면서 소변에서 검출이 가능하다. 그렇기 때문에 수분섭취를 충분히 하여야 한다.
☺ 광화학 산화물 : 알데히드, PAN, 오존 등이 있다.
□ 알데히드 : 고급 알데히드의 어떤 것은 식물유 속에 존재한다. 또 대표적인 방향족 알데히드인 벤즈알데히드는 글리코시드(배당체)의 형으로 매화나무·복숭아나무 등 벚나무과 식물의 종자 속에 존재한다. 이 종의 글리코시드는 식물을 잘게 부수면 분해되어 시안화수소(청산)를 발생하기 때문에 유독하다. 예를 들면 살구의 종자에 들어 있는 아미그달린은 가수분해하면 벤즈알데히드와 시안화수소 및 글루코오스(포도당)가 된다. 매화나무 · 복숭아나무 · 살구나무 등의 종자를 먹으면 유독하다고 알려진 것은 이 때문이다. 방향족 알데히드 중에는 신남알데히드 · 바닐린과 같이 식물유 속에 존재하여 향료로 이용되는 것이 있다.
□ 오존 : 산소의 가열, 황산의 전기분해, 자외선이나 X선 * 음극선 등이 공기 속을 통과할 때 생기기 때문에 자외선이 풍부한 높은 산 · 해안 · 산림 등의 공기 중에도 존재하여 상쾌한 느낌을 주는 근원이 되고 있으나, 다량으로 존재할 때는 오히려 불쾌감을 느끼게 한다. 극장 ·학교 ·병원 등에서 산소에 분해되는 성질을 이용하여 공기의 정화에 사용되며 살균작용에 의한 음료수 소독, 표백이나 유기화합물의 구조 결정 등에 사용된다. 인체에 독성이 있어 장시간 흡입하면 호흡기관을 해치므로 주의해야 한다. 지상에서 20~25 km 고도에 20 km 두께로 비교적 농도가 높은 오존이 분포하는데, 이것을 오존층이라고 한다. 이 오존층에서 태양의 자외선을 흡수하기 때문에 지구의 생물은 자외선에 의한 피해를 막을 수 있다. 그러나 환경오염으로 인해 오존층이 서서히 파괴되고 있어 그 대책이 시급하다.
★ 대기 오염이 미치는 영향 : 급격하게 변화하고 있는 현대 사회, 거의 모든 집 마다 자동차 보유량이 1대씩은 있어 자동차로부터 나오는 아황산가스와 질소 산화물, 산화수소 등 오염물질이 발생하고 공장들로부터 나오는 매연으로 인하여 대기 오염이 심각해지고 있다. 나는 이렇게 대기 오염이 심각해 진 상황을 직시하고 대기 오염을 해결하기 위하여 대기 오염이 미치는 악영향에 대하여 4가지로 조사해 보았다.
첫 번째, 인체에 미치는 영향이다. 대기 가스와 매연 등으로 인하여 오염된 환경에서 깨끗한 산소를 마시고 숨을 쉬지 못하여 호흡기 질환등 문제가 발생하여 기관지질환을 일으키고, 일광의 감소로 인한 시정이 저하 되며, 폐수종 유발과 두통, 현기증, 구역질, 혈압상승, 암 발생 등 여러 가지 문제를 발생 시킨다.
두 번째, 동물에 미치는 영향이다. 각종 공장으로부터 발생하는 불소나 불화수소를 함유한 먼지로 덮인 목초를 먹인 가축들을 관찰한 결과, 불소나 불화수소로 인하여 불소증이 나타났고, 도노라(10마리 개의 사망)현상이 나타나는 등의 문제를 발생 시켰다.
세 번째, 식물에 미치는 영향이다. 오염된 공기가 민감한 성격을 지닌 단옥수수, 포도, 소나무, 상추 등 잎의 상피세포를 파괴시켜 많은 반점이 나타나게 하며, 4ppm이상의 아황산가스는 식물에 급성 피해를 주고, 나뭇잎이 황록색이 되는 황백화 현상과, 엽록소가 탈색되거나 광합성 작용의 저하로 생육이 나빠지는 등 여러 가지 문제를 발생 시킨다.
네 번째, 재산에 미치는 영향이다. 오염된 대기 중의 공기로 인하여 건물이 더러워지고 부식되는 등 건물에 있어 재산 가치가 저하되고 기둥과 빗물받이 등의 수명이 단축되며, 타이어나 전기 절연 물질 등이 오존으로 인한 피해를 입고, 옷이 더러워져서 심한 손상을 받는 등의 문제를 발생 시킨다.
이처럼 대기 오염물질이 인체, 동물, 식물, 재산 등에 미치는 영향이 너무나도 크다. 그렇기 때문에 우리는 하루 빨리 대기 오염 물질을 정화 시킬 수 있는 방법에 대해 조사하고 깨끗한 환경을 만들어 가기 위하여 노력하여야 할 것이다.
2. 쾌적한 환경에서 수명을 연장할 수 있는 대기오염문제를 기존의 대책과 수강생이 생각하는 새로운 아이디어를 착안하여 대책을 강구해보자.
☺ 기존의 대책(7가지)
1. 발생원의 중지 : 공정상 발생 하거나 연소 시에 발생하는 오염물질을 감소시키기 위하여 가스를 재사용하거나 유독한 기체가 나오는 아황산가스, 유황가스등을 다른 것으로 대체 시킨다. 또한 연소에 있어서도 연소시 온도를 높여주거나 재연소를 시키고 시설이나 공정의 개선 및 변경 등 효과적인 방법을 이용한다. 그리고 자동차에 있어서도 가스로 가는 가스 자동차나, 태양열 자동차 등을 개발 시킨다.
2. 발생원 제거 : 발생물이 발생하였을 때 무거운 입자는 떨어지고 가벼운 입자만 날아가게 되는데, 이때 밑으로 떨어지게 되는 무거운 입자를 원심원리를 이용하여 분해시키거나 정전집진기, 여과기, 필터교환방식 등을 이용한다. 필터는 주기 적으로 관찰하여서 오염이 심할 때 교체 하여 사용하여야 한다.
3. 발생원 희석 : 아파트와 공장이 가까운 곳에 있을 때는 아파트의 높이보다 더 높은 공장의 굴뚝을 설치하여야 한다. 발생원의 희석 시 굴뚝을 높일 때 유효굴뚝높이를 평소의 2배로 하면 최대 지상농도를 1/4까지 감소시킬 수 있는 큰 효과를 볼 수 있다.
4. 법에 의한 규제 : 건강, 안락, 생태학적인 3가지 기준을 놓고, “미각 * 지각 * 소음 * 생태학적으로 먹이사슬의 균형에 어떻게 영향을 미치는가?” 등에 따른 법에 의한 규제를 하고, 법에 의한 규제를 점차 강화 시켜 나가야 한다.
5. 도시 계획 : 인구 집중 및 풍향이 미치는 영향 등에 대하여 고려하여야 한다.
6. 경보 제도 : 오존이 발생하였을 때 오존 예보제도나 오존 경보 제도를 실시하여 대기 오염으로 인하여 발생할 수 있는 피해를 최소화 시킬 수 있도록 하여야 한다.
7. 모니터링 : 모든 사람들이 대기 오염이 되지 않은 쾌적한 환경에서 살아갈 수 있도록 하기 위한 것으로써 전 국민 등 모든 사람들이 감시자가 되어 환경오염 물질을 배출 한 사람들을 조사하는 등 쾌적한 환경에서 살아가기 위한 가장 중요한 과정이다.
☺ 수강생이 생각하는 새로운 아이디어 착안 : 급격히 변화하는 현대 사회, 그렇기 때문에 우리들이 활동범위가 넓어짐에 따라 자신이 향하는 곳으로 손쉽고 편안하게 가고자 하는 욕심이 커져서 거의 대부분의 가정들에서는 최소 1대 이상의 자동차를 소유하고 있다. 그렇기 때문에 자동차에서 나오는 아황산가스, 질소 산화물, 산화수소 등의 오염물질로 인하여 대기 오염이 점차 심각화 되어 가고 있는데 나는 이러한 오염물질을 정화하여 깨끗한 환경에서 안락한 삶을 살아가기 위하여 오염물질을 줄일 수 있는 방안에 대하여 생각을 해 보았다. 물론 대기오염을 막기 위하여 카풀 등과 같은 자동차 함께 타기나 대중교통 이용을 들 수 있겠지만, 내가 생각하는 새로운 아이디어는 우리들의 가정에서 쉽게 이용하는 정수기의 필터 원리를 이용한 방법이었다. 자동차등에서 나오는 오염물질인 아황산가스, 질소 산화물, 산화 수소 등의 물질이 대기를 오염 시키는 주된 요인이기에 나는 이러한 오염물질을 필터를 이용하여 (정수기에서 더러운 오염물질들을 정화 시켜 깨끗한 물을 제공하는 원리처럼) 필터 속에서 더러운 오염물질(아황산가스, 질소산화물, 산화수소등) 을 정화 시킨다면 깨끗한 대기 환경이 조성될 수 있지 않을 까? 하는 생각이 든다. 물론 이러한 과정을 하기 위해서는 많은 돈이 들 수 있다는 문제점이 발생할 수도 있겠지만, 깨끗한 대기 환경에서 사람, 동물, 식물들이 상쾌한 공기를 마시고 건강한 생활을 할 수 있다면 정말 몇 배 큰 행복을 누릴 수 있을 것 이라고 생각한다.
3. 서울지역의 오존주의보 발령되었다면 호흡기환자나 노약자는 건강을 위해 실외활동을 어떻게 하여야 하는가?
☺ 오존주의보란 대기 중 오존의 농도가 일정기준 이상 높게 나타났을 때 주의를 할 것을 발령으로써 주민들의 건강과 생활 환경상의 피해를 최소화하기 위해 실시되는 제도를 말하는데 오존의 위험도는 오염정도에 따라 오존농도가 0.12ppm 이상일 때는 주의보를 내리고, 0.3ppm 이상일 때는 경보, 0.5ppm 이상일 때는 중대경보를 내리는 등 오존농도에 따라서 3단계로 발령된다. 오존오염도가 기준 아래로 낮아질 때는 이를 해제한다. 오존농도가 0.12ppm 이상 일 때는 눈과 코를 자극, 불안감과 두통을 유발하며 호흡수를 증가시킨다. 0.3ppm 이상일 때는 호흡기의 자극, 가슴압박 및 시력감소를 일으키며, 0.5ppm 이상 폐기능 저하, 기관지 자극 및 폐혈증 등의 인체영향을 미친다. 따라서 자극에 민감한 호흡기 질환자나 노약자들은 건강을 위하여 대기 중 오존의 농도가 높은 상황일 때는 이러한 오존에 노출되지 않도록 주의하여야 한다. 오존은 태양빛이 강하고, 공기의 이동이 적을 때 많이 발생하므로 여름철이나 정오를 전후하여 태양빛이 강할 때에 이러한 사람들은 외출을 삼가는 것이 좋다. 특히 오존경보가 내려진 상황에서는 실외활동을 피해야 한다. 또한 오존농도가 높아지는 주된 요인인 자동차의 운행도 삼가야 하며, 오존을 중화시키는데 효과적인 비타민 C와 비타민 E를 섭취하기 위하여 시금치, 치커리, 양상추, 피망, 오렌지, 사과, 멜론, 키위 등을 섭취하고, 오존 독성 중화에 효과가 있는 호두, 땅콩, 잣, 해바라기 씨, 아몬드 등의 견과류를 섭취하는 것도 도움이 된다. 가급적으로는 외출을 피하는 것이 좋지만, 어쩔 수 없이 외출을 해야만 할 경우에는 마스크를 꼭 착용하고, 외출 시 손과 발을 깨끗이 씻어서 오존을 예방할 수 있도록 하여야 한다.
4. 수강생이 거주하고 있는 주변지역의 대기오염물질과 농도를 알아보고, 우리나라에서 SO2의 농도가 가장 심각한 대기오염지역은 어느 곳인가?
미세먼지(㎍/㎥) |
오존(ppm) |
이산화질소(ppm) |
일산화탄소(ppm) |
아황산가스(ppm) |
44㎍/㎥ |
0.053ppm |
0.012ppm |
0.7ppm |
0.012ppm |
☺ 전북 전주시 팔복동 (2006년 5월 16일 14시 35분 측정 자료를 근거로 함)
☺ 우리나라에서 SO2 의 농도가 가장 심각한 대기오염지역은 ? (울산)
5. 먼저, 아래 문장의 (가나다라마)에서 지역을 찾아 기록하여라.
☺ 뇌졸중과 같은 뇌혈관 질환 * 당뇨로 인한 사망은 (가 - 인천)에서 가장 많았고, 심근경색 등 심장질환 사망률은 (나 - 부산), 위암 * 대장암 사망률은 (다 - 충북)과 (라 - 대전)서 가장 높았다. 고혈압으로 인한 사망은 (마 - 전남)이 가장 많았고 교통사고 사망은 (바 - 경북)이 서울보다 2.8배 많았다.
6. 60세 이상 노인들이 거주하는 지역과 사회 환경과 연관성을 토론해 보자.
☺ 백산 김종인 교수님 논문 발표 중 50번에 나와 있는 ‘이혼율 * 대기 오염 높으면 뇌혈관 질환 사망률 증가’ 라는 논문에 의하면, 뇌혈관 사망률은 이혼으로 인한 스트레스와 대기 중 납 성분에 의한 뇌 손상 등의 원인으로 분석 되었다. 원광대학교 복지보건학부 김종인 교수님은 예순 살 이상 노인들의 거주 지역별 사망원인을 분석한 결과 “대기 중 납 농도와 이혼율이 가장 높은 인천 지역은 고의적 자해로 인한 사망률이 광주 지역보다 2.6배나 높았다” 고 밝혔다. 또 “뇌혈관질환과 당뇨로 인한 사망률도 전국에서 가장 높게 나타나는 등 대도시 노인들의 뇌혈관 질환으로 인한 사망비율은 이혼율과 납의 대기 중 오염도가 증가할수록 높았다.”고 분석되었다. 또 대기 중 아황산가스와 흡연률이 높은 울산 지역은 기관지질환과 폐암으로 인한 사망률이 가장 높았고 심장질환으로 인한 사망률이 가장 높은 부산 지역은 전북 지역보다 2배가량 높았다. 충북과 대전 지역은 위암과 결장암, 직장암 * 항문 암으로 인한 사망률이 가장 낮은 제주와 전남 지역보다 각각 1.5배와 1.9배가 높았다는 것을 볼 수 있었다. 나는 이러한 논문을 보고 교수님께서 연구하신 내용을 토대로 했을 때 60세 이상의 노인들이 건강한 신체로 생활을 하기 위해 개인 통제가 가능한 흡연과 이혼, 비만률을 낮추기 위한 노인들을 대상으로 하는 노인보건교육 강화와 대기 오염도를 낮추고 도로를 포장하는 등 정부의 사회 환경요인 개선책이 시급하다는 것을 토대로 했을 때 60세 이상 노인들이 거주하기 위하여 깨끗한 대기 환경 조성이 시급 하다고 생각한다. 대기 중 납 성분 등을 없애기 위하여 공장의 매연이나 자동차의 대기 가스등을 많이 줄이고, 건강하고 행복한 가족생활을 하는 것이 무엇보다도 중요하다고 생각한다. 또한 비만 율을 낮추기 위하여 인스턴트 음식 등을 줄이고 건강한 생활을 위해 체조나 줄넘기 등의 손쉽게 할 수 있는 운동을 꾸준히 해야 한다고 생각한다. 이와 같이 납 성분을 줄이고 이혼으로 인한 스트레스 현상 등을 많이 경감시켜 나간다면 60세 이상 노인들이 마음 놓고 건강하면서 행복한 삶을 살아갈 수 있는 사회 환경을 가진 지역을 조성해 갈 수 있을 것이라고 생각한다.
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