資源活用システム
【課題】 未利用の樹木類、及び汚泥、不純物を有機的に組み合わせて処理することにより、ランニングコストが少なくかつ資源が有効に活用できる資源活用システムを得る。
【解決手段】間伐あるいは伐採された樹木類（１）を粉砕処理して樹木類粉砕物（２）を生成し、該樹木類粉砕物（２）から蒸留装置（３０）で成分液（３）を抽出し、汚泥、不純物等の被処理物（１０）から濾過装置（７０）で泥（１１）、肥料養分（１２）、有機物（１３）を分別採取し、前記成分液（３）の抽出された樹木類粉砕物（２）の残渣（４）及び前記泥（１１）をロータリーキルン（５０）で焼成してセラミック炭（１５）を生成し、前記有機物（１３）、肥料養分（１２）及びセラミック炭（１５）を農業工場（１１０）に供給して植物（Ｓ２）の育成材料とする。
【解決手段】間伐あるいは伐採された樹木類（１）を粉砕処理して樹木類粉砕物（２）を生成し、該樹木類粉砕物（２）から蒸留装置（３０）で成分液（３）を抽出し、汚泥、不純物等の被処理物（１０）から濾過装置（７０）で泥（１１）、肥料養分（１２）、有機物（１３）を分別採取し、前記成分液（３）の抽出された樹木類粉砕物（２）の残渣（４）及び前記泥（１１）をロータリーキルン（５０）で焼成してセラミック炭（１５）を生成し、前記有機物（１３）、肥料養分（１２）及びセラミック炭（１５）を農業工場（１１０）に供給して植物（Ｓ２）の育成材料とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類、及び湖沼、下水処理場等で採集された汚泥、不純物等を処理して植物の育成材料に活用できるようした資源活用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、地主の高齢化、輸入される木材、竹、プラスチックの台頭等より、国内産の檜、杉、竹等の活用が低下し、国内の山林、竹林が荒廃している。また、湖沼、海等においては、汚水、化学合成洗剤を含む排水等の流入により水が富栄養化してヘドロが異常発生している。
【０００３】
ところで、木屑、生木等を使用して有機物汚泥、動植物性残渣、濃厚廃液等を処理するものとして特許文献１が、また、河川や湖沼等の水質浄化を行うものとして特許文献２があった。
【０００４】
特許文献１に記載されているものは、有機物汚泥・動植物性残渣・家畜糞尿及び工場濃厚廃液などに、木屑、生木、葉、雑草などをチップにして混入し、これを蒸発乾燥機で加温して乾燥させ、乾燥した乾燥物をペレット化して乾溜炉でガス化、炭化させ、得られたガスは蒸発乾燥機及び乾溜炉での熱源として利用し、炭化物は燃料、土壌改質剤、水処理剤、脱臭処理剤として利用するものであった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているものは、水質浄化処理装置を河川や湖沼等に浮かべ、槽体内に流入口から放流口向かう蛇行水路を形成し、水が流れる過程で水平浸透と鉛直浸透を反復させることで汚濁水を浄化し、槽体内の一部を二重底構造にして汚泥貯留部を設け、該汚泥貯留部に堆積した汚泥をポンプ等で外部に排出するものであった。
【０００６】
前記特許文献１は、チップにした木屑、生木等を、そのまま有機物汚泥・動植物性残渣・家畜糞尿及び工場濃厚廃液等に混入して乾燥させるようにしていたので、生木に含有した有益な成分液が逸脱し、これを有効に利用することができないものであった。また、特許文献２は、汚泥貯留部に堆積した汚泥を別途処理する必要があり、これの処理に多大の費用を要したり、また、処理手段によっては２次公害を引き起こしたりするものであった。
【特許文献１】特開２００３−５５６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類と、湖沼、下水処理場等で採集された汚泥、不純物等の被処理物とを有機的に組み合わせて処理することにより、ランニングコストが少なくかつ資源が有効に活用できる新規な資源活用システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、山林等で間伐あるいは伐採された檜、杉、竹等の樹木類を粉砕処理して樹木類粉砕物を生成し、該樹木類粉砕物から蒸留装置で成分液を抽出し、また、湖沼、海、下水処理場等の湖類から汚泥、不純物等の被処理物を採集し、該被処理物を濾過装置に供給し、該濾過装置で前記被処理物から泥、有機物、肥料養分を分別採取し、前記成分液の抽出された樹木類粉砕物の残渣及び前記泥を混合させてロータリーキルンに供給し、該ロータリーキルンで前記残渣を炭化させるとともに該炭化した残渣が泥の焼成物と混合したセラミック炭を生成し、前記有機物、肥料養分及びセラミック炭を農業工場に供給して植物の育成材料としたものである。
この場合、前記濾過装置は、比重の重い汚泥、不純物を沈下させる沈澱槽、比重の軽い塵埃を回収するフィルター槽、有害な病原菌を死滅させる殺菌槽、及び窒素、燐酸等の肥料養分を吸着する養分吸着槽を有する構成としたものである。
また、前記農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置を設け、該自然エネルギー採取装置により植物育成室の温度及び光を調節するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、檜、杉、竹等の樹木類から成分液を抽出し、該成分液を抽出した樹木類の残渣と、湖沼、海、下水処理場等の湖類から得た泥とを混合させてセラミック炭を生成するようにしたので、樹木類が有している有益な成分液及び炭化物を有効に生かすことができる。さらに、前記セラミック炭、及び前記湖類から得た有機物、肥料養分を農業工場に供給して植物の育成材料としたので、湖類で発生する汚泥、不純物等（ヘドロ）を有効に活用しながら、湖類の水質浄化が行えることになる。
また、前記農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギーで植物育成室の環境（温度及び光）を調節するようにしたので、前記セラミック炭、有機物、及び肥料養分の活用と相まって、ランニングコストの少ない植物の早期栽培が行えることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図において、図１は本発明による資源活用システムの工程図、図２は本発明による濾過装置の平面図、図３は図２のIII-III断面図、図４は図２のVI-VI断面図、図５は図２のV-V断面図、図６は本発明による濾過装置の被処理物吸込み部の拡大断面図、図７は本発明による蒸留装置及びロータリーキルンを示す断面図、図８は本発明による農業工場の断面図である。
【００１１】
図１は資源活用システムの工程図であり、山林、竹林等に樹勢する樹木類を処理する樹木類処理工程Ａ、湖沼、海、下水処理場等で発生した汚泥、不純物等の被処理物を処理する汚泥類処理工程Ｂ、前記樹木類処理工程Ａ及び汚泥類処理工程Ｂで処理した処理物で植物を生産する植物生産工程Ｃを主要部としてなる。
【００１２】
前記樹木類処理工程Ａは、山林、竹林等の樹勢地Ａ１で樹勢している檜、杉、竹等の樹木類１を、間伐・粉砕工程Ａ２で間伐あるいは伐採し、これらを現地にて粉砕装置２１により品種別に粉砕して樹木類粉砕物２を形成し、これをトラック等で処理工場Ａ３に搬送する。処理工場Ａ３は、蒸留装置３０、混合装置４０、及びロータリーキルン５０（回転窯）を有し、前記搬入された樹木類粉砕物２を蒸留装置３０で蒸留して成分液（精油）３を抽出する。該成分液３が抽出された樹木類粉砕物２の残渣４は、混合装置４０により後述する泥１１と混合される。
【００１３】
混合装置４０は、例えば、図７に示すように、内周に攪拌羽根４２を有するドラム４１を傾斜させ、該ドラム４１内に前記残渣４と泥１１を規定された混合比で投入し、モーターＭ２で回転させる。これにより、残渣４の表面に泥が付着した粒状の混合物１４を形成し、該混合物１４をロータリーキルン５０に供給する。
【００１４】
前記蒸留装置３０及びロータリーキルン５０は図７に示すようになっている。図７において、５０はロータリーキルンであり、内面に螺旋状の送り羽根５２を有する円筒状の炉体５１を傾斜させてローラー５３により回転自在に支持し、該炉体５１の低部側（左部）の投入口５１ａにバーナー５４及びホッパー５５を取り付け、炉体５１の高部側（右部）の排出口５１ｂに可搬式の収容箱５６を配置する。
【００１５】
そして、バーナー５４を作動させるとともに、前記炉体５１を、送り羽根５２が右方（炉体５１の排出口５１ｂ側）に送り傾向となる方向に回転させ、この状態で混合装置４０から前記残渣４と泥１１との混合物１４をホッパー５５に投入し、送り羽根５２で攪拌しつつ、炉体５１の高部側の排出口５１ｂに向けて送り、残渣４を炭化させるとともに、泥１１を焼成して炭化物の混入した粒状のセラミック炭１５を形成し、該セラミック炭１５を排出口５１ｂから落下させて収容箱５６に収容する。
【００１６】
蒸留装置３０は、容器３１内を底部側に設けた多孔製の排出ベルト３２で上下に仕切り、上部に樹木類粉砕物２が収容される収容室３３を、下部に噴出管収容室３４を形成する。収容室３３は、その上部に開閉蓋３５を取り付け、該開閉蓋３５を開けて前記樹木類粉砕物２を収容室３３内に収容する。また、前記排出ベルト３２の搬出側に位置する収容室３３の下側部に排出口３６を形成する。
【００１７】
また、前記噴出管収容室３４に蒸気発生装置３７の噴出管３７ｂを配管する。蒸気発生装置３７の加熱管３７ａは前述した炉体５１内に配管し、該加熱管３７ａ側に水を供給し、噴出管３７ｂから収容室３３に向けて蒸気を噴出することより、収容室３３内に収容された樹木類粉砕物２を蒸気加熱し、該樹木類粉砕物２内に含まれている成分液３を滲出させる。噴出管収容室３４の底壁は傾斜させ、該底壁の最下部に前記成分液３及び凝結した復水が流出する流出口３８を形成する。該流出口３８から流出した成分液３及び復水は精油タンク３９に貯留され、ここで上層部に比重の小さい精油３ａが、下層部に成分液の混合した水溶性混合液３ｂが生成される。そして、前記精油３ａ、水溶性混合液３ｂは図１の工程Ａ４で益用処理され、入浴剤、香料、農業用害虫忌避剤等の益用剤Ｓ１となる。
【００１８】
前記成分液３が滲出した後の樹木類粉砕物２、即ち残渣４は排出ベルト３２によって排出口３６から外部に排出され、該排出された残渣４は前述した泥１１と共に混合装置４０に供給され、混合物１４となってロータリーキルン５０のホッパー５５に供給される。なお、前記樹木類処理工程Ａにおいて、粉砕装置２１は処理工場Ａ３に設置し、樹木類１の粉砕を処理工場Ａ３で粉砕するようにしてもよい。
【００１９】
前述した汚泥類処理工程Ｂは、湖沼、海、下水処理場等の湖類Ｂ１で発生した汚泥、不純物等の被処理物（ヘドロ）１０を採集・濾過工程Ｂ２で採集し、該採集した被処理物１０を濾過・殺菌処理するとともに、泥１１、肥料養分１２、有機物１３に分別する。分別された泥１１は混合装置４０を介して前記残渣４とともロータリーキルン５０の炉体５１に投入され、焼成されてセラミック炭１５となる。
【００２０】
前記工程Ｂ２による被処理物１０の採集、濾過・殺菌処理及び分別は、図２に示すように、湖類Ｂ１の水面に浮かべた浮体７１に採集装置６０、及び濾過装置７０を設置して行われる。即ち、長方形状の浮体７１の左角部の前部（図２において左下）に採集装置６０を設置し、残余の部に１４個の槽７２〜８５を有する濾過装置７０を設置する。
【００２１】
採集装置６０は、図６に示すように、スクリューコンベア形の揚水ポンプ６１及び攪拌ポンプ６５を組み合わせてなる。前記揚水ポンプ６１は、上下に起立配置した筒状のケーシング６２内にモーターＭ１によって揚上方向に回転されるスクリュー６３を収容し、ケーシング６２の下端に吸込み口６２ａを、上端部に吐出管６２ｂを有する。前記揚水ポンプ６１は昇降機構６４により浮体７１上で上下動調節可能に支持され、該昇降機構６４により、揚水ポンプ６１の吸込み口６２ａを湖類Ｂ１の底部に接近させる。
【００２２】
前記攪拌ポンプ６５は、浮体７１の下面部でネット６６によって仕切られた取水口６７に吸引管６５ａの吸込み口を配置し、吐出管６５ｂを前記ケーシング６２の吸込み口６２ａの周囲に形成したノズルケース６８に接続し、前記取水口６７で吸引した湖類Ｂ１の水を前記ノズルケース６８に形成した多数のノズルから吐出させ、前記ケーシング６２の吸込み口６２ａ部位に堆積している湖類Ｂ１の被処理物１０を攪拌し、該被処理物１０が前記吸込み口６２ａから効率よく吸引されるようにする。
【００２３】
濾過装置７０は、１４個の箱型の槽７２〜８５を前後左右に隣接させて配列し、前記採集装置６０で採集した被処理物１０を順次流通させて殺菌処理するとともに、被処理物１０に混在している泥１１、肥料養分１２、有機物１３を分別して回収する。
【００２４】
即ち、前記濾過装置７０は、前列（図２おいて下部）に、図２、図３に示すように、左部から右部に向かって第１沈澱槽７２、第２沈澱槽７３、第１フィルター槽７４、第２フィルター槽７５を配置し、中列に、図２、図４に示すように、右部から左部に向かって第３フィルター槽７６、第４フィルター槽７７、第５フィルター槽７８、第１殺菌槽７９、第２殺菌槽８０を配置し、後列に、図２、図５に示すように、左部から右部に向かって第３殺菌槽８１、第４殺菌槽８２、第５殺菌槽８３、第６殺菌槽８４、及び処理水検査槽８５を配置する。
【００２５】
前記第１沈澱槽７２の上部に前述した揚水ポンプ６１の吐出管６２ｂを配置し、該吐出管６２ｂから第１沈澱槽７２に向けて被処理物１０を吐出し、該第１沈澱槽７２で比重の重い一次泥１１ａを回収する。前記第１沈澱槽７２の上面には粗目のネット７２ａを張り、該ネット７２ａで吐出管６２ｂから吐出される被処理物１０に混在している大粒の塵埃を捕捉する。
【００２６】
前記第１沈澱槽７２で処理された被処理物は第２沈澱槽７３に流れ、該第２沈澱槽７３で比重の重い二次泥１１ｂを回収した後、第１フィルター槽７４に流れる。該第１フィルター槽７４は、上層部に袋状のフィルター７４ａを、下層部に紫外線殺菌灯７４ｂを取り付け、フィルター７４ａでより細かい塵埃、不純物を回収し、紫外線殺菌灯７４ｂで照射される紫外線により主として被処理物内の植物プランクトン、動物プランクトンを死滅させる。
【００２７】
前記第１フィルター槽７４で処理された被処理物は第２フィルター槽７５、次いで第３フィルター槽７６に向かって流れる。該第２、第３フィルター槽７５，７６内にはセラミック炭１５が収容されており、該セラミック炭１５により被処理物に含まれている窒素、燐、等の肥料養分１２、有機物となる微細な塵埃等を吸着する。
【００２８】
前記第３フィルター槽７６で処理された被処理物は、第４、第５フィルター槽（養分吸着槽）７７，７８に向かって流れる。該第４、第５フィルター槽７７，７８にはケナフフィルター７７ａ，７８ａが取り付けられており、該ケナフフィルター７７ａ，７８ａにより主として被処理物内の燐（養分）を吸着する。
【００２９】
前記第５フィルター槽７８で処理された被処理物は、第１殺菌槽７９〜第６殺菌槽８４に向かって流れる。第１殺菌槽７９〜第４殺菌槽８２には、それぞれ紫外線殺菌灯７９ａ〜８２ａ、及びオゾン注入ノズル７９ｂ〜８２ｂが取り付けられ、第５殺菌槽８３〜第６殺菌槽８４には、それぞれオゾン注入ノズル８３ｂ〜８４ｂのみが取り付けられ、前記紫外線殺菌灯７９ａ〜８２ａによる紫外線の照射、及びオゾン注入ノズル７９ｂ〜８４ｂから注入されるオゾンにより、被処理物内の植物プランクトン、動物プランクトン、雑菌等を死滅させる。前記オゾン注入ノズル７９ｂ〜８４ｂには、浮体７１の左部後部に設置したオゾン発生装置８６から分配管８７を介して供給される。
【００３０】
第６殺菌槽８４で処理された被処理物は処理水検査槽８５に流れ、該処理水検査槽８５で水質検査され、規定値以下（ＣＯＤ値５ｐｐｍ以下）となった清浄水Ｓ３は排出管８５から湖類Ｂ１に還元、又は後述の農業工場１１０に供給され、植物の育成用として使用される。
【００３１】
そして、前記濾過装置７０で分別捕捉された泥１１（１１ａ，１１ｂ）、肥料養分１２、有機物１３を回収し、泥１１は前述したように、ロータリーキルン５０で残渣４と混合、焼成してセラミック炭１５に生成し、該セラミック炭１５、前記肥料養分１２及び有機物１３は後述する農業工場１１０に供給して植物の育成材料とする。この場合、ケナフフィルター７４ａに付着している肥料養分１２は、有機物１３となるケナフフィルター７４ａを裁断し、該ケナフフィルター７４ａとともに農業工場１１０に供給される。
【００３２】
植物生産工程Ｃは、自然エネルギー採取工程Ｃ１で風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置９０により電気及び熱を採取し、植物育成工程Ｃ２で環境調節装置１００により前記電気及び熱を調節して農業工場１１０の植物育成室の温度、光等を制御し、該農業工場１１０で野菜類、根菜類、果物類、穀物類等の植物Ｓ２を早期栽培する。
【００３３】
前記農業工場１１０は図８に示すようになっている。即ち、略密閉された建物１１１内に複数の植物育成室１１２、即ち、発芽室１１２ａ、苗育成室１１２ｂ、成熟室１１２ｃを形成し、苗育成室１１２ｂ、成熟室１１２ｃの天井部に多数の発光ダイオード１１４（１１４ａ，１１４ｂ）を取り付ける。前記植物育成室１１２の床部に多数のパレット１１３を配置し、また、植物育成室１１２の温度及び湿度を調節する温水パイプ、クーラー等の温湿度調節機（図示省略）を設置する。そして、前記各パレット１１３に前述したセラミック炭１５、肥料養分１２、有機物１３等の育成材料を収容し、発芽室１１２ａのパレット１１３に所定の植物の種子Ｓ２ａを蒔き、芽が出てきた後は苗育成室１１２ｂに移動又は移植し、ここで苗Ｓ２ｂを成長させる。苗が成長した成長植物Ｓ２ｃは成熟室１１２ｃに移動又は移植し、ここで成熟させる。
【００３４】
前記発芽室１１２ａ、苗育成室１１２ｂ及び成熟室１１２ｃの温度、湿度、及び光量等は温湿度調節機を含む環境調節装置１００で調節する。この場合、発光ダイオード１１４にあっては、例えば、苗育成室１１２ｂの発光ダイオード１１４ａの発光色は主として青色にして苗の育成を促し、成熟室１１２ｃの発光ダイオード１１４ｂの発光色は主として赤色にして果実の熟成を促す。あるいは、前記発光ダイオード１１４ａ、１１４ｂの光量、発光時間等を調節して植物育成室１１２内の環境を希望する季節の状態に設定し、異なった季節の植物を任意に育成するようにする。また、使用済みのセラミック炭及び有機物１６（図１）は前述したロータリーキルン５０に供給し、セラミック炭は再生され、有機物は炭化物となる。
【００３５】
前記建物１１１の屋根には、自然エネルギーを採取する風力発電機９１、ソーラーパネル（太陽光発電機）９２、太陽熱温水器９３等を取り付け、これらで得た電気、熱を前記環境調節装置１００で出力制御する。
【００３６】
以上説明したように、本願発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類、及び湖沼、下水処理場等の湖類で発生した汚泥、不純物等の被処理物から、植物の育成材料、及び入浴剤、光量、農業用害虫忌避剤等の有益剤に転換するようにしたので、前記樹木類、被処理物の処理が公害を発生しない産業活動に寄与することになり、山林等、樹勢地の復元、湖類の浄化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による資源活用システムの工程図である。
【図２】本発明による濾過装置の平面図である。
【図３】図２のIII-III断面図である。
【図４】図２のVI-VI断面図である。
【図５】図２のV-V断面図である。
【図６】本発明による濾過装置の被処理物吸込み部の拡大断面図である。
【図７】本発明による蒸留装置及びロータリーキルンを示す断面図である。
【図８】本発明による農業工場の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ 樹木類処理工程
Ａ１ 樹勢地
Ａ２ 間伐・粉砕工程
Ａ３ 処理工場
Ｂ 汚泥類処理工程
Ｂ１ 湖類
Ｂ２ 採集・濾過工程
Ｃ 植物生産工程
Ｃ１ 自然エネルギー採取工程
Ｃ２ 植物育成工程
１ 樹木類
２ 樹木類粉砕物
３ 成分液
３ａ 精油
３ｂ 水溶性混合液
４ 残渣
１０ 被処理物
１１ 泥
１２ 肥料養分
１３ 有機物
１５ セラミック炭
２１ 粉砕装置
３０ 蒸留装置
３１ 容器
３２ 排出ベルト
３３ 収容室
３４ 噴出管収容室
３５ 開閉蓋
３６ 排出口
３７ 蒸気発生装置
３７ａ 加熱管
３７ｂ 噴出管
３８ 流出口
３９ 精油タンク
４０ 混合装置
４１ ドラム
４２ 攪拌羽根
Ｍ２ モーター
５０ ロータリーキルン
５１ 炉体
５２ 送り羽根
５３ ローラー
５４ バーナー
５５ ホッパー
５６ 収容箱
６０ 採集装置
６１ 揚水ポンプ
６２ ケーシング
６３ スクリュー
Ｍ１ モーター
６４ 昇降機構
６５ 攪拌ポンプ
６６ ネット
６７ 取水口
６８ ノズルケース
７０ 濾過装置
７１ 浮体
７２−７３ 第１、第２沈澱槽
７４−７８ 第１〜第５フィルター槽
７９−８４ 第１〜第６殺菌槽
８５ 処理水検査槽
８５ａ 排出管
８６ オゾン発生装置
８７ 分配管
９０ 自然エネルギー採取装置
９１ 風力発電機
９２ ソーラーパネル（太陽光発電機）
９３ 太陽熱温水器
１００ 環境調節装置
１１０ 農業工場
１１１ 建物
１１２（１１２ａ〜１１２ｃ） 植物育成室
１１３ パレット
１１４（１１４ａ，１１４ｂ） 発光ダイオード
Ｓ１ 益用剤
Ｓ２ 植物
Ｓ３ 清浄水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類、及び湖沼、下水処理場等で採集された汚泥、不純物等を処理して植物の育成材料に活用できるようした資源活用システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、地主の高齢化、輸入される木材、竹、プラスチックの台頭等より、国内産の檜、杉、竹等の活用が低下し、国内の山林、竹林が荒廃している。また、湖沼、海等においては、汚水、化学合成洗剤を含む排水等の流入により水が富栄養化してヘドロが異常発生している。
【０００３】
ところで、木屑、生木等を使用して有機物汚泥、動植物性残渣、濃厚廃液等を処理するものとして特許文献１が、また、河川や湖沼等の水質浄化を行うものとして特許文献２があった。
【０００４】
特許文献１に記載されているものは、有機物汚泥・動植物性残渣・家畜糞尿及び工場濃厚廃液などに、木屑、生木、葉、雑草などをチップにして混入し、これを蒸発乾燥機で加温して乾燥させ、乾燥した乾燥物をペレット化して乾溜炉でガス化、炭化させ、得られたガスは蒸発乾燥機及び乾溜炉での熱源として利用し、炭化物は燃料、土壌改質剤、水処理剤、脱臭処理剤として利用するものであった。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているものは、水質浄化処理装置を河川や湖沼等に浮かべ、槽体内に流入口から放流口向かう蛇行水路を形成し、水が流れる過程で水平浸透と鉛直浸透を反復させることで汚濁水を浄化し、槽体内の一部を二重底構造にして汚泥貯留部を設け、該汚泥貯留部に堆積した汚泥をポンプ等で外部に排出するものであった。
【０００６】
前記特許文献１は、チップにした木屑、生木等を、そのまま有機物汚泥・動植物性残渣・家畜糞尿及び工場濃厚廃液等に混入して乾燥させるようにしていたので、生木に含有した有益な成分液が逸脱し、これを有効に利用することができないものであった。また、特許文献２は、汚泥貯留部に堆積した汚泥を別途処理する必要があり、これの処理に多大の費用を要したり、また、処理手段によっては２次公害を引き起こしたりするものであった。
【特許文献１】特開２００３−５５６６６号公報
【特許文献２】特開２００４−２７６０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類と、湖沼、下水処理場等で採集された汚泥、不純物等の被処理物とを有機的に組み合わせて処理することにより、ランニングコストが少なくかつ資源が有効に活用できる新規な資源活用システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、山林等で間伐あるいは伐採された檜、杉、竹等の樹木類を粉砕処理して樹木類粉砕物を生成し、該樹木類粉砕物から蒸留装置で成分液を抽出し、また、湖沼、海、下水処理場等の湖類から汚泥、不純物等の被処理物を採集し、該被処理物を濾過装置に供給し、該濾過装置で前記被処理物から泥、有機物、肥料養分を分別採取し、前記成分液の抽出された樹木類粉砕物の残渣及び前記泥を混合させてロータリーキルンに供給し、該ロータリーキルンで前記残渣を炭化させるとともに該炭化した残渣が泥の焼成物と混合したセラミック炭を生成し、前記有機物、肥料養分及びセラミック炭を農業工場に供給して植物の育成材料としたものである。
この場合、前記濾過装置は、比重の重い汚泥、不純物を沈下させる沈澱槽、比重の軽い塵埃を回収するフィルター槽、有害な病原菌を死滅させる殺菌槽、及び窒素、燐酸等の肥料養分を吸着する養分吸着槽を有する構成としたものである。
また、前記農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置を設け、該自然エネルギー採取装置により植物育成室の温度及び光を調節するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、檜、杉、竹等の樹木類から成分液を抽出し、該成分液を抽出した樹木類の残渣と、湖沼、海、下水処理場等の湖類から得た泥とを混合させてセラミック炭を生成するようにしたので、樹木類が有している有益な成分液及び炭化物を有効に生かすことができる。さらに、前記セラミック炭、及び前記湖類から得た有機物、肥料養分を農業工場に供給して植物の育成材料としたので、湖類で発生する汚泥、不純物等（ヘドロ）を有効に活用しながら、湖類の水質浄化が行えることになる。
また、前記農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギーで植物育成室の環境（温度及び光）を調節するようにしたので、前記セラミック炭、有機物、及び肥料養分の活用と相まって、ランニングコストの少ない植物の早期栽培が行えることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図において、図１は本発明による資源活用システムの工程図、図２は本発明による濾過装置の平面図、図３は図２のIII-III断面図、図４は図２のVI-VI断面図、図５は図２のV-V断面図、図６は本発明による濾過装置の被処理物吸込み部の拡大断面図、図７は本発明による蒸留装置及びロータリーキルンを示す断面図、図８は本発明による農業工場の断面図である。
【００１１】
図１は資源活用システムの工程図であり、山林、竹林等に樹勢する樹木類を処理する樹木類処理工程Ａ、湖沼、海、下水処理場等で発生した汚泥、不純物等の被処理物を処理する汚泥類処理工程Ｂ、前記樹木類処理工程Ａ及び汚泥類処理工程Ｂで処理した処理物で植物を生産する植物生産工程Ｃを主要部としてなる。
【００１２】
前記樹木類処理工程Ａは、山林、竹林等の樹勢地Ａ１で樹勢している檜、杉、竹等の樹木類１を、間伐・粉砕工程Ａ２で間伐あるいは伐採し、これらを現地にて粉砕装置２１により品種別に粉砕して樹木類粉砕物２を形成し、これをトラック等で処理工場Ａ３に搬送する。処理工場Ａ３は、蒸留装置３０、混合装置４０、及びロータリーキルン５０（回転窯）を有し、前記搬入された樹木類粉砕物２を蒸留装置３０で蒸留して成分液（精油）３を抽出する。該成分液３が抽出された樹木類粉砕物２の残渣４は、混合装置４０により後述する泥１１と混合される。
【００１３】
混合装置４０は、例えば、図７に示すように、内周に攪拌羽根４２を有するドラム４１を傾斜させ、該ドラム４１内に前記残渣４と泥１１を規定された混合比で投入し、モーターＭ２で回転させる。これにより、残渣４の表面に泥が付着した粒状の混合物１４を形成し、該混合物１４をロータリーキルン５０に供給する。
【００１４】
前記蒸留装置３０及びロータリーキルン５０は図７に示すようになっている。図７において、５０はロータリーキルンであり、内面に螺旋状の送り羽根５２を有する円筒状の炉体５１を傾斜させてローラー５３により回転自在に支持し、該炉体５１の低部側（左部）の投入口５１ａにバーナー５４及びホッパー５５を取り付け、炉体５１の高部側（右部）の排出口５１ｂに可搬式の収容箱５６を配置する。
【００１５】
そして、バーナー５４を作動させるとともに、前記炉体５１を、送り羽根５２が右方（炉体５１の排出口５１ｂ側）に送り傾向となる方向に回転させ、この状態で混合装置４０から前記残渣４と泥１１との混合物１４をホッパー５５に投入し、送り羽根５２で攪拌しつつ、炉体５１の高部側の排出口５１ｂに向けて送り、残渣４を炭化させるとともに、泥１１を焼成して炭化物の混入した粒状のセラミック炭１５を形成し、該セラミック炭１５を排出口５１ｂから落下させて収容箱５６に収容する。
【００１６】
蒸留装置３０は、容器３１内を底部側に設けた多孔製の排出ベルト３２で上下に仕切り、上部に樹木類粉砕物２が収容される収容室３３を、下部に噴出管収容室３４を形成する。収容室３３は、その上部に開閉蓋３５を取り付け、該開閉蓋３５を開けて前記樹木類粉砕物２を収容室３３内に収容する。また、前記排出ベルト３２の搬出側に位置する収容室３３の下側部に排出口３６を形成する。
【００１７】
また、前記噴出管収容室３４に蒸気発生装置３７の噴出管３７ｂを配管する。蒸気発生装置３７の加熱管３７ａは前述した炉体５１内に配管し、該加熱管３７ａ側に水を供給し、噴出管３７ｂから収容室３３に向けて蒸気を噴出することより、収容室３３内に収容された樹木類粉砕物２を蒸気加熱し、該樹木類粉砕物２内に含まれている成分液３を滲出させる。噴出管収容室３４の底壁は傾斜させ、該底壁の最下部に前記成分液３及び凝結した復水が流出する流出口３８を形成する。該流出口３８から流出した成分液３及び復水は精油タンク３９に貯留され、ここで上層部に比重の小さい精油３ａが、下層部に成分液の混合した水溶性混合液３ｂが生成される。そして、前記精油３ａ、水溶性混合液３ｂは図１の工程Ａ４で益用処理され、入浴剤、香料、農業用害虫忌避剤等の益用剤Ｓ１となる。
【００１８】
前記成分液３が滲出した後の樹木類粉砕物２、即ち残渣４は排出ベルト３２によって排出口３６から外部に排出され、該排出された残渣４は前述した泥１１と共に混合装置４０に供給され、混合物１４となってロータリーキルン５０のホッパー５５に供給される。なお、前記樹木類処理工程Ａにおいて、粉砕装置２１は処理工場Ａ３に設置し、樹木類１の粉砕を処理工場Ａ３で粉砕するようにしてもよい。
【００１９】
前述した汚泥類処理工程Ｂは、湖沼、海、下水処理場等の湖類Ｂ１で発生した汚泥、不純物等の被処理物（ヘドロ）１０を採集・濾過工程Ｂ２で採集し、該採集した被処理物１０を濾過・殺菌処理するとともに、泥１１、肥料養分１２、有機物１３に分別する。分別された泥１１は混合装置４０を介して前記残渣４とともロータリーキルン５０の炉体５１に投入され、焼成されてセラミック炭１５となる。
【００２０】
前記工程Ｂ２による被処理物１０の採集、濾過・殺菌処理及び分別は、図２に示すように、湖類Ｂ１の水面に浮かべた浮体７１に採集装置６０、及び濾過装置７０を設置して行われる。即ち、長方形状の浮体７１の左角部の前部（図２において左下）に採集装置６０を設置し、残余の部に１４個の槽７２〜８５を有する濾過装置７０を設置する。
【００２１】
採集装置６０は、図６に示すように、スクリューコンベア形の揚水ポンプ６１及び攪拌ポンプ６５を組み合わせてなる。前記揚水ポンプ６１は、上下に起立配置した筒状のケーシング６２内にモーターＭ１によって揚上方向に回転されるスクリュー６３を収容し、ケーシング６２の下端に吸込み口６２ａを、上端部に吐出管６２ｂを有する。前記揚水ポンプ６１は昇降機構６４により浮体７１上で上下動調節可能に支持され、該昇降機構６４により、揚水ポンプ６１の吸込み口６２ａを湖類Ｂ１の底部に接近させる。
【００２２】
前記攪拌ポンプ６５は、浮体７１の下面部でネット６６によって仕切られた取水口６７に吸引管６５ａの吸込み口を配置し、吐出管６５ｂを前記ケーシング６２の吸込み口６２ａの周囲に形成したノズルケース６８に接続し、前記取水口６７で吸引した湖類Ｂ１の水を前記ノズルケース６８に形成した多数のノズルから吐出させ、前記ケーシング６２の吸込み口６２ａ部位に堆積している湖類Ｂ１の被処理物１０を攪拌し、該被処理物１０が前記吸込み口６２ａから効率よく吸引されるようにする。
【００２３】
濾過装置７０は、１４個の箱型の槽７２〜８５を前後左右に隣接させて配列し、前記採集装置６０で採集した被処理物１０を順次流通させて殺菌処理するとともに、被処理物１０に混在している泥１１、肥料養分１２、有機物１３を分別して回収する。
【００２４】
即ち、前記濾過装置７０は、前列（図２おいて下部）に、図２、図３に示すように、左部から右部に向かって第１沈澱槽７２、第２沈澱槽７３、第１フィルター槽７４、第２フィルター槽７５を配置し、中列に、図２、図４に示すように、右部から左部に向かって第３フィルター槽７６、第４フィルター槽７７、第５フィルター槽７８、第１殺菌槽７９、第２殺菌槽８０を配置し、後列に、図２、図５に示すように、左部から右部に向かって第３殺菌槽８１、第４殺菌槽８２、第５殺菌槽８３、第６殺菌槽８４、及び処理水検査槽８５を配置する。
【００２５】
前記第１沈澱槽７２の上部に前述した揚水ポンプ６１の吐出管６２ｂを配置し、該吐出管６２ｂから第１沈澱槽７２に向けて被処理物１０を吐出し、該第１沈澱槽７２で比重の重い一次泥１１ａを回収する。前記第１沈澱槽７２の上面には粗目のネット７２ａを張り、該ネット７２ａで吐出管６２ｂから吐出される被処理物１０に混在している大粒の塵埃を捕捉する。
【００２６】
前記第１沈澱槽７２で処理された被処理物は第２沈澱槽７３に流れ、該第２沈澱槽７３で比重の重い二次泥１１ｂを回収した後、第１フィルター槽７４に流れる。該第１フィルター槽７４は、上層部に袋状のフィルター７４ａを、下層部に紫外線殺菌灯７４ｂを取り付け、フィルター７４ａでより細かい塵埃、不純物を回収し、紫外線殺菌灯７４ｂで照射される紫外線により主として被処理物内の植物プランクトン、動物プランクトンを死滅させる。
【００２７】
前記第１フィルター槽７４で処理された被処理物は第２フィルター槽７５、次いで第３フィルター槽７６に向かって流れる。該第２、第３フィルター槽７５，７６内にはセラミック炭１５が収容されており、該セラミック炭１５により被処理物に含まれている窒素、燐、等の肥料養分１２、有機物となる微細な塵埃等を吸着する。
【００２８】
前記第３フィルター槽７６で処理された被処理物は、第４、第５フィルター槽（養分吸着槽）７７，７８に向かって流れる。該第４、第５フィルター槽７７，７８にはケナフフィルター７７ａ，７８ａが取り付けられており、該ケナフフィルター７７ａ，７８ａにより主として被処理物内の燐（養分）を吸着する。
【００２９】
前記第５フィルター槽７８で処理された被処理物は、第１殺菌槽７９〜第６殺菌槽８４に向かって流れる。第１殺菌槽７９〜第４殺菌槽８２には、それぞれ紫外線殺菌灯７９ａ〜８２ａ、及びオゾン注入ノズル７９ｂ〜８２ｂが取り付けられ、第５殺菌槽８３〜第６殺菌槽８４には、それぞれオゾン注入ノズル８３ｂ〜８４ｂのみが取り付けられ、前記紫外線殺菌灯７９ａ〜８２ａによる紫外線の照射、及びオゾン注入ノズル７９ｂ〜８４ｂから注入されるオゾンにより、被処理物内の植物プランクトン、動物プランクトン、雑菌等を死滅させる。前記オゾン注入ノズル７９ｂ〜８４ｂには、浮体７１の左部後部に設置したオゾン発生装置８６から分配管８７を介して供給される。
【００３０】
第６殺菌槽８４で処理された被処理物は処理水検査槽８５に流れ、該処理水検査槽８５で水質検査され、規定値以下（ＣＯＤ値５ｐｐｍ以下）となった清浄水Ｓ３は排出管８５から湖類Ｂ１に還元、又は後述の農業工場１１０に供給され、植物の育成用として使用される。
【００３１】
そして、前記濾過装置７０で分別捕捉された泥１１（１１ａ，１１ｂ）、肥料養分１２、有機物１３を回収し、泥１１は前述したように、ロータリーキルン５０で残渣４と混合、焼成してセラミック炭１５に生成し、該セラミック炭１５、前記肥料養分１２及び有機物１３は後述する農業工場１１０に供給して植物の育成材料とする。この場合、ケナフフィルター７４ａに付着している肥料養分１２は、有機物１３となるケナフフィルター７４ａを裁断し、該ケナフフィルター７４ａとともに農業工場１１０に供給される。
【００３２】
植物生産工程Ｃは、自然エネルギー採取工程Ｃ１で風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置９０により電気及び熱を採取し、植物育成工程Ｃ２で環境調節装置１００により前記電気及び熱を調節して農業工場１１０の植物育成室の温度、光等を制御し、該農業工場１１０で野菜類、根菜類、果物類、穀物類等の植物Ｓ２を早期栽培する。
【００３３】
前記農業工場１１０は図８に示すようになっている。即ち、略密閉された建物１１１内に複数の植物育成室１１２、即ち、発芽室１１２ａ、苗育成室１１２ｂ、成熟室１１２ｃを形成し、苗育成室１１２ｂ、成熟室１１２ｃの天井部に多数の発光ダイオード１１４（１１４ａ，１１４ｂ）を取り付ける。前記植物育成室１１２の床部に多数のパレット１１３を配置し、また、植物育成室１１２の温度及び湿度を調節する温水パイプ、クーラー等の温湿度調節機（図示省略）を設置する。そして、前記各パレット１１３に前述したセラミック炭１５、肥料養分１２、有機物１３等の育成材料を収容し、発芽室１１２ａのパレット１１３に所定の植物の種子Ｓ２ａを蒔き、芽が出てきた後は苗育成室１１２ｂに移動又は移植し、ここで苗Ｓ２ｂを成長させる。苗が成長した成長植物Ｓ２ｃは成熟室１１２ｃに移動又は移植し、ここで成熟させる。
【００３４】
前記発芽室１１２ａ、苗育成室１１２ｂ及び成熟室１１２ｃの温度、湿度、及び光量等は温湿度調節機を含む環境調節装置１００で調節する。この場合、発光ダイオード１１４にあっては、例えば、苗育成室１１２ｂの発光ダイオード１１４ａの発光色は主として青色にして苗の育成を促し、成熟室１１２ｃの発光ダイオード１１４ｂの発光色は主として赤色にして果実の熟成を促す。あるいは、前記発光ダイオード１１４ａ、１１４ｂの光量、発光時間等を調節して植物育成室１１２内の環境を希望する季節の状態に設定し、異なった季節の植物を任意に育成するようにする。また、使用済みのセラミック炭及び有機物１６（図１）は前述したロータリーキルン５０に供給し、セラミック炭は再生され、有機物は炭化物となる。
【００３５】
前記建物１１１の屋根には、自然エネルギーを採取する風力発電機９１、ソーラーパネル（太陽光発電機）９２、太陽熱温水器９３等を取り付け、これらで得た電気、熱を前記環境調節装置１００で出力制御する。
【００３６】
以上説明したように、本願発明は、間伐あるいは伐採された未利用の樹木類、及び湖沼、下水処理場等の湖類で発生した汚泥、不純物等の被処理物から、植物の育成材料、及び入浴剤、光量、農業用害虫忌避剤等の有益剤に転換するようにしたので、前記樹木類、被処理物の処理が公害を発生しない産業活動に寄与することになり、山林等、樹勢地の復元、湖類の浄化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による資源活用システムの工程図である。
【図２】本発明による濾過装置の平面図である。
【図３】図２のIII-III断面図である。
【図４】図２のVI-VI断面図である。
【図５】図２のV-V断面図である。
【図６】本発明による濾過装置の被処理物吸込み部の拡大断面図である。
【図７】本発明による蒸留装置及びロータリーキルンを示す断面図である。
【図８】本発明による農業工場の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ 樹木類処理工程
Ａ１ 樹勢地
Ａ２ 間伐・粉砕工程
Ａ３ 処理工場
Ｂ 汚泥類処理工程
Ｂ１ 湖類
Ｂ２ 採集・濾過工程
Ｃ 植物生産工程
Ｃ１ 自然エネルギー採取工程
Ｃ２ 植物育成工程
１ 樹木類
２ 樹木類粉砕物
３ 成分液
３ａ 精油
３ｂ 水溶性混合液
４ 残渣
１０ 被処理物
１１ 泥
１２ 肥料養分
１３ 有機物
１５ セラミック炭
２１ 粉砕装置
３０ 蒸留装置
３１ 容器
３２ 排出ベルト
３３ 収容室
３４ 噴出管収容室
３５ 開閉蓋
３６ 排出口
３７ 蒸気発生装置
３７ａ 加熱管
３７ｂ 噴出管
３８ 流出口
３９ 精油タンク
４０ 混合装置
４１ ドラム
４２ 攪拌羽根
Ｍ２ モーター
５０ ロータリーキルン
５１ 炉体
５２ 送り羽根
５３ ローラー
５４ バーナー
５５ ホッパー
５６ 収容箱
６０ 採集装置
６１ 揚水ポンプ
６２ ケーシング
６３ スクリュー
Ｍ１ モーター
６４ 昇降機構
６５ 攪拌ポンプ
６６ ネット
６７ 取水口
６８ ノズルケース
７０ 濾過装置
７１ 浮体
７２−７３ 第１、第２沈澱槽
７４−７８ 第１〜第５フィルター槽
７９−８４ 第１〜第６殺菌槽
８５ 処理水検査槽
８５ａ 排出管
８６ オゾン発生装置
８７ 分配管
９０ 自然エネルギー採取装置
９１ 風力発電機
９２ ソーラーパネル（太陽光発電機）
９３ 太陽熱温水器
１００ 環境調節装置
１１０ 農業工場
１１１ 建物
１１２（１１２ａ〜１１２ｃ） 植物育成室
１１３ パレット
１１４（１１４ａ，１１４ｂ） 発光ダイオード
Ｓ１ 益用剤
Ｓ２ 植物
Ｓ３ 清浄水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
山林等で間伐あるいは伐採された檜、杉、竹等の樹木類を粉砕処理して樹木類粉砕物を生成し、該樹木類粉砕物から蒸留装置で成分液を抽出し、湖沼、海、下水処理場等の湖類から汚泥、不純物等の被処理物を採集し、該被処理物を濾過装置に供給し、該濾過装置で前記被処理物から泥、有機物、肥料養分を分別採取し、前記成分液の抽出された樹木類粉砕物の残渣及び前記泥をロータリーキルンに供給し、該ロータリーキルンで前記残渣を炭化させるとともに該炭化した残渣が泥の焼成物と混合したセラミック炭を生成し、前記有機物、肥料養分及びセラミック炭を農業工場に供給して植物の育成材料としたことを特徴とする資源活用システム。
【請求項２】
濾過装置は、比重の重い汚泥、不純物を沈下させる沈澱槽、比重の軽い塵埃を回収するフィルター槽、有害な病原菌を死滅させる殺菌槽、及び窒素、燐酸等の肥料養分を吸着する養分吸着槽を有してなることを特徴とする請求項１記載の資源活用システム。
【請求項３】
農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置を設け、該自然エネルギー採取装置により植物育成室の温度及び光を調節してなることを特徴とする請求項１又は２記載の資源活用システム。
【請求項１】
山林等で間伐あるいは伐採された檜、杉、竹等の樹木類を粉砕処理して樹木類粉砕物を生成し、該樹木類粉砕物から蒸留装置で成分液を抽出し、湖沼、海、下水処理場等の湖類から汚泥、不純物等の被処理物を採集し、該被処理物を濾過装置に供給し、該濾過装置で前記被処理物から泥、有機物、肥料養分を分別採取し、前記成分液の抽出された樹木類粉砕物の残渣及び前記泥をロータリーキルンに供給し、該ロータリーキルンで前記残渣を炭化させるとともに該炭化した残渣が泥の焼成物と混合したセラミック炭を生成し、前記有機物、肥料養分及びセラミック炭を農業工場に供給して植物の育成材料としたことを特徴とする資源活用システム。
【請求項２】
濾過装置は、比重の重い汚泥、不純物を沈下させる沈澱槽、比重の軽い塵埃を回収するフィルター槽、有害な病原菌を死滅させる殺菌槽、及び窒素、燐酸等の肥料養分を吸着する養分吸着槽を有してなることを特徴とする請求項１記載の資源活用システム。
【請求項３】
農業工場は、風力発電機、太陽光発電機、太陽熱温水器等の自然エネルギー採取装置を設け、該自然エネルギー採取装置により植物育成室の温度及び光を調節してなることを特徴とする請求項１又は２記載の資源活用システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２１６１６３（Ｐ２００７−２１６１６３Ａ）
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４０６０７（Ｐ２００６−４０６０７）
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（３９４０００４８２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１７日（２００６．２．１７）
【出願人】（３９４０００４８２）
【Ｆターム（参考）】
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