家庭用殺虫剤などによる室内空気汚染の濃度計算

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(1)横浜国大環境研紀要18：21−28（1992）. る算. よ計. に度. ど濃. なの. 剤染. 虫汚. 殺気. 用空. 庭内. 家室. Kinetics ofRoom AirPollutionCaused byPesticidesforDomesticUse 花井義道＊・妻. 堵＊・加藤龍夫＊. YoshimichiHANAI，LuJIANG and Tatsuo KATOU Synopsis. ManypesticidesaresoldfordomesticuseinJapan・Use ofthesepesticidescauses room air pollution．Three types of pesticides such as p−dichlorobenzene，allethrin. andfenitrothionweretestedintheroom，andatomosphericconcentrationweremeas− ured continuously．These r由ults were compared with the mathematicalmodels which descrived by the parameters such as generation rates，the room capacity，. ventilationrates，adsorptionratesanddesorptionrates．. 1．はじめに農薬は農産物育成の田や畑での使用を前提として開. 発されてきたが，近年家庭内での殺虫，殺菌，防虫な. ら求めた計算値と実測値を比較検討した。 2．実験方法. どを目的とした商品が数多く市販され，マスメディア. 2．1防虫剤による汚染. による虫は有害，不潔との宣伝の効果もあり，多量. 衣類の防虫に使用されるp−ジクロルベンゼンを，. の殺虫剤などの農薬が家庭内でも使用されるよう. 実験室の机に置き，ガスクロマトグラフ自動分析装置. になった。これらの化学物質はいずれも毒性を有して. によって室内濃度を連続測定した。. おり，一定の蒸気圧を有する化学物質は室内空気を汚. 実験室はコンクリート建築の一室で，槙7．7m，奥. 染し，呼吸によって体内に摂取される。近年アレルギー. 行6．1m，高さ2．6m，容積122Ⅰ正である。空間率は. 疾患の患者数が増大しており，根本的な対策として生. 0．鍋で，室内空間は109d，換気率は密閉状態で0．59，. 活環境からの化学物質の排除が望まれている。殺虫剤. 窓とドアを開放した状態で7．6である。p一ジクロルベ. などの室内汚染の実態は，東京都生活文化局消費者部. ンゼンは和紙で包装された製品「ネオパラエース・エ. によって出版された報告書によってはじめて明らかに. ステー化学㈱」で，室内に設置する数を，2包（16．642. された。1）室内汚染の濃度は発生量，換気率などの要. g），5包（39．783g），10包（79．871g）と変え，それ. 因に依存することが指摘されている。そこで，一定の. ぞれについて，ドアと窓を閉じた密閉状態で12時間. 換気率の室内でp−ジクロルベンゼン，アレスリン，. 連続測定し，その後ドアと窓を開放し，p一ジクロル. スミチオンを有効成分とする製品を使用し，室内空気. ベンゼンを室内から取り除き，さらに数時間測定した。. 汚染の時間変化を測定し，有効成分の気相への発生速. p−ジクロルベンゼンの単位時間当りの発生量は，室. 度と，室内空間体積，換気率から求めた濃度予測式か＊横浜国立大学環境科学研究センター環境基礎工学研究室. Department of EnvironmentalEngineerlng Science， Institute of EnvironmentalScience and Technology， YokohamaNationalUniversity，240Yokohama．（1991年11月30日受領）. 内設置後の重量減少量から求めた。2包で9090〝g／. hr，5包で23500〟g／hr，10包で45600FLg／hrであった。. 2．2 蚊取り線香による汚染有効成分としてアレスリンを含有する蚊取り線香を.

(2) 22. 点火し，室内空気をTenax描集管に採取し，GC／. る室内に減圧弁を付けた小型のガスボンベ（9ゼ）と. MS−SIMで分析し，アレスリンの室内濃度の変化を. CO測定器を運び，室内CO濃度が30∼50ppmにな. 調べた。実験した室内はコンクリート建築の一室で，桟3．75. るように数秒間COガスを発生させた。数分以内に COは室内一様に拡散し，それ以後の減衰曲線から次. m，奥4．47m，高さ2．6m，容積43．6Id，空間率0．92，式によって換気率を求めた。一般環境大気ではCOは室内空間は40Ⅰぜ，換気率は密閉状態で0．43である。蚊取り線香は渦巻型の点火式の製品「金鳥の渦巻・大. 1ppm以下でCoは無視できる。換気率をβ「回／hr］，時間をt［hr］，初期CO濃. 日本除虫菊㈱」を用いた。一巻の重量は13gで，燃. 度をCl［ppm］，t時間後のCO濃度をC［ppm］. 焼時間は7．5時間であった。単位時間当りのアレスリ. 外気のCO濃度をC。［ppm］とする。. ン発生量を求めるため，発生する煙を，エタノール 200mβを入れたインピンジャーに，ポンプで吸引して. β−11. ………………. （D. 摘集した。点火している部分を三角ロートの内側に置き，煙が外部へ出ない程度の流量で30分間吸引した。. 吸引後，流路を捕集液で十分に洗浄し捕集液はGC／. 3．2 p−ジクロルベンゼンの自動分析. MS−SIMで分析した。. 室内空気中のp−ジクロルベンゼンの自動分析は，. アレスリンは沸点が高く壁面への吸着が予想される. ため紙への吸着量についても調べた。紙は濾紙（7cm. すでに報告した方法による。2）. 分析装置はHewlett Packard5880A，FID検出. ￠）を3枚机の上へ置いて，一定時間後回収して試験. 器，カラムはCrosslinked5％PhenylmethylSili−. 管に入れ，これにアセトン5mゼを加えて抽出した。. COneUltraperformancecapillarycolumn，25m. 回収後は新たに濾紙を置き，吸着量の時間変化，室内. XO．31mmXO．52FLmを用い，40℃（1min）→10Oc. 濃度との関係を調べることにした。. ／min→200℃（1min）で昇温分析した。濃縮管にはTenaxGCを充填し，室内空気を1分間空引きし. 2．3 殺虫スプレーによる汚染. 殺虫スプレーは有効成分としてスミチオン（MEP）を含有するエアゾール噴霧式の製品「スミチオンA. て流路をエイジングした後，6方コックを回転させ 10分間3ゼ濃縮することにした。11分後再び流路を切り換え，捕集管を270℃まで加熱して吸着成分をカ. プラス・住友化学㈱」を使用し，2．2と同じ室内で，. ラムへ導入する。昇温分析終了後，カラム恒温槽は冷. 密閉状態，換気率0．43で実験した。室内上部空間へ. 却され，36分後再び一連の過程が開始される。. 10秒間噴霧した後，Tenax描集管に室内空気を採取し，GC−FPDで分析し，スミチオンの室内濃度の変化を調べた。噴霧中のスミチオン発生量は，スプレー. 3．3 アレスリンのSIM分析分析装置は日本電子㈱のガスクロマトグラフ質量. にノズルを付け，テドラバック内に10秒間ガスを噴. 分析計，JX303HF，カラムはHP−1（methylsili−. 霧した後，バック内にアセトン50mゼ注入し内面をよ. conegum）10m XO．53皿×2．65〟mを用いた。. く洗浄し，この抽出液を分析して発生量を求めた。. Tenax描集管を270℃に加熱してHeキャリアーガ. スプレーから発生するスミチオンはガスとして壁面. ス10mβ／minで吸着成分をカラムへ導入し，80℃. へ吸着するほかに，ミストとして床へ落下するので，. （1min）→20℃／min→2000cまで昇温分析した。. 2．2と同じく濾紙を一定時間毎に床へ置き，回収後抽. SIMの設定質量数は123とした。図1にSIMクロマ. 出して濾紙への吸着量の時間変化を調べた。. トグラフを示す。濾紙に吸着したアレスリンの抽出液はマイクロシリンジで導入分析した。. 3．測定方法 3．1換気率. 室内空気が1時間に何回入れ変わるかを表す換気率. 3．4 スミチオンの分析分析装置は島津㈱のガスクロマトグラフGC−4 BM FPD検出器，カラムはSilicone OV−1012. を，CO濃度の減少速度から求めた。COは定電位電. ％ChromosorbWHP80／100mesh，3mm￠×1m. 解法によるポータブル測定器「COM−4型・光明理. を用いた。Tenax捕集管を270℃に加熱してN2キャ. 化学工業㈱製」の出力をペンレコーダで記録して測. リアーガス30mP／minで追出し，1000c→200c／. 定した。検出限界は約1ppmである。まず，測定す. min→200℃まで昇温分析した。3）濾紙からの抽出液.

(3) 23. SエM ⊂Hf⊇OM【〕TOGRRM. つaヽa「il亡：RR⊂匂Zユ．≦JM. ユZ−S亡P−5ユユヨ：8ユ. SanlPユ亡：. Scan♯ ユてロ 51ヨ1（51ヨ1）宍丁 8−8日“てO gノ3ヨ‖（Qノ3ヨ■●）【ユ（P8ぷ．）し）8．58. は2200cで分析した。. 取り除き窓を開けて換気率を高くした後の時間変化を. 図2に示す。また以下に示す濃度予測式から求めた計算結果を図3に示す。. i4．結果と考察. 内部に何にも置かないときの室内容積をⅤ。［d］，. 4．1換気率. 家具などを置いたときの空間率をα，室内空間をⅤ. 木造一戸建ての家屋とコンクリート建築での換気率. ［d］，換気量をⅤ［d／hr］，換気率をβ，化学物質. の測定結果を表1に示す。一般に密閉状態での換気率. の気相への発生速度をa［〝g／hr］，室内濃度をC. は木造で1．0，コンクリート住宅で0．5と言われてお. ［〟g／ポ］，室外濃度をCo［〝g／ポ］，使用を開始し. り，標準的な値と思われる。洋間でのアルミサッシの. てからの時間をt［hr］とする。壁面への吸着量は無. 窓，木の床と比べ，和室の障子と襖，畳では高い換気. 視できるとすると使用中の室内濃度は，. 率が得られた。. Ⅴ＝a−（C−Co）Ⅴ…………… 4．2 p−ジクロルベンゼンによる汚染. t＝0の時 C＝Co とする。①式を積分して. p−ジクロルベンゼンの発生速度を変えて室内濃度. Ⅴ＝Ⅴ・β で表すと，次式となる。. の時間変化を調べた結果と，p−ジクロルベンゼンを. 表1換気率の測定例様式. 部屋. 状. 態. 1. 9. 4. 2. 2. 1. 4. 1. ドア（190cmX60cm）と小窓開. 1. 大窓開（200仇×120cm）. 4. 密閉小窓開（30cmX60cmX2）. 7. 洋間8畳. 2. 造. 2. 1. 木. 換気扇使用，ドア閲. 和室6畳. 障子と襖開 4 0 7 1. 0 9 0 7 5 6. 6. 密閉窓（120Ⅷ×90c皿×2）とドア開. 0. B室（122Ⅰば）. 7. 3. 窓とドア開換気扇使用，ドア開. 0 0 4 3 5. 0. ア. （120cmX90cm）（200cmx80c皿）. 3. 閉開開. A室（44Ⅰ正）. 密窓ド. コンクリート. ②.

(4) 24. ② 実測値換気後. ① 実測値使用中. dH︻魚リ. 1￠ 12. 8. （：台. −‖−. 4. ︵りつL. 臼. ；三1. 2. 8 ．止．. ＿√v一￣￣￣、. ニ＿．′ノーー. R−. 2コ2雲3u00. Run 1 ￣. 2日8. nU. ＼. J′ノ. 仁0叫︺qL︼U￠UUOU. Run2. ′b. −・・・一−＿．．＿′ノ●＼、＿−′. −H■. ［E戸＼晋］. 一￣l. ／＼. QU. ［の芦＼習］. Run3. 8. Time［hr］. ④ 計算値換気後. ③ 計算値使用中. −H■. ￠. 2. −M一. ▲H一. 8. ∈ヒ. ヰ. 6. 匂. 仁−. 4. ︻H−. OU. Gq可一句h︺∈むOUOO. 8. uO叫霊J雲￠Ou00. ′一￣. ︵U nH−. ［爪声＼晋］. ［n芦＼讐］. Run3. 2. 7. 8. Time［hr］. 8. 2. 1. 1￠ 12. 1. 2. Tine［hr］. Ti皿e［hr］. 室内空間容積 Ⅴ＝109［d］. ①と③発生速度 a［FLg／hr］ Run1a＝9090，Run2 a＝23500，Run3 a＝45600，換気率 β＝0．59 ②と④ a＝0 β＝7．6 図2 p−ジクロルベンゼン室内濃度の時間変化. 0 1 1. 0. 0. ︻−J. ︻︻∈＼uユー uO〓已一U3喜U. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20．22 24 TiI℡e【hr】室内空間容積 Ⅴ＝40［d］，換気率 0．43，表面積 S＝76［ポ］蚊取り線香使用時間 7．5［hr］，吸着速度 kl＝0．2［m／h］，脱着速度 k2＝0．1，0．5［〟g／ポ・hr］，室温 20∼23℃. 図3 蚊取り線香使用後の室内空気中アレスリン濃度の時間変化.

(5) 25. 4．3 アレスリンによる汚染 C＝一−［1−eXP（−βt）］…………. ③. 蚊取り線香を点火してからのアレスリン発生速度は. 2300〝g／hrであった。また一巻の燃焼時間は7・5時室内での化学物質の使用を中止し，換気を開始して. 間あり，燃焼による総アレスリン発生量は17mgとな. からの時間変化は a＝0，t＝0の時 C＝Cmax，. る。室内空気中のアレスリン濃度の測定結果を表2に，. 換気率をβ′とすると，次式となる。. 濾紙への吸着量を表3に示す。密閉状態で実験したた. C＝C。＋（Cmax−C。）exp（−β′t）……④. め室内には煙が充満し通常の使用状態よりは高い汚染. 状態を示している。アレスリンは室温での蒸気圧が低実験したときの条件は，Ⅴ。＝122，α＝0．89，Ⅴ＝. く（1．2×10￣4mmHg／300c），表3の結果でも分かる. 109，β＝0．59，β′＝7．6，1回目の実験ではa＝9090，. ように，壁面，床，窓ガラス等へ吸着する。濃度を予. 2回目はa＝23500，3回目はa＝45600である。室外. 測する上で吸着と脱着について次の仮定を設けた。. 濃度は実験開始前の実測値で1回目C。＝21，2回目. 1）空気と接する室内表面への単位面積当りの吸着速. C。＝15，3回目C。＝30である。これらの数値を③， ④式に代入して求めた計算結果は，実測値と濃度レベ. 度は空気中濃度に比例する。. 2）使用中止後の単位面積当りの脱着速度は一定とす. ル，時間変動パターンともによく一致しており，③，. る。. ④式は室内濃度予測式として妥当と思われる。. ここで吸着速度をkl［m／hr］，脱着速度をk2. 表2 蚊取り線香使用後の室内空気中アレスリン濃度時間. 濃度［〝g／d］. ［hr］. 時間［hr］. 濃度［〟g／d］. 12．5. 0．2. 0．60. 11．2. 1．2. 8．69. 12．2. 3．82. 時間［hr］. 濃度［〟g／d］. 22．2. 1．08. 23．2. 0．55. 2．2. 18．0. 13．2. 4．17. 24．2. 0．98. 3．2. 34．2. 14．2. 0．56. 49. 0．13. 4．2. 53．0. 15．2. 2．39. 73. 0．09. 5．2. 81．9. 16．2. 1．63. 97. 0．07. 6．2. 69．0. 17．2. 0．95. 121. 0．07. 7．2. 58．4. 18．2. 0．65. 145. P．10. 8．2. 41．9. 19．2. 0．83. 169. 0．03. 9．2. 16．6. 20．2. 0．49. 10．2. 14．9. 21．2. 0．70. （注）使用時問：7．5時間室温：20∼23℃. 表3 蚊取り線香使用後の室内空気中アレスリンの紙への吸着量. （注）使用時間. 室温.

(6) 26. ［〟g／ポ・hr］，室内表面積をS［d］，使用時間を. る。これは吸着速度klを一定と仮定したが，実際に. tl［hr］とする。室外の濃度は無視できるとして②式. はklは単位面積当りの吸着量が少ない，初期に大き. を書き換える。使用時間をtlとする，. く，吸着量が増えるにしたがって小さくなると考えら. ＊使用中の時間変化 0≦t≦tl：. れる。表3の紙への1時間当りの吸着量は2時間以降，. Ⅴ一＝a−Cv−klSC……………. ⑤. 8時間までほぼ一定となっている。また0∼8時間， 1時間毎に紙を変えて測定した吸着量の合計値は384. ここでⅤ′＝klS＋Ⅴ，β′＝Ⅴ′／V，t＝0の時，. 〟g／出であるが，0∼8時間放置した場合の吸着量. C＝0として⑤式を積分する。. は262〟g／dとこれより小さかった。また表3では. C＝. 1週間放置後にも218〟g／ポと大部分が残存してい. ［1−eXp（−β′t）］. ることが分かった。またk2 の値を一定としたが，実. ＊使用中止後の時間変化 tl≦t：. 際には脱着によって分子が吸着している面積が減少す. Ⅴ一告＝k2S−Cv−klSC……………. ⑦. ここでt＝t．の時，C＝Cmaxとして⑦式を積分す. るためk2 の値は時間と共に減少すると考えられる。換気率と吸着速度をそれぞれ変えた場合の室内汚染. 濃度の変化を計算によって求めた結果を図4に示す。. る。. 換気率と吸着速度によって増加する見かけ上の換気率. C＝Cmax exp［−β′（t−tl）］. ＋若君［1−eXP（，β（t−tl））］…⑧ 室内で空気と接する素材は多様でありk．，k2 を実. 測すること，また表面積Sを求めることも困難であ. β′ が大きくなるにつれ短時間でa／Vβ′ に収束す. る傾向が見られる。グラフでは読み取れないが，使用終了後もβ′が大きくなるに連れてk2S／Vβ′ に短時間で収束する。. る。そこで室内空気中の実測値と離れないようにkl，. 4．4 スミチオンによる汚染. k2を仮定して計算した。Sは壁面の面積とした。. 実験したときの条件はⅤ＝40，β＝0．43，a＝ 2300，tl＝7．5である。ここでS＝76，kl＝0．2，. 殺虫剤を含有するエアロゾル噴射式のスプレーから. 発生するミストは，空気中に浮遊した後に落下する。. k2＝0．1，とk2＝0．5として計算した結果を図3に. スミチオンの蒸気圧は低く（6×10￣4皿mHg／20℃）. 示す。計算結果は室内濃度が使用開始してから徐々に. 大部分はミストとして落下する。表4に濾紙に吸着し. 増加し，最高濃度に達した状態C＝a／Vβ′ で一定. たスミチオンの測定結果を示す。濾紙をスプレー使用∼. となり，使用を中止してから室内濃度は徐々に減少し. 前から室内の床に設置した時の値は吸着量と言うより. C＝k2S／Vβ′ で一定となる傾向を示している。実. は降下量である。0∼10分間までの値は900〝g／誠. 測値は濃度の上昇と減衰が計算より時間的に遅れてい. に対し，10∼20分の値は76〟g／誠に激減した。ガ. ②. ︵U 一り. 2. ヰ. 6. 字. 1￠ 12. UO叫］qL一uOUu00. ︵り. UOコqJ一uOUUOU. ′bヰクー∩■. 申. 0. Tine［hr］. 2. ヰり. ∈. 室内空間容積 Ⅴ＝40［d］，表面積 S＝76［ポ］蚊取り線香使用時間 7．5［hr］，脱着速度 k2＝0．1［〝g／ポ・hr］換気率 ①β＝0．5∼5．0［回／hr］ ②β＝0．43. 吸着速度 ①kl＝0．1［m／hr］ ②kl＝0．1∼1．0［m／hr］図4 アレスリン室内濃度の計算結果. Ti乃e［hr］.

(7) 27. 表4 殺虫スプレー使用後のスミチオンの濾紙への吸着量（降下量）時. 間. 時. 吸着量［〃g／ポ］. ［min］. 0∼10. 900 76 33 15 10 10. 10′｝12. 20∼30 30′｝40. 40 ∼ 50 50∼60 60∼70. 間. 吸着量［〟g／ポ］. ［hr］. 1180 710. 0 ′｝ 4. 0′｝168. 23 76 130. 4 ′〉 28 4 ′｝ 76 4 ′∼172. 表5 殺虫スプレー使用後の室内空気中スミチオン濃度時. 間. 時. 吸着量［〟g／d］. ［min］. 間. 吸着量［〟g／ポ］. ［hr］. 0 ∼ 5. 1760. 2 ∼ 2．5. 2．7. 5 ∼ 10. 600. 3′｝3．5. 2．9. 10 ∼ 20. 350．. 4 ′〉4．5. 3．1. 20 ′− 30. 200. 5 ∼5．5. 1．1. 30′−40. 98. 6 ∼6．5. 2．8. 40∼50. 71. 50∼60. 51. 24. 1．7. 60 ∼ 70. 28. 48. 0．47. 70 ′− 80. 16. 68. 0．34−. 80∼ 90. 16. 96. 0．25. 90 ∼100. 12. 123. 0．14. 100 ∼110. 7．3. 144. 0．06. 110 ∼120. 4．4. 168. 0．09. l. O. l. ︵U. ∧U. l. ∩︶. 0. ハリ. ［︷∈＼uユ︼. 1. O. 0. l. 喜コ巴］U8喜U. 0 1 2 3 4 5 6. 1 2 3 4 5 6 7 Time ［h r〕. 室内空間容積. Ⅴ＝40［d］，. 〔d a y〕. 換気率 β＝0．43. スミチオン含有スプレー使用時間10秒発生量 28000〟g. 図5 殺虫スプレー使用後の室内空気中スミチオン濃度.

(8) 28. スとしても吸着するので4∼28時間が23〟g／dに対し，4∼76時間が76〟g／ポ，4∼172時間が130. 〟g／dと時間と共に増加した。しかし，0∼4時間までが1180〝g／ポなのに対し0∼168時間までは. 5．おわりに p−ジクロルベンゼンについては計算値と実測値によい近似が得られた。しかし，アレスリン，スミチオ. 710〝g／ポと，吸着量の多い表面からの脱着が認め. ンの高沸点成分については壁面などへの吸着と脱着の. られる。. 影響を無視できず，実測値から推定した吸着と脱着速. スミチオンの室内濃度の測定結果を表5と図5に示. 度を計算式に代入しなければならなかった。吸着と脱. す。室内濃度は0∼5分までが1760〟g／d，5∼10. 着については理論的に考察しなければならないが，室. 分までが600〟g／dと極めて高い汚染状態を示した。. 内の素材が多様であり困難である。定性的には吸着速. 10秒使用のスプレーからのスミチオン発生量は28000. 度の高い成分の室内汚染は，見かけ上の換気率を高く. 〟g，室内容積は40Ⅰ止であるので，短時間に一様に. して室内濃度を低くするが，使用後には吸着面からの. 希釈され吸着はないとすると室内濃度は700〟g／と. 脱着によって室内を長時間汚染し続けると言える。窓. なる。実測値と単純な計算値と大きな差はない。以後. を開ければ一時的に清浄となるが，密閉すれば再び室. スミチオンの空気中濃度は1時間後に28〟g／血 2. 内濃度は高くなる。安易な殺虫剤の使用が室内空気を. 時間から6時間は3〟g／出前後ではぼ平衡に達して. 長期間汚染し続けることを消費者は知らなければなら. いる。ミストは30分以内にはとんど落下する。30∼. ない。. 40分の98〟g／dと，90∼100分の12〟g／dから吸. 着による減少を含めた見かけ上の換気率β′ を①式から求めるとβ′＝2．09となる。本来の換気率はβ＝ 0．42であるからβ′ ＝β＋kl・S／Vよりklを求めるとkl＝0．9となった。また時間が経過した後の濃度がC＝k2S／Vβ′ となることにより実測値より. k2を求めると2∼6時間ではk2＝3，2日後でk2＝ 0．5，5∼7日でk2＝0．1となった。スプレー式の殺虫剤による室内汚染の計算には，ストークスの式でミ. 文献：. 1）東京都生活文化局消費者部：家庭用殺虫剤などの室内における挙動調査報告書（1991）． 2）花井義道・加藤龍夫・神馬高彦・野村かおる：P− ジクロロベンゼンの大気中動態，横浜国大環境研紀. 要，12，31−39（1985）．. 3）加藤龍夫・花井義道・槌田博：スミチオン空中散. ストの落下速度を求める過程を必要とし複雑となるが，. 布による大気汚染，横浜国大環境研紀要，13，25一旦. これを省略すれば⑧式で近似できる。Cmaxとして. 36（1986）．. スプレー使用時間での総発生量を室内容積で除した値とすればよい。.

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