CN102812296B - 辐射式可燃气体加热器 - Google Patents

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Abstract

一种辐射式可燃气体加热器，它包括：一个或更多个可燃气体进口（105），用来接纳来自可燃气体供给源的可燃气体；和一个或更多个空气进口（110）。加热器包括一个或更多个可燃气体燃烧器（120A-120E），其中，来自一个或更多个可燃气体进口（105）的可燃气体使用通过一个或更多个空气进口（110）进入的氧气而燃烧。包括一个或更多个放热元件（125A-125E），其使用由一个或更多个可燃气体燃烧器（120A-120E）产生的能量，发射红外辐射。一个或更多个电离探针（130A）设置成接近放热元件（125A-125E）中的两个或更多个，用来探测火焰的存在或缺失。也提供壳体（115），它容纳一个或更多个可燃气体燃烧器（120A-120E）、一个或更多个放热元件（125A-125E）及一个或更多个电离探针（130A）。也提供一个或更多个控制单元，它们与一个或更多个电离探针（130A）和一个或更多个可燃气体进口电气通信，一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果一个或更多个电离探针（130A）探测到火焰的缺失，则关断可燃气体供给源。

Description

辐射式可燃气体加热器
技术领域
本发明涉及一种辐射式可燃气体加热器，更具体地说，涉及一种户外型辐射式可燃气体加热器，该户外型辐射式可燃气体加热器能够在有风条件下操作。
背景技术
消费者口味以及法规(即，防烟熏)的变化，业已导致用于就餐和娱乐的户外区域的更广泛使用(在商用和家用两方面)。作为结果，辐射式可燃气体加热器或户外型加热器的使用日益增长。
辐射式可燃气体加热器供给有效的辐射热源，该辐射热源对于户外用途而言是重要的。具有陶瓷板的辐射式可燃气体加热器尤其有效。然而，关于这种类型的加热器的一个问题是，它在有风条件下不能良好地工作，因为它要求在低速度下的均匀空气流动，以正确地起作用和燃烧。风紊流将使燃烧器失效。
在试图化解这个问题的一种尝试中，使用了电子控制的可燃气体阀，这些电子控制的可燃气体阀在火焰灭失(flame failure)的情况下能够使加热器被关闭，并且被操作而不用人工点燃、重新点燃及熄灭燃烧器。
电子控制气体阀典型地具有热电偶和先导燃烧器装备。热电偶用来检测火焰的存在，并且与先导燃烧器(离主燃烧器很远，从而被隔离以防风)一起工作。先导燃烧器典型地在外罩中，从而保持恒定火焰。
这种装置存在的一个问题是，使用先导燃烧器以保持主燃烧器在风中点燃是不可靠的，因为主燃烧器仍会熄灭，并且每当它被吹灭时，必须由先导燃烧器重新点燃。因而会产生不一致的结果，因为在重新点燃之前可能发生气体控制闭锁。在闭锁的情况下，需要完全人工地复位，这会需要将电源(power)断开和重新接通。
对于先导燃烧器的使用，可以通过使用电离探测器而加以避免。电离探测器可以直接设置在主燃烧器上，并且在火焰灭失的情况下，可以提供更快的点燃和更快的关闭。然而，电离探测器存在的一个问题是，它们仅适于室内用途。电离探测器装备不适于户外用途，因为电离探测器的快速响应妨碍它们在暴露于有风条件的燃烧器上的使用。这种装备在户外用途中一直是不可能的，因为风是不可避免的，并且电离系统的使用导致连续的燃烧器“吹灭”(灭失)的问题。
因此，符合期望的是，提供一种能够化解或至少改善以上缺点的改进的辐射式可燃气体加热器。
将认识到的是，这里对于作为现有技术给出的任何内容的引述，不应被看作是对如下情形的认可：该内容在澳大利亚或别处是已知的，或者它包含的信息是在权利要求书(该权利要求书形成本说明书的一部分)的优先权日期的普通一般知识的一部分。
发明内容
鉴于上述，本发明的一个方面提供一种辐射式可燃气体加热器，该辐射式可燃气体加热器包括：一个或更多个可燃气体进口，用来接纳来自可燃气体供给源的可燃气体；一个或更多个空气进口；一个或更多个可燃气体燃烧器，在所述一个或更多个可燃气体燃烧器中，来自一个或更多个可燃气体进口的可燃气体使用通过一个或更多个空气进口进入的氧气而燃烧；一个或更多个放热元件，所述一个或更多个放热元件利用由一个或更多个可燃气体燃烧器产生的能量，发射红外辐射；一个或更多个电离探针，接近放热元件中的两个或更多个，用来探测火焰的存在或缺失；壳体，它容纳一个或更多个可燃气体燃烧器、一个或更多个放热元件以及一个或更多个电离探针；一个或更多个控制单元，与电离探针以及一个或更多个可燃气体进口电气通信，控制单元是可操作的，以便如果一个或更多个电离探针探测到火焰的缺失，则关断可燃气体供给源。
有利地，至少一个(或更多个)电离探针的使用，允许一个或更多个放热元件熄灭，但如果电离探针检测到在各放热元件中的一个放热元件处仍然有火焰存在，则可燃气体供给源将不被关断。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。作为进一步的优点，仅使用跨过两个或更多个放热元件的一个电离探针，降低了成本，同时仍然避免可燃气体供给源被不必要地关断。
优选地，一个或更多个电离探针延伸跨过放热元件中的两个或更多个放热元件的长度。
在一个可选择例中，两个或更多个电离探针可以接近一个或更多个放热元件，以便探测火焰的缺失。
有利地，使用两个或更多个电离探针，允许一个或更多个燃烧器熄灭，但如果各电离探针中的至少一个电离探针检测到火焰仍然存在，则可燃气体供给源将不被关断。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。
两个或更多个电离探针可以延伸跨过一个放热元件的长度。
优选地，两个或更多个电离探针延伸跨过各放热元件中的两个或更多个放热元件的长度。
优选地，一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果一个或更多个电离探针探测到在各放热元件中的至少一个放热元件上的火焰的存在，则保持可燃气体供给。
有利地，由于一个或更多个电离探针可以检测在跨过电离探针(它可以跨过单个放热元件或跨过多个放热元件)的任何点处存在或不存在火焰，所以这允许辐射式可燃气体加热器即使在一个或更多个(但不是全部)燃烧器上缺失火焰的情况下也继续工作。火焰必须强得足以产生电离水平，该电离水平足以满足在控制单元中的最小电流要求。有利地，这种装备防止由冷点造成的吹灭，这些冷点由于紊流风可发生在放热元件的特定段周围。作为进一步的优点，使用多个电离探针(或跨过多个放热元件的单个电离探针)，采集跨过沿放热元件的点的火焰的存在(如果火焰强得足够)。恒定的气体流动通过各放热元件，将保证连续地发生交叉点燃，因而避免全部吹灭。
优选地，一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果一个或更多个电离探针探测到在两个或更多个放热元件中的每一个放热元件上的火焰缺失，则关断可燃气体供给源。有利地，如果有全部吹灭(即，全部燃烧器都已被吹灭)，则控制单元将关断可燃气体供给源。
放热元件可以从包括如下选项的组中选择：陶瓷板、压缩金属丝网或金属泡沫。
优选地，一个或更多个垫片元件定位在一个或更多个电离探针与一个或更多个放热元件之间。
有利地，垫片元件将电离探针定位成，它们被保护而免于接受太多热量，并且同时保证电离探针的位置、和电离探针离放热元件的距离。
优选地，一个或更多个垫片元件由非传导材料制成，如由陶瓷制成。
优选地，两个或更多个电离探针还包括固定件，该固定件连结到电离探针的一个端部上，以便安装到控制单元上。
有利地，固定件防止电离探针在辐射式可燃气体加热器的长期使用阶段中接地。
优选地，固定件由非传导材料制成，如由陶瓷制成。
优选地，辐射式可燃气体加热器还包括能被连结到壳体上的盖，其中，盖由陶瓷玻璃形成。有利地，盖起到进一步保护辐射式可燃气体加热器免于受到风的影响的作用。
在一个可选择例中，辐射式可燃气体加热器包括能被连结到壳体上的盖，盖包括多个孔眼，红外辐射被引导穿过所述多个孔眼。
有利地，盖起到进一步保护辐射式可燃气体加热器免于受到风的影响的作用，但与完整的盖相比，具有较少材料，这降低制造成本。
优选地，盖由能够承受高温和对于红外辐射基本透明的材料形成。
优选地，多个孔眼的组合表面面积在盖的总表面面积的45至55％之间。
更优选地，多个孔眼的组合表面面积是盖的总表面面积的49至51％。
有利地，孔眼可以允许热量流动，但还起到防止风吹灭燃烧器的作用。与盖的总表面面积相比较的孔眼的上述表面面积，在热量流动与抗风之间形成平衡。
附图说明
如下描述更具体地涉及本发明的各种特征和步骤。为了促进对于本发明的理解，在描述中，对附图进行参考，在这些附图中，以优选实施例阐释本发明。然而，应理解，本发明不限于在图中所示的优选实施例。
在图中：
图1a是按照本发明实施例的辐射式可燃气体加热器的立体图；
图1b是图1a的辐射式可燃气体加热器的前视图；
图2是供图1a和b的辐射式可燃气体加热器使用的盖的前视图；及
图3A至3G是图1a和b的辐射式可燃气体加热器的电离探针的布置的示意图。
具体实施方式
在图1中所示的辐射式可燃气体加热器100包括可燃气体进口105，其用来接收来自可燃气体供给源(未示出)的可燃气体，多个空气进口110被包括在辐射式可燃气体加热器100的壳体115的下侧中，允许空气进入和废气离开。壳体115也包括多个可燃气体燃烧器120A-E，在这些可燃气体燃烧器120A-E中，来自可燃气体进口105的可燃气体使用在通过空气进口110进入的空气中的氧气而燃烧。废气通过相同空气进口110或可选择地另设的废气出口(未示出)而离开壳体115。可以认识到的是，任何数量的可燃气体燃烧器可以与辐射式可燃气体加热器100相关联。安装支架160连结到壳体115上，以便将可燃气体加热器100连结到表面上。
辐射式可燃气体加热器100还包括放热元件125A-125E，这些放热元件125A-125E中的每一个放热元件位于燃烧器120A-120E前面。将认识到的是，可以为每个放热元件设置一个燃烧器，或者可以为每两个放热元件设置一个燃烧器。放热元件125A-125E利用由可燃气体燃烧器120A-120E产生的能量，发射红外辐射。热量然后从放热元件125A-125E并通过盖(在图2中示出)被引导走，以将热量供给到户外区域。放热元件优选地是陶瓷板，但可以由任何其它适当材料(如压缩金属丝网或金属泡沫)制成。在一个可选择实施例中，可以设有多于一个壳体115，壳体115容纳燃烧器120A-E和放热元件125A-E，从而一个壳体容纳可燃气体燃烧器，而另一个壳体容纳放热元件，依次类推。辐射式可燃气体加热器100包括用来点燃或重新点燃放热元件125A-E的点火装置165，并且还包括两个电离探针130A、130B，这两个电离探针130A、130B具有相应的第一端部135A和135B和第二端部140A和140B。电离探针130A、130B定位成接近放热元件125A-125E。电离探针130A和130B的第一端部135A和135B包括固定件145A和145B，这些固定件145A和145B连结到控制单元150A和150B上，该控制单元150A和150B安装在壳体115上。使用固定件145A和145B，以便防止电离探针在辐射式可燃气体加热器100的延长使用阶段上接地。由于电离探针是真正电导体(处于其最简单形式的导线)，所以随着时间推移，通过暴露于热量和外部环境，导线的表面将氧化，并因此建立绝缘层。电信号将找到对地最快路径，并且除非使用固定件145A和145B，否则它将接地，并且信号将失去(使火焰熄灭，因为电离电路接地-为了安全原因)。如果固定件是金属的，或者甚至使用由金属夹具保持(在燃烧器之间)的陶瓷环，将发生这种情形。电离探针130A、130B在第一端部135A和135B处由固定件145A和145B固定，并且也经垫片元件155固定到放热元件125A-125E上。垫片元件155优选地布置在电离探针130A、130B的第二端部140A和140B处，并且在电离探针的第一和第二端部之间的点处。优选地，垫片元件155将电离探针与放热元件120A-E间隔开3-4mm。垫片元件155优选地是非传导材料的，如陶瓷。
控制单元150A和150B与可燃气体进口和气体阀(未示出)电子通信，以便控制气体到燃烧器120A-120E的操作。在操作中，电离探针130A和130B定位成，接近放热元件125A-125E的一个或更多个。电离探针130A和130B在探测到火焰缺失方面提供快速响应时间，并因此在火焰灭失的情况下，保证较快点燃和较快关断。火焰灭失典型地归因于有风条件，这些有风条件吹灭一个或更多个燃烧器。电离探针的操作将不更详细地描述，因为它对于本领域的技术人员将是显然的。电离探针基于如下原理工作：很小电流施加在电离探针与地之间，并且火焰创建在电离探针与地之间的电离路径。在火焰处于不稳定状态下的情况下(如由有风条件造成扑动)，电离路径被扰动，这引起电流信号的干扰。控制单元然后将关断可燃气体供给源，并且在短时间之后，将试图重新启动系统。由于电离探针基于如下原理工作：微电流施加在针杆与地之间。火焰起到电离路径的作用，因此在两个传感器都检测到火焰缺失的情况下，加热器将几乎立即(几微秒)关断。
在本发明中，沿放热元件125A-125E延伸的两个或更多个电离探针的设置，保证了电离探针能够在放热元件125A-125E的较大面积上检测到一致而又连续的信号。按这种方式，如果放热元件125A和125B正在受到从左到右正在到来的风的影响，则电离探针130A可能探测到不稳定状态，并且希望经控制单元150A关断燃烧器120A-E。然而，可能的是，放热元件125C、D及E还未熄灭，或者不在不稳定状态下。这由电离探针130B确定。如果电离探针130B确定没有不稳定状态，那么燃烧器120A-E将不被关断，因为即使与放热元件125A、125B相关联的燃烧器120A和/或120B熄灭并且正在泄漏可燃气体，放热元件125C、D及E也将能够在很短时间段之后，安全地重新点燃放热元件125B和125A(由于它们的接近)。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器100即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。
在电离探针130A和130B二者都探测到燃烧器120A-E熄灭的情况下，那么控制单元150A、150B关断可燃气体供给源。
将认识到的是，两个或更多个电离探针可按任何布置定位成，跨过放热元件125A-125E中的一个或更多个的表面区域延伸。这在图3A-3F中示出。
而且，将认识到的是，如图3G所示，一个电离探针可以按任何布置定位成，跨过放热元件125A-125E的两个或更多个的表面区域延伸。有利地，一个电离探针的使用例如允许放热元件125A熄灭，但如果电离探针检测到在另一个放热元件125B处仍然有火焰存在，则可燃气体供给源将不被关断。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。作为进一步的优点，仅一个电离探针跨过两个或更多个放热元件的使用，降低了成本，同时仍然避免不必要地关断可燃气体供给源。
图2表示盖200，该盖200可以放置在壳体115上。盖200包括多个孔眼205，这些多个孔眼205中的每一个的形状优选地是大致圆形的。孔眼可以可选择地是正方形或椭圆形。已经发现，具有连续边缘的孔眼(即，圆形或椭圆形)，当将风从多个不同方向接收到放热元件上(即，在不同的X和Y平面中)时，作为风扩散器表现得最好。有利地，在壳体115上设置盖200，起到进一步帮助辐射式可燃气体加热器100免于受到风的影响的作用。孔眼205允许热量流动，但也起到防止风吹灭燃烧器120A-E的作用。孔眼205的布置和特别是与盖200的总表面面积相比的孔眼的表面面积，可以提供在热量流动与抗风之间的平衡。
优选地多个孔眼的组合表面面积在盖的总表面面积的45至55％之间。更优选地，多个孔眼的组合表面面积是盖的总表面面积的49至51％。45％-55％面积也影响孔眼205的尺寸和图案。优选尺寸是直径为近似7mm-12mm。
图3A-F是根据本发明的两个或更多个电离探针的可能布置的示意图。图3G是示意图，表示任何数量的可能布置之一，其中，一个电离探针按任何布置定位成，跨过放热元件125A-125E的两个或更多个的表面区域延伸。图3A示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。每个放热元件125A、125B及125C具有两个电离探针305、310；315、320；及325、330，以探测火焰在放热元件125A、125B及125C上的存在或缺失。在电离探针305、310；315、320；及325、330探测到在125A、125B及125C上的不稳定状态的情况下，那么它将经控制单元150A关断与125A、125B及125C相关联的燃烧器。然而，可能是，放热元件125A、125B及125C中的一个(或甚至两个)还未熄灭，或者不在不稳定状态下。这由电离探针305、310；315、320；及325、330确定。如果电离探针305、310；315、320；及325、330确定没有不稳定状态，那么将不关断与放热元件125A、125B及125C相关联的燃烧器，因为即使如果例如与放热元件125A、125B相关联的燃烧器熄灭，并且正在泄漏可燃气体，放热元件125C也将能够在很短时间段之后，安全地重新点燃放热元件125A和125B(由于它们的接近)。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器100即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。
图3B示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。放热元件125A和125C具有电离探针335、340。电离探针335跨过放热元件125A和125B延伸，而电离探针340跨过放热元件125C和125B延伸，以探测火焰的存在或缺失。
图3C示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。每个放热元件125A、125B及125C具有两个电离探针345、350；355、360；及365、370。电离探针345、350；355、360；及365、370按倾斜角度定位，以探测火焰的存在或缺失。
图3D示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。放热元件125A和125C具有电离探针375、380。电离探针375按倾斜角度跨过放热元件125A和125B延伸，而电离探针340按倾斜角度跨过放热元件125C和125B延伸，以探测火焰的存在或缺失。
图3E示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。放热元件125A和125C具有电离探针385、390。电离探针385跨过放热元件125A、125B及125C延伸，而电离探针390跨过放热元件125C、125B及125A延伸，以探测火焰的存在或缺失。
图3F示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。每个放热元件125A、125B及125C具有三个电离探针395、400、405；410、415、420；及425、430、435，以探测火焰的存在或缺失。
图3G示出辐射式可燃气体加热器100，该辐射式可燃气体加热器100具有三个放热元件125A、125B及125C。放热元件125A具有电离探针440。电离探针440跨过放热元件125A、125B及125C延伸，以探测在放热元件125A、125B及125C上的火焰的存在或缺失。在电离探针440探测到在125A、125B及125C上的不稳定状态的情况下，那么它将经控制单元150A关断与125A、125B及125C相关联的燃烧器。然而，可能是，放热元件125A、125B及125C的一个(或甚至两个)还未熄灭，或者不在不稳定状态下。这由电离探针440确定。如果电离探针440确定没有不稳定状态，那么将不关断与放热元件125A、125B及125C相关联的燃烧器，因为即使如果与放热元件125A、125B相关联的燃烧器熄灭，并且正在泄漏可燃气体，放热元件125C也将能够在很短时间段之后，安全地重新点燃放热元件125A和125B(由于它们的接近)。有利地，这导致辐射式可燃气体加热器100即使在有风条件下也能持续工作，同时还能保持安全性。
尽管为了说明目的已经公开了本发明的示范实施例，但本领域的技术人员将认识到的是，各种修改、添加、及替代是可能的，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不限于上述实施例，而是由如下权利要求限定。

Claims (19)

1.一种辐射式可燃气体加热器，其包括：
一个或更多个可燃气体进口，所述一个或更多个可燃气体进口用来接纳来自可燃气体供给源的可燃气体；
一个或更多个空气进口；
一个或更多个可燃气体燃烧器，在所述一个或更多个可燃气体燃烧器中，来自所述一个或更多个可燃气体进口的可燃气体使用通过所述一个或更多个空气进口进入的氧气而燃烧；
两个或更多个放热元件，所述两个或更多个放热元件利用由所述一个或更多个可燃气体燃烧器产生的能量，发射红外辐射；
一个或更多个电离探针，所述一个或更多个电离探针接近所述两个或更多个放热元件，用来探测火焰的存在或缺失；
壳体，所述壳体容纳所述一个或更多个可燃气体燃烧器、所述两个或更多个放热元件以及所述一个或更多个电离探针；
一个或更多个控制单元，所述一个或更多个控制单元与所述电离探针以及所述一个或更多个可燃气体进口电气通信，所述一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果所述一个或更多个电离探针探测到火焰的缺失，则关断所述可燃气体供给源。
2.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述一个或更多个电离探针延伸跨过所述两个或更多个放热元件的长度。
3.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，其中，两个或更多个电离探针接近所述两个或更多个放热元件，以便探测火焰的缺失。
4.根据权利要求3所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述两个或更多个电离探针延伸跨过一个放热元件的长度。
5.根据权利要求4所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述两个或更多个电离探针延伸跨过所述两个或更多个放热元件的长度。
6.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果所述一个或更多个电离探针探测到在所述放热元件中的至少一个放热元件上的火焰的存在，则保持可燃气体供给。
7.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述一个或更多个控制单元是可操作的，以便如果所述一个或更多个电离探针探测到在所述两个或更多个放热元件中的每一个放热元件上的火焰的缺失，则关断所述可燃气体供给源。
8.根据以上权利要求任一项所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述放热元件从包括如下选项的组中选择：陶瓷板、压缩金属丝网或金属泡沫。
9.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，还包括一个或更多个垫片元件，所述一个或更多个垫片元件定位在所述一个或更多个电离探针与所述两个或更多个放热元件之间。
10.根据权利要求9所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述一个或更多个垫片元件由非导热材料制成。
11.根据权利要求3所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述两个或更多个电离探针还包括固定件，该固定件连结到所述电离探针的一个端部上，以便安装到所述控制单元上。
12.根据权利要求11所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述固定件由非导热材料制成。
13.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，还包括能被连结到所述壳体上的盖，其中，所述盖由陶瓷玻璃形成。
14.根据权利要求1所述的辐射式可燃气体加热器，还包括能被连结到所述壳体上的盖，所述盖包括多个孔眼，红外辐射被引导穿过所述多个孔眼。
15.根据权利要求14所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述盖由能够承受高温和对于红外辐射基本透明的材料形成。
16.根据权利要求14或15所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述多个孔眼的组合表面面积在所述盖的总表面面积的45至55％之间。
17.根据权利要求14或15所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述多个孔眼的组合表面面积是所述盖的总表面面积的49至51％。
18.根据权利要求9所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述一个或更多个垫片元件由陶瓷制成。
19.根据权利要求11所述的辐射式可燃气体加热器，其中，所述固定件由陶瓷制成。
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