CN110762842B - 一种热泵冷凝水回收利用系统及其控制方法 - Google Patents

一种热泵冷凝水回收利用系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种热泵冷凝水回收利用系统及其控制方法，热泵冷凝水回收利用系统包括热泵系统、冷凝水保温水箱和热水保温水箱；热泵系统包括用于收集冷凝水的接水盘和换热器；冷凝水保温水箱分别与接水盘和热水保温水箱连接；热水保温水箱上设有循环出水口、循环进水口以及用于与补水管连接的补水管接口，循环出水口与换热器的进水口连接，循环进水口与换热器的出水口连接。本发明的热泵冷凝水回收利用系统可有效回收利用冷凝水，节约水资源；本发明的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，可实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制。

Description

一种热泵冷凝水回收利用系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及热泵领域，尤其涉及一种热泵冷凝水回收利用系统。此外，本发明还涉及一种上述热泵冷凝水回收利用系统的控制方法。
背景技术
热泵热水机在制热过程中翅片换热器会不断产生冷凝水，现有技术中通常将冷凝水直接排除，造成冷凝水的浪费。若将冷凝水回收利用作为生活用水来使用可有效节约水资源。因此，有必要设计一种热泵冷凝水回收利用系统对冷凝水进行回收。
发明内容
本发明旨在提出一种热泵冷凝水回收利用系统及其控制方法，以解决冷凝水直接排走导致能源浪费的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，
一种热泵冷凝水回收利用系统，包括热泵系统、冷凝水保温水箱和热水保温水箱；热泵系统包括用于收集冷凝水的接水盘和用于冷媒换热的换热器；冷凝水保温水箱分别与接水盘和热水保温水箱连接；热水保温水箱上设有循环出水口、循环进水口以及用于与补水管连接的补水管接口，循环出水口与换热器的进水口连接，循环进水口与换热器的出水口连接。
本发明的热泵冷凝水回收利用系统，通过设置冷凝水保温水箱和热水保温水箱，冷凝水保温水箱分别与接水盘和热水保温水箱连接，可对热泵系统运行时产生的冷凝水进行回收和存储，在热水保温水箱需要补水时能将储存的冷凝水补入热水保温水箱；通过在热水保温水箱上设置循环出水口、循环进水口以及用于与补水管连接的补水管接口，使循环出水口与换热器的进水口连接，循环进水口与换热器的出水口连接，使得补入热水保温水箱内的冷凝水能通过换热器加热利用。本发明的热泵冷凝水回收利用系统可有效回收利用冷凝水，节约水资源。
进一步地，热泵冷凝水回收利用系统还包括控制系统，控制系统用于根据热水保温水箱和冷凝水保温水箱的液位控制冷凝水保温水箱与热水保温水箱连接的管路以及补水管的通断。
本发明的该技术方案通过设置控制系统，根据热水保温水箱和冷凝水保温水箱的液位控制冷凝水保温水箱与热水保温水箱连接的管路以及补水管的通断，可实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制，使热泵冷凝水回收利用系统运行更加合理。
进一步地，冷凝水保温水箱与热水保温水箱连接的管路上设有第一水泵；循环出水口与换热器的进水口连接的管路上设有第二水泵；补水管上设有补水电磁阀；第一水泵、第二水泵和补水电磁阀分别与控制系统连接。
本发明的该技术方案通过设置分别与控制系统连接的第一水泵、第二水泵和补水电磁阀，可对管路通断进行电气化控制。
进一步地，冷凝水保温水箱内设有第一低水位开关和第一高水位开关；热水保温水箱内设有第二低水位开关和第二高水位开关；第一低水位开关、第一高水位开关、第二低水位开关和第二高水位开关分别与控制系统连接；控制系统用于在冷凝水保温水箱内水位达到第一低水位开关触点时控制第一低水位开关闭合，冷凝水保温水箱内水位达到第一高水位开关触点时控制第一高水位开关闭合；控制系统还用于在热水保温水箱内水位达到第二低水位开关触点时控制第二低水位开关闭合，热水保温水箱内水位达到第二高水位开关触点时控制第二高水位开关闭合。
本发明的该技术方案，在冷凝水保温水箱内设置分别与控制系统连接的第一低水位开关和第一高水位开关，在热水保温水箱内设置分别与控制系统连接的第二低水位开关和第二高水位开关，可对冷凝水保温水箱和热水保温水箱内的液位进行监测，以使得控制系统根据液位控制管路通断。
本发明还提供了一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于上述热泵冷凝水回收利用系统，包括步骤：
S1.当第二低水位开关断开时，检测第一低水位开关是否闭合；
S2.若第一低水位开关断开，则第一水泵不运行，开启补水电磁阀，直至第二低水位开关闭合后断开补水电磁阀；或者，
S2’.若第一低水位开关闭合，则运行第一水泵，直至第一低水位开关断开或第二低水位开关闭合后控制第一水泵停止运行。
本发明的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，在第二低水位开关断开时，根据第一低水位开关断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，实现了冷凝水补水和自来水补水的优先级控制，使热泵冷凝水回收利用系统运行更加合理。
进一步地，步骤S2’中，若第一低水位开关断开且第二低水位开关未闭合，则开启补水电磁阀，直至第二低水位开关闭合后断开补水电磁阀。
本发明的该技术方案可实现冷凝水补水和自来水补水的连续性，保证热水保温水箱内的液位达到要求。
本发明还提供了一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于上述热泵冷凝水回收利用系统，包括步骤：
S1.当第二低水位开关闭合时，检测热水保温水箱内的水温T水箱，若T水箱<T设定，则控制热泵系统运行，第二水泵运行，直至T水箱＝T设定；
S2.保持热泵系统运行，检测第一低水位开关是否闭合；
S3.若第一低水位开关断开，则第一水泵不运行，开启补水电磁阀，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀；或者，
S3’.若第一低水位开关闭合，则运行第一水泵，直至第一低水位开关断开或T水箱≤T设定-ΔT后控制第一水泵停止运行。
本发明的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，在第二低水位开关闭合时，控制热泵系统运行对热水保温水箱内的水进行加热，当热水保温水箱内水温达到设定温度后，根据第一低水位开关断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，并根据热水保温水箱内水温对补水量进行控制，在实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制的同时，实现热水保温水箱的循环加热间歇补水。
进一步地，步骤S3’中，若第一低水位开关断开且T水箱＞T设定-ΔT，则开启补水电磁阀，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀。
本发明的该技术方案可实现冷凝水补水和自来水补水的连续性，保证热水保温水箱内的水温达到要求。
进一步地，还包括，
S4.保持热泵系统运行，直至T水箱＝T设定；
S5.重复步骤S2-S4，直至第二高水位开关闭合且T水箱＝T设定，热泵系统停止运行。
本发明的该技术方案，通过间歇补水循环加热，不断重复步骤S2-S4，可同时满足热水保温水箱内液位和水温要求，完成热泵冷凝水回收利用的控制。
进一步地，ΔT优选为10℃。
具体地，可根据热泵冷凝水回收利用系统运行要求，对ΔT进行调整。
附图说明
附图1为本发明热泵冷凝水回收利用系统的结构示意图；
附图2为本发明优选实施例热泵冷凝水回收利用系统的控制方法流程图；
附图3为本发明另一优选实施例热泵冷凝水回收利用系统的控制方法流程图。
附图标记说明：
1-压缩机，2-四通阀，3-换热器，4-过滤器，5-电子膨胀阀，6-翅片换热器，7-气液分离器，8-第二水泵，9-接水盘，10-第一低水位开关，11-第一公共端，12-第一高水位开关，13-冷凝水管接口，14-第一溢流口，15-冷凝水出口，16-第一过滤器，17-第一水泵，18-冷凝水保温水箱，19-第一排污口，20-第二低水位开关，21-第二公共端，22-第二高水位开关，23-冷凝水进口，24-第二溢流口，25-循环进水口，26-循环出水口，27-第二过滤器，28-热水保温水箱，29-第二排污口，30-第三过滤器，31-热水增压泵，32-补水电磁阀，33-补水管接口，34-水温传感器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明的热泵冷凝水回收利用系统，包括热泵系统、冷凝水保温水箱18和热水保温水箱28；热泵系统包括用于收集冷凝水的接水盘9和用于冷媒换热的换热器3；冷凝水保温水箱18分别与接水盘9和热水保温水箱28连接；热水保温水箱28上设有循环出水口26、循环进水口25以及用于与补水管连接的补水管接口33，循环出水口26与换热器3的进水口连接，循环进水口25与换热器3的出水口连接。
本发明的热泵冷凝水回收利用系统，通过设置冷凝水保温水箱18和热水保温水箱28，冷凝水保温水箱18分别与接水盘9和热水保温水箱28连接，可对热泵系统运行时产生的冷凝水进行回收和存储，在热水保温水箱28需要补水时能将储存的冷凝水补入热水保温水箱28；通过在热水保温水箱28上设置循环出水口26、循环进水口25以及用于与补水管连接的补水管接口33，并使循环出水口26与换热器3的进水口连接，循环进水口25与换热器3的出水口连接，使得补入热水保温水箱28内的冷凝水能通过换热器3加热利用。
如图1所示，本发明的热泵冷凝水回收利用系统，包括热泵系统，热泵系统包括压缩机1、四通阀2、换热器3、过滤器4、电子膨胀阀5、翅片换热器6和气液分离器7。制热冷媒由压缩机1的排气口排出后经四通阀2、换热器3、电子膨胀阀5流至翅片换热器6进行换热，之后经四通阀2和气液分离器7流回压缩机1的吸气口。在换热器3和电子膨胀阀5、电子膨胀阀5和翅片换热器6之间的管路上分别设有过滤器4。热泵系统运行过程中，翅片换热器6会不断产生冷凝水，本发明的热泵系统还包括设置在翅片换热器6下端用于回收冷凝水的接水盘9。
本发明的热泵冷凝水回收利用系统还包括冷凝水保温水箱18和热水保温水箱28，冷凝水保温水箱18通过设置在其顶端的冷凝水管接口13与接水盘9连接，冷凝水保温水箱18还通过设置在其侧下方的冷凝水出口15与热水保温水箱28连接。
优选地，冷凝水保温水箱18的侧上方设有第一溢流口14，冷凝水保温水箱18的底部设有第一排污口19。
优选地，冷凝水保温水箱18的高度低于接水盘9，接水盘9内的冷凝水可依靠重力流入冷凝水保温水箱18内。
热水保温水箱28上设有用于与冷凝水保温水箱18连接的冷凝水进口23、循环出水口26、循环进水口25以及用于与补水管连接的补水管接口33，循环出水口26与换热器3的进水口连接，循环进水口25与换热器3的出水口连接。
优选地，热水保温水箱28的侧上方设有第二溢流口24，热水保温水箱28的底部设有第二排污口29。热水保温水箱28的侧下方设有用于与热水管连接的热水管接口，热水管上依次设有第三过滤器30和热水增压泵31。
本实施例中，热泵冷凝水回收利用系统还包括控制系统，控制系统用于根据热水保温水箱28和冷凝水保温水箱18的液位控制冷凝水保温水箱18与热水保温水箱28连接的管路以及补水管的通断。
通过设置控制系统，根据热水保温水箱28和冷凝水保温水箱18的液位控制冷凝水保温水箱18与热水保温水箱28连接的管路以及补水管的通断，可实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制，使热泵冷凝水回收利用系统运行更加合理。
如图1所示，本实施例中，冷凝水保温水箱18与热水保温水箱28连接的管路上设有第一水泵17；循环出水口26与换热器3的进水口连接的管路上设有第二水泵8；补水管上设有补水电磁阀32；第一水泵17、第二水泵8和补水电磁阀32分别与控制系统连接。
本实施例通过设置分别与控制系统连接的第一水泵17、第二水泵8和补水电磁阀32，可对管路通断进行电气化控制。
优选地，冷凝水出口15与第一水泵17之间的管路上设有第一过滤器16，循环出水口26与第二水泵8之间的管路上设有第二过滤器27。
冷凝水保温水箱18内设有第一低水位开关10、第一高水位开关12和第一公共端11；热水保温水箱28内设有第二低水位开关20、第二高水位开关22和第二公共端21；第一低水位开关10、第一高水位开关12、第一公共端11、第二低水位开关20、第二高水位开关22和第二公共端21分别与控制系统连接；控制系统用于在冷凝水保温水箱18内水位达到第一低水位开关10触点时控制第一低水位开关10闭合，冷凝水保温水箱18内水位达到第一高水位开关12触点时控制第一高水位开关12闭合；控制系统还用于在热水保温水箱28内水位达到第二低水位开关20触点时控制第二低水位开关20闭合，热水保温水箱28内水位达到第二高水位开关22触点时控制第二高水位开关22闭合。
优选地，热水保温水箱28内还设有水温传感器34，水温传感器34与控制系统连接。
本实施例中，通过在冷凝水保温水箱18内设置分别与控制系统连接的第一低水位开关10和第一高水位开关12，在热水保温水箱28内设置分别与控制系统连接的第二低水位开关20和第二高水位开关22，可对冷凝水保温水箱18和热水保温水箱28内的液位进行监测，以使控制系统根据液位控制管路通断。
实施例二
如图2所示，为本发明优选实施例热泵冷凝水回收利用系统的控制方法流程图。本实施例提供了一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于上述实施例一的热泵冷凝水回收利用系统，包括步骤：
S1.当第二低水位开关20断开时，检测第一低水位开关10是否闭合；
S2.若第一低水位开关10断开，则第一水泵17不运行，开启补水电磁阀32，直至第二低水位开关20闭合后断开补水电磁阀32；或者，
S2’.若第一低水位开关10闭合，则运行第一水泵17，直至第一低水位开关10断开或第二低水位开关20闭合后控制第一水泵17停止运行。
本实施例的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，在第二低水位开关20断开时，根据第一低水位开关10断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，实现了冷凝水补水和自来水补水的优先级控制，使热泵冷凝水回收利用系统运行更加合理。
优选地，步骤S2’中，若第一低水位开关10断开且第二低水位开关20未闭合，则开启补水电磁阀32，直至第二低水位开关20闭合后断开补水电磁阀32。
本实施例的该技术方案可实现冷凝水补水和自来水补水的连续性，保证热水保温水箱28内的液位达到要求。
实施例三
如图3所示，为本发明另一优选实施例热泵冷凝水回收利用系统的控制方法流程图。本实施例提供了一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于上述实施例一的热泵冷凝水回收利用系统，包括步骤：
S1.当第二低水位开关20闭合时，检测热水保温水箱28内的水温T水箱，若T水箱<T设定，则控制热泵系统运行，第二水泵8运行，直至T水箱＝T设定；
S2.保持热泵系统运行，检测第一低水位开关10是否闭合；
S3.若第一低水位开关10断开，则第一水泵17不运行，开启补水电磁阀32，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀32；或者，
S3’.若第一低水位开关10闭合，则运行第一水泵17，直至第一低水位开关10断开或T水箱≤T设定-ΔT后控制第一水泵17停止运行。
本实施例的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，在第二低水位开关20闭合时，控制热泵系统运行对热水保温水箱28内的水进行加热，当热水保温水箱28内水温达到设定温度后，根据第一低水位开关10断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，并根据热水保温水箱28内水温对补水量进行控制，在实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制的同时，实现热水保温水箱28的循环加热间歇补水。
优选地，步骤S3’中，若第一低水位开关10断开且T水箱＞T设定-ΔT，则开启补水电磁阀32，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀32。
本实施例的该技术方案可实现冷凝水补水和自来水补水的连续性，保证热水保温水箱28内的水温达到要求。
优选地，本实施例的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法还包括，
S4.保持热泵系统运行，直至T水箱＝T设定；
S5.重复步骤S2-S4，直至第二高水位开关22闭合且T水箱＝T设定，热泵系统停止运行。
本实施例的该技术方案，通过间歇补水循环加热，不断重复步骤S2-S4，可同时满足热水保温水箱28内液位和水温要求，完成热泵冷凝水回收利用的控制。
优选地，ΔT优选为10℃。
具体地，可根据热泵冷凝水回收利用系统运行要求，对ΔT进行调整。
实施例四
本实施例提供了一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于上述实施例一的热泵冷凝水回收利用系统，包括步骤：
S1.当第二低水位开关20断开时，检测第一低水位开关10是否闭合；
S2.若第一低水位开关10断开，则第一水泵17不运行，开启补水电磁阀32，直至第二低水位开关20闭合后断开补水电磁阀32；或者，
S2’.若第一低水位开关10闭合，则运行第一水泵17，直至第一低水位开关10断开或第二低水位开关20闭合后控制第一水泵17停止运行；其中，若第一低水位开关10断开且第二低水位开关20未闭合，则开启补水电磁阀32，直至第二低水位开关20闭合后断开补水电磁阀32；
S3.当第二低水位开关20闭合时，检测热水保温水箱28内的水温T水箱，若T水箱<T设定，则控制热泵系统运行，第二水泵8运行，直至T水箱＝T设定；
S4.保持热泵系统运行，检测第一低水位开关10是否闭合；
S5.若第一低水位开关10断开，则第一水泵17不运行，开启补水电磁阀32，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀32；或者，
S5’.若第一低水位开关10闭合，则运行第一水泵17，直至第一低水位开关10断开或T水箱≤T设定-ΔT后控制第一水泵17停止运行；其中，若第一低水位开关10断开且T水箱＞T设定-ΔT，则开启补水电磁阀32，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀32；
S6.保持热泵系统运行，直至T水箱＝T设定；
S7.重复步骤S4-S6，直至第二高水位开关22闭合且T水箱＝T设定，热泵系统停止运行。
本实施例提供的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，在第二低水位开关20断开时，根据第一低水位开关10断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，实现冷凝水补水和自来水补水的优先级控制；在补水使得第二低水位开关20闭合后，控制热泵系统运行对热水保温水箱28内的水进行加热，当热水保温水箱28内水温达到设定温度后，根据第一低水位开关10断开或闭合的不同情况选择自来水补水或冷凝水补水，并根据热水保温水箱28内水温对补水量进行控制，通过循环加热间歇补水的方式，控制热泵冷凝水回收利用系统运行，直至同时满足热水保温水箱28内液位和水温要求，完成热泵冷凝水回收利用系统的控制。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种热泵冷凝水回收利用系统，其特征在于，包括热泵系统、冷凝水保温水箱(18)和热水保温水箱(28)；
所述热泵系统包括用于收集冷凝水的接水盘(9)和用于冷媒换热的换热器(3)；
所述冷凝水保温水箱(18)分别与接水盘(9)和热水保温水箱(28)连接；
所述热水保温水箱(28)上设有循环出水口(26)、循环进水口(25)以及用于与补水管连接的补水管接口(33)，所述循环出水口(26)与所述换热器(3)的进水口连接，所述循环进水口(25)与所述换热器(3)的出水口连接；
所述热泵冷凝水回收利用系统还包括控制系统，所述控制系统用于根据所述热水保温水箱(28)和冷凝水保温水箱(18)的液位控制所述冷凝水保温水箱(18)与热水保温水箱(28)连接的管路以及补水管的通断。
2.如权利要求1所述的热泵冷凝水回收利用系统，其特征在于，
所述冷凝水保温水箱(18)与所述热水保温水箱(28)连接的管路上设有第一水泵(17)；
所述循环出水口(26)与所述换热器(3)的进水口连接的管路上设有第二水泵(8)；
所述补水管上设有补水电磁阀(32)；
所述第一水泵(17)、第二水泵(8)和补水电磁阀(32)分别与所述控制系统连接。
3.如权利要求2所述的热泵冷凝水回收利用系统，其特征在于，
所述冷凝水保温水箱(18)内设有第一低水位开关(10)和第一高水位开关(12)；所述热水保温水箱(28)内设有第二低水位开关(20)和第二高水位开关(22)；
所述第一低水位开关(10)、第一高水位开关(12)、第二低水位开关(20)和第二高水位开关(22)分别与所述控制系统连接；
所述控制系统用于在冷凝水保温水箱(18)内水位达到第一低水位开关(10)触点时控制第一低水位开关(10)闭合，冷凝水保温水箱(18)内水位达到第一高水位开关(12)触点时控制第一高水位开关(12)闭合；
所述控制系统还用于在热水保温水箱(28)内水位达到第二低水位开关(20)触点时控制第二低水位开关(20)闭合，热水保温水箱(28)内水位达到第二高水位开关(22)触点时控制第二高水位开关(22)闭合。
4.一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于如权利要求3所述的热泵冷凝水回收利用系统，其特征在于，包括步骤：
S1.当第二低水位开关(20)断开时，检测第一低水位开关(10)是否闭合；
S2.若第一低水位开关(10)断开，则第一水泵(17)不运行，开启补水电磁阀(32)，直至第二低水位开关(20)闭合后断开补水电磁阀(32)；或者，
S2’.若第一低水位开关(10)闭合，则运行第一水泵(17)，直至第一低水位开关(10)断开或第二低水位开关(20)闭合后控制第一水泵(17)停止运行。
5.如权利要求4所述的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，其特征在于，
步骤S2’中，若第一低水位开关(10)断开且第二低水位开关(20)未闭合，则开启补水电磁阀(32)，直至第二低水位开关(20)闭合后断开补水电磁阀(32)。
6.一种热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，用于如权利要求3所述的热泵冷凝水回收利用系统，其特征在于，包括步骤：
S1.当第二低水位开关(20)闭合时，检测热水保温水箱(28)内的水温T水箱，若T水箱<T设定，则控制热泵系统运行，第二水泵(8)运行，直至T水箱＝T设定；
S2.保持热泵系统运行，检测第一低水位开关(10)是否闭合；
S3.若第一低水位开关(10)断开，则第一水泵(17)不运行，开启补水电磁阀(32)，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀(32)；或者，
S3’.若第一低水位开关(10)闭合，则运行第一水泵(17)，直至第一低水位开关(10)断开或T水箱≤T设定-ΔT后控制第一水泵(17)停止运行。
7.如权利要求6所述的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，其特征在于，
步骤S3’中，若第一低水位开关(10)断开且T水箱＞T设定-ΔT，则开启补水电磁阀(32)，直至T水箱≤T设定-ΔT后断开补水电磁阀(32)。
8.如权利要求7所述的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，其特征在于，还包括:
S4.保持热泵系统运行，直至T水箱＝T设定；
S5.重复步骤S2-S4，直至第二高水位开关(22)闭合且T水箱＝T设定，热泵系统停止运行。
9.如权利要求6-8中任一项所述的热泵冷凝水回收利用系统的控制方法，其特征在于，
ΔT优选为10℃。
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