CN112432397A - 空调系统及其变频器防凝露控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种空调系统及其变频器防凝露控制方法,其中空调系统,包括内机换热器、外机换热器以及处于外机中的变频器,所述变频器具有过冷管,在空调系统处于制热模式下,所述内机换热器冷媒出口通过第一节流元件与所述过冷管的第一端口贯通,所述过冷管的第二端口通过第二节流元件与所述外机换热器的冷媒进口贯通,所述过冷管上设有第一温度传感器。根据本发明,过冷管上设有第一温度传感器能够实时检测过冷管的温度,能够更加准确的检测过冷管中的冷媒温度,进而利于通过对空调系统中节流元件乃至压缩机的控制实现变频器的防凝露控制。
Description
技术领域
本发明属于空气调节技术领域,具体涉及一种空调系统及其变频器防凝露控制方法。
背景技术
对于家用空调和小型商用空调来说,由于其功率小,一般采用风冷散热的方案就能解决其模块散热问题。但对于较大冷量的商用空调,如额定冷量50kw左右的多联机,其功率较高、模块发热量大,需要用冷媒冷却的方式才能满足散热需求。在制冷模式下,冷媒从冷凝器冷凝后通过过冷管对IPM散热片冷却,达到给模块散热的目的,由于此时模块温度高于环境温度,不会出现凝露问题。制热运行时,内机为高压侧,由于管路压力损失,部分冷媒蒸发降温,加上过冷器也有一定的过冷效果,会降低过冷管的温度。过度季节由于室内外温度接近,过冷管温度可能会低于环境温度,导致散热片及控制板等温度较低。当控制板温度低于露点温度时,就会出现凝露,凝露水滴落在元器件上,导致控制板因短路烧毁。
现有技术中,一种防凝露的控制方式是采用控制板(IPM模块)自带的温度检测元器件对控制板的实时温度进行检测,其工作温度一般都会高于变频器散热片及控制板温度,采用其作为凝露参照温度,可能存在控制板凝露但由于系统检测不到的问题;另一种则是首先通过温度传感器以及湿度传感器获取环境温度以及环境湿度,并通过另外的温度传感器获取过冷管的实时温度并结合空调系统所处的运行模式,相应地对空调系统的开/停机、第一电磁阀的开/关、室内电磁阀的开度、主电子膨胀阀的开度及辅电子膨胀阀的开度进行调整,保证了利用冷媒给变频模块散热冷却的效果,也保证了冷却过程中不结凝露水的安全风险,还能让空调系统得到较好的过冷度,减少散热冷却对空调系统的制热或制冷工作的影响,但其在外侧设置湿度传感器,变频器过冷铜管两端都设置感温包、元器件成本高、实际运用范围小。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于提供一种空调系统及其变频器防凝露控制方法,过冷管上设有第一温度传感器能够实时检测过冷管的温度,能够更加准确的检测过冷管中的冷媒温度,进而利于通过对空调系统中节流元件乃至压缩机的控制实现变频器的防凝露控制。
为了解决上述问题,本发明提供一种空调系统,包括内机换热器、外机换热器以及处于外机中的变频器,所述变频器具有过冷管,在空调系统处于制热模式下,所述内机换热器冷媒出口通过第一节流元件与所述过冷管的第一端口贯通,所述过冷管的第二端口通过第二节流元件与所述外机换热器的冷媒进口贯通,所述过冷管上设有第一温度传感器。
优选地,所述内机换热器具有多个,多个所述内机换热器彼此形成并联,所述第一节流元件具有多个,多个所述第一节流元件分别一一对应于多个所述内机换热器设置;和/或,所述外机换热器包括彼此并联的外排换热器、内排换热器,所述第二节流元件具有两个,两个所述第二节流元件分别一一对应于所述外排换热器以及内排换热器设置。
优选地,所述空调系统还包括补气增焓压缩机以及补气管路,所述补气管路的一端连接于所述内机换热器与所述过冷管之间的冷媒管路上,所述补气管路的另一端与所述补气增焓压缩机的补气口连接,所述过冷管与所述补气管路通过板式换热器实现热交换,所述第一温度传感器处于所述板式换热器与所述变频器之间的过冷管上。
优选地,所述补气管路上设有第三节流元件以实现对进入所述板式换热器中的补气冷媒的节流控制。
优选地,所述空调系统还包括气液分离器,所述气液分离器通过进气管路与所述补气增焓压缩机的进气口连通,所述进气管路上设有压力传感器及第二温度传感器。
本发明还提供一种空调系统变频器防凝露控制方法,用于控制上述的空调系统,包括:
在空调系统运行制热模式时,获取过冷管的第一实时管温Tg、室外环境温度Tw并同步获取Tw对应的温度区间;
根据Tw对应的温度区间获取与相应的温度区间对应的防凝露补偿温度△X,△X>0℃;
比较Tg与(Tw+△X)的大小关系;
根据Tg与(Tw+△X)的大小关系控制调整第一节流元件、第二节流元件、第三节流元件的开度和/或补气增焓压缩机的运行频率。
优选地,
所述温度区间包括第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间,其中所述第二温度区间的区间温度初值高于所述第一温度区间的区间温度终值,所述第二温度区间的区间温度终值低于所述第三温度区间的区间温度初值。
优选地,所述第一温度区间U对应具有第一防凝露补偿温度f,所述第二温度区间V对应具有第二防凝露补偿温度g,所述第三温度区间W对应具有第三防凝露补偿温度h,0℃<f<g<h;
当Tw处于第一温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=f;当Tw处于第二温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=g;当Tw处于第三温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=h。
优选地,
还包括判断室外环境温度Tw的变化趋势,当Tw为上升趋势时,当Tw超过当前温度区间的温度终值时,则Tw对应后一个与当前温度区间相邻的温度区间;
当Tw为下降趋势时,当Tw低于当前温度区间的温度初值修正值时,则Tw对应前一个与当前温度区间相邻的温度区间,其中温度初值修正值=当前温度区间初值-△Y,△Y为预设的温度差值。
优选地,当Tg<Tw+△X时,获取第三节流元件的实时开度,
当第三节流元件的实时开度不为0时,控制第三节流元件的开度以第一预设步数降低,直至第三节流元件的开度为0。
优选地,
当Tg<Tw+△X且第三节流元件的实时开度为0时,控制第一节流元件以第二预设步数增大其开度、并同步控制第二节流元件以第三预设步数降低其开度。
优选地,当Tg<Tw+△X、第三节流元件的实时开度为0、第一节流元件的开度达到最大时,获取补气增焓压缩机的吸气过热度;
当吸气过热度大于预设温度Td时,控制补气增焓压缩机按预设升高频率值升频运行;
当吸气过热度不大于预设温度Td时,继续控制第二节流元件以第三预设步数降低其开度。
本发明提供的一种空调系统及其变频器防凝露控制方法,通过在所述过冷管上直接设置所述第一温度传感器从而实现对过冷管中流经冷媒温度的精准检测,进而利于通过对空调系统中节流元件乃至压缩机的控制实现变频器的防凝露控制,有效防止现有技术中采用控制板上自带的温度检测部件检测温度的不准确导致的防凝露时机迟滞进而产生凝露的现象发生,进而有效防止凝露水滴落到变频器控制板导电元器件上出现路烧毁控制板的严重质量事故。
附图说明
图1为本发明一种实施例的空调系统的结构示意图;
图2为本发明另一种实施例的空调系统的变频器防凝露控制方法示意图;
图3为本发明另一种实施例中的室外环境温度区间划分流程图。
附图标记表示为:
1、内机换热器;11、第一节流元件;2、外机换热器;21、第二节流元件;22、外排换热器;23、内排换热器;3、变频器;31、过冷管;41、第一温度传感器;5、板式换热器;51、第三节流元件;6、气液分离器;71、压力传感器;72、第二温度传感器;8、补气增焓压缩机;9、四通阀;101、截止阀。
具体实施方式
结合参见图1至图3所示,根据本发明的实施例,提供一种空调系统,包括压缩机、四通阀9、内机换热器1、外机换热器2以及处于外机中的变频器3,所述变频器3具有过冷管31,在空调系统处于制热模式下(此时所述压缩机的高压高温冷媒经由所述四通阀9进入所述内机换热器1中冷凝放热后进入变频器3中的过冷管31在流经所述外机换热器2进行蒸发放热后最终经由气液分离器6的分离后,气态冷媒循环流回所述压缩机内),所述内机换热器1冷媒出口通过第一节流元件11与所述过冷管31的第一端口贯通,所述过冷管31的第二端口通过第二节流元件21与所述外机换热器2的冷媒进口贯通,所述过冷管31上设有第一温度传感器41。该技术方案中,通过在所述过冷管31上直接设置所述第一温度传感器41从而实现对过冷管31中流经冷媒温度的精准检测,进而利于通过对空调系统中节流元件乃至压缩机的控制实现变频器的防凝露控制,有效防止现有技术中采用控制板上自带的温度检测部件检测温度的不准确导致的防凝露时机迟滞进而产生凝露的现象发生,进而有效防止凝露水滴落到变频器控制板导电元器件上出现路烧毁控制板的严重质量事故。
在一些实施方式中,所述内机换热器1具有多个,多个所述内机换热器1彼此形成并联,所述第一节流元件11具有多个,多个所述第一节流元件11分别一一对应于多个所述内机换热器1设置,此时,所述空调系统具有多个内机,从而使所述空调系统形成多联机空调系统;进一步地,所述外机换热器2包括彼此并联的外排换热器22、内排换热器23,所述第二节流元件21具有两个,两个所述第二节流元件21分别一一对应于所述外排换热器22以及内排换热器23设置,通过彼此并联且能够彼此受各自对应的第二节流元件21控制的外排换热器22与内排换热器23能够显著提升外机换热器2的换热效率,进而提升空调系统的能效。
在一些实施方式中,所述压缩机为补气增焓压缩机8,此时所述空调系统还包括补气管路,所述补气管路的一端连接于所述内机换热器1与所述过冷管31之间的冷媒管路上,所述补气管路的另一端与所述补气增焓压缩机8的补气口连接,以实现对所述压缩机的补气增焓提升空调系统的能效,所述过冷管31与所述补气管路通过板式换热器5实现热交换,具体的,所述补气管路与所述过冷管31共用所述板式换热器5从而利于对所述过冷管31中冷媒的过冷作用,所述第一温度传感器41处于所述板式换热器5与所述变频器3之间的过冷管31上。进一步地,所述补气管路上设有第三节流元件51以实现对进入所述板式换热器5中的补气冷媒的节流控制,而更为重要的是,可以通过调节所述第三节流元件51的开度控制所述过冷管31内的冷媒温度,这在所述过冷管31中冷媒温度濒临凝露温度时防止凝露产生至关重要,具体的,可以通过减小所述第三节流元件51的开度甚至将其开度调整为0防止变频器3处的凝露现象产生。前述的第一节流元件11、第二节流元件21以及第三节流元件51具体皆可以采用电子膨胀阀。
所述气液分离器6通过进气管路与所述补气增焓压缩机8的进气口连通,所述进气管路上设有压力传感器71及第二温度传感器72,所述压力传感器71以及所述第二温度传感器72的设置能够检测采集压缩机进气口处的冷媒压力(低压压力)以及温度(吸气温度)获得压缩机的吸气过热度,具体的,此时的冷媒压力对应饱和温度为吸气饱和温度,吸气温度和低压饱和温度的差值即是压缩机的吸气过热度,进而能够防止吸气过热度过低导致压缩机吸气带液现象的产生。
所述内机换热器1与所述四通阀9之间的管路上以及所述内机换热器1与所述板式换热器5之间的管路上分别设有截止阀101。
根据本发明的实施例,还提供一种空调系统变频器防凝露控制方法,用于控制上述的空调系统,包括:
在空调系统运行制热模式时,获取过冷管31的第一实时管温Tg、室外环境温度Tw并同步获取Tw对应的温度区间;
根据Tw对应的温度区间获取与相应的温度区间对应的防凝露补偿温度△X,△X>0℃;
比较Tg与(Tw+△X)的大小关系;
根据Tg与(Tw+△X)的大小关系控制调整第一节流元件11、第二节流元件21、第三节流元件51的开度和/或补气增焓压缩机8的运行频率。
该技术方案中,在空调系统运行制热模式时,通过实时获取的室外环境温度Tw与温度区间的对应关系获取对应的防凝露补偿温度△X,进一步将过冷管31的第一实时管温Tg与补偿后的温度也即(Tw+△X)相比较,从而能够通过对室外环境温度进行裕量补偿的方式提前对过冷管31处也即变频器处的冷却温度进行调整,有效防止由于温度调整的迟滞带来的防凝露无效现象发生,也即本发明中的技术方案能够在更早的时间点对过冷管31中的冷媒温度进行干预,防止其温度过低或者调解过迟带来的凝露现象发生,进而有效防止凝露水滴落到变频器控制板导电元器件上出现路烧毁控制板的严重质量事故。
优选地,所述温度区间具有多个,多个温度区间具有不同的区间温度初值与区间温度终值,例如,所述温度区间包括第一温度区间U、第二温度区间V、第三温度区间W,其中所述第二温度区间的区间温度初值高于所述第一温度区间的区间温度终值,所述第二温度区间的区间温度终值低于所述第三温度区间的区间温度初值,所述第一温度区间U对应具有第一防凝露补偿温度f(也即△X=f),所述第二温度区间V对应具有第二防凝露补偿温度g(也即△X=g),所述第三温度区间W对应具有第三防凝露补偿温度h(也即△X=h),0℃<f<g<h,也即室外环境温度越高,则相应的防凝露补偿温度越高,这是因为室外温度越高,空气中的含湿量越大,换热器温度降低越容易凝露。因此,温度越高补偿越大。具体的,当Tw处于第一温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=f;当Tw处于第二温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=g;当Tw处于第三温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=h。该技术方案中,根据过度季节温湿度特性对应不同的温度区间并在不同的温度区间分别对应不同的防凝露补偿温度,进而实现精准控制。
在一些实施方式中,所述空调系统变频器防凝露控制方法还包括判断室外环境温度Tw的变化趋势,当Tw为上升趋势时,当Tw超过当前温度区间的温度终值时,则Tw对应后一个与当前温度区间相邻的温度区间;当Tw为下降趋势时,当Tw低于当前温度区间的温度初值修正值时,则Tw对应前一个与当前温度区间相邻的温度区间,其中温度初值修正值=当前温度区间初值-△Y,△Y为预设的温度差值(例如为2℃),也即在室外环境温度Tw为下降趋势时,其与温度区间的对应关系设置在存在一定的滞后也即△Y,这样设置能够防止Tw在相邻的两个温度区间的临界温度(也即当前温度区间的初值与其前一温度区间的终值)来回跳动,进而保证调控的稳定性。
具体的例如:结合参见图3,空调系统制热运行后首先进行环境温度检测,判断环境温度所处区间,若环境温度在U区间,则T1秒后检测,如果Tw<18℃,则保持在U区间;如果Tw≥18℃,则进入V区间,进入V区间T1秒后检测,如果Tw<16℃(此时△Y=2℃),则回到U区间,如果Tw≥24℃,则进入W区间,否则保持在V区间,进入W区间后T1秒检测,如果Tw<22℃(此时△Y=2℃),则回到V区间,否则保持在W区间不变。根据不同的室外环境温度区间,选择不同的补偿温度△X数值(也即前述的f、g、h中的一个)。
在具体的控制方面,当Tg<Tw+△X时,获取第三节流元件51的实时开度,当第三节流元件51的实时开度不为0时,控制第三节流元件51的开度以第一预设步数降低,直至第三节流元件51的开度为0。该技术方案中,首先通过减小所述第三节流元件51的开度,实现所述过冷管31内冷媒温度的提升,由于补气管路与所述过冷管31通过所述板式换热器5形成热交换,当其开度被减小到0时,其对过冷管31中的冷媒冷却能力降到最小,而通过减小第三节流元件51的开度能够更加快速的减小过冷管31内冷媒温度的降低幅度,此时对空调系统的整体制热模式的性能影响最小,温度波动也相对最小。可以理解的,若通过所述第三节流元件51的调节能够使Tg≥Tw+△X,则空调系统维持正常制热模式即可。若在第三节流元件51的实时开度被调整为0后,仍然Tg<Tw+△X,则控制第一节流元件11以第二预设步数增大其开度、并同步控制第二节流元件21以第三预设步数降低其开度。该技术方案中,在第三节流元件51的实时开度被调整为0后,选择控制第一节流元件11以及第二节流元件21的开度大小实现空调器主流路中冷媒的温度调整,直至所述第一节流元件11的开度达到最大,而可以理解的,为了保证空调系统的正常运行,所述第二节流元件21的开度大小应不低于其最小开度值,该值则由控制系统预先设定,而在此调节步骤过程中调节能够使Tg≥Tw+△X,则空调系统维持正常制热模式即可。如经此步骤仍不能使Tg≥Tw+△X,也即,当Tg<Tw+△X、第三节流元件51的实时开度为0、第一节流元件11的开度达到最大时,获取补气增焓压缩机8的吸气过热度;当吸气过热度大于预设温度Td时,控制补气增焓压缩机8按预设升高频率值升频运行直至Tg≥Tw+△X为止维持正常制热模式;当吸气过热度不大于预设温度Td时,继续控制第二节流元件21以第三预设步数降低其开度。该技术方案中,在所述第三节流元件51的实时开度为0、第一节流元件11的开度达到最大时,通过判断吸气过热度对之后的控制策略进行选择,能够防止吸气过热度过低时,仍然减小第二节流元件21可能带来的压缩机吸气带液现象的发生。
以下结合图2所示,给出一个具体的实施方式:
当制热运行T秒后进行检测(也即检测室外环境温度以及过冷管31的管温),如果T21≥T外环+X℃(其中T21即为上述的Tg,T外环即为Tw,X即为△X,下同),正常制热运行,T秒后再次检测。如果T21<T外环+X℃,则检测EKV8(也即上述的第三节流元件51,下同)开度是否为0,若不为0,先按a步/秒的速度调低EKV8的开度,T秒后进行检测,如果T21<T外环+X℃,则重复以上步骤,直至EKV8开度为0。
如果此时T21<T外环+X℃,则EXV10、EKV12(也即上述的第一节流元件11,下同)开度b步/s增大,EKV5、EKV6(也即上述的第二节流元件21,下同)开度c步/s降低。T秒后检测,如果T21≥T外环+X℃,则保持制热运行状态;如果T21<T外环+X℃,则检测EXV10、EXV12是否达到最大开度,吸气过热度是否大于d℃,如果任何一个条件没有达到,则重复以上步骤,继续调整前述EXV10、EKV12、EKV5、EKV6的开度。
当EXV10、EXV12已达到最大开度且吸气过热度大于或等于d℃时,若T21<T外环+X℃,则压缩机频率Ft按e Hz/s上升,T秒后检测,若T21≥T外环+X℃,则正常制热运行,若T21<T外环+X℃,则压缩机继续升频,直至T21≥T外环+X℃。
本领域的技术人员容易理解的是,在不冲突的前提下,上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种空调系统,其特征在于,包括内机换热器(1)、外机换热器(2)以及处于外机中的变频器(3),所述变频器(3)具有过冷管(31),在空调系统处于制热模式下,所述内机换热器(1)冷媒出口通过第一节流元件(11)与所述过冷管(31)的第一端口贯通,所述过冷管(31)的第二端口通过第二节流元件(21)与所述外机换热器(2)的冷媒进口贯通,所述过冷管(31)上设有第一温度传感器(41)。
2.根据权利要求1所述的空调系统,其特征在于,所述内机换热器(1)具有多个,多个所述内机换热器(1)彼此形成并联,所述第一节流元件(11)具有多个,多个所述第一节流元件(11)分别一一对应于多个所述内机换热器(1)设置;和/或,所述外机换热器(2)包括彼此并联的外排换热器(22)、内排换热器(23),所述第二节流元件(21)具有两个,两个所述第二节流元件(21)分别一一对应于所述外排换热器(22)以及内排换热器(23)设置。
3.根据权利要求1所述的空调系统,其特征在于,还包括补气增焓压缩机(8)以及补气管路,所述补气管路的一端连接于所述内机换热器(1)与所述过冷管(31)之间的冷媒管路上,所述补气管路的另一端与所述补气增焓压缩机(8)的补气口连接,所述过冷管(31)与所述补气管路通过板式换热器(5)实现热交换,所述第一温度传感器(41)处于所述板式换热器(5)与所述变频器(3)之间的过冷管(31)上。
4.根据权利要求3所述的空调系统,其特征在于,所述补气管路上设有第三节流元件(51)以实现对进入所述板式换热器(5)中的补气冷媒的节流控制。
5.根据权利要求4所述的空调系统,其特征在于,还包括气液分离器(6),所述气液分离器(6)通过进气管路与所述补气增焓压缩机(8)的进气口连通,所述进气管路上设有压力传感器(71)及第二温度传感器(72)。
6.一种空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,用于控制权利要求1至5中任一项所述的空调系统,包括:
在空调系统运行制热模式时,获取过冷管(31)的第一实时管温Tg、室外环境温度Tw并同步获取Tw对应的温度区间;
根据Tw对应的温度区间获取与相应的温度区间对应的防凝露补偿温度△X,△X>0℃;
比较Tg与(Tw+△X)的大小关系;
根据Tg与(Tw+△X)的大小关系控制调整第一节流元件(11)、第二节流元件(21)、第三节流元件(51)的开度和/或补气增焓压缩机(8)的运行频率。
7.根据权利要求6所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
所述温度区间包括第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间,其中所述第二温度区间的区间温度初值高于所述第一温度区间的区间温度终值,所述第二温度区间的区间温度终值低于所述第三温度区间的区间温度初值。
8.根据权利要求7所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
所述第一温度区间U对应具有第一防凝露补偿温度f,所述第二温度区间V对应具有第二防凝露补偿温度g,所述第三温度区间W对应具有第三防凝露补偿温度h,0℃<f<g<h;
当Tw处于第一温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=f;当Tw处于第二温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=g;当Tw处于第三温度区间的区间温度初值与终值之间时,△X=h。
9.根据权利要求7所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
还包括判断室外环境温度Tw的变化趋势,当Tw为上升趋势时,当Tw超过当前温度区间的温度终值时,则Tw对应后一个与当前温度区间相邻的温度区间;
当Tw为下降趋势时,当Tw低于当前温度区间的温度初值修正值时,则Tw对应前一个与当前温度区间相邻的温度区间,其中温度初值修正值=当前温度区间初值-△Y,△Y为预设的温度差值。
10.根据权利要求6所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
当Tg<Tw+△X时,获取第三节流元件(51)的实时开度,
当第三节流元件(51)的实时开度不为0时,控制第三节流元件(51)的开度以第一预设步数降低,直至第三节流元件(51)的开度为0。
11.根据权利要求10所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
当Tg<Tw+△X且第三节流元件(51)的实时开度为0时,控制第一节流元件(11)以第二预设步数增大其开度、并同步控制第二节流元件(21)以第三预设步数降低其开度。
12.根据权利要求11所述的空调系统变频器防凝露控制方法,其特征在于,
当Tg<Tw+△X、第三节流元件(51)的实时开度为0、第一节流元件(11)的开度达到最大时,获取补气增焓压缩机(8)的吸气过热度;
当吸气过热度大于预设温度Td时,控制补气增焓压缩机(8)按预设升高频率值升频运行;
当吸气过热度不大于预设温度Td时,继续控制第二节流元件(21)以第三预设步数降低其开度。
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