CN112739963A - 空调装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式的空调装置具有一个或多个室内机、一个或多个室外机、油面下降检测部和控制部。所述室内机包括室内热交换器和室内膨胀阀。所述室外机包括室外热交换器、室外膨胀阀、四通阀和压缩机。所述油面下降检测部在所述室内机和所述室外机进行制热运转时检测所述压缩机中的冷冻机油有无发生油面下降。在通过所述油面下降检测部检测到所述压缩机中发生了所述油面下降时，所述控制部将所述四通阀切换到制冷运转时的状态。

Description

空调装置以及控制方法

技术领域

本发明的实施方式涉及空调装置及控制方法。

背景技术

空调装置(以下又称“空调”)一般分为室外单元(以下又称“室外机”)和室内单元(以下又称“室内机”)。另外，空调具备多个上述的室外单元和室内单元，这种空调被称为多联式空调。

在这种多联式空调中，制热运转时从压缩机排出的冷冻机油(以下又简称为“油”)依次通过气体配管(连接配管)、各室内单元、液体配管(连接配管)和各室外单元返回压缩机，因此压缩机排出的油再次返回压缩机需要很长时间。因此，在以往的多联式空调中，压缩机可能在得不到足够供油的情况下长时间运行，导致压缩机的可靠性降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015－155775号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在更短时间内回收停留在连接配管中的油的空调装置及其控制方法。

解决技术问题所采用的技术方案

实施方式的空调装置具有一个或多个室内机、一个或多个室外机、油面下降检测部和控制部。所述室内机包括室内热交换器和室内膨胀阀。所述室外机包括室外热交换器、室外膨胀阀、四通阀和压缩机。所述油面下降检测部在所述室内机和所述室外机进行制热运转时检测所述压缩机中的冷冻机油有无发生油面下降。在通过所述油面下降检测部检测到所述压缩机中发生了所述油面下降时，所述控制部将所述四通阀切换到制冷运转时的状态。

附图说明

图1是表示实施方式的空调装置的构成的具体例的图。

图2是表示实施方式的空调装置的室外机的构成的具体例的图。

图3是表示实施方式中的制冷运转时的四通阀的状态的图。

图4是表示实施方式中的制热运转时的四通阀的状态的图。

图5是表示实施方式的空调装置的室内机的构成的具体例的图。

图6是表示实施方式的空调装置的控制部的功能构成的具体例的图。

图7是表示实施方式的空调装置执行的关于油回收运转的处理的具体示例的流程图。

图8是表示实施方式的空调装置的动作例的图。

图9是表示实施方式的空调装置的动作例的图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式的空调装置和控制方法进行说明。

图1是表示实施方式的空调装置的构成的具体例的图。图1所示的空调装置1是实施方式的空调装置的一个示例，是包括一个以上室外机2和多个室内机3的多联式空调。图1示出了包括两个室外机2A和2B以及四个室内机3A、3B、3C和3D的空调装置1的示例。各室外机2和各室内机3通过有液态制冷剂(以下称为“液体制冷剂”)循环的液体配管和有气态制冷剂(以下称为“气体制冷剂”)循环的气体配管这两种连接配管进行连接。空调装置1通过在一个以上室外机2和多个室内机3之间使制冷剂循环，能够在一处以上室外空气和多处室内空气之间进行热交换。多处室外空气或室内空气可以是几处或处处没有热交换的各个空间，也可以是有热交换的各个空间。

以下，将详细说明室外机2和室内机3的构成。在下面的说明中，各个室外机2所具有的各个结构由附加在对应的室外机2的标号上的字母“A”或“B”来识别。同样地，各个室内机3所具有的各个结构由附加在对应的室内机3的标号上的字母“A”、“B”、“C”或“D”来识别。例如，图1所示的标号21A表示室外机2A中的液体配管的连接部，标号22A表示室外机2A中的气体配管的连接部。同样地，标号31B表示室内机3B中的液体配管的连接部，标号32B表示室内机3B中的气体配管的连接部。

图2是表示实施方式的空调装置的室外机的构成的具体例的图。实施方式的室外机2包括第一压缩机23-1和第二压缩机23-2、室外热交换器24、室外膨胀阀25、油分离器26、储液器27、四通阀28和控制部4。

第一压缩机23-1将从吸入口231-1提供的制冷剂吸入自身内部，并压缩吸入的制冷剂。第一压缩机23-1将压缩后的制冷剂从排出口232-1排出到自身外部。同样地，第二压缩机23-2压缩从吸入口231-2吸入的制冷剂，并从排出口232-2排出。从第一压缩机23-1和第二压缩机23-2排出的制冷剂通过油分离器26被送至四通阀28。

制冷剂中包括用于润滑第一压缩机23-1和第二压缩机23-2的冷冻机油(润滑油，以下又简称为“油”)。此外，例如，可以使用R410A、R32等作为制冷剂。以下，在不需要特别区分的情况下，有时第一压缩机23-1和第二压缩机23-2可以简称为压缩机23。

室外热交换器24是实现制冷剂与室外空气之间的热交换的装置。例如，室外热交换器24是翅片管式的热交换器。具体地说，室外热交换器24在制冷运转时将由压缩机23压缩后的高温高压制冷剂的热量吸收到室外空气中，在制热运转时将室外空气的热量吸收到低温制冷剂中。室外热交换器24中设置有室外送风机241，作为促进制冷剂和室外空气之间的热交换的单元。例如，室外送风机241具有离心式的风扇。室外送风机241的风扇与室外热交换器24相对地配置。

室外膨胀阀25是使提供的制冷剂急剧膨胀以降低温度和降低压力的装置。例如，室外膨胀阀25是电子膨胀阀(PMV：脉冲电动阀)。具体地说，室外膨胀阀25在制冷运转时控制由室外热交换器24进行散热的制冷剂的过冷却度，在制热运转时降低从室内机3提供的液体制冷剂的温度和压力。

油分离器26是能够将压缩机23所提供的气体制冷剂中的油分加以分离并回收，并将回收的油再次提供给压缩机23的装置。为了实现这样的供油，油分离器26通过用于对油进行减压和流量控制的毛细管261连接到电磁阀262。另一方面，将油分被油分离器26分离出的气体制冷剂送至四通阀28。

储液器27是如下的装置：从通过四通阀28提供的气体制冷剂和液体制冷剂混合的两相状态的制冷剂中分离出液体制冷剂并加以回收，将气体制冷剂提供给压缩机23。具体地说，储液器27在制冷运转时从室内机3所提供的两相状态的制冷剂中分离出液体制冷剂并加以回收，在制热运转时从气体制冷剂中分离出在室外热交换器24中未完全蒸发的液体制冷剂并加以回收。

四通阀28是用于将在空调装置1内流动的制冷剂的方向切换到制热运转时的方向和制冷运转时的方向(除霜运转时也相同)的装置。例如，图3是示出了在制冷运转时的四通阀28的状态的图。在该情况下，四通阀28构成制冷剂流路，使得由压缩机23压缩后的高温高压气体制冷剂被提供到室外热交换器24，并且从室外机2经由气体配管送出的气体制冷剂被提供到压缩机23。在下文中，构成上述制冷运转时的流路的四通阀28的状态被称为“制冷状态”。

图4是示出了在制热运转时的四通阀28的状态的图。在该情况下，四通阀28构成制冷剂流路，使得由压缩机23压缩后的高温高压气体制冷剂被提供到室内机3，并且从室外机2经由液体配管送出的液体制冷剂通过室外膨胀阀25、室外热交换器28被提供到压缩机23。在下文中，构成上述制热运转时的流路的四通阀28的状态被称为“制热状态”。

控制部4具有控制四通阀28的动作的功能。具体地说，本实施方式的控制部4构成为除了根据运转模式(制冷运转或制热运转)的指示来切换四通阀28的一般的空调动作之外，还根据压缩机23内的油的液位(以下称为“油面”)的下降而切换四通阀28。因此，第一压缩机23-1和第二压缩机23-2中分别设置有用于检测各压缩机23内的油面下降的毛细管233和用于测量通过毛细管233后的流体(油或制冷剂)的温度的温度计234。

关于检测油面下降的具体方法将在后文阐述，控制部4在制热运转时检测到某一个室外机2发生了油面下降的情况下，仅对被检测到油面下降的室外机2(以下称为“目标单元”)，将四通阀28暂时切换到制冷状态。通过这样切换四通阀28，空调装置1进行使液体制冷剂从室内机3返回到室外机2的动作，能够将停留在连接配管中的油与液体制冷剂一起返回到室外机2。在下文中，当油面下降时将四通阀28暂时切换到制冷状态来使目标单元进行运转的室外机2的运转模式被称为“制热油回收运转”。

控制部4在制冷运转时检测到某个室外机2发生了油面下降的情况下，将被检测到油面下降的室外机2的压缩机23的运转频率设定为规定频率，并且将未检测到油面下降的其他室外机2的压缩机23的运转频率设定为小于被检测到油面下降的室外机2的压缩机23的运转频率。在室内机3中，使室内膨胀阀34的开度相比于通常的制冷运转时的开度开至规定的开度。当检测到设置在室内热交换器33的入口侧和出口侧的温度传感器的温度变得大致相等时，判断为液体回流状态，并且使室内膨胀阀34的开度从上述规定的开度逐渐闭合，以防止液体回流量变大。通过这些动作，空调装置1进行使液体制冷剂从室内机3返回到室外机2的动作，能够将停留在室内机3和连接配管(气体配管)中的油返回到室外机2。以下，在制冷运转时切换到规定频率、规定膨胀阀开度来使室外机2和室内机3运转的室外机2的运转模式被称为“制冷油回收运转”。

另一方面，控制部4基于流入储液器27的制冷剂的温度和从储液器27流出的制冷剂的压力来判定油回收运转的结束条件，并且在满足结束条件的定时将目标单元的运转模式从油回收运转恢复到制热运转。为了进行上述结束条件的判定，储液器27中设置有用于测量流入的制冷剂的温度的温度计271和用于测量流出的制冷剂的压力的压力计272。结束条件的具体的判定方法将在后文描述。

图5是表示实施方式的空调装置的室内机的构成的具体例的图。实施方式的室内机3包括室内热交换器33和室内膨胀阀34。

室内热交换器33是实现制冷剂与室内空气之间的热交换的装置。例如，室内热交换器33是与室外热交换器24同样的翅片管式热交换器。具体地说，室内热交换器33在制冷运转时使从室外机2提供的低温制冷剂吸收室内空气的热量，在制热运转时使室内空气吸收从室外机2提供的高温高压制冷剂的热量。室内热交换器33中设置有室内送风机331，作为促进制冷剂和室内空气之间的热交换的单元。例如，室内送风机331具有与室外送风机241相同的离心式的风扇，配置成与室内热交换器33相对。

室内膨胀阀34是使提供的制冷剂急剧膨胀以降低温度和降低压力的装置。例如，室内膨胀阀34可以是与室外膨胀阀25相同的电子膨胀阀(PMV)具体地说，室内膨胀阀34在制冷运转时降低从室外机2提供的制冷剂的温度和压力，在制热运转时控制由室内热交换器33进行了散热的制冷剂的过冷却度。

图6是表示实施方式的空调装置的控制部的功能构成的具体例的图。控制部4包括利用总线连接的CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、存储器或辅助存储装置等，并执行程序。控制部4通过执行程序，从而作为具有存储部41、信号输入输出部42、第一控制部43、第二控制部44、油面下降检测部45和液体回流检测部46的装置发挥作用。另外，控制部4的各功能的全部或一部分也可以使用ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、PLD(Programable Logic Device：可编程逻辑器件)、FPGA(FieldProgramble Gate Aray：现场可编程门阵列)等硬件来实现。程序可以存储于计算机可读取的存储介质。计算机可读取存储介质是指例如软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等存储装置。程序也可以经由电信线路发送。

存储部41通过使用磁性硬盘装置或半导体存储装置等存储装置而构成。存储部41存储控制部4的动作所需的各种信息。

信号输入输出部42具有在空调装置1所具备的各功能部之间输入输出各种信号的功能。例如，信号输入输出部42连接到第一温度计234-1、第二温度计234-2、温度计271和压力计272并能与之通信，并且从上述各测量装置输入表示测量值的信号(以下称为“测量信号”)。信号输入输出部42将第一温度计234-1和第二温度计234-2的测量信号输出到油面下降检测部45，将温度计271和压力计272的测量信号输出到液体回流检测部46。例如，信号输入输出部42在空调装置1所具有的各功能部与第一控制部43或第二控制部44之间输入输出控制信号。

第一控制部43具有用于控制空调装置1的空调动作的功能(以下称为“第一控制功能”)。第一控制功能包括用于切换运转模式(制冷运转或制热运转)的功能、用于在各个运转模式下的空调动作中实现设定温度的功能等。除了上述功能之外，第一控制功能还可以包括现有的空调装置通常具有的其他功能。第一控制部43可以从信号输入输出部42获取实现第一控制功能所需的信号，也可以从存储部41获取所需的信息。此外，第一控制部43可以生成实现第一控制功能所需的控制信号，并且通过所生成的控制信号来控制空调装置1所具有的各功能部的动作。

第二控制部44具有用于控制空调装置1的油回收运转的功能(以下称为“第二控制功能”)。具体地说，第二控制部44通过油面下降检测部45检测压缩机23内的油面下降。当在制热运转过程中检测到油面下降时，第二控制部44使各室外机2和各室内机3执行油回收运转。另外，第二控制部44通过液体回流检测部46检测液体制冷剂被回收到储液器27的情况(以下称为“液体回流”)。当在油回收运转过程中检测到液体回流时，第二控制部44停止油回收运转。

油面下降检测部45通过信号输入输出部42获取第一温度计234-1和第二温度计234-2的测量信号，并基于由获取到的测量信号所表示的温度来检测压缩机23内的油面下降。具体地，油面下降检测部45在第一温度计234-1的测量信号所表示的温度(以下称为“第一温度”)和第二温度计234-2的测量信号所表示的温度(以下称为“第二温度”)中的至少一个变为规定阈值以下时，判定压缩机23内发生了油面下降。通过上述的判定能够检测压缩机23内的油面下降的原理如下所述。

首先，本实施方式的室外机2构成为压缩机23的压缩室内的物质的一部分从设置在压缩室壁面的规定的高度处的流出口提供到毛细管233。该流出口设置在判定为发生了油面下降的油面的高度处。根据这样的结构，在没有发生油面下降的情况下，油在毛细管233中流动，并且通过温度计234测量从压缩室流出的油的温度。由于压缩室内的油通过压缩机23的动作而变得高温，并且液态的油即使通过毛细管233减压也不会发生相变，因此温度不会降低。因此，在没有发生油面下降的情况下，通过温度计234测量接近压缩室内温度的温度。

另一方面，在发生了油面下降的情况下，由于油面的高度低于流出口的高度，因此气体制冷剂在毛细管233中流动，并且通过温度计234测量到从压缩室流出的气体制冷剂的温度。压缩室内的气体制冷剂通过压缩机23的动作而变得高温，并且气态的气体制冷剂通过毛细管233减压而降低温度。因此，在发生了油面下降的情况下，通过温度计234测量到低于压缩室内温度的温度。

基于上述原理，油面下降检测部45在通过温度计234测量出高于阈值的温度的情况下判定为没有发生油面下降，在测量出阈值以下的温度的情况下判定为发生了油面下降，从而能够检测出压缩机23中有无发生油面下降。

液体回流检测部46通过信号输入输出部42获取温度计271和压力计272的测量信号，并基于由获取的测量信号表示的温度和压力检测液体回流。具体地说，当由温度计271的测量信号表示的温度下降到与由压力计272的测量信号所表示的压力相对应的饱和温度时，液体回流检测部46判定发生了液体回流。根据这样的判定能够检测液体回流的原理如下。

在通常的制冷运转时，气体制冷剂通过气体配管从室内机3返回到室外机2，但是在气体制冷剂流过时，无法将停留在连接配管中的油输送到室外机2侧。因此，在实施方式的空调装置1中，第二控制部44构成为在油回收运转时停止各室内机3的室内送风机331。由此，抑制了在室内机3侧的制冷剂的热交换(吸热)，在低温状态下的制冷剂通过气体配管返回到室外机2。

另一方面，在制热运转时，高温高压气体制冷剂通过气体配管被送至室内机3，因此，当空调装置1的运转模式从制热运转切换到油回收运转时，从室内机3返回到室外机2的气体制冷剂的温度因上述热交换(吸热)被抑制而逐渐降低。而且，当气体制冷剂的温度降低到饱和温度时，气体制冷剂的一部分液化并发生液体回流，停留在连接配管中的油与液体制冷剂一起被送至室外机2侧。

基于上述原理，液体回流检测部46在通过温度计271测量出高于饱和温度的温度的情况下，判定为没有发生液体回流，在测量出饱和温度以下的温度的情况下，判定为发生了液体回流，从而能够检测出有无发生液体回流。

图7是示出由实施方式的空调装置执行的关于油回收运行的处理的具体示例的流程图。假设在该流程图的开始时刻，空调装置1正在进行制热运转。首先，第二控制部44基于油面下降检测部45的检测结果，判定第一压缩机23-1或第二压缩机23-2中是否发生油面下降(步骤S101)。当第一压缩机23-1和第二压缩机23-2都没有发生油面下降时(步骤S101-否)，第二控制部44在规定的待机时间之后重复执行步骤S101。

另一方面，当第一压缩机23-1或第二压缩机23-2中发生了油面下降时(步骤S101-是)，第二控制部44打开电磁阀262，以将储存在油分离器26中的油提供到压缩机23(步骤S102)。第二控制部44判定通过打开电磁阀262是否消除了油面下降(步骤S103)。具体地说，第二控制部44根据油面下降检测部45未检测到油面下降的情况来判定为消除了油面下降。

当通过打开电磁阀262消除了油面下降时(步骤S103-是)，第二控制部44将处理返回到步骤S101，从而等待新的油面下降的发生。另一方面，当即使打开了电磁阀262也没有消除油面下降时(步骤S103-否)，第二控制部44使未被检测到油面下降的室外机2(以下称为“非目标单元”。)的压缩机23停止(步骤S104)，并且使所有室内机3的室内送风机331停止(步骤S105)。然后，第二控制部44将被检测到油面下降的目标单元的运转模式切换到油回收运转(步骤S106)。

接着，第二控制部44基于液体回流检测部46的检测结果，判定是否发生了从室内机3向室外机2的液体回流(步骤S107)。当没有发生液体回流时(步骤S107-否)，第二控制部44判定从油回收运转开始起是否经过了规定的液体回流等待时间(步骤S108)。该液体回流等待时间是用于确定油回收运转执行时间的时间，可以根据从油回收运转开始到发生液体回流的假设时间、能够继续油回收运转的时间限制等来确定。这里，表示液体回流等待时间的信息预先存储在存储部41中。

当从油回收运转开始起未经过液体回流等待时间时(步骤S108-否)，第二控制部44将处理返回到步骤S107，从而等待液体回流的发生。另一方面，当发生了液体回流时(步骤S107-是)，或者当从油回收运转开始起经过了液体回流等待时间时(步骤S108-是)，第二控制部44将所有室外机2的运转模式返回到制热运转(步骤S109)。

图8和图9是示出实施方式的空调装置的动作例的图。图8示出了空调装置1在制热运转时的动作示例，图9示出了空调装置1在油回收运转时的动作示例。空调装置1在制热运转时，室外机2通过气体配管向室内机3提供高温高压的气体制冷剂，室内机3通过液体配管将散热后的液体制冷剂返回室外机2。因此，空调装置1通过将从室外空气中夺取的热量提供给室内空气来实现室内空气的制热。然而，在制热运转时，制冷剂中的油的一部分会停留在连接配管(特别是气体配管)中，从而室外机2所需的油量有时会不足。

对此，实施方式的空调装置1将压缩机23发生了油面降低的目标单元的运转模式切换到油回收运转。因此，空调装置1能够将停留在连接配管中的油经由气体配管与液体制冷剂一起输送到室外机2侧，并将其回收到储液器27中。此时，如图9所示，空调装置1使不需要回收油的非目标单元停止运转，并且停止室内送风机331以使液体制冷剂在气体配管中流动，从而抑制与室内空气的热交换。

在这样构成的实施方式的空调装置1中，当在制热运转时发生了压缩机23的油面下降，能够在更短的时间内回收停留在连接配管中的油。

空调装置1的油回收运转可以通过使各室外机2的控制部4相互协作来实现，也可以通过目标单元的控制部4控制非目标单元和室内机3来实现。此外，每个室外机2的控制部4可以合并到一个控制部中。此外，在这种情况下，在控制部4所具备的各个功能部中，仅与油回收运转有关的功能部可以合并到一个控制中。

此外，上述的空调装置1的控制方法能应用于具有一个以上室外机和室内机的空调装置，并且其应用对象不限于多联式空调。当将实施方式的控制方法应用于仅设置有一个室外机的空调装置时，可以省略与油回收运转有关的处理中用于停止其他非对称单元的处理。

此外，上述的空调装置1的控制方法能适用于由具有一个以上压缩机的室外机构成的空调装置，并且其应用对象不限于使用具有两个压缩机的室外机来构成的空调装置。

根据上述说明的至少一个实施方式，通过具有：油面下降检测部45，该油面下降检测部45用于在室外机2和室内机3进行制热运转时检测压缩机23中的油有无发生油面下降；以及第二控制部44，该第二控制部44用于在通过油面下降检测部45检测到压缩机23中发生了油面下降时，将四通阀28切换到制冷运转时的状态(制冷状态)，从而，能够在更短的时间内回收停留在连接配管中的油。实施方式的油分离器26是供油部的一个示例。

对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为示例而呈现，不旨在限定本发明的范围。这些实施方式能以其他各种形式进行实施，在不脱离发明主旨的范围内，能进行各种省略、置换、变更。上述实施方式及其变形均包含在本发明的范围、思想内，并包含在本专利申请权利要求所记载的发明及与其等同的范围内。

Claims (7)

1.一种空调装置，其特征在于，包括：

一个或多个室内机，该一个或多个室内机具有室内热交换器和室内膨胀阀；

一个或多个室外机，该一个或多个室外机具有室外热交换器、室外膨胀阀、四通阀和压缩机；

油面下降检测部，该油面下降检测部在所述室内机和所述室外机进行制热运转时检测所述压缩机中的冷冻机油有无发生油面下降；以及

控制部，该控制部在通过所述油面下降检测部检测到所述压缩机中发生了所述油面下降时，将所述四通阀切换到制冷运转时的状态。

2.如权利要求1所述的空调装置，其特征在于，

还包括能够向所述压缩机提供冷冻机油的供油部，

当检测到所述压缩机中发生了所述油面下降并且能提供给所述供油部的冷冻机油没有剩余时，所述控制部将所述四通阀切换到制冷运转时的状态。

3.如权利要求1或2所述的空调装置，其特征在于，

在所述空调装置具有多个室外机的情况下，

当根据发生了所述油面下降而将所述四通阀切换到制冷运转时的状态时，所述控制部使未发生油面下降的室外机的动作停止。

4.如权利要求1至3中任一项所述的空调装置，其特征在于，

所述室内机还包括促进制冷剂和室内空气进行热交换的送风机，

当根据发生了所述油面下降而将所述四通阀切换到制冷运转时的状态时，所述控制部使所述室内机的送风机的动作停止。

5.如权利要求1至4中任一项所述的空调装置，其特征在于，

当从所述四通阀的切换起经过了规定时间时，所述控制部将所述四通阀切换到制热运转时的状态。

6.如权利要求1至5中任一项所述的空调装置，其特征在于，

在根据发生了所述油面下降而将所述四通阀切换到制冷运转时的状态之后，从所述室内机提供的制冷剂的一部分或全部从气体制冷剂变为液体制冷剂的情况下，所述控制部将所述四通阀切换到制热运转时的状态。

7.一种控制方法，是空调装置的控制方法，该空调装置包括具有室内热交换器和室内膨胀阀的一个或多个室内机、以及具有室外热交换器、室外膨胀阀、四通阀和压缩机的一个或多个室外机，该控制方法的特征在于，包括：

在所述室内机和所述室外机进行制热运转时检测所述压缩机中的冷冻机油有无发生油面下降的油面下降检测步骤；以及

在所述油面下降检测步骤中检测到所述压缩机中发生了所述油面下降时，将所述四通阀切换到制冷运转时的状态的控制步骤。

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