CN112944732A - 一种空气能热泵自动调节温度系统及温度调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气能热泵自动调节温度系统及温度调节方法，包括冷媒循环分系统、水循环分系统、废水回收分系统；所述冷媒循环分系统包括依次首尾相接压缩机、换热器和蒸发器，蒸发器旁安装有风机；水循环分系统包括换热器、储水箱和循环水泵，循环水泵将储水箱中的冷水提供至换热器中实现换热后变成热水流入储水箱，所述废水回收分系统包括废水蓄水池、第一水泵、废水处理箱和分流管路，废水处理箱处理后的废水经所述分流管路回流到所述储水箱中；还包括温度感应组件，温度感应组件测量进入储水箱的冷水的温度、进入储水箱的热水的温度以及流出储水箱的混合水的温度。本发明的有益效果是，可以根据用户需要调节温度，热量利用率高。

Description

一种空气能热泵自动调节温度系统及温度调节方法

技术领域

本发明涉及空气能热泵温度调节系统技术领域，特别是一种空气能热泵自动调节温度系统，还提供了一种空气能热泵自动调节温度系统的温度调节方法。

背景技术

空气能热泵利用空气中的能量来产生热能，其工作原理为：压缩机1将低温低压的气态冷媒吸入并处理成高温高压气体冷媒进入换热器2，高温高压气体冷媒与流入换热器2的冷水发生热交换，冷水温度升高变成热水流入储水箱5，流出换热器2的冷媒变为气液状态，经节流装置进入蒸发器3，同时，风机4将空气中的热量传输到蒸发器3，气液状态冷媒气化吸热变为低温低压气态冷媒回到压缩机1，至此，形成循环。

现有技术中，在空气能热泵的温度调节系统中，对废热的利用不足，往往将处理后的水直接流通入冷水中，事实上此时废水具有一定的温度，废水中的热量被浪费掉。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种空气能热泵自动调节温度系统，包括冷媒循环分系统、水循环分系统、废水回收分系统；所述冷媒循环分系统包括压缩机、换热器和蒸发器，压缩机、换热器和蒸发器依次首尾相接形成冷媒的循环通路，所述蒸发器旁安装有风机；所述水循环分系统包括换热器、储水箱和循环水泵，循环水泵将储水箱中的冷水提供至换热器中实现换热后变成热水流入储水箱，循环水泵、换热器、储水箱依次首尾相连形成水的循环通路；所述废水回收分系统包括废水蓄水池、第一水泵、废水处理箱和分流管路，所述废水蓄水池通过第一水泵连通向废水处理箱，废水处理箱处理后的废水经所述分流管路回流到所述储水箱中；还包括温度感应组件，所述温度感应组件测量进入储水箱的冷水的温度、进入储水箱的热水的温度以及流出储水箱的混合水的温度。

所述储水箱上设置有冷水进水口、冷水出水口、热水进水口、热水出水口、混合水出水口，所述温度感应组件包括冷水进水口端感应冷水温度的第一温度传感器，设置于所述热水出水口端感应热水温度的第二温度传感器，以及设置于所述混合水出水口端感应混合水温度的第三温度传感器。

所述储水箱内部依次设置为冷水部、混合部与热水部，冷水部与混合部之间安装有第一控制阀，混合部与热水部之间安装有第二控制阀，所述第一控制阀与所述第一温度传感器电性连接，所述第二控制阀与所述第二温度传感器电性连接。

所述分流管路包括第一分流管、第二分流管和第三分流管，所述第一分流管分别与所述第二分流管、第三分流管相连通，所述第一分流管上安装有第四温度传感器，所述第二分流管与所述第三分流管上安装有低温控制阀与高温控制阀，所述第二分流管与所述冷水部相连通，所述第三分流管与所述混合部相连通。

所述蒸发器与所述压缩机之间设置有气液分离器，所述过滤器与所述蒸发器之间设置有膨胀阀，所述气液分离器与所述膨胀阀相连通。

所述蒸发器与所述换热器之间设置有过滤器，所述过滤器内部设置有过滤网，所述滤网的集尘一侧设置有清理组件。

所述过滤器与所述换热器之间设置有储液器。

所述清理组件包括清理刷、丝杆、滑块、驱动电机和集尘盒，所述丝杆与过滤器外壳转动连接且所述丝杆对称设置有两个，所述滑块与所述丝杆螺纹连接，所述清理刷与所述滑块固定连接并且朝向所述过滤网设置，所述丝杆与所述驱动电机相连接，所述清理刷在两个丝杆之间往复移动的过程中对所述过滤网进行清理，所述集尘盒固定在所述清理刷下方并且所述集尘盒与过滤器外壳可拆卸连接。

还包括人机交互组件，所述人机交互组件包括显示冷水出水口、热水出水口、混合水出水口出水温度的显示屏和设定出水目标温度的按钮。

一种空气能热泵自动调节温度方法，包括以下步骤：

第一步：启动风机，将空气中的热量吸入到蒸发器，液态冷媒被处理成低温低压的气态冷媒，启动压缩机，压缩机将低温低压的气态冷媒吸入并处理成高温高压气态冷媒进入换热器，同时，冷水由储水箱的冷水部经冷水出口进入换热器，冷水在换热器中与冷媒发生热交换，冷水温度升高；

储水箱的冷水部内液体温度范围在18-25摄氏度，第一温度传感器对冷水部内的液体温度进行采集，热水部内液体温度范围在50-60摄氏度，第二温度传感器对热水部内液体温度进行采集，混合部内液体温度范围在25-50摄氏度，第三温度传感器对混合部的温度进行采集，设定出水目标温度为T1；

(1)当设定T的值在18-25摄氏度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第一温度传感器，第一温度传感器向控制器发出信号，控制器控制冷水部的出水口处的控制阀开启；

(2)当设定T的值在50-60摄氏度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第二温度传感器，第二温度传感器向控制器发出信号，控制器控制热水部的出水口处的控制阀开启；

(3)当T的值在25-50摄氏度时，控制器控制第一控制阀与第二控制阀均开启，待第二温度传感器采集到的温度与设定的出水目标温度T相同时，第一控制阀与第二控制阀均关闭，混合部出口处的控制阀开启。

第二步：流出换热器的冷媒变为气液状态，经储液器、膨胀阀进入蒸发器，同时，风机将空气中的热量传输到蒸发器，气液状态冷媒气化吸热变为低温低压气态冷媒进入气液分离器，实现气液分离，液态冷媒流入膨胀阀，气态冷媒回到压缩机实现冷媒的循环。

第三步：流出储水箱的废水经过废水处理箱中进而经第一分流管后经第四温度传感器进行检测；

(1)若检测到为18-25摄氏度的低温废水，则低温控制阀开启，经过处理后的废水流回冷水部；

(2)若第四温度传感器检测为25-50摄氏度的高温废水，则高温控制阀开启，经过处理后的废水流回混合部。

利用本发明的技术方案制作的一种空气能热泵自动调节温度系统及温度调节方法，所达到的有益效果：

(1)温度感应组件对储水箱中进入的冷水、流入的热水以及混合的混合水温度均进行检测，与控制器进行配合，根据用户需要可以提供不同温度的水进行使用。

(2)进过处理的废水根据温度的不同具有不同的流向，低温废水经过第二分流管流入冷水部，高温废水经第三分流管流回混合部，避免将回收过后的水直接流入冷水部或热水部，而是根据其情况流向合适的区域，避免了直接流回冷水部而使得后续仍需要对其进行加热耗费热量，也避免了直接流回热水部而使原本的热水部20内的水温骤降而带来后续的加热过程造成热量的浪费，热量利用率高。

附图说明

图1是本发明所述一种空气能热泵自动调节温度系统的原理图；

图2是本发明废水回收分系统的原理图；

图3是本发明所述清理组件的侧视图；

图4是本发明所述清理组件的主视图；

图中，1、压缩机；2、换热器；3、蒸发器；4、风机；5、储水箱；6、循环水泵；7、废水蓄水池；8、第一水泵；9、废水处理箱；10、冷水进水口；11、冷水出水口；12、热水进水口；13、热水出水口；14、混合水出水口；15、第一温度传感器；16、第二温度传感器；17、第三温度传感器；18、冷水部；19、混合部；20、热水部；21、第一控制阀；22、第二控制阀；23、第一分流管；24、第二分流管；25、第三分流管；26、第四温度传感器；27、气液分离器；28、膨胀阀；29、过滤器；30、过滤网；31、清理刷；32、丝杆；33、滑块；34、驱动电机；35、集尘盒。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述，一种空气能热泵自动调节温度系统，如图1-2所示，包括冷媒循环分系统、水循环分系统、废水回收分系统；所述冷媒循环分系统包括压缩机1、换热器2和蒸发器3，压缩机1、换热器2和蒸发器3依次首尾相接形成冷媒的循环通路，所述蒸发器3旁安装有风机4。启动风机4，将空气中的热量吸入到蒸发器3，液态冷媒被处理成低温低压的气态冷媒，启动压缩机1，压缩机1将低温低压的气态冷媒吸入并处理成高温高压气态冷媒进入换热器2，流出换热器2的冷媒变为气液状态，经节流装置进入蒸发器3，同时，风机将空气中的热量传输到蒸发器3，气液状态冷媒气化吸热变为低温低压气态冷媒回到压缩机1，至此，形成冷媒的循环通路。

如图1所示，所述水循环分系统包括换热器2、储水箱5和循环水泵6，循环水泵6将储水箱5中的冷水提供至换热器2中实现换热后变成热水流入储水箱5，循环水泵6、换热器2、储水箱5依次首尾相连形成水的循环通路。冷水通过循环水泵6由储水箱5进入换热器2后实现加热变成热水流回储水箱5，至此，形成水的循环通路。

如图1-2所示，还包括温度感应组件，所述温度感应组件测量进入储水箱5的冷水的温度、进入储水箱5的热水的温度以及流出储水箱5的混合水的温度。所述储水箱5上设置有冷水进水口10、冷水出水口11、热水进水口12、热水出水口13、混合水出水口14，所述温度感应组件包括冷水进水口10端感应冷水温度的第一温度传感器15，设置于所述热水出水口13端感应热水温度的第二温度传感器16，以及设置于所述混合水出水口14端感应混合水温度的第三温度传感器17。温度感应组件对储水箱5中进入的冷水、流入的热水以及混合的混合水温度均进行检测，与控制器进行配合，根据用户需要可以提供不同温度的水进行使用。

如图1-2所示，所述储水箱5内部依次设置为冷水部18、混合部19与热水部20，冷水部18与混合部19之间安装有第一控制阀21，混合部19与热水部20之间安装有第二控制阀22，所述第一控制阀21与所述第一温度传感器15电性连接，所述第二控制阀22与所述第二温度传感器16电性连接。将储水箱5分为三个区域，分别为冷水部18、混合部19与热水部20，分别承装不同温度的水，其中，冷水部18用来容纳温度范围在18-25摄氏度的水，由外部水源提供，热水部20用来容纳由换热器2流入储水箱5中的已加热的水，混合部19用来将冷水部18与热水部20的水混合起来，进而根据用户预设的温度将不同区域的水排出储水箱5，储水箱5中的第一温度传感器15检测冷水部18的温度，第二温度传感器16检测热水部20的温度，第三温度传感器17检测混合部19的温度。

如图2所示，所述废水回收分系统包括废水蓄水池7、第一水泵8、废水处理箱9和分流管路，所述废水蓄水池7通过第一水泵8连通向废水处理箱9，废水处理箱9处理后的废水经所述分流管路回流到所述储水箱5中。有储水箱5流出的热水经过使用后，热量降低，但是由于设备在循环使用的过程中积累的热量被浪费了，于是设置废水回收系统实现热量的利用最大化。由储水箱流出的热水进入废水蓄水池7，第一水泵8将其泵入废水处理箱9，废水处理箱9中包括过滤杂质的过滤部分与吸附异味的吸附层，经过废水处理箱9的水进入分流管路中，进而回到储水箱进行再次利用，节约水资源并且实现了热量回收。所述分流管路包括第一分流管23、第二分流管24和第三分流管25，所述第一分流管23分别与所述第二分流管24、第三分流管25相连通，所述第一分流管23上安装有第四温度传感器26，所述第二分流管24与所述第三分流管25上安装有低温控制阀与高温控制阀，所述第二分流管24与所述冷水部18相连通，所述第三分流管25与所述混合部19相连通。废水进入分流管路后，第四温度传感器26对温度进行检测，若温度在18-25摄氏度范围内，低温控制阀开启，废水经过第二分流管24流回冷却部18，若温度在25-50摄氏度范围内，高温控制阀开启，废水经过第三分流管25流回混合部19，采用该种技术方案，避免将回收过后的水直接流入冷水部18或热水部20，而是根据其情况流向合适的区域，避免了直接流回冷水部18而使得后续仍需要对其进行加热耗费热量，也避免了直接流回热水部20而使原本的热水部20内的水温骤降而带来后续的加热过程。

如图1所示，所述蒸发器3与所述压缩机1之间设置有气液分离器27，所述过滤器29与所述蒸发器3之间设置有膨胀阀28，所述气液分离器27与所述膨胀阀28相连通。由蒸发器3进入压缩机1的冷媒为气液混合状态，在二者之间安装有气液分离器27将气态冷媒与液态冷媒分开，气态冷媒进入压缩机，液态冷媒流回膨胀阀28，再次进行循环。

如图1所示，所述蒸发器3与所述换热器2之间设置有过滤器29，所述过滤器29内部设置有过滤网30，所述滤网30的集尘一侧设置有清理组件。所述过滤器29与所述换热器2之间设置有储液器36。换热器2处流出的冷媒在进入蒸发器3之前经过过滤器29实现过滤。

如图3-4所示，所述清理组件包括清理刷31、丝杆32、滑块33、驱动电机34和集尘盒35，所述丝杆32与过滤器外壳转动连接且所述丝杆32对称设置有两个，所述滑块33与所述丝杆32螺纹连接，所述清理刷31与所述滑块33固定连接并且朝向所述过滤网30设置，所述丝杆32与所述驱动电机34相连接，所述清理刷31在两个丝杆32之间往复移动的过程中对所述过滤网30进行清理，所述集尘盒35固定在所述清理刷31下方并且所述集尘盒35与过滤器外壳可拆卸连接。过滤器29使用时间长会在过滤网处汇集灰尘，设置清理组件31对滤网处的灰尘进行定期清理，其中，使用过程如下：启动驱动电机34，丝杆32发生转动，与丝杆32螺纹连接的滑块33沿丝杆发生上下移动，于是，与滑块33固定连接的清理刷31对过滤网30上的灰尘进行清理，灰尘掉入集尘盒35中，集尘盒35与过滤器外壳可拆卸连接，可以定期进行清理。

还包括人机交互组件，所述人机交互组件包括显示冷水出水口11、热水出水口13、混合水出水口14出水温度的显示屏和设定出水目标温度的按钮。显示屏用来显示出水温度，按钮设置有两个，可以对温度范围进行调节进而将用户的目标温度进行调整，从而显示在显示屏上。

一种空气能热泵自动调节温度的方法，包括以下步骤：

第一步：启动风机4，将空气中的热量吸入到蒸发器3，液态冷媒被处理成低温低压的气态冷媒，启动压缩机1，压缩机1将低温低压的气态冷媒吸入并处理成高温高压气态冷媒进入换热器2，同时，冷水由储水箱5的冷水部18经冷水出口进入换热器2，冷水在换热器2中与冷媒发生热交换，冷水温度升高；

储水箱5的冷水部18内液体温度范围在18-25摄氏度，第一温度传感器15对冷水部18内的液体温度进行采集，热水部20内液体温度范围在50-60摄氏度，第二温度传感器16对热水部20内液体温度进行采集，混合部19内液体温度范围在25-50摄氏度，第三温度传感器17对混合部19的温度进行采集，设定出水目标温度为T1；

(1)当设定T1的值在18-25摄氏度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第一温度传感器15，第一温度传感器15向控制器发出信号，控制器控制冷水部18的出水口处的控制阀开启；

(2)当设定T1的值在50-60度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第二温度传感器16，第二温度传感器16向控制器发出信号，控制器控制热水部20的出水口处的控制阀开启；

(3)当T1的值在25-50度时，第一控制阀21与第二控制阀22均开启，待第二温度传感器16采集到的温度与设定的出水目标温度T1相同时，冷第一控制阀21与第二控制阀22均关闭，混合部19出口处的控制阀开启。温度感应组件对储水箱5中进入的冷水、流入的热水以及混合的混合水温度均进行检测，与控制器进行配合，根据用户需要可以提供不同温度的水进行使用。

第二步：流出换热器2的冷媒变为气液状态，经储液器36、膨胀阀28进入蒸发器3，同时，风机4将空气中的热量传输到蒸发器3，气液状态冷媒气化吸热变为低温低压气态冷媒进入气液分离器27，实现气液分离，液态冷媒流入膨胀阀28，气态冷媒回到压缩机1实现冷媒的循环。

第三步：流出储水箱5的废水经过废水处理箱9中进而经第一分流管23在第四温度传感器26处实现检测；

(1)若检测到为18-25摄氏度的低温废水，则低温控制阀开启，经过处理后的废水流回冷水部18；

(2)若第四温度传感器检测为25-50摄氏度的高温废水，则高温控制阀开启，经过处理后的废水流回混合部19。废水实现回收，废水中的热量被充分利用。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，包括冷媒循环分系统、水循环分系统、废水回收分系统；

所述冷媒循环分系统包括压缩机(1)、换热器(2)和蒸发器(3)，压缩机(1)、换热器(2)和蒸发器(3)依次首尾相接形成冷媒的循环通路，所述蒸发器(3)旁安装有风机(4)；

所述水循环分系统包括换热器(2)、储水箱(5)和循环水泵(6)，循环水泵(6)将储水箱(5)中的冷水提供至换热器(2)中实现换热后变成热水流入储水箱(5)，循环水泵(6)、换热器(2)、储水箱(5)依次首尾相连形成水的循环通路；

所述废水回收分系统包括废水蓄水池(7)、第一水泵(8)、废水处理箱(9)和分流管路，所述废水蓄水池(7)通过第一水泵(8)连通向废水处理箱(9)，废水处理箱(9)处理后的废水经所述分流管路回流到所述储水箱(5)中；

还包括温度感应组件，所述温度感应组件测量进入储水箱(5)的冷水的温度、进入储水箱(5)的热水的温度以及流出储水箱(5)的混合水的温度。

2.根据权利要求1所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述储水箱(5)上设置有冷水进水口(10)、冷水出水口(11)、热水进水口(12)、热水出水口(13)、混合水出水口(14)，所述温度感应组件包括冷水进水口(10)端感应冷水温度的第一温度传感器(15)，设置于所述热水出水口(13)端感应热水温度的第二温度传感器(16)，以及设置于所述混合水出水口(14)端感应混合水温度的第三温度传感器(17)。

3.根据权利要求2所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述储水箱(5)内部依次设置为冷水部(18)、混合部(19)与热水部(20)，冷水部(18)与混合部(19)之间安装有第一控制阀(21)，混合部(19)与热水部(20)之间安装有第二控制阀(22)，所述第一控制阀(21)与所述第一温度传感器(15)电性连接，所述第二控制阀(22)与所述第二温度传感器(16)电性连接。

4.根据权利要求1中所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述分流管路包括第一分流管(23)、第二分流管(24)和第三分流管(25)，所述第一分流管(23)分别与所述第二分流管(24)、第三分流管(25)相连通，所述第一分流管(23)上安装有第四温度传感器(26)，所述第二分流管(24)与所述第三分流管(25)上安装有低温控制阀与高温控制阀，所述第二分流管(24)与所述冷水部(18)相连通，所述第三分流管(25)与所述混合部(19)相连通。

5.根据权利要求1任意一项所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述蒸发器(3)与所述压缩机(1)之间设置有气液分离器(27)，所述过滤器(29)与所述蒸发器(3)之间设置有膨胀阀(28)，所述气液分离器(27)与所述膨胀阀(28)相连通。

6.根据权利要求1所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述蒸发器(3)与所述换热器(2)之间设置有过滤器(29)，所述过滤器(29)内部设置有过滤网(30)，所述滤网(30)的集尘一侧设置有清理组件。

7.根据权利要求6所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述过滤器(29)与所述换热器(2)之间设置有储液器(36)。

8.根据权利要求6所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，所述清理组件包括清理刷(31)、丝杆(32)、滑块(33)、驱动电机(34)和集尘盒(35)，所述丝杆(32)与过滤器外壳转动连接且所述丝杆(32)对称设置有两个，所述滑块(33)与所述丝杆(32)螺纹连接，所述清理刷(31)与所述滑块(33)固定连接并且朝向所述过滤网(30)设置，所述丝杆(32)与所述驱动电机(34)相连接，所述清理刷(31)在两个丝杆(32)之间往复移动的过程中对所述过滤网(30)进行清理，所述集尘盒(35)固定在所述清理刷(31)下方并且所述集尘盒(35)与过滤器外壳可拆卸连接。

9.根据权利要求1所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，还包括人机交互组件，所述人机交互组件包括显示冷水出水口(11)、热水出水口(13)、混合水出水口(14)出水温度的显示屏和设定出水目标温度的按钮。

10.一种空气能热泵自动调节温度方法，基于权利要求1-9所述的一种空气能热泵自动调节温度系统，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：启动风机(4)，将空气中的热量吸入到蒸发器(3)，液态冷媒被处理成低温低压的气态冷媒，启动压缩机(1)，压缩机(1)将低温低压的气态冷媒吸入并处理成高温高压气态冷媒进入换热器(2)，同时，冷水由储水箱(5)的冷水部(18)经冷水出口进入换热器(2)，冷水在换热器(2)中与冷媒发生热交换，冷水温度升高；

储水箱(5)的冷水部(18)内液体温度范围在18-25摄氏度，第一温度传感器(15)对冷水部(18)内的液体温度进行采集，热水部(20)内液体温度范围在50-60摄氏度，第二温度传感器(16)对热水部(20)内液体温度进行采集，混合部(19)内液体温度范围在25-50摄氏度，第三温度传感器(17)对混合部(19)的温度进行采集，设定出水目标温度为T1；

(1)当设定T1的值在18-25摄氏度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第一温度传感器(15)，第一温度传感器(15)向控制器发出信号，控制器控制冷水部(18)的出水口处的控制阀开启；

(2)当设定T1的值在50-60度时，显示屏内的控制元件将信号传递给第二温度传感器(16)，第二温度传感器(16)向控制器发出信号，控制器控制热水部(20)的出水口处的控制阀开启；

(3)当T1的值在25-50度时，控制器控制冷水部(18)与热水部(20)之间的第一控制阀(21)和第二控制阀(22)均开启，待第二温度传感器(16)采集到的温度与设定的出水目标温度T1相同时，第一控制阀(21)和第二控制阀(22)均关闭，混合部(19)出口处的控制阀开启。

第二步：流出换热器(2)的冷媒变为气液状态，经储液器(36)、膨胀阀(28)进入蒸发器(3)，同时，风机(4)将空气中的热量传输到蒸发器(3)，气液状态冷媒气化吸热变为低温低压气态冷媒进入气液分离器(27)，实现气液分离，液态冷媒流入膨胀阀(28)，气态冷媒回到压缩机(1)实现冷媒的循环。

第三步：流出储水箱(5)的废水经过废水处理箱(9)中进而经第一分流管(23)由第四温度传感器(26)进行检测；

(1)若检测到为18-25摄氏度的低温废水，则低温控制阀开启，经过处理后的废水流回冷水部(18)；

(2)若第四温度传感器检测为25-50摄氏度的高温废水，则高温控制阀开启，经过处理后的废水流回混合部(19)。

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