DE2507751A1 - Electrostatic filter - combining filter and electrostatic precipitator for removal of microorganisms etc. from air - Google Patents
Electrostatic filter - combining filter and electrostatic precipitator for removal of microorganisms etc. from airInfo
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Abstract
Description
Elektrostatisches Feinfilter für gasförmige Medien Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrostatisches Feinfilter für gasförmige Medien, bei dem das Medium durch ein elektrisches Feld strömt.Electrostatic fine filter for gaseous media The invention relates on an electrostatic fine filter for gaseous media, in which the medium flows through an electric field.
Elektrostatische Filter besitzen entgegengesetzt gepolte Elektroden, zwischen denen durch Anlegen einer Hoch-Gleichspannung ein elektrisches Feld aufgebaut wird, welches von dem zu filternden Gas durchströmt wird.Electrostatic filters have oppositely polarized electrodes, an electric field is built up between them by applying a high DC voltage which is flowed through by the gas to be filtered.
In den Gas enthaltene Fremdkörper werden zumindest teilweise elektrostatisch angezogen und an den Elektroden abgelagert. Zur Verbesserung der Filterwirkung ist es bekannt, quer zur Strömungsrichtung des zu filternden Gases ein Fasermaterial bzw. Vlies auszuspannen, in dem sich weitere, insbesondere kleine Partikel festsetzen, und welches von Zeit zu Zeit gereinigt bzw. erneuert wird.Foreign bodies contained in the gas become at least partially electrostatic attracted and deposited on the electrodes. To improve the filter effect is it is known to use a fiber material transversely to the direction of flow of the gas to be filtered or to stretch out fleece, in which further, especially small particles settle, and which is cleaned or renewed from time to time.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß diese bekannten Feinfilter noch so viel restliche Partikel hindurchlassen, daß sie für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise auf dem medizinischen Sektor, überhaupt nicht oder nur mangelhaft geeignet sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirksameres elektrostatisches Feinfilter zu schaffen.It has been shown, however, that these known fine filters are still so a lot of residual particles let through that they are for certain applications, for example in the medical sector, are unsuitable or unsuitable. The object of the invention is to provide a more effective electrostatic fine filter to accomplish.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vielzahl von in Strömungsrichtung verlaufenden Einzelkanälen, deren strömungsparallele Begrenzungswände mindestens teilweise von einem elektrisch leitfähigen Faservlies gebildet sind, das mit dem einen Pol einer Hoch-Gleichspannungsquelle verbunden ist, deren Gegenpol an einem Metallgitter o. dgl. liegt, und das seinerseits in Strömungsrichtung vor sowie quer zu den Einzelkanälen aufgespannt ist, gelöst.According to the invention, this object is achieved by a large number of in the direction of flow running individual channels, whose flow-parallel boundary walls at least are partially formed by an electrically conductive nonwoven fabric with the one pole of a high DC voltage source is connected, the opposite pole of which is connected to a Metal grid o. The like. Is, and that in turn in the direction of flow in front of and across is stretched to the individual channels, solved.
Diese Lösung hat gegenüber dem Stand der Technik zunächst den Vorteil, daß das Vlies nicht nur einmal vom zu filternden Gas durchströmt wird, sondern in Form einer Kanalauskleidung den Gasstrom über eine beträchtliche Strecke begleitet. Da das Faservlies auch noch leitfähig ist, entwickelt es durch seine Verbindung mit dem einen Hochspannungspol selbst elektrostatische Kräfte, welche praktisch sämtliche vorhandenen Partikel, auch Viren, Bakterien, Kleinstlebewesen und dergleichen herauszieht.Compared to the state of the art, this solution initially has the advantage that that the fleece is not only flowed through once by the gas to be filtered, but in The form of a duct lining accompanies the gas flow over a considerable distance. Since the fiber fleece is also conductive, it develops through its connection with the one high voltage pole itself electrostatic forces, which practical all particles present, including viruses, bacteria, microorganisms and the like pulls out.
Für den Aufbau des elektrostatischen Feldes kann es vorteilhaft sein, wenn ein Teil der Wände metallisch ausgebildet ist. Eine besonders große Oberfläche läßt sich erzielen, wenn diese Wände wellblechartig gewölbt und so angeordnet sind, daß das plattenförmige Faservlies zwischen den sich gegenüberliegenden Wellenscheiteln benachbarter Wellbleche eingespannt ist.For the build-up of the electrostatic field it can be advantageous if part of the walls is made of metal. A particularly large surface can be achieved if these walls are arched like corrugated sheet metal and arranged in such a way that the plate-shaped fiber fleece between the opposite wave crests adjacent corrugated metal is clamped.
In diesem Zusammenhang kann es ferner vorteilhaft sein, das Faservlies mäanderförmig um die Wellblechteile herumzuschlingen.In this context, it can also be advantageous to use the fiber fleece Wrap around the corrugated sheet metal parts in a meandering shape.
Ferner kann es vorteilhaft sein, zwei Feinfilter-Baugruppen tandemartig hintereinander in Strömungsrichtung anzuordnen. Dadurch wird gewährleistet, daß am Ende jedes Einzelkanals immer noch eine quer verlaufende Faservlies-Schicht durchströmt werden muß, welche Partikel, die beispielsweise durch Erschütterungen aus dem Feinfilter gelöst worden sind, sicher auffängt. Alternativ dazu kann eine einzige Feinfilter-Baugruppe angeordnet und dahinter eine elektrisch leitende, an das Hochspannungsfeld angeschlossene einzelne Faservliesbahn ausgespannt sein. Um den Strömungswiderstand des durchströmenden Gases zu neutralisieren, kann diese Faservliesbahn durch ein Gitterelement abgestützt sein.It can also be advantageous to use two fine filter assemblies in tandem to be arranged one behind the other in the direction of flow. This ensures that at the end of each individual channel there is still a transverse fiber fleece layer flowing through it must be, which particles, for example by vibrations from the fine filter have been solved, catches safely. Alternatively, a single fine filter assembly can be used arranged and behind it an electrically conductive one connected to the high-voltage field individual nonwoven web be stretched. To the flow resistance of the flowing through To neutralize the gas, this nonwoven web can be supported by a grid element be.
Ferner kann es vorteilhaft sein, das elektrische Feld durch eine pulsierende Hoch-Gleichspannungsquelle aufzubauen. Als Betriebsfrequenz können Impulse von beispielsweise 50 Hz oder einer höheren Frequenz verwendet werden.It can also be advantageous to generate a pulsating electric field Build high DC voltage source. Pulses of, for example, can be used as the operating frequency 50 Hz or higher frequency can be used.
Die Hochspannung kann beispielsweise im Bereich zwischen 1,6 und 3,2 kV liegen.The high voltage can for example be in the range between 1.6 and 3.2 kV.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung entnommen werden. Darin zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein in einen Strömungskanal eingebautes elektrostatisches Feinfilter, Fig. 2 eine Frontansicht in Strömungsrichtung einer einzelnen Feinfilter-Baugruppe aus dem Filter von Fig. 1, und Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Ebene 3-3 von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab.Further details and advantages of the invention can be found in the following Description of a preferred embodiment in connection with a drawing can be removed. 1 shows a section through an in a flow channel built-in electrostatic fine filter, Fig. 2 is a front view in the direction of flow of a single fine filter assembly from the filter of Fig. 1, and FIG. 3 shows a partial section through a plane 3-3 of FIG. 2 in an enlarged manner Scale.
Bei dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das erfindungsgemäße Feinfilter in eine als zerlegbares Gehäuse 12 ausgebildete Erweiterung eines Luftkanals 16 eingebaut, der beispielsweise zu einer Klimaanlage bzw.In the embodiment described below, the inventive Fine filter in an expansion of an air duct designed as a dismountable housing 12 16 installed, which can be used, for example, for an air conditioning system or
zur Belüftungsanlage eines Krankenhauses gehört, dessen Operationssäle mit feingefilteter und bakterienfreier Luft zu versorgen sind. Das Gehäuse 12 ist an ein trichterförmiges Anschlußteil 14 des Luftkanals 16 angeschraubt und enthält zwei quer zur durch Pfeile angedeuteten Luftströmungsrichtung angeordnete Feinfilter-Baugruppen 10 sowie eine in Strömungsrichtung davor angeordnete Negativ-Elektroden-Baugruppe 24.belongs to the ventilation system of a hospital, its operating theaters must be supplied with finely filtered and bacteria-free air. The housing 12 is screwed to a funnel-shaped connection part 14 of the air duct 16 and contains two fine filter assemblies arranged transversely to the direction of air flow indicated by arrows 10 and a negative electrode assembly arranged in front of it in the direction of flow 24.
Die Feinfilter-Baugruppen 10, die anhand von Fig. 2 und 3 nachfolgend eingehend erläutert werden, sind durch Distanzstücke 22 elektrisch leitend fest miteinander verbunden und als Tandem-Baugruppe mittels mehrerer Isolatoren 18 gegen Hochspannung isoliert, mittels Schrauben 20 am Gehäuse 12 befestigt und mittels einer positiven Anschlußleitung 26 mit dem positiven Anschluß einer nicht dargestellten pulsierenden Hoch-Gleichspannungsquelle verbunden.The fine filter assemblies 10, which are based on FIGS. 2 and 3 below are explained in detail, are electrically conductive by spacers 22 connected to one another and as a tandem assembly by means of several isolators 18 against High voltage insulated, fastened to the housing 12 by means of screws 20 and by means of a positive connection line 26 to the positive connection of a not shown pulsating high DC voltage source connected.
Gemäß Fig. 1 besteht die Negativ-Elektroden-Baugruppe 24 aus einem elektrisch leitenden Rahmen 40, zwischen dem quer zur Strömungsrichtung des zu filternden Gases mehrere Drähte 38 gespannt sind. Der gesamte Rahmen 40 mit den Drähten 38 ist mittels einer negativen Anschlußleitung 28 mit dem negativen Anschluß der erwähnten pulsierenden Hoch-leichspannungsquelle verbunden. Ferner ist die gesamte Negativ-Elektroden-Baugruppe 24 durch mehrere Isolatoren 18 elektrisch isoliert mit der benachbarten Feinfilter-Baugruppe 10 verbunden. Somit kann das gesamte Feinfilter als Baugruppe vormontiert und in das Gehäuse 12 eingesetzt bzw. zur Reinigung u. dgl. entnommen werden.According to FIG. 1, the negative electrode assembly 24 consists of a electrically conductive frame 40, between the transverse to the flow direction of the to be filtered Gases several wires 38 are stretched. The entire frame 40 with the wires 38 is by means of a negative connection line 28 to the negative connection of the mentioned pulsating high-light voltage source connected. Furthermore is the entire negative electrode assembly 24 electrically isolated by a plurality of insulators 18 connected to the adjacent fine filter assembly 10. Thus, the entire fine filter Pre-assembled as an assembly and inserted into the housing 12 or for cleaning and the like. Like. Be taken.
Um zu verhindern, daß seitlich zwischen den Baugruppen des Filters Luft vorbeiströmt, sind die Baugruppen entweder gasdicht im Gehäuse eingesetzt oder durch umlaufende Abdichtleisten aus elektrisch isoliertem Material gegenüber dem Gehäuse abgedichtet.To prevent the side between the assemblies of the filter When air flows past, the assemblies are either inserted gas-tight in the housing or by circumferential sealing strips made of electrically insulated material from the Housing sealed.
Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist es auch möglich, nur eine einzige Feinfilter-Baugruppe 10 mit einer Negativ-Elektroden-Baugruppe 24 zu kombinieren, wobei die entfallende Filter-Baugruppe durch eine quer zur Luftströmungsrichtung aufgespannte elektrisch leitfähige Faservliesschicht ersetzt sein oder auch fehlen kann. Sie ist ebenfalls an die positive Anschlußleitung angeschlossen und gegen den Luftströmungsdruck durch ein Gitter o. dgl. abgestützt Dieses Gitter ist entweder elektrisch isoliert aufgebaut oder ebenfalls an die positive Anschlußleitung angeschlossen. Grundsätzlich kommt der in Strömungsrichtung hinteren Filter-Baugruppe bzw. Faservliesschicht die Aufgabe zu, die Feinfilterwirkung noch mehr zu erhöhen und mit Sicherheit Partikel aufzufangen, die durch Erschütterungen o. dgl. aus der ersten Feinfilter-Baugruppe gelöst worden sein könnten.As an alternative to the embodiment shown in Fig. 1, it is also possible only a single fine filter assembly 10 with a negative electrode assembly 24 to combine, the omitted filter assembly through a transverse to the air flow direction Tensioned electrically conductive fiber fleece layer may be replaced or may be missing can. It is also connected to the positive lead and against the air flow pressure is supported by a grid or the like. This grid is either constructed electrically isolated or also connected to the positive connection line. Basically, the rear filter assembly or fiber fleece layer comes in the direction of flow the task to increase the fine filter effect even more and certainly particles to catch the vibrations or the like from the first fine filter assembly could have been resolved.
Es soll jetzt der Aufbau einer einzelnen Filter-Baugruppe 10 anhand der Figuren 2 und 3 der Zeichnung näher beschrieben werden. In einem nach außen isolierten rechteckigen Rahmen 30 sind eine Vielzahl wellenförmig gestalteter Elektrodenstreifen 32 parallel und mit gleichmäßigen Abständen zueinander befestigt. Der Spalt zwischen den Scheitelpunkten benachbarter wellenförmiger Elektrodenstreifen 32 ist gerade so breit, daß ein Faservlies 34 reibschlüssig zwischengelegt werden kann. In dem vergrößerten Schnitt von Fig. 3 läßt sich erkennen, daß jeweils benachbarte Elektrodenstreifen 32 in Strömungsrichtung zueinander versetzt sind. Unter Ausnutzung der durch den Versatz entstehenden Lücken ist eine einzige Faservliesbahn 34 mäanderförmig um sämtliche Elektrodenstreifen 32 herumgeschlungen, so daß in der Front- und Rückansicht der Feinfilter-Baugruppe 10 jeweils jeder zweite Elektrodenstreifen 32 sichtbar und der dazwischenliegende durch die Faservliesbahn 34 verdeckt ist. Zwischen dem Faservlies 34 und den wellenförmigen Kanälen der Elektrodenstreifen 32 werden zahlreiche enge Strömungskanäle für die zu filternde Luft gebildet.The structure of an individual filter assembly 10 will now be based on Figures 2 and 3 of the drawing are described in more detail. In one to the outside isolated rectangular frames 30 are a variety of wave-shaped Electrode strips 32 attached in parallel and at equal distances from one another. The gap between the vertices of adjacent wave-shaped electrode strips 32 is straight so wide that a fiber fleece 34 can be frictionally interposed. By doing enlarged section of Fig. 3 can be seen that each adjacent electrode strips 32 are offset from one another in the direction of flow. Taking advantage of the A single fibrous nonwoven web 34 meanders around all electrode strips 32 looped around, so that in the front and rear view of the fine filter assembly 10, every second electrode strip 32 is visible and the intermediate one is covered by the nonwoven web 34. Between the Nonwoven fabric 34 and the wave-shaped channels of the electrode strips 32 become numerous narrow flow channels formed for the air to be filtered.
Bei dem Faservlies handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um ein faseriges Papier mit von den Fasern gehaltenen Glasteilchen einer Körnchengröße von 8 » . Dieses Faservlies 34 ist mit einem elektrisch leitfähigen Material getränkt bzw. mit einem Leitlack behandelt.The fiber fleece is in the present exemplary embodiment a fibrous paper with glass particles of a grain size held by the fibers of 8 ». This fiber fleece 34 is impregnated with an electrically conductive material or treated with a conductive varnish.
Dadurch wird erreicht, daß das gesamte Faservlies das gleiche Potential einnimmt wie die benachbarten wellenförmigen Elektrodenstreifen 32, die im vorliegenden Falle an die positive Anschlußleitung 26 der Hoch-Gleichspannungsquelle angeschlossen sind. Die Korngröße im Faservlies läßt sich je nach Verwendungszweck des Feinfilters frei wählen. Die Korngröße läßt sich nach dem derzeitigen Entwicklungsstand bis etwa zu 0,3r herab reduzieren, und sie spielt eine, wenn auch erfindungsgemäß nicht entscheidende Rolle bei der Auffangwirkung gegenüber kleinsten Staubpartikeln bzw. Kleinstlebewesen.This ensures that the entire fiber fleece has the same potential occupies like the adjacent wave-shaped electrode strips 32, which in the present Trap connected to the positive connection line 26 of the high DC voltage source are. The grain size in the fiber fleece can be adjusted depending on the intended use of the fine filter choose freely. According to the current state of development, the grain size can be up to reduce it down to about 0.3r, and it plays one, even if not according to the invention decisive role in the collection effect against the smallest dust particles or Microorganisms.
Bei der Feinfilter-Baugruppe 10 trägt das Faservlies 34 wegen seiner Oberflächenrauhigkeit in Verbindung mit der elektrischen Ladung in besonderem Maße zur Partikelbindung bei. Die Korngröße der Glasteile im Faservlies ist aus diesem Grunde für die Filterwirkung von untergeordneter Bedeutung. Einen besonderen Sicherheitsfaktor des erfindungsgemäßen Feinfilters stellt die Abschottung der Filterkanäle zwischen den Elektrodenstreifen 32 durch die mäanderförmig herumgelegte Faservliesbahn dar. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Feinfilter-Baugruppe 10 besteht darin, daß sie bei verhältnismäßig geringer Baugröße und geringem Strömungswiderstand eine extrem hohe Filterwirkung auch gegenüber kleinsten Partikeln besitzt, denn sie ist in der Lage, Teilchen bis zu einer Größe von 0,0008m auszuscheiden, also bis Größenordnung, in der Viren, Bakterien und sonstige Kleinstlebewesen zu finden sind.In the case of the fine filter assembly 10, the nonwoven fabric 34 carries because of its Surface roughness in connection with the electrical charge in particular for particle binding. The grain size of the glass parts in the fiber fleece is based on this Reasons for the filter effect of subordinate importance. A special safety factor the fine filter according to the invention provides the partitioning of the filter channels between the electrode strip 32 through the meandering laid around nonwoven fiber web. Another advantage of the fine filter assembly 10 according to the invention is that they have a relatively small size and low flow resistance has an extremely high filter effect, even against the smallest particles, because it is able to separate particles up to a size of 0.0008m, i.e. up to the order of magnitude in which viruses, bacteria and other microorganisms can be found.
Die bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Negativ-Elektroden-Baugruppe 24 hat ebenfalls einen geringen Strömungswiderstand, denn sie ist mit relativ dünnen Drähten 38 bespannt, die beispielsweise etwa 15 mm voneinander entfernt sind.The negative electrode assembly already described in connection with FIG 24 also has a low flow resistance because it is relatively thin Wires 38 strung, which are, for example, about 15 mm apart.
Bei der zugeführten Hoch-Gleich spannung handelt es sich um pulsierende Hochspannung zwischen etwa 2 bis etwa 6 kV oder höher. Beim erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird pulsierende Gleichspannung zwischen 1,6 und 3,2 kV verwendet, die mit einer Frequenz von 50 Hz pulsiert.The high DC voltage supplied is pulsating High voltage between about 2 to about 6 kV or higher. In the embodiment of the invention pulsating DC voltage between 1.6 and 3.2 kV is used, which is connected to a Frequency of 50 Hz pulsates.
Pulsierende Hoch-Gleichspannung hat den Vorteil, daß ein in gleicher Weise pulsierendes elektrisches Feld erzeugt wird, welches die durchströmende Luft und damit auch die darin enthaltenen Partikel zu Schwingungen anregt und dadurch die Fangwirkung des leitfähigen Faservlieses noch erhöht. Für besondere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, die Betriebsfrequenz der pulsierenden Hoch-Gleichspannung noch zu erhöhen, beispielsweise auf einen Wert zwischen 100 und 1000 Hz.Pulsating high DC voltage has the advantage that one in the same Way pulsating electric field is generated, which the air flowing through it and thus also stimulates the particles contained therein to vibrate and thereby the catching effect of the conductive fiber fleece is increased. For special applications it can be advantageous to adjust the operating frequency of the pulsating high DC voltage still to be increased, for example to a value between 100 and 1000 Hz.
Die entscheidenden Vorteile des erfindungsgemäßen Feinstfilters gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, daß es bei nur geringem konstruktivem Aufwand und geradezu bescheidenen Energiekosten etwa 99 bis 99,5 % sämtlicher passierender Teilchen sicher ausfiltert, während Filter zuvor beim Stand der Technik schon dann als hervorragend angesehen wurden, wenn sie 98 % aller Teilchen einer Größe von 0,3 ,mu und größer ausfiltern. Der Fortfall einer Beschränkung dieser Filterzahl auf bestimmte Teilchengrößen ist deswegen so bedeutungsvoll, weil etwa 50 °/0 der Viren, Bakterien, Kleinstlebewesen etc.The decisive advantages of the ultra-fine filter according to the invention over the prior art consist in the fact that there is little construction effort and downright modest energy costs about 99 to 99.5% of all that happen Securely filters out particles, while filters were already used in the prior art were considered excellent if they were 98% of all particles with a size of Filter out 0.3, mu and larger. The elimination of a restriction on this number of filters on certain particle sizes is important because about 50% of the Viruses, bacteria, microorganisms, etc.
kleiner als 0,3 /mu sind, die bei den Filterzahlen bekannter Filter also überhaupt. nicht berücksichtigt und in der Praxis also auch nicht ausgefiltert werden.are smaller than 0.3 / mu, the filter numbers of known filters so at all. not taken into account and therefore not filtered out in practice will.
Claims (16)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19752507751 DE2507751A1 (en) | 1975-02-22 | 1975-02-22 | Electrostatic filter - combining filter and electrostatic precipitator for removal of microorganisms etc. from air |
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DE19752507751 DE2507751A1 (en) | 1975-02-22 | 1975-02-22 | Electrostatic filter - combining filter and electrostatic precipitator for removal of microorganisms etc. from air |
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DE2507751A1 true DE2507751A1 (en) | 1976-08-26 |
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DE (1) | DE2507751A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2721528A1 (en) * | 1977-05-12 | 1978-11-16 | Manfred R Burger | Electrostatic gas purification using filter medium - with the filter placed between the ionised gas and one electrode |
DE2802965A1 (en) * | 1978-01-24 | 1979-07-26 | Burger Manfred R | Electrostatic gas purification using filter medium - with the filter placed between the ionised gas and one electrode |
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1975
- 1975-02-22 DE DE19752507751 patent/DE2507751A1/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2721528A1 (en) * | 1977-05-12 | 1978-11-16 | Manfred R Burger | Electrostatic gas purification using filter medium - with the filter placed between the ionised gas and one electrode |
DE2802965A1 (en) * | 1978-01-24 | 1979-07-26 | Burger Manfred R | Electrostatic gas purification using filter medium - with the filter placed between the ionised gas and one electrode |
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