DE3100915C2 - Klimagerät für Umluftbetrieb - Google Patents
Klimagerät für UmluftbetriebInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein mit einer Kompoststatt kombiniertes Klärgrubensystem zum Klären von häuslichen Abwässern, deren ausgefällte feste und gereinigte flüssige Komponenten direkt der Kompoststatt zugeführt und gemeinsam mit weiteren organischen Haus- und Gartenabfällen kompostiert werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Klimagerät für Umluftbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Ein gattungsgemäßes Klimagerät ist aus der US-PS 80 126 bekannt. Das Gerät weist zwei Luftkreisläufe
auf, und zwar einen Raumluft-Kreislauf und einen Außenluft-Kreislauf. Die Außenluft wird an einem Außenlufteinlaß
durch einen Befeuchter befeuchtet und tauscht dann an einem rotierenden Wärmeübertrager
für sensible Wärme Wärme aus. Es wird hier aber auch latente Wärme ausgetauscht. Danach wird die Außenluft
durch eine Wärmequelle aufgeheizt. Diese Wärme gibt die Außenluft an einen rotierenden Wärmeübertrager
für latente Wärme ab, bevor sie durch einen Außenluftauslaß wieder ins Freie tritt. Die Raumluft strömt
durch einen Raumlufteinlaß zunächst durch den rotierenden Wärmeübertrager für latente Wärme und gibt in
diesem Feuchtigkeit ab. Gleichzeitig wird die Raumluft aufgeheizt. Nach dem Durchströmen des Wärmeübertragers
für sensible Wärme wird die dort abgekühlte Raumluft in einem Befeuchter befeuchtet und strömt
durch einen Raumluftauslaß in einen zu klimatisierenden Raum.
Beim Gegenstand der US-PS 41 80 126 ist die Wärmequelle zweigeteilt. Sie weist eine Niedertemperatur-Wärmequelle,
die zum Beispiel durch Solarenergie erwärmt wird, und eine Heizung auf.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes
Klimagerät in seinem Wirkungsgrad so zu verbessern, daß es die wirtschaftliche Ausnutzung
einer Niedertemperatur-Wärmequelle ohne zusätzliche Heizung gestattet
Die erfindungsgemäße Lösung ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte
ίο Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Bei einem erfindungsgemäßen Klimagerät wird nur noch der rotierende Wärmeübertrager für sensible
Wärme von der befeuchteten Außenluft durchstrichen.
Danach tritt die Außenluft wieder ins Freie, steicht also nicht auch noch durch den Wärmeübertrager für latente
Wärme. Der Wärmeübertrager für latente Wärme wird vielmehr von beheizter Außenluft durchstrichen, die in
einem zusätzlichen Außenluftkanal geführt ist, der bei einem gattungsgemäßen Klimagerät nicht vorhanden
ist
Diese Lösung hat den Vorteil, daß zum Regenerieren des rotierenden Wärmeübertragers für latente Wärme
trockene und nicht angefeuchtete Außenluft wie bisher verwendet wird. Bei gleicher zugeführter Wärmemenge
kann ein bestimmtes Volumen trockener Luft aber mehr Feuchtigkeit aufnehmen als dasselbe Volumen feuchter
Luft Dadurch kann der Wärmeübertrager latente Wärme entweder bei gleicher zugeführter Wärmemenge
weiter entfeuchtet, also besser regeneriert, werden, oder man kann bei gleichem Feuchtigkeitsentzug mit
geringerer Leistung der Wärmequelle auskommen. Daher ist es möglich, das Gerät allein mit einer Niedertemperatur-Wärmequelle
ohne zusätzliche Heizung zu betreiben.
Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispie! unter Bezugnahme
auf eine Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Klimagerätes
für Umluftbetrieb,
F i g. 2 eine grafische Darstellung von Kennlinien des Ausführungsbeispiels von F i g. 1,
F i g. 3 eine aufgeschnittene Vorderansicht des Klimagerätes,
F i g. 4, 5 und 6 grafische Darstellungen zur Umdrehungszahl eines rotierenden Wärmeübertragers zum
zweiten Außenluft-Einlaß beim Trocknen von Umgebungsluft und mit Leistungsdaten eines rotierenden
Wärmeübertragers,
F i g. 7 und 8 je eine Perspektiv- und Querschnittsdarstellung eines rotierenden Filterbefeuchters in dem Klimagerät
von F i g. 3,
Fig.9 grafische Darstellungen zum Luftdurchsatz
durch einen Filterbefeuchter und
Fig. 10 statische Druckangaben zu einem rotierenden Wärmeübertrager des Klimagerätes.
Ein Hauptgehäuse 1 des in F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen
Klimagerätes ist durch Trennwände 10, 11 und 12 in drei Luftkanäle unterteilt, einen Raumluftkanal
I1 einen Außenluftkanal Il und einen zweiten Außenluftkanal
III für regenerierende Außenluft. Der zweite Außenluftkanal III wird daher im folgenden Regenerativluftkanal
genannt. Ein rotierender Wärmeübertrager 2 für latente Wärme erstreckt sich über die
Luftkanäle I und III, und ein rotierender Wärmeübertrager 3 für sensible Wärme erstreckt sich über die Luftkanäle
I und II. Ein Raumluftgebläse 6 ist im oberen Höhenbereich des Raumluftkanals I angeordnet, der
31 OO 915
über je einen oberen Einlaß und unteren Auslaß mit einem zu klimatisierenden Raum verbunden isL Das Gebläse
6 saugt Raumluft über den oberen Einlaß an und leitet sie durch die rotierenden Wärmeübertrager 2 und
3 hindurch einem Raumluftbefeuchter 4 zu. Auf unterer Ebene in dem Außenluftkanal 11 befindet sich ein Außenluftgebläse
7, um angefeuchtete Außenluft von einem Außenluftbefeuchter 5 durch de.T. rotierenden Wärmeübertrager
3 zu leiten. In dem Regenerativ-Luftkanal III befindet sich in oberer Ebene ein Regenerativ-Luftgebläse
8, um den Wärmeübertrager 2- für latente Wärme niAtels Heißluft von einer Wärmequelle 9 zu
beheizen und zu regenerieren. Gemäß F i g. 1 hat der Wärmeübertrager 2 für latente Wärme eine Wärmeübertragerzone
(a) an Kanal I und eine Regenerativzone (b) im Kanal III, und der Wärmeübertrager 3 für
Eigenwärme hat eine Wärmeübertragerzone (c) im Luftkanal I und eine Außenluftzone (d)\m Außenluftkanal
II.
Bei arbeitendem Klimagerät entfeuchtet der rotierende Wärmeübertrager 2 durch ihn strömende Raumluft
RA und erhöht durch Beheizung ihre Temperatur. In dem Außenluftkanal II wird Außeniuft OA durch den
Außenluftbefeuchter 5 angefeuchtet, gekühlt und durch den rotierenden Wärmeübertrager 3 weitergeleitet, wo
die entfeuchtete und beheizte Raumluft von dem Wärmeübertrager 2 vorgekühlt und außerdem befeuchtet
und schließlich durch den Raumluftbefeuchter 4 gekühlt wird. Anschließend wird die so behandelte Raumluft als
Versorgungsluft SA wieder in den Raum abgegeben. Die Beheizung und Regenerierung der Luft durch den
rotierenden Wärmeübertrager für latente Wärme 2 in Verbindung mit der Wärmequelle 9 erfolgt, während die
Luft den Kanal III passiert, um anschließend das Gerät zu verlassen. Weitere Einzelheiten zur Arbeitsweise dieses
Klimagerätes enthält F i g. 2. Die Zustandsänderungen des zweiten Außenluftstromes, also des Regenerativ-Luftstromes,
sind der Übersichtlichkeit halber in F i g. 2 weggelassen.
In Fig.3 sind nähere Einzelheiten des erfindungsgemäßen
Klimagerätes dargestellt. Das in dem Raumluftkanal I einem Raumlufteinlaß 67 gegenüberliegend befestigte
Raumluftgebläse 6 enthält in einem Gehäuse 63 ein Lüfterrad 62, welches von der Welle eines an der
Trennwand 10 befestigten Lüftermotors 61 rotierend angetrieben wird.
In dem Luftkanal i ist in Strömungsrichtung hinter dem Gebläse 6 der rotierende Wärmeübertrager 2 für
latente Wärme angeordnet, der sich über die Luftkanäle I und III erstreckt. An einer Seitenwand des Wärmeübertragers
2 ist an einem Träger 21 ein Raumluftöffnungen für den Wärmeübertrager enthaltendes Dichtungselement
22 festgeklebt. Der Wärmeübertrager 2 wird von einem auf dem Träger 21 befestigten Motor 25
über eine Antriebsriemenscheibe 23 und einen Riemen 24 mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 U/h rotierend
angetrieben. In Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 2 ist zwischen einer Oberwand 31
und einer Bodenwand 32, die beide entsprechende Raumluftöffnungen aufweisen, der rotierende Wärmeübertrager
3 für sensible Wärme so installiert, daß seine Seitenwand horizontal verläuft. Eine Welle 33 des Wärmeübertragers
ist innerhalb der Wände 31,32 in Lagern 34 drehbar gelagert. Am Umfang des Wärmeübertragers
3 angeordnete elastische Dichtungselemente 35 sind endseitig zwischen den Wänden 31 und 32 unter
einer Vorspannung gehalten, und mit Druck auf den Seitenwänden des Wärmeübertragers 3 aufliegende elastische
Elemente 37 sind am Umfang des Wärmeübertragers durch Winkelstücke 36 gehalten. Ein auf der
Bodenwand 32 befestigter Antriebsmotor 30 treibt den Wärmeübertrager 3 über eine Riemenscheibe 38 und
einen Treibriemen mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von etwa 15 U/min an.
Ein in Strömungsrichtung hinter dem Wärmeübertrager 3 liegender erster rotierender Filter-Befeuchter 4
enthält ein Wasserreservoir 41 mit einem Zulauf 42 und ίο einem Ablauf 43 und ein sich zwischen einer oberen
Rolle 44 und einer unteren Rolle 45 erstreckendes Befeuchtungsfilter 46, das durch einen Antriebsmotor 47 in
Vertikalrichtung umlaufend angetrieben wird, während ein Teil desselben in das Wasserreservoir eintaucht. Der
Befeuchter 4 ist nahe einem Raumluftauslaß 68 an einer Bodenwand 48 befestigt. In dem Außenluftkanal II ist
einem Außenlufteinlaß 69 gegenüberliegend ein zweiter rotierender Filter-Befeuchter 5 angeordnet, in dessen
mit einem Zulauf 52 und einem Ablauf 53 ausgestattetes Wasserreservoir 51 ein zwischen einer oberen Rolle 54
und einer unteren Rolle 55 gespanntes Befeuchtungsfilter 56 teilweise eintaucht, während es senkrecht umlaufend
durch einen Antriebsmotor 57 angetrieben wird. Der Befeuchter 5 ist ebenfalls an der Bodenwand 48
angebracht.
In Strömungsrichtung hinter dem Befeuchter befindet sich das Außenluftgebläse 7, dessen Gehäuse 71 mit
Gebläsemotor 72 an der Trennwand 13 zwischen den Luftkanälen I und II angebracht ist. Wie bereits erwähnt
erstreckt sich der zwischen Außenluftöffnungen der Wände 31 und 32 angeordnete rotierende Wärmeübertrager
3 für sensible Wärme über den Raumluftkanal I; an seiner Ausströmseite ist ein Außenluftauslaß 70 gebildet.
In dem von der Oberwand 31 des Wärmeübertragers zu dessen Raumluftauslaß 70 führenden Kanal befinden
sich die Trennwände 11 und 12, welche jeweils zwischen den Luftkanälen I und II bzw. II und HI liegen.
In Strömungsrichtung hinter einem Lufteinlaß 71a des Regenerativ-Luftkanals III ist dieser von dem Luftkanal
I durch die Trennwand 12 abgetrennt. In Verbindung mit den Bodenwand-Durchbrüchen erstreckt sich
der Wärmeübertrager 2 mit horizontal verlaufenden Seitenwänden über den Raumluftkanal I. Ein Regenerativ-Luftöffnungen
aufweisender Regenerativkanal 82 wird auf die Oberwand des rotierenden Wärmeübertragers
2 für latente Wärme gedrückt, und die Oberwand des Kanals 82 befindet sich im Kontakt mit einer Regenerativ-Luftöffnungen
aufweisenden Trennwand 83. Das Regenerativ-Gebläse 8 umfaßt einen Motor 84, ein Gehäuse 85 und ein an der Trennwand 83 gelagertes
Gebläserad 86. Das Gebläse 8 mündet in einen Luftauslaß 72a. Vorhanden sind ferner zwei Ventile 91 und zwei
Überlaufleitungen 92.
Da bei dem erfindungsgemäßen Klimagerät die rotierenden Wärmeübertrager 2 und 3 horizontal angeordnet sind, können die Luftkanäle einfacher und mit reduziertem Strömungswiderstand ausgebildet und das gesamte Klimagerät niedriger und kleiner konstruiert werden.
Da bei dem erfindungsgemäßen Klimagerät die rotierenden Wärmeübertrager 2 und 3 horizontal angeordnet sind, können die Luftkanäle einfacher und mit reduziertem Strömungswiderstand ausgebildet und das gesamte Klimagerät niedriger und kleiner konstruiert werden.
Die Arbeitsweise des Wärmeübertragers 2 für latente Wärme hat großen Einfluß auf die Leistungsfähigkeit
eines Klimagerätes mit offenem Kreislauf und insbesondere auf eine Verbesserung seines Entfeuchtungsprozesses.
Gemäß F i g. 4 ändert sich der Entfeuchtungsan· teil c*es Wärmeübertragers 2 für latente Wärme mit seiner
Umlaufgeschwindigkeit. Das Wärmeübertragerelement, besteht aus 0,1 bis 0,2 mm dicken ungewebten Polyesterfasern,
die mil 6 bis 10 Trockengewichtsprozent
31 OO
Lithiumchlorid (LiCl) imprägniert sind. Gemäß F i g. 4 liegt der Maximalwert zwischen 15 und 25 U/h bei etwa
20 U/h. Mit dieser Umlaufgeschwindigkeit wird der Wärmeübertrager 2 rotierend angetrieben und entwikkelt
dann in dem Klimagerät mit offenem Kreislauf seinen größten Nutzeffekt.
Zwischen dem Regenerativeingang Q (kcal/h), der Temperaturdifferenz At der Regenerativluft vor und
nach einer regenerierenden Wärmequelle (0C), dem Regenerativ-Luftdurchsatz
V(kg/h) und dem Regenerativ-Luftverhältnis Cp (kcal/kg 0C) besteht folgende Beziehung:
Q = At χ Vx
15
Gemäß F i g. 5 ändert sich die Entfeuchtungsleistung des rotierenden Wärmeübertragers 2 nicht, wenn der
nach vorstehender Gleichung definierte Regenerativeingang Q unverändert bleibt. Wird eine Wärmequelle
mit relativ niedriger Temperatur und kleinem At wie eine Solarwärmequelle verwendet, dann muß dies durch
einen entsprechend erhöhten V-Wert ausgeglichen werden.
Aus F i g. 6 kann entnommen werden, daß wenn der Luftdurchsatz auf der Frontseite des Wärmeübertragers
2 größer als 2 m/s ist, der Entfeuchtungsanteil in die Sättigung übergeht, wenn die Regenerativluft mit weniger
als 8O0C in die Wärmeübertragerzone (a) des Wärmeübertragers
2 einströmt. Falls der Regenerativ-Luftdurchsatz unter 1,5 m/s liegt, dann erfolgt die Sättigung
des Entfeuchtungsanteils bereits bei über 100°C liegender Eingangslufttemperatur für die Wärmeübertragerzone
(a). Bei einer Geschwindigkeit der Außenluft vor dem Wärmeübertrager 2 zwischen 1,5 und 2,0 m/s wird
der Entfeuchtungsanteil gesättigt, wenn die Regenerativ-Luft mit einer zwischen 80° und 1000C liegenden
Temperatur in die Wärmeübertragerzone (a) gelangt. Eine gute Entfeuchtungsleistung ohne Temperaturverluste
ist möglich, wenn entweder die Eingangstemperatur zur Wärmeübertragerzone (a) weniger als 8O0C und
die Geschwindigkeit der Außenluft mehr als 2,0 m/s beträgt, oder wenn die Temperatur zwischen 80° und
100°C und die Geschwindigkeit zwischen 1,5 und 2,0 m/s liegt, oder wenn der erste Wert über 1000C und
der zweite Wert unter 1,5 m/s liegt.
Wie erwähnt enthalten die Befeuchter 4 und 5 des Klimagerätes von F i g. 3 jeweils ein rotierendes Filterelement
46 bzw. 56 aus Nylon, das gut luftdurchlässig ist und endlos um die Rollen 44,45 herumgeführt ist. Die so
ausgebildeten Luftbefeuchter sind leicht montierbar und haben einen guten Durchströmwert v/. Unter Berücksichtigung
einer ausreichend wirksamen Fläche des Filterelementes 46 können dessen Längs- und Querabmessungen
L\ und Li beliebig gewählt werden. Da der
Befeuchter eine geringe Tiefe i.3 hat, kann er platzsparend
in das Klimagerät eingebaut werden. Wenn das Filterelement 46 in Pi'eilrichtung (F i g. 8) umläuft, können
keine Wassertröprchen verspritzt werden.
In F i g. 9 sind die Leistung und ein vom Durchströmwert Vf durch das Filter abhängiger Druckverlust in
mm H2O (Pascalsche Druckeinheit Pa) grafisch dargestellt.
Wenn Xq die Feuchte der Luft vor dem Befeuchter
(g/kg), X1 die Feuchte einer 100% relative Feuchte enthaltenden
Luft vor dem Durchgang durch den Befeuchter (g/kg) und X die Feuchte der aus dem Befeuchter
kommenden Luft (g/kg) ist, läßt sich die Befeuchtungsleistung wie folgt ausdrücken:
X-Xo
Gemäß Fig. 10 besteht an der Trennwand 13 von
Fig. 1, welche am Boden des rotierenden Wärmeübertragers
3 für sensible Wärme die Grenze zwischen der Raumluft und der Umgebungsluft bildet, ein statischer
Druck, der Luft durch diese Trennwand 13 hindurchsikkern läßt, deren Menge eine Funktion der Druckdifferenz
P\ —P2 ist, die so klein wie möglich sein sollte. Mit
anderen Worten: Geringere Druckverluste im Raumluftbefeuchter 4 und geringere Druckverluste in der Außenluftzone
(d) des rotierenden Wärmeübertragers für sensible Wärme führen zu geringeren Leckluftmengen.
Der Wärmeübertrager 3 des im Umluftbetrieb arbeitenden Klimagerätes hat Arbeitsdruckverluste in der Größenordnung
von 5 bis 10 mm H2O. Wenn die wirksame Fläche des Filterelementes 46 so gewählt wird, daß sein
Durchströmwert v/ in dem Befeuchter 4 in den Bereich zwischen 1,0 bis 2,0 m/s fällt, dann beträgt der Druckverlust
4 bis 10 mm H2O, und es besteht nur eine geringe oder gar keine Druckdifferenz zur Außenluftzone (d)
des Eigenwärmetauschers 3. Gleichzeitig liegt die Befeuchtungsleistung sehr hoch, üblicherweise über 90%.
Bekanntlich hängt der optimale Luftdurchsatz eines Klimagerätes im wesentlichen von seiner Kühlkapazität ab.
Wenn dann die Geschwindigkeit der Luft höher als 2,0 m/s gewählt wird, fällt seine Leistungsfähigkeit wegen
der hohen Filterdurchlässigkeit unter 90% ab. Zwar könnte durch eine Verschlechterung der Luftdurchlässigkeit
des Filters die Leistungsfähigkeit wieder über 90% angehoben werden, jedoch würde hieraus ein erhöhter
Druckverlust von über 10 mm H2O resultieren. In jedem Fall wird ein Klimagerät sehr unförmig ausfallen
und aufgrund der Druckverluste eine geringe Leistungsfähigkeit aufweisen, falls nicht die Geschwindigkeit
der Luft zwischen 1,0 und 2,0 m/s gehalten wird.
Aus F i g. 2 kann entnommen werden, daß zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit eines Klimagerätes für
Umluftbetrieb die Enthalpie von RA"so klein wie möglich sein sollte. Die Enthalpie von RA" wird bestimmt
durch OA' und RA'. Je dichter OA' bei 100% relative Feuchte liegt, desto kleiner die Enthalpie von RA". In
Fig.2 steht die Bezeichnung OA'für die befeuchtete
und gekühlte Außenluft, RA' für die entfeuchtete und beheizte Raumluft und RA" für die entfeuchtete und
vorgekühlte Raumluft.
Hierzu 8 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Klimagerät für Umluft-Betrieb mit einem zwischen einem Raumlufteinlaß und einem Raumluftauslaß
mit vorgesetztem Befeuchter gebildeten Raumluftkanal, in den ein rotierender Wärmeübertrager
für sensible Wärme und ein rotierender Wärmeübertrager für latente Wärme ragen, mit einem
zwischen einem Außenlufteinlaß mit vorgesetztem Befeuchter und einem Außenluftauslaß gebildeten
Außenluftkanal, in den der Wärmeübertrager für sensible Wärme ragt, und mit einer Wärmequelle,
gekennzeichnet durch einen zweiten Außenluftkanal (III), in den der Wärmeübertrager (2)
für latente Wärme ragt, der zwischen einem zweiten Außenlufteinlaß, in dem die Wärmequelle (9) sitzt,
und einem zweiten Außenluftauslaß angeordnet ist.
2. Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Wärmeübertrager (2)
für latente Wärme mit etwa 15—20 U/h umlaufend angetrieben wird.
3. Klimagerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Außenluft
auf der Vorderseite des rotierenden Wärmeübertragers (2) für latente Wärme größer ist als
2 m/s, wenn die Außenluft-Einlaßtemperatur unter 800C liegt.
4. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit
der Außenluft auf der Vorderseite des rotierenden Wärmeübertragers (2) für latente Wärme zwischen
1,5 m/s und 2 m/s beträgt, wenn die Außenluft-Einlaßtemperatur zwischen 80 und 1000C liegt.
5. Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit
der Außenluft auf der Vorderseite des rotierenden Wärmeübertragers (2) für latente Wärme kleiner als
1,5 m/s ist, wenn die Außenluft-Einlaßtemperatur höher als 100° C ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7306980U JPS6036805Y2 (ja) | 1980-05-26 | 1980-05-26 | 開放型空調機 |
JP10454480A JPS5728937A (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Open-type air conditioner |
JP10454380A JPS5728936A (en) | 1980-07-29 | 1980-07-29 | Open-type air conditioner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3100915A1 DE3100915A1 (de) | 1982-01-28 |
DE3100915C2 true DE3100915C2 (de) | 1986-08-07 |
Family
ID=27301115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3100915A Expired DE3100915C2 (de) | 1980-05-26 | 1981-01-14 | Klimagerät für Umluftbetrieb |
Country Status (3)
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