DE3126426A1 - Installation for heating tap water and radiator circuit flow medium - Google Patents
Installation for heating tap water and radiator circuit flow mediumInfo
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Abstract
Description
Anlage zum Erhitzen von Leitungswasser und HeizkörperkreisfliessmittelSystem for heating tap water and radiator circuit fluid
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Erhitzen von Leitungswasser und Heizkörperkreisfliessmittel und umfasst eine Wärmepumpe mit Heissgaskühler und Kondensator, einem Heizkörperkreis der von dem Fliessmittel durchströmt wird und einen ersten Wärmeaustauscher, der von der zum Erhitzen des Fliessmittels angeordneten Wärmepumpe versorgt wird, sowie eine Leitungswasserleitung mit einem zweiten Wärmeaustauscher, der von der zum Erhitzen des Leitungswassers angeordneten Wärmepumpe wärmeversorgt wird.The invention relates to a system for heating tap water and radiator circuit fluid and includes a heat pump with hot gas cooler and condenser, a radiator circuit of the fluid is flowed through and a first heat exchanger, which is arranged by the heat pump for heating the fluid is supplied, as well as a tap water line with a second heat exchanger, which is used for heating of the tap water arranged heat pump is supplied with heat.
Bei der Verwendung einer Wärmepumpenanlage zum Erhitzen von Leitungswasser und Heizkörperfliessmittel in z.B. einem Einfamilienhaus, liegen eine Reihe von Nachteilen und Schwierigkeiten vor.When using a heat pump system for heating tap water and radiator fluid in e.g. a single-family house, there are a number of disadvantages and difficulties.
Ein erster Nachteil liegt in der Schwierigkeit einen so hohen Wärmefaktor der Wärmepumpe wie möglich zu erlangen, ohne dass der Bedarf eines zufriedenstellenden Temperaturniveaus des Leitungswassers gefährdet wird.A first disadvantage is the difficulty in achieving as high a heat factor for the heat pump as possible, without jeopardizing the need for a satisfactory temperature level of the tap water.
Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, dass der Energiebedarf zum Erwärmen von Leitungswasser auch während der Jahreszeiten, wo der Energiebedarf des Heizkörperkreises niedrig ist, zufriedengestellt werden soll. Another difficulty lies in the fact that the energy required to heat tap water also occurs during the seasons, when the energy demand of the radiator circuit is low, should be satisfied.
Noch eine Schwierigkeit liegt darin, auch bei Abzapfen von grossen Mengen Wassers auf einmal, eine wesent-Another difficulty lies in the fact that even when large quantities of water are tapped off at once, a significant
liehe Erhitzung des Leitungswassers sicherzustellen.lent heating of the tap water to ensure.
Schliesslich ist es auch schwierig, während der Jahreszeit wo der Energiebedarf des Heizkörperkreises niedrig ist, angemessen lange Laufzeiten der WärmepumpeFinally, it is also difficult during the season where the energy demand of the radiator circuit is low, the heat pump has reasonably long runtimes
zu erlangen.to get.
Es ist zwar vorbekannt, dass man bei Anlagen der hier in Frage stehenden Art, die Überhitzung des Kühlmediums ausnutzt, um dem Leitungswasser eine Temperatur beizubringen, die über der Kondensationstemperatur des Kühlmediums liegt, damit der Wärmeproduktionsfaktor der Wärmepumpe relativ hoch gehalten wird. Bekannte Problemlösungen (s. z.B. das schwedische Patent 7317316-3 und Värmepumpboken (das Wärmepumpenbuch) L.O. Glas, Seite 83) können aber keinen zweckmässigen, holfen Wärmeproduktionsfaktor und keine lange Lufzeit der Wärmepumpe während Perioden niedriger Belastung des Heizkörperkreises aufrecht erhalten, denn der Heissgaskühler muss dann-bei höheren Kondeiisatisms-t-einperaturen auch als Kondensator arbeiten. Ausserdem riskiert man, dass die Wärmepumpe in einen Betriebszustand in dem sie dicht ein- und ausschaltet, gerät, was die Lebenslänge und Betriebssicherheit der Pumpe erheblich beeinträchtigen kann.It is known that in systems of the type in question here, overheating of the cooling medium occurs exploited to bring the tap water a temperature above the condensation temperature of the Cooling medium lies so that the heat production factor of the heat pump is kept relatively high. Known problem solutions (see e.g. the Swedish patent 7317316-3 and Värmepumpboken (the heat pump book) L.O. Glas, page 83) but can not help a suitable, heat production factor and no long air time of the heat pump during Maintain periods of low load on the radiator circuit, because the hot gas cooler must then -at higher condiisatisms-t-temperatures also called condenser work. There is also the risk that the heat pump will go into an operating state in which it switches on and off tightly, device, which can significantly impair the service life and operational safety of the pump.
Ein Zweck der Erfindung ist deshalb eine Anlage zu schaffen, die ein Gleichgewicht zwischen dem zugänglichen Uberhitzungseffekt (im Heissgaskühler) im höheren Temperaturbereich und der Kondensationswärme, besonders beim Erhitzen von Leitungswasser während des Frühlings, SommersOne purpose of the invention is therefore to create a system that has a balance between the accessible Overheating effect (in the hot gas cooler) in the higher temperature range and the heat of condensation, especially when heating tap water during spring, summer
und Herbstes eines dem nordischen entsprechendes Klimas, schafft. Ein weiterer Zweck ist das Schaffen einer Anlage, die ein s.g. "Back-up" bein Abzapfen von grossen Mengen Warmwassers ergibt, so dass die ganze Wärmekapazität des Heizkörperkreises zufällig ausgenutzt werden kann. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist das Schaffen einer Anlage, die ein Vorwärmen von Leitungswasser zulässt, zum Zweck eine Verwendung eines so grossen Teiles des zugänglichen Wärmeeffekts der Wärmepumpe wie möglich, bei so niedriger Temperatur wie möglich zuzugeben, um den besten Wärmefaktor für die Wärmepumpe zu erreichen. Ein weiterer Zweck ist das Schaffen einer Anlage die der Wärmepumpe eine angemessene Betriebsperiode zum Aufladen der Anlage gewährt, auch wenn der Heizkörpereffektbedarf niedrig ist, z.B. während Frühjahr, Sommer und Herbst, Ein weiterer Zweck ist das Schaffen einer Anlage, die dichtes Ein- und Ausschalten der Wärmepumpe, besonders in Perioden niedriger Wärmebelastung des Heizkörperkreises, verhindert.and autumn a Nordic climate, creates. Another purpose is to create a system that has a so-called "Back-up" when tapping large quantities Hot water results, so that the entire heat capacity of the radiator circuit can be used by chance. A Another purpose of the invention is to create a system that allows tap water to be preheated for the purpose using as large a part of the heat pump's accessible thermal effect as possible, at as low a level as possible Add temperature as possible in order to achieve the best heat factor for the heat pump. Another purpose is that Creating a system that allows the heat pump a reasonable operating period to charge the system, even if the radiator effect requirement is low, e.g. during spring, Summer and autumn, Another purpose is to create a system that allows the heat pump to be switched on and off tightly, especially in periods of low heat load on the radiator circuit.
Die Erfindung geht von einer Anlage zum Erhitzen von Leitungswasser und Heizkörperkreisfliessmittel aus, die eine Wärmepumpe mit Heissgaskühler und Kondensator, einen Heizkörperkreis der von dem Fliessmittel durchströmt wird, und einen ersten von der Wärmepumpe zum Wärmen des Fliessmittels mit Wärme versorgen Wärmeaustauscher, sowie eine Leitungswasserleitung mit einem zweiten Wärmeaustauscher der von der Wärmepumpe zum Erwärmen von Leitungswasser mit Wärme versogt wird, enthält. Die Erfindung zeichnet sich hauptsächlich dadurch aus, dass der erste WärmeaustauscherThe invention is based on a system for heating tap water and Heizkörperkreisfliessmittel that a heat pump with hot gas cooler and condenser, a radiator circuit through which the fluid flows, and a first heat exchanger from the heat pump for heating the fluid, as well as a heat exchanger Tap water pipe with a second heat exchanger used by the heat pump for heating tap water Heat is supplied, contains. The invention is mainly characterized in that the first heat exchanger
in Wärmekontakt mit der Leitungswasserleitung zum Vorwärmen des Leitungswassers angeordnet ist, dass der zweite Wärmeaustauscher das vorgewärmte Leitungswasser fertigerhitzt, dass der Kondensator die Wärme bei Kondensationstemperatur des Wärmepumpenkühlmittels zum ersten Wärmeaustauscher überführt, dass der Heissgaskühler die Wärme bei einer Temperatur, die die genannte Kondensationstemperatur übersteigt, zum zweiten Wärmeaustauscher überführt, und dass zumindest dem einen Wärmeaustauscher ein Fliessmittelbehälter zugeordet ist, der ein erhitztes Fliessmittel oder warmes Wasser zum Bilden eines Energiereservelagers für Leitungswasser enthält.in thermal contact with the tap water pipe for preheating of the tap water is arranged so that the second heat exchanger completely heats the preheated tap water, that the condenser transfers the heat to the first heat exchanger at the condensation temperature of the heat pump coolant, that the hot gas cooler the heat at a temperature that exceeds the condensation temperature mentioned, for second heat exchanger transferred, and that at least one heat exchanger is assigned a fluid container which contains a heated flux or warm water to form an energy reserve for tap water.
Die Anlage kann vorteilhaft so ausgeführt sein, dass der erste Wärmeaustauscher einen von Leitungswasser durchströmten Behälter enthält, der das erwähnte Energiereservelager bilden kann, und der von einem in den Heizkörperkreis eingehenden Mantel umschlossen wird, sowie das der zweite Wärmeaustauscher eine Rohrschlange in der Leitungswasserleitung enthält. Diese Rohrschlange ist in einen Flüssigkeitsvorrat in einem üblichen, mit Verbrennungsmaterial geheizten Heizkessel eingeführt, wobei der Vorrat an einen Flüssigkeitskreis angeschlossen ist, an dem der Heissgaskühler angeordnet ist.The system can advantageously be designed in such a way that tap water flows through the first heat exchanger Contains container that can form the aforementioned energy reserve, and that of one in the radiator circuit incoming jacket is enclosed, as well as that the second heat exchanger a pipe coil in the tap water pipe contains. This coil is in a fluid reservoir in a conventional, heated with combustion material Boiler introduced, the supply being connected to a liquid circuit on which the hot gas cooler is arranged is.
Die Anlage kann dabei vorteilhaft derart ausgeführt sein, dass Leitungen angeordnet sind um den Vorrat und den Mantel in Reihe mit einander zu schalten, dass die eine der soeben erwähnten Leitungen eine Zirkulationspumpe umfasst, dass sich eine Zweigleitung zwischen den beiden Leitungen erstreckt, dass ein Zweigventil zwischen der zweiten LeitungThe system can advantageously be designed in such a way that lines are arranged around the reservoir and the To connect jackets in series with each other so that one of the lines just mentioned includes a circulation pump, that a branch line extends between the two lines, that a branch valve extends between the second line
und der Zweigleitung eingeschaltet ist, und dass die zweite Leitung zwischen dem Zweigventil und dem Mantel eine federbelastete Rückschlagklappe hat, um eine Eigenzirkulation zxtfischen Vorrat und Mantel zu verhindern, wobei sich die Klappe bei einem von der Zirkulationspumpe erzeugten Pumpen-^ druck öffnet.and the branch line is switched on, and that the second line between the branch valve and the shell is a spring-loaded one Check valve has to prevent self-circulation between the reservoir and the jacket, whereby the The flap opens when the pump pressure is generated by the circulation pump.
Als Alternativ kann die erfindungsgemässe Anlage derart ausgeführt sein, dass der erste Wärmeaustauscher eine Rohrschlage in der Leitungswasserleitung umfasst, wobei die Rohrschlange in einen, von dem Heizkörperkreisfliessmittel, welches das Reservelager ausmachen kann, durchflossenen Behälter eingeführt ist, und dass der zweite Wärmeaustauscher einen von vorgewärmtem Leitungswasser durchströmten Behälter umfasst, wobei der Behälter mit einem Mantel versehen ist, der einem Leitungskreis, in dem der Heissgaskühler angeordnet ist, zugeordnet ist. Elektrische Patronen können mit Vorteil in dem Behälter des ersten Wärmeaustauschers angeordnet sein, um Zusatzwärme, z.B. bei fehlerhafter Funktion der Wärmepumpe, zu geben.As an alternative, the system according to the invention can be designed such that the first heat exchanger is a Comprises pipe beating in the tap water pipe, the pipe coil in one of the radiator circuit fluid, which can make up the reserve store, through-flow container is introduced, and that the second heat exchanger comprises a container through which preheated tap water flows, the container being provided with a jacket, which is assigned to a line circuit in which the hot gas cooler is arranged. Electric cartridges can be used with Advantageously, it can be arranged in the container of the first heat exchanger in order to avoid additional heat, e.g. in the event of a malfunction the heat pump.
Die Erfindung ist in den anliegenden Patentansprüchen j näher beschrieben.The invention is defined in the appended claims j described in more detail.
Die Erfindung wird im folgenden in Form von Beispielen und mit Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. The invention is described in more detail below in the form of examples and with reference to the accompanying drawings.
Fig. 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Anlage gemäss der Erfindung.. Fig. 2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Anlage.Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a system according to the invention .. Fig. 2 shows schematically a second embodiment of a system according to the invention.
In Fig. 1 ist ein eine ansteigende Leitung 21 und eine Rückleitung 20, zwischen denen Heizkörper 27 eingeschaltet sind, enthaltender Heizkörperkreis gezeigt. Eine Zweigleitung 22 erstreckt sich zwischen den Leitungen 20 und 21 und ist an die ansteigende Leitung 21 durch ein Zweigventil 23 angeschlossen. Die Leitungen 20,21 haben Kontakt mit einander über einen um einen runden Behälter herum angebrachten Wärmeaustauschermantel 3. Eine weitere Zweigleitung 25 ist zwischen den Leitungen 20,21 zwischen dem Mantel 3 und der Zweigleitung 22 eingeschaltet. Die Leitung 25 enthält eine Zirkulationspumpe 26 und steht mit einem zur Wärmepumpenanlage gehörenden Kondensator 2 in Verbindung. Eine Leitungswasserleitung 50 führt dem Behälter 4 über einen in der Nähe des Bodens des Behälters angeordneten Diffusor 57 kaltes Leitungswasser zu. Eine Leitung 51 ist an dem oberen Teil des Behälters 4, zwecks Fortschaffung des im Behälter 4 vorgewärmten Leitungswassers, angeschlossen. Die Leitung 51 enthält eine Wärmeaustauscherschlange 6, die in einem Flüssigkeitsvorrat 5 in einem konventionellen Heizkessel 40 angebracht ist Γ In" dem gezeigten Beispiel handelt es sich' um einen Heizkessel mit ölbrenner 41. Der Flüssigkeitsvorrat 5 ist an einen Zirkulationskreis 30 angeschlossen, der eine Zirkulationspumpe 31 enthält und mit dem Heissgaskühler 1 in Wärmeaustauschkontakt steht. Der Heissgaskühler 1 kann in Reihe mit dem Kondensator 2 in der Wärmepumpe angeordnet sein. Der Vorrat 5 und der Mantel 3 sind über eine obere Leitung 61 und eine untere Leitung 60 an einander angeschlossen. Eine Zweigleitung 64 erstreckt sich zwischen den Leitungen 6.0,61.In Fig. 1 there is a rising line 21 and a return line 20, between which heating element 27 is switched on are shown containing radiator circuit. A branch line 22 extends between lines 20 and 21 and is connected to the rising line 21 through a branch valve 23. The lines 20, 21 are in contact with one another via a heat exchanger jacket 3 fitted around a round container. Another branch line 25 is switched on between the lines 20, 21 between the jacket 3 and the branch line 22. Line 25 includes one Circulation pump 26 and is connected to a condenser 2 belonging to the heat pump system. A tap water pipe 50 leads the container 4 via a diffuser 57 arranged in the vicinity of the bottom of the container Tap water too. A conduit 51 is on the upper part of the container 4 for the purpose of removing the in the container 4 preheated tap water. The line 51 contains a heat exchanger coil 6, which in one Liquid supply 5 is mounted in a conventional boiler 40 Γ In "the example shown it is' around a boiler with an oil burner 41. The liquid supply 5 is connected to a circulation circuit 30 which contains a circulation pump 31 and is connected to the hot gas cooler 1 in There is heat exchange contact. The hot gas cooler 1 can be arranged in series with the condenser 2 in the heat pump. The reservoir 5 and the jacket 3 are connected to one another via an upper line 61 and a lower line 60. One Branch line 64 extends between lines 6.0,61.
Ein Zweigventil 62 ist zwischen der Zweigleitung 64 und der Leitung 61 angeordnet. Zwischen dem Mantel 3 und dem Zweigventil 62 ist ein Ventil 63 angeordnet, welches federbelastet ist, um die Leitung 61 zwecks Verhinderung von Eigenzirkulation geschlossen zu halten. Das Ventil 63 öffnet sich bei einem von einer in der Leitung 60 angebrachten Zirkulationspumpe 65 erzeugten Flüssigkeitsdruck auf der dem Heizkessel zugewandten Seite.A branch valve 62 is arranged between the branch line 64 and the line 61. Between the coat 3 and the Branch valve 62, a valve 63 is arranged, which is spring-loaded to the line 61 to prevent To keep self-circulation closed. The valve 63 opens at one of one mounted in the line 60 Circulation pump 65 generated liquid pressure on the side facing the boiler.
Der Behälter 4 kann ein erhebliches Volumen besitzen um ein Energiereservelager für über die Leitung 51 zu verbrauchendes Leitungswasser auszumachen, damit auch im ZusammenhangThe container 4 can have a considerable volume in order to provide an energy reserve for that which is to be consumed via the line 51 To make out tap water, also in connection with it
mit dem Abzapfen einer grossen Menge Wassers auf einmal, warmes Leitungswasser aus der Anlage erhalten werden kann, wenn der Energieverlust über das Leitungswasser erheblich grosser ist als die Energie, die Momentan von den Wärmequeller der Anlage produziert werden kann.by tapping off a large amount of water at once, warm tap water can be obtained from the system, when the energy loss via the tap water is considerably greater than the energy that is currently being transferred from the heat source the system can be produced.
Die Wärmepumpenanlage in die der Heissgaskühler 1 und der Kondensator 2 eingehen, ist von üblicher Art und sind deshalb nicht näher gezeigt oder beschrieben.The heat pump system in which the hot gas cooler 1 and the condenser 2 go is of the usual type and are therefore not shown or described in detail.
In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel gezeigt, in dem die Heizkörperkreisseite völlig derjenigen der Fig. 1 entspricht. Weiter sind die Leitungen 20,21 in einen verhältnismässig grossen Behälter 3 eingeschaltet. In diesem Behälter 3 sind elektrische Patronen 60 angeordnet um der Anlage, z.B. wenn die Wärmepumpe ausfällt, Zusatzwärme zuführen zu können. Der Behälter 3 umfasst eine in eine Leitung 50 eingehende Rohrschlange 4, wobei die Leitung 50 kaltes Leitungswasser durch die Schlange 4 zum Vorwärmen von Leitungswasser durch Wärmeaustausch mit dem Heizkörper-In Fig. 2, an alternative embodiment is shown in which the radiator circuit side completely that corresponds to FIG. The lines 20, 21 are also switched into a relatively large container 3. In In this container 3, electrical cartridges 60 are arranged around the system, e.g. if the heat pump fails, additional heat to be able to supply. The container 3 comprises a pipe coil 4 entering a line 50, the line 50 cold tap water through the coil 4 to preheat tap water by exchanging heat with the radiator
fliessmittel in dem Behälter 3 leitet. Die Leitung 50 mündet über einen Diffusor 51 nahe dem Boden in einem Behälter Am Oberteil des Behälters 6 ist eine Leitung 51 zum Abzapfen des im Behälter 6 fertigerhitzten und in der Schlange 4 vorgewärmten Leitungswassers angeschlossen. Der Behälter 6 ist von einem in den Flüssigkeitskreis 30 eingeschalteten MantelFlux in the container 3 passes. The line 50 opens Via a diffuser 51 near the bottom in a container At the top of the container 6 is a line 51 for tapping of the tap water heated in the container 6 and preheated in the line 4 connected. The container 6 is by a jacket connected to the liquid circuit 30
5 umschlossen. Der Flüssigkeitskreis 30 enthält eine Zirkulationspumpe 31 und steht in Wärmeaustauschkontakt mit einem Heissgaskühler 1. In Fig. 2 ist, wie auch in Fig. 1, der Heissgaskühler 1 unmittelbar vor den Kondensator 2 in einer üblichen Wärmepumpenanlage geschaltet.5 enclosed. The liquid circuit 30 contains a circulation pump 31 and is in heat exchange contact with a hot gas cooler 1. In FIG. 2, as in FIG. 1, the Hot gas cooler 1 connected directly in front of the condenser 2 in a conventional heat pump system.
In der Ausführungsform gemäss Fig. 2 kann der BehälterIn the embodiment according to FIG. 2, the container
6 mit Vorteil das erwähnte Energiereservelager für Leitungswarmwasser ausmachen und kommt zupass besonders beim Abzapfen von grossen Mengen von Warmwasser über die Leitung 51.6 the aforementioned energy reserve for hot tap water is advantageous make up and comes pass especially when tapping large amounts of hot water via the line 51.
Die Anlage gemäss Fig. 1 kann mit Vorteil im Anschluss an eine befindliche, den links vom Mantel 3 in Fig. 1 gezeigten Heizkörperkreis, sowie den in Fig.1 rechts gezeigten Heizkessel umfassende Anlage, angebracht sein. Hierbei soll der Behälter 4 mit dem Mantel 3 über die Leitungen 60,61,64, die Ventile 62,63 und die Pumpe 65 an den Heizkessel angeschlossen sein. Weiter soll dem Heizkessel ein Kreis 30 mit Heissgaskftler 1 und Pumpe 31 zugeordnet sein, und die Leitungswasserleitung soll zwecks Vorwärmen von Leitungswasser, in den Behälter 4 eingeführt seinb bevor das Leitungswasser über die Leitung 51 in den üblichen Enderhitzer 6 im Heizkessel 40, in den Behälter 4 eingeführt wird.The system according to FIG. 1 can advantageously be attached to an existing system comprising the heating element circuit shown to the left of the jacket 3 in FIG. 1 and the boiler shown on the right in FIG. Here, the container 4 with the jacket 3 should be connected to the boiler via the lines 60,61,64, the valves 62,63 and the pump 65. Next, the boiler should be assigned a circuit 30 with hot gas fan 1 and pump 31, and the tap water line should be introduced into the container 4 for the purpose of preheating tap water b before the tap water via the line 51 into the usual final heater 6 in the boiler 40, in the Container 4 is inserted.
Die Anlage gemäss Fig. 2 ist in erster Linie alsThe system according to FIG. 2 is primarily as
Neuinstallation in einem Haus vorgesehen, in dem Reservewärme mittels elektrischer Patronen 60, in dem Fall wo die Wärmepumpe aussetzen sollte, zur Verfigung steht. In diesem Fall ist der Zweck in erster Linie die Wärmezufuhr zum Heizkörperkreis aufrechtzuerhalten. Um elektrische Patronen 60 mit allzu grossen Effekten zu vermeiden, kann es geeignet sein, die Heisswasserproduktion abzustellen, z.B. mittels einem (nicht gezeigten) Abstellventil in der LeitungswasserleitungNew installation in a house provided in the reserve heat by means of electric cartridges 60, in the case where the heat pump should suspend is available. In this case the primary purpose is to maintain the heat supply to the radiator circuit. To use electric cartridges 60 To avoid excessive effects, it can be appropriate to turn off the hot water production, e.g. by means of a Shut-off valve (not shown) in the tap water pipe
Es ist einzusehen, dass man durch die erfindungsgemässei in den Beispielen gezeigten Anlagen sämtliche oben angegebene] Zwecke erreicht und gleichzeitig die ebenfalls oben angegebenen Schwierigkeiten und Nachteile vermeidet.It can be seen that one by the invention in the systems shown in the examples all of the above] purposes achieved and at the same time those also indicated above Avoids difficulties and disadvantages.
Claims (4)
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