FR2467309A1 - Ventilateur radial a grande puissance - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un ventilateur radial à grande puissance. Ventilateur caractérisé en ce que la courbe en arc de cercle, parabolique ou hyperbolique qui détermine l'allure du disque de recouvrement est définie par un rayon ou par plusieurs rayons R, dont le rapport au plus petit diamètre d0 de la région d'entrée du disque de recouvrement (diamètre d'entrée) est compris entre 0,21:1 et 0,30:1, de préférence entre 0,225:1 et 0,280:1. (CF DESSIN DANS BOPI)
Description
2467309-
L'invention concerne un ventilateur radial à grande-puis-
sance comportant un carter en spirale muni d'une buse latérale d'afflux et un rotor correspondant, ou une paroi disposée du côté de l'aspiration et munie d'une buse latérale d'afflux et un rotor refoulant librement, le rotor présentant des pales, en particulier des pales normales non profilées, par exemple des pales en arc de cercle, le rotor étant recouvert du côté tourné vers la buse d'afflux par un disque de recouvrement se dirigeant du haut en bas et vers l'extérieur, dont la région d'entrée, de
plus petit diamètre "do" chevauche l'extrémité de la buse d'af-
flux qui est tournée vers elle et la recouvre vers l'extérieur
en ménageant un interstice annulaire de largeur "S"'.
On connaît des ventilateurs radiaux comportant-un rotor,
un carter en spirale et une buse d'afflux et dans lesquels il-
existe un interstice entre la buse d'afflux et le disque de re-
couvrement du rotor. Ces ventilateurs radiaux connus ont une -
densité de puissance relativement faible. On entend ici par-
"densité de puissance" le produit "fopt x t t"' dans-lequel "f opt" est le débit au point t"lopttt et "IYt" le chiffre de pression correspondant à A opt (pression totale) pour Topt' L'invention a pour objet d'y apporter un remède et dans
ce but, elle vise à fournir une disposition de ventilateur ra-
dial de l'espèce considérée, dans laquelle on obtienne une den-
sité de puissance plus grande que dans les ventilateurs radiaux connus de cette espèce, pour un chiffre de pression t t encore
à peu près égal et un rendement-à peu près égal à ceux des ven-
tilateurs radiaux antérieurement connus. Dans cebut, selon l'in-
vention, on propose un ventilateur caractérisé en ce que la cour-
be en arc de cercle, parabolique ou hyperbolique qui détermine l'allure du disque de recouvrement est définie par un rayon ou par plusieurs rayons (R), dont le rapport au plus petit diamètre (do) de la région d'entrée du disque de recouvrement (diamètre d'entrée) est compris entre 0,21:1 et 0,30:1, de préférence entre
0,225:1 et 0,280:1. Dans une disposition-préférentielle, le rap-
port du plus petit diamètre de la région d'entrée du disque de recouvrement (diamètre d'entrée) à la largeur de l'interstice
est compris entre 1:0,010 et 1:0,020.
--auoe ua sem:losap îuaTxed: uo ssamnloA spu-ei6 ap xassed ai-e; ap WFessT6e,s ITFnbslol 4uamalqeuaouoo nlosal: ali: snid.1-eA SE -nod au uo. TFeA9p ap amgIqoid al anb auuop u:e:l. siTqlp spuei6 ap _ -alpu.a-le sed ST-eAnod au uonb aoxed 'aouessTnd ap saslsuap saprei6 snld ap x-ua:qo e sed.ewssTss-aa au uo 'uamaznaTzaTuv -aouressTnd ap 9alsuap apurem6 e. szo0o sap suep aj-6mauagp aiem.%do îa aaala - uoTsIaAuoo aun aToiTufts Tnb ao 'D ap am:iogTun snld uoOET$edm O -- aun ouop a 'C uama-Anoai: ap anbsTp np saIdne '.sal-ed sap-uoTvexTd - - '-se,p sa*o saI ins ooqo xed- saxad saxpuTou ap Fssne îuauoexlua - %'a %uamaiAnooax.ap anbs.p a Irns uo!%e..Ap xed salad salqfeg: ap %ua:nsse aî:nq:noo aîqFe: aun ha aoT. s:aluT,p srna6x:eî sapue;:6 ap: aT6xaua: ua aqp-f -sn-d -uamalnooa un auTelua Tnb ao 'pure6 sz 'uamaaT.eIai aD.xs-au. unm IToiagd ap 'aled ai; ne,p 'la ainq:rnoo = axagal aun îuamaxAnooai ap anbslp ne ianrb1unmmoo ap 'îied aunp - 'sa xna-m al 'ssnq sao aip Tae xrnod-- anb agpF aoao ap Tzled îJse, utro -snuuoo sua.Aom sal ied aiqFssod 4sa u Il1ib ainaluiam I :' iuamalqeou lIos >D ap uolTTx.edgm el anb asoddns Tunb ao 'puex6 oz snîdluamalqelou îdo h un e-ao6 lJ ja * i ap a-je'a said -nad e inaeIA aunm xnod aielur!.do aouesssfnd ap 9aTFsuap aun %uT0aîe yGo.A-unsxinod xnq ne %uamamIo;uoo 'uoTuatu7,Iî a otiE - ' '-:: - ' -(al-ed el ap înqgp)- uamaA -nooax: ap aibsxp up 9-I.o np aIed el ap amexxa uTFod nre %uesst; ú1 _.:_ - -noqe %a anqrnoo ap axuao ao ap îueîxed uoiei al oaae OS 0 -01 :: ap al6rue un %Te:: uamat:anoDa: ap anbs.p _np ainqinoo ap 'a:iuao '. al -ed uressed %a naXom ap anbslp np ueId ne alaletLed ureld ai 'aidmaxa Med 'a[qTssod uollFsodslp aine aun suea *-3Sg: îa Zg'Q:I alua aouaIa9,id ap 'Ot'Y:1 a SZC'O:I ax:ua s1idmoo %sa 'T 01 -sallao ap a-Txos ap pxoq ne 'saled sap (Zq) xna5xeT lel e (Zp) aF; -xos ap aIimue.eTp up Ioddei al 'aldmaxa ejd (aoaluaip axiauretp) %uamaIoxnoau ap anbs.p p aaUaPuap-uoI, 6aI el ap (Op) auaî%m -rTP %.zad su-nld al oaAe T:OL'0 %a T:ZgcO alrua sTixdImoo xoddel un surep %sa ainqinoo ap ai:uao al sed %uessed ueld np uamazA S -nooax ap anbs-p ai 1a naXom ap anbsTp al azuua 'uojou np axe, -- ap uoT-oaxTp e- suep auxnsa '( (Oq) %uamaoedsal azouaozgjiaxd ap Ia iT:08'o0 a I:tO alua s-r.dmoo al. 'aaIdumaxa xed %noad a.tIos - ap a:anrexp nie saled sap xnaxruauF a-TmIa.e-p np î/oddex al 6-0ú/99Z' z
2467309;
liorant la répartition de Cr, ce qui conduit à un T opt plus grand. Un autre avantage de l'objet de l'invention et du rapport
proposé par l'invention entre le diamètre d'entrée et le dia-
mètre intérieur des pales réside dans un perfectionnement tech-
nique car des pales faisant saillie intérieurement peuvent,
dans un appareil de soudage ou de montage, être amenées à s'ap-
pliquer par leur bord intérieur dans des rainures, donc être positionnées avec précision et ce noyau peut même rester dans le
rotor pendant le montage de l'anneau de recouvrement. Cela si-
gnifie, pendant la fixation des pales (soudage, rivetage etc.), un centrage constant de l'anneau de recouvrement, de sorte que le corps du rotor ne nécessite aucun travail de dressage, ou seulement très peu. En outre, le choix correct du rapport entre les diamètres donne aussi la possibilité d'utiliser un plus petit nombre optimal de pales, ce qui se traduit par un moindre prix de revient et une fabrication plus simple. En outre, grâce au rapport proposé par l'invention entre le diamètre d'entrée et le diamètre intérieur des pales, le courant d'aspiration est saisi
plus tôt par la grille de pales, ce qui assure encore des avan-
tages quant à l'écoulement. Enfin, il faut encore signaler que
le comportement de bruit du nouveau ventilateur radial est par-
ticulièrement avantageux.
Pour la bonne règle seulement, on signalera encore que la valeur "S"' est une grandeur de construction, qui présente encore lors de la réalisation certains défauts de fabrication, par exemple une excentricité de la buse d'afflux relativement au
rotor, une excentricité du rotor etc. Il s'agit donc d'une va-
leur moyenne qui résulte des mesures concrètes d'un ventilateur.
D'autres avantages et caractéristiques importantes de l'ob-
jet de l'invention apparaitront dans la description ci-après,
considérée parallèlement aux dessins.
Des exemples d'exécution de l'objet de l'invention sont représentés par les dessins, dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement la répartition de Cr sur la largeur extérieure des pales en fonction de la largeur de l'interstice, dans une disposition selon l'invention;
2467309.
la figure 2 est une vue en élévation latérale d'un premier mode d'exécution de l'invention; la figure 3 montre en élévation par l'avant la disposition de la figure 2; les figures 4 et 5 sont des vues analogues à la figure 2, mon- trant deux autres variantes de l'objet de l'invention; la figure 6 est une vue analogue aux figures 4 et 5, montrant une autre variante; la figure 7 est une vue en élévation schématique par l'avant d'un autre mode d'exécution; la figure 8 est une vue en coupe partielle en élévation latérale de la disposition de la figure 7; la figure 9 montre en coupe à plus grande échelle un détail d'une autre variante de l'invention, en une vue analogue aux figures 4, 5 et 6, et
la figure 10 représente, sous une forme sans dimension, le per-
fectionnement assuré par l'invention relativement à la technique antérieure.
Comme le montrent, par exemple, les figures 7 et 8, le ven-
tilateur radial à grande puissance selon l'invention comporte,
par exemple, un carter en spirale 1 muni d'une buse d'afflux la-
térale 2 et un rotor 3 muni de pales 4. Les pales peuvent être sous forme de pales profilées ou encore de pales non profilées et dans ce dernier cas-elles peuvent aussi être courbées en arc de cercle; toutefois, elles peuvent aussi avoir une courbure parabolique ou une forme rectiligne. Du côté tourné vers la buse d'afflux, le rotor 3 est recouvert par un disque de recouvrement , se dirigeant du haut en bas et vers l'extérieur et dont la
région d'entrée, de plus petit diamètre "eO"T chevauche l'extré-
mité de la buse d'afflux 2 qui est tournée vers elle et la re-
couvre vers l'extérieur en ménageant un interstice annulaire de
largeur "S"'.
Sur la figure 2, entre le disque de recouvrement 10 et la buse d'afflux Il est prévu un interstice "S"' et la courbe en arc de cercle qui détermine l'allure du disque de recouvrement est définie par un rayon de courbure dont le rapport au plus petit
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diamètre "d," de la région d'entrée du disque de recouvrement
(diamètre d'entrée) est compris entre 0,225:1 et 0,280:1, tan-
dis que le rapport de ce plus petit diamètre de la région d'en-
trée du disque de recouvrement (diamètre d'entrée) à la largeur "I'" de l'interstice est compris entre 1:0,01 et 1:0,02. La courbe du disque de recouvrement peut être en arc de cercle comme dans l'exemple représenté, mais elle peut aussi être parabolique ou hyperbolique; enfin, elle peut aussi être définie par un seul rayon ou bien plusieurs parties peuvent être définies par
plusieurs rayons, le rapport du rayon "R" au diamètre d'entré&-
"do" étant généralement compris entre 0,21:1 et 0,30:1. Le rap-
port du diamètre d'entrée "d," au diamètre intérieur 'Id," des pales, donc au diamètre du cercle tracé autour de l'axe du rotor
et contenant les bords intérieurs des pales, est lui-même com-
pris entre 0,97:1 et 1,06:1, de préférence entre 1,01:1 et 1,06:1.
Le rapport du diamètre intérieur l'di" des aubes au diamètre de
sortie "d2" est compris entre 0,54:1 et 0,80:1, il est spéciale-
ment de 0,77:1 dans la variante de la figure 2, le rapport du diamètre de sortie "d2" à la largeur "b2" des pales, à leur bord de sortie, est spécialement de 1:0,36 dans la variante de la figure 2, la gamme avantageuse dans l'ensemble se situe ici entre 1:0,25 et 1:0,40, de préférence entre 1:0,27 et 1:0,38. Comme on peut le voir par la figure 2, le rapport de la distance "b0" mesurée dans la direction de l'axe du rotor suivant la flèche 12 entre le disque de moyeu 13 et le plan passant par le centre de courbure du disque de recouvrement 10 en 14, au plus petit diamètre "d," de la région d'entrée du disque de recouvrement
(diamètre d'entrée) est compris entre 0,52:1 et 0,70:1.
La figure 10 représente, sans dimension, l'amélioration obtenue par l'invention relativement à la technique antérieure en ce qui concerne la variation de y t etl t en fonction de TI Dans la variante de la figure 4, le plan 16 parallèle au plan du disque de moyeu 15 et passant par le centre de courbure 17 et par l'extrémité 18 du disque de recouvrement fait un angle P de 10 à 30 avec le rayon partant du centre de courbure 17 et aboutissant à l'extrémité 19 de la pale 20 du côté du disque
de recouvrement (début de la pale).
2467309 i Dans l'a variante de la figure 4, l'angle y entre la tangente 22 au disque de recouvrement 23 à son bord de sortie et le plan du disque de moyeu 15 ou un plan parallèle à celui-ci étant de
12 à 16 0, le rapport du diamètre intérieur "dl" des pales au -
diamètre'de sortie "d2" est compris entre 0,68:1 et 0,72:1 et, d'autre part, le rapport du diamètre de sortie "d2" à la largeur "b2" des pales à leur bord de sortie est compris entre 1.:0,20 et 1:0,35. Dans la variante de la figure A, l'angle entre la tangente 25 au disque de recouvrement 26 à son bord de sortie
et le plan 28 parallèle au plan du disque de recouvrement étant--
de 12 à 16 o, le rapport du diamètre intérieur "dl" des pales au diamètre de sortie "d2" des pales est compris entre 0,61:1 et 0,64:1 tandis que le rapport du diamètre de sortie "d2," des pales et la largeur "b2" des pales à leur bord de sortie est compris '
entre 1-0,16 et 1:0,30.
Dans un autre exemple d'exécution, non représenté,-l'angle Y entre la tangente au disque de recouvrement à- son bord de
sortie et le plan du disque de moyeu étant de 12 à 16 0, le rap-
port du diamètre intérieur -"'dl'" des pales au diamètre de sortie "d2" est compris entre-0,54:1 et 0,57:1 tandis que le rapport du diamètre de sortie "d2" des pales à la largeur "b2" des pales
à leur bord de sortie est compris entre 1:0,12 et 1:0,25.
La figure 6 représente une autre variante de l'invention, dans laquelle la région marginale extérieure du disque de moyeu 30, portant les pales, est courbée d'un angle f en s'éloignant du disque de recouvrement 31, comme indiqué en 32, cet angle étant
-de 10 à 25 0, tandis que l'angle y entre la tangente 33 au dis-
que de recouvrement 31 à son bord de sortie et le plan 34 du disque de moyeu 30 ou un plan parallèle à celui-ci est de 20 à 30. Dans ce cas, la profondeur "t'" des pales diminue du disque
de moyeu 30, 32 au disque de recouvrement 31, en un rapport com-
pris entre 1:0,7 et 1:0,8, tandis qpue le rapport du diamètre in-
térieur moyen "'dlm" des pales au diamètre de sortie moyen "d2m" - est compris entre 0,80:1 et 0,95:1. Le rapport de la largeur moyenne "b2m" des pales à leur bord de sortie au diamètre de sortie moyen "d2m" est compris entre 0,35:1 et 0,50:1. Enfin,
dans ce mode d'exécution, le rapport du plus grand diamètre-
2467309.
extérieur "d2" dans la région o le bord de sortie 35 des pales rencontre la région de sortie du disque de recouvrement 31 c'est-à-dire dans la région du point 36 au diamètre de sortie
moyen "d2," des pales est compris entre 1:0,85 et 1:0,95.
Il faut se rendre compte qu'en optimisant comme ci-dessus la buse d'afflux, la géométrie de l'interstice et la courbure du disque de recouvrement, on obtient une composante radiale de vitesse Cr le long des bords d'entrée des pales, qui est aussi
uniformément répartie et aussi grande que possible, ce qui con-
duit en fin de compte à un meilleur remplissage de la largeur du rotor et donc à une plus grande densité de puissance. Si le
disque de recouvrement avait une forte courbure et si les vo-
lumes étaient grands, l'écoulement se décollerait le long du
contour du disque de recouvrement de sorte qu'il serait impos-
sible de déplacer le point optimal Ctot vers de plus grandes
valeurs de, même en augmentant en conséquence l'angle d'en-
trée F 1 des pales. Il est vrai que dans le cas de disques de recouvrement à faible courbure et d'un interstice étroit, on pourrait amener l'écoulement à s'appliquer le long du disque de recouvrement, mais la répartition de Cr et la grandeur de
cette composante radiale de vitesse sont encore très irrégu-
lières. Seulement grâce au disque de recouvrement à faible cour-
bure selon l'invention, en combinaison avec un interstice plus grand, entraînant un écoulement plus riche en énergie, on arrive
à augmenter aussi bien le nombre de pressionf tt que le rende-
ment -r t et a améliorer la répartition de Cr. De grandes lar-
geurs d'interstice n'assurent pas seulement de faibles pertes par déviation sur le disque de recouvrement mais, en outre, de moindres pertes par choc aux côtés d'aspiration des pales, près du disque de recouvrement, et donc une répartition plus uniforme
de Cr. Une conversion d'énergie élevée et optimale dans des ro-
tors à grande densité de puissance est seulement permise par des
disques de recouvrement à faible courbure joints à un grand in-
terstice. Cela est représenté par la figure 1 qui montre la ré-
partition de Cr avec deux largeurs d'interstice SI et S2, en fonction de la largeur du rotor, pour une valeur déterminée de "dl
8 2467309
Les figures 7 et 8 montrent, en tous ses détails, un mode d'exécution de l'invention. On voit ici que le carter présente l'allure d'une spirale logarithmique dont le pas, relativement au cercle de base 40, a une valeur optimale de 7,5 à 8,5 . Le rapport du cercle de base 40 au diamètre d'entrée 41 et à la largeur 42 du carter a également son importance. Le rapport entre les diamètres 40 et 41 a déjà été expliqué en détail plus
haut, le rapport du diamètre 41 à la largeur du carter est com-
pris entre 1:0,8 et 1:1,25. La position de la languette 45 a 0 également une importance, l'angle 46 que fait la tangente à la languette passant par l'axe 47 du rotor avec la normale 48 est de 20 à 35 . En outre, des facteurs importants sont l'angle ú4 que fait la paroi extérieure de la buse avec l'axe 47 du rotor, appelé angle de buse, qui est de préférence de 30 à 40 dans le cas présent, l'interstice "e" entre le disque de moyeu 50 et la paroi correspondante 51 du carter et son rapport au diamètre 40,
qui est de 0,07:1 au maximum, et enfin, la longueur "u" de l'in-
terstice; relativement à sa largeur "S", comme le montre par exemple la figure 9:-elle représente la buse en 51, le disque O de recouvrement en 52; 53 est une partie du carter. La buse d'afflux est ici sertie sur le col de buse pour dévier le jet de paroi, dans l'interstice lui-même, tangentiellement au contour du disque de recouvrement, comme indiqué nettement en 55 sur la
figure 9. Le rapport S:u est compris entre 0,15:1 et 0,5:1.
>,5 Dans les exemples d'exécution représentés, le rotor com-
porte de huit à dix-huit pales. Le nombre exact de pales dépend naturellement des angles d'entrée et de sortie des pales dans le cas d'espèce, par exemple si l'angle d'entrée P 1 est de 15 O et l'angle de sortie p 2 de 36 ,, on peut choisir un nombre de pales optimal de 12, si l'angle d'entréeP, est de 18 O et l'angle de sortie e2 de 46 O, on peut, par exemple, considérer
comme optimal un nombre de 14 ou 15 pales.
2467309 g
Claims (9)
1. Ventilateur radial à grande puissance comportant un carter en spirale muni d'une buse latérale d'afflux et un rotor correspondant, ou une paroi disposée du côté de l'aspiration et munie d'une buse latérale d'afflux et un rotor refoulant libre- ment, le rotor présentant des pales, en particulier des pales normales non profilées, par exemple des pales en arc de cercle, le rotor étant recouvert du côté tourné vers la buse d'afflux par un disque de recouvrement se dirigeant du haut en bas et vers
l'extérieur, dont la région d'entrées de plus petit diamètre -
"do", chevauche l'extrémité de la buse d'afflux qui est tournée
vers elle et la recouvre vers l'extérieur en ménageant un inters-
tice annulaire de largeur,"S" ventilateur caractérisé en ce que
la courbe en arc de cercle, parabolique ou hyperbolique qui dé-
termine l'allure du disque de recouvrement est définie par un rayon ou par plusieurs rayons (R), dont le rapport au plus petit diamètre (do) de la région d'entrée du disque de recouvrement
(diamètre d'entrée) est compris entre 0,21:1 et 0,30:1, de pré-
férence entre 0,225:1 et 0,280:1.
2. Ventilateur selon la revendication 1, caractérisé en
ce que le rapport du plus petit diamètre (do) de la région d'en-
trée du disque de recouvrement (diamètre d'entrée) à la largeur
de l'interstice (S) est compris entre 1:0,010 et 1:0,020.
3. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications 1
et 2, caractérisé en ce que le rapport du diamètre d'entrée (do) au diamètre intérieur (dl) des pales, c'est-à-dire au diamètre du cercle tracé autour de l'axe du rotor et contenant les bords intérieurs des pales, est compris entre 0,97:1 et 1,06:1, de
préférence entre 1,01:1 et 1,06:1.
4. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que le plan parallèle au disque de moyeu, passant par le centre de courbure du disque de recouvrement, fait un angle f de 10 à 30 o avec le rayon partant de ce centre de courbure et aboutissant à l'extrémité des pales du côté du disque
de recouvrement (début des pales).
5. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications
1 à 4, caractérisé.en ce que le rapport du diamètre intérieur alzua s$TdmoD ue?, aoxtos ap pioq inal e (Zq) sa-LVç sap Ina5oel el e (Zp) aTios ap ax;aume-Tp np jxodde al 'gI:L5'0 O a %:o T: SE aimua sTmdmoD isa (gp) aT.mos ap amTaumeTp ne saled sap (Tp) mnaTmxaluT amxzmeTp np 4ioddex al o 91 e zT ap xueoea naXom ap anbs-p up uneld al Ia a-imos ap pmoq uos e auamaAnooa: ap anbsTp
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1:0,12 et 1:0,25.
11. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications
1 et 2, caractérisé en ce que la région marginale extérieure
du disque de moyeu, portant les pales, est courbée, en s'éloi-
gnant du disque de recouvrement, d'un angle de 10 à 25 O, et en ce que l'angle(Y)entre la tangente au disque de recouvrement à son bord de sortie et le plan du disque de moyeu est de 20 à , la profondeur des pales pouvant diminuer, du disque de moyeu au disque de recouvrement, dans un rapport compris entre
1:0,7 et 1:0,8.
12. Ventilateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le rapport du diamètre intérieur moyen (dlm) des pales au diamètre moyen de sortie (d2m) est compris entre 0,80:1 et
0,95:1, tandis que, par exemple, le rapport de la largeur moyen-
ne des pales (b2m) à leur bord de sortie au diamètre moyen de
sortie (d2m) peut être compris entre 0,35:1 et 0,50:1.
13. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications
11 et 12, caractérisé en ce que le rapport du plus grand diamètre de sortie (d2) dans la région o le bord de sortie des pales rencontre la région de sortie de la buse d'afflux au diamètre moyen de sortie (d2m) des pales est compris entre 1:0,85 et
1:0,950
14. Ventilateur selon l'une quelconque des revendications
i a 13, caractérisé en ce que la buse d'afflux est sertie sur le
col d'afflux pour dévier le jet de paroi, dans l'interstice lui-
même, tangentiellement au contour du disque de recouvrement.
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