FR2771482A1 - Integral convective and radiating heat exchanger surface - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un ensemble d'éléments destinés au chauffage des habitations, bureaux, ateliers, etc... à partir d'un fluide caloporteur chauffé par une chaudière. Il existe depuis fort longtemps différents dispositifs de radiateurs convecteurs fonctionnant sur le même principe : panneaux aciers, colonnes en fonte, éléments en aluminium, etc... The present invention relates to a set of elements intended for heating dwellings, offices, workshops, etc. with a heat transfer fluid heated by a boiler. For a very long time there have been different devices of convector radiators operating on the same principle: steel panels, cast iron columns, aluminum elements, etc.
L'essentiel de la présente invention consiste dans l'amélioration significative du rendement thermique obtenu à partir d'un échangeur modulable, constitué de pièces spécifiques formant un ensemble appelé élément (fig. 0), caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur haut (7) et un collecteur bas (7), espacés par un profil spécifique (6) lui meme constitué d'une paroi externe sensiblement en forme de I majuscule et d'une paroi interne disposée à l'intérieur de la paroi cxterne de forme sensiblement rectangulaire (fig. l) ; le dit profil (6), de hauteur pouvant varier à l'envie, définit une zone de circulation de fluide caloporteur présentant 4 conduits (3) verticaux de circulation (fig. 1 et fig. l bis), séparés par des cloisons (11) et (21) permettant une meilleure distribution et circulation du fluide caloporteur, et 3 conduits verticaux formant une cheminée (I) et 2 demic-cheminées (2) de convection pour l'air à chauffer. L'invention est également caractérisée en ce que l'étanchéité entre le profil (6) (fig. 1) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 21) est assuré par un joint d'étanchéité (8) conformé à la section du profil (6) (fig. 24), un montage mécanique entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 0) assurant le maintien de la compression du dit joint à l'aide d'un ensemble de vis. Ce système thermique, modulable en hauteur (la hauteur du profil (6) peut être adaptée à toutes les situations) présente également la caractéristique de pouvoir être modulé sur le plan esthétique par l'adjonction d'enjoliveurs (100) et/ou (101) clipsables sur les collecteurs (7) haut et bas (fig. 25). Ceci permet de modifier l'esthétique final des éléments en faisant varier la forme des enjoliveurs (100) et (101). L'élément ainsi formé peut être monté en batteries dc plusieurs éléments afin d'obtenir la puissance thermique requise (fig. 0 bis). The essence of the present invention consists in significantly improving the thermal efficiency obtained from a modular exchanger, made up of specific parts forming an assembly called an element (fig. 0), characterized in that it comprises a high collector (7) and a bottom manifold (7), spaced by a specific profile (6) itself consisting of an outer wall substantially in the form of a capital I and an inner wall disposed inside the outer wall of form substantially rectangular (fig. l); said profile (6), of height which can vary as desired, defines a circulation zone for heat-transfer fluid having 4 vertical circulation conduits (3) (fig. 1 and fig. l bis), separated by partitions (11 ) and (21) allowing better distribution and circulation of the heat transfer fluid, and 3 vertical conduits forming a chimney (I) and 2 half-chimneys (2) of convection for the air to be heated. The invention is also characterized in that the seal between the profile (6) (fig. 1) and the collectors (7) top and bottom (fig. 21) is ensured by a seal (8) conformed to the section of the profile (6) (fig. 24), a mechanical assembly between the profile (6) and the collectors (7) high and low (fig. 0) ensuring the maintenance of the compression of said joint using 'a set of screws. This thermal system, adjustable in height (the height of the profile (6) can be adapted to all situations) also has the characteristic of being able to be modulated aesthetically by the addition of hubcaps (100) and / or (101 ) can be clipped onto the top and bottom manifolds (7) (fig. 25). This makes it possible to modify the final aesthetics of the elements by varying the shape of the hubcaps (100) and (101). The element thus formed can be mounted in batteries of several elements in order to obtain the required thermal power (fig. 0 bis).
Ce montage en batteries s'effectue à partir de pièces de raccordement femelles taraudées droite et gauche, appelées nipples femelles (102), (fig. 27), coopérant avec le collecteur (7) par ses parties filetées (54).This mounting in batteries is carried out from female connection pieces threaded right and left, called female nipples (102), (fig. 27), cooperating with the manifold (7) by its threaded parts (54).
Le e profil (6) provenant dc filage (fig. 1 et fig. l bis), présente 3 conduits verticaux formant une cheminée (1) et 2 demie-cheminées (2) permettant la convection libre de l'air à chauffer. La cheminée centrale est séparée des deux demie-cheminées latérales par l'intermédiaire de conduits verticaux. de circulation du fluide caloporteur (20) formant deux doubles parois. Les cheminées (l) et (2) sont délimitées en face arrière et face avant du profil (6) par l'intermédiaire de conduits verticaux de circulation du fluide caloporteur (10) formant également deux doubles parois. De façon à améliorer l'ccoulement et le mélange du fluide caloporteur à l'intérieur de l'élément il est prévu 2 cloisons minces (21) divisant chaque conduit (20) et 2 parties cylindriques percées (11) divisant chaque conduit (10); ce qui partage la distribution du fluide caloporteur en 4 zones (3) pour chaque profil (6). La forme du profil (6) permet ainsi d'obtenir une surface d'échange maximum entre le fluide caloporteur et l'air, les transferts thermiques par conduction sont réduits au strict minimum; par ailleurs, on améliore sensiblement les transferts par rayonnement sur les façades vues. The profile (6) coming from the wiring (fig. 1 and fig. L bis) has 3 vertical conduits forming a chimney (1) and 2 half-chimneys (2) allowing the free convection of the air to be heated. The central chimney is separated from the two side half-chimneys by vertical pipes. circulation of the heat transfer fluid (20) forming two double walls. The chimneys (l) and (2) are delimited on the rear face and the front face of the profile (6) by means of vertical conduits for circulation of the heat transfer fluid (10) also forming two double walls. In order to improve the flow and the mixture of the heat transfer fluid inside the element, 2 thin partitions (21) dividing each conduit (20) and 2 pierced cylindrical parts (11) dividing each conduit (10) are provided. ; which divides the distribution of the heat transfer fluid into 4 zones (3) for each profile (6). The shape of the profile (6) thus makes it possible to obtain a maximum exchange surface between the heat transfer fluid and the air, the heat transfers by conduction are reduced to the strict minimum; moreover, the radiation transfers to the façades seen are significantly improved.
L'assemblage de plusieurs éléments entre eux, en batterie (fig. 2), forme une succession de cheminées de convection verticales, sans rupture entre elles et étanches en façades aux éventuelles perturbations de l'air ascendant grâce à des baguettes adaptables en longueur (9) (fig. 3), disposées par clipsage entre les conduits (10) avant et arrière de chacun des profils (6) formant une partie de la batterie d'éléments. The assembly of several elements between them, in battery (fig. 2), forms a succession of vertical convection chimneys, without breaking between them and sealed in facades to possible disturbances of the rising air thanks to rods adaptable in length ( 9) (fig. 3), arranged by clipping between the conduits (10) front and rear of each of the profiles (6) forming a part of the battery of elements.
Le profil (6) (fig. 1) comporte 8 petites ailettes pleines (12) sur toute sa hauteur. The profile (6) (fig. 1) has 8 small full fins (12) over its entire height.
Ces ailettes sont destinées à une variante de l'invention. qui consiste à obtenir un système à tiroirs dans les cheminées (1) et (2) (fig. 4). Ces tiroirs sont constitués d'éléments dissipateurs de chaleur destinés à augmenter la surface d'échange avec l'air, (31), (32), sans limitation de formes et de matériaux; ces tiroirs sont glissés entre les ailettes (12) et les conduits (20) et fixés par simple contact ou par collage.These fins are intended for a variant of the invention. which consists in obtaining a system of drawers in the chimneys (1) and (2) (fig. 4). These drawers are made up of heat dissipating elements intended to increase the surface of exchange with the air, (31), (32), without limitation of shapes and materials; these drawers are slid between the fins (12) and the conduits (20) and fixed by simple contact or by gluing.
La figure 5 représente une variante du profil (6) comportant un dispositif de glissières (22) permettant d'inclure des ailettes de dissipation (33) ou (34), sans limitation de formes et de matériaux; ce dispositif a également pour but d'augmenter significativement la surface d'échange avec l'air. FIG. 5 represents a variant of the profile (6) comprising a slide device (22) making it possible to include dissipation fins (33) or (34), without limitation of shapes and materials; this device also aims to significantly increase the surface area for exchange with air.
La figure 6 représente le profil (6bis) qui est le profil (6) décrit ci-avant modifié par l'ajout d'un canal supplémentaire (40) ou circule le fluide caloporteur, reliant les deux canaux (20) et divisant la cheminée (1) en deux cheminées plus petites (1). Cc dispositif augmente la circulation du fluide caloporteur (3) et la surface d'échange de ce fluide avec l'air à chauffer. La figure 7 représente une variante du profil (6bis), le canal supplémentaire divisant la cheminée (1) en deux cheminées (1) plus petites, relie les canaux avant et arrière (10). Figure 6 shows the profile (6bis) which is the profile (6) described above modified by the addition of an additional channel (40) or circulates the heat transfer fluid, connecting the two channels (20) and dividing the chimney (1) in two smaller chimneys (1). This device increases the circulation of the heat transfer fluid (3) and the exchange surface of this fluid with the air to be heated. Figure 7 shows a variant of the profile (6bis), the additional channel dividing the chimney (1) into two smaller chimneys (1), connects the front and rear channels (10).
La figure 8 présente une variante au profil (6), par l'adjonction d'ailettes (23) venant directement de filage, qui augmentent la surface d'échange avec l'air. Ces ailettes sont disposées dans les cheminées (1) et (2), de part et d'autre des canaux (20). La figure 9 présente une variante au profil (6), par l'adjonction d'ailettes (23) venant directement de filage, qui augmentent la surface d'échange avec l'air. Ces ailettes sont disposées uniquement dans la cheminée (1) perpendiculairement aux parois des canaux (20). FIG. 8 presents a variant of the profile (6), by the addition of fins (23) coming directly from the spinning, which increase the surface area for exchange with the air. These fins are arranged in the chimneys (1) and (2), on either side of the channels (20). FIG. 9 presents a variant on the profile (6), by the addition of fins (23) coming directly from the spinning, which increase the surface area for exchange with the air. These fins are arranged only in the chimney (1) perpendicular to the walls of the channels (20).
La figure 10 présente une variante du profil (6) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à la fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans la cheminée (1), perpendiculairement aux canaux (20). La figure il présente une variante du profil (6) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à la fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans les cheminées (I) et (2), perpendiculairement aux canaux (20). La figure 12 présente une variante du profil (6bis) par l'adjonction de canaux (30) modifiant la forme des canaux (20), ce qui a pour objet d'augmenter à ia fois les surfaces d'échange avec l'air et avec le fluide caloporteur. Ces canaux (30) sont disposées dans les deux demie-cheminées (2), perpendiculairement aux canaux (20). FIG. 10 presents a variant of the profile (6) by the addition of channels (30) modifying the shape of the channels (20), the object of which is to increase both the surfaces for exchange with the air and with the heat transfer fluid. These channels (30) are arranged in the chimney (1), perpendicular to the channels (20). FIG. 11 shows a variant of the profile (6) by the addition of channels (30) modifying the shape of the channels (20), which has the object of increasing both the surfaces for exchange with air and with the heat transfer fluid. These channels (30) are arranged in the chimneys (I) and (2), perpendicular to the channels (20). FIG. 12 presents a variant of the profile (6bis) by the addition of channels (30) modifying the shape of the channels (20), the object of which is to increase ia both the surfaces for exchange with air and with the heat transfer fluid. These channels (30) are arranged in the two half-chimneys (2), perpendicular to the channels (20).
Les figures 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, représentent des profils différents utilisant le même concept que le profil (6) (fig. 1). Ces profils sont non limitatifs. Figures 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 show different profiles using the same concept as the profile (6) (fig. 1). These profiles are not limiting.
La pièce de fermeture et de raccordement, appelée collecteur (7), (fig. 21), est un ensemble moulé, nécessaire à la fermeture haute et basse du profil (6) (fig. 0); ce collecteur (7) sert à la distribution du fluide caloporteur circulant dans le canal (5), allant vers le profil (6) ou venant de ce dernier vers le canal (5), en passant par les canaux (4). Le collecteur (7) (fig. 21) dispose d'une gorge (50) sur toute la périphérie dans sa partie creuse (4); cette gorge est destinée à recevoir un joint d'étanchéité (8), (fig. 24) comprimé par le profil (6) en fond de gorge. Afin de contrôler l'écrasement du joint, il est prévu d'une part, 4 portées métalliques (5l)'à l'intérieur du collecteur (7) (fig. 21) coopérant avec les parois (21) du profil (6) (fig. 1), et d'autre part 4 portées métalliques (52) à l'intérieur du collecteur (7) coopérant avec les 2 parties cylindriques percées (11) du profil (6) (fig. 1), cet ensemble formant un appui métal sur métal permet d'assurer le contrôle dimensionnel et l'écrasement du joint (8). La compression est maintenue par 4 vis, 2 pour le collecteur (7) haut et 2 pour le collecteur (7) bas, traversant le collecteur (7) par les orifices (53); ces vis coopèrent avec les percements des parties (11) du profil (6) (fig. 1). The closing and connecting part, called collector (7), (fig. 21), is a molded assembly, necessary for the upper and lower closing of the profile (6) (fig. 0); this collector (7) is used for the distribution of the coolant circulating in the channel (5), going towards the profile (6) or coming from the latter towards the channel (5), passing through the channels (4). The collector (7) (fig. 21) has a groove (50) over the entire periphery in its hollow part (4); this groove is intended to receive a seal (8), (fig. 24) compressed by the profile (6) at the bottom of the groove. In order to control the crushing of the seal, on the one hand, 4 metal surfaces (5l) 'are provided inside the collector (7) (fig. 21) cooperating with the walls (21) of the profile (6) (fig. 1), and on the other hand 4 metallic surfaces (52) inside the manifold (7) cooperating with the 2 pierced cylindrical parts (11) of the profile (6) (fig. 1), this assembly forming a metal-to-metal support ensures dimensional control and crushing of the seal (8). Compression is maintained by 4 screws, 2 for the top manifold (7) and 2 for the bottom manifold (7), passing through the manifold (7) through the holes (53); these screws cooperate with the holes in the parts (11) of the profile (6) (fig. 1).
Le collecteur (7) sert aussi à la connexion entre éléments (fig. 0), et permet d'obtenir une batterie d'éléments (fig. 0 bis). Ce montage s'effectue à partir de pièces dc raccordement femelles taraudées droite et gauche, appelées nipples femelles (102), (fig. The collector (7) is also used for the connection between elements (fig. 0), and allows to obtain a battery of elements (fig. 0 bis). This assembly is carried out from female connection pieces tapped right and left, called female nipples (102), (fig.
27), coopérant avec le collecteur (7) par ses parties filetées (54); I'étanchéité entre éléments est obtenue par la pose d'un joint fibre (103) ou autre entre les deux portées (55).27), cooperating with the manifold (7) by its threaded parts (54); Sealing between elements is obtained by fitting a fiber joint (103) or the like between the two spans (55).
Cc système présente deux avantages évidents : a) montage, par l'extérieur au lieu de l'intérieur, d'éléments à nippler, b) amélioration significative de l'écoulement du fluide caloporteur à travers les canaux (5) au passage de l'interface entre éléments. This system has two obvious advantages: a) mounting, from the outside instead of the inside, of elements to be nippled, b) significant improvement in the flow of the heat transfer fluid through the channels (5) at the passage of the between elements.
Il est prévu, sur le collecteur (7) (fig. 21), des ailettes (60) pouvant recevoir une grille de finition en partie haute; ces ailettes ont principalement pour objet de présenter une façade esthétique. Par ailleurs, ces ailettes sont reliées au cylindre central (70) par l'intermédiaire de quatre ailettes (61) servant de raidisseurs. Des encoches (62) dans les ailettes (61) et des portées (63) situées à la base (75) du collecteur (7), sont destinées à assurer le maintien par clipsage, d'enjoliveurs permettant de modifier l'esthétique final des éléments. Une variante sans ailette du collecteur (7) est présentée sur la figure 23. Le système de clipsage d'enjoliveurs est alors assuré par des portées (63a) et des encoches (62a). Les figures 25a et 25b présentent le montage des enjoliveurs haut (100) et bas (101) sur l'ensemble composé du profil (6) et des collecteurs (7) haut et bas par l'intermédiaire des portées (63) (respectivement (63a)), et des encoches (62) (respectivement (62a)). La (fig. 26) montre le mode de clipsage des enjoliveurs. Ce système permet, tout en conservant le principe thermique de l'invention, de faire varier à l'envie l'esthétique de l'élément en changeant simplement de modèle d'enjoliveur. There are provided, on the manifold (7) (fig. 21), fins (60) capable of receiving a finishing grid in the upper part; the main purpose of these fins is to present an aesthetic facade. Furthermore, these fins are connected to the central cylinder (70) by means of four fins (61) serving as stiffeners. Notches (62) in the fins (61) and bearing surfaces (63) located at the base (75) of the manifold (7), are intended to ensure the retention by clipping, of the hubcaps making it possible to modify the final aesthetics of the elements. A variant without fin of the manifold (7) is presented in FIG. 23. The system for clipping hubcaps is then provided by bearing surfaces (63a) and notches (62a). FIGS. 25a and 25b show the mounting of the top (100) and bottom (101) covers on the assembly composed of the profile (6) and the top and bottom collectors (7) via the bearings (63) (respectively ( 63a)), and notches (62) (respectively (62a)). The (fig. 26) shows the clipping mode of the hubcaps. This system allows, while retaining the thermal principle of the invention, to vary the aesthetics of the element as desired by simply changing the model of the hubcap.
La figure 22 présente la variante du collecteur (7) adaptée au profil (6bis) (fig. 6) cette pièce de fermeture étant modifiée en conséquence par l'adjonction d'un canal supplémentaire (80). Ce dispositif augmente la circulation du fluide caloporteur vers le profil (6bis) et la surface d'échange de ce fluide avec les parois. FIG. 22 shows the variant of the manifold (7) adapted to the profile (6bis) (FIG. 6), this closure part being modified accordingly by the addition of an additional channel (80). This device increases the circulation of the heat transfer fluid towards the profile (6bis) and the surface of exchange of this fluid with the walls.
La figure 24 représente le joint (8) dont la forme épouse la section du profil (6). Figure 24 shows the seal (8) whose shape matches the section of the profile (6).
Ce joint (8) permet d'assurer l'étanchéité entre le profil (6) et les collecteurs (7) haut et bas (fig. 0). Ce joint (8) peut comporter des pattes de fixation auto-centreuses (90), (91), (92) qui lui permettent de coopérer avec le profil (6) (fig. 1). La forme de la partie supérieur du joint est adaptée à la fonne de la gorge (50) et des portées métalliques (52) dans le collecteur (7).This seal (8) ensures sealing between the profile (6) and the collectors (7) top and bottom (fig. 0). This seal (8) may include self-centering fixing lugs (90), (91), (92) which allow it to cooperate with the profile (6) (fig. 1). The shape of the upper part of the seal is adapted to the shape of the groove (50) and of the metal bearings (52) in the manifold (7).
La figure 28 représente un ensemble moulé, formé de 2 collecteurs (7) (fig. 21). Figure 28 shows a molded assembly, formed by 2 collectors (7) (fig. 21).
Cette pièce double monobloc forme un collecteur double qui peut recevoir deux profils (6) (fig. 1). Ce dispositif permet un montage optimisé de batteries de 4, 6, 8, 10, 12, etc., éléments (fig. 0). Un élément simple permet le montage de batteries impaires. Ce double collecteur peut comporter tous les aménagements et modifications évoqués pour le collecteur (7) (fig. 21).This double monobloc piece forms a double collector which can receive two profiles (6) (fig. 1). This device allows optimized mounting of batteries of 4, 6, 8, 10, 12, etc., elements (fig. 0). A simple element allows the mounting of odd batteries. This double manifold can include all the arrangements and modifications mentioned for the manifold (7) (fig. 21).
Une variante est prévue pour accroître les transferts thermiques entre le fluide caloporteur et les parois de l'échangeur (profil (6)). 11 s'agit de brasser le fluide caloporteur afin de changer le régime d'écoulement du fluide caloporteur et ainsi améliorer le coefficient d'échange thermique avec les parois. Un système à grilles décalées positionné à l'intérieur des canaux (3) en une ou plusieurs section du profil (6) permet ce brassage. A variant is provided to increase the heat transfers between the heat transfer fluid and the walls of the exchanger (profile (6)). 11 is to stir the heat transfer fluid to change the flow regime of the heat transfer fluid and thus improve the heat exchange coefficient with the walls. A system with offset grids positioned inside the channels (3) in one or more sections of the profile (6) allows this mixing.
Une variante est prévue pour accroître les transferts thermiques entre les parois de l'échangeur (profil (6)) et l'air à chauffer. il s'agit de brasser l'air à chauffer afin d'augmenter le parcours de chaque cellule convective (air chauffé par convection naturelle) et ainsi améliorer le coefficient d'échange thermique avec les parois. Un système à grilles décalées et/ou hélicoïdales positionné à l'intérieur de la cheminée (1) et/ou des deux demie-cheminées (2), le long de tout ou partie du profil (6) permet ce brassage (fig. bibis). A variant is provided to increase the heat transfers between the walls of the exchanger (profile (6)) and the air to be heated. it involves stirring the air to be heated in order to increase the path of each convective cell (air heated by natural convection) and thus improve the heat exchange coefficient with the walls. A system with offset and / or helical grids positioned inside the chimney (1) and / or two half-chimneys (2), along all or part of the profile (6) allows this mixing (fig. Bibis ).
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FR9714886A Expired - Fee Related FR2771482B1 (en) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | HEAT EXCHANGER WITH RADIANT HEATER AND FULL CONVECTIVE |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2824386A1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-11-08 | Alain Laurent Galmes | Modular convection radiator using working fluid heated by central heating installation or heated electrically, uses separate heating enclosure for electric element and transfers heat by conduction to fluid in radiator |
FR2836716A1 (en) * | 2002-04-16 | 2003-09-05 | Euro Fontal | Improved electric radiator, uses modules containing working fluid that is electrically heated through walls of modules from external heating elements |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR1254959A (en) * | 1960-01-16 | 1961-03-03 | panel heat exchanger, for heating systems | |
GB2167549A (en) * | 1984-11-24 | 1986-05-29 | Holden William J | Central heating radiator and method of construction thereof |
EP0513608A2 (en) * | 1991-05-03 | 1992-11-19 | SPRING S.A. S.r.l. | Sectional radiator for heating and relevant manufacturing method |
EP0684440A1 (en) * | 1994-05-16 | 1995-11-29 | Alain Galmes | Heat exchanger for heating homes, offices, etc. |
-
1997
- 1997-11-25 FR FR9714886A patent/FR2771482B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2771482B1 (en) | 2000-12-15 |
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