JP2004190914A - 液体燃料燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送風筒から噴出される空気の偏流と、気化筒回りに設けられた複数の送気通路から噴出する空気量のばらつきを抑制すること。
【解決手段】燃焼室１１が内部に形成される燃焼盤１６と、燃焼室１１内に配置される気化筒３９と、この気化筒３９内に位置して当該気化筒３９内に送られる空気を案内する送風筒４１と、この送風筒４１の軸線に対して交わる方向に位置する空気供給路１７を介して送風筒４１内に空気を供給する送風機１４と、燃焼室１１と空気室１３Ａとの間に設けられて気化筒３９回りに空気を供給するための複数の送気管４９とを備えてバーナー１０が構成されている。空気室１３Ａには整流部材５５が配置され、その面内に設けられた穴６０，７０の数若しくは大きさを、上流領域Ａ１、中流領域Ａ３及び下流領域Ａ２毎に変えて上昇する空気の量が横方向において略均等となるように設けられている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体燃料燃焼装置に係り、更に詳しくは、送風筒内に供給される空気の偏流と、気化筒回りの各送気通路に供給される空気量のばらつきを抑制することのできる液体燃料燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、給湯機等に用いられる液体燃料燃焼装置として、例えば、図７に示されるようなバーナー１００が知られている。このバーナー１００は、灯油等の燃料が燃焼する平面視略方形状の燃焼室１０１が内部に形成された燃焼盤１０２と、この燃焼盤１０２内の略中央に設けられた下向き開放型の気化筒１０３と、当該気化筒１０３の下方に微細な隙間Ｓ１を隔てて設けられた飛散リング１０４と、燃焼盤１０２の外側に設けられて当該燃焼盤１０２との間にガス室１０５を形成する燃焼室外筒１０６と、この燃焼室外筒１０６を下方から支持するとともに、上部が開放する有底容器状をなす平面視略方形状のケース１０７と、このケース１０７の図７中右端側から外側に向かって略水平方向に延びる空気供給路１０８と、この空気供給路１０８を介してケース１０７内の空気室１０７Ａに空気を供給する送風機１１０と、空気室１０７Ａに供給された空気を気化筒１０３内に案内する送風筒１１１と、この送風筒１１１の上部内側に位置して気化筒１０３と共に回転する燃料拡散体１１２と、前記ガス室１０５を貫通して気化筒１０３回りに空気を供給する送気通路をなす送気管１１３とを備えて構成されている。
【０００３】
このバーナー１００は、前記隙間Ｓ１から燃焼室１０１内に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒１０３を加熱することで当該気化筒１０３内の液体燃料を気化する。この気化した燃料は、送風筒１１１の上端側と燃料拡散体１１２の下端側との間に形成された空気噴出通路１１５から気化筒１０３の内部に噴出された空気と混合される。当該混合気はガス室１０５を経て燃焼盤１０２の側壁に形成された炎孔１１６から噴出され、この噴出された混合気が着火されて炎孔１１６の出口から燃焼盤１０２の内方に向かう火炎を形成することで気化燃焼が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバーナー１００にあっては、前記送風筒１１１の軸線に対して交差する方向、すなわち、図７中右側から送風筒１１１内に空気が供給される構造となっているため、同図中矢印で模式的に示すように、送風筒１１１内での空気の流れが空気供給路１０８から離れた領域（同図中左端側領域）に偏ってしまう傾向がある。この結果、空気噴出通路１１５から気化筒１０３の内部に噴出する空気の流量が気化筒１０３の周方向でばらつき、前記炎孔１１６から噴出する混合気の量もばらつくことになる。そのため、前記気化燃焼時の火炎の大きさが大小様々、すなわち、場所によって火炎の大きさが異なって火炎の安定性を低下させる要因になるという不都合がある。また、同様に、空気室１０７Ａから送気管１１３及び隙間Ｓ１を通って燃焼室１０１内に供給される空気も、気化筒１０３の周方向でばらつく傾向をもち、送気量が少ない領域（図７中右側の送気管の上方領域）において、火炎が気化筒１０３に接近し過ぎるため、気化筒１０３の過加熱を惹起して燃焼不良を生じさせるという不都合を招来する。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、送風筒に送られる空気の偏流と、各送気通路に送られる空気量のばらつきを抑制することができる液体燃料燃焼装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、有底のケース内に配置されて当該ケースの底部側に空気室を形成する一方、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、この燃焼盤の外側に設けられてガス室を形成する燃焼室外筒と、前記燃焼室内に回転可能に配置されて前記空気室側に開放する気化筒と、この気化筒内に位置して前記空気室から空気を気化筒内に導入する送風筒と、前記気化筒の下部に位置して液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、前記ガス室を貫通して前記空気室から燃焼室に空気を供給する複数の送気通路と、前記送風筒の軸線に対して交差する方向から前記空気室に空気を供給する送風機とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を気化筒内に供給された空気と混合し、当該混合気を前記燃焼盤に形成された炎孔から燃焼室内に噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
前記送風機から空気室を経て前記送風筒に送られる空気の偏流と、前記各送気通路に送られる空気量のばらつきを抑制する整流部材が前記空気室に設けられる、という構成を採っている。このような構成によれば、送風筒の軸線に対して交差する方向から空気室に空気が供給される構造としても、整流部材によって各送気通路の開口を含む平面と略平行な仮想平面を通過する空気の面内分布を略均等にするようになり、整流部材を通過して上昇する空気が偏流を伴うことなく送風筒の内周に沿って流れるようになる。従って、燃焼盤の炎孔出口より燃焼室内に形成される火炎の安定性を高めることができる。また、気化筒回りの送気通路に供給される空気の量も、各送気通路毎にばらつくことがなくなり、気化筒下部の送気間隙から気化筒回りに送気される空気も周方向に略等しく流れ、これにより、気化筒の過加熱が防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記整流部材は板状部材により構成されているとともに、その面内に相互に略同一内径となる多数の穴が形成され、前記送風機との距離が離れている側の穴の数は、送風機との距離が近い側の穴の数よりも少なく設けられる、という構成を採ることができる。このような構成によれば、板状部材、例えば、一枚の金属板材を適宜パンチングプレスするだけで足りるため、構造を複雑にすることがなく、整流部材を設けることによるコスト的な負担も軽減することができる。
【０００８】
また、前記整流部材は板状部材により構成されているとともに、その面内に複数の穴が形成され、これらの穴は、整流部材を通じて上昇する空気が、当該整流部材の面内で略均等に分散して上昇する分布若しくは形状に設けられる、という構成としてもよい。
【０００９】
なお、本明細書において、「噴霧燃焼」とは、液体燃料を着火することによって行われる燃焼を意味し、「気化燃焼」とは、気化した液体燃料を空気と混合することにより得られる混合気を燃焼させる燃焼を意味する。
【００１０】
また、「空気の偏流」とは、特に明示しない限り、送風筒の内面に沿って流れる空気が、周方向において特定の領域に集中して流れる状態となり、送風筒から放射方向に流れる空気の流量が周方向において不均一となることを意味する。また、各送気通路からの空気のばらつきとは、各送気通路を通る空気の量が、送気通路毎に異なることを意味する。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１には、本実施例に係る液体燃料燃焼装置としてのバーナーの概略平面図が示され、図２には、図１に対して部品を一部取り外した状態のバーナーの一部拡大平面図が示されている。また、図３には、図１のＸ−Ｘ線矢視概略端面図が示され、図４には、図３の一部拡大図が示されている。これらの図において、バーナー１０は、平面視で略方形となる燃焼室１１を含む上部構成体１２と、この上部構成体１２を下方から支持するとともに、上部が開放する有底容器状をなす平面視略方形状のケース１３（図３，図４参照）と、このケース１３の一側部における延出方向略中央（図１中上下方向略中央）から外側に向かって略水平方向に延びる空気供給路１７と、この空気供給路１７を介してケース１３内の空気室１３Ａに空気を供給する送風機１４とを備えて構成されている。
【００１３】
前記上部構成体１２は、図４に示されるように、外側に位置する有底略角筒状の燃焼室外筒１５と、この燃焼室外筒１５の内側に設けられた有底略角筒状の燃焼盤１６と、当該燃焼盤１６の内側略中央に位置するとともに、灯油等の液体燃料を気化して空気との混合気を形成する混合気形成手段１８と、当該混合気形成手段１８の下部側に設けられるとともに、燃焼室１１内に空気室１３Ａからの空気を導入する空気導入部１９とを備えて構成されている。なお、本実施例では、燃焼盤１６と混合気形成手段１８との間に形成される空間が前記燃焼室１１となっている。
【００１４】
前記燃焼室外筒１５は、平面視で略正方形の外形を有する底壁１５Ａと、この底壁１５Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１５Ｂとからなる。底壁１５Ａには、略中央領域に第１中央貫通穴２１が形成されているとともに、この第１中央貫通穴２１の周方向に沿う複数箇所、本実施例では周方向略９０度間隔位置に第１中央貫通穴２１よりも小径の第１外側貫通穴２２が形成されている。
【００１５】
前記燃焼盤１６は、燃焼室外筒１５の内方に隙間を隔てて配置されており、当該隙間によって前記混合気形成手段１８で形成された混合気を通過させるガス室２４が形成されている。また、燃焼盤１６は、平面視で略方形状の外形を有する底壁１６Ａと、この底壁１６Ａの外周から上方に起立する四辺の側壁１６Ｂとにより構成されている。底壁１６Ａの中央部には、前記第１中央貫通穴２１と第１外側貫通穴２２の各上方に、第２中央貫通穴２６と第２外側貫通穴２７とがそれぞれ形成されている。また、側壁１６Ｂには、前記ガス室２４からの混合気を燃焼室１１内に噴出可能とする多数の炎孔２９が形成されているとともに、当該側壁１６Ｂの上部に筒状部材３３が設けられている。この筒状部材３３は、内外二重壁構造とされ、その間がチャンバ３５として構成されている。このチャンバ３５は、空気供給路１７（図３参照）を通る空気を一部分岐させる連通路３４の一端（上端）が連通されており、チャンバ３５の上部に形成された送気孔３７から空気を上方に噴出することで、筒状部材３３の上方に設けられる図示しない熱交換器の壁面の結露等を防止するようになっている。
【００１６】
前記混合気形成手段１８は、図４に示されるように、下部が開放する釣鐘型の気化筒３９と、この気化筒３９の下端との間に微細な隙間Ｓ１を隔てて配置される飛散リング４０と、前記第１中央貫通穴２１の形成縁領域に支持されるとともに、上端側が気化筒３９内で開放する一方で下端側が空気室１３Ａ側に開放する略円筒状の送風筒４１と、この送風筒４１の上方に位置する燃料拡散体４２と、この燃料拡散体４２に液体燃料を供給する燃料供給管４４とにより構成されている。
【００１７】
前記送風筒４１は両端が開放する略円筒形状をなし、その一端側すなわち図３中下端側に形成されたフランジ部５２が燃焼室外筒１５の第１中央貫通穴２１回りに固定されている。この送風筒４１を構成する周壁５１は、内部上端側で燃料拡散体４２の下端側を囲むことのできる起立高さ及び内径に設けられ、周壁５１の上端側と燃料拡散体４２との間に空気室１３Ａから上昇した空気の出口となる空気噴出通路５４が形成されている。従って、送風筒４１は、その軸線が空気供給路１７の延出方向に交わる配置となり、空気供給路１７から噴出された空気は送風筒４１の軸線に対して交差する方向に流れることとなる。
【００１８】
前記燃料拡散体４２は、図４に示されるように、上下両側が開放する略円筒状の側部４２Ａと、この側部４２Ａの上端に連なる外向きのフランジ部４２Ｂと、側部４２Ａの下端側に連なるとともに、反転フック状に設けられて燃料供給管４４からの液体燃料を受け取り可能な受け部４２Ｃと、フランジ部４２Ｂの上面側に微小な隙間Ｓ２を隔てて固定される頂部４２Ｄとからなる。気化筒３９及び燃料拡散体４２は、その中央部に位置する共通の回転軸４６によって支持されており、当該回転軸４６を出力軸とするモータ４７の駆動によって一体回転可能に設けられている。この際、燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに供給された液体燃料は、回転に伴う遠心力によって、前記隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂ上部に向かって噴出するようになっている。
【００１９】
前記燃焼室１１内に空気を送り込むための空気導入部１９は、前記第１及び第２外側貫通穴２２，２７間を連結する送気通路としての四つの送気筒４９と、これら送気筒４９の上端開放側と飛散リング４０との間に設けられて当該飛散リング４０との間に送気間隙Ｐを形成可能な送気案内リング５０とにより構成されている。この空気導入部１９は、前記送風機１４から空気室１３Ａを通過した空気が送気筒４９内を通って送気間隙Ｐから燃焼室１１内に供給可能となっている。
【００２０】
前記送風機１４は、ファンＦ（図３参照）が回転し、ケース１３の内部に形成された空気室１３Ａに送り込めるようになっている。なお、送風機１４としては、軸流式、遠心式、斜流式、或いは横流式のもの等を採用することができる。また、本実施例においては、ファンＦ及び気化筒３９を別個のモータで回転させる構造となっているが、共通のモータによってファンＦ及び気化筒３９を回転させてもよい。
【００２１】
前記ケース１３は、燃焼室外筒１５の底壁１５Ａとの間に空気室１３Ａを形成するものであり、当該ケース１３は、底部中央が略反転凹状となる隆起底壁５２を備えた形状に設けられ、この隆起底壁５２の下面側領域に前記モータ４７が受容されている。ケース１３の周壁内周面には、隆起底壁５２と略同一平面上に位置する支持部５３が突設されており、隆起底壁５２の外周側上面と支持部５３の上面とを支持面として整流部材５５が空気室１３内に配置されている。
【００２２】
前記整流部材５５は、空気室１３内に横方向から送り込まれて上昇する空気を上部構成体１２に向かわせる際に、各送気筒４９の開口を含む平面と略平行な仮想平面を通過する空気の面内分布を略均等に保つための部材である。この整流部材５５は、図５にも示されるように、平面視略方形をなす一枚の金属からなる板状部材によって構成され、各コーナーに設けられた取付穴５７位置で前記支持部５３にねじ５８により固定されるようになっている。また、整流部材５５は、その中央部に回転軸４６を逃げるための円形の中央穴５９を備えているとともに、この中央穴５９回りに、相互に略等大の内径で略等間隔を隔てた送気用の穴６０が設けられている。ここで、図５中右側は、送風機１４側に位置して当該送風機１４に近い上流領域Ａ１となる一方、左側は送風機１４から最も離れている下流領域Ａ２となり、これらの間が中流領域Ａ３となる。上流領域Ａ１は、下流領域Ａ２に対して穴６０の数が相対的に多く、中流領域Ａ３は、下流領域Ａ２よりも穴６０の数が多く、且つ、上流領域Ａ１よりも少なく設けられている。但し、中流領域Ａ３の穴６０は、上流領域Ａ１と単位面積あたりの数を同一としてもよい。また、中流領域Ａ３は、穴６０の数を、上流領域Ａ１側に多めに設ける一方、下流領域Ａ２側に向かって漸減するようにしてもよい。
【００２３】
次に、前記バーナー１０の燃焼動作について図３を参照しながら説明する。
【００２４】
先ず、図示しないスイッチを投入すると、送風機１４とモータ４７が同時に作動する。送風機１４が作動することにより、当該送風機１４から空気供給路１７を介して空気室１３Ａを経由した空気が、送風筒４１の内部を通って空気噴出通路５４から噴出され、気化筒３９の内壁３９Ｂ側に供給されるとともに、前記送気筒４９及び送気間隙Ｐを通って燃焼室１１内に供給される。この際、空気供給路１７を経てケース１３内の空気室１３Ａに送られた空気は、空気供給路１７の延出方向延長線上に沿って流れる勢いを有しているので、ケース１３の隆起底壁５２を形成する円筒状の隆起面５２Ａを回り込むようにして整流部材５５の下流領域Ａ２の直下に集中する。従って、整流部材５５における穴６０が全体的に略等大内径で等ピッチに配置されていると仮定した場合には、下流領域Ａ２から上部構成体１２側に向かって上昇する空気量が上流領域Ａ１に対して増大してしまう傾向となるが、本実施例では、下流領域Ａ２の穴６０の数が上流領域Ａ１よりも少なく設定されているため、下流領域Ａ２から上昇する空気量が抑制される一方、上流領域Ａ１から上昇する空気量を十分に確保でき、また、中流領域Ａ３の穴６０の数も前述した条件としていることで、上流領域Ａ１、下流領域Ａ２及び中流領域Ａ３における整流部材５５からの上昇空気量をできるだけ均衡に保つことが可能となる。従って、整流部材５５を通じて上昇する空気は、各送気筒４９の開口を含む平面と略平行な仮想平面を通過する空気の面内分布を略均等に保つようになり、送風筒４１の内周における空気の偏流を防止するとともに、各送気管４９内に流れる空気量のばらつきも防止することとなる。
【００２５】
なお、モータ４７が作動することにより、気化筒３９及び燃料拡散体４２が同時に回転する。そして、燃料供給管４４から燃料拡散体４２の受け部４２Ｃに灯油等の液体燃料が供給される。この液体燃料は、燃料拡散体４２の回転によって燃料拡散体４２に形成された微細な隙間Ｓ２から気化筒３９の内壁３９Ｂに向かって噴出され、更に、気化筒３９と飛散リング４０との間に形成された隙間Ｓ１から燃焼室１１内に飛散される。この飛散された液体燃料は、燃焼室１１内に延びるイグナイター等の点火装置（図示省略）の火花によって着火され、噴霧燃焼が開始する。
【００２６】
噴霧燃焼が開始されると、その燃焼熱によって気化筒３９が加熱され、気化筒３９の内壁３９Ｂに噴出された液体燃料が気化する。そして、当該気化した燃料は、空気噴出通路５４から噴出された空気と混合して混合気となり、当該混合気がガス室２４を通って燃焼盤１６の各炎孔２９から燃焼室１１内に噴出され、既に発生している噴霧燃焼の火炎によって気化燃焼が行われる。また、各送気管４９から送気される空気は、送気間隙Ｐから気化筒３９回りに略等しく噴出し、気化筒３９の部分的な過加熱が防止される。
【００２７】
従って、このような実施例によれば、一枚の板状板材に多数の穴６０を設けるとともに、領域Ａ１〜Ａ３に設ける穴６０の数を調整するだけの構成によって整流部材５５が設けられているから、複雑な構造とすることなく送風筒４１及び送気管４９に対する空気の偏流及び空気量のばらつきを防止でき、安定した燃焼を実現することができる、という効果を得る。しかも、整流部材５５によって、送風筒４１の軸線と交わる方向から空気が供給される位置に送風機１４を配置してもよいものとなるから、整流部材５５がバーナー全体の高さ抑制に寄与することとなる。
【００２８】
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
例えば、整流部材５５としては、多数の穴６０を上流領域Ａ１、中流領域Ａ３及び下流領域Ａ２に設けた場合を図示、説明したが、図６に示されるように、各領域において、大きな穴７０を設けて集約的に形成することでもよい。要するに、本発明は、送風筒４１の軸線と交差する方向から空気が供給される場合の既述の不都合を防止することができる限りにおいて設計変更を行うことができる。従って、空気室１３Ａにおいて、例えば、上下二段型として二枚の整流部材を配置すること等も妨げない。更に、整流部材５５は、中央穴５９の形成縁領域が隆起底壁５２の上面外周側に載置されるように配置した場合を示したが、整流部材５５は、隆起底壁５２の上面に対して離間した位置に配置することもできる。
【００２９】
また、送気通路を構成する送気筒４９は４本の場合に限らず、必要に応じて増加、減少させることができる。
【００３０】
更に、前記実施例では、平面視で略方形状をなす燃焼室１１を備えたバーナー１０について説明したが、本発明はこれに限らず、平面視で略円形状をなす燃焼室等、他の形状の燃焼室を備えたバーナーについても適用可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、整流部材によって各送気通路の開口を含む平面と略平行な仮想平面を通過する空気の面内分布を略均等にするようになり、整流部材を通過して上昇する空気が偏流を伴うことなく送風筒の内周に沿って流れるようになる。これにより、燃焼盤の炎孔出口より燃焼室内に形成される火炎の大きさが一定となって燃焼状態を安定的に保つことが可能となる。しかも、気化筒回りの送気通路に供給される空気の量も、各送気通路毎に略均等になり、気化筒の過加熱も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例に係るバーナーの概略平面図。
【図２】図１に対して気化筒及び飛散リングを外した状態のバーナーの一部拡大平面図。
【図３】図１のＸ−Ｘ線矢視概略端面図。
【図４】図３の一部拡大図。
【図５】整流部材の概略平面図。
【図６】整流部材の変形例を示す概略平面図。
【図７】従来例におけるバーナーの矢視概略端面図。
【符号の説明】
１０…バーナー（液体燃料燃焼装置）、１１…燃焼室、１３…ケース、１４…送風機、１６…燃焼盤、２４…ガス室、２９…炎孔、３９…気化筒、４０…飛散リング、４１…送風筒、４９…送風筒（送気通路）、５５…整流部材、６０…穴、７０…穴

Claims (3)

1. 有底のケース内に配置されて当該ケースの底部側に空気室を形成する一方、上部に燃焼室を形成する燃焼盤と、この燃焼盤の外側に設けられてガス室を形成する燃焼室外筒と、前記燃焼室内に回転可能に配置されて前記空気室側に開放する気化筒と、この気化筒内に位置して前記空気室から空気を気化筒内に導入する送風筒と、前記気化筒の下部に位置して液体燃料を燃焼室内に飛散させる飛散リングと、前記ガス室を貫通して前記空気室から燃焼室に空気を供給する複数の送気通路と、前記送風筒の軸線に対して交差する方向から前記空気室に空気を供給する送風機とを備え、前記気化筒と飛散リングとの間の隙間から燃焼室に飛散された液体燃料を着火して噴霧燃焼を行い、この噴霧燃焼の燃焼熱で気化筒を加熱することで当該気化筒内に供給される液体燃料を気化し、当該気化した燃料を気化筒内に供給された空気と混合し、当該混合気を前記燃焼盤に形成された炎孔から燃焼室内に噴出させて気化燃焼を行う液体燃料燃焼装置において、
   前記送風機から空気室を経て前記送風筒に送られる空気の偏流と、前記各送気通路に送られる空気量のばらつきを抑制する整流部材が前記空気室に設けられていることを特徴とする液体燃料燃焼装置。
2. 前記整流部材は板状部材により構成されているとともに、その面内に相互に略同一内径となる多数の穴が形成され、前記送風機との距離が離れている側の穴の数は、送風機との距離が近い側の穴の数よりも少なく設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。
3. 前記整流部材は板状部材により構成されているとともに、その面内に複数の穴が形成され、これらの穴は、整流部材を通じて上昇する空気が、当該整流部材の面内で略均等に分散して上昇する分布若しくは形状に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体燃料燃焼装置。

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