JP2005221213A - 空気循環及び除湿装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、野菜等を栽培するハウス等において上層と下層に滞留する空気を循環させることにより作物の炭素同化作用を促進させると共に、ハウス全体の空間が一定の温度分布になるようにし、また、除湿作用によりハウス内の湿度を適切に調節し、ハウスの上層に滞留する熱い空気が天井を通じて損失することを減じることを課題とする。
【解決手段】 上記課題を解決するため、本発明は、循環ファンを有する円筒形本体部と、風向拡散部と、除湿用半導体素子と、熱交換用ヒーティングコイル片と、板厚方向に穿孔されたホールが複数個形成された円板状の熱交換板と、除湿片と、空気排出部及び水排水口を有する湿気除去部と、パワー供給部とから成ることを特徴とする室内用空気循環及び除湿装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気循環及び除湿装置に関し、より詳しくは、野菜等を育てるハウス等において上層と下層に止まっている空気を循環させて作物の炭素同化作用を促進させるとともに、ハウス全体の空間が一定の温度分布になるようにし、ハウスの上層に止まっている熱い空気が天井を通じて損失されることを減少させることで、冬場の暖房費を低減できる空気循環及び除湿装置に関する。

一般に、冬場に栽培が困難な野菜と作物等を栽培するためにビニールハウス等が用いられている。前記ビニールハウスは、温室の効果を高めるために、外部の空気が通らないようにビニールで遮断しており、ハウス内においては暖房装置又は石炭用暖炉等を用いて温度を維持している。このように、ビニールハウス内を暖房装置や暖炉等を用いて温度を維持しているが、最近は、温室の規模が大型化するに従い、暖房費もまた増加しつつある。
また、ビニールハウス内の温度分布は、空気の密度差により上部層の温度が高く、地面に近い下部層の温度は割合低い状態を維持するようになる。従って、ビニールハウスの上部層に集中的に止まっている熱い空気は、ビニールハウスの天井の冷たい面と接触して、速やかに外部に熱源を奪われることになる。

このように、ビニールハウス内の熱を速やかに外部に奪われることになり、全体的に一定の温度を維持しなければならないビニールハウスに再び暖房装置等を稼動して温度を上げなければならないため、その分さらなる燃料を消耗することになり、非経済的である。さらに、ビニールハウスは暖房装置等を用いて暖房する際に、ハウスの上部、中間部、下部の温度に相当の差が生じるため、作物の成長における阻害要素として作用する問題があった。

ビニールハウス内の温度を調節するために温風器を稼動した時には、ハウス内の湿度が上昇するようになるが、この場合、寒い所にあった物体が急に暑い所に移動した時に物体の表面に水滴ができる現象が発生する。これにより、ビニールハウス内の湿度が瞬間的に上昇するため、作物が成長するための湿度を適切に調節できず、作物の成長を阻害する短所があった。

ビニールハウスの特性上、成長に必要な新陳代謝と炭素同化作用が低下し、作物の成長が遅れることにより、生産性が低くなるだけでなく、温度差による冷害とともに病虫害が発生する問題点があった。従って、最近は、ビニールハウス等の温室内部の空気の温度分布を均一に維持するために、特許文献１の図１に示されているように、円筒形本体部４内にファン６が設けられた空気攪拌装置をチェーン８を用いてハウス２の天井にかけて作動させることが提案されている。

前記円筒形本体部４内に設けられたファン６を作動させると、上部側にある熱い空気は拡散板１０を通じて下部側に移動され、下部側の冷たい空気は上部側に移動され、対流によりハウス内の温度分布を均一にする。しかし、このときに、ハウス内に分布されている水蒸気も空気とともに移動され、ハウス内の湿度が下がらずに引き続き循環されるため、作物の成長に適切な湿度に調節できず、作物の成長に好ましくない結果をもたらすことになる。これにより、栽培量の縮少とともに収穫量が顕著に減るため、経済性に劣る問題点があった。
韓国実用新案登録出願第２０００−２０３５４号

本発明は、従来の問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的は、野菜等を栽培するハウス等において上層と下層に止まっている空気を循環させることにより、作物の炭素同化作用を促進させるとともに、ハウス全体の空間が一定の温度分布になるようにし、また、除湿作用によりハウス内の湿度を適切に調節し、ハウスの上層に止まっている熱い空気が天井を通じて損失されることを減少させ、冬場の暖房費を低減できる空気循環及び除湿装置を提供することにある。

上述の発明の目的を達成するため、本発明の空気循環及び除湿装置は、上部開口部及び下部開口部を有する円筒形本体部と、前記円筒形本体部の内側に設けられ、空気を上部又は下部側に移動させる循環ファンと、前記円筒形本体部の上部側又は下部側に設けられ、循環ファンにより移動される空気を円筒形本体部の外径側に拡散させる風向拡散部と、前記風向拡散部上に空気中の水蒸気を除去するためのクーリングパッド及びヒーティングパッドを有する除湿用半導体素子と、前記風向拡散部上の上部側の面に設けられ、ヒーティングパッドから発生した熱を拡散させる熱交換用ヒーティングコイル片と、前記ヒーティングコイル片で上部側を覆って流入空気量を調節し、流入される空気により熱交換されるように当接して板厚方向に穿孔されたホールが複数個形成された円板状の熱交換板と、前記クーリングパッドの下部側に当接するように形成され、接触される空気により水滴ができるように面積を広げた除湿片と、前記クーリングパッドの除湿板の下部側上を囲むように形成され、一部流入された空気が排出されるように側面に空気排出口及び除湿片にできた水が排出される水排出口が設けられた湿気除去部と、前記循環ファン及び除湿用半導体素子に電源を供給するように風向拡散部上に取り付けられたパワー供給部とからなることを特徴とする。

従って、本発明の空気循環及び除湿装置によると、ハウス等において上層と下層に止まっている空気を循環させることにより、作物の炭素同化作用を促進させて作物の成長を円滑にするため、高品質の作物をより多く生産できる効果がある。また、ハウス全体の空間が一定の温度分布になるように空気を循環させ、冬場のハウスの上層に止まっている熱い空気が天井を通じて損失されることを減少できるため、冬場の暖房費を低減できる効果がある。本発明の室内用空気攪拌装置は、特に、半導体素子のペルチエ効果を利用して空気中の水蒸気を円滑に制御できる効果がある。

発明を実施するための形態

以下、添付の図面を参照として、上記のように構成された本発明の空気循環及び除湿装置についてより具体的に説明する。

図２は本発明の空気循環及び除湿装置を取り付けた状態を示す図であり、図３は本発明の空気循環及び除湿装置を示す正断面図であり、図４は本発明の空気循環及び除湿装置の空気調節用ダンパーを示す図であり、図５は本発明の空気循環及び除湿装置の変形例を示す図であり、図６は本発明の空気循環及び除湿装置の風向拡散部に角度が与えられた状態を示す図であり、図７は本発明の空気循環及び除湿装置の熱交換型ヒーティングコイル片に設けられたヒーティングパイプを示す図であり、図８は本発明の空気循環及び除湿装置の熱交換型ヒーティングコイル片に設けられた他のドーナツ形ヒーティングパイプを示す図である。

本発明の空気循環及び除湿装置には、図２及び図３に示すように、ハウス内の上部側の空気と下部側の空気が上下部に互いに移動できるように、上部開口部２２及び下部開口部２４を有する円筒形本体部２０が設けられる。前記円筒形本体部２０の内側には、空気を下部側に移動させるための循環ファン２６が設けられ、該循環ファン２６はモータ２１により駆動される。前記円筒形本体部２０の下部側には、前記循環ファン２６により移動される空気を円筒形本体部２０の外径側に拡散させて移動させることができる風向拡散部３７が設けられる。

前記風向拡散部３７の外周には、除湿のためのヒーティングパッド３２及びクーリングパッド３４を有する除湿用半導体素子３０が設けられる。前記除湿用半導体素子３０は、電流が印加されると、ヒーティングパッド３２は熱を発生するとともに、逆にこれに当接しているクーリングパッド３４は冷却される構成を有する。これは、除湿用半導体素子３０が有する特性であり、互いに異なる金属に電流を流すと、一方は温度が下がり、他方は温度が上がるペルチエ効果により作用される特徴がある。前記除湿用半導体素子３０は、空気中に含まれている水蒸気を除去するために、クーリングパッド３４の温度を下げるように作動しなければならない。前記クーリングパッド３４の温度が下がる分、反対側に当接するように形成されているヒーティングパッド３２には熱を発生させることになる。従って、クーリングパッド３４の反対側に付着しているヒーティングパッド３２は、熱を速やかに発散して温度を下げるために、発散効果の大きいヒーティングコイル片３１に当接するように設置されている。このように、半導体素子３０のクーリングパッド３４が冷却されると、その分さらにヒーティングパッド３２の温度が上昇するため、これを速やかに冷却すればクーリングパッド３４の除湿効果を高めることができる。

ヒーティングパッド３２の上部側には、発生した熱を円滑に冷却するために、ヒーティングコイル片３１を風向拡散部３７上の全体面積にドーナツ形に形成する。このように、風向拡散部３７上の全体面積にヒーティングコイル片３１を形成するため、ヒーティングパッド３２から発生する熱をより広い分布度で分散して伝導させるように構成される。また、ヒーティングコイル片３１に伝導されたヒーティングパッド３２の発生熱は、循環ファン２６により発生する空気により自然に冷却される。

前記風向拡散部３７上には、その上部側の全面にわたって、ヒーティングパッド３２から発生した熱を一層速やかに拡散させるために、円板状の熱交換用ヒーティングコイル片３１が設けられる。また、前記ヒーティングコイル片３１の上面には、流入空気を貫通させるホール２９が板厚方向に穿孔された円板状の熱交換板２８が設けられる。

前記クーリングパッド３４の面には、流入される水蒸気を水滴に液化させる除湿片４０が設けられる。前記除湿片４０の下部側上を囲むように湿気除去部５０が設けられ、該湿気除去部５０には一部流入された空気が排出されるように側面に空気排出口５４が設けられ、除湿片４０にできた水が排出される水排水口５２が設けられる。

前記循環ファン２６により移動される空気は、円板状の熱交換板２８に形成されたホール２９の数を調整することで、ヒーティングコイル片３１の冷却効率をさらに高めることもでき、また低めることもできるため、最も適切な状態の冷却効率を維持することができる。

また、図面符号６０は、除湿用半導体素子３０に電源を供給するように風向拡散部３７上に設けられたパワー供給部である。

前記風向拡散部３７上に設けられたヒーティングコイル片３１の全面には、除湿用半導体素子３０から発生した熱を円滑に拡散させるためのヒーティングパイプ５５が設けられる。

また、図面符号８０は、湿気除去部５０上に流入される空気の量を調節する空気調節用ダンパーである。

以下、上記のように構成された本発明の室内用空気循環及び除湿装置の作動について詳細に説明する。

図２及び図３に示されているように、本発明の空気循環及び除湿装置は、円筒形本体部２０がハウス内にチェーン１００等を用いて適正な高さに設けられる。

円筒形本体部２０の内側に設けられた循環ファン２６は、ハウス内の天井に止まっている上部側空気と地表面の下部側空気を円筒形本体部２０の上部開口部２２及び下部開口部２４を通じて強制的に循環するように移動させる。前記循環ファン２６は、円筒形本体部２０の中央に設けられたモータ２１によりモータ軸の回転方向を変えると、円筒形本体部２０の上部開口部２２及び下部開口部２４のいずれの側にも流入される空気の流れを逆に変えることができる。円筒形本体部２０の内径側に設けられた循環ファン２６を用い、ハウスの天井及び地面に停滞している内部の空気を強制的に循環させる。循環ファン２６により強制的に循環されるハウス内部の循環空気は、円筒形本体部２０の上部開口部２２又は下部開口部２４に設けられた風向拡散部３７により空気の流れをハウス内の全空間に円滑に拡散させることができる。風向拡散部３７により円筒形本体部２０から排出される空気は、外周側の３６０°の方向に排出される。

特に、ハウスは冬場に暖房装置が稼動されるため、熱い空気が常にハウスの天井側に上昇している。従って、ハウスの天井側に暖かい空気が停滞すると、天井側を通じてハウスの外に熱源が損失されるため、上記のように円筒形本体部２０内に設けられた循環ファン２６を用い、一次的にハウス内の上下部の空気を循環させる。このように、循環ファン２６によりハウス内の空気を循環させると、ハウスの天井に停滞した上部側の暖かい空気が地表面側に降りてきて、作物が育っている地表面側を暖めるとともに、地表面に止まっている低温の空気は天井側に移動されて循環されるため、天井の表面を通じて外部側に熱源が損失されることを防止できる。

この際、循環ファン２６により下方に移動される天井側の熱い空気は、円筒形本体部２０の上部開口部２２を通過した後、下部開口部２４の下部側に形成された風向拡散部３７に沿って排出されるように案内される。前記風向拡散部２７は、円筒形本体部２０を通じて下部開口部２４から排出される空気を円滑に円筒形本体部２０の外周方向に拡散させるために、図６に示されているように、10°〜20°の勾配を有するようにすることが好ましい。上述のように、風向拡散部２７に勾配を与えると、風向拡散部２７にぶつかって移動される空気は、勾配の曲線部に沿って円滑に移動される。特に、冬場は、風向拡散部３７の位置を円筒形本体部２０の下部開口部２４側に位置させるのが好ましい。

上記のように、循環ファン２６により移動される空気は、風向拡散部３７により上部開口部２２側に天井に停滞して止まっている熱い空気を円筒形本体部２０に沿って下部開口部２４を通じて排出される。この際、風向拡散部３７により排出される天井側から流入された暖かい空気は、ハウスの下部側に拡散排出され、ハウスの地表面に停滞して止まっている冷たい空気を上部側に押し出しながら上昇させ、冷たい空気と熱い空気とが交じり合うことにより、空気は一定の温度分布を維持するようになる。

本発明において、ハウス内にある空気の循環だけでなく、除湿のために円筒形本体部２０に流入された空気は、下部開口部２４側に排出される際に、風向拡散部３７の上部側に形成された円板状の熱交換板２８のホール２９に流入されるか、熱交換板２９にぶつかって側面に排出される。円板状の熱交換板２８のホール２９に流入された空気は、円板状の熱交換板２８に当接して設置されているヒーティングコイル片３１の間に移動され、当該ヒーティングコイル片３１の側方向に排出される。即ち、円筒形本体部２０の下部開口部４に排出される空気の一部は円板状の熱交換板２８及びヒーティングコイル片３１を通じて排出され、一部は風向拡散部３７の下部側に設けられた湿気除去部５０に流入される。
循環される空気は、風向拡散部３７にぶつかって、一部は側面に排出され、一部は穿孔されている空気流入ホール５６を通じて湿気除去部５０に容易に流入される。

前記ヒーティングコイル片３１の下部側に流入された水蒸気が含まれた空気は、湿気除去部５０に一部流入され、除湿用半導体素子３０のクーリングパッド３４上の除湿片４０面に接触して通過される。クーリングパッド３４により冷却された除湿片４０は、風向拡散部３７上を貫通するように形成された流入ホール５６を通じて流入された空気が冷却された除湿片４０面に接触して温度が急激に下がるため、液化して水滴となる。若し、除湿片４０の温度が低すぎるために空気中の水蒸気が接触して凍る場合は、湿気除去部５０側に流入される空気の量を増加させれば、凍ったのが解けて水滴が落ちるようになる。

このように、空気中に含まれている水蒸気は、除湿片４０により冷たい表面で液化されて水滴ができた後、湿気除去部５０の下部側に落ちた水滴の量が増加すると、湿気除去部５０の下部側に設けられた水排水口５２を通じて排出される。前記除湿片４０に液化されて落ちる水は、湿気除去部５０の水排水口５２を通じて排出されて一ヶ所に集められ、再利用することができる。また、除湿片４０により水蒸気が除去された空気は、湿気除去部５０の一側又は両側に設けられた空気排出口５４を通じて排出されて移動される。このように、本発明の空気循環及び除湿装置により循環される空気中に含まれている水蒸気を円滑に除去すると、ハウス内の温度分布を均一に維持することができる。

本発明の湿気除去部５０を、前記空気中に含まれている水蒸気が除去される除湿片４０を囲むように湿気除去部５０をかぶせて構成している理由は、風向拡散部３７上に形成された空気流入ホール５６に流入された空気を最大限除湿片４０にぶつけるようにして、空気中に含まれている水蒸気を多く除去するためである。

本発明において、循環ファン２６及び除湿用半導体素子３０を作動させるパワー供給部６０は、電流が流れ、また内側には基板等が内蔵されているため、湿気に極めて弱い。従って、前記パワー供給部６０は、風向拡散部３７の下部側に位置するように形成させるのが、空間活用の面や空気中の水蒸気等の影響を受けず、かつ製品の美麗面においても好ましい。

本発明はまた、図４に示されているように、湿気除去部５０に流入される空気の量を調節するために、風向拡散部３７上の流入ホール５６の大きさを調節できるように形成された空気調節用ダンパー８０を調節することにより、必要な除湿量を調節することができる。前記空気調節用ダンパー８０には、空気をより微細に調節できるようにダンパーホール８４が形成されている。従って、空気調節用ダンパー８０を固定している蝶ナット８２をゆるめてダンパーホール８４の長さを調節することができるため、湿気除去部５０の流入ホール５６の大きさを調節できるように構成している。

次に、本発明の空気循環及び除湿装置を夏場に適用した例を具体的に説明する。夏場に使用するハウスは、大部分が水耕栽培をするハウスに設置されて用いられるが、これは、必ずしも水耕栽培をするハウスのみに極限して使用するものでないことはいうまでもない。

夏場には、気候の特性上、地表面に上がる地熱が相当多く、地表面に近いほど地熱の温度が高く形成される特性がある。このような特性により、ハウス内の温度は、ハウス上部は地表面に比べてその温度が低いほうであり、地表面の温度は相対的に高いほうに属し、それにより、ハウス内の温度差が発生するようになる。従って、現在は、夏場にハウスの温度を下げるために、ハウス内に外部の空気を流入させてハウス内の温度を均一に維持するようにしているが、梅雨のように高い湿度下ではかえって外部の温度と接するのは作物に大きな被害を与え得る問題点があるため、梅雨のような気候には外部の空気がハウス内に流入しないように防止している。

夏場にハウス内の温度を下げるために冷房をするが、これはエネルギー消費が大きいため、これを使用せずに、水を用いてハウス内の温度を下げる方法が広く用いられているのが実情である。

このため、ハウス内の湿度が相当高くなる問題点があるが、本発明の空気循環及び除湿装置を用いてその湿度を下げることができる。

本発明の空気循環及び除湿装置は、上記説明においては、冬場のように寒い時期に暖房をする場合、ハウスの天井側に熱い空気が止まる場合とは逆に、夏場のように地熱が高い時には、これを図５に示されているように、風向拡散部３７を円筒形本体部２０の上部側に設置すれば良い。上記のように、風向拡散部３７に除湿用半導体素子３０のクーリングパッド３４を外側に設け、排出される空気中に含まれた水蒸気を除去することができる。即ち、冬場に使用される構成とは逆に、空気循環及び除湿装置を裏返した形態で、風向拡散部３７を円筒形本体部２０の上部側に取り付け、循環ファン２６を用いてハウス内の地表面に止まっている空気を天井の上部側に移動させる。従って、循環ファン２６により地表面に止まっている空気が上部側に移動され、風向拡散部３７に設けられたヒーティングパッド３２に当接し、円筒形本体部２０の外周側に排出される。また、円筒形本体部２０に流入された一部の空気は外周側に排出され、一部は除湿用半導体素子３０のクーリングパッド３４が設けられている湿気除去部５０に流入されるように移動される。クーリングパッド３４の上部側に除湿片４０に移動された空気は、当接して冷たい表面に湿っている空気が当接し、水蒸気が液化されて除湿片４０に水滴ができることにより、除湿作用が行われる。このように、除湿片４０にできた除湿された空気中の水分は、湿気除去部５０の下部側に落ちて水排水口５２を通じて排出される。

上記のように、夏場に使用される本発明の空気循環及び除湿装置は、冬場とは異なり、円筒形本体部２０の上下部の位置が変り、常に排出される風が先に当る部位がヒーティングパッド３２側になるように位置させ、湿気除去部５０の水排水口５２は常に下部側に位置させれば良い。上記のように、本発明により冬場又は夏場にハウス内部の上下部側に位置されている空気を強制的に循環させながら湿気を除去すると、ハウス内の空気中の湿度は下がり、温度分布は均一に維持されるため、作物の成長条件に合う最適の状態を提供できる効果がある。

本発明は、特に、ヒーティングパッド３２から発生した熱をヒーティングコイル片３１で一層速やかでかつ効果的に伝達して温度を下げるために、図７に示されているように、ヒーティングパイプ５５をヒーティングコイル片３１に、一部側に直線に当接させるか、図８に示されているように、ドーナツ形に形成することにより、当接する面を広く分布させて設置すれば、より効果的に拡散させて温度を下げることができる。前記ヒーティングパイプ５５は、市販のヒーティングパイプ５５内に熱伝導媒体が充填されており、熱が伝達されると瞬間的にヒーティングパイプ５５の先端まで速やかに伝達される特徴があり、これを利用すると温度の拡散作用により熱を速やかに冷却することができる。このように、ヒーティングパイプ５５を用いて、ヒーティングパッド３２から発生した熱を速やかに冷却することができる。

本発明の空気循環及び除湿装置は、上記ではハウス用に限定して説明しているが、本発明はこれに限定されず、工場や一般家庭等においても使用できるのはいうまでもない。

従来のハウス用空気攪拌機を示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置を取り付けた状態を示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置を示す正断面図である。 本発明の空気循環及び除湿装置の空気調節用ダンパーを示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置の変形例を示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置の風向拡散部に角度が与えられた状態を示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置の熱交換型ヒーティングコイル片に設けられたヒーティングパイプを示す図である。 本発明の空気循環及び除湿装置の熱交換型ヒーティングコイル片に設けられた他のドーナツ形ヒーティングパイプを示す図である。

符号の説明

２０…円筒形本体部、２２…上部開口部、２４…下部開口部、２６…循環ファン、２８…円板状の熱交換板、２９…ホール、３０…除湿用半導体素子、３１…ヒーティングコイル片、３２…ヒーティングパッド、３４…クーリングパッド、３７…風向拡散部、４０…除湿片、５０…湿気除去部、５２…水排水口、５４…空気排出口、６０…パワー供給部。

Claims (4)

1. 上部開口部２２及び下部開口部２４を有する中空状の円筒形本体部２０と、前記円筒形本体部２０の内側に設けられ、空気を上部又は下部側に移動させるように回転される循環ファン２６と、前記円筒形本体部２０の上部側又は下部側に設けられ、循環ファン２６により移動される空気が円筒形本体部２０を貫通して外径側に拡散するように形成された空気流入ホール５６を有する風向拡散部３７と、前記風向拡散部３７上に設けられ、空気中の水蒸気を除去するためのヒーティングパッド３２及びクーリングパッド３４を有する除湿用半導体素子３０と、前記風向拡散部３７上の上面又は下面の全面に、ヒーティングパッド３２から発生した熱を拡散させるように形成された熱交換用ヒーティングコイル片３１と、前記ヒーティングコイル片３１の上部又は下部側を覆って流入空気量を調節し、流入される空気により熱交換されるように板厚方向に穿孔されたホール２９が複数個形成された円板状の熱交換板２８と、前記クーリングパッド３４に当接するように位置され、接触される空気により水滴ができるようにする除湿片４０と、前記除湿片４０の下部側上を囲むように形成され、風向拡散部３７上の空気流入ホール５６に一部流入された空気が排出されるようにする空気排出口５４及び除湿片４０にできた水が排出される水排水口５２を有する湿気除去部５０と、前記循環ファン２６及び除湿用半導体素子３０を作動させるように風向拡散部３７上に取り付けられたパワー供給部６０とからなることを特徴とする空気循環及び除湿装置。
2. 前記ヒーティングコイル片３１に当接して熱を拡散させるように設けられたヒーティングパイプ５５を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気循環及び除湿装置。
3. 前記クーリングパッド３４上に流入される空気量を調節する空気調節用ダンパー８０を備えることを特徴とする請求項１に記載の空気循環及び除湿装置。
4. 前記風向拡散部３７は１０°〜２０°の勾配を有するように設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気循環及び除湿装置。
   

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