JP2011021823A - 1缶式複合熱源機 - Google Patents

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Abstract

【課題】一方の熱交換器のフィン詰りを温度センサにより検出することが可能であるだけでなく、コストの増加を抑えて精度の高い検出を行えるようにした1缶式複合熱源機を提供する。
【解決手段】第1バーナ2−1と第1熱交換器3−1との間の空間を第1燃焼室7−1とし、第2バーナ2−2と第2熱交換器3−2との間の空間を第2燃焼室7−2として、第1燃焼室7−1と第2燃焼室7−2とを区画する仕切り壁8を設ける。仕切り壁8における前後方向中央部よりも前側に、仕切り壁8の両壁板81,81を貫通して第1燃焼室7−1と第2燃焼室7−2とを連通させる連通部83を設ける。連通部83に温度センサ10の感温部10aを配置する。一方の熱交換器にフィン詰りが生じると、この熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁8側に偏って流れ、連通部83を通って他方の燃焼室に向かう。連通部83の温度上昇を温度センサ10により検出して、フィン詰りの有無を判別可能とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、単一の缶体と、この缶体内に横方向に並べて設けた第1と第2の一対のバーナと、缶体の上部に横方向に並べて設けた第1と第2の一対の熱交換器とを備える1缶式複合熱源機に関する。
従来、この種の1缶式複合熱源機では、缶体内の第1と第2の両バーナと第1と第2の両熱交換器との間の空間を、第1バーナから第1熱交換器に至る第1燃焼室と第2バーナから第2熱交換器に至る第2燃焼室とに区画する仕切り壁を備え、一方のバーナ、例えば、第2バーナのみを燃焼させて第2熱交換器を加熱する単独運転時に、第2バーナの燃焼ガスが第1熱交換器側に流れて第1熱交換器が加熱されるといった不具合を防止できるようにしている。また、缶体の下部に、分布板で仕切られた給気室を画成し、燃焼ファンからの燃焼用空気を分布板に形成した分布孔を介して第1と第2の両燃焼室に供給するようにしている。
ここで、上記の如く缶体内に仕切り壁を設ける場合、第1と第2の各バーナの燃焼熱により仕切り壁が加熱されて非常に高温になり、仕切り壁の耐熱性の確保が問題になる。そこで、仕切り壁を、空隙を存して互いに対向する2枚の壁板で構成し、両壁板間の空隙に給気室からの空気を流すようにしたものも知られている(例えば、特許文献1参照)。これによれば、仕切り壁が給気室からの空気により効果的に冷却されて、仕切り壁の耐熱性が確保される。
特開2006−78162号公報(図5〜図7)
ところで、第1熱交換器と第2熱交換器との何れか一方の熱交換器にフィン詰り(熱交換器の吸熱フィン間の隙間の閉塞)が生じると、両熱交換器の上方の共通の排気フードに他方の熱交換器を通過して流れる排気流に引かれて、一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れる。そして、そのまま長期間使用すると、上記空気による冷却では不十分になって、燃焼ガスの熱で仕切り壁の損傷を生じてしまう。
そこで、仕切り壁内に、先端に感温部を有する棒状の温度センサを設けておくことが考えられる。これによれば、温度センサの感温部が当該一方の壁板からの輻射熱を受けて、温度センサの検出温度が所定のフィン詰り判定温度以上になり、一方の熱交換器のフィン詰りの発生を検出することが可能となる。
しかし、一方の熱交換器のフィン詰りにより、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れた場合、壁板の温度は仕切り壁の前後方向(缶体の奥行方向)中央部で最も上昇するため、フィン詰りの度合に応じて温度センサの検出温度を感度良く変化させるためには、仕切り壁の前後方向中央部に温度センサの感温部を位置させる必要がある。温度センサは缶体の前面側(仕切り壁の前端側)から両壁板間の空隙に挿入させることになるが、仕切り壁の前端から前後方向中央部までの距離は比較的長いために、比較的長尺に形成された高価な温度センサを用いなければならず、コストが高くなる不都合がある。
更に、長尺の温度センサを缶体の前面側から仕切り壁に深く挿入すると、先端の感温部の位置にばらつきが生じ、例えば、感温部が仕切り壁の一方の壁板に近接した場合には、他方の壁板からの輻射熱の検出感度が悪くなる不都合がある。
上記の点に鑑み、本発明は、何れか一方の熱交換器のフィン詰りを温度センサにより検出することが可能であるだけでなく、コストの増加を抑えて精度の高い検出を行えるようにした1缶式複合熱源機を提供することを目的とする。
本発明の1缶式複合熱源機は、単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第1と第2の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第1と第2の一対の熱交換器と、前記缶体内の第1と第2の両バーナと第1と第2の両熱交換器との間の空間を、第1バーナから第1熱交換器に至る第1燃焼室と第2バーナから第2熱交換器に至る第2燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する2枚の壁板を備えて構成されている。
そして、本発明の第1の態様は、前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に、前記仕切り壁の両壁板を貫通して前記第1燃焼室と前記第2燃焼室とを連通させる連通部を設け、該連通部に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする。
また、上記第1の態様において、前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板を切欠くことにより形成することができ、或いは、前記仕切り壁の両壁板に開設された孔により形成することができる。
また、本発明の第2の態様は、前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁の各壁板の上端縁から第1燃焼室側と第2燃焼室側とに張出して前後方向に延びる張出し片と、前後方向中央部よりも前側に位置する該張出し片の一部を切欠くことにより形成され、各壁板の上端縁を介して前記第1燃焼室と前記第2燃焼室とを連通させる連通部とを設け、該連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする。
第1熱交換器と第2熱交換器との何れか一方の熱交換器にフィン詰りが生したとき、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れ、当該一方の燃焼室側に位置する一方の壁板の温度が正常時より高温になる。このとき、前記温度センサを設けたことにより、温度センサの感温部が当該一方の壁板からの輻射熱を受け、一方の熱交換器のフィン詰りの発生を検出することができる。
ここで、本発明においては、前記連通部を、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に設けている。このため、一方の熱交換器のフィン詰りにより、当該一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁側に偏って流れるときに、燃焼ガスが連通部を通過し、フィン詰りのない他方の燃焼室内へ向かう燃焼ガスの流れが生じる。この燃焼ガスの流れにより、燃焼ガスの熱が前記連通部とその周囲に集中し、壁板の温度は、該連通部が形成されている仕切り壁における前側で最も上昇する。
このように、本発明によれば、前記仕切り壁における前側に前記連通部を設けることで、仕切り壁の最も温度が上昇する領域を仕切り壁における前側に形成することができる。これによれば、仕切り壁の前後方向中央部に温度センサの感温部を位置させる必要がなく、本発明の上記第1の態様では連通部に前記温度センサの感温部を配置し、上記第2の態様では連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置して、仕切り壁における前側位置で、フィン詰りの度合に応じて温度センサの検出温度を感度良く変化させることができる。
従って、温度センサを缶体の前面側(仕切り壁の前端側)から両壁板間に向かって挿入させれば、短尺に形成された安価な温度センサを用いて感温部を仕切り壁の最も上昇する位置に配置することができ、コストの増加を抑えることができる。
しかも、短尺の温度センサを用いることができるので、長尺の温度センサを用いた場合に比べ、感温部の位置のばらつきが少なく、温度センサの検出感度の低下を防止することができる。
本発明の第1実施形態の熱源機の構成を示す模式的な切断正面図。 図1のII−II線で切断した切断側面図。 図1のIII−III線で切断した切断側面図。 第1実施形態における仕切り壁の要部を示す説明的斜視図。 フィン閉塞率と温度センサの検出温度との関係を示すグラフ。 第2実施形態における図3に相当する切断側面図。 第3実施形態における仕切り壁の要部を示す説明的斜視図。
図1は、単一の缶体1内に、第1バーナ2−1と第2バーナ2−2とを横方向に並べて設けると共に、缶体1の上部に、第1バーナ2−1で加熱される給湯用の第1熱交換器3−1と第2バーナ2−2で加熱される暖房用の第2熱交換器3−2とを横方向に並べて設けて成る第1実施形態の1缶式複合熱源機を示している。
缶体1の下部には、缶体1内の空間に対し分布板4で仕切られた給気室5が画成されている。分布板4には多数の分布孔4aが形成されている。給気室5には、燃焼ファン6が接続されている。燃焼ファン6からの空気は、給気室5から分布板4の各分布孔4aを介して缶体1内に燃焼用二次空気として供給されるようになっている。
各バーナ2−1,2−2は、夫々、缶体1の奥行方向である前後方向(図1の紙面直交方向)に長手の単位バーナ2aを横方向に複数列設して構成されている。図2に示すように、各単位バーナ2aの下部には、前方に延びる混合管部2bが連設されている。
分布板4の前部は上方にオフセットされ、給気室5の前部に立上り部5aが形成されている。立上り部5aには各単位バーナ2aの混合管部2bの流入端が対向している。
給気室5の立上り部5aの前面はガスマニホールド2cで閉塞されている。ガスマニホールド2cには、各単位バーナ2aの混合管部2bに臨むガスノズル2dが設けられている。これにより、各ガスノズル2dから各単位バーナ2aの混合管部2bに燃料ガスが供給され、且つ、立上り部5aから混合管部2bに燃焼用一次空気が供給される。
なお、暖房よりも給湯の方が大きな加熱能力を要するため、各バーナ2−1,2−2を構成する単位バーナ2aの個数は第1バーナ2−1の方が多くなっている。
各熱交換器3−1,3−2は、前後方向に隙間を存して多数積層した吸熱フィン3aと、これら吸熱フィン3aを貫通する蛇行形状の吸熱管3bとで構成されている。第1熱交換器3−1の吸熱管3bには、図示しないが、上流側の給水管と下流側の出湯管とが接続されており、出湯管の下流端の出湯栓を開いて第1熱交換器3−1に通水したとき、第1バーナ2−1に点火されて、出湯栓から設定温度の湯が出湯される。第2熱交換器3−2の吸熱管3bは、図示しないが、往き管と戻り管とを介して床暖房等の暖房回路に接続されており、暖房回路に第2熱交換器3−2を介して湯水を循環させて、暖房を行う。
また、缶体1内には、仕切り壁8が設けられている。仕切り壁8は、第1と第2の両バーナ2−1,2−2と第1と第2の両熱交換器3−1,3−2との間で、缶体1の前後方向に沿って起立して設けられ、第1バーナ2−1から第1熱交換器3−1に至る第1燃焼室7−1と第2バーナ2−2から第2熱交換器3−2に至る第2燃焼室7−2とに区画する。これにより、第1バーナ2−1の燃焼ガスは第1燃焼室7―1を介して第1熱交換器3−1に導かれ、第2バーナ2−2の燃焼ガスは第2燃焼室7−2を介して第2熱交換器3−2に導かれる。第1と第2の各熱交換器7−1,7−2で熱交換した燃焼ガスは両熱交換器3−1,3−2の上方に設置した共通の排気フード9に流れ、排気フード9に形成した排気口9aから外部に排出される。
仕切り壁8は、第1燃焼室7−1側と第2燃焼室7−2側の2枚の壁板81,81により構成され、両壁板81,81の間には空隙が形成されている。各壁板81には、横方向外側に屈曲する、単位バーナ2aの上端と同等高さの肩部81aと、肩部81aの外縁から分布板4に向けて下方にのびる垂下板部81bとが形成されている。そして、両壁板81,81の垂下板部81b,81b間の横幅の広い空隙を、分布板4に形成した連通孔4bを介して給気室5に連通させている。また、図4に示すように、各壁板81の肩部81aには、複数の空気吹出し孔82が形成されている。
これによれば、給気室5から垂下板部81b,81b間の空隙に比較的多量の空気が供給され、この空気の一部が肩部81aより上方の壁板81,81間の空隙に流れて、仕切り壁8の内部に冷却空気流が生成される。更に、肩部81aの空気吹き出し口82から吹出す空気により各壁板81の外面に沿って上方に流れる冷却空気流が生成される。従って、仕切り壁8が内外から効率良く空冷され、仕切り壁8の耐熱性が確保される。
また、図1に示すように、第1と第2の両熱交換器3−1,3−2の境界部に面する各熱交換器3−1,3−2の側端部には、各熱交換器3−1,3−2の吸熱フィン3a間の隙間を封止する封止部3cが設けられている。そして、仕切り壁8を構成する2枚の壁板81,81を、両熱交換器3−1,3−2の境界部に挿入される両壁板81,81の上端部において、両熱交換器3−1,3−2の封止部3c、3cに接触させている。これにより、封止部3cが両熱交換器3−1,3−2間の通気を遮断して、両壁板81,81間の空隙に流れた空気が両熱交換器3−1,3−2の境界部に流れるようにしている。
ところで、第1熱交換器3−1と第2熱交換器3−2との何れか一方の熱交換器にフィン詰り(吸熱フィン3a間の隙間の閉塞)が生じると、両熱交換器3−1,3−2の上方の共通の排気フード9に他方の熱交換器を通過して流れる排気流に引かれて、一方の熱交換器に対応する一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁8側に偏って流れる。なお、他方の熱交換器に対応するバーナを燃焼させなくても、給気室5から他方の熱交換器を介して排気フード9に流れる空気流に引かれて、一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁8側に偏って流れる。そして、そのまま長期間使用すると、上記空気による冷却では不十分になって、燃焼ガスの熱で仕切り壁8の損傷を生じてしまう。
そこで、図3に示すように、仕切り壁8における前後方向中央部よりも前側に、前記第1燃焼室7−1と前記第2燃焼室7−2とを連通させる連通部83を形成し、更に、缶体1の前面側から仕切り壁8の前記連通部83に挿入するようにして温度センサ10が設けられている。連通部83は、前記仕切り壁8の両壁板81,81を切欠くことにより形成されている。温度センサ10は感温部10aを備え、基端側の固定部10bが缶体1の前板1aに固定される。なお、温度センサ10は、先端に前記感温部10aを連設する棒状のセンサ本体10cにより感温部10aを連通部83に位置させている。感温部10aは、サーミスタや熱電対等の感温素子を内装して成るもので、感温素子に接続されるリード線10dはセンサ本体10cを介して缶体1の外部に延びている。温度センサ10は感温部10aを連通部83に位置させればよく、連通部83は仕切り壁8における前後方向中央部よりも前側に形成されているので、温度センサ10のセンサ本体10cはさほど長くなくてよく、これにより比較的安価な温度センサ10を採用することができる。
第1熱交換器3−1と第2熱交換器3−2との一方、例えば、第2熱交換器3−2にフィン詰りが生じると、仕切り壁8側に偏って流れた第2燃焼室7−2内の燃焼ガスが、連通部83を通過して第1燃焼室7−1内へ向かう。このとき、連通部83に位置する温度センサ10の感温部10aが正常時より高温の熱を受けるので、温度センサ10の検出温度が所定の詰り判定温度以上になり、フィン詰りの発生を容易に検出することができる。そして、フィン詰りを検出したときは、フィン詰りの発生を報知して修理を促すと共に、燃焼ファン6の回転数を増加補正する。これによれば、冷却空気量が多くなって、壁板81の温度が下がり、寿命がのびる。また、その後、再度フィン詰りを検出したときは、エラー停止させる。
なお、例えば、感温部10aが仕切り壁8の両壁板81,81に接触している場合には、フィン詰りを生じた第2熱交換器3−2用の第2バーナ2−2のみを燃焼させる単独運転時に、第2燃焼室7−2側の壁板81の温度が高温になっても、第1燃焼室7−1側の壁板81への感温部10aを介しての熱引けで、温度センサ10の検出温度は然程上昇せず、フィン詰りの発生を検出できなくなる。これに対し、本実施形態では、感温部10aが連通部83に位置して両壁板81,81に非接触であるため、かかる不具合は生じない。
また、フィン詰りの検出精度を向上させるには、フィン詰り度合(フィン閉塞率)の変化による温度センサ10の検出温度の変化率ができるだけ大きくなるようにすることが望まれる。そして、温度センサ10の検出温度の大きな変化率を得るためには、フィン詰りの際に仕切り壁8が最も高温となる位置に温度センサ10の感温部10aを配置することが必要となる。
従来のように仕切り壁8に前記連通部83を設けない場合には、第1熱交換器3−1と第2熱交換器3−2との何れか一方の熱交換器にフィン詰りが生じたときに、仕切り壁8の前後方向の中央部分が最も高温となる。そして、温度センサ10の感温部10aを仕切り壁8の前後方向の中央部分に位置させるためには、センサ本体10cを極めて長くしなければならず、温度センサ10が高価となる。
それに対して、本実施形態では、仕切り壁8の前側に前記連通部83を設けたので、仕切り壁8の前後方向の中央部分よりも前側部分の前記連通部83に熱を集中させることができ、缶体1の前面側から挿入する温度センサ10のセンサ本体10cは短いものでよいため安価となる。なお、上記の説明において、各バーナ2−1,2−2の混合管部2bが延びている側を前側としたが、その反対側が前側とされる1缶式複合熱源機の場合であっても、その1缶式複合熱源機の前側とされる側に連通部83を設け、該連通部83が設けられている側から温度センサ10を挿入することで同様の効果が得られることは言うまでもない。
また、フィン閉塞率の変化に伴う検出温度の変化は、感温部10aが仕切り壁8の前側の両壁板81,81間に位置していて連通部83を設けていない場合、図5のa線で示すようになり、本実施形態のように仕切り壁8の前側に連通部83を形成して該連通部83に感温部10aが位置している場合、図5のb線で示すようになる。これから明らかなように、前記連通部83を設けて該連通部83に感温部10aを位置させれば、フィン閉塞率の変化に伴う検出温度の変化率が大きくなる。即ち、フィン閉塞率の変化で検出温度が感度良く変化し、フィン詰りの検出精度が向上する。
ところで、第1実施形態においては、両壁板81,81を切欠くことにより連通部83が形成されているが、図6に示す第2実施形態のように、仕切り壁8における前後方向中央部よりも前側で両壁板81,81を貫通する孔84を開設し、この孔84を連通部としてもよい。このとき、温度センサ10は、その感温部10aが孔84により露出するように設けられる。それ以外の構成は図1及び図2に示す第1実施形態と同様である。これによっても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第3実施形態として、図7に示すように、仕切り壁8の両壁板81,81の上縁に両熱交換器3−1,3−2の下部に沿って夫々張出す張出し片85,85を設け、両張出し片85,85の夫々の前側に切欠き86を形成することによってこの切欠き86を連通部としてもよい。両張出し片85,85の切欠き86により、両壁板81,81の上縁を介して第1燃焼室7−1と第2燃焼室7−2と(図1参照)が連通する。他の構成は図1及び図2に示す第1実施形態と同様である。
この場合には、切欠き86の下方に位置する仕切り壁8の両壁板81,81の間に温度センサ10の感温部10cを配置する。第3実施形態においては、一方の熱交換器にフィン詰りが生じたとき、一方の燃焼室内の燃焼ガスが仕切り壁8側に偏って流れると、この燃焼ガスは仕切り壁8に沿って上昇して一方の壁板81の上縁の張出し片85の切欠き86から両熱交換器3−1,3−2(図1参照)の間や一方の燃焼室内へ流れる。このときの燃焼ガスの熱により、仕切り壁8の前側が高温となる。そして、張出し片85の切欠き86の下方の仕切り壁8の両壁板81,81の間には温度センサ10の感温部10cが配置されているので、温度センサ10の検出温度が感度良く変化し、フィン詰りの発生を確実に検出することができる。
以上、給湯用の第1熱交換器3−1と暖房用の第2熱交換器3−2とを有する1缶式複合熱源機に本発明を適用した実施形態について説明したが、第2熱交換器3−2がその吸熱フィンに風呂の湯水を循環させる風呂吸熱管を貫通させた風呂追い焚き用の熱交換器である場合や、吸熱フィンに暖房吸熱管と風呂吸熱管とを貫通させた暖房兼風呂追い焚き用の熱交換器である場合にも、また、第1熱交換器3−1がその吸熱フィンに給湯吸熱管と風呂吸熱管とを貫通させた給湯兼風呂追焚き用の熱交換器である場合や、給湯用以外の熱交換器である場合にも同様に本発明を適用できる。
また、上記実施形態では、第1熱交換器3−1と第2熱交換器3−2が完全に分離しているが、第1と第2の両熱交換器3−1,3−2の吸熱フィン3a,3aを連続した共通フィンで構成することも可能である。
1…缶体、2−1…第1バーナ、2−2…第2バーナ、3−1…第1熱交換器、3−2…第2熱交換器、7−1…第1燃焼室、7−2…第2燃焼室、8…仕切り壁、81…壁板、10…温度センサ、10a…感温部、83…連通部、84…孔(連通部)、85…張出し片、86…切欠き(連通部)。

Claims (4)

  1. 単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第1と第2の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第1と第2の一対の熱交換器と、前記缶体内の第1と第2の両バーナと第1と第2の両熱交換器との間の空間を、第1バーナから第1熱交換器に至る第1燃焼室と第2バーナから第2熱交換器に至る第2燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する2枚の壁板を備えて構成される1缶式複合熱源機において、
    前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、
    前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁における前後方向中央部よりも前側に、前記仕切り壁の両壁板を貫通して前記第1燃焼室と前記第2燃焼室とを連通させる連通部を設け、
    該連通部に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする1缶式複合熱源機。
  2. 前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板を切欠くことにより形成されていることを特徴とする請求項1記載の1缶式複合熱源機。
  3. 前記連通部は、前記仕切り壁の両壁板に開設された孔により形成されていることを特徴とする請求項1記載の1缶式複合熱源機。
  4. 単一の缶体と、該缶体内に横方向に並べて設けた第1と第2の一対のバーナと、前記缶体の上部に横方向に並べて設けた第1と第2の一対の熱交換器と、前記缶体内の第1と第2の両バーナと第1と第2の両熱交換器との間の空間を、第1バーナから第1熱交換器に至る第1燃焼室と第2バーナから第2熱交換器に至る第2燃焼室とに区画する仕切り壁とを備え、該仕切り壁が、前記缶体の奥行方向に沿って起立し、空隙を存して互いに対向する2枚の壁板で構成される1缶式複合熱源機において、
    前記仕切り壁の両壁板間に、先端に感温部を有して缶体の奥行方向に延びる棒状の温度センサを設け、
    前記缶体の奥行方向を前後方向としたとき、前記仕切り壁の各壁板の上端縁から第1燃焼室側と第2燃焼室側とに張出して前後方向に延びる張出し片と、前後方向中央部よりも前側に位置する該張出し片の一部を切欠くことにより形成され、各壁板の上端縁を介して前記第1燃焼室と前記第2燃焼室とを連通させる連通部とを設け、
    該連通部の下方に前記温度センサの感温部を配置したことを特徴とする1缶式複合熱源機。
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