JP2014047927A - 温水循環装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シスターンへの補給水中に漏水が生じることを防止した温水循環装置を提供する。
【解決手段】温水循環装置１は、シスターン３０内の水位が低水位電極３４による検出水位よりも低くなったときに、補給水路３１からシスターン３０に水を供給する補給水処理を実行する補給水処理部６１と、オーバーヒートスイッチ２５が作動したとき又は温度ヒューズ２６が溶断したときに、バーナ２２の作動を禁止する過熱防止部６３と、オーバーヒートスイッチ２５が作動したとき又は温度ヒューズ２６が溶断したときに、補給水処理を禁止するか又は補給水処理における補給水路３１からシスターン３０への給水流量を所定流量以下に制限する漏水防止部６２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、温水循環路内の湯水を加熱部により加熱しながら循環させる温水循環装置に関する。

従来より、温水循環装置の温水循環路には、温水循環路内の湯水の膨張と収縮を吸収するためのシスターンが設けられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された温水循環装置においては、シスターンに設けられた水位電極により、温水循環路内の湯水の過不足を検出している。

特開平８−３１２９７２号公報

従来の温水循環装置においては、シスターンに設けられた水位電極により温水循環路内の湯水の不足が検出されたときに、シスターンへの補給水を行うようにしている。そして、シスターンへの補給水を所定時間以上行っても、水位電極により補給水の完了レベルの水位が検出されなかったときには、漏水が生じていると判断して補給水を中止するようにしている。

しかしながら、シスターンの上部や側面に亀裂や穴があった場合に、シスターンへの補正を行うと、所定時間内に補給水は完了するものの、補給水中にシスターンの亀裂や穴から補給水の一部が漏れて、温水循環装置内や温水循環装置の設置箇所を濡らしてしまうという不都合があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、シスターンへの補給水に伴って漏水が生じることを防止した温水循環装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
放熱器が途中に接続された温水循環路と、
前記温水循環路内の湯水を循環させる循環ポンプと、
前記温水循環路を流通する湯水を加熱する湯水加熱部と、
前記温水循環路の途中に接続されて、前記温水加熱部からの放熱が伝播する箇所に配置されたシスターンと、
前記シスターンに接続された補給水路と、
前記シスターン内に設けられて、前記シスターン内の湯水の水位を検出する水位センサと、
前記水位センサの検出水位が所定の下限水位よりも低くなったときに、前記補給水路から前記シスターンに水を供給する補給水処理を実行する補給水処理部と、
前記湯水加熱部の温度を検出する湯水加熱部温度センサと、
前記湯水加熱部温度センサの検出温度が所定の第１過熱判定温度を超えたときに、前記湯水加熱部の作動を禁止する過熱防止部と
を備えた温水循環装置に関する。

そして、前記湯水加熱部温度センサの検出温度が所定の第２過熱判定温度を超えているときに、前記補給水処理を禁止するか、又は前記補給水処理における前記補給水路から前記シスターンへの補給水の流量を所定流量以下に制限する漏水防止部とを備えたことを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記漏水防止部は、前記湯水加熱部の過熱検知に使用される前記湯水加熱部温度センサを流用して、前記湯水加熱部温度センサの検出温度が前記第２過熱判定温度を超えているか否かを判断する。そして、前記湯水加熱部温度センサの検出温度が前記第２過熱判定温度を超えているときには、前記湯水加熱部の過熱により、前記湯水加熱部からの放熱が伝播する位置に配置された前記シスターンも高温になって、前記シスターンに亀裂や穴あきが生じているおそれがある。そこで、前記漏水防止部は、前記湯水加熱部温度センサの検出温度が前記第２過熱判定温度を超えているときには、前記補給水処理を禁止するか、又は前記補給水処理における前記補給水路から前記シスターンへの補給水の流量を前記所定流量以下に制限する。これにより、前記シスターンに亀裂や穴がある状態で、前記補給水路から前記シスターンに通常流量で水が供給されて、前記温水循環装置内や前記温水循環装置の設置箇所に水が漏れることを防止することができる。

また、第１発明において、
前記温水循環装置内又は前記温水循環装置の周囲の温度を検出する装置温度センサと、
前記装置温度センサの検出温度が所定の凍結判定温度以下であるときに、前記循環ポンプを作動させて前記温水循環路内の湯水を循環させる凍結防止処理を、前記過熱防止部により前記湯水加熱部の作動が禁止されているか否かに拘わらずに行う凍結防止対処部とを備えたことを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、前記湯水加熱部の作動が禁止されている場合においても、前記凍結防止対処部により前記凍結防止処理を行うことによって、前記温水循環路の凍結を防止することができる。ここで、前記湯水加熱部の作動が禁止されている場合には、前記補給水処理が禁止されるか、又は前記補給水処理における前記補給水路から前記シスターンへの補給水の流量が前記所定流量以下に制限されるが、前記補給水処理が禁止されたときは前記温水循環路内に残っている水を循環させて凍結防止の効果を得ることができ、また、補給水の流量を制限したときには、前記温水循環路内の湯水の量を増加させた上で凍結防止の効果を得ることができる。

温水循環装置の構成図。 温水循環装置の第１実施形態の作動フローチャート（１／２）。 温水循環装置の第１実施形態の作動フローチャート（２／２）。 温水循環装置の第２実施形態の作動フローチャート。

本発明の実施形態の一例について、図１〜図４を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の温水循環装置１は、高温端末温水路２を介して接続された温風暖房機７０（本発明の放熱器に相当する）、及び低温端末温水路３を介して接続された床暖房機８０（本発明の放熱器に相当する）に温水を供給して暖房を行う温水暖房システムを構成する。

温水循環装置１は、筐体１０内に、接続部ａ，ｂ，ｃにより高温端末温水路２及び低温端末温水路３に接続された主温水循環路４０、主温水循環路４０の途中に設けられた熱交換器２１、熱交換器２１を加熱するバーナ２２、主温水循環路４０と高温端末温水路２及び低温端末温水路３内の湯水を循環させる循環ポンプ４２、主温水循環路４０と高温端末温水路２及び低温端末温水路３内の温水の膨張と収縮を吸収するシスターン３０、熱交換器２１から出湯される温水の温度（Ｔh_out）を検出する暖房高温サーミスタ２４、熱交換器２１の上流側（入口側）と下流側（出口側）の主温水循環路４０を連通するバイパス通路４１、及び循環ポンプ４２から送出される温水（熱交換器２１からバイパス通路４１を介して供給される温水と高温端末温水路２及び低温端末温水路３から戻る温水とが混合された温水）の温度（Ｔh_in）を検出する暖房低温サーミスタ４３を備えている。

なお、熱交換器２１とバーナ２２とにより、本発明の温水加熱部が構成されている。また、主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３により、本発明の温水循環路が構成されている。

さらに、温水循環装置１は、バーナ２２に燃焼用空気を供給する燃焼ファン２３、バーナ２２に燃料ガスを供給するガス供給管５０に設けられて、ガス供給管５０を開閉する元ガス電磁弁５３及びガス電磁弁５２、ガス供給管５０の開度を変更して燃料ガスの供給流量を調節するガス比例弁５１、筐体１０内の温度を検出する装置サーミスタ２８（本発明の装置温度センサに相当する）、熱交換器２１が所定の過熱判定温度（本発明の第１過熱判定温度及び第２過熱判定温度に相当する）を超えたときに、ＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り替わるオーバーヒートスイッチ２５（本発明の湯水加熱部温度センサに相当する）、熱交換器２１の周囲に配置されて所定の過熱判定温度（本発明の第１過熱判定温度及び第２加熱判定温度に相当する）を超えたときに溶断する温度ヒューズ２６（本発明の温水加熱部温度センサに相当する）、及び温水循環装置１の全体的な作動を制御するコントローラ６０を備えている。

なお、本実施形態では、オーバーヒートスイッチ２５がＯＮする温度よりも、温度ヒューズ２６が溶断する温度の方が高く設定されている。

また、シスターン３０には、シスターン３０内の湯水の水位が所定の低水位（本発明の下限水位に相当する）以上であることを検出する低水位電極３４（本発明の水位センサに相当する）と、シスターン３０内の湯水の水位が所定の高水位以上であることを検出する高水位電極３３（本発明の水位センサに相当する）とが備えられている。さらに、シスターン３０の上部に接続された補給水路３１と、補給水路３１の開閉及び開度の調節を行う補給水弁３２が備えられている。

コントローラ６０は、図示しないマイクロコンピュータやメモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された温水循環装置１の制御用プログラムをＣＰＵで実行することによって、シスターン３０への補給水を行う補給水処理部６１、シスターン３０からの漏水を防止するための処理を行う漏水防止部６２、熱交換器２１の過熱保護のための処理を行う過熱防止部６３、及び主温水循環路４０等の凍結防止のための処理を行う凍結防止部６４として機能する。

コントローラ６０は、燃焼ファン２３の回転速度とガス比例弁５１の開度を調節することによって、バーナ２２の燃焼量を制御する。また、コントローラ６０と温風暖房機７０は通信ケーブル７１により接続され、コントローラ６０と床暖房機８０は通信ケーブル８１により接続されている。コントローラ６０は、温風暖房機７０及び床暖房機８０と通信を行って、温風暖房機７０及び床暖房機８０の作動を制御する。

コントローラ６０は、温風暖房機７０のみに温水を供給するときは、熱源熱動弁４５を閉弁して温風暖房機７０の熱動弁（図示しない）を開弁した状態で循環ポンプ４２を作動させ、暖房高温サーミスタ２４の検出温度（Ｔh_out）が高温暖房設定温度（例えば８０℃）となるように、バーナ２２の燃焼量を制御する。

また、温風暖房機７０と床暖房機８０の双方に温水を供給するときは、コントローラ６０は、熱源熱動弁４５と温風暖房機７０の熱動弁（図示しない）の双方を開弁した状態で循環ポンプ４２をさせ、暖房高温サーミスタ２４の検出温度（Ｔh_out）が高温暖房設定温度となるように、バーナ２２の燃焼量を制御する。

また、床暖房機８０のみに温水を供給するときには、コントローラ６０は、熱源熱動弁４５を開弁して温風暖房機７０の熱動弁（図示しない）を閉弁した状態で循環ポンプ４２を作動させ、暖房低温サーミスタ４３の検出温度（Ｔh_in）が低温暖房設定温度（例えば６０℃）となるように、バーナ２２の燃焼量を制御する。

また、過熱防止部６３は、オーバーヒートスイッチ２５がＯＮしたとき、及び温度ヒューズ２６が溶断したときに、バーナ２２の燃焼を禁止する。

［補給水処理等の第１実施形態］
次に、図２及び図３に示したフローチャートに従って、補給水処理部６１、漏水防止部６２、及び凍結防止部６４の処理の第１実施形態について説明する。

コントローラ６０は、所定の制御周期毎に、図２及び図３に示したフローチャートを繰り返し実行して、シスターン３０への補給水を行う補給水処理と、シスターン３０に補給水を行うときの漏水を防止するための漏水防止処理と、湯水の流路（主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３）の凍結を防止するための凍結防止処理を行う。

図２のＳＴＥＰ１及びＳＴＥＰ１から分岐したＳＴＥＰ２０は、漏水防止部６２による処理である。また、ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ４は補給水処理部６１による処理である。

ＳＴＥＰ１で、漏水防止部６２は、オーバーヒートスイッチ２５がＯＮしているか、又は温度ヒューズ２６が溶断された状態であるか否かを判断する。ここで、オーバーヒートスイッチ２５が作動しているとき、及び温度ヒューズ２６が溶断されているときは、熱交換器２１が過熱状態になっている。

そして、シスターン３０は、筐体１０内に熱交換器２１と共に収容されて、熱交換器２１からの放熱が伝播される箇所に配置されている。そのために、過熱状態となっている熱交換器２１からの放熱がシスターン３０に伝播して、シスターン３０が加熱され、樹脂等により形成されたシスターン３０の側面等の一部が溶解して穴が空くおそれがある。

このように、シスターン３０に穴が空いた状態で、補給水路３１からシスターンに勢い良く水を供給すると、供給された水の一部が穴から漏れて、温水循環装置１の内部や温水循環装置１が設置された箇所の床を濡らしてしまう。

そこで、漏水防止部６２は、ＳＴＥＰ１で、オーバーヒートスイッチ２５がＯＮしているか、又は温度ヒューズ２６が溶断しているときには、ＳＴＥＰ２０に分岐し、シスターン３０への補給水を禁止してＳＴＥＰ２に進む。一方、ＳＴＥＰ１で、オーバーヒートスイッチ２５が作動しておらず、且つ、温度ヒューズも溶断していないときにはＳＴＥＰ２に進む。

ＳＴＥＰ２で、補給水処理部６１は、漏水防止部６２によりシスターン３０への補給水が禁止されているか否かを判断する。そして、シスターン３０への補給水が禁止されていないときはＳＴＥＰ３に進み、補給水処理部６１は、低水位電極３４により水位が検出されているか否かを判断する。

そして、低水位電極３４により水位が検出されていないときはＳＴＥＰ４に進み、補給水処理部６１は、「通常補給水処理」を実行する。「通常補給水処理」において、補給水処理部６１は、補給水弁３２を全開にして補給水路３１からシスターン３０への給水を開始し、高水位電極３３により水位（高水位）が検出されたときに、補給水弁３２を閉弁してシスターン３０への給水を停止する。

なお、補給水処理部６１は、シスターン３０への給水を開始してから所定時間以内に、低水位電極３４により水位（低水位）が検出されなかったときには、補給水弁３２を閉弁して「通常補給水処理」を中止する。

一方、漏水防止部６２によりシスターン３０への補給水が禁止されているときには、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ５に分岐して、「通常補給水処理」は実行されない。そのため、シスターン３０に穴が空いている状態で、補給水路３１からシスターン３０に給水されて、シスターン３０からの漏水が生じることを防止することができる。

ＳＴＥＰ５〜図３のＳＴＥＰ１３は、凍結防止部６４による処理である。凍結防止部６４は、ＳＴＥＰ５で、装置サーミスタ２８の検出温度が凍結判定温度（例えば２℃）以下であるか否かを判断する。

装置サーミスタ２８の検出温度が凍結判定温度以下であるときはＳＴＥＰ６に進み、装置サーミスタ２８の検出温度が凍結判定温度よりも高いときにはＳＴＥＰ１に戻る。ＳＴＥＰ６で、凍結防止運転タイマをスタートさせて、「凍結防止運転」を開始する。

そして、次のＳＴＥＰ７で、凍結防止部６４は、熱源熱動弁４５と温風暖房機７０の図示しない熱動弁（高温端末温水路２から温風暖房機７０への温水の流通と遮断を切替える開閉弁）を開弁した状態で、循環ポンプ４２を作動させる。これにより、主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３内に水が循環されて、これらの水の通路で凍結が生じることが防止される。

続く図３のＳＴＥＰ８で、凍結防止部６４は、凍結防止運転タイマがタイムアップしたか否かを判断する。そして、凍結防止運転タイマがタイムアップしたときはＳＴＥＰ３０に分岐し、凍結防止部６４は、熱源熱動弁４５と温風暖房機７０の熱動弁を閉弁すると共に、循環ポンプ４２の作動を停止して「凍結防止運転」を終了し、図２のＳＴＥＰ１に戻る。

一方、ＳＴＥＰ８で凍結防止運転タイマがタイムアップしていないときには、ＳＴＥＰ９に進み、凍結防止部６４は、オーバーヒートスイッチ２５がＯＮしているか、又は温度ヒューズ２６が溶断しているか否かを判断する。そして、オーバーヒートスイッチ２５が作動しておらず、且つ、温度ヒューズ２６も溶断していないときはＳＴＥＰ８に戻り、オーバーヒートスイッチ２５が作動しているか、又は温度ヒューズ２６が溶断しているときには、ＳＴＥＰ１０に進む。

ＳＴＥＰ１０で、凍結防止部６４は、循環ポンプ４２の回転速度異常（例えば、速度指令値と実際の回転速度との乖離度合が所定レベル以上であるか否かにより判断される）が生じているか否かを判断する。そして、循環ポンプ４２の回転速度異常が生じていないときはＳＴＥＰ８に戻り、循環ポンプ４２の回転速度異常が生じているときにはＳＴＥＰ１１に進む。

ＳＴＥＰ１１で、凍結防止部６４は、異常報知（例えば、図示しないリモコンの表示部への異常表示等）を行う。また、次のＳＴＥＰ１２で、凍結防止部６４は、熱源熱動弁４５と温風暖房機７０の熱動弁を閉弁すると共に、循環ポンプ４２の作動を停止してＳＴＥＰ１３に進み、処理を終了する。

なお、漏水防止部６２によりシスターン３０への補給水が禁止されて、ＳＴＥＰ３，ＳＴＥＰ４で「通常補給水処理」の実行が禁止されたときに、ＳＴＥＰ５で「凍結防止運転」の実行条件が成立したときには、主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３内の水が少ない状態で、「凍結防止運転」が実行されることになる。

［補給水処理等の第２実施形態］
次に、図４に示したフローチャートに従って、補給水処理部６１、漏水防止部６２、及び凍結防止部６４の処理の第２実施形態について説明する。なお、図４の以降の処理は図３と同様であり、コントローラ６０は、所定の制御周期毎に、図４及び図３に示したフローチャートを繰り返し実行して、シスターン３０に補給水を行うときの漏水を防止するための漏水防止処理と、温水の流路（主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３）の凍結を防止するための凍結防止処理を行う。

図２のＳＴＥＰ５０，ＳＴＥＰ５２は補給水処理部６１による処理である。また、ＳＴＥＰ５１，ＳＴＥＰ６０は、漏水防止部６２による処理である。

ＳＴＥＰ５０で、補給水処理部６１は、低水位電極３４により水位が検出されているか否かを判断する。そして、低水位電極３４により水位が検出されているときはＳＴＥＰ５３に分岐し、低水位電極３４により水位が検出されていないときはＳＴＥＰ５１に進む。

ＳＴＥＰ５１で、漏水防止部６２は、オーバーヒートスイッチ２５が作動しているか、又は温度ヒューズ２６が溶断された状態であるか否かを判断する。そして、オーバーヒートスイッチ２５が作動しているか、又は温度ヒューズ２６が溶断しているときは、ＳＴＥＰ６０に進む。

ＳＴＥＰ６０で、漏水防止部６２と補給水処理部６１は「制限補給水処理」を実行する。「制限補給水処理」において、漏水防止部６２は、補給水弁３２の開度を例えば全開時の５０％程度に制限する。なお、補給水弁３２の開度を全開時の５０％にしたときの、補給水路３１からシスターン３０への給水流量が、本発明の所定流量に相当する。

そして、補給水処理部６１は、このように、補給水弁３２の開度が制限された状態で、上述した「通常補給水処理」と同様に、補給水弁３２を開弁して補給水路３１からシスターン３０への給水を開始し、高水位電極３３により水位（高水位）が検出されたときに、補給水弁３２を閉弁してシスターン３０への給水を停止し、ＳＴＥＰ５３に進む。

「制限補給水処理」によれば、補給水路３１からシスターン３０への給水が流量を絞って行われるため、シスターン３０に穴があいている場合に、補給水の一部が穴から漏れることを防止することができる。

一方、ＳＴＥＰ５１で、オーバーヒートスイッチ２５が作動しておらず、且つ、温度ヒューズも溶断していないときにはＳＴＥＰ５２に進む。そして、補給水処理部６１は、上述した「通常補給水処理」を行ってＳＴＥＰ５３に進む。

ＳＴＥＰ５３以降は凍結防止部６４による処理である。凍結防止部６４は、ＳＴＥＰ５３で、装置サーミスタ２８の検出温度が前記凍結判定温度以下であるか否かを判断する。

そして、装置サーミスタ２８の検出温度が凍結防止温度以下であるときは、ＳＴＥＰ５４に進み、装置サーミスタ２８の検出温度が凍結防止温度よりも高いときには、ＳＴＥＰ５０に戻る。

ＳＴＥＰ５４で、凍結防止部６４は、凍結防止運転タイマをスタートさせて、「凍結防止運転」を開始する。そして、続くＳＴＥＰ５５で、凍結防止部６４は、熱源熱動弁４５と温風暖房機７０の図示しない熱動弁（高温端末温水路２から温風暖房機７０への温水の流通と遮断を切替える開閉弁）を開弁した状態で、循環ポンプ４２を作動させる。

これにより、主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３内に水が循環されて、これらの水の通路で凍結が生じることが防止される。ＳＴＥＰ５５以降は、凍結防止部６４は上述した第１実施形態の図３と同様の処理を行う。

第２実施形態によれば、シスターン３０に穴があいている場合であっても、「制限補給水処理」が実行されるため、主温水循環路４０、バイパス通路４１、高温端末温水路２、及び低温端末温水路３内の水を増やして、「凍結防止運転」を実行することができる。

なお、本実施形態では、暖房温水端末（温風暖房機７０，床暖房機８０）に温水を循環供給する温水循環装置１を示したが、浴槽の追焚き用の熱交換器や、融雪用の放熱器に温水を循環供給する温水循環装置等、温水を循環供給する温水循環装置であれば、本発明の適用が可能である。

また、本実施形態では、本発明の湯水加熱部として、熱交換器２１と、熱交換器２１を加熱するバーナ２２（ガスバーナ）とによる構成を示したが、電気ヒータ等の他の構成による湯水加熱部を採用してもよい。

また、本実施形態では、過熱防止部６３によるバーナ２２の燃焼禁止と、漏水防止部６２による補給水処理の禁止又は制限を、共にオーバーヒートスイッチ２５のＯＮと温度ヒューズ２６の溶断による同一の過熱判定温度により判断して実行したが、異なる過熱判定温度により判断するようにしてもよい。

１…温水循環装置、１０…筺体、２１…熱交換器、２２…バーナ、２５…オーバーヒートスイッチ、２６…温度ヒューズ、２８…装置サーミスタ、３０…シスターン、３１…補給水路、３２…補給水弁、４０…主温水循環路、６０…コントローラ、６１…補給水処理部、６２…漏水防止部、６３…過熱防止部、６４…凍結防止部。

Claims (2)

1. 放熱器が途中に接続された温水循環路と、
   前記温水循環路内の湯水を循環させる循環ポンプと、
   前記温水循環路を流通する湯水を加熱する湯水加熱部と、
   前記温水循環路の途中に接続されて、前記湯水加熱部からの放熱が伝播する箇所に配置されたシスターンと、
   前記シスターンに接続された補給水路と、
   前記シスターン内に設けられて、前記シスターン内の湯水の水位を検出する水位センサと、
   前記水位センサの検出水位が所定の下限水位よりも低くなったときに、前記補給水路から前記シスターンに水を供給する補給水処理を実行する補給水処理部と、
   前記湯水加熱部の温度を検出する湯水加熱部温度センサと、
   前記湯水加熱部温度センサの検出温度が所定の第１過熱判定温度を超えたときに、前記湯水加熱部の作動を禁止する過熱防止部と
   を備えた温水循環装置であって、
   前記湯水加熱部温度センサの検出温度が所定の第２過熱判定温度を超えているときに、前記補給水処理を禁止するか、又は前記補給水処理における前記補給水路から前記シスターンへの補給水の流量を所定流量以下に制限する漏水防止部を備えたことを特徴とする温水循環装置。
2. 請求項１に記載の温水循環装置において、
   前記温水循環装置内又は前記温水循環装置の周囲の温度を検出する装置温度センサと、
   前記装置温度センサの検出温度が所定の凍結判定温度以下であるときに、前記循環ポンプを作動させて前記温水循環路内の湯水を循環させる凍結防止処理を、前記過熱防止部により前記湯水加熱部の作動が禁止されているか否かに拘わらずに行う凍結防止部と
   を備えたことを特徴とする温水循環装置。

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