JP2016109356A - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】室内機において冷媒ガスが漏れた場合に、その漏れた冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留する。【解決手段】本発明の空気調和機は、吹出口を有する室内機と、室内機に接続される室外機とを備え、可燃性冷媒または微燃性冷媒が使用される空気調和機であって、室内機に配置される冷媒ガス検出センサを有しており、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が吹出口から吹き出されるように制御される。【選択図】図8

Description

本発明は、例えば可燃性冷媒が使用される空気調和機に関する。
従来から、可燃性冷媒が使用される空気調和機において、空気調和機の室内機に冷媒ガス検出センサが取り付けられたものが知られている。
特開2012−13348号公報
従来の空気調和機の室内機において冷媒ガスが漏れた場合、その漏れた冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留する問題がある。したがって、空気調和機には、室内機が運転されてない状態において、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、室内機の吹出口から風を吹き出すようにして、漏れた冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを抑制するものがある。しかし、従来の空気調和機では、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの吹出口における風量が決められているが、例えば室内機が設置される部屋の広さが広い場合、室内機の吹出口から風を吹き出すようにしても、室内機の吹出口から吹き出される風の風速が遅く、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを十分に抑制できない問題がある。
そこで、本発明の目的は、室内機において冷媒ガスが漏れた場合に、その漏れた冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを十分に防止できる空気調和機を提供することである。
第1の発明にかかる空気調和機は、吹出口を有する室内機と、前記室内機に接続される室外機とを備え、可燃性冷媒または微燃性冷媒が使用される空気調和機であって、前記室内機に配置される冷媒ガス検出センサを有しており、前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、当該空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が前記吹出口から吹き出されるように制御されることを特徴とする。
この空気調和機では、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、当該空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が吹出口から吹き出されるので、室内機において冷媒ガスが漏れたときに、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを十分に防止できる。
第2の発明にかかる空気調和機は、第1の発明にかかる空気調和機において、前記可燃性冷媒または微燃性冷媒は、R32、R32を65wt%以上含む混合冷媒及びHFO系混合冷媒のいずれかであることを特徴とする。
第3の発明にかかる空気調和機は、第1または第2の発明にかかる空気調和機において、前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの前記室内機の前記吹出口における風向は、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しの少なくとも1つである特徴とする。
第4の発明にかかる空気調和機は、第3の発明にかかる空気調和機において、前記室内機は、前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの前記吹出口における風向として、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しの少なくとも2つを取り得るものであって、前記最低風速は、前記吹出口における風向ごとに予め決められていることを特徴とする。
この空気調和機では、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの吹出口における最低風速が、吹出口から吹き出される風向ごとに予め決められているので、室内機において冷媒ガスが漏れたときに、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを効果的に防止できる。
第5の発明にかかる空気調和機は、第1−第4の発明のいずれかにかかる空気調和機において、前記室内機は、床置き型の室内機であることを特徴とする。
この空気調和機は、冷媒ガスが室内空間の床付近に局所的に滞留するのを防止できる床置き型の室内機を有している。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
第1―第5の発明では、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、当該空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が吹出口から吹き出されるので、室内機において冷媒ガスが漏れたときに、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを十分に防止できる。
本発明の実施の形態にかかる空気調和機の冷媒回路を示す回路図である。 図1に示す室内機の斜視図である。 室内機の正面図である。 図3に示すIV-IV線断面図である。 室内機から前面パネルを取り外したときの斜視図である。 室内機の制御ブロックを示す図である。 冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの吹出口から吹き出される風の風向を説明する図である。 冷媒ガスが漏れたときに室内空間の空気が攪拌されるかについての評価結果を示す図である。
以下、図面を参照しつつ本発明に係る空気調和機の実施の形態について説明する。
[空気調和機の全体構成]
図1に示すように、本実施形態の空気調和機は、圧縮機1と、圧縮機1の吐出側が一端に接続された四路切換弁2と、四路切換弁2の他端に一端が接続された室外熱交換器3と、室外熱交換器3の他端に一端が接続された電動膨張弁4と、電動膨張弁4の他端に閉鎖弁12、連絡配管L1を介して一端が接続された室内熱交換器5と、室内熱交換器5の他端に閉鎖弁13、連絡配管L2、四路切換弁2を介して一端が接続され、他端が圧縮機1の吸入側に接続されたアキュムレータ6とを備えている。上記の圧縮機1、四路切換弁2、室外熱交換器3、電動膨張弁4、室内熱交換器5およびアキュムレータ6で冷媒回路が構成されている。
また、この空気調和機は、室外熱交換器3の近傍に配置された室外ファン7と、室内熱交換器5の近傍に配置された室内ファン8とを備えている。上記の圧縮機1、四路切換弁2、室外熱交換器3、電動膨張弁4、アキュムレータ6、及び室外ファン7は、室外機10に配置され、室内熱交換器5、及び室内ファン8は、室内機20に配置されている。
この空気調和機では、暖房運転時、四路切換弁2を実線の切換え位置に切り換えて、圧縮機1を起動すると、圧縮機1から吐出された高圧冷媒が四路切換弁2を通って室内熱交換器5に入る。そして、室内熱交換器5で凝縮した冷媒は、電動膨張弁4で減圧された後に室外熱交換器3に入る。室外熱交換器3で蒸発した冷媒が四路切換弁2およびアキュムレータ6を介して圧縮機1の吸入側に戻る。こうして、圧縮機1、室内熱交換器5、電動膨張弁4、室外熱交換器3およびアキュムレータ6で構成された冷媒回路を冷媒が循環して、冷凍サイクルを実行する。そして、室内ファン8により室内熱交換器5を介して室内空気を循環させることにより室内を暖房する。
これに対して、冷房運転時(除湿運転時を含む)は、四路切換弁2を点線の切換え位置に切り換えて、圧縮機1を起動すると、圧縮機1から吐出された高圧冷媒が四路切換弁2を通って室外熱交換器3に入る。そして、室外熱交換器3で凝縮した冷媒は、電動膨張弁4で減圧された後に室内熱交換器5に入る。室内熱交換器5で蒸発した冷媒が四路切換弁2およびアキュムレータ6を介して圧縮機1の吸入側に戻る。こうして、圧縮機1、室外熱交換器3、電動膨張弁4、室内熱交換器5およびアキュムレータ6の順に冷媒が循環する冷凍サイクルを実行する。そして、室内ファン8により室内熱交換器5を介して室内空気を循環させることにより室内を冷房する。
この空気調和機では、可燃性冷媒が使用される。本発明において「可燃性冷媒」とは、可燃性冷媒のほか微燃性冷媒を含む。この空気調和機では、例えば微燃性冷媒であるR32、R32を65wt%以上含む混合冷媒、または、HFO系混合冷媒が使用されるが、例えばR290が用いられてもよい。また、この空気調和機では、空気よりも比重が大きい冷媒が使用される。
[室内機]
図2−図5に示すように、室内機20は、床置き型の室内機であって、室内の壁面に後面側が取り付けられる略長方形状の底フレーム21と、底フレーム21の前面側に取り付けられ、前面に略長方形状の開口部22dを有する前面グリル22と、前面グリル22の開口部22dを覆うように取り付けられた前面パネル23とを備えている。この底フレーム21、前面グリル22及び前面パネル23により、ケーシング20aが形成されている。
前面グリル22の上部には、上側吹出口22aが設けられ、前面グリル22の下部には、下側吹出口22bが設けられている。上側吹出口22aに連通する上側吹き出し通路P1には、上下方向について上側吹出口22aから吹き出される空気流の風向を変更する上下フラップ24と、左右方向について上側吹出口22aから吹き出される空気流の風向を変更する左右フラップ25とが設けられている。上下フラップ24には、フラップモータ24a(図6参照)が接続されており、左右フラップ25には、フラップモータ25a(図6参照)が接続されている。上下フラップ24は、フラップモータ24aの駆動により、水平方向に沿った回転軸の周りを回動可能である。この上下フラップ24は、冷房運転および暖房運転時には、図4に示す上下風向制御範囲において回動して、上側吹出口22aから冷風または温風を前方かつ斜め上方に吹き出す。また、運転停止時は、図2に示すように、上側吹出口22aを閉じる。左右フラップ25は、フラップモータ25aの駆動により、左右方向に搖動可能である。この左右フラップ25は、冷房運転および暖房運転時には、左右風向制御範囲において搖動することにより、上側吹出口22aから冷風または温風を吹き出す方向を変えることができる。本実施形態の空気調和機の室内機20では、上側吹出口22aにおける左右風向としては、正面方向、左方向、右方向、左右方向のいずれかに切り換え可能に構成される。
一方、下側吹出口22bに連通する下側吹き出し通路P2内には、下側吹出口22bを開閉するシャッター30と、左右方向について下側吹出口22bから吹き出される空気流の風向を変更する左右フラップ31が配置されている。シャッター30には、シャッターモータ30bが接続されている。シャッター30は、シャッターモータ30bの駆動により、図4に示すように、水平方向に沿った軸30aを中心に回動する。このシャッター30は、一点鎖線で示すAの位置で停止して、下側吹出口22bを開き、一点鎖線で示すBの位置で停止して、下側吹出口22bを閉じる。なお、左右フラップ31は、手動でフラップの向きが調整されるものである。本実施形態の空気調和機の室内機20では、下側吹出口22bにおける左右風向としては、正面方向、左方向、右方向、左右方向のいずれかに切り換え可能に構成される。
前面パネル23の左右の側面には、側方吹出口22c(図2では右側のみを示す)が設けられている。側方吹出口22cに連通する側方吹き出し通路内には、側方吹出口22cを開閉するシャッター(図示しない)が配置されている。また、上記前面パネル23の上側には、上側吸込口23aが設けられ、前面パネル23の下側には、下側吸込口23bが設けられている。
図4に示すように、底フレーム21の略中央には、ファンモータ26が固定されている。このファンモータ26の軸が接続された室内ファン8が、軸が前後方向になるように底フレーム21に配置されている。室内ファン8は、前面側から吸い込んだ空気を軸に対して半径方向外側に吹き出すターボファンである。また、底フレーム21は、室内ファン8の前面側に形成されたベルマウス27を有している。そして、ベルマウス27の前面側に室内熱交換器5が配置され、その室内熱交換器5の前面側に前面グリル22が取り付けられる。また、その前面グリル22のさらに前面側に前面パネル23が取り付けられる。前面グリル22の開口部22cには、フィルタが取り付けられている。
この空気調和機では、運転が開始されると、ファンモータ26が駆動して、室内ファン8が回転する。そして、室内ファン8の回転によって、上側吸込口23a及び下側吸込口23bから室内機20の内部に室内空気が吸い込まれて、室内機20の内部に吸い込まれた室内空気は、室内熱交換器5で熱交換された後、上側吹出口22a、下側吹出口22b、側方吹出口22cの少なくとも1つから室内に吹き出される。なお、本実施形態の空気調和機の室内機20では、下側吹き出し通路P2内のシャッター30によって下側吹出口22bを開閉可能であり、側方吹き出し通路内のシャッターによって側方吹出口22cを開閉可能である。
図5に示すように、室内熱交換器5の下方には、室内熱交換器5で生じた空気中からの凝縮水を受け取って排水するためのドレンパン28が配置されている。また、室内熱交換器5の右外側(長手方向外側)、かつ上方には、電装品箱50が配置されている。電装品箱50の下方には、冷媒ガス検出センサ9が着脱可能に取り付けられている。この冷媒ガス検出センサ9は、室内熱交換器5及びドレンパン28の右外側(長手方向外側)に配置される。
この空気調和機では、万一、室内熱交換器5内の冷媒配管が破損するなどして、冷媒ガスが漏洩した場合、空気より比重の大きい冷媒ガスは下方に流れて、ドレンパン28に達する。ドレンパン28に達した冷媒ガスは、ドレンパン28の左端側から右端側に向かって流れるため、ドレンパン28に達した冷媒ガスは、長手方向について冷媒ガス検出センサ9側において、ドレンパン28から溢れやすい。溢れた冷媒ガスは、室内機20の底に滞留し、室内機20から外部に漏洩する。
(電装品箱)
電装品箱50には、制御部51が収納されており、空気調和機の冷暖房運転等に必要な各構成部品の制御を行う。この制御部51には、図6に示すように、ファンモータ26、冷媒ガス検出センサ9、フラップモータ24a、フラップモータ25a、シャッターモータ30bが接続されており、室内ファン8、上下フラップ24、シャッター30の制御を行ったり、冷媒ガス検出センサ9で検出された冷媒ガスの検出結果に基づいて、冷媒漏れの有無を判断したりする。
(冷媒ガス検出センサ)
冷媒ガス検出センサ9は、漏洩した冷媒ガスを検出するセンサであり、図5に示すように、ドレンパン28と同じ高さ又はドレンパン28より下方に配置されている。また、ドレンパン28の右外側(長手方向外側)かつドレンパン28及び室内熱交換器5よりも奥(後方)に配置されている。
本実施形態の空気調和機の室内機20は、吹出口から吹き出される風の風向として、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しのいずれかを取り得る。図7(a)−(c)は、吹出口から吹き出される風の風向を示しており、左側には、室内機の側面図を使用して上下風向を示し、右側には、室内機の上面図を使用して左右風向を示している。上側吹出口22aからの吹き出し方向は、水平方向より上方に20−70°の方向であって、下側吹出口22bからの吹き出し方向は、略水平方向である。図7(d)は、吹出口から吹き出される風の風向を示しており、左側には、室内機の正面図を使用して左右風向を示し、右側には、室内機の上面図を使用して左右風向を示している。
<上吹き出し>:図7(a)に示すように、上側吹出口22aから正面方向に吹き出し、且つ、下側吹出口22b及び側方吹出口22cから吹き出さない状態である。
<下吹き出し>:図7(b)に示すように、上側吹出口22a及び側方吹出口22cから吹き出さない、且つ、下側吹出口22bから正面方向に吹き出す状態である。
<上下吹き出し>:図7(c)に示すように、上側吹出口22aから正面方向に吹き出し、且つ、下側吹出口22bから正面方向に吹き出し、側方吹出口22cから吹き出さない状態である。
<左右吹き出し>:図7(d)に示すように、上側吹出口22a及び下側吹出口22bから吹き出さない、且つ、側方吹出口22cから前方斜め方向に吹き出す状態である。
吹出口から吹き出される風の風速(m/sec)は、室内ファンの回転数に基づいて室内風量が導出されることから、その風量を吹出口の面積(吹出面積)によって除算することによって算出される。吹出口の面積は、上吹き出しでは、上側吹出口22aの面積であり、下吹き出しでは、下側吹出口22bの面積であり、上下吹き出しでは、上側吹出口22aの面積と下側吹出口22bの面積の合計であり、左右吹き出しでは、側方吹出口22cの面積である。
本実施形態では、室内機20において、冷媒ガス検出センサ9が冷媒ガスを検出したときに、吹出口から吹き出される風の風速(m/sec)を、どの程度の大きさにすると、室内機20が設置された室内空間の空気が十分に攪拌されるかについての評価を行った。評価としては、室内機20が設置される室内の広さ(畳数)と、室外機10と室内機20とを有する空気調和機の冷房定格能力(kW)とを種々変化させるとともに、吹出口から吹き出される風の風向を変化させることにより、それぞれの状態において、室内機20が設置された室内空間の空気が十分に攪拌されるかを評価した。室内機20が設置された室内空間の空気が十分に攪拌されるかは、室内空間に冷媒ガスが局所的に滞留した可燃領域が発生したか否かに基づいて判断した。具体的には、冷媒濃度が「R290」の場合は5%以上、「R32」及び「R32を65%以上含む混合冷媒」の場合は10%〜30%の領域を可燃領域とする。本実施形態では、室内空間の換気条件は、天井までの高さ2.4m 、ドアの幅900mm、ドアの上隙間3mm or下隙間3mmありの状態とし、冷媒ガスの漏えい速度は、10−20kg/hrとして評価を行った。
図8は、それぞれの状態において、室内機20が設置された室内空間の空気が十分に攪拌されるかの評価結果を示している。図8において、室内空間の空気が十分に攪拌された場合を、○とし、室内空間が十分に攪拌されなかった場合を、×としている。図8の評価結果について、例えば、室内の広さが18畳、空気調和機の冷房定格能力(kW)が5.6kWであって、吹出口から吹き出される風の風向が上吹き出しである場合の評価について、詳しく説明する。このとき、上側吹出口22aから吹き出される風の風速が2.5m/secの状態では、室内空間が十分に攪拌されなかったのに対し、上側吹出口22aから吹き出される風の風速が3.0m/secの状態では、室内空間の空気が十分に攪拌されたことを示している。したがって、この状態では、上側吹出口22aから吹き出される風の風速が3.0m/sec以上の状態では、室内空間の空気が十分に攪拌されることが分かる。これは、図8のその他の状態においても同様であって、図8の評価結果から、それぞれの室内の広さ、空気調和機の冷房定格能力、吹出口から吹き出される風の風向において、室内空間の空気が十分に攪拌された評価が得られた風速(最低風速)以上の状態では、室内空間の空気が十分に攪拌されることが分かる。図8の評価結果では、室内空間の空気が十分に攪拌された評価が得られた風速(最低風速)の最小値は、室内の広さが6畳以下、空気調和機の冷房定格能力(kW)が2.2kWであって、吹出口から吹き出される風の風向が左右吹き出しである状態における0.8m/secである。
本発明において、例えば、室内の広さが18畳用の機種(空気調和機の冷房定格能力が5.6kW)であって、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときに、上吹き出しによって室内空間の空気が攪拌される空気調和機では、上側吹出口22aから吹き出される風の風速を、最低風速である3.0m/sec以上にすればよく、下吹き出しによって室内空間の空気が攪拌される空気調和機では、下側吹出口22bから吹き出される風の風速を、最低風速である2.7m/sec以上にすればよく、上下吹き出しによって室内空間の空気が攪拌される空気調和機では、上側吹出口22aと下側吹出口22bから吹き出される風の風速を、最低風速である2.5m/sec以上にすればよく、左右吹き出しによって室内空間の空気が攪拌される空気調和機では、上側吹出口22aから吹き出される風の風速を、最低風速である2.2m/sec以上にすればよい。
例えば、室内の広さが10畳用、12畳用、14畳用、16畳用、18畳用の共通の機種として設計された空気調和機については、室内の広さに応じて、空気調和機の冷房定格能力(kW)を変更するために、圧縮機周波数が変更されることがある。具体的には、例えば冷房定格能力(kW)に対応した圧縮機周波数が、機種ごとに、異なる周波数が決められる。この空気調和機では、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときに、吹出口から吹き出される風の風量を一定に決められることがあり、上下吹き出しによって室内空間の空気が攪拌される空気調和機では、上側吹出口22aと下側吹出口22bから吹き出される風の風速を、室内の広さが18畳用(空気調和機の冷房定格能力が5.6kW)の上下吹き出しの最低風速である2.5m/sec以上にすれば、10畳用、12畳用、14畳用、16畳用の機種として使用されたときでも、それぞれの上下吹き出しの最低風速以上になる。したがって、この空気調和機では、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときの吹出口から吹き出される風の風速を2.5m/sec以上にすればよいが、室内空間の空気が十分に攪拌されるように、最低風速より大きい風速にされる方がよい。例えば、最低風速が2.5m/secである場合、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときの吹出口から吹き出される風の風速を4.4m/sec程度にすることが考えられる。
[本実施形態の空気調和機の特徴]
本実施形態の空気調和機には、以下の特徴がある。
本実施形態の空気調和機では、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときに、空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が吹出口から吹き出されるので、室内機20において冷媒ガスが漏れたときに、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを十分に防止できる。
本実施形態の空気調和機では、冷媒ガス検出センサ9により冷媒ガスが検出されたときの吹出口における最低風速が、吹出口から吹き出される風向ごとに予め決められているので、室内機20において冷媒ガスが漏れたときに、冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを効果的に防止できる。
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
上記実施形態では、冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの吹出口から吹き出される風の風向として、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しのいずれかを取り得る室内機について説明したが、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しの少なくとも1つを取り得る室内機において、本発明の効果が得られる。したがって、上側吹出口だけを有する室内機であってよいし、下側吹出口だけを有する室内機であってよいし、上側吹出口及び下側吹出口だけを有する室内機であってよいし、側方吹出口だけを有する室内機であってよい。
本発明を利用すれば、漏れた冷媒ガスが室内空間のある部分に局所的に滞留するのを防止できる。
9 冷媒ガス検出センサ
10 室外機
20 室内機
20a ケーシング
22a 上側吹出口(吹出口)
22b 下側吹出口(吹出口)
22c 側方吹出口(吹出口)

Claims (5)

  1. 吹出口を有する室内機と、前記室内機に接続される室外機とを備え、可燃性冷媒または微燃性冷媒が使用される空気調和機であって、
    前記室内機に配置される冷媒ガス検出センサを有しており、
    前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときに、当該空気調和機の冷房定格能力に応じて予め決められた最低風速以上の風速の風が前記吹出口から吹き出されるように制御されることを特徴とする空気調和機。
  2. 前記可燃性冷媒または微燃性冷媒は、R32、R32を65wt%以上含む混合冷媒及びHFO系混合冷媒のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの前記室内機の前記吹出口における風向は、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しの少なくとも1つである特徴とする請求項1または2に記載の空気調和機。
  4. 前記室内機は、前記冷媒ガス検出センサにより冷媒ガスが検出されたときの前記吹出口における風向として、上吹き出し、下吹き出し、上下吹き出し、及び、左右吹き出しの少なくとも2つを取り得るものであって、
    前記最低風速は、前記吹出口における風向ごとに予め決められていることを特徴とする請求項3に記載の空気調和機。
  5. 前記室内機は、床置き型の室内機であることを特徴とする請求項1−4のいずれかに記載の空気調和機。
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