JP5271049B2 - Cooling and refrigeration using artificial snow - Google Patents
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Description
本発明は、雪を利用して暑熱期の冷房または冷蔵を行う装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for performing cooling or refrigeration in a hot season using snow.
近年のCO2削減、自然エネルギー利活用の必要性の流れから、北海道や本州の降雪地方では、道路や駐車場の排雪を、雪捨て場や広場に雪山として蓄積させ、プラスチックシートやウッドチップなどで保温し、農産物の貯蔵や家屋冷房の冷熱源として利用されている。 Due to the recent trend of CO 2 reduction and utilization of natural energy, snowfall in roads and parking lots is accumulated as snow mountains in snow dumps and open spaces in Hokkaido and Honshu, and plastic sheets and wood chips are used. It is used as a heat source for storing agricultural products and cooling houses.
特許文献1〜5には、寒冷期の降雪を貯蔵しておき、貯蔵された雪が融解する潜熱を利用して暑熱期の冷房や冷蔵に利用する装置や、当該装置を熱交換器と組合せたシステムが提示されている。他にも多数の同様の技術がある。
しかしながら、雪を利用して冷房等を行う従来技術は、いずれも天然の降雪を利用したものである。天然の降雪を利用する場合、以下のような問題点がある。
市街地の雪山などに蓄積された排雪には、犬や猫の排泄物や空き缶等のごみが大量に含まれており極めて不衛生である。これらのごみに加えて断熱チップも混入されているため、毎年、その清掃と保温カバーの手入れに大きな労力が必要となっている。
また、今年6月に開催された洞爺湖サミットでは、断熱された地下倉庫に数千トンもの降雪を集めて2月に貯蔵しておき、プレスセンターの冷房に利用された。このような大量の、ごみを含まない新雪を遠方から搬送するには、大きなエネルギーを要する。また、新雪であっても、大気中の塵埃を含んでいるため、融解した後は、貯蔵庫の清掃が必要となる。また、融解後は大量の水を排水しなければならない。
However, all of the conventional techniques for performing cooling and the like using snow use natural snowfall. When using natural snowfall, there are the following problems.
Snow drainage accumulated in snowy mountains in urban areas is extremely unsanitary because it contains a large amount of waste such as dog and cat excrement and empty cans. In addition to these wastes, heat-insulating chips are also mixed in, so every year, great effort is required to clean them and to keep warm covers.
At the Toyako Summit held in June this year, thousands of tons of snow was collected in an insulated underground warehouse, stored in February, and used to cool the press center. It takes a lot of energy to transport such a large amount of fresh snow that does not contain dust from a distance. Moreover, even if it is fresh snow, since it contains the dust in air | atmosphere, after melting | dissolving, cleaning of a storage is needed. In addition, a large amount of water must be drained after thawing.
以上の問題点に鑑み、本発明は、清潔な取扱いが可能であり、貯蔵庫の清掃、搬送及び排水の負担のない、あるいは負担の軽減された、雪を利用した冷房冷蔵方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is capable of clean handling, cleaning reservoirs, without conveying and drainage burden, or which reduces the burden, providing a cold tufts refrigeration method using snow For the purpose.
上記の目的を達成するべく本発明は、以下の構成を提供する。括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参照のために付する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following configurations. Numbers in parentheses are reference numerals in the drawings described later, and are attached for reference.
本発明による人工雪による冷房冷蔵方法は、寒冷期において雪サイロ(10)の貯蔵空間(10h)内で浄水を用いた人工雪(24)を生成し該貯蔵空間内に人工雪を貯蔵する工程と、暑熱期において前記貯蔵空間(10h)内の冷気を外部へ送出して冷房または冷蔵に供した後、該送出された冷気を外部から該貯蔵空間(10h)内へ戻す工程とを有し、前記人工雪を貯蔵する工程において、先ず、前記雪サイロに一定の深さまで浄水を入れ、その表面に所定の厚さの氷を張らせた後、前記氷の面上にて人工雪を生成し貯蔵することを特徴とする。
上記の冷房冷蔵方法において、前記貯蔵空間(10h)に貯蔵された人工雪(24)の融解水を、前記雪サイロの外部に設置した貯水槽(13)に貯蔵する工程と、前記貯水槽(13)に貯蔵された融解水を用いて、次回の人工雪の降雪を行う工程とを有することが好適である。
The method of cooling and refrigeration with artificial snow according to the present invention is a process of generating artificial snow (24) using purified water in the storage space (10h) of the snow silo (10) in the cold season and storing the artificial snow in the storage space When, after being subjected to the cooling or refrigerated by sending the cold air of the storage space (10h) to the outside in the period summer heat, possess a step of returning the cool air out said transmission from the outside to the reservoir space (10h) in In the step of storing the artificial snow, first, purified water is put into the snow silo to a certain depth, ice of a predetermined thickness is stretched on the surface, and then artificial snow is generated on the surface of the ice. It is characterized by storing .
In the cooling and refrigeration method, the step of storing the melted water of the artificial snow (24) stored in the storage space (10h) in a water storage tank (13) installed outside the snow silo, and the water storage tank ( 13) using the stored melt water, Ru preferably der to have a step for snowfall next artificial snow.
本発明では、雪サイロの貯蔵空間に貯蔵する雪が、浄水を用いた人工雪であるので、ごみや汚物の混入がなく雪サイロ内部を清潔に保持することができるので、天然降雪を利用する場合に比べて衛生的であり清掃の負担が少ない。また、断熱シートや断熱チップ等の資材も不要である。 In the present invention, since the snow to be stored in the storage space of the snow silo is artificial snow using purified water, the inside of the snow silo can be kept clean with no contamination of dirt and filth, so when using natural snowfall It is hygienic and less burdensome for cleaning. Further, materials such as a heat insulating sheet and a heat insulating chip are not necessary.
人工雪が融解した融解水にもごみや汚物がないので、再利用が可能であり、融解水を廃棄する場合も環境への悪影響がない。浄水は、上水道でよいので、市街地でも本発明を実施することができる。また、市街地の環境・美観を損なわずに小さなスペースに設置できる。 Since the melted water from the artificial snow is free of dirt and dirt, it can be reused, and even if the melted water is discarded, there is no negative impact on the environment. Since purified water may be a water supply, this invention can be implemented also in an urban area. In addition, it can be installed in a small space without impairing the environment and beauty of the city.
また、雪サイロの貯蔵空間内で人工雪を生成するので、外部の雪を搬送したり搬入したりする必要がない。 Further, since artificial snow is generated in the storage space of the snow silo, it is not necessary to transport or carry in external snow.
融解水を外部の貯水槽に貯蔵しておくことにより、次回すなわち次年の人工雪のための浄水として再利用することができる。雪サイロの貯蔵空間及び貯水槽は、ほぼ外部から遮断された空間であるので、当初用いた浄水が汚染される可能性は少ない。よって、毎年繰り返し利用することができ、浄水のコストがほとんどかからない。加えて、融解水の廃棄作業が不要となる。 By storing the molten water in an external water storage tank, it can be reused as purified water for the next year, that is, the next year's artificial snow. Since the storage space and water storage tank of the snow silo are almost closed from the outside, there is little possibility that the purified water used at the beginning will be contaminated. Therefore, it can be used repeatedly every year, and the cost of purified water does not cost much. In addition, it is not necessary to discard the molten water.
必要に応じて、冷気と冷水のいずれか、または双方を同時に循環させて利用できる。また、雪を利用した冷房冷蔵装置によれば、非常に低湿度の快適な冷気を送出することができる。 If necessary, either cold air or cold water, or both can be circulated simultaneously. Moreover, according to the air-conditioning refrigeration apparatus using snow, comfortable cool air with very low humidity can be sent out.
以下、実施例を示した図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の人工雪による冷房冷蔵装置の一実施例を概略的に示した外観斜視図である。なお、地下に埋設された部分(破線Gより下の部分)も示している。図2は、図1に示した冷蔵冷房装置1の概略断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings showing examples.
FIG. 1 is an external perspective view schematically showing an embodiment of a cooling and refrigeration apparatus using artificial snow according to the present invention. In addition, the part (the part below the broken line G) embed | buried underground is also shown. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
冷房冷蔵装置1の主要部であり、人工雪の貯蔵庫である雪サイロ10は、円筒形の側壁部10aと、上向き円錐形の屋根部10b及び下向き円錐形の底床部10cとから構成されており、その内部にはほぼ密閉された貯蔵空間が得られる。雪サイロ10の大きさは、例えば、直径6〜12m、高さは直径の1.2倍程度とする。側壁部10a、屋根部10b及び床下部10cは、コンクリート製、鋼製、プラスチック製等の任意の材料から作製できるが、いずれの場合も断熱性の高い構造とし、適宜断熱材を用いてもよい。側壁部10aには、開閉可能な複数の窓10eが形成されており、屋根部10bにも開閉可能な複数の窓10fが形成されている。屋根部10bの天頂部には開口があり、開閉可能な天頂開口蓋10gが設けられている。
A
側壁部10aの下部には、冷気送出管15aが連結され、上部には冷気戻り管15bが連結されている。図示しないが、これらの管15a、15bの間には適宜の熱交換系が存在し、暑熱期の冷房または冷蔵に利用される。
底床部10cの最下部には、水溜まり部10dがあり、ここには、冷水送出管16aと冷水戻り管16bが連結されている。図示しないが、これらの管16a、16bの間にも適宜の熱交換系が存在し、暑熱期の冷房または冷蔵に利用される。
A cold
There is a
雪サイロ10の外部には、人工降雪機11が設置されている。人工降雪機11に対して浄水を供給する2つの手段として、内部浄水供給管12aと外部浄水供給管12bが連結されている。人工降雪機11に連結された浄水圧送管12cは、上方に延在し、雪サイロ10の天頂開口蓋10gの真上まで到達する。浄水圧送管12cの端部開口は下向きに形成され、降雪ノズル12c1が取り付けられている。降雪ノズル12c1から浄水を噴射する。降雪ノズル12c1の上下方向の位置は調整可能であり、必要に応じて、雪サイロ10の内部に降下させることができる。
An
さらに、雪サイロ10の外部には、貯水槽13が設置されている。貯水槽13は、雪サイロ10から排水管14aを通して排水される融解水(浄水)を貯蔵する。ポンプ13aは、貯水槽13に貯蔵された融解水を取水し、取水管14bを通して雪サイロ10へ戻すことができる。また逆に、雪サイロ10の下部に溜まった融解水を強制的に貯水槽13へ移動させるためにポンプ13aを用いることも可能である。内部のメンテナンス用にマンホール蓋13bが設けられている。
Furthermore, a
図2に示すように、雪サイロ10の内部は、貯蔵空間10hとなっている。冷気送出管15aは、貯蔵空間10h内に貫入して、鉛直方向に延在する冷気取込管15a2の下端に連結されている。冷気取込管15a2の管壁には、所定間隔で複数の冷気取込口15a3が穿設されている。
As shown in FIG. 2, the inside of the
側壁部10aに設けた窓10eは扉を開くことにより、開口部となる。また、屋根部10bに設けた窓10fも扉を開くことにより、開口部となる。屋根部の天頂開口蓋10gを開いて、浄水圧送管12cの降雪ノズル12c1を貯蔵空間10hの上端に配置することができる。
The
人工降雪機11の内部には、高圧ポンプ11aが設置されており、バルブ11a1を介して内部浄水供給管12a及び外部浄水供給管12bと連結されている。便宜上、バルブ11a1を3つのバルブで示しているが、これは、高圧ポンプ11a、内部浄水供給管12a及び外部浄水供給管12bのいずれか2つを連通させるべく切り替える切替弁を模式的に示したものであり、必要に応じて切替制御される。
なお、図2中に点線で示したように、人工降雪機11の高圧ポンプ11aを雪サイロ10の天頂開口蓋10g付近の高さに設置してもよい。このようにすると、高圧ポンプの負担が少なくなり、浄水噴射効率が向上する。
A
2, the
融解水の排水管14a及び取水管14bには、それぞれバルブ14a1及び14b1が設けられている。冷気送出管15a及び冷気戻り管15bにも、それぞれバルブ15a1及び15b1が設けられている。冷水送出管16a及び冷水戻り管16bにも、それぞれバルブ16a1及び16b1が設けられている。これらのバルブは適宜の仕切弁であり、必要に応じて開閉制御される。
Valves 14a1 and 14b1 are provided on the
図3A及び図3Bを参照して、本発明の冷房冷蔵装置に対し、外部からの浄水を供給して稼働させる第1年目の寒冷期(冬季等)の稼働工程を説明する。この工程は、初めて本装置1を使用する場合、あるいは、それまで使用していた浄水を廃棄して新たな浄水に替える場合に行われる。また、この寒冷期の工程は、十分に寒冷な時期及び時間を選んで行う。
With reference to FIG. 3A and FIG. 3B, the operation | movement process of the 1st year cold season (winter season etc.) which supplies the purified water from the outside and operates with respect to the air_conditioning | refrigeration apparatus of this invention is demonstrated. This process is performed when the
図3Aは、第1年目の寒冷期の第1工程を示す図である。図中、開バルブを白で、閉バルブを影付きで示している(以下の図においても同様)。最初は、貯蔵空間10h内及び貯水槽13内は、空の状態である。
先ず、外部浄水供給管12b及び内部浄水供給管12aを連通させて、外部からの浄水を貯蔵空間10hに所定の深さまで入れる(浄水の流れを白抜き矢印で示す。以下同様)。例えば、底床部10cと側壁部10aの境界辺りまで入れる。外部からの浄水は、上水道の水や清浄な天然水などである。営農用に適する程度の水であれば、十分好適である。また、遠方から搬送してくるのではなく、直ぐに入手できる浄水を利用する。
FIG. 3A is a diagram illustrating a first step in the cold season of the first year. In the figure, the open valve is shown in white and the closed valve is shaded (the same applies to the following figures). Initially, the
First, the external purified
次に、側壁部10aの窓10e及び屋根部10bの窓10fを全て開き、外部の冷気が窓10eから流入して窓10fから流出されるような流れを発生させる(黒矢印参照)。適宜の期間放置して、貯蔵空間10h内の浄水の表面に適宜の厚さの氷22を張らせる。この氷22の上に人工雪を堆積させるので、貯蔵期間中にその重みで割れない程度の厚さとする。例えば、5〜10cm程度とする。氷22を張らせることにより雪サイロ10内の温度上昇を抑制できる。特に、次工程で浄水噴射により人工雪を生成する際に、潜熱による温度上昇を抑制するために有効であり、確実に人工雪を生成できる。
Next, all the
図3Bは、第1年目の寒冷期の第2工程を示す図である。図3Aと同様に、全ての窓10e、10fを開いておく。人工降雪機の高圧ポンプ11aを駆動し、外部浄水供給管12bから浄水を取り入れ、浄水圧送管12cに浄水を圧送する。貯蔵空間10hの上端近傍に配置された降雪ノズル12c1から、浄水の噴霧23が噴射される。浄水の噴霧23は直ちに凍結して人工雪24が生成され、貯蔵空間10hに張られた氷の上に堆積していく。
FIG. 3B is a diagram illustrating a second step in the cold season of the first year. As in FIG. 3A, all
貯蔵空間10hに所定の量の人工雪が堆積したならば、降雪ノズル12c1を取り外し、全ての窓10e、10f及び天頂開口蓋10gを閉じる。こうして、ほぼ密閉された状態で、人工雪を暑熱期まで貯蔵する。こうして、冬季に人工雪を生成貯蔵し、夏季に冷房冷蔵に利用する。冷房に利用する場合は、雪サイロ内の人工雪が少なくとも10か月間滞留するように設計する。また、食品等の冷蔵に利用する場合は、雪サイロ内の人工雪が通年滞留するように設計する。
When a predetermined amount of artificial snow has accumulated in the
図4は、暑熱期(夏季等)の稼働工程を示す図である。暑熱期においては、気温の上昇とともに貯蔵された人工雪が次第に融解し始める。このときの潜熱により、貯蔵空間10h内は冷却され、冷気で満たされる。
冷気送出管15a及び冷気戻り管15bのバルブを開き、図示しない適宜のポンプを稼働させて冷気を循環させ、家屋内の冷房や生鮮品貯蔵庫等の冷蔵を行う。冷気は、貯蔵空間10h内の冷気取込口15a3から冷気取込管15a2を通り、冷気送出管15aにより適宜の熱交換系へ供給される。熱交換を終えた冷気は、冷気戻り管15bにより貯蔵空間10h内に戻ってくる。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation process in a hot season (summer season, etc.). In the hot season, the stored artificial snow gradually begins to melt as the temperature rises. Due to the latent heat at this time, the interior of the
The valves of the cold
また、人工雪が融解してくると、融解水が貯蔵空間10hの下部に溜まってくる。氷22も割れて、氷の下に元々存在してた浄水と融解水と氷22とが混在して、氷水状態となる。この下部の冷水を循環させて、冷房または冷蔵を行うこともできる。最下部の円筒形の水溜まり部16に連結された冷水送出管16a及び冷水戻り管16bのバルブを開き、図示しない適宜のポンプを稼働させて冷水を循環させる。
Moreover, when the artificial snow is melted, the melted water accumulates in the lower part of the
排水管14aのバルブを開いておき、融解水の量がこのレベルを超えたならば貯水槽13の方へ自然に排水されるようにする。こうして、融解水が貯水槽13に貯蔵される。例えば、人工雪が完全に融解したとき、人工雪の当初の量の半分程度に相当する融解水が貯水槽13に貯蔵されるようにし、また、もう半分に相当する融解水は、貯蔵空間10hの下部に残されるようにする。あるいは、貯水槽13のポンプ13aを駆動して、貯蔵空間10h内の融解水を強制的に貯水槽13に移動させてもよい。この融解水は、浄水である。
このようにして、1年目に用いた浄水を、貯水槽13と貯蔵空間10hの下部に分けて貯蔵することもできるし、貯水槽13のみで貯蔵することもできる。
The valve of the
Thus, the purified water used in the first year can be stored separately in the lower part of the
図5A及び図5Bを参照して、本発明の冷房冷蔵装置を、その内部に保存した浄水を利用して稼働させる第2年目以降の稼働工程を説明する。 With reference to FIG. 5A and FIG. 5B, the operation process after the 2nd year which operates the air-conditioning / refrigeration apparatus of this invention using the purified water preserve | saved inside is demonstrated.
図5Aは、第2年目以降の寒冷期の第1工程を示す図である。先ず、ポンプ13aを駆動して、貯水槽13内に貯蔵された浄水を貯蔵空間10h内に所定の深さとなるまで取水する。例えば、底床部10cと側壁部10aの境界辺りまで入れる。
Drawing 5A is a figure showing the 1st process of the cold season after the 2nd year. First, the
次に、側壁部10aの窓10e及び屋根部10bの窓10fを全て開き、外部の冷気が窓10eから流入して窓10fから流出されるような流れを発生させる。適宜の期間放置して、貯蔵空間10h内の浄水の表面に適宜の厚さの氷22を張らせる。この段階は、図3Aと同じである。
Next, all the
図5Bは、第2年目以降の寒冷期の第2工程を示す図である。図5Aと同様に、全ての窓10e、10fを開いておく。ポンプ13aを駆動して、貯水槽13内に貯蔵された浄水を取水して貯蔵空間10hの氷の下へ送り込むと同時に、人工降雪機の高圧ポンプ11aを駆動して、内部浄水供給管12aを通して貯蔵空間10hの下部の浄水を取込み、浄水圧送管12cに浄水を圧送する。貯蔵空間10hの上端近傍に配置された降雪ノズル12c1から、浄水の噴霧23が噴射される。浄水の噴霧23は直ちに凍結して人工雪24が生成され、貯蔵空間10hに張られた氷の上に堆積していく。
Drawing 5B is a figure showing the 2nd process of the cold season after the 2nd year. As in FIG. 5A, all
貯蔵空間10hに所定の量の人工雪が堆積したならば、降雪ノズル12c1を取り外し、全ての窓10e、10f及び天頂開口蓋10gを閉じる。こうして、ほぼ密閉された状態で、人工雪を貯蔵する。
When a predetermined amount of artificial snow has accumulated in the
第2年目以降の暑熱期の稼働工程は、図4と同じである。 The operation process in the hot season after the second year is the same as FIG.
図6は、雪を利用した冷房冷蔵装置の効果を説明する湿り空気線図である。暑熱期の稼働工程において、外部から雪サイロの貯蔵空間に戻された冷気が、温度が28℃、湿度80%であるとする(a点)。貯蔵空間内は、氷と水が共存する0℃の状態であり相対湿度100%である(b点)。外部から戻された冷気は、貯蔵空間内でa点からb点へ状態遷移し、再び外部へ送出される。外部の熱交換系において冷気の温度が10℃に上がったとき湿度は55%となり(c点)、さらに15℃に上がったとき湿度は38%となる(d点)。従って、雪を利用した冷房冷蔵装置によれば、低湿度の快適な冷気を供給することができる。 FIG. 6 is a moist air diagram illustrating the effect of the cooling and refrigeration apparatus using snow. Assume that the cold air returned from the outside to the storage space of the snow silo in the operation process in the hot season has a temperature of 28 ° C. and a humidity of 80% (point a). The storage space is at 0 ° C. where ice and water coexist and has a relative humidity of 100% (point b). The cold air returned from the outside makes a state transition from the point a to the point b in the storage space and is sent to the outside again. When the temperature of the cold air rises to 10 ° C. in the external heat exchange system, the humidity becomes 55% (point c), and when the temperature rises further to 15 ° C., the humidity becomes 38% (point d). Therefore, according to the cooling and refrigeration apparatus using snow, comfortable cold air with low humidity can be supplied.
なお、本発明で用いる雪サイロの形状は上記の円筒形に限られない。また、浄水を安価かつ豊富に入手できる環境下においては、貯水槽を設けずに、毎年外部の浄水を利用してもよい。 The shape of the snow silo used in the present invention is not limited to the above-described cylindrical shape. Moreover, in an environment where purified water can be obtained abundantly and abundantly, outside water may be used every year without providing a water storage tank.
1:人工雪冷房冷蔵装置
10:雪サイロ
10a:側壁部
10b:屋根部
10c:底床部
10d:水溜まり部
10e:側面窓
10f:屋根窓
10g:天頂開口蓋
11:人工降雪機
11a:高圧ポンプ
12a:内部浄水供給管
12b:外部浄水供給管
12c:浄水圧送管
12c1:降雪ノズル
13:貯水槽
13a:ポンプ
13b:マンホール蓋
13c:入水管
14a:排水管
14b:取水管
15a:冷気送出管
15a2:冷気取込管
15a3:冷気取込口
15b:冷気戻り管
16a:冷水送出管
16b:冷水戻り管
11a1、14a1、14b1、15a1、15b1、16a1、16b1:バルブ
21:水
22:氷
23:浄水噴霧
24:人工雪
25:融解水
1: Artificial Snow Cooling Refrigerator 10:
Claims (2)
暑熱期において前記貯蔵空間(10h)内の冷気を外部へ送出して冷房または冷蔵に供した後、該送出された冷気を外部から該貯蔵空間(10h)内へ戻す工程とを有し、
前記人工雪を貯蔵する工程において、先ず、前記雪サイロに所定の深さまで浄水を入れ、その表面に所定の厚さの氷を張らせた後、前記氷の面上にて人工雪を生成し貯蔵することを特徴とする人工雪による冷房冷蔵方法。 Generating artificial snow (24) using purified water in the storage space (10h) of the snow silo (10) in the cold season and storing the artificial snow in the storage space;
A step of sending the cool air in the storage space (10h) to the outside in the hot season and subjecting it to cooling or refrigeration, and then returning the sent cool air from the outside into the storage space (10h) ,
In the step of storing the artificial snow, first, purified water is put into the snow silo to a predetermined depth, and ice of a predetermined thickness is stretched on the surface, and then artificial snow is generated on the surface of the ice. A cooling and refrigeration method using artificial snow, characterized by storing .
前記貯水槽(13)に貯蔵された融解水を用いて、次回の人工雪の生成を行う工程とを有することを特徴とする請求項1に記載の人工雪による冷房冷蔵方法。 Storing the melted water of the artificial snow (24) stored in the storage space (10h) in a water tank (13) installed outside the snow silo;
The method for cooling and refrigerating with artificial snow according to claim 1 , further comprising the step of generating next artificial snow using the melted water stored in the water storage tank (13).
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