JP6298542B2 - 冷凍サイクル装置の室外ユニット - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル装置の室外ユニットに係り、特に室外ユニットに設けられる電装品の冷却構造に関する。

冷凍サイクル装置の室外ユニットは、仕切り板によって、圧縮機や四方弁等が配置される機械室と、熱交換器や送風ファンが配置される熱交換室とに仕切られる。その内、機械室には、圧縮機や送風ファンを駆動制御するための電装品ユニットが配置される。圧縮機や送風ファンの駆動に伴い電装品ユニットの電装品が発熱し、この発熱による電装品の故障や誤動作を防止するために、ヒートシンク等を用いて電装品を冷却している。

一般的に営統サイクル装置の室外ユニットは、最大運転能力（ｋＷ）が同一の場合、筐体サイズが小さいものが好まれ、筐体サイズが同一の場合は、より最大運転能力（ｋＷ）が大きいものが好まれる。筐体サイズを小さくすると機械室内に電装品から発生する熱が籠りやすくなり、最大運転能力を大きくすると圧縮機や送風機の大型化にともない、これらを駆動制御する電装品の発熱量が大きくなる。いずれにしても効率よく電装品を冷却する必要があり、近年では、冷凍サイクル中の冷媒の一部を利用して冷却したり、ヒートパイプを用いて電装品を冷却するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１３２６３７号公報

しかしながら、例えば、上記特許文献１に記載のように、冷凍サイクル中の冷媒の一部を利用したり、ヒートパイプを用いて電装品を冷却するものは、構造が複雑になり、コストが高くなってしまう。

本発明の実施形態は、上記のような課題に鑑みなされたもので、コストの増大を抑えつつ、電装品を効率良く冷却することができる冷凍サイクル装置の室外ユニットを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために提供される本発明の一実施例に依る冷凍サイクル装置の室外ユニットは、筐体と、筐体内部を仕切板により、熱交換室と、機械室とに縦方向に区画し、前記熱交換室には、熱交換器および送風機が配置され、前記機械室には、圧縮機および電装品ユニットが配置される、冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
前記仕切板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔が設けられ、更に、前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトが設けられ、
前記ダクトは、台形状の正面側側板および背面側側板と、台形の上底部分を構成する上底面と、台形の２つの脚部分を構成する上側斜面および下側斜面と、前記上底面、前記上側斜面および前記下側斜面に設けられる一連の排気孔と、を有し、その上下方向の中間部である前記上底面が上下両端部よりも前記機械室の反対側に突出して形成されること、を特徴とする。
また、冷凍サイクル装置の室外ユニットは、筐体と、筐体内部を仕切板により、熱交換室と、機械室とに縦方向に区画し、前記熱交換室には、熱交換器および送風機が配置され、前記機械室には、圧縮機および電装品ユニットが配置される、冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
前記仕切板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔が設けられ、更に、前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトが設けられ、
前記ダクトは、その上下方向の中間部が上下両端部よりも前記機械室の反対側に突出して形成されること、および前記上下方向の両端部に前記送風機のリード線を保持するリード線ガイドが一体的に設けられること、を特徴とする。
更に、より詳細な実施形態に依れば、冷凍サイクル装置の室外ユニットは、底面パネル、正面パネル、背面パネル、左右側面パネルにより構成される筐体と、筐体内部を、熱交換器および送風機が配置される熱交換室と、圧縮機および電装品ユニットが配置される機械室とに縦方向に区画する仕切り板と、前記熱交換と前記正面パネルとの間に設けた少なくとの一つの送風機と、を備えた冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、前記仕切り板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔を形成し、さらに、前記仕切板に設けた前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトを設け、前記ダクトは、台形状の正面側側板および背面側側板と、台形の上底部分を構成する上底面と、台形の２つの脚部分を構成する上側斜面および下側斜面と、前記上底面、前記上側斜面および前記下側斜面に設けられる一連の排気孔と、を有し、その上下方向の中間部である前記上底面が上下両端部よりも前記熱交換室側に突出して形成されることを特徴とする。

上述の特徴を有する本発明の冷凍サイクル装置の室外ユニットによれば、従来技術を改良し、コストの増大を抑えつつ、電装品を効率良く冷却することができる冷凍サイクル装置の室外ユニットを提供することができる。
本発明の更なる特徴及びそれに基づく効果に関しては以下に添付図面を参照しての記載から明らかになるであろう。

は、本発明の第１の実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットの斜視図である。 は、図１に記載の実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットの分解斜視図である。 は、同実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットの一部の部品を取り外した状態を示す正面図である。 は、同実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットの電装品ユニットの分解斜視図である。 は、同実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットのダクトの斜視図であり、その内（５Ａ）はダクトを機械室２Ｂ側から、また（５Ｂ）はダクトを熱交換室側から見た斜視図である。 は、本発明の第２の実施形態にかかる冷凍サイクル装置の室外ユニットの一部の部品を取り外した状態を示す正面図である。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の冷凍サイクル装置の室外ユニットを図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下の記載において、縦横、上下、左右等、方向を示す用語は図示の状態、または設置状態を基準にして用いている。

図１において、本第１の実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外ユニット１（以下、単に室外ユニット１という）は、底面を構成する底面パネル３、正面を構成する正面パネル４、正面パネル４と正面を構成するサービスパネル５、右側面および背面の一部を構成する右側面パネル６、複数の空気吸込み口が設けれ、左側面を構成する左側面パネル７、天井面を構成する上面パネル８により筐体２が構成される。

底面パネル３は、平面視で矩形状をなすとともに、この周縁に沿って折返し部３ａ（図２）が設けられる。底面パネル３の下面には、左右２つの脚部材９、９が室外ユニット１の幅方向に平行に取り付けられる。脚部材９、９は、室外ユニット１を支持するとともに、室外ユニット１を据付場所に固定する。

上面パネル８は、平面視で底面パネル３と略同一の矩形状をなし、周縁に沿って折り返し部８ａ（図２）が設けられる。

図２に示されるように、室外ユニット１の背面から左側面にかけて平面視でＬ字状の熱交換器１０が配置される。熱交換器１０は、例えばフィンチューブ型の熱交換器であり、その長辺部１０ａが右側面パネル６と共に筐体２の背面を構成し、短辺部１０ｂが左側面パネル７の内側と対向するように配置される。

室外ユニット１内には、底面パネル３から上面パネル８まで延びる仕切板１２が設けられる。この仕切板１２によって、筐体２の内部は、熱交換室２Ａと機械室２Ｂとに区画される。

熱交換室２Ａには、熱交換器１０と正面パネル４との間に２つの送風機１１Ａ、１１Ｂが上下に並んで配置される。上側を送風機１１Ａ、下側と送風機１１Ｂとする。送風機１１Ａ、１１Ｂは、それぞれファンモータ１１ａと、ファンモータ１１ａの回転軸に取り付けられる送風ファン１１ｂとで構成される。送風機１１Ａ、１１Ｂは、熱交換室２Ａ内に直立するモータベース１３に支持される。モータベース１３は、下方が底面パネル３に固定され、上方が正面パネル４の上端部に固定される。

正面パネル４には、２つの空気吹出口４１Ａ、４１Ｂが設けられる。この空気吹出口４１Ａ、４１Ｂに送風機１１Ａ、１１Ｂがそれぞれ対向配置される。正面パネル４には、空気吹出口４１Ａ、４１Ｂの熱交換室２Ａ内側に、ベルマウス４２Ａ、４２Ｂがそれぞれ空気吹出口４１Ａ、４１Ｂと一体に設けられる。正面パネル４の外側には、空気吹出口４１Ａ、４１Ｂを覆うファンガード４３Ａ、４３Ｂが取り付けられる。

機械室２Ｂには、圧縮機１４、四方弁１５、アキュムレータ１６等の冷凍サイクル構成部品および電装品ユニット２０が収容される。なお、図２および図３においては、圧縮機１３は防音材で覆われている。

機械室２Ｂの正面は、着脱自在に取り付けられるサービスパネル５により覆われる。機械室２Ｂの右側面および背面は、右側面パネル６により覆われ、右側面パネル６の下方の背面寄りに、機械室２Ｂに外気を取り入れる外気導入部６ａが設けられる。この外気導入部６ａは、複数の横長のスリットを有するルーバー状に設けられる。

機械室２Ｂの正面側に電装品ユニット２０が配置される。電装品ユニット２０は、仕切板１２と右側面パネル６に跨って配置されるとともに、機械室２Ｂの上下方向の中間位置に配置される。

図４は電装品ユニット２０の詳細を示す斜視図である。この電装品ユニット２０は、板金製のフレーム２１を有し、このフレーム２１内に、各種電装品が実装された制御基板３０を収容する。フレーム２１の上面、背面、左側面および右側面により制御基板３０は囲われる。

制御基板３０に実装されたインバータ回路部分にヒートシンク３１が取り付けられる。インバータ回路は、圧縮機１３や送風機１１Ａ，１１Ｂを駆動するためのもので、電装品ユニット２０の中でも発熱量が極めて大きい部品である。
ヒートシンク３１の長手方向の長さ寸法は、制御基板３０の上下方向の長さ寸法と略同じに設けられる。ヒートシンク３１は、複数の放熱フィン３１ａを有し、これら放熱フィン３１ａが所定の間隙を設けた状態で上下方向に並行に設けられる。ヒートシンク３１は、電装品ユニット２０の正面側でかつ仕切板１２側、つまり、電装品ユニット２０の左側前方に配置される。

ヒートシンク３１は、板金製のヒートシンクダクト２２によって正面側、右側面側および底面側が覆われる。
ヒートシンクダクト２２には、ヒートシンク３１の正面右側と対向する部分に縦長の長孔である正面給気部２４が設けられ、ヒートシンク３１の右側面と対向する部分に縦長の長孔である内部給気部２５が設けられる。

電装品ユニット２０の正面右側には、板金製の遮蔽板２３がヒートシンクダクト２２に隣接して取り付けられる。遮蔽板２３は、正面、右側面および底面を有する。遮蔽板２３の右側面の端部には、上下方向に所定の間隔を有して２つの引掛け孔２３ａ、２３ａが設けられる。フレーム２１の右側面には、引掛け孔２３ａ，２３ａと係合する２つの引掛け爪２１ａ，２１ａが設けられる。この係合可能な構成により、遮蔽板２３は、フレーム２１に対して開閉自在に取り付けられる。

フレーム２１、ヒートシンクダクト２２および遮蔽板２３によって電装品ユニット２０に空間Ｓ１が形成される。制御基板３０は、この空間Ｓ１内に配置される。電装品ユニット２０の正面側で空間Ｓ１の下方には、室外ユニット１と室内ユニット（図示しない）とを電気的に接続するための電線が接続される端子台３２が取り付けられる。

図４において点線で示すように、フレーム２１の背面の右側には、複数の縦長の長孔からなる背面給気部２６が設けられる。一方、フレーム２１の左側面には、縦長の長孔からなる排気部２７が設けられる。

電装品ユニット２０において、背面給気部２６、空間Ｓ１、内部給気部２５、ヒートシンクダクト２２、排気部２７を通過する第１の空気流通路２８が形成される。また、正面給気部２４、ヒートシンクダクト２２、排気部２７を通過する第２空気流通路２９が形成される。第１空気流通路２８と第２空気流通路２９はヒートシンクダクト２２内において合流する。

図２に示すように、仕切板１２の電装品ユニット２０の取り付け位置には、縦長の長孔である連通孔１２ａが設けられる。電装品ユニット２０を仕切板１２に取り付けたときに、電装品ユニット２０の排気部２７と仕切板１２の連通孔１２ａとが対向する。

図２乃至図５に示すように、仕切板１２の熱交換室２Ａ側には、連通孔１２ａを覆うように板金製のダクト５０が取り付けられる。

図５（５Ａ）は、ダクト５０を機械室２Ｂ側から見た斜視図であり、図５（５Ｂ）はダクト５０を熱交換室２Ａ側から見た斜視図である。
ダクト５０は、上底を送風機１１Ａ、１１Ｂ側とし、下底を仕切板１２側とする略等脚台形状（以下、単に台形という。）の正面側側面５０ｃおよび背面側側面５０ｄを有する。ダクト５０において、正面側側面５０ｃおよび背面側側面５０ｄとの間に形成される台形の上底部分を構成する面を上底面５０ａ、下低部分を構成する面を下底面５０ｂとする。ここでは、下底面５０ｂは略全面が開口する。また、台形の２つの脚部分を構成する面のうち、上側の面を上側斜面５０ｅ、下側の面を下側斜面５０ｆとする。

上記の構成により、ダクト５０は、その中間部が両端部よりも機械室２Ｂの反対側、即ち熱交換室側、に突出して形成される。そして、ダクト５０の下底面５０ｂ側を仕切板１２に密着して取り付けることにより、仕切板１２とダクト５０との間に空間Ｓ２が形成される。

ダクト５０の上底面５０ａ、上側斜面５０ｅおよび下側斜面５０ｆには、背面側側面５０ｄ寄りに一連の排気孔５１が設けられる。排気孔５１は、上底面５０ａ、上側斜面５０ｅおよび下側斜面５０ｆの３面に渡って形成されるため、その開口面積を大きくできる。

排気孔５１の開口面積が大きくなるため、熱交換室２Ａに侵入する雨水が排気孔５１を介してダクト５０内に侵入しやすくなる。そのため、排気孔５１の内側（空間Ｓ２側）には、雨水の侵入を防止するバッフル板５１ａが設けられる。バッフル板５１ａは、排気孔５１の正面側の開口端部から内側に折り曲げて形成される。さらに、排気孔５１の奥行方向の位置が、仕切板１２の連通孔１２ａの位置よりも背面寄りであるため、雨水がダクト５０内に侵入したとしても、直接的に連通孔１２ａを介して電装品ユニット２０内に侵入することがない。
また、ダクト５０は、上側斜面５０ｅおよび下側斜面５０ｆを有しており、これら斜面が整流板として機能し、ダクト５０近傍の気流を整える。

図５において、ダクト５０の上下方向の端部に、上部固定片５２と下部固定片５３が設けられ、これら固定片５２、５３を介してダクト５０は仕切板１２に固定される。さらに、上部固定片５２には、上部リード線ガイド５２ａが一体に設けられ、下部固定片５３には、下部リード線ガイド５３ａが一体に設けられる。
そして、上部リード線ガイド５２ａにより、上側送風機１１Ａのファンモータ１１ａからのびるリード線１１ｃの一部が保持され、電装品ユニット２０に案内される。
一方、下部リード線ガイド５３ａにより、下側送風機１１Ｂのファンモータ１１ａからのびるリード線１１ｃの一部が保持され、電装品ユニット２０に案内される。

上記構成により、リード線ガイド５２ａ、５３ａがダクト５０に一体に設けられるので、部品点数を減らすことができ、組み立て作業およびリード線１１ｃの引き回し作業が容易に行える。

さらに、上部リード線ガイド５２ａの周端部はヘミング加工（曲げ加工）が施されており、板金の端部でリード線が損傷しないようになっている。
一方、下部リード線ガイド５３ａの周端はヘミング加工が施されていないかわりに結束バンド固定片５３ｂが設けられており、リード線１１ｃの一部が結束バンドを用いて結束バンド固定片５３ｂに固定できるようになっている。リード線１１ｃの一部が結束バンド固定片５３ｂに固定されることで、輸送時や運転時の振動により、リード線１１ｃと下部リード線ガイド５３ａの端部との擦れを防止することができ、ヘミング加工を施さなくてもリード線１１ｃの損傷を防ぐことができる。
また、リード線ガイド５２ａ、５３ａの形状がそれぞれ異なることで、ダクト５０の上下方向を組立作業者が認識しやすくなり、組み立て作業時における取り付けミスを防ぐことができる。

以上のように構成される室外ユニット１において、室内ユニット側から冷凍サイクル運転開始の指示が入ると、電装品ユニット２０から必要な制御信号が圧縮機１３や送風機１１等の電動部品へ送られる。圧縮機１３が駆動されるとともに送風機１１Ａ、１１Ｂが送風を開始する。外気は熱交換室２Ａに吸込まれて熱交換器１０を流通し、圧縮機１３の駆動にともなって熱交換器１０に導かれる冷媒と熱交換した後、正面パネル４のベルマウス４２Ａ、４２Ｂおよびファンガード４３Ａ、４３Ｂを介して室外ユニット１の正面側に吹出される。

ダクト５０、仕切板１２の連通孔１２ａおよび電装品ユニット２０を介して熱交換室２Ａと機械室２Ｂが連通する一方で、送風機１１Ａ、１１Ｂの送風作用により熱交換室２Ａが負圧化するので、機械室２Ｂの空気が熱交換室２Ａ側に排出される。これにともない、右側面パネル６の下方に設けられた外気導入部６ａから外気が機械室２Ｂに流入する。

外気導入部６ａから機械室２Ｂに流入した外気は、電装品ユニット２０に形成される２つの空気流通路２８、２９を通過する。
まず、第１空気流通路２８を空気が流通する状態について説明する。機械室２Ｂの空気の一部は、電装品ユニット２０の背面給気部２６を介して電装品ユニット２０の空間Ｓ１に流入する。空間Ｓ１に流入した空気は制御基板３０を通過する際に制御基板３０を冷却し、内部給気部２５を介してヒートシンクダクト２２に流入する。ヒートシンクダクト２２に流入した空気は、ヒートシンク３１を冷却し、フレーム２１の排気部２７から電装品ユニット２０外へ排出される。

次に、第２空気流通路２９を空気が流通する状態について説明する。機械室２Ｂの空気の一部は、電装品ユニット２０の正面給気部２４を介してヒートシンクダクト２２に流入する。ヒートシンクダクト２２に流入した空気は、ヒートシンクダクト２２内で第１空気流通路２８を流れる空気と合流してヒートシンク３１を冷却し、フレーム２１の排気部２７から電装品ユニット２０外へ排出される。

上述の如く、機械室２Ｂに導入された外気は、２つの空気流通路２８、２９を通過する際に、制御基板３０やヒートシンク３１を冷却して電装品ユニット２０内の電装品の温度上昇を抑える。

また、機械室２Ｂの空気を熱交換室２Ａに排出するダクト５０の形状が、その中間部が機械室２Ｂの反対側に突出する略等脚台形状とされることで、排気孔５１の面積を大きくすることができ、機械室２Ｂの空気を効率良く熱交換室２Ａ側に排出することができる。これにより、機械室２Ｂおよび電装品ユニット２０内に熱が籠りにくくなるので、例えば外気温度が４０℃〜５０℃、または更に高温の使用条件においても安定した運転が可能となる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る冷凍サイクル装置の室外ユニットの分解正面図である。
この第２の実施形態の各部について、第１の実施形態の室外ユニットの各部と同一部分は同一符号で示し、説明の詳細は省略する。この第２の実施形態は、２つの送風機１１Ａ、１１Ｂを備えておらず、１つの送風機１１Ｃを備えた点が、第１の実施形態と異なる。

第２の実施形態に係る室外ユニット１００は、第１の実施形態の室外ユニット１に比べると最大運転能力（ｋＷ）が低く設定されており、熱交換器１０の高さ寸法および室外ユニット１００の高さ寸法が小さい。そのため、１つの送風機１１Ｃが備えられる。

電装品ユニット２０およびダクト５０の構成は、第１の実施形態とのものと同じであり、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、機械室２Ｂの空気を効率良く熱交換室２Ａ側に排気することができる。なお、送風機１１Ｃのファンモータ１１ａのリード線１１ｃ（図示しない）は、下部リード線ガイド５３ｂを介して電装品ユニット２０に案内される。

以上説明した実施形態によれば、機械室で発生した熱を効率良く熱交換室側に排出することができる。

本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。第１の実施形態及び第２の実施形態で用いられるダクト５０は、正面側側面５０ｃおよび背面側側面５０ｄを略等脚台形状としたが、中間部が機械室の反対側に突出する形状であれば、三角形状としても良いし、円弧形状としても良いし、下底面５０ｂから上底面５０ａに向かって徐々に縮小されるラッパ形状としても良い。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、本発明は、記載の実施形態の範囲を限定することは意図していない。また、本発明は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１、１００…室外ユニット、６ａ…外気導入部、１１…送風機、１２…仕切板、１２ａ…連通孔、２０…電装品ユニット、２１…フレーム、２２…ヒートシンクダクト、２３…遮蔽板、２４…正面給気部、２５…内部給気部、２６…背面給気部、２７…排気部、２８…第１空気流通路、２９…第２空気流通路、３０…制御基板、３１…ヒートシンク、５０…ダクト、５１…排気孔。

Claims (3)

1. 筐体と、筐体内部を仕切板により、熱交換室と、機械室とに縦方向に区画し、前記熱交換室には、熱交換器および送風機が配置され、前記機械室には、圧縮機および電装品ユニットが配置される、冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
   前記仕切板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔が設けられ、更に、前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトが設けられ、
   前記ダクトは、台形状の正面側側板および背面側側板と、台形の上底部分を構成する上底面と、台形の２つの脚部分を構成する上側斜面および下側斜面と、前記上底面、前記上側斜面および前記下側斜面に設けられる一連の排気孔と、を有し、その上下方向の中間部である前記上底面が上下両端部よりも前記機械室の反対側に突出して形成されること、を特徴とする冷凍サイクル装置の室外ユニット。
2. 筐体と、筐体内部を仕切板により、熱交換室と、機械室とに縦方向に区画し、前記熱交換室には、熱交換器および送風機が配置され、前記機械室には、圧縮機および電装品ユニットが配置される、冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
   前記仕切板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔が設けられ、更に、前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトが設けられ、
   前記ダクトは、その上下方向の中間部が上下両端部よりも前記機械室の反対側に突出して形成されること、および前記上下方向の両端部に前記送風機のリード線を保持するリード線ガイドが一体的に設けられること、を特徴とする冷凍サイクル装置の室外ユニット。
3. 底面パネル、正面パネル、背面パネル、左右側面パネルにより構成される筐体と、
   筐体内部を、熱交換器および送風機が配置される熱交換室と、圧縮機および電装品ユニットが配置される機械室とに縦方向に区画する仕切り板と、
   前記熱交換器と前記正面パネルとの間に設けた少なくとの一つの送風機と、を備えた冷凍サイクル装置の室外ユニットであって、
   前記仕切り板には前記筐体内部を縦方向に区画した前記機械室と前記熱交換室とを連通する連通孔を形成し、さらに、前記仕切板に設けた前記連通孔の熱交換室側を覆うダクトを設け、前記ダクトは、台形状の正面側側板および背面側側板と、台形の上底部分を構成する上底面と、台形の２つの脚部分を構成する上側斜面および下側斜面と、前記上底面、前記上側斜面および前記下側斜面に設けられる一連の排気孔と、を有し、その上下方向の中間部である前記上底面が上下両端部よりも前記熱交換室側に突出して形成されることを特徴とする冷凍サイクル装置の室外ユニット。

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