KR101007068B1 - 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 가열하여 냉수통을 주기적으로 살균함으로써 안전하게 냉수를 음용할 수 있는 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기에 관한 것이다.

본 발명은 음수기에 장착되어 물이 저장 및 냉각되는 냉수통의 내측에 설치된 히터와, 냉수통에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지센서유니트와, 냉수통의 가열살균을 위해 냉수통의 저장된 물을 설정된 수위까지 배수시키면 수위감지센서유니트의 신호에 의해 히터의 작동을 제어하는 제어부를 구비한다.

본 발명에 의하면 냉수통의 가열살균시 냉수통의 저장된 물을 설정된 수위까지 배수시킨 후 히터를 가동하여 물을 가열시키므로 전력소모량이 작고 빠른 시간에 냉수통을 가열살균할 수 있다.

음수기, 가열, 살균, 배수, 히터, 수위감지

Description

냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기{Sterilization apparatus by heating and device drinking water thereof}

본 발명은 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 물을 가열하여 냉수통을 주기적으로 살균함으로써 안전하게 냉수를 음용할 수 있는 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기에 관한 것이다.

최근 널리 보급되고 있는 정수기는 수도물을 공급받아 세디멘트 필터, 선카본필터, 멤브레인필터, 후카본필터, 자외선필터 등과 같이 다양한 필터를 통과시켜 정수처리된 물을 공급하는 장치이다.

이러한 정수기는 가정 또는 사무실 등 사용자가 일부 특정인으로 제한된 장소뿐만 아니라, 학교 식당, 학교 복도, 도서관, 고속도로 휴게소, 열차 대합실, 관공서, 기타 공공 건물 등 다수의 인원이 사용할 수 있는 장소에도 설치되어 사용되고 있다.

필터에 의하여 정수된 물은 그대로 공급되기도 하지만 냉각장치(압축기, 응축기 및 증발기로 이루어진 가스 냉매 순환사이클이나 열전소자가 주로 사용됨)에 의하여 냉각되어 냉수탱크에 저장되거나 및 전열코일 등의 가열 장치에 의하여 가 열되어 온수탱크에 저장된다. 그리고 냉수탱크 및 온수탱크에 저장된 물은 취수꼭지를 통해 외부로 배출된다.

이러한 종래의 정수기에 의하면 필터에 의해 여과처리되었다 하더라도 미생물까지 완벽히 걸러지지 않아 문제가 된다. 온수의 경우 가열장치에 의해 물을 90도 이상으로 가열하여 유지하므로 세균이 번식할 위험이 없으나 냉수의 경우 세균이 포함된 처리수가 냉수탱크에 그대로 유입됨으로써 세균이 번식할 가능성이 충분하다.

따라서 종래의 기술로서 냉수통의 상단에 자외선 램프를 구비하여 냉수통을 살균하는 방식이 있으나, 이는 그 살균효과가 미비하여 미생물의 완전살균이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

대한민국 등록 실용신안 제 0428924호에는 정수기를 포함한 냉온수기의 살균장치가 개시되어 있다.

상기 개시된 살균장치는 냉수통의 내부에 히터가 설치되어 냉온수기를 사용하지 않는 시간대에 히터를 가동시켜 냉수통의 물을 가열하여 살균효과를 가진다.

하지만 상기 살균장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 히터를 가동시켜 냉수통에 저장된 물을 가열하나 이는 냉수통의 물을 전부 가열하여야 하므로 그만큼 전력소모가 크고 가열하는 데 시간이 많이 걸린다는 문제점이 있다.

둘째로, 히터에 의해 물을 90℃이상으로 가열시켜 살균을 한 후 냉각수단을 동원하여 냉수통에 저장된 물을 다시 4℃정도로 냉각하여야 하는 데, 가열된 물을 냉각시키기 위해서는 그 만큼 전력소모량이 크고 냉각시간도 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 냉수통에 저장된 물을 가열살균하기 전에 가열에 필요한 최소한의 물을 제외한 나머지 물은 배수시킨 후 가열함으로써 소모전력을 크게 줄이고 살균시간을 단축할 수 있는 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 가열살균을 위한 배수시 가열에 필요한 물의 양을 냉수통의 용량에 따라 사용자가 임의로 조절할 수 있는 냉수통의 가열살균 장치 및 이를 이용한 음수기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 냉수통의 가열살균 장치는 음수기에 장착되어 물이 저장 및 냉각되는 냉수통의 내측에 설치된 히터와; 상기 냉수통에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지센서유니트와; 상기 냉수통의 가열살균을 위해 상기 냉수통의 저장된 물을 설정된 수위까지 배수시키면 상기 수위감지센서유니트의 신호에 의해 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 수위감지센서유니트는 상기 냉수통의 내부에 일정 높이로 설치되는 지지관과, 상기 냉수통의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 플로트와, 상기 지지관에 내장되어 상기 플로트의 유동에 의해 온/오프 신호를 상기 제어부에 제공하는 리드스위치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 수위감지센서유니트는 상기 지지관의 높이를 변화시켜 상기 설정된 수위를 조정할 수 있도록 상기 지지관을 상하로 이동 가능하게 상기 냉수통의 바닥에 지지시키는 체결수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음수기는 상기의 가열 살균장치를 구비한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 냉수통의 가열살균장치 및 이를 이용한 음수기에 의하면 냉수통의 가열살균시 냉수통의 저장된 물을 설정된 수위까지 배수시킨 후 히터를 가동하여 물을 가열시키므로 전력소모량이 작고 빠른 시간에 냉수통을 가열살균할 수 있다.

또한, 지지관을 상하로 이동시켜 높이를 조절함으로써 수위감지센서유니트가 감지하는 수위를 변화시켜 냉수통의 용량에 따라 가열하는 물의 양을 자유롭게 조절할 수 있다.

그리고 가열살균 후 가열된 물을 배수시키고 상온의 물을 냉수통으로 공급받아 냉각시킴으로써 전력소모나 냉각시간을 줄일 수 있다. 또한, 이 경우 냉수통의 내부에 증발기를 설치하여 물을 직접 냉각시킴과 동시에 냉수통의 물을 펌프에 의해 강제 순환시키므로 냉각효율이 우수하여 대용량의 물을 급속하게 냉각시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 냉수통의 가열살균장치를 이용한 음수기에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기의 사시도이고, 도 2는 도 1의 음수기의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 1에 적용된 냉수통의 내부를 나타낸 일부 절개 사시도이고, 도 4는 도 1에 적용된 수위감지센서유니트가 체결수단에 의해 설치된 상태를 나타내는 분리사시도이고, 도 5는 도 1에 적용된 수위감지센서유니트의 설치된 상태를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음수기의 사시도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기(10)는 단체급수를 위한 대용량의 음수기로서, 살균처리되어 안전하게 마실 수 있는 음용수를 공급한다. 도시되지 않았지만 본 발명은 가정용으로 이용되는 소형의 음수기 또는 필터가 없이 생수를 냉각 또는 가열시키는 냉온수기로 구현될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 음수기(10)는 일예로 크게 하우징(15)과, 원수를 여과처리하는 필터부(17)와, 필터부(17)에서 여과처리된 물을 공급받아 냉각시켜 식수용 냉수를 공급하는 냉수공급부(20)와, 필터부(17)에서 여과처리된 물을 공급받아 가열하여 식수용 온수를 공급하는 온수공급부(80)를 구비한다.

하우징(15)은 상기의 필터부(17), 냉수공급부(20), 온수공급부(80)가 내장되는 통형으로 형성되며, 스테인레스 등의 내부식성이 강한 금속 소재를 이용한다. 하우징(15)의 전면에는 취수꼭지(91)가 설치된다. 취수꼭지(91)는 많은 사람이 동시에 이용할 수 있도록 다수가 설치된다. 취수꼭지(91)는 냉수가 배출되는 냉수용 취수꼭지와 온수가 배출되는 온수용 취수꼭지로 구분된다.

그리고 취수꼭지(91)의 하방에는 하우징(15)의 전면으로부터 돌출되어 배수대(93)가 형성된다. 배수대(93)는 취수꼭지(91)로부터 배출된 물을 자연스럽게 모아서 하우징(15)의 하부로 흘러 나가게 하는 배수구를 가진다. 도시된 하우징(15)의 형태는 일 예에 불과하며 다양한 변경이 가능함은 물론이다. 필터부(17)는 원수를 여과처리하여 냉수공급부(20) 및 온수공급부(80)에 공급하기 위한 것으로, 통상적인 필터가 이용된다.

냉수공급부(20)는 냉수통(21)과, 냉수통(21)에 저장된 물을 냉각시키기 위한 것으로 증발기(29)와, 증발기(29)로부터 증발잠열을 흡수하여 증발된 열교환 매체를 압축하는 압축기(31)와, 압축기(31)에 의해 압축된 기상의 열교환 매체를 응축하는 응축기(33)와, 응축기(33)와 증발기(29)의 사이에 설치되어 응축기(33)에 의해 응축된 열교환 매체를 교축하기 위한 교축밸브(35)를 구비한다. 이러한 냉수공급부의 구조는 통상적인 것이다. 그리고 냉수통(21)에 원수가 공급될 수 있도록 필터부(17)에서 연장되는 제 1공급관(16)이 냉수통(21)으로 연결되고, 제 1공급관(16)에는 유로를 개폐하기 위한 제 1밸브(17)가 설치된다. 또한, 냉수통(21)과 취수꼭지(91)는 냉수공급관(97)으로 연결되어 냉수가 취수꼭지(91)로 취출될 수 있도록 한다. 냉수통(21)의 바닥에는 배수구(27)가 형성되고, 배수구(27)에는 배수관(41)이 연결되어 필요한 경우 냉수통(21)의 저장된 물을 외부로 배수시킬 수 있도록 한다. 배수관(41)에는 배수밸브(43)가 설치되어 배수관(41)의 유로를 개폐시킨다.

본 발명은 도시된 바와 같이 냉수통(21)에 저장된 물의 빠른 냉각을 위해 냉수통(21)의 내부에 증발기(29)가 설치된 구조의 냉수공급부가 구성될 수 있다. 증발기(29)는 열전달효율을 높이기 위해 냉수통(21)의 하부에 코일형상으로 이루어진다.

증발기(29)가 냉수통(21)의 내부에 설치된 경우 도 6에 도시된 바와 같이 증발기(29)와 물이 열교환되면서 물이 냉각되는 동안 냉수통(21)에 저장된 물을 강제순환시키는 순환펌프(37)가 더 설치될 수 있다. 순환펌프(37)는 증발기(29)의 하방 지점인 냉수통(21)의 바닥 일측에서 연장되어 냉수통(21)의 바닥 타측으로 연결되는 순환관(39)을 통해 증발기(29) 주변에서 냉각된 물을 냉수통(21)의 상부로 상승시키고, 상부에 위치한 물은 증발기(29) 방향으로 하강시켜 물을 강제순환시킨다.

도 6에 도시된 냉수공급부를 가지는 본 발명의 음수기(10)는 냉수통(21)의 내부에 설치된 증발기(29)가 물속에서 직접 물을 냉각시킴과 동시에 순환펌프(37)에 의해 물을 강제순환시킴으로써 증발기(29) 주변의 물만 냉각되거나 증발기(29) 주변의 물이 어는 경우를 방지하는 한편 대용량의 물을 급속하게 냉각시킬 수 있다. 또한, 냉수통(21)의 외부에 증발기(29)가 설치되어 냉수통(21)의 물을 간접냉각시키는 종래의 음수기에 비해 열교환효율이 훨씬 높아 절전의 효과를 가진다.

상술한 구성을 가지는 냉수공급부(20)는 본 발명의 가장 큰 특징인 냉수통(21)을 가열살균하기 위한 가열살균장치가 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에서 가열살균장치는 히터(23)의 가동에 따른 전력소모와 가열시간을 최소화시키기 위해 가열살균에 필요한 적정량의 물만을 남겨놓고 나머지의 물은 모 두 배수시킨 후 물을 가열시킴으로써 냉수통(21)에 서식하는 각종 유해 세균을 살균처리한다.

가열살균장치는 크게 냉수통(21)의 바닥에 설치된 히터(23)와, 냉수통(21)의 수위를 감지하는 수위감지센서유니트(50)와, 수위감지센서유니트(50)의 신호에 의해 히터(23)의 작동을 제어하는 제어부(100)를 구비한다.

히터(23)는 냉수통(21)의 바닥에 설치된다. 냉수통(21)의 바닥에는 하방으로 오목하게 인입되어 일정한 크기의 공간이 형성된 히터장착부(25)가 마련되고, 히터장착부(25)에 전원과 연결되는 코일형 히터(23)가 설치된다. 히터(23)로는 건식히터 또는 습식히터가 이용될 수 있으나, 대용량의 물을 빠른 시간에 가열할 수 있는 장점을 가진 습식히터를 사용하는 것이 바람직하다.

수위감지센서유니트(50)는 가열살균을 위한 배수시 냉수통(21)의 살균에 필요한 최소한의 물만이 유지될 수 있는 수위(A)를 감지하기 위한 것이다.

이러한 수위감지센서유니트(50)는 냉수탱크(21)의 내부에 설치되는 지지관(51)과, 냉수통(21)의 수위변화에 의해 지지관(51)을 따라 상하로 유동하는 플로트(53)와, 지지관(51)에 내장되는 리드스위치(60)를 구비한다. 이외에도 플로트(53)의 상하 유동범위를 제한하기 위한 한쌍의 상부 및 하부 스토퍼(57)가 더 구비될 수 있다. 상부 및 하부 스토퍼(57)는 상하로 이격되어 지지관(51)상에 각각 설치되고, 플로트(53)는 상부 및 하부 스토퍼 사이의 지지관(51)상에 설치되어 유동범위가 양 스토퍼(57) 사이로 제한된다.

지지관(51)은 냉수통(21)의 외부에서 냉수통(21)의 바닥을 관통하여 냉수탱 통(21)의 내부에 수직으로 연장되어 일정높이로 설치된다. 지지관(51)은 내부가 중공인 관체로 형성된다.

리드스위치(60)는 자성체로 만들어지며 전선(65)과 연결되는 2개의 리드(61)가 비활성 가스를 충전한 유리관(63) 속에 설치된 구성으로서, 수면에 부유하는 플로트(53)가 수위를 따라 리드스위치(60)가 위치한 지지관(51)상으로 이동하게 되면 플로트(53)에 내장된 자성체(55)로부터 발생하는 자력선은 리드(61) 내부를 더 많이 통과하여 상호 떨어진 2개의 리드(61)를 접촉시킨다. 리드(61)의 접촉 또는 분리에 의해 발생하는 전기적 온/오프 신호는 제어부(100)로 제공된다. 상기 리드스위치(60)는 접점의 동작 및 복귀가 빠르고, 또한 신뢰도가 높다는 장점을 가진다.

상기의 구성을 가지는 수위감지센서유니트(50)는 리드스위치(60)의 높이가 감지하는 수위가 된다. 따라서 리드스위치(60)의 높이를 조절하면 가열에 필요한 물의 양을 조절할 수 있다. 본 발명에서는 수위감지센서유니트(60)는 가열살균시 가열에 필요한 설정된 수위(A)를 감지하도록 하고, 이때 설정된 수위(A) 이하로 냉수통(21)에 남아 있는 물이 가열되는 물의 양이 되는 것이다. 가열되는 물의 양은 냉수통(21) 내부 용량의 약 6 내지 10%가 적합하다.

제어부(100)는 리드스위치로부터 제공되는 온/오프 신호를 받아 히터(23)의 작동을 제어한다. 또한, 배수관(41)에 설치된 배수밸브(43)의 개폐를 제어할 수 있다. 통상적으로 음수기에는 음수기 전체를 제어하기 위한 컨트롤러가 설치되는 데, 제어부(100)로서 이 컨트롤러를 이용하여 상기 히터(23) 및 배수밸브(43)까지 함께 제어할 수 있다. 또한, 가열살균장치만을 제어하기 위한 별도의 컨트롤러를 설치하여 상기 히터(23) 및 배수밸브(43)만을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(100)는 관리자가 살균스위치(미도시)를 수동 조작하게 되면 냉각 기능 및 배수, 히터 가동을 제어한다. 이외에도 배수 및 히터의 가동을 수동조작에 의해 실행될 수 있음은 물론이다.

한편, 수위감지센서유니트(50)는 지지관(51)이 냉수통(21)에 대하여 상하로 이동 가능하도록 지지관(21)을 냉수통 바닥에 지지시키는 체결수단을 갖는다. 지지관(51)을 일정 높이로 상승시키거나 하강시키는 경우 리드스위치(60)의 높이가 변하게 됨으로써 가열되는 물의 양을 사용자가 임의로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 체결수단은 냉수통(21)의 바닥에 형성된 장착공(22)에 설치되며 지지관(51)이 상하로 이동가능하도록 삽입되는 니플(71)과, 니플(71)의 하부에 나사결합되어 니플(71)을 냉수통(21)의 바닥에 고정시키는 너트(73)와, 냉수통(21)의 바닥과 너트(73) 사이에 설치되어 수밀을 유지하는 실링부재(75)와, 니플(71)의 상부에 나사결합되어 지지관(51)을 일정 위치에 고정시키는 조임너트(77)와, 조임너트(77)와 니플(71) 사이에 설치되어 수밀을 유지함과 동시에 지지관의 외주면을 압착하는 오링(79)을 구비한다.

따라서 지지관(51)을 승강시키기 위해서 조임너트(77)를 풀고 지지관(51)을 상하로 이동시켜 리드스위치(60)의 높이가 설정된 수위에 대응되도록 조절한다. 그리고 지지관(51)을 설정된 높이로 고정시키기 위해서 조임너트(77)를 잠그게 되면 조임너트(77)가 체결되는 과정에서 오링(79)을 가압하게 되고 오링(79)은 지지관(51)의 외주면을 압착하여 지지관(51)이 이동되는 것을 방지함과 동시에 냉 수(21)의 물이 외부로 누수되지 않도록 수밀작용을 한다.

온수 공급부(80)는 여과처리된 물을 저장하기 위한 온수통(81)과, 온수통(81) 내의 물을 가열하기 위한 온수용 가열히터(85)를 더 구비한다. 온수통(81)은 제 2공급관(18)을 통해 원수가 유입된다. 온수통에서 가열된 물은 온수공급관(87)과 취수꼭지(91)를 통해 배출된다. 상기 온수공급부(80)는 상술한 실시 예에 의해 한정되지 않고 물을 가열시킬 수 있는 구조이면 통상의 음수기에 적용되는 온수공급부를 이용하는 것도 가능하다.

이하, 본 발명의 음수기에 적용되는 냉수공급부(20)의 작용을 간단하게 설명한다.

먼저, 통상적인 냉각기능을 수행하다가 살균이 필요한 경우 사용자가 살균스위치를 온상태로 조작하게 되면 제어부(100)는 냉각기능을 정지시키고 배수밸브(43)를 제어하여 배수관(41)의 유로를 개방시킴으로써 냉수통(21)에 저장된 냉수가 배수되기 시작한다.

배수가 진행됨에 따라 냉수통(21)의 수위는 점점 내려가게 되어 설정된 수위(A)에 도달하게 되면 리드스위치(60)가 온상태가 되고, 이때 전기적 신호는 제어부(100)로 제공된다. 제어부(100)로 제공된 온 신호에 의해 제어부(100)는 배수밸브(43)를 제어하여 배수관(41)의 유로를 차단시킴과 동시에 히터(23)에 전원을 인가하여 히터(23)를 작동시킨다. 히터(23)에 의해 냉수통(21)에 남아있는 물은 90℃이상으로 가열되어 냉수통(21)이 살균처리된다. 냉수통(21)의 살균처리가 완료되면 제어부(100)는 배수관(41)의 유로를 개방하여 뜨거운 물을 외부로 배출시킨다. 그 리고 제어부는 제 1밸브(17)를 제어하여 제 1공급관(16)의 유로를 개방시켜 냉수통(21)에 물이 저장되도록 함으로써 통상적인 냉각기능을 수행한다.

이때, 냉수통(21)의 내부에 설치된 증발기(29)와, 순환펌프(37)에 의해 냉수통에 저장된 물이 급속냉각된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 음수기의 사시도이고,

도 2는 도 1의 음수기의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고,

도 3은 도 1에 적용된 냉수통의 내부를 나타낸 일부 절개 사시도이고,

도 4는 도 1에 적용된 수위감지센서유니트가 체결수단에 의해 설치된 상태를 나타내는 분리사시도이고,

도 5는 도 1에 적용된 수위감지센서유니트의 설치된 상태를 나타내는 단면도이고,

도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 음수기의 사시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

15: 하우징 20: 냉수공급부

21: 냉수통 23: 히터

29: 증발기 41: 배수관

43: 배수밸브 50: 수위감지센서유니트

Claims (4)

1. 음수기에 장착되어 물이 저장 및 냉각되는 냉수통의 내측에 설치된 히터와;

   상기 냉수통에 설치되어 수위를 감지하는 수위감지센서유니트와;

   상기 냉수통의 가열살균을 위해 상기 냉수통의 저장된 물을 설정된 수위까지 배수시키면 상기 수위감지센서유니트의 신호에 의해 상기 히터의 작동을 제어하는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수통의 가열 살균장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수위감지센서유니트는 상기 냉수통의 내부에 일정 높이로 설치되는 지지관과, 상기 냉수통의 수위변화에 의해 상기 지지관을 따라 상하로 유동하며 자성체가 내장된 플로트와, 상기 지지관에 내장되어 상기 플로트의 유동에 의해 온/오프 신호를 상기 제어부에 제공하는 리드스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수통의 가열 살균장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 수위감지센서유니트는 상기 지지관의 높이를 변화시켜 상기 설정된 수위를 조정할 수 있도록 상기 지지관을 상하로 이동 가능하게 상기 냉수통의 바닥에 지지시키는 체결수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉수통의 가열 살균장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 가열 살균장치를 구비하는 음수기.

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