KR101110139B1 - Cooling and Heating Apparatus with Air Heat Pump - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 관한 것으로서, 공기열을 이용한 냉난방은 물론 환절기에 실내 일부 구역은 냉방하고 실내 다른 일부 구역은 난방할 수 있게 구성한 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 공기의 열을 받거나 또는 공기 중으로 열을 방열하는 공기열 히트펌프와, 상기 공기열 히트펌프와 연결되어 상기 공기열 히트펌프의 운전모드에 따라 냉수를 저장하거나 또는 온수를 저장하는 축열조와, 상기 축열조에 저장된 냉수 또는 온수를 순환시켜 실내를 냉방하거나 난방하는 냉난방부와, 상기 축열조의 온수를 이용하여 난방하는 난방부 및, 상기 공기열 히트펌프에서 환수되는 물을 상기 공기열 히트펌프로 재급수하는 폐루프 경로와 상기 난방부에서 환수되는 물을 상기 난방부로 재급수하는 폐루프 경로가 교차하는 지점에 설치된 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기에서 열교환이 이루어져 상기 공기열 히트펌프에서 받은 열을 상기 난방부에서 방열하는 것을 기술적 특징으로 한다.
공기열 히트펌프, 냉난방부, 난방부, 열교환기, 축열조, 폐루프
The present invention relates to a cooling and heating device using an air heat heat pump, and to provide a cooling and heating device using an air heat heat pump configured to cool a part of a room and heat another part of a room at a season, as well as air conditioning using a heat of air. There is a purpose.
The air-conditioning and heating device using the air heat heat pump of the present invention for achieving the above object is an air heat heat pump for receiving heat or radiating heat into the air, and the air heat heat pump connected to the operation mode of the air heat heat pump And a heat storage tank for storing cold water or hot water, a cooling and heating unit for circulating cold water or hot water stored in the heat storage tank, for cooling or heating the room, a heating unit for heating using hot water of the heat storage tank, and the air heat heat. And a heat exchanger installed at a point where a closed loop path for rewatering the water returned from the pump to the air heat heat pump and a closed loop path for rewatering the water returned from the heating unit are intersected with each other. Heat exchange is carried out to radiate heat received from the air heat heat pump from the heating unit And that the technical feature.
Air Heat Heat Pump, Air Conditioning Unit, Heating Unit, Heat Exchanger, Heat Storage Tank, Closed Loop
Description
본 발명은 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 관한 것으로서, 특히 공기열을 이용한 냉난방은 물론 환절기에 실내 일부 구역은 냉방하고 실내 다른 일부 구역은 난방할 수 있게 구성한 것이다.The present invention relates to an air-conditioning and heating device using an air heat heat pump, and in particular, the air-heating and air-conditioning, as well as the change of the indoor part of the cooling zone and the other part of the room configured to be able to heat.
최근 화석연료의 과다사용으로 에너지의 고갈 및 환경문제가 세계적인 당면 과제로 대두됨에 따라, 그 해결 방안으로 신재생 에너지의 사용 비중을 높이기 위한 노력이 계속되고 있다.As depletion of energy and environmental problems have become a global challenge due to excessive use of fossil fuels, efforts have been made to increase the use of renewable energy as a solution.
이러한 신재생 에너지 중 공기열을 이용한 냉난방장치는 신재생 에너지 개발에서도 상당한 비중을 차지하고 있으며, 점점 그 보급이 확대되고 있다. 이는 공기열을 이용한 냉난방장치의 친환경, 경제성, 편리성 등의 장점 때문이다.Among these renewable energy, air-conditioning and heating devices using air heat take up a significant portion in the development of renewable energy, and its spread is gradually expanding. This is because of the advantages of eco-friendly, economical, convenience of air conditioning and heating system using air heat.
종래의 냉난방장치는 냉방모드 또는 난방모드로 선택적으로 운전한다. 즉 냉방모드와 난방모드를 동시에 운전할 수 없는 구조이다.Conventional air conditioning units selectively operate in a cooling mode or a heating mode. In other words, the cooling mode and the heating mode cannot be operated at the same time.
하지만, 대한민국과 같이 환절기가 뚜렷할 경우에, 사용자는 실내의 일부를 난방하고, 실내 다른 일부는 냉방하고자 하는 경우가 발생하지만, 종래의 냉난방장치로는 냉방모드와 난방모드를 동시에 수행할 수 없다는 문제점이 있다.However, when the season is clear, as in Korea, the user may heat a part of the room and cool the other part of the room. However, the conventional air conditioner cannot simultaneously perform the cooling mode and the heating mode. There is a problem.
본 발명은 앞에서 설명한 바와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 실내의 일부를 난방하면서 다른 실내 일부를 냉방할 수 있게 구성하여 환절기에 사용자의 욕구를 충족시킬 수 있게 구성한 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the air heat heat pump configured to satisfy the user's desire in the season by heating the other part of the room and configured to cool other parts of the room The purpose is to provide a heating and cooling device using.
또한, 본 발명은 공기열 히트펌프를 사용함으로써, 공기열로부터 에너지원을 얻을 수 있어 에너지 효율이 우수하도록 구성한 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an air-conditioning and heating apparatus using an air heat heat pump configured to obtain an energy source from the air heat by using an air heat heat pump, thereby providing excellent energy efficiency.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 공기의 열을 받거나 또는 공기 중으로 열을 방열하는 공기열 히트펌프와, 상기 공기열 히트펌프와 연결되어 상기 공기열 히트펌프의 운전모드에 따라 냉수를 저장하거나 또는 온수를 저장하는 축열조와, 상기 축열조에 저장된 냉수 또는 온수를 순환시켜 실내를 냉방하거나 난방하는 냉난방부와, 상기 축열조의 온수를 이용하여 난방하는 난방부 및, 상기 공기열 히트펌프에서 환수되는 물을 상기 공기열 히트펌프로 재급수하는 폐루프 경로와 상기 난방부에서 환수되는 물을 상기 난방부로 재급수하는 폐루프 경로가 교차하는 지점에 설치된 열교환기를 포함하며, 상기 열교환기에서 열교환이 이루어져 상기 공기열 히트펌프에서 받은 열을 상기 난방부에서 방열하는 것을 기술적 특징으로 한다.The air-conditioning and heating device using the air heat heat pump of the present invention for achieving the above object is an air heat heat pump for receiving heat or radiating heat into the air, and the air heat heat pump connected to the operation mode of the air heat heat pump And a heat storage tank for storing cold water or storing hot water, a cooling / heating unit for circulating cold water or hot water stored in the heat storage tank, for cooling or heating the room, a heating unit for heating using hot water of the heat storage tank, and the air heat heat. And a heat exchanger installed at a point where a closed loop path for rewatering the water returned from the pump to the air heat heat pump and a closed loop path for rewatering the water returned from the heating unit are intersected with each other. Heat exchange is carried out to radiate heat received from the air heat heat pump from the heating unit And that the technical feature.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는, 상기 축열조에서 상기 공기열 히트펌프로 급수하는 제1 배관과, 상기 공기열 히트펌프에서 상기 축열조로 환수하는 제2 배관과, 상기 축열조에서 상기 난방부로 급수하는 제5 배관과, 상기 난방부에서 상기 축열조로 환수하는 제6 배관을 포함하며, 상기 열교환기에서 연장된 제1 분기관과 제2 분기관은 상기 제2 배관에 연결되고, 상기 열교환기에서 연장된 제3 분기관과 제4 분기관은 상기 제5 배관에 연결되며, 상기 제2 배관에 연결된 상기 제1 분기관과 상기 제2 분기관의 연결지점 사이에는 한 개의 개폐밸브가 장착되고, 상기 제5 배관에 연결된 상기 제3 분기관과 상기 제4 분기관의 연결지점 사이에는 다른 한 개의 개폐밸브가 장착되며, 상기 제1 배관과 상기 제2 배관, 그리고 상기 제5 배관과 제6 배관을 연결하는 폐루프 배관이 각각 형성되고, 환수되는 물이 상기 폐루프 배관을 통해 순환하도록 상기 제1 배관과 상기 제2 배관, 그리고 상기 제5 배관과 제6 배관에 밸브들이 장착된다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the air-conditioning apparatus using the air heat heat pump, the first pipe to supply water to the air heat heat pump in the heat storage tank, and the second pipe to return to the heat storage tank from the air heat heat pump; And a fifth pipe for supplying water from the heat storage tank to the heating unit, and a sixth pipe for returning from the heating unit to the heat storage tank, wherein the first branch pipe and the second branch pipe extending from the heat exchanger are the second pipe. And a third branch pipe and a fourth branch pipe extending from the heat exchanger are connected to the fifth pipe, and a connection point between the first branch pipe and the second branch pipe connected to the second pipe. One on-off valve is mounted, and another on-off valve is mounted between a connection point of the third branch pipe and the fourth branch pipe connected to the fifth pipe, and the first pipe and the Two pipes, and a closed loop pipe connecting the fifth pipe and the sixth pipe, respectively, are formed, and the first pipe, the second pipe, and the fifth pipe so that the water returned is circulated through the closed loop pipe. And valves are mounted to the sixth pipe.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는, 상기 축열조에서 상기 공기열 히트펌프로 급수하는 제1 배관과, 상기 공기열 히트펌프에서 상기 축열조로 환수하는 제2 배관과, 상기 축열조에서 상기 난방부로 급수하는 제5 배관과, 상기 난방부에서 상기 축열조로 환수하는 제6 배관을 포함하며, 상기 열교환기에서 연장된 제1 분기관은 상기 제1 배관에 연결되고, 상기 열교환기에서 연장된 제2 분기관은 상기 제2 배관에 연결되며, 상기 열교환기에서 연장된 제3 분기관은 상기 제5 배관에 연결되고, 상기 열교환기에서 연장 된 제4 분기관은 상기 제6 배관에 연결되며, 상기 제1 분기관과 상기 제1 배관이 연결된 지점, 상기 제2 분기관과 상기 제2 배관이 연결된 지점, 상기 제3 분기관과 상기 제5 배관이 연결된 지점 및 상기 제4 분기관과 상기 제6 배관이 연결된 지점에 삼방밸브가 각각 장착된 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the air-conditioning apparatus using the air heat heat pump, the first pipe to supply water to the air heat heat pump in the heat storage tank, and the second pipe to return to the heat storage tank from the air heat heat pump; And a fifth pipe for supplying water from the heat storage tank to the heating unit, and a sixth pipe for returning from the heating unit to the heat storage tank, wherein the first branch pipe extending from the heat exchanger is connected to the first pipe, The second branch pipe extending from the heat exchanger is connected to the second pipe, the third branch pipe extending from the heat exchanger is connected to the fifth pipe, and the fourth branch pipe extending from the heat exchanger is the first pipe. 6 is connected to the pipe, the point where the first branch pipe and the first pipe is connected, the point where the second branch pipe and the second pipe is connected, and whether the third branch pipe and the fifth pipe are connected. It is characterized in that the three-way valve is mounted at the point and the point where the fourth branch pipe and the sixth pipe are connected.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 공기열을 이용하여 실내를 냉방 또는 난방함으로써, 공해 발생없이 영구적으로 에너지를 이용할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the air conditioning and heating device using the air heat heat pump of the present invention has the advantage that the energy can be used permanently without generation of pollution by cooling or heating the room using air heat.
또한, 본 발명의 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치는 실내 일부를 냉방하며 실내 다른 일부를 난방할 수 있어 환절기에 특히 유용하게 사용할 수 있는 냉난방장치이다.In addition, the air-heating and heating device using the air heat heat pump of the present invention is a cooling and heating device that can be particularly useful in the seasons because it can cool a part of the room and heat the other part of the room.
아래에서는 본 발명에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치의 양호한 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of a cooling and heating device using an air heat heat pump according to the present invention will be described in detail.
[제1 실시예][First Embodiment]
도면에서, 도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 냉난방장치를 이용하여 일부는 냉방모드로 운전되고 일부는 난방모드로 작동하는 관계를 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual view showing a cooling and heating device using an air heat heat pump according to a first embodiment of the present invention, Figure 2 is a part of the cooling mode using the heating and cooling device shown in Figure 1 and part is heating This is a conceptual diagram showing a relationship that operates in a mode.
도 1에 도시된 바와 같이, 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치(100)는 공기의 열을 받거나 또는 공기 중으로 열을 방열하는 공기열 히트펌프(110)와, 상기 공기열 히트펌프(110)와 연결되어 상기 공기열 히트펌프(110)의 운전모드에 따라 냉수를 저장하거나 또는 온수를 저장하는 축열조(120)와, 상기 축열조(120)에 저장된 냉수 또는 온수를 순환시켜 실내를 냉방하거나 난방하는 냉난방부(130)와, 실내 바닥에 장착되어 상기 축열조(120)의 열원을 이용하여 난방하는 난방부(140) 및, 상기 공기열 히트펌프(110)에서 환수되는 물을 상기 공기열 히트펌프(110)로 재급수하는 폐루프 경로와 상기 난방부(140)에서 환수되는 물을 상기 난방부(140)로 재급수하는 폐루프 경로가 교차하는 지점에 설치된 열교환기(150)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
상기 냉난방부(130)는 공기열 히트펌프(110)의 운전모드에 따라 실내를 냉방하거나 또는 난방하지만, 난방부(140)는 온돌방식과 같이 실내 바닥을 난방한다.The air-
아래에서는 이와 같이 구성된 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a cooling and heating device using the air heat heat pump configured as described above will be described in detail.
축열조(120)의 내부에는 상부 디퓨져(121)와 하부 디퓨져(122)가 위치하며, 상부 디퓨져(121)에서 연장된 제1 배관(161)이 공기열 히트펌프(110)에 연결되고, 하부 디퓨져(122)에서 연장된 제2 배관(162)이 공기열 히트펌프(110)에 연결된다. An
또한, 상부 디퓨져(121)에서 연장된 제3 배관(163)이 냉난방부(130)에 연결되고, 하부 디퓨져(122)에서 연장된 제4 배관(164)이 냉난방부(130)에 연결된다. In addition, the
그리고 상부 디퓨져(121)에서 연장된 제5 배관(165)이 난방부(140)에 연결되고, 하부 디퓨져(122)에 연장된 제6 배관(166)이 난방부(140)에 연결된다.The
한편, 제1 배관(161)과 제2 배관(162)에는 한 쌍의 교차배관(171)이 연결되어 공기열 히트펌프(110)에서 축열조(120)로 환수 및 급수되는 물의 경로를 운전모 드에 따라 전환한다. 그리고 상기 한 쌍의 교차배관(171)에는 밸브(171v)들이 장착되어 공기열 히트펌프(110)의 운전모드에 따라 물의 경로를 전환한다. 또한 상기 교차배관(171)과 상기 공기열 히트펌프(110)의 사이에는 폐루프 배관(175)이 형성되며, 상기 공기열 히트펌프(110)에서 환수된 물이 폐루프 배관(175)을 따라 유동함에 따라 축열조(120)로 유입되지 않고 다시 공기열 히트펌프(110)로 급수되어 순환한다. 여기에서 교차배관(171)의 밸브(171v)를 폐쇄함으로써, 물은 폐루프 배관(175)을 통해 공기열 히트펌프(110)로 순환하게 된다.On the other hand, a pair of
그리고 제3 배관(163) 및 제4 배관(164)에도 한 쌍의 교차배관(173)이 형성되어 운전모드에 따라 축열조(120)에서 냉난방부(130)로 급수되는 물의 경로 및 냉난방부(130)에서 축열조(120)로 환수되는 물의 경로를 전환한다. 또한 상기 한 쌍의 교차배관(173)에 장착된 밸브(173v)들을 제어하여 냉난방부(130)로 급수 및 환수되는 온수 또는 냉수의 경로를 전환한다.In addition, a pair of
그리고 제5 배관(165)과 제6 배관에는 폐루프 배관(177)이 형성되며, 상기 난방부(140)에서 환수되는 물이 폐루프 배관(177)을 따라 유동함으로써 상기 축열조(120)로 유입되지 않고 다시 난방부(140)로 급수되어 순환한다. A closed
난방부(140)의 물이 폐루프 배관(177)을 통해 순환하도록 제5 배관(165)과 제6 배관(166)에는 밸브(177v)가 각각 장착되는데, 상기 밸브(177v)는 폐루프 배관(177)과 상하부 디퓨져(121, 122) 사이에 위치한다. 따라서 상기 밸브(177v)를 폐쇄하면 난방부(140)와 축열조(120) 사이의 유로가 폐쇄되어 물이 폐루프 배관(177)을 통해 난방부(140)를 순환하게 된다.The
한편, 열교환기(150)는 4개의 분기관이 연장된다. 여기에서 4개의 분기관을 정의하면, 상기 공기열 히트펌프(110)에서 환수된 물이 유입되는 제1 분기관(181), 제1 분기관을 통해 유입된 물을 다시 공기열 히트펌프(110)로 급수하는 제2 분기관(182), 상기 난방부(140)에서 환수된 물이 유입되는 제3 분기관(183), 제3 분기관(183)을 통해 유입된 물을 다시 난방부(140)로 급수하는 제4 분기관(184)으로 구분된다. On the other hand, the
여기에서, 제1 분기관(181)과 제2 분기관(182)은 제2 배관(162)에, 그리고 제3 분기관(183)과 제4 분기관(184)은 제5 배관(165)에 연결되며, 각 분기관(181, 182, 183, 184)에는 밸브(181v, 182v, 183v, 184v)가 각각 장착된다. 또한 제2 배관(162)에는 상기 제1 분기관(181)과 제2 분기관(182)이 연결된 지점의 사이에 개폐밸브(191)가 장착되고, 제5 배관(165)에도 상기 제3 분기관(183)과 제4 분기관(184)이 연결된 지점의 사이에 개폐밸브(192)가 장착된다. 따라서 제1 배관(161)에 장착된 개폐밸브(191)를 폐쇄하고 공기열 히트펌프(110)의 물이 폐루프를 형성하도록 교차배관(171)의 밸브(171v)들을 제어하면, 공기열 히트펌프(110)에서 배출된 물은 열교환기(150)를 거쳐 다시 공기열 히트펌프(110)로 유입된다. Here, the
그리고 제5 배관(165)에 장착된 개폐밸브(192)를 폐쇄하고 난방부(140)의 물이 폐루프를 형성하도록 제5 배관(165)과 제6 배관(166)의 밸브(177v)들을 폐쇄하면, 난방부(140)에서 배출된 물은 열교환기(150)를 거쳐 다시 난방부(140)로 유입된다.The valves 177v of the
이때 공기열 히트펌프(110)가 난방모드로 운전하면, 공기열 히트펌프(110)는 순환하는 물을 가열하고, 가열된 물의 열은 열교환기(150)에서 난방부(140)를 순환하는 물로 전달되면서 난방부(140)에 의해 실내 일부를 난방한다.At this time, when the air
이와 같이 공기열 히트펌프(110)가 난방모드로 운전하기 이전에, 공기열 히트펌프(110)는 냉방모드로 운전되어 축열조(120)에 냉수가 채워진 상태로서, 상기 냉수가 냉난방부(130)로 흡수되면서 실내공간의 다른 일부를 냉방한다.As described above, before the air
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 P는 펌프를 나타낸다.Meanwhile, P shown in Figs. 1 and 2 represents a pump.
[제2 실시예]Second Embodiment
도면에서, 도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 개념도이고, 도 4는 도 3에 도시된 열교환기의 물 흐름을 나타낸 개념도이다. 3 is a conceptual diagram showing a cooling and heating device using an air heat heat pump according to a second embodiment of the present invention, Figure 4 is a conceptual diagram showing the water flow of the heat exchanger shown in FIG.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열교환기(150)에서 연장된 4개의 분기관 중에서, 제1 분기관(181)은 제1 배관(161)에 연결되고, 제2 분기관(182)은 제2 배관(162)에 연결되며, 제3 분기관(183)은 제5 배관(165)에 연결되고, 제4 분기관(184)은 제6 배관(166)에 연결된다. 그리고 각 분기관(181, 182, 183, 184)의 연결지점에는 삼방밸브(193)가 각각 장착되어 제1, 제2, 제5, 제6 배관(161, 162, 165, 166)을 따라 유동하는 물의 경로를 전환한다.3 and 4, of the four branch pipes extending from the
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 냉난방장치를 제1 실시예와 비교하였을 때에, 각 분기관의 연결구조를 바꾸고, 삼방밸브를 설치함으로써, 제1 실시예에 따른 폐루프 배관(175, 177) 및 분기관에 설치된 밸브(181v, 182v, 183v, 184v)의 구성 없이도 본 발명의 목적을 구현할 수 있다. Compared with the first embodiment, the air-conditioning and heating device according to the present invention configured as described above changes the connection structure of each branch pipe and installs a three-way valve, whereby the
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 개념도이고, 1 is a conceptual diagram showing a cooling and heating device using an air heat heat pump according to a first embodiment of the present invention,
도 2는 도 1에 도시된 냉난방장치를 이용하여 일부는 냉방모드로 운전되고 일부는 난방모드로 작동하는 관계를 나타낸 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a relationship in which some parts are operated in a cooling mode and some are operated in a heating mode by using the air conditioner shown in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공기열 히트펌프를 이용한 냉난방장치를 나타낸 개념도이고, 3 is a conceptual diagram showing a heating and cooling device using an air heat heat pump according to a second embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 도시된 열교환기의 물 흐름을 나타낸 개념도이다. 4 is a conceptual diagram illustrating a water flow of the heat exchanger shown in FIG. 3.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 냉난방장치 110 : 공기열 히트펌프100: air conditioning unit 110: air heat heat pump
120 : 축열조 121 : 상부 디퓨져120: heat storage tank 121: upper diffuser
122 : 하부 디퓨져 130 : 냉난방부122: lower diffuser 130: air conditioning unit
140 : 난방부 150 : 열교환기140: heating unit 150: heat exchanger
161 - 166 : 배관 171, 173 : 교차배관161-166: piping 171, 173: cross piping
175, 177 : 폐루프 배관 181- 184 : 분기관175, 177: closed loop piping 181-184: branch pipe
193 : 삼방밸브193: three-way valve
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