KR101115775B1 - 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴 - Google Patents

콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴에 관한 것으로, 특히 중화기와 시스턴을 일체화하여 전체 사이즈와 부품수를 축소함과 아울러 수로부를 공용화할 수 있고 별도의 동파방지 열원 없이도 회로를 구성할 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 난방환수 입구(131)와 난방환수 출구(132)가 구비되고, 난방수 출탕라인(150)이 관통되며 내부로 난방환수를 저장시키도록 저장공간(101)을 갖는 시스턴몸체(100)와; 상기 시스턴몸체(100)의 내측 상부에 위치되며, 격벽(210)에 의해 가로막혀 내부로 중화제가 채워지고, 격벽(210)의 상부에 통로(220)가 트여져 저장공간(101)과 연통되는 중화실(200)과; 저장공간(101) 및 중화실(200)에서 오버플로우 되는 물을 배출하는 오버플로우 배출구(500)가 구비되어서 구성된다.
시스턴, 중화실, 중화제, 배수, 난방수, 응축수, 콘넥터, 오버 플로우

Description

콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴{Cistern with a one body sipon of condensing boiler}
본 발명은 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴에 관한 것으로, 특히 중화기와 시스턴을 일체화하여 전체 사이즈와 부품수를 축소함과 아울러 수로부를 공용화할 수 있고 별도의 동파방지 열원 없이도 회로를 구성할 수 있도록 발명된 것이다.
일반적으로, 보일러는 연료를 연소시킬 때 발생하는 연소열을 이용하여 물을 가열하고, 가열되어 축열된 물을 강제적으로 순환시키는 순환펌프에 의해 실내에 설치되어 있는 난방배관으로 순환시켜 실내를 난방하게 되며, 아울러 데워진 물을 욕실과 부엌 등에 온수로 공급하는 기기이다.
이러한 보일러는 제어방식이나 밀폐상태에 따라 여러 가지 형식으로 나눌 수 있으며, 그 밖에도 난방수를 가열하는 열원에 따라 콘덴싱과 비콘덴싱 형식으로 구분할 수 있다.
콘덴싱 방식은 가스버너에 의해 연소된 열을 이용하여 직접적으로 난방수를 가열하는 현열 열교환기와 함께 현열 열교환기를 통과한 배기가스의 응축 잠열을 재차 흡수하여 열효율을 극대화시키는 잠열 열교환기를 지니고 있는 것을 말한다.
비콘덴싱 방식은 현열 열교환기만 구비하고 있는 것을 말한다.
현열 열교환기와 잠열 열교환기를 각각 갖추고 있는 콘덴싱 가스보일러는 가스가 하측으로 이동하여서 열을 공급하도록 하는 하향 연소방식과, 열이 상측으로 이동하면서 열을 공급하도록 하는 상향 연소방식의 가스보일러로 구분할 수 있다.
도 1은 종래 일반적인 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 내부구조를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상향 연소식 콘덴싱 보일러 중에서 가스를 연료로 사용되는 가스 보일러는 가스공급관(11)을 통하여 유입된 가스를 이용하여서 연소실(20) 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(10)와, 상기 가스버너(10)의 열을 받아서 현열파이프(31)로 이동하는 난방수를 데워주는 현열 열교환기(30)와, 상기 현열 열교환기(30)에서 사용된 열을 이용하여서 잠열파이프(41)를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기(40)를 갖추고 있다.
즉, 상기 가스버너(10)의 상부로는 현열 열교환기(30)가 배치되고, 상기 현열 열교환기(30)에 이어져 그 상부로 잠열 열교환기(40)가 배치된다.
그리고, 상기 현열 열교환기(30)와 상기 잠열 열교환기(40) 사이에 상기 잠열 열교환기(40)에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이 격벽(50)이 형성되어 있고, 상기 응축수받이 격벽(50)의 중심부분에는 열기가 상기 현열열교환 기(30)에서 상기 잠열 열교환기(40)로 이동하도록 하는 통로(51)가 형성되어 있으며, 상기 응축수받이 격벽(50)의 측면부분에 모여진 응축수를 배출하도록 하는 중화기(60)가 설치되어 있다.
또한, 가스보일러 내부의 일측에는 난방수가 팽창되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 공간을 갖는 시스턴탱크(70)가 구비되게 된다.
이 시스턴탱크(70)는 합성수지재로 속이 빈 탱크형상으로 성형되며 내부에는 항상 일정량의 난방수가 저장되게 된다.
이와 같은 구성을 갖는 콘덴싱 가스보일러를 작동하게 되면, 송풍팬(도시안됨)에 의해 공기가 공기흡입구(21)를 통해 상부로 공급됨과 아울러 가스공급관(11)을 통해 가스가 공급되면서 연소실(20)의 하부에 설치된 가스버너(10)가 점화되어 화염을 발생하게 된다.
이에 따라, 상기 가스버너(10)의 연소열이 직접적으로 현열 열교환기(30)에 전달되어, 그 내부 관로를 흐르는 난방수를 가열하게 되며, 배기덕트의 유로 상에 설치된 잠열 열교환기(40)는 배기가스 중의 잠열을 회수하여 난방수를 가열시키게 된다.
그리고, 상기 잠열 열교환기(40)를 통과한 배기가스는 배기구(80)를 통해서 외부로 방출되게 된다.
이때, 상기 잠열 열교환기(40)쪽에서 응축 잠열을 회수하는 과정에서 응축수가 발생하게 되는 데, 이 응축수는 자연스럽게 하부로 낙하하게 되어 응축수받이 격벽(50)에 받아지면서 파이프를 통하여 외부로 배출되어져서 중화기(60)에 모여지 게 된다.
한편, 상기 현열 열교환기(30)에서 열을 받아 가열된 난방수는 난방배관(90)을 통과하면서 실내의 난방을 마치게 되고, 이렇게 난방을 마친 난방수는 난방수환수관(91)을 통해 상기 시스턴탱크(70)로 유입되어 체적의 변화를 발생시켜 압력이 완화된 다음, 순환펌프(도시안됨)의 작동에 의해 물공급관(92)을 통해 잠열 열교환기(40)로 공급된 다음 현열 열교환기(30)를 지나면서 재차 가열되어 난방수이송관(93)을 통해 다시 난방배관(90)으로 이동하게 된다.
이러한 과정을 반복적으로 수행하여 난방수가 순환되면서 난방 운전을 하게 된다.
한편, 상기한 종래의 상향 연소식 콘덴싱 가스보일러의 경우, 상기 중화기(60-sipon)를 시스턴탱크(70)와는 별도로 구성하여 배치하고 있다.
따라서, 수로부가 시스턴탱크(70)에서 오버 플로우 연결부와 중화기(60)의 배수부 또한각각 따로 구성된 후, 별도로 연결 시스템에 의해 배관되어야 한다.
그리고, 중화기(60)의 물빼기부 또한 별도로 구성되어 있으므로써, 제품 내 활용공간이 커지고 제조원가가 상승하는 단점을 가지고 있었다.
또한, 상기 응축수를 모으기 위한 수집용관 및 배출관을 별도로 두어야 하는 경우도 생길 수 있었다.
따라서, 이로 인해 각 부품이 차지하는 면적이 커지게 되어 가스보일러 제품의 크기가 커지고, 별도의 부품을 제작하여 조립해야 하기 때문에 제조 원가가 상승하게 됨은 물론, 조립공수가 늘어나게 되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은, 상기한 바와 같은 종래의 불편함과 문제점을 해소하기 위하여 중화기와 시스턴탱크를 일체화하여 부품수와 보일러 전체 부피를 줄일 수 있도록 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 수로부를 공용화하고 별도의 동파방지 열원을 배제하여 배관 회로를 간단히 하면서 에너지 낭비를 방지할 수 있도록 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 수위감지 센서부의 길이를 축소시킬 수 있도록 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 난방환수 입구(131)와 난방환수 출구(132)가 구비되고, 난방수 출탕라인(150)이 관통되며 내부로 난방환수를 저장시키도록 저장공간(101)을 갖는 시스턴몸체(100)와;
상기 시스턴몸체(100)의 내측 상부에 위치되며, 격벽(210)에 의해 가로막혀 내부로 중화제가 채워지고, 격벽(210)의 상부에 통로(220)가 트여져 저장공간(101)과 연통되는 중화실(200)과;
상기 저장공간(101) 및 중화실(200)에서 오버플로우 되는 물을 배출하는 오 버플로우 배출구(500)가 구비되어서 구성된다.
여기서, 상기 중화실(200)에는 속이 빈 관 형상으로 중화실(200)에 관통 설치되어 2차 열교환기에서 발생되는 응축수를 유도하여 중화실(200) 내부로 이동되도록 하부에 구멍(301)들이 뚫어지는 응축수 콘넥터(300)가 구비된다.
또, 상기 중화실(200)에는 내부와 2차 열교환기를 연결하는 드레인입구(400)가 구성된다.
여기서, 상기 시스턴몸체(100)는 상부몸체(110)와, 중간몸체(120) 및 하부몸체(130)로 분할되어 그 경계부를 열접착하여 밀봉시키게 된다.
하부몸체(130)에는 수위센서 조립홀(135)들이 각각 뚫어진다.
중간몸체(120)에는 난방수 출탕라인(150)에 연통되어 출탕 온도를 검지하는 온도센서의 조립홀(151)이 뚫어진다.
상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부 수위를 검지하기 위한 수위전극의 조립홀(111)이 뚫어진다.
또, 상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부로 중화제를 공급할 수 있는 주입구(230)가 형성되고, 마개(231)로 밀봉시키게 된다.
한편, 하부몸체(130)에 형성되는 난방환수 입구(131)에는 기포분리벽(140)이 구비되어 난방환수에 포함된 기포가 상기 기포분리벽(140)에 부딪혀 난방환수에 녹아있는 기포를 비교적 작게 분리해 상부로 떠오르게 한다.
이러한 구조로 이루어진 본 발명은, 시스턴몸체(100)의 내부로 중화제를 수 용하는 중화실(200)을 일체로 구비하므로 각종 부품수와 보일러 전체 부피를 줄일 수 있는 것이다.
또, 수로부를 공용화하고 내부로 난방수가 관통되게 회로를 형성하므로 별도의 동파방지 열원을 배제할 수 있어 전체 배관 회로를 간단히 하면서 에너지 낭비를 방지할 수 있는 것이다.
그리고, 수위감지 센서부의 길이를 축소시킬 수도 있는 것이다.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성과 작동 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래 가스보일러의 회로를 보인 장치도이다.
도 2는 본 발명의 중화실(200)을 시스턴몸체(100)의 내부에 적용된 보일러의 내부를 보인 장치도이다.
도 3은 본 발명의 전체 회로를 보인 장치도이다.
도 4는 본 발명의 시스턴몸체(100)가 상부몸체(110)와 중간몸체(120) 및 하부몸체(130)로 분할 성형되어 접합되는 구성을 보인 분해 사시도이다
도 5는 본 발명의 시스턴몸체(100) 상부에 중화실(200)이 설치된 상태의 확대단면도이다.
도 6a 및 도 6b는 응축수 콘넥터(300)의 조작으로 중화실(200) 내부로부터 드레인시키는 실시예를 보인 요부 확대 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 응축수 콘넥터(300)의 조작으로 중화실(200) 내부로부터 드레인시키는 다른 실시예를 보인 요부 확대 단면도이다.
본 발명이 적용되는 콘덴싱 보일러는 도 3에 도시된 바와 같이, 상향 연소식 콘덴싱 보일러 중에서 주로 가스를 연료로 사용되는 가스 보일러로서 가스를 연소시켜서 연소실(20) 내부에서 열을 발생하도록 하는 가스버너(10)와, 상기 가스버너(10)의 열을 받아서 난방수를 데워주는 현열 열교환기(30)와, 상기 현열 열교환기(30)에서 사용된 열을 이용하여서 파이프를 통하여 이동하는 난방수에 잠열을 제공하도록 하는 잠열 열교환기(40)를 갖추고 있다.
그리고, 상기 현열 열교환기(30)와 상기 잠열 열교환기(40) 사이에 상기 잠열 열교환기(40)에서 맺혀진 응축수를 받아주도록 하는 응축수받이 격벽(50)이 형성되어 있고, 응축수받이 격벽(50)의 측면부분에 모여진 응축수는 응축수 콘넥터(300)를 통해 중화실(200) 내부로 유입된다.
또한, 가스보일러 내부의 일측에는 난방수가 팽창되는 체적을 보전하기 위하여 일정한 저장공간(101)을 갖는 시스턴몸체(100)가 구비되게 되는데, 본 발명에서는 이 시스턴몸체(100)의 내측 상부로 중화실(200)이 일체로 형성되어 있다.
시스턴몸체(100)는 상부몸체(110)와 하부몸체(130), 그리고 그 사이에 위치되는 중간몸체(120)로 3단으로 분할되어 성형되는데, 중간몸체(120)와 하부몸체(130)가 접합된 상태에서 난방수를 통과시키기 위한 난방수 출탕라인(150)이 관통되게 성형되어 있다.
그리고, 하부몸체(130)에는 난방환수 입구(131)와 난방환수 출구(132)가 각 각 구비되어 저장공간(101)의 내부로 채워진 난방수가 팽창되는 체적을 보전할 수 있게 연질의 합성수지재로 시스턴몸체(100)를 성형하게 된다.
이 시스턴몸체(100)의 중간몸체(120)의 대략 하부면으로부터 측벽(도 5의 좌측벽)과 약간의 거리를 두고 격벽(210)이 형성되어 시스턴몸체(100)의 외벽 사이 공간부로 중화제가 채워지는 중화실(200)을 형성하게 된다.
이때, 격벽(210)의 상부에는 통로(220)가 트여져 저장공간(101)과 중화실(200)을 연통시켜 저장공간(101)에서 난방수가 오버 플로우되면 통로(220)를 통해 중화실(200)로 유입될 수도 있도록 한다.
그리고, 이 중화실(200)의 일측에는 속이 빈 관 형상으로 된 응축수 콘넥터(300)가 조립구멍(201)을 통해 관통 설치된다.
응축수 콘넥터(300)는 2차 열교환기에서 발생되는 응축수를 호스를 이용해 유도한 후 속이 빈 내부를 통해 하부로 낙하되어 구멍(301)을 통해 중화실(200) 내부로 모아지게 된다.
따라서, 중화실(200)의 내부에 채워지는 주로 탄산칼슘으로 된 중화제에 의해 중화시킬 수가 있는 것이다.
한편, 중화실(200)에는 2차 열교환기를 연결하는 드레인입구(400)와, 상기 시스턴몸체(100)의 저장공간(101) 및 중화실(200)에서 오버플로우 되는 물을 배출하는 가 구비된다.
따라서, 드레인입구(400)를 통해 2차 열교환기에서 드레인 되는 물을 중화실(200) 내부로 유도할 수 있으며, 중화실(200)의 내부에서 중화수 또는 난방수가 오버 플로우가 발생되는 경우 오버플로우 배출구(500)를 통해 외부로 배출되도록 회로를 형성하게 되는 것이다.
여기서, 응축수 콘넥터(300)의 입구는 오버플로우 배출구(500)의 위치보다 높게 배치하여 열교환기로 역류되는 것을 방지하게 된다.
본 발명에 의한 시스턴몸체(100)는 내부 수로부 구조에 의해 일체로 동시에 성형하는 어려움을 상부몸체(110)와, 중간몸체(120) 및 하부몸체(130)로 분할되어 그 경계부를 열접착하는 것에 의해 복잡한 수로와 통로 등을 형성한 상태로 제작이 가능하게 된다.
시스턴몸체(100)를 구성하는 하부몸체(130)에는 고수위 및 저수위와 위험수위 등을 경보하기 위한 수위센서의 조립홀(135)들이 각각 뚫어진다.
중간몸체(120)에는 난방수 출탕라인(150)에 연통되어 출탕 온도를 검지하는 온도센서의 조립홀(151)이 뚫어진다.
또, 상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부의 수위를 감지하기 위한 수위전극의 조립홀(111)이 뚫어진다.
상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부로 중화제를 공급할 수 있는 주입구(230)가 형성되고, 마개(231)로 밀봉시키게 된다.
한편, 하부몸체(130)에 형성되는 난방환수 입구(131)에는 기포분리벽(140)이 구비되어 난방환수에 포함된 기포가 상기 분리벽(140)에 부딪혀 난방환수에 녹아있는 기포를 비교적 작게 분리해 상부로 떠오르게 한다.
즉, 상기 기포분리벽(140)은 난방환수 입구(131)측 상단이 가로막히면서 그 옆쪽을 트여지게 형성시켜, 난방환수가 시스턴에 유입될 때 상기 난방환수에 포함된 기포가 상기 기포분리벽(140)에 부딪혀 비교적 작은 기포로 분리되어 난방환수의 시스턴 유입 시 소음 및 출렁임을 방지하는 역할을 하는 것이다.
도 6a 및 도 6b는 응축수 콘넥터(300)의 조작으로 중화실(200) 내부로부터 드레인시키는 실시예를 보인 요부 확대 단면도이다.
즉, 이 도면에서와 같이 중화실(200)의 바닥면을 구성하는 격벽(210)에 접속돌기(211)를 세워 응축수 콘넥터(300)의 끼움부(310)가 끼워 설치되도록 하고, 이 접속돌기(211)의 사이로 배수구멍(212)들을 뚫어 응축수 콘넥터(300)의 하단부를 접속돌기(211)에 접속시킨 상태에서는 배수구멍(301)들이 막혀지게 된다.
그러나, 이 응축수 콘넥터(300)를 인위적으로 들어서 하측 끼움부(310)가 접속돌기(211)에서부터 빠지게 되면 배수구멍(212)이 개방되어 이 배수구멍(212)을 통해 중화실(200) 내부의 수분을 난방환수가 채워진 저장공간(101)으로 드레인 시킬 수가 있는 것이다.
이때 응축수 콘넥터(300)에는 접속돌기(211)에 끼워 수용되는 끼움부(310)의 위치로 O링(311)을 설치하는 것이 좋다.
또한, 도 7a 및 도 7b는 중화실(200) 내부의 드레인 구조에 대한 다른 실시예를 보이고 있다.
즉, 응축수 콘넥터(300)의 하단부에 접속되는 접속돌기(211)를 중화실(200)의 외측부 까지 연결된 드레인관(230)과 연결시켜, 응축수 콘넥터(300)의 조작으로 중화실(200) 내부의 물을 외부로 드레인시킬 수도 있다.
도 1은 종래 가스보일러의 회로를 보인 장치도.
도 2는 본 발명의 중화실을 시스턴몸체 내부에 적용된 보일러의 내부를 보인 장치도.
도 3은 본 발명의 전체 회로를 보인 장치도.
도 4는 본 발명의 시스턴몸체가 분할 성형되어 접합되는 구성을 보인 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 시스턴몸체 상부에 중화실이 설치된 상태의 확대단면도.
도 6a 및 도 6b는 응축수 콘넥터의 조작으로 중화실 내부로부터 드레인시키는 실시예를 보인 요부 확대 단면도.
도 7a 및 도 7b는 응축수 콘넥터의 조작으로 중화실 내부로부터 드레인시키는 다른 실시예를 보인 요부 확대 단면도.
*도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명*
10 - 버너 20 - 연소실
30 - 현열 열교환기 40 - 잠열 열교환기
100 - 시스턴몸체 110 - 상부몸체
120 - 중간몸체 130 - 하부몸체
140 - 기포분리벽 150 - 난방수 출탕라인
200 - 중화실 210 - 격벽
211 - 접속돌기 212 - 배수구멍
300 - 응축수 콘넥터 301 - 구멍
400 - 드레인입구 500 - 오버플로우 배출구

Claims (10)

  1. 난방환수 입구(131)와 난방환수 출구(132)가 구비되고, 난방수 출탕라인(150)이 관통되며 내부로 난방환수를 저장시키도록 저장공간(101)을 갖는 시스턴몸체(100)와;
    상기 시스턴몸체(100)의 내측 상부에 위치되며, 격벽(210)에 의해 가로막혀 내부로 중화제가 채워지고, 격벽(210)의 상부에 통로(220)가 트여져 저장공간(101)과 연통되는 중화실(200)과;
    상기 저장공간(101) 및 중화실(200)에서 오버플로우 되는 물을 배출하는 오버플로우 배출구(500)가 구비되어서 구성된 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 중화실(200)에는 속이 빈 관 형상으로 중화실(200)에 관통 설치되어 2차 열교환기에서 발생되는 응축수를 유도하여 중화실(200) 내부로 이동되도록 하부에 구멍(301)들이 뚫어지는 응축수 콘넥터(300)가 구비되는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 중화실(200)에는 내부와 2차 열교환기를 연결하는 드레인입구(400)가 구성된 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 시스턴몸체(100)는 상부몸체(110)와, 중간몸체(120) 및 하부몸체(130)로 분할되어 그 경계부를 열접착하여 밀봉시키게 구성된 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 하부몸체(130)에는 수위센서 조립홀(135)들이 각각 뚫어지는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 중간몸체(120)에는 난방수 출탕라인(150)에 연통되어 출탕 온도 검지용 온도센서가 조립되는 온도센서 조립홀(151)이 뚫어지는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부의 수위 검지용 수위전극이 조립되는 수위전극 조립홀(111)이 뚫어지는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 상부몸체(110)에는 중화실(200) 내부로 중화제를 공급할 수 있는 주입구(230)가 형성되고, 마개(231)로 밀봉시키는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  9. 청구항 4에 있어서, 상기 하부몸체(130)에 형성되는 난방환수 입구(131)에는, 난방환수에 포함된 기포가 부딪히는 기포분리벽(140)이 구비되는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 중화실(200)의 격벽(210) 바닥면에 접속돌기(211)를 세워 응축수 콘넥터(300)의 끼움부(310)가 끼워 설치되도록 하고, 이 접속돌기(211)의 사이로 배수구멍(212)들이 뚫어지는 것을 특징으로 한 콘덴싱 보일러의 중화기 일체형 시스턴.
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