KR20070108025A - 증발기 - Google Patents

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KR20070108025A
KR20070108025A KR1020060040754A KR20060040754A KR20070108025A KR 20070108025 A KR20070108025 A KR 20070108025A KR 1020060040754 A KR1020060040754 A KR 1020060040754A KR 20060040754 A KR20060040754 A KR 20060040754A KR 20070108025 A KR20070108025 A KR 20070108025A
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KR1020060040754A
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임홍영
오광헌
지용준
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한라공조주식회사
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Abstract

본 발명은 증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 튜브를 통해 탱크로 냉매가 이동되어 출구측 매니폴드와 연결된 출구파이프를 통해 배출될 때 완전히 배출되지 않고 탱크 내부에서 냉매가 맴돌게 되어 적체되는 데드 존(Dead Zone)이 생성되는 것을 방지하기 위한 증발기에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명에 의한 증발기는 2개의 튜브플레이트를 접합하여 내부에 냉매유로가 형성된 튜브를 형성하고, 형성된 튜브를 일렬로 적층 접합되며, 상기 튜브의 상부 또는 하부에 상기 튜브와 연통된 탱크가 형성되고, 상기 탱크와 연통되고 전방으로 돌출된 입구측 매니폴드와 출구측 매니폴드가 각각 구비된 탱크가 구비되며, 상기 적층된 튜브플레이트의 좌우 양단에 위치하여 접합되는 입구측 엔드플레이트와 출구측 엔드플레이트가 각각 구비된 플레이트-핀형 증발기에 있어서, 상기 출구측 엔드플레이트는 인접한 튜브플레이트의 탱크로부터 이동된 냉매가 상기 출구측 엔드플레이트의 탱크 내부에서 상기 출구측 매니폴드 반대편 후방으로 이동되어 맴돌이 현상을 발생하는 데드존이 형성되는 것을 방지하는 냉매 이동방지부가 형성된 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 냉매가 튜브플레이트의 탱크로부터 엔드플레이트의 탱크로 이동되어 출구측 매니폴드와 연결된 출구파이프를 통해 배출될 때, 엔드플레이트의 탱크 내부로 이동된 냉매가 탱크 내부에서 적체됨이 없이 냉매의 배출을 원활하게 할 수 있으며, Open Cavity와 같은 유동흐름을 방지하여 냉매 유동음 발생 을 방지할 수 있는 효과가 있다.
데드존, 형성방지, 출구측, 엔드플레이트, 증발기, 맴돌이, Open Cavity, 냉매 유동음

Description

증발기{Evaporator}
도 1은 종래의 증발기를 나타낸 사시도.
도 2는 종래 증발기의 엔드플레이트를 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 종래의 4 탱크 타입(Tank type) 증발기의 냉매이동경로를 나타낸 사시도.
도 4는 종래 증발기의 냉매가 배출되는 상태에서의 CFD결과를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 의한 증발기를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 의한 증발기의 엔드플레이트 구조를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 증발기의 출구측 엔드플레이트 구조를 나타낸 부분단면사시도.
도 8은 본 발명에 의한 4 탱크 타입 증발기의 냉매이동경로를 나타낸 사시도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
10: 입구파이프
20: 튜브
21: 튜브플레이트
22: 냉매유로
22': 전열 냉매유로
22": 후열 냉매유로 30,30a,30b,30c: 탱크
40: 핀(Fin)
50: 입구측 엔드플레이트
51: 입구측 매니폴드 52: 탱크
53: 연통구
60: 출구측 엔드플레이트
60a,60b: 좌우 플레이트 61: 출구측 매니폴드
62: 탱크 63: 연통구
64: 냉매 이동방지부 64a: 공간부
64b: 이격부 64c: 평판형 밀폐부
70: 출구파이프
본 발명은 증발기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 튜브를 통해 탱크로 냉매가 이동되어 출구측 매니폴드와 연결된 출구파이프를 통해 배출될 때 완전히 배출되지 않고 탱크 내부에서 냉매가 맴돌게 되어 적체되는 데드 존(Dead Zone)이 생성 되는 것을 방지하기 위한 증발기에 관한 것이다.
증발기는 응축기에서 응축되어 액화된 냉매를 온도를 상승시켜 증발되도록 하여 기화된 냉매를 토출하는 장치이다.
4 탱크 타입(Tank type) 증발기는 토출 온도의 향상을 위하여 상부 탱크로 냉매가 유입되어 튜브를 통하여 하부 탱크로 이동된 후 다시 튜브를 통해 상부 탱크로 이동되어 냉매가 배출되는 구성을 가진다.
특히, 적층형 증발기의 경우는 증발기의 좌우 양단부에 엔드플레이트가 각각 구비되며, 상기 엔드플레이트는 입구측 매니폴드와 출구측 매니폴드가 구비된다. 입구측 매니폴드로는 응축되어 액화된 냉매가 유입되게 되며 출구측 매니폴드로는 증발기를 순환하고 승온되어 기화된 냉매가 배출되게 된다.
종래의 증발기는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 좌우 양단에 위치하는 입구측 엔드플레이트(150)와 출구측 엔드플레이트(160)가 좌우 대칭형으로 되어 있으며, 입구측 매니폴드(151)와 출구측 매니폴드(161)가 각각 구비되어 있다. 또한, 입구측 엔드플레이트(150)와 출구측 엔드플레이트(160)의 상부에는 좌우 플레이트의 접합에 의해 탱크(152,162)가 각각 형성된다. 상기 엔드플레이트(150,160) 사이에는 튜브 플레이트(121)의 접합에 의해 튜브(120)가 형성되고 형성된 다수개의 튜브(120)가 일렬로 적층되며 상기 튜브(120)의 상하부에는 상기 튜브(120)와 연통된 탱크(130)가 형성되고 튜브(120) 사이에는 핀(Fin)(140)이 적층되어 접합되게 된다. 이때, 상기 튜브(120)와 연통된 탱크(130)는 인접한 튜브(120)와 연통된 탱크(130)가 서로 접합되어 연통되게 된다.
상기 입구측 엔드플레이트(150)와 출구측 엔드플레이트(160)는 튜브(120)와 연통된 탱크(130)와 연통되는 연통구(153,163)가 구비되게 된다.
도 3은 종래의 4 탱크 타입(Tank type) 증발기의 냉매이동경로를 도시한 것이다.
전술한 구성으로 된 증발기의 냉매이동경로를 설명하면 다음과 같다. 입구파이프(110)로부터 상기 입구측 매니폴드(151)를 통해 유입된 액화된 냉매는 상기 입구측 엔드플레이트(150)에 형성된 탱크(152)로부터 연통구(153)를 통해 튜브(120)의 상부에 위치한 탱크(130)로 이동되고, 이동된 냉매는 다시 다수개의 튜브(120)에 의해 형성된 냉매유로(122',122")를 통하여 하부에 위치한 탱크(130)로 이동되게 된다. 냉매유로(122',122") 중 후방에 위치한 후열 냉매유로(122")를 통하여 하부로 이동된 냉매는 다시 후열 냉매유로(122")를 통해 상부 후방에 위치한 탱크(130)로 이동되어 합류되고, 수평방향 이동후 전방 상부에 위치한 탱크(130)로 이동되며, 전방에 위치한 전열 냉매유로(122')를 통하여 분기되어 하부로 이동되고 하부 전방에 위치한 탱크(130)에서 합류되며, 수평방향 이동후 전열 냉매유로(122')를 통하여 분기되어 상부로 이동되고 상부 전방에 위치한 탱크(130)에서 합류되며, 상기 출구측 엔드플레이트(160)에 형성된 연통구(163)를 통하여 탱크(162)로 이동되고 출구측 매니폴드(161)로 배출되게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 액화된 냉매는 승온되어 기화된 냉매 기체가 출구측 매니폴드(161)를 통하여 출구파이프(170)로 배출되게 된다. 이때, 출구측의 경우에는 냉매가 기상으로 존재하게 되므로 냉매 흐름속도가 매우 빠르게 된다.
종래의 증발기는 출구측 엔드플레이트(160)에 연통구(163)가 전방, 즉 공기흐름의 상류에만 형성됨으로써 전열 냉매유로(122')로부터 전방에 위치한 탱크(130)로 합류된 냉매가 출구측 엔드플레이트(160)에 형성된 탱크(162)로 이동되어 출구측 매니폴드(161)로 배출되게 될 때, 탱크(162) 전방 뿐만 아니라 후방으로도 이동되게 된다. 이때, 탱크(162) 후방으로 이동된 냉매는 도 4에서와 같이 파란색으로 도시된 맴돌이 현상을 발생시키게 되며 속도가 저하되어 압력손실이 증가함을 알 수 있다. 이와 같이 출구측 엔드플레이트(160)에 형성된 탱크(162)의 후방에는 냉매 흐름상 쓸모없는 영역인 데드존(Dead Zone)이 존재하게 되며, 이러한 데드존에 의해 흐름속도가 매우 빠른 냉매 기체가 Open Cavity와 같은 유동흐름을 형성하여 냉매 유동음을 발생시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 출구측 엔드플레이트에서 데드존이 형성되는 것을 방지하여 냉매 기체의 원활한 배출과 냉매 유동음 발생을 방지하는 증발기를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 증발기는 2개의 튜브플레이트를 접합하여 내부에 냉매유로가 형성된 튜브를 형성하고, 형성된 튜브를 일렬로 적층 접합되며, 상기 튜브의 상부 또는 하부에 상기 튜브와 연통된 탱크가 형성되고, 상기 탱크와 연통되고 전방으로 돌출된 입구측 매니폴드와 출구측 매니폴드가 각각 구비된 탱크가 구비되며, 상기 적층된 튜브플레이트의 좌우 양단에 위치하여 접합되는 입구측 엔드플레이트와 출구측 엔드플레이트가 각각 구비된 플레이트-핀형 증발기에 있어서, 상기 출구측 엔드플레이트는 인접한 튜브플레이트의 탱크로부터 이동된 냉매가 상기 출구측 엔드플레이트의 탱크 내부에서 상기 출구측 매니폴드 반대편 후방으로 이동되어 맴돌이 현상을 발생하는 데드존이 형성되는 것을 방지하는 냉매 이동방지부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 냉매 이동방지부는 상기 출구측 매니폴드 후방을 냉매이동경로로부터 격리시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 상기 냉매 이동방지부는, 상기 출구측 엔드플레이트의 탱크와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트의 좌우 플레이트 접합에 의해 형성되는 밀폐된 공간부로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 상기 냉매 이동방지부는 상기 공간부 전방에 위치하며 상기 공간부와 상기 출구측 엔드플레이트의 탱크를 서로 이격시키는 상기 엔드플레이트의 좌우 플레이트 접합에 의해 형성된 이격부가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 냉매 이동방지부는, 상기 출구측 엔드플레이트의 탱크와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트의 좌우 플레이트 접합에 의해 형성되는 평판형 밀폐부로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 증발기를 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명에 의한 증발기를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 증발기의 엔드플레이트 구조를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명에 의한 증발기의 출구측 엔드플레이트 구조를 나타낸 부분단면사시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 4 탱크 타입 증발기의 냉매이동경로를 나타낸 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 증발기는 2개의 튜브플레이트(21)의 접합에 의해 냉매유로가 형성된 튜브(20)가 형성되고, 형성된 다수개의 상기 튜브(20)가 일렬로 적층 접합되며, 상기 튜브(20)와 연통된 탱크(30)가 구비되고, 입구측 매니폴드(51)와 출구측 매니폴드(61)가 각각 구비되는 입구측 엔드플레이트(50)와 출구측 엔드플레이트(60)가 구비되며, 출구측 엔드플레이트(60)에는 상기 출구측 엔드플레이트(60)에 형성된 탱크(62)로 이동된 냉매가 탱크(62) 내부에서 출구측 매니폴드(61) 반대편 후방으로 이동되는 것을 방지하는 냉매 이동방지부(64)가 형성되어 있다.
상기 튜브(20)는 2개의 튜브플레이트(21)가 접합되어 형성되고 전방과 후방에 각각 1열씩 냉매유로가 형성된다. 상기 튜브(20)의 상부 또는 하부에는 상기 튜브(20)와 각각 연통되는 2개의 탱크(30)가 형성되며, 다수개가 일렬로 적층 접합되게 된다. 이때, 상기 튜브(20)와 인접한 튜브(20) 사이에는 핀(Fin)(40)이 적층되어 접합되게 되며, 상기 튜브(20)와 연통된 탱크(30)는 인접한 튜브(20)와 연통된 탱크(30)와 서로 접합되게 된다. 또한, 적층된 상기 튜브(20)의 양단부에는 매니폴드(51,61)가 구비된 엔드플레이트(50,60)가 접합되게 된다.
상기 엔드플레이트(50,60)는 적층된 상기 튜브(20)의 양단부에 각각 접합되게 되며, 매니폴드(51,61)가 각각 구비되게 된다. 하나의 엔드플레이트, 즉 입구측 엔드플레이트(50)에는 입구측 매니폴드(51)가 구비되어 이를 통하여 응축기에서 액화된 냉매가 유입되게 되며, 다른 하나의 엔드플레이트, 즉 출구측 엔드플레이트(60)에는 출구측 매니폴드(61)가 구비되어 이를 통하여 상기 탱크(30) 및 튜브(20)를 통하여 순환한 후 승온되어 기화된 냉매기체가 배출되게 된다.
상기 입구측 엔드플레이트(50)와 상기 출구측 엔드플레이트(60)는 모두 종래의 증발기와 같이 상부에는 인접한 상기 튜브(20)와 연통된 탱크(30)와 연통되는 탱크(52,62)가 구비되며 상기 탱크(52,62)로 냉매가 매니폴드(51,61)를 통하여 냉매의 유입 또는 배출을 하게 된다.
상기 입구측 엔드플레이트(50)는 상기 튜브(20)와 연통된 탱크(30)와 연통되는 연통구(53)가 후방(공기측 하류방향)에 연통되도록 1개만 형성된다. 반면에, 상기 출구측 엔드플레이트(60)는 상기 튜브(20)를 구성하는 상기 튜브플레이트(21)에 의해 형성된 냉매유로(22) 중 전방에 위치한 전열 냉매유로(22')로부터 탱크(30)로 합류된 냉매기체가 출구측 매니폴드(61)를 통하여 배출되게 되므로 전방에 위치한 탱크(30a)와 연통되도록 연통구(63)가 1개만 형성된다. 또한, 상기 출구측 엔드플레이트(60)는 상기 출구측 엔드플레이트(60)와 인접한 튜브(20)와 연통된 탱크(30)로부터 이동된 냉매가 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 내부에서 출구측 매니폴드(61)의 반대편 후방으로 이동되는 것을 방지하여 출구측 매니폴드(61)로 전부 배출되도록 하는 냉매 이동방지부(64)가 형성된다. 이와 같이 본 발명은 냉매 이동방지부(64)가 형성됨에 따라 튜브(20)와 연통된 탱크(30)를 통해 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)로 냉매가 이동된 후 출구측 매니폴드(61)와 연결된 출구파이프(70)를 통해 배출될 때 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 내부로 이동된 냉매가 탱크(62) 내부에서 적체됨이 없이 출구측 매니폴드(61)를 통해 출구파이프(70)로 완전히 배출되게 된다. 즉, 종래에서와 같이 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 후방으로 이동되어 맴돌이 현상을 발생시키는 데드존(Dead Zone)이 형성되는 것을 방지하여 냉매의 배출을 원활하게 할 수 있으며, 흐름속도가 매우 빠른 냉매 기체가 Open Cavity와 같은 유동흐름을 형성하여 냉매 유동음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 냉매 이동방지부(64)는 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 상기 출구측 매니폴드(61) 후방을 냉매이동경로로부터 격리시키는 것이 바람직하다. 이를 위하여 상기 냉매 이동방지부(64)는 출구측 엔드플레이트(60)에 형성된 상기 탱크(62)와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성되는 밀폐된 공간부(64a)가 형성되도록 하여 후방에 위치한 탱크(30b)와 연통되지 않도록 밀폐되는 것이 더 바람직하다. 이와 같이 상기 냉매 이동방지부(64)에 공간부(64a)를 형성하게 되면 탱크(30)와 연통되는 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 후방의 밀폐를 용이하게 할 수 있으며, 출구측 엔드플레이트(60)의 무게를 줄여 상기 입구측 엔드플레이트(50)와의 대칭을 이룰 수 있게 된다.
또한, 상기 냉매 이동방지부(64)는 상기 공간부(64a) 전방에 위치하며 상기 공간부(64a)와 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)를 서로 이격시키는 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성된 이격부(64b)가 구비되는 것이 더 바람직하다.
또, 다른 형태의 냉매 이동방지부(54)는, 도 9에서와 같이, 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성되는 평판형 밀폐부(64c)로 형성시킨다.
상기와 같은 구성으로 된 본 발명의 4 탱크 타입 증발기의 냉매이동경로를 설명하면 다음과 같다.
도 9에 도시된 바와 같이, 입구파이프(10)로부터 상기 입구측 매니폴드(51)를 통해 유입된 액화된 냉매는 상기 입구측 엔드플레이트(50)에 형성된 탱크(52)로부터 연통구(53)를 통해 상부 후방에 위치한 탱크(30b)로 이동되고, 상기 탱크(30b)로 이동된 냉매는 상기 냉매유로(22) 중 후방에 위치한 다수개의 후열 냉매유로(22")를 통하여 하부로 이동된다. 하부로 이동된 냉매는 후열 냉매유로(22")와 연통된 하부 후방에 위치한 탱크(미도시됨)로 이동되어 합류되고, 수평방향 이동후 후열 냉매유로(22")를 통해 상부 후방에 위치한 탱크(30b)로 이동되며, 수평방향 이동후 상부 전방에 위치한 탱크(30a)로 이동되고, 이동된 냉매는 수평방향 이동후 전방에 위치한 전열 냉매유로(22')를 통하여 분기되어 하부 전방에 위치한 탱크(30c)에서 합류되며, 수평방향 이동후 전열 냉매유로(22')를 통하여 분기되어 상부 전방에 위치한 탱크(30a)에서 합류되고, 상기 출구측 엔드플레이트(60)에 형성된 탱크(62)를 통하여 출구측 매니폴드(61)로 배출되게 된다. 이와 같은 과정을 통하여 액화된 냉매는 승온되어 기화된 냉매 기체가 출구측 매니폴드(61)로 배출되게 된다. 이때, 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 후방에는 상기 냉매 이동방지부(64)가 구비되게 되므로 종래에서와 같이 탱크(62) 후방으로의 냉매 기체가 이 동됨이 없이 모두 출구측 매니폴드(61)로 배출되게 된다. 이와 같이 본 발명은 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 후방으로 이동되어 맴돌이 현상을 발생시키는 데드존(Dead Zone)이 형성되는 것을 방지하게 됨으로써 냉매의 배출을 원활하게 할 수 있고 이러한 데드존에 의한 냉매 유동음의 발생을 방지할 수 있게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 증발기는 냉매가 튜브플레이트의 탱크로부터 엔드플레이트의 탱크로 이동되어 출구측 매니폴드와 연결된 출구파이프를 통해 배출될 때, 엔드플레이트의 탱크 내부로 이동된 냉매가 탱크 내부에서 적체됨이 없이 냉매의 배출을 원활하게 할 수 있으며, Open Cavity와 같은 유동흐름을 방지하여 냉매 유동음 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 2개의 튜브플레이트(21)를 접합하여 내부에 냉매유로가 형성된 다수개의 튜브(20)를 형성하고, 형성된 튜브(20)를 일렬로 적층 접합되며, 상기 튜브(20)의 상부 또는 하부에 상기 튜브(20)와 연통된 탱크(30)가 형성되고,
    상기 탱크(30)와 연통되고 전방으로 돌출된 입구측 매니폴드(51)와 출구측 매니폴드(61)가 각각 구비된 탱크(52,62)가 구비되며, 상기 적층된 튜브(20)의 좌우 양단에 위치하여 접합되는 입구측 엔드플레이트(50)와 출구측 엔드플레이트(60)가 각각 구비된 플레이트-핀형 증발기에 있어서,
    상기 출구측 엔드플레이트(60)는 인접한 튜브(20)와 연통된 탱크(30)로부터 이동된 냉매가 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62) 내부에서 상기 출구측 매니폴드(61) 반대편 후방으로 이동되어 맴돌이 현상을 발생하는 데드존이 형성되는 것을 방지하는 냉매 이동방지부(64)가 형성된 것을 특징으로 하는 증발기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매 이동방지부(64)는 상기 출구측 매니폴드(61) 후방을 냉매이동경로로부터 격리시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉매 이동방지부(64)는,
    상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성되는 밀폐된 공간부(64a)로 형성시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉매 이동방지부(64)는 상기 공간부(64a) 전방에 위치하며 상기 공간부(64a)와 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)를 서로 이격시키는 상기 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성된 이격부(64b)가 구비된 것을 특징으로 하는 증발기.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 냉매 이동방지부(64)는,
    상기 출구측 엔드플레이트(60)의 탱크(62)와 격리되고 상기 출구측 엔드플레이트(60)의 좌우 플레이트(60a,60b) 접합에 의해 형성되는 평판형 밀폐부(64c)로 형성시키는 것을 특징으로 하는 증발기.
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