KR20080010935A - 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기 - Google Patents

축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기 Download PDF

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KR20080010935A
KR20080010935A KR1020060071638A KR20060071638A KR20080010935A KR 20080010935 A KR20080010935 A KR 20080010935A KR 1020060071638 A KR1020060071638 A KR 1020060071638A KR 20060071638 A KR20060071638 A KR 20060071638A KR 20080010935 A KR20080010935 A KR 20080010935A
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Abstract

본 발명은 축사 또는 원예농장의 실내 온도 및 습도를 조절하기 위해 외부공기를 가열 또는 냉각하여 공급하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기에 관한 것으로서, 열매체가 순환하는 다수의 인접한 미세관으로 구획되고 측면에 핀(fin)이 부착된 복수의 다지관으로 이루어진 관체부와; 상기 다지관의 일부 또는 전부의 일단과 연통된 제1헤더와; 상기 다지관의 일부 또는 전부의 타단과 연통된 제2헤더와; 상기 관체부의 양측에 결합된 프레임과; 상기 제1헤더 또는 제2헤더에 연결된 열매체의 유입부 및 유출부;를 포함하여 구성되며, 공기조화능력이 우수할 뿐 아니라, 설치와 교체가 용이하고 위생적이다.
축사, 원예농장, 관체부, 헤더, 다지관, 쿨링패드, 흡기장치

Description

축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기{A heat exchanger for air-conditioning systems in farming and horticulture}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도,
도 2는 도1의 제2헤더와 하부고정틀에 대한 부분단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도,
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도,
도 5는 본 발명의 제4실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도,
도 6은 본 발명의 제5실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사용상태를 나타낸 정면도이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1 : 프레임 10 : 관체부 12 : 다지관
12a : 미세관 13 : 핀
20 : 제1헤더 21 : 제1유입헤더 22 : 제1연결헤더
25 : 제1유출헤더
30 : 제2헤더 31 : 제2유출헤더 32 : 제2연결헤더
32a : 제2일측연결헤더 32b : 제2타측연결헤더
41 : 상부고정틀 44 : 고정쇠 44a : 결합공
46 : 하부고정틀 46a : 결로수 집수부 46b : 걸림턱
47 : 결로수배출구
51 : 열매체유입부 52 : 열매체유출부 55 : 열매체공급관
56 : 열매체배출관
본 발명은 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기 보다 상세하게는 축사나 원예농장, 비닐하우스 공장 등의 실내에 적절한 습도와 온도의 공기를 공급하기 위한 축산 또는 원예등의 1차산업과 공장등의 2차 산업용 공기조화 시스템의 열교환기에 관한 것이다.
돼지 사육장의 경우를 예를 들면, 하절기에 온도에 민감한 돼지의 적정 체온을 유지하기 위해 상부에 지하수나 수돗물이 공급되어 적셔지고 벽면에 설치된 쿨링패드와, 쿨링패드를 통해 외부공기를 유입시키는 흡기팬(fan)과, 쿨링패드의 반대편 또는 측면에 설치된 배기팬과 배기구를 포함하는 공기조화 시스템이 사용되고 있다.
이처럼, 쿨링패드와 대형급기팬에 의해 외기를 실내로 불어넣어 순환, 환기시키는 방식을 양압식 환기(Positive ventilation system)라고 하고, 쿨링패드가 설치된 벽면의 반대편에서 강력한 대형팬에 의해 실내의 공기를 외부로 배출시킴으로서 쿨링패드를 통해 냉각된 공기가 자연스럽게 실내로 유입되도록 하는 환기방식을 음압식 환기(negative ventilation system)라고 하는데, 이러한 양압식, 음압식의 환기 방법은, 항상 축축한 상태에 있는 쿨링패드가 세균번식이 쉬울 뿐 아니라 시스템 전체의 내구성이 없어서 설치 및 유지보수가 빈번하며, 습도가 높은 하절기의 경우 쿨링패드에서 제습이 아닌 가습이 일어나고 일시적인 냉방 후 가습된 공기에 의해서 다시 짧은 시간 안에 실내온도가 상승되어 체감온도의 하강효과가 좋지 않고, 이러한 문제점으로 인해 온도와 습도에 민감한 가축들이 폐사하는 문제점이 있었다.
위와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은 종래의 쿨링패드를 대체하여 실내의 온도 및 습도 조성에 필요한 공기를 공급할 수 있는 축산 또는 원예용 공기조화시스템의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 제작, 설치, 교체 및 보관이 용이할 뿐 아니라, 값이 저렴하고 위생적인 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 실내의 냉난방기능을 갖는 축산 또는 원예용 공기조화 시 스템의 열교환기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 벽에 설치되어 벽면의 일부를 이루는 열교환기를 통해 외부공기를 유입시키는 흡기장치 및 열교환기의 반대방향 또는 측면 방향에 설치된 배기구를 포함하는 것에 있어서, 그 열교환기가 열매체가 순환하는 다수의 인접한 미세관으로 구획되고 측면에 핀(fin)이 부착된 복수의 다지관으로 이루어진 관체부와; 상기 다지관의 일부 또는 전부의 일단과 연통된 제1헤더와; 상기 다지관의 일부 또는 전부의 타단과 연통된 제2헤더와; 상기 관체부의 양측에 결합된 프레임과; 상기 제1헤더 또는 제2헤더에 연결된 열매체의 유입부 및 유출부; 을 포함하여 구성된 축산 또는 원예용 공기조화용 시스템의 열교환기를 제공한다.
본 발명의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기는 결로수의 수집부 및 배출구가 포함되는 것이 바람직하고, 나아가 축사 등의 벽면에 고정시키기 위하여 외면에 결합공이 형성된 고정쇠가 부착되고 내면이 상기 제1헤더 및 제2헤더를 각각 감싸는 ㄷ자 단면의 고정틀이 부착되고, 상기 제2헤더에 부착된 고정틀에 결로수의 배출구가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 적어도 관체부는 열전도율이 높고 내부식성 및 성형성이 우수하며 값이 저렴한 알루미늄재를 사용하는 것이 바람직하다.
제1헤더 및 제2헤더는 다지관의 선단부 형상에 걸맞는 연통공을 형성한 다음 다지관을 브레이징에 의해 결합하여 제작한다.
필요에 따라 다지관과 연통된 헤더의 종류 및 개수를 선택함으로써 열매체가 순환하는 관체부에 적절한 유로를 형성하도록 한다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명을 실시예에 따라 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화기 시스템의 제습냉각용 열교환기의 사시도로서, 냉매가 순환하는 7개의 인접한 미세관(12a)으로 구획되고 측면에 핀(13)이 부착된 24개의 다지관(12)으로 이루어진 관체부(10)와; 위의 다지관(12)의 상단과 연통되고 우측선단부에 냉매의 유입부(51)가 형성된 제1헤더(20)와; 위의 다지관(12)의 전부의 하단과 연통되고 좌측선단부에 냉매의 유출부(52)가 형성된 제2헤더(30)와; 위의 관체부(10)의 양측에 결합된 프레임(1)과; 외면에는 결합공(44a)이 형성된 1개의 고정쇠(44)가 부착되고 내면이 위의 제1헤더(20)의 외주를 감싸는 ∩자 단면의 상부고정틀(41)과; 외면에는 결합공(44a)이 형성된 2개의 고정쇠(44)가 부착되고, 위의 제2헤더(30)의 하방에 결로수의 집수부(46a)가 형성되게 외주를 감싸며 저면에 1개의 결로수 배출구(47)가 형성된 ∪ 자 단면의 하부고정틀(46); 로 구성되어 있다.
위와 같은 구성을 가지는 공기조화용 열교환기는 냉매의 유입부(51)를 통하여 제1헤더(20)로 유입된 냉매가 이와 연통된 24개의 다지관(12)의 미세관(12a)을 따라 제2헤더(30)로 이동하는 동안 외부 공기로부터 열을 흡수하고 하방의 제2헤더(30)에 형성된 냉매의 유출부(52)를 통해 열교환기를 빠져 나간다.
이때, 관체부(10)의 표면온도는 냉매가 증발하는 과정에서 공기의 이슬점(dew point) 이하로 내려가므로 냉각 및 제습된 상태의 공기를 실내로 공급할 수 있으며, 관체부(10)의 표면에 생성된 결로수는 하부고정틀(46)의 내부에 형성된 결로수 집수부(46a)에 집수되어 결로수 배출구(47)를 통해 배출된다.
또한, 위의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기는 상부 및 하부 고정틀(41,46)에 부착된 고정쇠(44)의 결합공(44a)을 통해 볼트-너트 또는 못 등의 체결구를 사용하여 축사 등의 벽에 고정되는데, 건물구조나 열교환기의 크기와 무게에 따라 2개의 고정틀(41,46)중에서 하나만을 설치할 수 있으며, 하나의 고정틀(41)만을 설치할 경우 집수수단으로서 제2헤더(30)의 양측 핀(13)의 외측을 커버하는 너비를 갖는 집수부를 설치할 수 있으며, 도 1, 도 2와 달리 저면을 V자형으로 하고 배출구를 하부 일측 또는 측면에 설치할 수도 있다.
위의 열교환기는 냉매 대신 가열유체를 공급함으로써 난방장치로 사용할 수 있으며, 아래에 설명하는 실시예의 열교환기도 동일하다.
도 2는 도 1의 제2헤더(30)와 하부고정틀(46)의 결합상태를 나타낸 부분단면도로서, 외면에 결합공(44a)이 형성된 2개의 고정쇠(44)가 부착되고, 내측 중앙부에 걸림턱(46b)이 형성되며 저면에 1개의 결로수 배출구(47)가 연결된 하부고정틀(46)과; 위의 걸림턱(46b)에 의해 상방으로 지지된 제2헤더(30); 가 도시되어 있다.
관체부(10)의 표면에 생성된 결로수는 하부고정틀(46)의 하측 결로수 집수부(46a)에 집수되어 결로수 배출구(47)를 통해 배출된다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도로서, 열매체가 U자형 유로를 형성하도록 한 것이다.
도3의 열교환기는 열매체가 순환하는 7개의 미세관(12a)으로 구획되며 측면에 핀(13)이 부착된 24개의 다지관(12)으로 이루어진 관체부(10)와; 위의 관체부(10)의 12개의 다지관(12)의 상단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와, 인접하는 나머지 12개의 다지관(12)의 상단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제1유출헤더(25)로 이루어진 제1헤더(20)와; 위의 관체부(10)의 24개의 모든 다지관(12)의 하단과 연통된 제2헤더(30); 및 위의 관체부(10)의 양측에 각각 결합된 프레임(1); 으로 구성되어 있다.
위에서 도면부호 중 "SP"는 유입헤더와 연결헤더 또는 유출헤더와 연결헤더사이의 격리부를 나타내며, 각 헤더는 격리부(SP)에 의해 서로 분리된 것으로 도시되어 있으나, 헤더의 해당부분의 직경의 2분의 1정도를 절개하고 격벽재를 삽입하여 양측 공간부를 구획, 밀봉하여 제작하며, 이와 다른 방법을 사용하거나 절개에 의해 생긴 양측 개구부를 각각 밀봉할 수도 있다.
위와 같은 구성을 가지는 도 3의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기는, 열매체의 유입부(51) 및 제1유입헤더(21)로 유입된 열매체가 제1유입헤더(21)와 연통된 12개의 다지관(12)을 따라 하방으로 흘러 제2헤더(30)로 들어가고, 제2헤더(30)에서 방향을 바꾸어 상방으로 흘러 제1유출헤더(25) 및 열매체의 유출부(52)를 통해 빠져 나감으로써 U자형 유로를 형성하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열 교환기의 사시도로서, 열매체가 N자형 유로를 형성하도록 한 것이다.
도 4의 열교환기는 열매체가 순환하는 7개의 미세관(12a)으로 구획되며 측면에 핀(13)이 부착된 24개의 다지관(12)으로 이루어진 관체부(10)와; 위의 관체부(10)의 8개의 다지관(12)의 상단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와, 인접하는 나머지 16개의 다지관(12)의 상단과 연통된 제1연결헤더(22)로 이루어진 제1헤더(20)와; 위의 제1유입헤더(21)와 연통된 다지관(12)을 포함하여 16개의 다지관(12)의 하단과 연통된 제2연결헤더(32)와, 인접하는 나머지 8개의 다지관(12)의 하단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제2유출헤더(31)로 이루어진 제2헤더(30); 및 위의 관체부(10)의 양측에 각각 결합된 프레임(1); 으로 구성되어 있다.
위와 같은 구성을 가지는 도 4의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기는 열매체의 유입부(51)를 통해 유입된 열매체가 제1유입헤더(21)와 연통된 8개의 다지관(12)을 따라 하방으로 흘러 제2연결헤더(32)에서 방향을 바꾸어 상방으로 흐르고, 제1연결헤더(22)에서 다시 방향을 바꾸어 하방으로 흐른 다음, 제2유출헤더(31) 및 열매체의 유출부(52)를 통해 빠져 나감으로써 N자형 유로를 형성하게 된다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 의한 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 사시도로서, 열매체가 W자형 유로를 형성하도록 한 것이다.
도 5의 열교환기는 열매체가 순환하는 7개의 미세관(12a)으로 구획되며 측면에 핀(13)이 부착된 24개의 다지관(12)으로 이루어진 관체부(10)와; 위의 관체 부(10)의 6개의 다지관(12)의 상단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와, 인접하는 12개의 다지관(12)의 상단과 연통된 제1연결헤더(22)와, 나머지 6개의 다지관(12)의 상단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제1유출헤더(25)로 이루어진 제1헤더(20)와; 위의 제1유입헤더(21)와 연통된 6개의 다지관(12)을 포함하여 12개의 다지관(12)의 하단과 연통된 제2일측연결헤더(32a)와, 인접하는 나머지 12개의 다지관(12)의 하단과 연통된 제2타측연결헤더(32b)로 이루어진 제2헤더(30); 및 위의 관체부(10)의 양측에 각각 결합된 프레임(1); 으로 구성되어 있다.
위와 같은 구성을 가지는 도5의 열교환기는 열매체의 유입부(51)를 통해 유입된 열매체가 제1유입헤더(21)와 연통된 6개의 다지관(12)을 따라 하방으로 흐르고, 제2일측연결헤더(32a)에서 방향을 바꾸어 상방으로 흘러 제1연결헤더(22)로 들어간다. 제1연결헤더(22)에서 다시 방향을 바꾸어 하방으로 흘러 제2타측연결헤더(32b)로 들어간 다음 방향을 바꾸어 상방으로 흐르면서 제1유출헤더(31) 및 열매체의 유출부(52)를 통해 빠져 나감으로써 W자형 유로를 형성하게 된다.
도 6은 본 발명의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기의 설치상태를 도시한 정면도로서, 도 1의 3개의 열교환기를 축사 벽의 개방부에 설치한 것으로서, 3개의 열교환기의 열매체 유입부(51)가 병렬적으로 연통되도록 축사 벽을 가로질러 설치된 열매체 공급관(55)과; 위의 열교환기의 열매체 유출부(52)가 병렬적으로 연통되도록 축사 벽의 하부를 가로질러 설치된 열매체 배출관(56)이 연결되어 설치되며, 도시되지 않은 급기장치에 의해 실내로 유입되는 공기를 냉각 또는 가온해줌으로써 축사 또는 원예농장의 실내에 적정온도를 유지하며, 실내를 순환한 공기는 도시되지 않은 배기구를 통해 배출되어 실내공기를 신선하게 유지한다.
위에서 본 발명을 실시예에 의해 설명하였으나, 본 발명이 위의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 실시예의 설명에 사용된 용어는 본 발명의 범위를 한정하는 의미로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 실시예는 주로 축사에 사용되는 것으로 설명하였으나, 이외에도 원예농장이나 공장 등에 사용할 수 있으며, 연결되는 열교환기의 개수가 위의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
위와 같은 구성을 가지는 본 발명의 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기는 냉방 및 난방 뿐 아니라, 적절한 습도를 유지할 수 있고, 구조가 간단하며 제작 단가가 저렴하다.
또한, 모듈화한 열교환기를 복수로 연결하여 사용할 수 있어 우수한 냉난방 효과를 가지며, 설치 및 보관이 용이하고, 위생적이다.

Claims (11)

  1. 벽에 설치되어 벽면의 일부를 이루는 하나이상의 열교환기, 상기 열교환기를 통해 외부공기를 유입시키는 하나이상의 흡기팬, 상기 열교환기의 반대방향 또는 옆방향에 설치된 하나이상의 배기구를 포함하는 것에 있어서,
    상기 열교환기가 열매체가 순환하는 다수의 인접한 미세관(12a)으로 구획되고 측면에 핀(13)이 부착된 복수의 다지관(12)으로 이루어진 관체부(10)와; 상기 다지관(12)의 일부 또는 전부의 일단과 연통된 제1헤더(20)와; 상기 다지관(12)의 일부 또는 전부의 타단과 연통된 제2헤더(30)와; 상기 관체부(10)의 양측에 결합된 프레임(1)과; 상기 제1헤더(20) 또는 제2헤더(30)에 연결된 열매체의 유입부(51) 및 유출부(52); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관체부(10)의 양측에 결합된 프레임(1)과 제1, 제2헤더(20)중 하나를 감싸게 부착되며 고정쇄(44)를 구비한 고정틀(41 또는 46)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2헤더(30)의 하부에 상기 제2헤더(30)의 양 측핀(13)의 외측을 커버하고 결로수의 배출구(47)가 연결된 집수수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1헤더(20)에 고정틀(41)이 설치되고, 상기 제2헤더(30)의 하부에 상기 제2헤더(30)의 양 측핀(13)의 외측을 커버하고 결로수의 배출구(47)가 연결된 것을 집수수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 집수수단이 상기 고정틀(46)에 형성된 집수부(46a)인 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한항에 있어서, 상기 열교환기가 2개 이상이고, 상기 제1헤더에 연결된 각 열매체 유입부(51)가 병렬적으로 연통된 열매체 공급관(55)과, 상기 제2헤더(30)에 연결된 각 열매체 유출부(52)가 병렬적으로 연통된 열매체 배출관(56)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관체부(10)가 알루미늄제인 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1헤더(20)가 상기 관체부(10)의 모든 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성되고, 상 기 제2헤더(30)가 상기 관체부(10)의 모든 다지관(12)의 타단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1헤더(20)가 상기 관체부(10)의 2분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와; 인접하는 나머지 2분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제1유출헤더(25); 로 이루어지고, 상기 제2헤더(30)가 상기 관체부(10)의 모든 다지관(12)의 타단과 연통된 것을 특징으로 하는 공기조화용 열교환기.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1헤더(20)가 상기 관체부(10)의 3분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와; 인접하는 나머지 3분의 2의 다지관(12)의 일단과 연통된 제1연결헤더(22); 로 이루어지고, 상기 제2헤더(30)가 상기 제1유입헤더(21)와 연통된 다지관(12)을 포함하여 상기 관체부(10)의 3분의 2의 다지관(12)의 타단과 연통된 제2연결헤더(32)와; 인접하는 나머지 3분의 1의 다지관(12)의 타단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제2유출헤더(31); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1헤더(20)가 상기 관체부(10)의 4분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유입부(51)가 형성된 제1유입헤더(21)와; 인접하는 2분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통된 제1연결헤더(22)와; 인접하는 나머지 4분의 1의 다지관(12)의 일단과 연통되며 열매체의 유출부(52)가 형성된 제1유출헤더(25); 로 이루어지고, 상기 제2헤더(30)가 상기 제1유입헤더(21)와 연통된 다지관(12)을 포함하여 상기 관체부(10)의 2분의 1의 다지관(12)의 타단과 연통된 제2일측연결헤더(32a)와; 인접하는 나머지 2분의 1의 다지관(12)의 타단과 연통된 제2타측연결헤더(32b); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 축산 또는 원예용 공기조화 시스템의 열교환기.
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