WO2013153995A1 - 空気清浄装置 - Google Patents

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Abstract

 本体ケーシング(12)は、一方側に吸入口、他方側に排出口が設けられ、内部に空気流通路が形成される。この本体ケーシング(12)内に、空気流通路をフィルタ(12)の上流側と下流側に仕切るフィルタ(18)を設ける。また、空気流通路の下流側には、空気流通路の下流側の空気を排出口から排出する排気用ファン(28)を設ける。さらに、排気用ファン(28)とフィルタ(18)の間の前記空気流通路と外部とを連通する連通手段(26)を設ける。連通手段(26)によって、フィルタ(18)の下流側の空気流通路と外部との間の空気の流通が可能となる。

Description

空気清浄装置
 本発明は、吸入口から吸い込んだ空気を、フィルタを通過させて清浄化し、得られた清浄化空気を排出口から排出することで空気を清浄化する空気清浄装置に関する。
 従来より、各種の空気清浄装置が販売されている。これらの空気清浄機は、室内の空気中のハウスダスト、カビ、花粉、細菌、ウィルスなどの除去を主な目的としており、紫外線、光触媒、マイナスイオンを利用する空気清浄装置も知られているが、フィルタを用いて微粒子等を除去するものが主流である。
 すなわち、空気清浄化機能を得るためには、確実な微粒子の除去が必要であり、フィルタを用いた空気のフィルタリングが必須と考えられる。
特開2000-18657号公報 特開2006-292251号公報
 ここで、フィルタについては、各種の素材が知られており、改善が図られている。一方、空気清浄装置は、本体内にファンを設け、吸い込み口から周辺空気を吸い込み、フィルタ通過後の清浄化空気を排出するという比較的単純な機能であるため、小型化、静音化などの改良が主で、その機能の根本的な改善についてはあまり提案がない。
 本発明は、一方側に吸入口、他方側に排出口が設けられ、内部に空気流通路が形成された本体ケーシングと、この本体ケーシング内に配置され、前記空気流通路をフィルタの上流側と下流側に仕切るフィルタと、前記空気流通路の下流側に設けられ、前記空気流通路の下流側の空気を前記排出口から排出する排気用ファンと、前記排気用ファンと前記フィルタの間の前記空気流通路と外部とを連通する連通手段と、を含み、前記連通手段によって、前記フィルタの下流側の空気流通路と外部との間の空気の流通が可能であることを特徴とする。
 さらに、前記空気流通路の下流側の排出口側であって、前記連通手段による連通箇所より前記フィルタ側に設けられた、フィルタを通過した空気を吸い込むためのフィルタ用ファンを含むことが好適である。
 さらに、前記フィルタ用ファンと、前記排気用ファンを、独立して駆動制御する駆動制御部を含むことが好適である。
 また、前記フィルタ用ファンは遠心タイプ、排気用ファンは軸流タイプのファンであることが好適である。
 また、前記連通手段は、前記本体ケーシングに設けられ、前記空気流通路と外部とを連通する通気口であることが好適である。
 また、前記通気口は、開閉可能であることが好適である。
 本発明によれば、連通手段を有するため、フィルタを通過した空気の他に外気を直接取り入れることができ、総送風量を大きくすることで室内の空気循環も行うことができる。
第1実施形態の全体構成を示す斜視図である。 第1実施形態の本体ケーシングを除去した構成を示す斜視図である。 第1実施形態の本体ケーシングを示す斜視図である。 第1実施形態のフィルタを除去した構成を示す斜視図である。 第1実施形態の本体ケーシングおよびフィルタを除去した構成を示す斜視図である。 第2実施形態の全体構成を示す斜視図である。 第2実施形態の本体ケーシングを除去した構成を示す斜視図である。 第2実施形態のフィルタを除去した構成を示す斜視図である。 第2実施形態の本体ケーシングおよびフィルタを除去した構成を示す斜視図である。 シャッタの一例を設けた構成を示す図である。 シャッタが形成される部位の本体ケーシングの構成を示す図である。 シャッタの開閉状態を示す図である。 シャッタの他の例を示す図である。 シャッタの他の例の構成を示す図である。 シャッタが形成される部位の本体ケーシングの構成を示す図である。 シャッタのさらに他の例の構成を示す図である。 シャッタのさらに他の例の構成を示す図である。 ファンが移動する構成例を示す図である。 フィルタに外気を通過させるとともに、通気口から外気を吸引する場合の空気の流れを示す図である。 通気口を閉じてフィルタに外気を通過させる場合の空気の流れを示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
<第1実施形態>
 図1は、第1実施形態に係る空気清浄装置10の全体構成を示す斜視図であり、図2は本体ケーシングを省略した斜視図、図3は本体ケーシングを示す斜視図である。ここで、各図において、本体ケーシングの開口部に取り付ける比較的大きな塵などを捕集する網状フィルタなどは省略してある。
 本体ケーシング12は、円筒状であり、下端は台座14に取り付けられ、上端には蓋16が取り付けられている。
 台座14は、下方に向けて広がるラッパ状の形状をしており、下端が床などに安定して載置できるようになっている。なお、台座14は、本体を支持できれば、どのような形状でもかまわない。
 台座14の上端には、円筒状のフィルタ18が取り付けられる。フィルタ18は、空気を通過させてろ過する円筒状のフィルタ部18aと、下部フランジ18bと、上部フランジ18cとからなっており、下部フランジ18bが台座14の上部に取り付けられる。この下部フランジ18bは、本体ケーシング12の下端を支持してもよいが、台座14の上部に円板を設け、この円板でフィルタ18の下部フランジ18bおよび本体ケーシング12の下部を支持してもよい。
 なお、本実施形態では、本体ケーシング12、フィルタ18を円筒状としたが、多角筒状など他の形状とすることも好適である。
 フィルタ18は、下部フランジ18b、上部フランジ18cともにドーナツ状である。フィルタ部18aは、例えば紙や、不織布などで形成され、微粒子を外側表面に捕捉し、清浄化した空気を内側に得る。フィルタ部18aは、表面積を広げるために、山谷を周方向に繰り返すように折り曲げられ、下端が下部フランジ18b、上端が上部フランジ18cに気密に取り付けられている。なお、下部フランジ18bの開口は、台座14の円板によって閉じられているが、下部フランジ18bに代えて円板を採用して、フィルタ18の内部空間の下方を閉じてもよい。
 フィルタ18の上部フランジ18cの周辺は、本体ケーシング12の内面に気密に取り付けられ、下部フランジ18bの周辺または台座14の上部円板部が本体ケーシング12の内面に気密に取り付けられる。従って、フィルタ部18aの内側空間は、上部フランジ18cの中央開口のみで外部と連通し、フィルタ部18aの外側と、フィルタ部18aによって区画されている。
 そして、フィルタ部18aの外側に位置する本体ケーシング12には、複数の開口部12aが設けられており、フィルタ部18aの外側空間は外部空間と連通している。
 本体ケーシング12内の上部フランジ18cの上方には、フィルタ用ファン20が設けられている。このフィルタ用ファン20の上方には、周辺リングと中心円板を有し、周辺リングと中心円板間が複数の半径方向の複数の連結バーによって連結されたステー22が配置されている。このステー22は、周辺リングが本体ケーシング12の内面に固定されることで、本体ケーシング12に固定されている。そして、ステー22に中心円板には、下方に向けてモータ24が取り付けられ、このモータ24から下方に伸びる回転軸にフィルタ用ファン20の羽根20aが取り付けられている。従って、モータ24が回転することで、羽根20aが回転され、フィルタ用ファン20が駆動される。
 羽根20aは、半径方向に伸びる板状の複数の羽根からなっており、フィルタ用ファン20は軸流タイプのファンとなっている。
 また、このフィルタ用ファン20が配置される部分の本体ケーシング12には開口がなく、フィルタ用ファン20は本体ケーシング12の円筒内に配置されていることになり、フィルタ用ファン20を駆動することによって本体ケーシング12内の空気を上下いずれかの方向に送風することができる。
 フィルタ用ファン20の上方、すなわちステー22より上方の本体ケーシング12には、複数の開口が形成され、これが外部と連通する通気口26となっている。
 そして、この通気口26の上方の本体ケーシング12内に排気用ファン28が配置されている。すなわち、通気口26の上方にステー22と同様の構成を有するステー30が配置され、このステー30の中央円板上にモータ32が取り付けられ、このモータ32から上方に伸びる回転軸に排気用ファン28の羽根28aが取り付けられている。従って、モータ32が回転することで、羽根28aが回転され、排気用ファン28が駆動される。排気用ファン28も軸流タイプのファンである。
 排気用ファン28の周囲の本体ケーシング12は閉じており、排気用ファン28により本体ケーシング12内の空気が上方向または下方向に送風される。
 本体ケーシング12の上端は開口しており、ここに蓋16が取り付けられている。この蓋16は、周辺リングと、中央円板と、複数の中間リングと、これらを連結する半径方向のバーからなっており、空気の流通はほとんど妨げずに、ユーザの手などが本体ケーシング12の内部に入らないようにするガードになっている。
 このように、本実施形態では、フィルタ18の内部空間と連通する本体ケーシング12内部にフィルタ用ファン20が配置されている。従って、フィルタ用ファン20によって、フィルタ18の内部空間の排気を行うことで、外部の空気が、フィルタ部18aを通過してろ過され、ろ過後の清浄化された空気がフィルタ用ファン20の上方に向けて送風される。
 また、排気用ファン28により、本体ケーシング12内の空気を、蓋16を介し上方に排気することで、フィルタ用ファン20によって送られて来る空気だけでなく、通気口26を介し吸い込まれた空気が上方に向けて送風される。
「清浄化+循環モード(第2モード)」
 フィルタ用ファン20と、排気用ファン28の送風能力を同一として、両者とも上方に向けて送風すると、フィルタ用ファン20では、フィルタ部18aの圧損分だけ送風能力が減じられるため、排気用ファン28は、通気口26からの外気を吸い込みながら、上方に向けて送風することになる。また、排気用ファン28の送風能力をフィルタ用ファン20より大きくしても、通気口26から外気が吸い込まれ、上方に向けて送風される。
 これによって、フィルタ部18aを通過した清浄化した空気だけでなく、通気口26から吸い込んだ空気も送風することができ、空気清浄機の上方に向けた送風量を大きくすることができる。従って、室内の空気をフィルタ18によって清浄化するとともに、室内の空気の循環を十分なものにできる。これによって、空気循環を行うことで、室内の空気が流動し、開口部12aの周辺だけでなく、室内全体の空気をフィルタ18により清浄化することが可能になる。
 また、フィルタ用ファン20の送風方向は、上述の場合と同様に上向きとし、排気用ファン28の送風方向を下向きにすると、フィルタ用ファン20からの送風空気、排気用ファン28の送風空気が一緒になって、通気口26から排出されることになる。これによって、装置の下方および上方からの空気を吸い込み通気口26から略水平方向に空気を吹き出すことができ、フィルタ18による空気清浄化と、室内空気の循環を行える。
 排気用ファン28の送風方向を適宜反転することで、室内空気について複数の方向の循環が行え、室内空気全体を動かし、清浄化することが可能となる。
 また、本体ケーシング12を円筒状としたため、回転するファンによる送風能力を十分に発揮させることができ、また設置面積を小さくすることができる。
「空気循環モード(第2モード)」
 フィルタ用ファン20を停止し、排気用ファン28のみを駆動することによって、空気循環のみが行われる。排気用ファンの送風方向を反転させることで、通気口26から空気を吸い込み上方に向けて排気するモードと、上方から空気を吸い込み通気口26から側方に向けて排気するモードとを切り換えて使用することができる。
「清浄化モード(第1モード)」
 排気用ファン28を停止し、フィルタ用ファン20のみを駆動することによって、フィルタ18を通過した空気が上方に向けて排出される。この場合、通気口26からも空気は排出されることがあるが、多くは、そのまま上方に抜けることになる。そして、上方に排出された空気によって室内の空気が循環されるが、排気用ファン28が駆動される場合に比べ、その風量は少なく、空気循環機能は比較的小さい。なお、排気用ファン28を停止するのではなく、その風量を減少するのでもよい。
<第2実施形態>
 図6~図9に第2実施形態の構成を示す。この実施形態では、フィルタ用ファン20として、遠心タイプのファンであるシロッコファンを使用している。すなわち、このフィルタ用ファン20では、上から見て半径方向から一方向側にずれた板状の多数の羽根40が円筒状に配置されている。そして、この羽根40の円筒の上側は上部円板42に固定され、この上部円板によって閉じられている。一方、羽根40の円筒の下側は、ドーナツ状のリング44に接続されており、このリング44がフィルタ18の上部フランジ18cの内周に回転自在に支持されている。
 そして、ステー22は、フィルタ用ファン20の上方にあり、このステー22の中心部の下側にモータ24が取り付けられている。フィルタ用ファン20の上部円板42は中央部分が下方に向けて凹んでおり、ここにモータ24の一部が収容される。また。モータ24の出力軸が上部円板42の中心に固定されている。
 上部円板42の径は、本体ケーシング12の内径に比べ小さく設定されているため、円筒状の羽根40の周囲空間は、本体ケーシング12内で上方に連通しているが、円筒状の羽根40の下端において上部フランジ18cによって閉じられている。一方、フィルタ部18aの内部空間と円筒状の羽根40の内部空間は、リング44の中央開口により連通している。
 従って、羽根40を所定方向に回転することによって、羽根40の内部空間の空気が周囲空間に向けて送られ、本体ケーシング12内を上方に向けて送風される。従って、フィルタ18によって清浄化された空気がフィルタ用ファン20によって本体ケーシング12内を上方に向けて送風される。
 ここで、シロッコファンなどの遠心タイプのファンは、軸流タイプに比べ吸い込み側と排出側の圧力差を大きくできる。そこで、フィルタ用ファン20を遠心タイプ、排気用ファン28を軸流タイプにすることで、フィルタ18による圧損を考慮して、効率的なろ過処理を行うことができ、排気用ファン28によって通気口26を利用して効率的な送風が行える。
 このように、2つのファンの特性を異なるものにすることで、全体して効率的な空気清浄化、および空気循環が行える。
<シャッタ>
 ここで、図10~図12には、通気口26にシャッタ50を設けた構成例が示してある。この例では、図11に示す、本体ケーシング12の通気口26が設けられている部分の内側に上下方向および半径方向に移動するシャッタ50が配置され、このシャッタ50によって通気口26を開閉する。
 本体ケーシング12に内側にステー52が取り付けられ、このステー52の中央部分には、モータ54が取り付けられ、このモータ54によってピニオンギア56が回転される。ピニオンギア56には、ラック58が噛み合わされており、ピニオンギア56が正逆方向に回転することており、ラック58が上下方向に移動する。
 ラック58の下端は、円筒状の中心部材60に接続されており、この中心部材から半径方向に伸びる連結材62に通気口26の形に対応した蓋材64が取り付けられている。
 ここで、蓋材64は、連結材62に対し、半径方向移動自在に取り付けられているとともに、その両側に設けられたピン66が本体ケーシング10の通気口26の円周方向両側に当たる部分に設けられたガイド溝68に係合している。そして、ガイド溝68は、ピン66の下方への移動に伴い、ピンが本体ケーシング10の内側に移動するように形成されている。従って、連結部材62の上下方向の移動に伴い、蓋材64は上下方向に移動するだけでなく、半径方向にも移動する。
 すなわち、図12に示すように、蓋材64が上端に位置する場合には、蓋材64は半径方向の外側に位置して、通気口26に押しつけられ、通気口26を閉じる。一方、蓋材64が下方に移動すると、ガイド溝68にガイドされて、蓋材64は通気口26から内側に引っ込み、本体ケーシング12内に収容される。
 このようにして、モータ54の正逆回転によって、蓋材64により通気口26を閉じた入り、開放したりすることができる。
 図13~図15には、シャッタ50の他の構成例が示してある。この例では、図15に示す、本体ケーシング12の通気口26が設けられている部分の内側に円周方向に移動するシャッタ50が配置され、このシャッタ50によって通気口26を開閉する。
 本体ケーシング12に内側にステー52が取り付けられ、このステー52の中央部分には、モータ54によって水平面内で回転される回転円板70が設けられており、この回転円板70の下面に返信してピン(図示せず)が取り付けられている。
 そして、図14に示すように、この回転円板70の下面の偏心した位置にピン(図示せず)が突出形成されている。従って、この回転円板70のピンがモータ54の回転により旋回運動をする。
 回転円板70の下にはガイドバー72が設けられ、このガイドバー72の長穴74に回転円板70のピンが係合する。また、ガイドバー72の下方には、回動円筒76が設けられており、この回動円筒76の上端には、中心方向に向かう複数の連結材78と、この連結材の内側に接続された中心部80が形成され、回動円筒76の周辺円筒部82には、複数の窓84が設けられている。
 この窓84は、本体ケーシング10の通気口26に対応した形状となっており、回動円筒76が回動することによって通気口26が開閉される。
 そして、ガイドバー72の一端側の下面には、ピンが形成されており、このピンが中心部80に偏心して設けられた穴80aと係合する。従って、回転円板70のピンが長穴74中で移動し、これによるガイドバー72の回動が穴80aを介し、回動円筒76の往復回動運動に変換される(図13A,B参照)。この回動円筒76の往復回動量を通気口26の開閉に対応することで、モータ54の回転により、通気口26の開閉が可能となる。
 また、図15に示すように、通気口26を本体ケーシング10の円周方向半分のみに設けた。これによって、通気口26から吸い込む空気の方向を限定できるが、通気口26を全面に設け、回動円筒76に設ける窓84も対応して全面に設けてもよい。
 ここで、シャッタ50をユーザが手で操作して、モードを切り換えるようにしてもよい。
 このように、シャッタ50によって、通気口26を開閉することで、排気用ファン28をフィルタ18によるろ過のためのものと、空気循環を主な機能とするものの両方に切り換えることができる。
 さらに、図16に示すように、通気口26を設けず、フィルタ部18の外部空間と排気用ファン28を収容する空間を連通するバイパス56を設け、このバイパス56を開閉するシャッタ50を設けてもよい。この例では、バイパス56は、パイプ状で、フィルタ部18の外部空間からフィルタ用ファン20の上方空間にまで伸びている。そして、このバイパス56の上端開口を開閉するシャッタ50を設けている。シャッタ50は、リング状でありバイパス56に対応した数の開口を有し、円周方向に移動することでバイパス56の上端開口を開閉する。
 これによって、バイパス56を開閉することができ、排気用ファン28による送風をフィルタ18の内側空間からか、外側空間(外部)からかを切り換えることができる。
 なお、バイパス56は、フィルタ部18aの内側空間を伸び、フィルタ部18aを貫通して、外側空間に連通するようにしてもよい。
 図17には、さらに変形例が示してある。この例では、図14の例と比較して、ファンがフィルタ用ファン20、1つしかない。そして、フィルタ18の上部フランジ18cの周囲にフィルタ部18aの外部空間と連通する開口80を設け、この開口80を開閉するシャッタ50を設けている。これによって、開口80を開閉することができ、フィルタ用ファン20による送風をフィルタ18の内側空間からか、外側空間(外部)からかを切り換えることができる。なお、この場合も開口80が連通する通路をフィルタ部18aの内側空間を伸び、フィルタ部18aを貫通して、外側空間に連通するようにしてもよい。
 図18には、さらに他の例を示してある。この例では、排気用ファン28が上下動する。すなわち、排気用ファン28を通気口26の上部と、下部の2位置に移動可能になっている。これによって、排気用ファン28が通気口26の下方にある場合に、排気用ファン28はフィルタ部18の内部空間からの空気を吸い込み上方に送風し、排気用ファン28が通気口26の上方に位置する場合に、排気用ファン28は通気口26から吸い込んだ外気を上方に送風する。
 なお、この例では、フィルタ用ファン20を省略しているが、フィルタ用ファン20を設け、フィルタ用ファン20は上述の実施形態と同様にフィルタ部18aの内部空間からの空気を排出するようにするとよい。
<風の流れ>
 図19には、排気用ファン28において、通気口26からの外気を吸い込むモードでの空気の流れを示してある。このように、フィルタ用ファン20によって、フィルタ18の内部空間の空気を上方に向けて送風することで、外気が開口部12aを介し、フィルタ18を通過し、清浄化された空気が、上方に向けて送風される。また、排気用ファン28によって、通気口からの外気が取り入れられ、これを合わせた空気が上方に向けて送風される。
 図20には、通気口26をシャッタ50によって閉じた場合の空気の流れを示してある。このように、フィルタ用ファン20,排気用ファン28によって、フィルタ18を通過した清浄化空気が上方に向けて送風される。このように、2つのファンによって送風するため、フィルタ18を通過して清浄化される空気量を増加することが可能になる。
<その他>
 上述の例では、シャッタ50は、本体ケーシング12に設けた通気口を内側から開閉するように構成した。しかし、通気口26を本体ケーシング12の外側から開閉するように構成してもよい。また、バイパス56を本体ケーシング12内に配置したが、これも本体ケーシング12の外側に配置することもできる。
 制御装置によって、各種モードを自動的に切り換えることができる。例えば、10分おきなど、定期的に空気循環を強めたり、各種センサの出力信号によって、空気循環モードや、空気清浄モードを切り換えることもできる。例えば、上方下方の温度差が大きな時に空気循環を行ったり、空気中の微粒子量を検出して、微粒子量が多かった場合に、空気清浄を強めたりすることができる。
 図示は,省略したが、フィルタ用ファン20、排気用ファン28を駆動するモータ24、32には、直流モータが採用される。そこで、通常交流100Vの商用電力を直流に変換した直流電力を供給して駆動する。なお、モータ24,32を交流モータとして交流電力をそのまま供給してもよい。また、マイコンなどの制御部を設け、これによってモータの駆動制御を行えば良い。
 また、上記実施形態では、フィルタ用ファン20と排気用ファン28を1つずつ設けたが、フィルタ用ファン20または排気用ファン28のいずれかを複数としたり、両方を複数としてもかまわない。このようにすることで、送風量についての自由度を向上することができる。
<実施形態の効果>
 本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
(i)フィルタを通った清浄化空気だけでなく、外気を取り入れこれを送風することができる。これによって、送風量を大きくすることができ、室内の空気を循環することができる。そして、空気循環を行うことで、室内の空気全体を清浄化できる。
(ii)2つのファンを設け、これらを独立して制御することで、各種のモードでの運転が可能になる。
(iii)シャッタを設けることで、確実なモード切替が行え、空気清浄の能力も切り換えることができる。
 10 空気清浄装置、12 本体ケーシング、12a 開口部、14 台座、16 蓋、18 フィルタ、18a フィルタ部、18b 下部フランジ、18c 上部フランジ、20 フィルタ用ファン、20a,28a,40 羽根、22,30 ステー、24 モータ、26 通気口、28 排気用ファン、32 モータ、42 上部円板、44 リング、50 シャッタ、52 ステー、56 バイパス。

Claims (7)

  1.  一方側に吸入口、他方側に排出口が設けられ、内部に空気流通路が形成された本体ケーシングと、
     この本体ケーシング内に配置され、前記空気流通路をフィルタの上流側と下流側に仕切るフィルタと、
     前記空気流通路の下流側に設けられ、前記空気流通路の下流側の空気を前記排出口から排出する排気用ファンと、
     前記排気用ファンと前記フィルタの間の前記空気流通路と外部とを連通する連通手段と、
     を含み、
     前記連通手段によって、前記フィルタの下流側の空気流通路と外部との間の空気の流通が可能である空気清浄装置。
  2.  請求項1に記載の空気清浄装置であって、
     さらに、
     前記空気流通路の下流側の排出口側であって、前記連通手段による連通箇所より前記フィルタ側に設けられた、フィルタを通過した空気を吸い込むためのフィルタ用ファンを含む空気清浄装置。
  3.  請求項2に記載の空気清浄装置において、
     前記フィルタ用ファンは遠心タイプ、排気用ファンは軸流タイプのファンである空気清浄装置。
  4.  請求項2に記載の空気清浄装置であって、
     さらに、
     前記フィルタ用ファンと、前記排気用ファンを、独立して駆動制御する駆動制御部を含む空気清浄装置。
  5.  請求項4に記載の空気清浄装置において、
     前記フィルタ用ファンは遠心タイプ、排気用ファンは軸流タイプのファンである空気清浄装置。
  6.  請求項1~5のいずれか1つに記載の空気清浄装置において、
     前記連通手段は、前記本体ケーシングに設けられ、前記空気流通路と外部とを連通する通気口であることを特徴とする空気清浄装置。
  7.  請求項6に記載の空気清浄装置であって、
     前記通気口は、開閉可能であることを特徴とする空気清浄装置。
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