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技術 空気調和機

出願人 松下冷機株式会社
発明者 谷口光徳木戸長生
出願日 1992年11月12日 (26年11ヶ月経過) 出願番号 1992-301975
公開日 1994年5月27日 (25年4ヶ月経過) 公開番号 1994-147532
状態 未査定
技術分野 ユニットのエアフィルタ・熱交換器・箱体 その他の空気調和方式
主要キーワード 濡れ縁 冷媒速度 凝縮過程 伝熱促進効果 伝熱管内面 室外機側熱交換器 旋回力 リード角
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年5月27日)のものです。
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図面 (20)

目的

室内機室外機から構成される空気調和機において、室内側熱交換器伝熱管熱伝達率の向上を図り、室外機側熱交換器圧力損失の低減を図ることを目的とする。

構成

室内側熱交換器の伝熱管14の内面に備えた溝15のピッチ室外側熱交換器の伝熱管17の内面に備えた溝18のピッチよりも小さくした室内側熱交換器と室外側熱交換器とから構成されている。

概要

背景

近年、空気調和機コンパクト化が要求されており、その構成部品である熱交換器もコンパクト化が要求されてる。熱交換器の伝熱管についても、冷媒流路を構成する円管内面螺旋状の溝を設ける等の工夫により高効率化が図られている。従来の伝熱管内面形状としては実公昭55−14956号公報や実公昭55−26706号公報に示されている形状がある。

以下、図面を参照しながら上記従来の空気調和機の説明をする。図13は従来の室内機室外機を有する空気調和機の冷凍システム図である。室外機1内に設置された、圧縮機2,四方弁3,及び、室外側熱交換器4と、並列に設置された室内機5内の膨張弁6,及び、室内側熱交換器7を並列接続した、ヒ−トポンプ冷凍サイクルが構成されている。また、室外側熱交換器4,及び、室内側熱交換器7には、近接してそれぞれ、室外送風機8,及び、室内側送風機9が設置されている。図14は室内側熱交換器の斜視図である。図15は室外側熱交換器の斜視図である。図14及び図15において、10は一定間隔で平行に並べられたフィンで、11はフィン10を貫通し、気流方向に設けられた伝熱管である。図16は伝熱管11の冷媒の流れと垂直方向の断面図、図17は伝熱管11の冷媒の流れ方向の断面図である。12は伝熱管11の内面に螺旋上に連続して設けられた溝である。また図18は従来の室内側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図、図19は従来の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図20は従来の室外側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図、図21は従来の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図18、図19、図20及び図21で示したように、室外側熱交換器4に用いられる伝熱管11a、室内側熱交換器7に用いられる伝熱管11bともに、同じ形状の溝12が施された伝熱管11が用いられている。

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作を説明する。四方弁3によって冷房運転暖房運転切り替えられ、冷房運転時は図13の実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、暖房運転時には図13の破線方向に冷媒が流れて暖房サイクルが形成される。室外側熱交換器4及び室内側熱交換器7は、それぞれに近接された室外側送風機8及び室内側送風機9により発生した気流がフィン10の相互間を流動し、伝熱管11の管内を冷媒が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。室外側熱交換器4は室内側熱交換器7より大きいため伝熱管も長くなるので、圧力損失を低下させるため、室内側熱交換器7よりパス数増している。

概要

室内機と室外機から構成される空気調和機において、室内側熱交換器の伝熱管の熱伝達率の向上を図り、室外機側熱交換器の圧力損失の低減を図ることを目的とする。

室内側熱交換器の伝熱管14の内面に備えた溝15のピッチを室外側熱交換器の伝熱管17の内面に備えた溝18のピッチよりも小さくした室内側熱交換器と室外側熱交換器とから構成されている。

目的

本発明の目的は、室内側熱交換器と室外側熱交換器にそれぞれに適した伝熱管を適用し、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減する空気調和機を提供することである。

本発明の他の目的は、室内側熱交換器と室外側熱交換器にそれぞれに適した伝熱管を適用し、室内側熱交換器と室外側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進した空気調和機を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

内面螺旋上に連続する溝を備えた伝熱管を用いた室外側熱交換器を搭載した室外機と、前記室外側熱交換器に用いた伝熱管よりも溝ピッチの小さい伝熱管を用いた室内側熱交換器を搭載した室内機とからなる空気調和機

請求項2

内面に螺旋上に連続する溝を備えた伝熱管を用いた室外側熱交換器を搭載した室外機と、前記室外側熱交換器に用いた伝熱管よりも溝の深さが大きい伝熱管を用いた室内側熱交換器を搭載した室内機とから成る空気調和機。

請求項3

内面に螺旋上に連続する溝を備えた伝熱管を用いた室外側熱交換器を搭載した室外機と、前記室外側熱交換器に用いた伝熱管よりも溝のリード角が小さい伝熱管を用いた室内側熱交換器を搭載した室内機とからなる空気調和機。

技術分野

0001

本発明は、室外機室内機から構成される空気調和機に関するものである。

背景技術

0002

近年、空気調和機はコンパクト化が要求されており、その構成部品である熱交換器もコンパクト化が要求されてる。熱交換器の伝熱管についても、冷媒流路を構成する円管内面螺旋状の溝を設ける等の工夫により高効率化が図られている。従来の伝熱管内面形状としては実公昭55−14956号公報や実公昭55−26706号公報に示されている形状がある。

0003

以下、図面を参照しながら上記従来の空気調和機の説明をする。図13は従来の室内機と室外機を有する空気調和機の冷凍システム図である。室外機1内に設置された、圧縮機2,四方弁3,及び、室外側熱交換器4と、並列に設置された室内機5内の膨張弁6,及び、室内側熱交換器7を並列接続した、ヒ−トポンプ冷凍サイクルが構成されている。また、室外側熱交換器4,及び、室内側熱交換器7には、近接してそれぞれ、室外送風機8,及び、室内側送風機9が設置されている。図14は室内側熱交換器の斜視図である。図15は室外側熱交換器の斜視図である。図14及び図15において、10は一定間隔で平行に並べられたフィンで、11はフィン10を貫通し、気流方向に設けられた伝熱管である。図16は伝熱管11の冷媒の流れと垂直方向の断面図、図17は伝熱管11の冷媒の流れ方向の断面図である。12は伝熱管11の内面に螺旋上に連続して設けられた溝である。また図18は従来の室内側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図図19は従来の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図20は従来の室外側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図、図21は従来の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図18図19図20及び図21で示したように、室外側熱交換器4に用いられる伝熱管11a、室内側熱交換器7に用いられる伝熱管11bともに、同じ形状の溝12が施された伝熱管11が用いられている。

0004

以上のように構成された空気調和機について、以下その動作を説明する。四方弁3によって冷房運転暖房運転切り替えられ、冷房運転時は図13実線矢印の方向に冷媒が流れて冷房サイクルが形成され、暖房運転時には図13破線方向に冷媒が流れて暖房サイクルが形成される。室外側熱交換器4及び室内側熱交換器7は、それぞれに近接された室外側送風機8及び室内側送風機9により発生した気流がフィン10の相互間を流動し、伝熱管11の管内を冷媒が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。室外側熱交換器4は室内側熱交換器7より大きいため伝熱管も長くなるので、圧力損失を低下させるため、室内側熱交換器7よりパス数増している。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、室内側熱交換器と室外側熱交換器ではパス数が異なるため、室内側熱交換器を流れる冷媒の速度は、室外側熱交換器を流れる冷媒の速度よりも大きく、室内側熱交換器では、液冷媒が溝乗り越えず、溝に沿って流れ易く、また濡れ縁長さの大きい溝形状を持つ伝熱管が最適である。逆に室外側熱交換器の伝熱管では、冷媒の速度は小さため、旋回力が大きく、また液冷媒が侵入し易い溝形状、もしくは圧力損失が低減できるように、濡れ縁長さが小さい溝形状が最適である。

0006

上記従来の構成は、室内側熱交換器、室外側熱交換器ともに同じ伝熱管が用いられているため、室外側熱交換器に適した形状の溝を持つ伝熱管では、室内側熱交換器の伝熱管における冷媒側熱伝達率が小さくなり、逆に室内側に適した形状の溝を持つ伝熱管では、室外側熱交換器の伝熱管における冷媒側の熱伝達率が小さくなったり、不要な圧力損失の増大を生じるという課題を有していた。

0007

本発明の目的は、室内側熱交換器と室外側熱交換器にそれぞれに適した伝熱管を適用し、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減する空気調和機を提供することである。

0008

本発明の他の目的は、室内側熱交換器と室外側熱交換器にそれぞれに適した伝熱管を適用し、室内側熱交換器と室外側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進した空気調和機を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

この目的を達成するために本発明の空気調和機は、室内側熱交換器に室外側熱交換器の伝熱管より、溝ピッチが小さい伝熱管を備えている。

0010

また本発明は、室内側熱交換器に室外側熱交換器の伝熱管より、溝深さの大きい伝熱管を備えている。

0011

さらに本発明は、室内側熱交換器に室外側熱交換器の伝熱管より、溝のリード角が小さい伝熱管を備えている。

0012

本発明の空気調和機は、室内側熱交換器の溝ピッチが小さいため、表面張力による液冷媒の保持力が強くなり、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも液冷媒の溝からの飛散を少なくすることができ、また濡れ縁長さも大きくできるため、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に室外側熱交換器では溝のピッチが大きいため、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。

0013

また本発明は、室内側熱交換器の溝深さが大きいため、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり溝に沿った流れにすることができ、また液冷媒の保持量が大きくなり、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に室内側熱交換器では、冷媒の速度が小さいため、溝を乗り越えて流れることはなく、むしろ溝の深さが小さいほうが濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。

0014

さらに本発明は、室内側熱交換器の溝リード角が小さいため、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり溝に沿った流れにすることができ、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に冷媒速度が小さい室外側熱交換器では、溝リード角が大きく強い旋回力を得て、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。

0015

以下、本発明による空気調和機の第1の実施例について、図面を参照しながら説明する。

0016

ヒートポンプ式冷凍サイクルについては従来例と同様であるため詳細は省略し、本発明の特徴である熱交換器について説明を行う。

0017

図1は、本発明による空気調和機の第1の実施例の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図1において、13は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、14はフィン13を貫通し、気流方向に設けられた室内側熱交換器の伝熱管である。図2は伝熱管14の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図2において、15は伝熱管14の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝のピッチが小さい。図3は、本実施例の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図3において、16は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、17はフィン16を貫通し、気流方向に設けられた室外側熱交換器の伝熱管である。図4は伝熱管17の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図4において、18は伝熱管17の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝のピッチが大きい。

0018

以上のように構成された室内側熱交換器と室外側熱交換器について、以下その動作を説明する。

0019

室内側熱交換器では、フィン13の相互間を気流が流動し、伝熱管14の管内を冷媒が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィン13は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ熱伝達の促進が図られている。冷媒側でも、内面に溝15が設けられているために、従来と同様に、液冷媒が表面張力の作用で溝15に保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時ともに冷媒と伝熱管14との熱伝達が促進されている。室外側熱交換器においても室内側熱交換器と同様の動作をしているため詳細は省略する。

0020

この際、室内側熱交換器の伝熱管14では、溝15のピッチが小さいために表面張力により溝15に保持される液冷媒の保持力が強くなり、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも液冷媒の溝15からの飛散を少なくすることができ、また濡れ縁長さも大きくできるため、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に、室外側熱交換器では溝18のピッチが大きいため、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。

0021

以上のように本実施例の室内側熱交換器と室外側熱交換器により構成される空気調和機は、室内側熱交換器の伝熱管14の溝15のピッチを室外側熱交換器の伝熱管17の溝18のピッチより小さくすることにより、冷媒速度の大きい室内側熱交換器の伝熱管14の溝15からの液冷媒の飛散を少なくすることができ、また濡れ縁長さも大きくでき、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。また室外側熱交換器の伝熱管17の溝18のピッチを大きくすることにより、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。これらにより、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減することができる。

0022

次に、本発明による空気調和機の第2の実施例について、図面を参照しながら説明する。

0023

ヒートポンプ式冷凍サイクルについては従来例と同様であるため詳細は省略し、本発明の特徴である熱交換器について説明を行う。

0024

図5は、本発明による空気調和機の第2の実施例の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図5において、19は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、20はフィン19を貫通し、気流方向に設けられた室内側熱交換器の伝熱管である。図6は伝熱管20の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図6において、21は伝熱管20の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝の深さが大きい。図7は、同実施例の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図7において、22は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、23はフィン22を貫通し、気流方向に設けられた室外側熱交換器の伝熱管である。図8は伝熱管23の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図8において、24は伝熱管23の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝の深さが小さい。

0025

以上のように構成された室内側熱交換器と室外側熱交換器について、以下その動作を説明する。

0026

室内側熱交換器では、フィン19の相互間を気流が流動し、伝熱管20の管内を冷媒が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィン19は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ熱伝達の促進が図られている。冷媒側でも、内面に溝21が設けられているために、従来と同様に、液冷媒が表面張力の作用で溝21に保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時ともに冷媒と伝熱管20との熱伝達が促進されている。室外側熱交換器においても室内側熱交換器と同様の動作をしているため詳細は省略する。

0027

この際、室内側熱交換器の伝熱管20では、溝21の深さを大きくすることにより、冷媒の速度が大きい室内側熱交換器では、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり、溝に沿った流れにすることができ、また液冷媒の保持量が大きくなり、伝熱管の伝熱促進効果を大きくすることができる。逆に室外側熱交換器では、伝熱管23の溝24の深さを小さくすることにより、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。

0028

以上のように本実施例の室内側熱交換器と室外側熱交換器により構成される空気調和機は、室内側熱交換器の伝熱管20の溝21の深さを室外側熱交換器の伝熱管23の溝24の深さより大きくすることにより、液冷媒は冷媒速度の大きい室内側熱交換器の伝熱管20の溝21を乗り越えず、溝に沿った流れにすることができ、また液冷媒の保持量が大きくなり、伝熱管20の伝熱促進効果を高めることができる。また室外側熱交換器の伝熱管23の溝24の深さを小さくすることにより、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。これらにより、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減することができる。

0029

次に、本発明の空気調和機の第3の実施例について、図面を参照しながら説明する。

0030

ヒートポンプ式冷凍サイクルについては従来例と同様であるため詳細は省略し、本発明の特徴である熱交換器について説明を行う。

0031

図9は、本発明による空気調和機の第3の実施例の室内側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図である。図9において、25は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、26はフィン25を貫通し、気流方向に設けられた室内側熱交換器の伝熱管である。図10は伝熱管26の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図10において、27は伝熱管26の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝のリード角が小さい。図11は、同実施例の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図である。図11において、28は一定間隔で平行に並べられたフィンで従来の構成と同じものである、29はフィン28を貫通し、気流方向に設けられた室外側熱交換器の伝熱管である。図12は伝熱管29の冷媒の流れと垂直方向の断面図である。図12において、30は伝熱管29の内面に螺旋状に連続して設けられた溝で、溝の深さが大きい。

0032

以上のように構成された室内側熱交換器と室外側熱交換器について、以下その動作を説明する。

0033

室内側熱交換器では、フィン25の相互間を気流が流動し、伝熱管26の管内を冷媒が流動し、気流と冷媒が熱交換を行う。この熱交換において、フィン25は従来と同じ構成であり、気流側では従来と同じ熱伝達の促進が図られている。冷媒側でも、内面に溝27が設けられているために、従来と同様に、液冷媒が表面張力の作用で溝27に保持されて液膜の平均厚さが薄くなり、蒸発過程時、凝縮過程時ともに冷媒と伝熱管29との熱伝達が促進されている。室外側熱交換器においても室内側熱交換器と同様の動作をしているため詳細は省略する。

0034

この際、室内側熱交換器の伝熱管26では、溝27のリード角を小さくすることにより、冷媒の速度が大きい室内側熱交換器では、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり溝に沿った流れにすることができ、伝熱管の伝熱促進効果を大きくすることができる。逆に室外側熱交換器では、伝熱管29の溝30のリード角を大きくすることにより、強い旋回力を得て、伝熱管29の伝熱促進効果を高めることができる。

0035

以上のように本実施例の室内側熱交換器と室外側熱交換器により構成される空気調和機は、室内側熱交換器の伝熱管26の溝27のリード角を室外側熱交換器の伝熱管29の溝30のリード角より小さくすることにより、液冷媒は冷媒速度の大きい室内側熱交換器の伝熱管26の溝27を乗り越えず、溝に沿った流れにすることができ、伝熱管26の伝熱促進効果を高めることができ、また室外側熱交換器の伝熱管29の溝30のリード角を大きくすることにより、強い旋回力を得ることができ、室外側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進することができる。

発明の効果

0036

以上説明したように本発明は、室内側熱交換器の伝熱管の溝のピッチを室外側熱交換器の伝熱管の溝のピッチより小さくすることにより、室内側熱交換器では表面張力による液冷媒の保持力が強くなり、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも液冷媒の溝からの飛散を少なくすることができ、濡れ縁長さも大きくでき、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に室外側熱交換器では溝のピッチが大きいため、濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。これらにより、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減することができる。

0037

また、本発明は、室内側熱交換器の伝熱管の溝の深さを室外側熱交換器の伝熱管の溝の深さより大きくすることにより、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり溝に沿った流れにすることができ、また液冷媒の保持量が大きくなり、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に室内側熱交換器では、冷媒の速度が小さいため、溝を乗り越えて流れることはなく、むしろ溝の深さが小さいほうが濡れ縁長さが小さくなり、圧力損失が低減できる。これらにより、室内側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進し、室外側熱交換器の圧力損失を低減することができる。

0038

さらに、本発明は、室内側熱交換器の伝熱管の溝のリード角を小さくすることにより、冷媒速度の大きい室内側熱交換器でも、液冷媒が溝を乗り越えて流れ難くなり溝に沿った流れにすることができ、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。逆に室外側熱交換器では冷媒速度が小さいが、溝リード角が大きく強い旋回力を得て、伝熱管の伝熱促進効果を高めることができる。これらにより、室内側熱交換器と室外側熱交換器の冷媒側の熱伝達率を促進を高めることができる。

図面の簡単な説明

0039

図1本発明による空気調和機の第1の実施例の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図
図2同実施例の室内側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れと鉛直方向の断面図
図3同実施例の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図
図4同実施例の室外側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断面図
図5本発明による空気調和機の第2の実施例の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図
図6同実施例の室内側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断面図
図7同実施例の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図
図8同実施例の室外側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断面図
図9本発明による空気調和機の第3の実施例の室内側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図
図10同実施例の室内側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れ方向の断面図
図11同実施例の室外側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図
図12同実施例の室内側熱交換器の伝熱管の冷媒の流れ方向の断面図
図13従来の空気調和機の冷凍システム図
図14従来の空気調和機の室内側熱交換器の斜視図
図15従来の空気調和機の室内側熱交換器の斜視図
図16従来の空気調和機の熱交換器の伝熱管の冷媒の流れと垂直方向の断面図
図17従来の空気調和機の熱交換器の伝熱管の冷媒の流れ方向の断面図
図18従来の空気調和機の室内側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図
図19従来の空気調和機の室内側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図
図20従来の空気調和機の室外側熱交換器の水平方向断面の部分拡大図
図21従来の空気調和機の室外側熱交換器の鉛直方向断面の部分拡大図

--

0040

13フィン
14伝熱管
15 溝
16 フィン
17 伝熱管
18 溝
19 フィン
20 伝熱管
21 溝
22 フィン
23 伝熱管
24 溝
25 フィン
26 伝熱管
27 溝
28 フィン
29 伝熱管
30 溝

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