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技術 空気調和機の室外機及び空気調和機の室外機のファングリル及び空気調和機の室外機の保護方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 加藤康明布施敏也
出願日 2004年3月5日 (16年9ヶ月経過) 出願番号 2004-062669
公開日 2005年9月15日 (15年3ヶ月経過) 公開番号 2005-249346
状態 特許登録済
技術分野 その他の空気調和方式
主要キーワード ブラインド状 回転抑制 ファン吹出 機外側 下流側開口 上流側開口 壁掛け型空気調和機 旋回成分
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(2005年9月15日)のものです。
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図面 (17)

課題

通常の冷暖房運転時の特性を損ねることなく、また誤動作する可能性の小さい手段にて、台風などの外風室外機正面から吹付けたときの送風ファン破壊駆動回路の破損を防止することを目的とする。

解決手段

この発明に係る空気調和機の室外機は、外郭を形成する筐体と、この筐体内に設けられ、ボス部と、このボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンと、この送風ファンを駆動する駆動モータと、送風ファンの吹出し側の筐体の下流側開口部を覆うように設けられたファングリルと、送風ファンの吸い込み側の筐体の上流側開口部に設けられた熱交換器と、ファングリルに設けられ、送風ファンのボス部の吹出し側部に対向し、筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに送風ファンのボス部に接し、送風ファンの回転を抑制する回転抑制部と、を備えたことを特徴とする。

概要

背景

従来の台風などにより強い室外機外部で発生する風(以降外風表記)が室外機の吹出し側前方から吹付けた場合に、送風ファンが逆回転し、ファンの破損、モータ駆動回路破壊が起こる事を防止するために、ファングリルブラインド状にしているものがある(例えば、特許文献1参照。)。

また、ファングリルにファンからの吹出し気流や外風による風圧で回転するストッパを設けているものもある(例えば、特許文献2参照。)。

また、一般的には回転数を抑えるようにの形状を工夫したり、翼の強度を高めるために厚みを大きくしたり、駆動回路保護回路を加えるなどして対応している。
特開2000−161715号公報(第2〜3頁、第4図)
特開2002−235934号公報(第2〜3頁、第2図)

概要

通常の冷暖房運転時の特性を損ねることなく、また誤動作する可能性の小さい手段にて、台風などの外風が室外機正面から吹付けたときの送風ファンの破壊、駆動回路の破損を防止することを目的とする。この発明に係る空気調和機の室外機は、外郭を形成する筐体と、この筐体内に設けられ、ボス部と、このボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンと、この送風ファンを駆動する駆動モータと、送風ファンの吹出し側の筐体の下流側開口部を覆うように設けられたファングリルと、送風ファンの吸い込み側の筐体の上流側開口部に設けられた熱交換器と、ファングリルに設けられ、送風ファンのボス部の吹出し側部に対向し、筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに送風ファンのボス部に接し、送風ファンの回転を抑制する回転抑制部と、を備えたことを特徴とする。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

外郭を形成する筐体と、この筐体内に設けられ、ボス部と、このボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンと、この送風ファンを駆動する駆動モータと、前記送風ファンの吹出し側の前記筐体の下流側開口部を覆うように設けられたファングリルと、前記送風ファンの吸い込み側の前記筐体の上流側開口部に設けられた熱交換器と、前記ファングリルに設けられ、前記送風ファンのボス部の吹出し側部に対向し、前記筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速外風吹付けたときに前記送風ファンのボス部に接し、該送風ファンの回転を抑制する回転抑制部と、を備えたことを特徴とする空気調和機室外機

請求項2

前記筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに、前記ファングリルの弾性変形により、前記回転抑制部と前記送風ファンのボス部の吹出し側が接する構造としたこと特徴とする請求項1記載の空気調和機の室外機。

請求項3

前記回転抑制部の前記送風ファン側が面状であり、かつ前記送風ファンのボス部の吹出し側が面状であり、前記筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに、その両面が接する構造としたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の空気調和機の室外機。

請求項4

両面が接する面の面積が、前記送風ファンのボス部の吹出し側の前記送風ファン回転軸に垂直な面への投影面積よりも大きい曲面であることを特徴とする請求項3記載の空気調和機の室外機。

請求項5

前記回転抑制部の前記送風ファン側の面の送風ファン回転軸に垂直な面への投影面積よりも、前記回転抑制部の反送風ファン側の面の送風ファン回転軸に垂直な面への投影面積を大きくしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和機の室外機。

請求項6

前記送風ファンを駆動する前記駆動モータをDCブラシレスモータで構成したことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の空気調和機の室外機。

請求項7

前記ファングリルはを有し、この桟断面長軸が前記送風ファンの回転方向と逆方向に傾いていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の空気調和機の室外機。

請求項8

内部に熱交換器と、ボス部とこのボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンとを収容する筐体の、前記送風ファンの吹き出し側の下流側開口部に設けられる空気調和機の室外機のファングリルにおいて、前記送風ファンのボス部の吹出し側部に対向し、前記筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに前記送風ファンのボス部に接し、該送風ファンの回転を抑制する回転抑制部を備えたことを特徴とする空気調和機の室外機のファングリル。

請求項9

外郭を形成する筐体内に設けられ、ボス部と、このボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンと、この送風ファンの吸い込み側の前記筐体の上流側開口部に設けられた熱交換器と、前記送風ファンの吹出し側の前記筐体の下流側開口部を覆うように設けられたファングリルとを有する空気調和機の室外機の保護方法において、前記ファングリルに設けられ、前記送風ファンのボス部の吹出し側部に対向する回転抑制部が、前記筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに、前記送風ファンのボス部に接して該送風ファンの回転を抑制することを特徴とする空気調和機の室外機の保護方法。

技術分野

0001

この発明は、空気調和機室外機及びそのファングリル及び空気調和機の室外機の保護方法に関するものである。

背景技術

0002

従来の台風などにより強い室外機外部で発生する風(以降外風表記)が室外機の吹出し側前方から吹付けた場合に、送風ファンが逆回転し、ファンの破損、モータ駆動回路破壊が起こる事を防止するために、ファングリルをブラインド状にしているものがある(例えば、特許文献1参照。)。

0003

また、ファングリルにファンからの吹出し気流や外風による風圧で回転するストッパを設けているものもある(例えば、特許文献2参照。)。

0004

また、一般的には回転数を抑えるようにの形状を工夫したり、翼の強度を高めるために厚みを大きくしたり、駆動回路保護回路を加えるなどして対応している。
特開2000−161715号公報(第2〜3頁、第4図)
特開2002−235934号公報(第2〜3頁、第2図)

発明が解決しようとする課題

0005

従来の、例えば特許文献1の空気調和機の室外機は、部品点数が増加するとともにブラインドを駆動する機構制御装置が必要であり製品コストが上昇する。また通常運転時の気流の抵抗が大きくなるという等の問題点があった。

0006

また特許文献2の空気調和機の室外機は、ごみや砂の詰まりなどにより回転機構部分の摩擦が大きくなり、正常に作動しなくなる(誤動作を起こす)等の問題点があった。

0007

また翼の形状を工夫したり、翼の強度を高めるために厚みを大きくしたり、駆動回路に保護回路を加えるなどの対応では通常運転時の送風ファンの特性が犠牲になったり、駆動回路の追加のために製造コストが高くなるなどの問題点があった。

0008

この発明は、上記のよう問題点を解決するためになされたもので、第1の目的は外風によりファンの破損、モータ駆動回路の破壊が起こる事を防止することができる空気調和機の室外機及び空気調和機の室外機のファングリル及び空気調和機の室外機の保護方法を得るものである。

0009

また、第2の目的は第1の目的を誤動作が起きにくいシステムで、かつ安価に実現できる空気調和機の室外機及び空気調和機の室外機のファングリル及び空気調和機の室外機の保護方法を得るものである。

0010

また、第3の目的は第1、第2の目的を外観性を損なわずに実現する空気調和機の室外機及び空気調和機の室外機のファングリル及び空気調和機の室外機の保護方法を得るものである。

課題を解決するための手段

0011

この発明に係る空気調和機の室外機は、外郭を形成する筐体と、この筐体内に設けられ、ボス部と、このボス部の周囲に取り付けられる翼部とを有する送風ファンと、この送風ファンを駆動する駆動モータと、送風ファンの吹出し側の筐体の下流側開口部を覆うように設けられたファングリルと、送風ファンの吸い込み側の筐体の上流側開口部に設けられた熱交換器と、ファングリルに設けられ、送風ファンのボス部の吹出し側部に対向し、筐体の下流側開口部に所定の閾値以上の風速の外風が吹付けたときに送風ファンのボス部に接し、送風ファンの回転を抑制する回転抑制部と、を備えたことを特徴とする。

発明の効果

0012

この発明に係る空気調和機の室外機は、上記構成により、ファンが逆回転する回転数が抑制されて、高回転からなる遠心力により送風ファンの破損、駆動モータの駆動回路の破壊を防止することができる。

発明を実施するための最良の形態

0013

実施の形態1.
図1〜8は実施の形態1を示す図で、図1壁掛け型空気調和機の構成を示す図、図2は室外機の吹出し側から見た正面図、図3図4は空気調和機を示し、図2のA−A断面における断面図、図5DCブラシレスモータの構成を示す断面図、図6はDCブラシレスモータの駆動回路の構成を示す回路図、図7は動作のフローを示す図、図8は空気調和機の室外機を示す断面図である。

0014

図1に示すように、壁掛け型空気調和機(空気調和機の一例)は、部屋に据え付けられて部屋の空調を行う室内機10と、この室内機10に接続し、室外に設置される室外機1とを備える。本実施の形態は、室外機1が対象となる。

0015

図2、3に示すように、室外機1の外郭を構成する筐体1aの内部には、駆動モータ4によって回転する送風ファン2が設けられている。送風ファン2は、ボス部2aとその周囲に取り付けられた複数の翼部2bとを有する。駆動モータ4は、回転子永久磁石を用いた同期電動機であるDCブラシレスモータで構成される。

0016

送風ファン2の下流側(吹出し側)の下流側開口部5を覆うようにファングリル3が設置される。ファングリル3は3aと回転抑制部3bとを有する。桟3aは格子状に組み合わされる(横桟は図示せず)。下流側開口部5と対向する位置の送風ファン2の上流側開口部6と側面開口部7を覆うように断面L形の熱交換器8が設置される。

0017

ファングリル3の材質は、通常ポリプロピレン等の樹脂であり、ファングリル3の桟3aは弾性を有し、室外機1の正面(吹出し側)から外風が吹付けた場合にはその風圧により中央部が送風ファン2の方向に移動し、外風の風速が閾値よりも大きい場合には図4に示すように回転抑制部3bが送風ファン2のボス部2aと接触する構造となっている。

0018

図5は駆動モータ4の一例であるDCDCブラシレスモータの構成を示す断面図であり、図に示すように、DCブラシレスモータ20は、絶縁が施された固定子鉄心巻線巻回され、回転子位置検出素子等を取り付けた基板とともにモールドされた固定子と、永久磁石23が表面又は内部に設けられた(図では内部に埋め込まれるもの)回転子22とを有し、これらを軸受ブラケットを用いて組立るものである。

0019

図6はDCブラシレスモータの駆動回路の構成を示す回路図で、DCブラシレスモータ20は、例えばホールセンサ31等の位置検出素子の信号に基づいて、インバータ回路30(駆動回路)をマイクロコンピュータ32で制御する。インバータ回路30は、コンデンサ33で平滑された直流電圧スイッチング素子により疑似三相交流電圧に変換して、DCブラシレスモータ20を駆動する。

0020

次に、動作について説明する。
先ず、外風が正面(吹出し側)から衝突する場合について説明する。上記のように構成された空気調和機の室外機1においては、図4に示したように外風が機外からファングリル3に向かって吹付けると、その一部がファングリル3を通って機内へ突入する。機内に突入した気流は送風ファン2に衝突した後に熱交換器8などを介して機外へ出る。

0021

送風ファン2の翼部2bを気流が通過する際には、送風ファン2は気流が衝突する力を受けないように通常の冷房暖房運転とは逆の回転方向へ回転する。駆動モータ4は回転する際に極力摩擦がないように設計されているので殆ど抵抗とならない。送風ファン2が回転すると翼部2bには遠心力が加わり送風ファン2にはその構造により部分的に応力が集中して発生する。

0022

さらに、図5に示したように駆動モータ4はDCブラシレスモータ20で、回転子22に永久磁石23を有するので、外力により回転すると発電機となり高電圧を発生する。

0023

また、ファングリル3は、衝突する気流により送風ファン2へ向いた力を受ける。桟3aの弾性特性により回転抑制部3bは送風ファン2のボス部2aに近づく。

0024

外風が強くなると送風ファン2の回転数は増加し、更に回転抑制部3bは送風ファン2のボス部2aへ近づく。更に設計の閾値を超えた外風になると回転抑制部3bは送風ファン2のボス部2aと接する。回転抑制部3bと送風ファン2のボス部2aとの間に発生する摩擦力により送風ファン2の回転数の上昇は抑制され、送風ファン2に発生する応力の上昇も抑制され、また、駆動モータ4(DCブラシレスモータ20)で発生する逆起電圧を抑制し、逆起電圧によるインバータ回路30(駆動回路)の破損を防止することができる。

0025

次に通常の冷房や暖房運転の場合について説明する。駆動モータ4によって回転する送風ファン2の作用により熱交換器8を介して室外機1の中に外気吸引する。熱交換器8は冷媒回路中において凝縮器または蒸発器として機能し、吸入した外気と流通する冷媒との間で熱交換を行う。吸引された外気は送風ファン2の下流にあるファングリル3を介して機外に放出される。この時にファングリル3では、機内から機外への方向に気流が動き桟3aや回転抑制部3bにはその気流が衝突することにより、送風ファン2から離れる方向の力がかかる。また、回転抑制部3bはボス部2aに対向する位置にあるので、翼部2bに対向する桟3aよりも送風ファン2からの吹出し気流の速度が小さいので、回転抑制部3bの抵抗は通常の運転に対して殆ど妨げにならない。

0026

室外機1は一般的には風速40m/s前後の外風にも対応できるように対策がとられている。台風時の外風の風速が20m/s以上になる場合があることから、回転抑制部3bが送風ファン2のボス部2aに接する閾値を風速20m/s程度として設計することが望ましい。

0027

ファングリル3の素材、断面の形状、格子の組み方により外風に対するファングリル3の変形量つまり回転抑制部3bが送風ファン2のボス部2a側へ移動する距離が決定される。よって、設定する外風の風速閾値にて送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの距離がゼロになるように、ファングリル3の素材、断面の形状、格子の組み方、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの距離を決める必要がある。

0028

以上のように、閾値を超える強い外風が室外機正面から吹付けた場合に送風ファン2の回転数を抑制して発生する応力を抑制することができるので、外風により送風ファン2の破壊を防止することができる。また、回転数の抑制は駆動モータ4の逆起電圧を抑制することになるので、逆起電圧によるインバータ回路30(駆動回路)の破損を防止することができる。また、通常の運転には殆ど影響を及ぼすことなくこれらを実現できる。更に外観上の変化が殆どないので外観を損ねることもない。
以上の動作のフローの要点を、図7に示す。

0029

また回転抑制部3bと送風ファン2のボス部2aとの接触部分の表面部は室外機1の空力性能への寄与が小さく、また室外機1の外側からは見えない部分なので外観状も影響がない。そのために、送風ファン2の回転抑制効果を優先に考え、表面形状を荒くするなどして摩擦係数を高める工夫をすることが望ましい。

0030

例えば、図8に示すように、回転抑制部3bの送風ファン2のボス部2aとの接触部分の表面形状を、鑢形状部11とする。

0031

実施の形態2.
次に実施の形態1で説明した効果を高めるための回転抑制部の形状について説明する。
図9は実施の形態2を示す図で、図3と同じ視点の回転抑制部3b付近の拡大図である。送風ファン2のボス部2aは吹出し側が閉じた形状となり吹出し側が面形状としている。この吹出し側の面S1と対向する回転抑制部3bの面S2とが接する構造となっている。

0032

このように面と面が接する構造とすることにより、送風ファン2の回転を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。

0033

図9を用いて更に説明を加える。回転抑制部3bのファン側の面S2と機外側の面S3とでは、面積がS3の方を大きくしている。S2とS3をつなぐ面は、S2からS3へ向かって広がる面となる。通常運転では送風ファン2からの吹出し気流も径方向外側へ向いた流れと成っているので、気流は図に示すように回転抑制部3bに沿って流れて、通常運転特性を低下させる要因にはならない。外風吹付け時には、S3の面が大きいので回転抑制部3bを送風ファン2のボス部2aaに押し付ける力が大きくなり、送風ファン2の回転数を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。なお面S1からS2までの傾斜角度αは経験的には30度程度までが適当である。

0034

実施の形態3.
図10は実施の形態3を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの互いに接する面S1、S2を曲面とし、回転抑制部3b側が突出し、ボス部2a側が凹んでいる。

0035

こうような構成とすることにより、接触面積が更に広くなり送風ファン2の回転を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。

0036

実施の形態4.
図11は実施の形態4を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの互いに接する面S1、S2を曲面とし、ボス部2a側が突出し、回転抑制部3b側が凹んでいる。

0037

こうような構成とすることにより、実施の形態3と同様接触面積が更に広くなり送風ファン2の回転を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。

0038

実施の形態5.
図12は実施の形態5を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの互いに接する面S1、S2を、軸の外側の面を円環状の曲面とし、回転抑制部3b側が突出し、ボス部2a側が凹んでいる。

0039

こうような構成とすることにより、実施の形態3、4より接触面積が更に広くなり送風ファン2の回転を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。

0040

実施の形態6.
図13は実施の形態6を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bとの互いに接する面S1、S2を、軸の外側の面を円環状の曲面とし、ボス部2a側が突出し、回転抑制部3b側が凹んでいる。

0041

こうような構成とすることにより、実施の形態3、4より接触面積が更に広くなり送風ファン2の回転を抑制する能力を高めることができ、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止する効果を高めることができる。

0042

実施の形態7.
次にファングリルの桟について述べる。
図14〜16は実施の形態7を示す図で、図14は空気調和機の室外機の正面図、図15、16は図14におけるファングリル3の桟3aの断面図である。図において、ファングリル3の桟3aは、断面形状が桟断面長軸9とする略楕円形状である。

0043

桟断面の長軸9はファン側が送風ファン2の回転方向と逆方向に傾いている。つまり図14で示すように送風ファン2が正面から見て時計回りで回転する場合には、図15に示すように、B−B断面では桟断面の長軸9はファン側が図面上左側に傾き、C−C断面では桟断面の長軸9はファン側が図面上右側に傾く

0044

このような構成にすることにより、外風に対しては、ファングリル3の桟3aの間の隙間が狭くなるのでファングリル3への風圧が高く回転抑制部3bを送風ファン2のボス部2aに押し付ける力が大きくなり、送風ファン2の回転数を抑制する能力を高めることがでる。また、機内へ突入する外風を抑制するので送風ファン2の回転数を抑制する能力を高めることがでる。

0045

次に通常運転時の説明をする。図16図15と同様の図14におけるファングリル3の桟3aの断面図である。ファン吹出し気流は送風ファン2の回転方向に沿った旋回成分を含み、ファングリル3に対して図示する向きに角度を持って突入する。本実施の形態では桟断面の長軸9はファン側が送風ファン2の回転方向と逆方向に傾けているので、送風ファン2の吹出し気流のファングリル3の桟3aへの入射する角度は小さくなる。その結果、通常運転時にはファングリル3の通風抵抗が小さくなり、空力特性は向上する。

0046

よって、本実施の形態では、外風吹付け時の送風ファン2の破壊、駆動モータ4の駆動回路の破損を防止し、通常運転時の空力特性を向上できる空気調和機の室外機を得ることができる。

図面の簡単な説明

0047

実施の形態1を示す図で、壁掛け型空気調和機の構成を示す図である。
実施の形態1を示す図で、室外機の吹出し側から見た正面図である。
実施の形態1を示す図で、図2のA−A断面における側面図である。
実施の形態1を示す図で、空気調和機の室外機を示す断面図である。
実施の形態1を示す図で、DCブラシレスモータの構成を示す断面図である。
実施の形態1を示す図で、DCブラシレスモータの駆動回路の構成を示す回路図である。
実施の形態1を示す図で、動作のフローを示す図である。
実施の形態1を示す図で、空気調和機の室外機を示す断面図である。
実施の形態2を示す図で、図3と同じ視点の回転抑制部3b付近の拡大図である。
実施の形態3を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。
実施の形態4を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。
実施の形態5を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。
実施の形態6を示す図で、送風ファン2のボス部2aと回転抑制部3bの形状の別の例を説明するもので、図9と同じ視点の拡大図である。
実施の形態7を示す図で、空気調和機の室外機の正面図である。
実施の形態7を示す図で、図14におけるファングリル3の桟3aの断面図である。
実施の形態7を示す図で、図14におけるファングリル3の桟3aの断面図である。

符号の説明

0048

1室外機、2送風ファン、2aボス部、2b翼部、3ファングリル、3a桟、3b回転抑制部、4駆動モータ、5下流側開口部、6上流側開口部、7側面開口部、8熱交換器、9桟断面の長軸、10室内機、11 鑢形状部、20DCブラシレスモータ、21固定子、22回転子、23永久磁石、30インバータ回路、31ホールセンサ、32マイクロコンピュータ、33コンデンサ。

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