FR3111415A1 - HEAT RECOVERY SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Ce système comprenant un au moins une distribution d’arrivée d’eau (2,3) reliée à un point d’approvisionnement sanitaire en eau et configurée pour alimenter en eau un appareil à élément chauffant (9) qui est configuré pour renvoyer une eau chauffée vers l’entrée (7a) d’un dispositif consommateur d’eau chaude (7) ayant lui-même une évacuation d’eaux usées (7b), ledit système (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte un module de transfert thermique (10) ayant une chambre à eau tubulaire (18) traversée par un tuyau droit (16) qui est adapté pour être relié en amont à l’évacuation d’eaux usées (7b) du dispositif consommateur d’eau chaude (7) et en aval à une évacuation sanitaire (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 1This system comprising at least one water inlet distribution (2,3) connected to a sanitary water supply point and configured to supply water to a device with a heating element (9) which is configured to return water heated towards the inlet (7a) of a hot water consuming device (7) itself having a waste water discharge (7b), said system (1) being characterized in that it comprises a heat transfer (10) having a tubular water chamber (18) traversed by a straight pipe (16) which is adapted to be connected upstream to the waste water discharge (7b) of the hot water consumer device (7 ) and downstream to a medical evacuation (5). Figure for abstract: Fig. 1
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne les systèmes de récupération d’énergie permettant à l’utilisateur d’un appareil chauffant de l’eau de récupérer automatiquement une partie de l’énergie utilisée pour la chauffer avant de jeter cette eau, en la récupérant notamment sous forme de chaleur.The present invention relates to energy recovery systems allowing the user of a water heating appliance to automatically recover part of the energy used to heat it before discarding this water, by recovering it in particular in the form heat.
La présente invention vise à constituer un système compact de récupération d’énergie qui s’adapte sur l’évacuation d’eau existante d’un dispositif chauffant.
TECHNIQUE ANTÉRIEURESThe present invention aims to constitute a compact energy recovery system which adapts to the existing water evacuation of a heating device.
PRIOR TECHNIQUES
On connaît des systèmes de récupération d’énergie d’une eau tempérée, notamment contenue dans de l’eau sous forme de calories.Systems for recovering energy from temperate water, in particular contained in water in the form of calories, are known.
Le document CN110108144 décrit par exemple un système récupérant sous forme de chaleur l’énergie d’une eau chauffée destinée à être jetée. Ce système comporte une fosse creusée dans le sol et remplie d’eau, dans laquelle est immergée une extension de l’évacuation d’un dispositif chauffant de l’eau. Néanmoins, ce dispositif est particulièrement encombrant ce qui le rend difficilement adaptable sur de nombreuses installations existantes. De plus, il nécessite une extension de l’évacuation jusqu’à la fosse, et cette extension est prévue de manière à onduler dans la fosse pour maximiser la surface d’échange thermique. De plus, la chaleur transférée dans l’eau de la fosse est mise à profit uniquement pour un réchauffement direct de l’eau de la fosse, a priori pour un plancher chauffant. Par ailleurs, il n’y a pas d’échange thermique entre l’eau froide et l’eau chaude du même système, l’eau de la fosse n’étant pas réinjectée dans le circuit de distribution. Surtout, rien n’indique comment l’eau de la fosse est conservée à une température chauffée sans déperditions importante, considérant la taille de la fosse.The document CN110108144 describes for example a system recovering in the form of heat the energy of a heated water intended to be thrown away. This system consists of a pit dug in the ground and filled with water, in which is immersed an extension of the evacuation of a water heating device. However, this device is particularly bulky, which makes it difficult to adapt to many existing installations. In addition, it requires an extension of the exhaust to the pit, and this extension is planned to undulate in the pit to maximize the heat exchange surface. In addition, the heat transferred to the water in the pit is only used for direct heating of the water in the pit, a priori for underfloor heating. Furthermore, there is no heat exchange between cold water and hot water from the same system, the water in the pit not being reinjected into the distribution circuit. Above all, nothing indicates how the water in the pit is kept at a heated temperature without significant losses, considering the size of the pit.
Cette solution est donc encombrante et complexe à mettre en place, avec un rendement réduit. Les autres systèmes connus comportent généralement des moyens de chauffage naturels ou électroniques adjoints, tels que des panneaux à corps noirs ou photovoltaïques.This solution is therefore cumbersome and complex to implement, with reduced efficiency. The other known systems generally include added natural or electronic heating means, such as black body or photovoltaic panels.
L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un système de récupération d’énergie capable de cumuler des avantages de compacité, simplicité et efficacité pour sa mise en œuvre.The aim of the invention is to overcome at least some of the aforementioned drawbacks and to propose an energy recovery system capable of combining the advantages of compactness, simplicity and efficiency for its implementation.
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un système à circuit de distribution d’eau à récupération calorifique ayant au moins une distribution d’arrivée d’eau reliée à un point d’approvisionnement sanitaire en eau et configurée pour alimenter en eau un appareil à élément chauffant qui est configuré pour renvoyer une eau chauffée vers l’entrée d’un dispositif consommateur d’eau chaude ayant lui-même une évacuation d’eaux usées, ledit système comportant un module de transfert thermique ayant une chambre à eau tubulaire traversée par un tuyau droit qui est adapté pour être relié en amont à l’évacuation d’eaux usées du dispositif consommateur d’eau chaude et en aval d’une évacuation sanitaire.In view of the foregoing, the subject of the invention is a heat recovery water distribution circuit system having at least one water inlet distribution connected to a sanitary water supply point and configured to supply a heating element appliance which is configured to return heated water to the inlet of a hot water consumer device itself having a waste water outlet, said system comprising a heat transfer module having a chamber tubular water pipe traversed by a straight pipe which is adapted to be connected upstream to the waste water discharge of the hot water consuming device and downstream to a sanitary drain.
De préférence, le système comporte un élément mitigeur placé entre une sortie du module de transfert thermique et l’entrée du dispositif consommateur d’eau chaude.Preferably, the system comprises a mixer element placed between an outlet of the heat transfer module and the inlet of the hot water consumer device.
Par exemple, l’élément mitigeur comporte un robinet thermostatique.For example, the mixer element has a thermostatic valve.
Avantageusement, l’appareil à élément chauffant est une chaudière à réservoir d’eau adaptée pour le chauffage de son réservoir d’eau grâce à son élément chauffant.Advantageously, the heating element device is a water tank boiler suitable for heating its water tank thanks to its heating element.
Selon une forme de réalisation, le dispositif consommateur d’eau chaude est intégré à l’appareil à élément chauffant.According to one embodiment, the hot water consuming device is integrated into the appliance with a heating element.
Dans un mode de réalisation, le système comporte une pompe de relevage située entre une sortie du module de transfert thermique et l’entrée du dispositif consommateur d’eau chaude.In one embodiment, the system includes a lift pump located between an outlet of the heat transfer module and the inlet of the hot water consuming device.
Avantageusement, la chambre à eau tubulaire entoure la section tubulaire et forme un passage direct pour l’eau entre une entrée et une sortie de ladite chambre à eau tubulaire.Advantageously, the tubular water chamber surrounds the tubular section and forms a direct passage for water between an inlet and an outlet of said tubular water chamber.
Le système peut comprendre en outre un tuyau en serpentin qui est enroulé autour de la section tubulaire et forme un passage hélicoïdal pour l’eau entre une entrée de module et une sortie de module qui constituent respectivement l’entrée et la sortie de ladite chambre à eau tubulaire.The system may further comprise a serpentine pipe which is wound around the tubular section and forms a helical passage for water between a module inlet and a module outlet which respectively constitute the inlet and the outlet of said chamber. tubular water.
De préférence, la chambre à eau tubulaire est revêtue intérieurement d’un revêtement calorifuge.Preferably, the tubular water chamber is lined internally with a heat-insulating coating.
L'invention concerne également un système dans lequel le tuyau droit est positionné en dessous du niveau de l’évacuation sanitaire et relié en son aval à celle-ci par un raccordement doublement coudé.The invention also relates to a system in which the straight pipe is positioned below the level of the sanitary evacuation and connected downstream to the latter by a double elbow connection.
L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels:The invention will be better understood on detailed study of a few embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:
DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES
DETAILED DESCRIPTION OF FIGURES
Au vu de ce qui précède et en se référant à la Figure 1, l’invention a pour objet un système à circuit de distribution d’eau à récupération calorifique 1 comportant au moins une distribution d’arrivée d’eau froide générale 2,3 reliée à un point d’approvisionnement sanitaire en eau.In view of the foregoing and with reference to Figure 1, the subject of the invention is a system with a heat recovery water distribution circuit 1 comprising at least one general cold water inlet distribution 2,3 connected to a sanitary water supply point.
Lorsqu’elle est raccordée au réseau d’eau sanitaire, la distribution d’arrivée d’eau 2,3 comprenant un assemblage de tuyaux et raccordements connus de l’homme du métier spécialiste de la conception de plomberie permet d’alimenter en eau le système 1 et notamment l’entrée 9a d’un appareil à élément chauffant 9.When it is connected to the sanitary water network, the water inlet distribution 2.3 comprising an assembly of pipes and connections known to those skilled in the art specializing in plumbing design makes it possible to supply water to the system 1 and in particular the input 9a of a device with a heating element 9.
L’eau arrivant depuis la distribution d’arrivée d’eau 2,3 est généralement à une température froide, ou à une température proche de la température ambiante.The water arriving from the water inlet distribution 2.3 is generally at a cold temperature, or at a temperature close to ambient temperature.
L’appareil à élément chauffant 9 est configuré pour renvoyer à sa sortie 9b une eau chauffée vers l’entrée 7a d’un dispositif consommateur d’eau chaude 7 ayant lui-même une évacuation d’eaux usées 7b.The device with heating element 9 is configured to return heated water to its outlet 9b towards the inlet 7a of a hot water consumer device 7 itself having a waste water outlet 7b.
Le dispositif consommateur d’eau chaude 7 est par exemple un lavabo de salle de bain, une baignoire, un évier de cuisine…The hot water consumer device 7 is for example a bathroom sink, a bathtub, a kitchen sink, etc.
L’appareil à élément chauffant 9, couramment utilisé dans les bâtiments, est par exemple une chaudière à réservoir d’eau, ou encore un chauffe-eau comprenant un ballon à thermostat prévu pour être rempli d’eau destinée à être chauffé par un élément chauffant électrique plongé dans le ballon.The device with heating element 9, commonly used in buildings, is for example a boiler with a water tank, or even a water heater comprising a thermostat ball provided to be filled with water intended to be heated by an element electric heater immersed in the ball.
L’appareil 9 lorsqu’il est sous forme de chaudière, est donc un appareil généralement adapté pour le chauffage de son réservoir d’eau grâce à son élément chauffant.The device 9 when it is in the form of a boiler, is therefore a device generally suitable for heating its water tank thanks to its heating element.
Selon une autre forme de réalisation, le dispositif consommateur d’eau chaude 7 est intégré à l’appareil à élément chauffant 9. Ainsi, le dispositif 7 est par exemple un sous-ensemble du circuit chaud d’un appareil ménager à élément chauffant 9, tel qu’une machine à laver, à essorer ou à lessiver, ayant bien un élément chauffant et une évacuation d’eaux usées potentiellement chauffées.According to another embodiment, the hot water consumer device 7 is integrated into the appliance with heating element 9. Thus, the device 7 is for example a subassembly of the hot circuit of a household appliance with heating element 9 , such as a washing, spinning or laundry machine, having a heating element and a drain for potentially heated waste water.
Dans le cas d’une telle combinaison impliquant un appareil électroménager ayant des cycles de rejets d’eaux chaudes intermittents, on peut prévoir un couplage du présent système 1 à une électrovanne programmée pour laisser passer les eaux chaudes évacuées selon les cycles intermittents. Bien sûr, on peut prévoir de même d’adapter le système pour renvoyer de l’eau préalablement chauffée vers une entrée d’un autre ou du même appareil électroménager, pour diminuer son temps de cycle puisque ce temps est habituellement en partie consacré à la chauffe de l’eau chaude lui parvenant.In the case of such a combination involving a household appliance having intermittent hot water discharge cycles, it is possible to provide a coupling of the present system 1 to a solenoid valve programmed to let the hot water evacuated according to the intermittent cycles pass. Of course, provision can also be made to adapt the system to return previously heated water to an inlet of another or of the same household appliance, to reduce its cycle time since this time is usually partly devoted to the heats hot water reaching it.
Comme illustré par les Figures 2 et 3, le système 1 comporte en outre un module de transfert thermique 10 particulièrement compact.As illustrated by FIGS. 2 and 3, the system 1 also comprises a heat transfer module 10 which is particularly compact.
Le module 10 est par exemple réalisé en plastique comportant du type acrylonitrile butadiène styrène, choisi pour sa solidité, son étanchéité et sa résistance à la corrosion, ou comportant en outre du polystyrène.The module 10 is for example made of plastic comprising of the acrylonitrile butadiene styrene type, chosen for its solidity, its sealing and its resistance to corrosion, or further comprising polystyrene.
Celui-ci permet de transférer la température contenue dans les eaux usées arrivant à l’entrée 15 du module 10 et s’évacuant via le tuyau droit 16 jusqu’à l’évacuation 5, vers l’eau froide arrivant depuis la distribution d’arrivée d’eau 2,3.This makes it possible to transfer the temperature contained in the waste water arriving at the inlet 15 of the module 10 and evacuating via the straight pipe 16 to the evacuation 5, towards the cold water arriving from the distribution of water inlet 2.3.
A à cet effet, le module de transfert thermique 10 particulier de l’invention comporte une chambre à eau tubulaire 18 traversée par un tuyau droit 16 formant un manchon conducteur d’eau étanche au travers du module 10.To this end, the particular heat transfer module 10 of the invention comprises a tubular water chamber 18 crossed by a straight pipe 16 forming a sealed water-conducting sleeve through the module 10.
Le tuyau droit 16 est relié (ou adapté pour être relié) en son amont à l’évacuation d’eaux usées 7b du dispositif consommateur d’eau chaude 7 et en son aval à l’évacuation sanitaire 5.The straight pipe 16 is connected (or adapted to be connected) upstream to the waste water drain 7b of the hot water consumer device 7 and downstream to the sanitary drain 5.
L’évacuation 7b est par exemple un tuyau en polychlorure de vinyle.The evacuation 7b is for example a polyvinyl chloride pipe.
Le module 10 est donc adaptable à un tuyau droit d’évacuation d’eau usé, notamment un tuyau standard.Module 10 is therefore adaptable to a straight waste water drain pipe, in particular a standard pipe.
Le tuyau droit 16 est préférentiellement un tuyau en cuivre, ce matériau conduisant mieux la chaleur à l'eau propre qu’un tuyau plastique.The straight pipe 16 is preferably a copper pipe, this material conducting heat to the clean water better than a plastic pipe.
Comme illustré par la Figure 4, le tuyau droit 16 est préférentiellement positionné en dessous du niveau de l’évacuation sanitaire 5. Ainsi, on s’assure que le tuyau droit 16 contient de l’eau pour augmenter la durée de l’opération de transfert thermique par laquelle l’eau dans le tuyau droit 16 chauffe l’eau en provenance de l’arrivée d’eau 2 entrant dans le module 10 par l’entrée de module 4.As illustrated in Figure 4, the straight pipe 16 is preferably positioned below the level of the sanitary drain 5. Thus, it is ensured that the straight pipe 16 contains water to increase the duration of the cleaning operation. heat transfer by which the water in the straight pipe 16 heats the water coming from the water inlet 2 entering the module 10 through the module inlet 4.
Le tuyau droit 16 est par exemple relié en son aval à celle-ci par un raccordement doublement coudé 13 qui permet d’atteindre de relier la sortie du module 10 à ladite évacuation 5 qui surplombe la sortie.The straight pipe 16 is for example connected downstream to it by a double elbow connection 13 which makes it possible to connect the outlet of the module 10 to the said evacuation 5 which overhangs the outlet.
Dans un premier mode de réalisation du module 10, la chambre à eau tubulaire 18 entoure le tuyau droit 16 et forme un passage direct pour l’eau entre une entrée de module 4 et une sortie de module 6 qui constituent respectivement l’entrée et la sortie de la chambre à eau tubulaire 18.In a first embodiment of the module 10, the tubular water chamber 18 surrounds the straight pipe 16 and forms a direct passage for the water between a module inlet 4 and a module outlet 6 which respectively constitute the inlet and the outlet of the tubular water chamber 18.
La chambre 18 est alors remplie par cette eau froide entrante provenant de l’arrivée d’eau froide générale 2,3, comme illustré par la Figure 2.The chamber 18 is then filled with this incoming cold water coming from the general cold water inlet 2.3, as illustrated in Figure 2.
L'eau propre remplit donc la chambre 18 et entoure le tuyau droit 16. La chaleur est ainsi transférée efficacement, grâce à une surface de contact large et directe.The clean water therefore fills the chamber 18 and surrounds the straight pipe 16. The heat is thus transferred efficiently, thanks to a large and direct contact surface.
Dans un deuxième mode de réalisation du module 10 illustré par la Figure 3, le système 1 peut comprendre en outre un tuyau en serpentin 21 entre l’entrée de module 4 et la sortie 6 de la chambre à eau tubulaire 18.In a second embodiment of the module 10 illustrated by Figure 3, the system 1 may further comprise a serpentine pipe 21 between the module inlet 4 and the outlet 6 of the tubular water chamber 18.
Le serpentin 21 est enroulé autour de la section tubulaire 16. Il forme un passage hélicoïdal pour l’eau arrivant dans le module 10, entre l’entrée 4 et la sortie 6 de ladite chambre à eau tubulaire 18.The coil 21 is wound around the tubular section 16. It forms a helical passage for the water arriving in the module 10, between the inlet 4 and the outlet 6 of said tubular water chamber 18.
Dans ce deuxième mode de réalisation, c’est donc bien la même eau qui circule dans la chambre 18 puis dans le système 1.In this second embodiment, it is therefore the same water that circulates in chamber 18 then in system 1.
Dans ce mode de réalisation, la chambre 18 est remplie par un liquide, par exemple de l’eau ou un fluide caloriporteur plus efficace tel qu’une solution eau-glycol, couramment utilisée dans les systèmes d'échange de chaleur pour mieux transférer la chaleur entre l'eau usagée et l'eau froide.In this embodiment, the chamber 18 is filled with a liquid, for example water or a more effective heat transfer fluid such as a water-glycol solution, commonly used in heat exchange systems to better transfer heat. heat between waste water and cold water.
L’échange thermique est fait à la fois entre le serpentin 21 et l’eau de la chambre 18, et entre le serpentin 21 et le tuyau droit 16. En particulier, les calories comprises dans l’eau chaude du tuyau droit 16 sont évacuées vers l’eau contenue dans le serpentin 21.The heat exchange is made both between the coil 21 and the water in the chamber 18, and between the coil 21 and the straight pipe 16. In particular, the calories included in the hot water of the straight pipe 16 are evacuated towards the water contained in the coil 21.
Grâce au serpentin 21, on augmente la surface sur laquelle la chaleur peut être transférée à l'eau froide.Thanks to the coil 21, the surface on which the heat can be transferred to the cold water is increased.
En outre, dans les premier et deuxième modes de réalisation, la chambre à eau tubulaire 18 peut être revêtue intérieurement d’un revêtement calorifuge 19, qui permet de prolonger encore le transfert de chaleur.Furthermore, in the first and second embodiments, the tubular water chamber 18 can be lined internally with a heat-insulating coating 19, which makes it possible to further prolong the heat transfer.
Le revêtement calorifuge 19 comporte par exemple une couverture en polystyrène. Il isole le module échangeur de chaleur 10, afin d'assurer que la totalité de la chaleur soit transférée de l'eau usagée à l'eau propre.The heat-insulating coating 19 comprises, for example, a polystyrene cover. It insulates the heat exchanger module 10, to ensure that all the heat is transferred from the waste water to the clean water.
Le système 1 peut comporter un élément mitigeur 11 placé entre une sortie 6 du module de transfert thermique 10 et l’entrée 7a du dispositif consommateur d’eau chaude 7. L’élément mitigeur permet de mélanger les eaux arrivant à différentes températures, et à en réguler les débits entrant pour avoir une eau de température moyenne en sortie.The system 1 may comprise a mixer element 11 placed between an outlet 6 of the heat transfer module 10 and the inlet 7a of the hot water consumer device 7. The mixer element makes it possible to mix the water arriving at different temperatures, and at regulate the incoming flow rates to have water of average temperature at the outlet.
L’élément mitigeur 11 peut comporter en outre une soupape et/ou un robinet thermostatique permettant le réglage de la température souhaitée en sortie du mitigeur 11. Il maintient la température de l'eau sur une consigne pendant l'utilisation. C’est un composant classique, parfois semi-électronique, trouvé sur la plupart des douches et des robinets.The mixing valve element 11 may also include a valve and/or a thermostatic valve allowing the adjustment of the desired temperature at the outlet of the mixing valve 11. It maintains the temperature of the water at a set point during use. It's a classic, sometimes semi-electronic component found on most showers and faucets.
Le robinet 11 peut être relié par son entrée à la sortie 9b du dispositif chauffant 9.The valve 11 can be connected by its input to the output 9b of the heating device 9.
Le système 1 peut comporter une pompe de relevage 8 située entre une sortie 6 du module de transfert thermique 10 et l’entrée 7a du dispositif consommateur d’eau chaude 7.System 1 may include a lift pump 8 located between an outlet 6 of the heat transfer module 10 and the inlet 7a of the hot water consumer device 7.
La pompe 8 peut disposer de plusieurs entrées et sortie pour entrainer la circulation d’eau dans le circuit, notamment pour pomper l'eau froide des canalisations souterraines vers la chaudière et le mitigeur 11.The pump 8 can have several inlets and outlets to cause the circulation of water in the circuit, in particular to pump cold water from the underground pipes to the boiler and the mixing valve 11.
Elle peut notamment recevoir en entrée une arrivée dédiée d’eau froide 3, l’eau tempérée issue du module 10, et renvoyer ladite eau tempérée vers l’entrée 9a du dispositif chauffant 9 et l’eau froide vers le mitigeur 11.It can in particular receive a dedicated inlet of cold water 3, the tempered water from the module 10, and return said tempered water to the inlet 9a of the heating device 9 and the cold water to the mixing valve 11.
On transfère par exemple la chaleur de l'eau usagée dans l’entrée 9a de la chaudière 9.For example, the heat from the waste water is transferred to the inlet 9a of the boiler 9.
On réalise ainsi un système 1 qui est à la fois compact et efficace en termes d’échanges thermiques, pour recycler l'énergie thermique des eaux usagées. Il permet en outre de conserver une réserve d’eau préchauffée pour l’injecter ou la réinjecter ultérieurement ou immédiatement. On évite ainsi le gaspillage d’énergie consacré à la chauffe de l’eau. Dans certains cas, on évite également le gaspillage d’eau non usagée car, pour obtenir de l’eau chaude ou tiède, on laisse parfois l’appareil 9 (douche, robinet…) s’écouler plusieurs minutes, le temps que les canalisations se vident de l’eau froide en amont dudit appareil 9.A system 1 is thus produced which is both compact and efficient in terms of heat exchange, for recycling the thermal energy of the waste water. It also makes it possible to keep a reserve of preheated water to inject or reinject it later or immediately. This avoids the waste of energy spent on heating the water. In some cases, the waste of unused water is also avoided because, to obtain hot or lukewarm water, the appliance 9 (shower, tap, etc.) is sometimes left to run for several minutes, while the pipes empty of cold water upstream of said device 9.
Ce système réduit donc l'énergie nécessaire pour chauffer l'eau à la température requise et, par conséquent, crée une économie d'énergie et d'argent.This system therefore reduces the energy needed to heat the water to the required temperature and, therefore, creates a saving of energy and money.
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CN110108144A (en) | 2019-05-16 | 2019-08-09 | 李永清 | A kind of bigeminy waste heat recovery of circulatory system |
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2020
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