JP6157339B2 - 室内機及び空気調和装置 - Google Patents

Description

この発明は空気調和装置等に用いられる室内機等に係るものである。特に空気の吹き出し（送り出し）に関するものである。

従来の空気調和装置等の室内機においては、室内機から吹き出す空気（吹き出し空気）が、人に直接当たらないようにするため、個々の吹き出しベーン（風向偏向板）について、例えば通常よりも一段階上の角度で位置を設定することができる機能を有しているものがある（例えば、特許文献１参照）。ここで、通常よりも上の角度とは、吹き出しベーンの、空気の流れに対して下流側となる方の端部（下流側端部）が、通常時よりも上側（天井側）に位置するように移動する角度である。このとき、吹き出し空気が通常時より水平方向に向かうようになる。

特開２０１１−０７５１６８号公報（図９等）

従来の空気調和装置の室内機のように、単純に吹き出しベーンを通常よりも上向きにして吹き出しを続けると、吹き出し空気が水平方向に流れやすくなるため、天井に沿って流れていって天井を汚してしまうスマッジングが発生しやすいという問題があった。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、例えば吹き出し空気を直接人に当てない等するために、上向きとなる位置に吹き出しベーンを移動させる等しても、スマッジングを低減することができる室内機等を実現することを目的とする。

この発明に係る室内機は、内側風路壁と内側風路壁よりも室内機が設置される壁面に近い外側に位置する外側風路壁とを有する吹き出し口と、吹き出し口に設置され、回転軸を中心に回転する角度によって吹き出し口から吹き出す空気を偏向させる風向偏向板とを備える室内機であって、運転時において、外側風路壁と風向偏向板との間において吹き出し空気が通過する外側風路と、内側風路壁と風向偏向板との間において吹き出し空気が通過する内側風路とを形成し、風向偏向板は、吹き出し口に対向する側から吹き出し口を見たときに、吹き出し空気の流れに対して、風向偏向板の下流側の端部が、吹き出し口の外側風路壁側と重なって見えるように設置され、外側風路壁と風向偏向板との間および内側風路壁と風向偏向板との間をともに狭くしたときに、内側風路の流路抵抗より外側風路の流路抵抗の方が大きく、空気の流れが弱まる上向きの位置となる角度に風向偏向板を回転可能とするものである。

この発明の室内機によれば、風向偏向板を上向きの位置にすることで、吹き出し空気を直接人体に当てない快適な運転を行うことができる。その際、上向きの位置においては、風向偏向板と外側風路壁との間を狭くして内側風路より外側風路の流路抵抗を大きくすることで、室内壁に沿って流れる吹き出し空気の流速及び流量を少なくしてスマッジングを低減することができる。

この発明の実施の形態１に係る室内機１００の縦断面を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０との位置関係を説明する断面図である。 この発明の実施の形態２に係る室内機１００の外観を示す図である。 この発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成例を表す図である。

以下、発明の実施の形態に係る熱交換器等について、図面等を参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る室内機１００の縦断面を示す図である。本実施の形態では、室内の天井に埋め込むことができる天井埋め込み型で、四方向に吹き出し口を有する四方向カセット型の室内機１００について説明する。室内機１００は、冷媒配管により室外機と接続し、冷媒を循環して冷凍、空気調和等を行う冷媒回路を構成する。

図１に示すように、室内機１００は、天板１２１及び側板１２２で構成される筐体１２０を有する。室内機１００は、天板１２１が上方となる向きに室内の天井に埋め込まれて設置される。筐体１２０は室内に面する側（下方側）が開口している。また、室内機１００は、平面視で略四角形状の化粧パネル１３０が下方側に取り付けられ、室内に面している。化粧パネル１３０の中央付近には、室内機１００内への空気の吸い込み口となるグリル１３１と、グリル１３１通過後に空気を除塵するフィルタ１４０とを備えている。

室内機１００の下面中央部には、本体内に空気を流入させる本体吸い込み口１２３を有している。また、本体吸い込み口１２３の周囲には、本体内から空気を流出させる本体吹き出し口１２４を有している。そして、グリル１３１、本体吸い込み口１２３、本体吹き出し口１２４及び吹き出し口１３２が連通し、室内機１００内の風路を形成している。

室内機１００の本体内部には、ターボファン１７０、ベルマウス１６０、ファンモータ１８０及び室内熱交換器１１０を有している。ターボファン１７０は回転軸が鉛直方向に配置された遠心型の送風機である。ターボファン１７０は、グリル１３１を介して吸い込んだ空気を側方（図１の左右方向）に送り出す空気の流れを形成する。ここでは送風機としてターボファン１７０を用いているが、この発明はこれに限るものではない。例えばシロッコファン、ラジアルファン等を用いてもよい。また、ベルマウス１６０はターボファン１７０の吸い込み風路を形成し、整流する。ファンモータ１８０は、ターボファン１７０を回転駆動させる。

例えばフィンチューブ型の室内熱交換器１１０は、ターボファン１７０の下流側に、ターボファン１７０を囲むように設置している。例えば空気調和装置に、本実施の形態の室内機１００を適用する際、室内熱交換器１１０は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。

化粧パネル１３０の各辺には、空気の吹き出し口１３２が、化粧パネル１３０の各辺に沿って形成されている。本実施の形態の室内機１００は、４つの吹き出し口１３２を有している。各吹き出し口１３２には、風向きを変更する風向偏向板となる吹き出しベーン（フラップ）１５０を有している。各吹き出しベーン１５０は、モータ（図示せず）の駆動により回転軸１５１を中心に回転移動することで位置制御が行われる。

また、室内機１００内には、室内機１００内の機器等の動作を制御する制御装置１９０を有している。本実施の形態では、制御装置１９０は、各吹き出しベーン１５０に接続するモータを駆動制御し、各吹き出しベーン１５０の位置制御を行う。

図２はこの発明の実施の形態１に係る吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０との位置関係を説明する断面図である。図２（ａ）は通常時の位置関係を表している。また、図２（ｂ）は人に風（吹き出し空気）を当てないようにする直風回避時の位置関係を表している。そして、図２（ｃ）は運転停止時の位置関係を表している。ここで、吹き出し口１３２部分において、グリル１３１側（内側）に形成された壁を内側風路壁１３２Ｂとし、化粧パネル１３０の外枠側（外側）に形成された壁を外側風路壁１３２Ａとする。そして、内側風路壁１３２Ｂと吹き出しベーン１５０との間を通過する吹き出し空気の風路を内側風路とする。また、外側風路壁１３２Ａと吹き出しベーン１５０との間を通過する吹き出し空気の風路を外側風路とする。

本実施の形態の室内機１００では、室内機１００を下面側から見たときに、吹き出しベーン１５０は、吹き出し空気の流れに対して、下流側となる先端部分（下流側端部）が、外側風路壁１３２Ａとオーバーラップする（重なる）ような配置としている。一方、例えば、運転を停止して吹き出しベーン１５０をほぼ水平な状態にした場合でも、吹き出しベーン１５０は吹き出し口１３２全体を塞いでしまうことなく、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間には隙間を有した状態となる。例えば図２（ｃ）では、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間には、約８．７３ｍｍの間隙が生じている。その分、吹き出しベーン１５０の回転軸１５１は、従来の室内機における回転軸と比較すると、外側風路壁１３２Ａ寄りに位置することになる。

また、図２（ａ）に示すように、通常時における吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０との位置関係においては、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとがオーバーラップする部分が少ない（例えば約２．１５ｍｍ）。また、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間も最も広い（例えば約１２．４ｍｍ）。したがって、流路抵抗が少なく、吹き出し空気が流れやすい。

図２（ｂ）に示すように、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとがオーバーラップする部分が多くなる（例えば約８．２８ｍｍ）ため、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間が狭くなり、流路抵抗が大きくなる。このため、天井に沿って流れる吹き出し空気の流速が遅くなる。一方で、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間にも内側風路（例えば約９．２２ｍｍ）が閉じられずに確保されているため、吹き出し空気が流れる。

次に本実施の形態の室内機１００における直風回避に係る動作について説明する。例えば、リモートコントローラ等から直風回避の指示に係る信号が送られると、制御装置１９０は信号に含まれる指示に基づいて、室内機１００が有する吹き出しベーン１５０のうち、どの吹き出しベーン１５０を移動させるかを判断する。そして、判断した吹き出しベーン１５０を、通常時の吹き出しベーン１５０の位置よりもさらに空気の流れる方向が水平（上向き）になるような所定角度の位置（直風回避をする位置。以下、上向きの位置という）に移動させる。このとき、吹き出しベーン１５０の先端（外側端部）が、通常時よりも上側に移動し、外側風路壁１３２Ａに近づくことになる。

このため、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間でオーバーラップする部分が多くなり、狭くなる。したがって、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間の外側風路に流れる吹き出し空気の流速及び流量が少なく、吹き出し空気が天井に沿って流れにくく、空気の流れが弱くなり、天井に沿って流れる範囲が小さくなる。また、本実施の形態では、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間に内側風路が形成されているため、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間の外側風路に、さらに吹き出し空気が流れにくくなる。以上より、スマッジングを低減することができる。

ここで、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間の内側風路からの吹き出し空気は、吹き出しベーン１５０の意匠面側（室内に向く面）にも流れる。このため、空気調和装置が冷房運転をしている場合において、吹き出し空気よりも相対的に暖かい室内の空気が吹き出しベーン１５０に接触しない。このため、吹き出しベーン１５０（特に意匠面側）に接触した室内の空気が冷やされて結露が発生するのを防止することができる。また、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間の内側風路を通過した吹き出し空気の一部はグリル１３１を介して、室内機１００に流入する。以上のことから、人体に直接当たらず、快適性を実現することができる。

また、前述したように、吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすると、吹き出し口１３２における流路抵抗が大きくなる。流路抵抗が大きい状態でターボファン１７０（ファンモータ１８０）を駆動し続けると、負荷が増大する。そこで、本実施の形態では、室内機１００は、すべて（本実施の形態では４つ）の吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすることを制限する。そこで、制御装置１９０は、あらかじめ定めた数より多い数の吹き出しベーン１５０について、直風回避に係る指示がされたものと判断すると、例えば、リモートコントローラ等が有する表示手段に、直風回避ができない旨の表示をさせる。

また、吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすることで、吹き出す風量が少なくなり、吹き出し温度が低くなるため、結露が発生しやすくなる。このことからも、室内機１００は、すべての吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすることを制限するとよい。

前述したように、上向きの位置にすると、吹き出し口１３２における流路抵抗が大きくなる。そこで、制御装置１９０は、直風回避の指示に係る信号が送られると、ターボファン１７０（ファンモータ１８０）の回転数を減少させる等して、風量を調整するようにしてもよい。また、室外機が有する圧縮機に指示等ができる場合には、冷媒回路の圧縮機の回転数を減少させる等して、供給能力を調整するようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１に係る室内機１００においては、指示された吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすることで、吹き出し空気を直接人体に当てない快適な運転を行うことができる。その際、上向きの位置においては、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間でオーバーラップする部分が多くなり、狭くなるため、吹き出しベーン１５０と外側風路壁１３２Ａとの間の外側風路に流れる吹き出し空気の流速及び流量が少なく、吹き出し空気の流れが弱くなり、天井に沿って流れる範囲が小さくなる。また、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間に形成された内側風路にも、吹き出し空気が多く流れるため、スマッジングを低減することができる。また、吹き出しベーン１５０と内側風路壁１３２Ｂとの間を流れる吹き出し空気が吹き出しベーン１５０の意匠面側に流れることで、室内の空気が吹き出しベーン１５０に接触しないので、吹き出しベーン１５０における結露発生を防止することができる。

また、室内機１００が有する複数の吹き出しベーン１５０のうち、あらかじめ定めた数よりも多い数の吹き出しベーン１５０を上向きの位置にすることを制限することで、例えば、ターボファン１７０（ファンモータ１８０）の負荷の増大を防ぎ、損傷を防止して信頼性を向上することができる。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る室内機１００の外観を示す図である。図３において、図１等と同じ符号を付している部材等については、実施の形態１で説明したことと同様の動作等を行う。図３において、人感センサ１９１は、例えば室内における人の有無等を検出するセンサ（検出器）である。

制御装置１９０は、室内機１００内の機器を制御する。本実施の形態においては、人感センサ１９１から送られる信号に基づいて、人の有無及び人がいる場合には人の位置を判断し、判断に基づいて移動させる吹き出しベーン１５０を決定して、その吹き出しベーン１５０の角度を調整し、上向きの位置に吹き出しベーン１５０を移動（回転）させる。

上述した実施の形態１では、リモートコントローラから送られる直風回避の指示に係る信号に基づいて、室内機１００が有する４つの吹き出しベーン１５０のうち、指示された吹き出しベーン１５０について、上向きの位置に移動させるようにした。本実施の形態の室内機１００は、人感センサ１９１を備え、人感センサ１９１の検出に基づいて、制御装置１９０が、上向きの位置に移動させる吹き出しベーン１５０を自動で判断して、位置制御し、直風回避を行うようにしたものである。

各吹き出しベーン１５０について、吹き出し空気が人体に直接当たる範囲を規定したデータを、例えば制御装置１９０が有する記憶装置（図示せず）に記憶しておく。制御装置１９０は、人感センサ１９１の検出に基づいて、人の位置等を判断し、吹き出し空気が人体に直接当たる範囲に人がいると判断すると、対応する吹き出しベーン１５０を上向きの位置に移動させる。

ここで、実施の形態１において説明したように、対応する吹き出しベーン１５０を上向きの位置に移動させたときに、あらかじめ定めた数より多くなる場合には、対応する吹き出しベーン１５０を上向きの位置に移動させないように制限する。

以上のように、実施の形態２の室内機１００によれば、人感センサ１９１を有し、制御装置１９０が、人感センサ１９１の検出に基づいて決定した吹き出しベーン１５０を上向きの位置へ移動させるようにしたので、直風回避を自動的に行うことができ、人が意識等することなく快適な空間を実現することができる。

実施の形態３．
上述の実施の形態においては、直風回避を行うために吹き出しベーン１５０を移動させるようにしたが、直風回避の場合に限定するものではない。例えば、四方向カセット型の室内機１００においては、ある吹き出し口１３２の吹き出し空気に対し、隣接する吹き出し口１３２からの吹き出し空気が干渉することがある。干渉した場合には、例えば室内の温度分布が一定にならないことがある。そこで、一方の吹き出し口１３２の吹き出しベーン１５０を移動させて、吹き出し空気の干渉を避けるようにしてもよい。

実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４に係る空気調和装置の構成例を表す図である。ここで、図４では空気調和装置を冷凍サイクル装置の例として示している。図４において、図１等において説明したものについては、同様の動作を行うものとする。図４の空気調和装置は、室外機（室外ユニット）２００と室内機（室内ユニット）１００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続する。室外機２００は、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０及び膨張弁２４０を有している。

圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２１０は例えばインバータ回路等により、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させることができるようにしてもよい。四方弁２２０は、例えば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

本実施の形態における室外熱交換器２３０は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

絞り装置（流量制御手段）等の膨張弁２４０は冷媒を減圧して膨張させる。例えば電子式膨張弁等で構成した場合には、前述した制御装置１９０等の指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器１１０は、例えば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。

最初に、冷凍サイクル装置における冷房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。冷房運転においては、実線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒（液冷媒）は、膨張弁２４０へ流入する。膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外機２００から流出する。

室外機２００を流出した気液二相冷媒は、液冷媒配管４００を通過して室内機１００に流入する。そして、ディストリビュータ及び流量調整用毛細管（図示せず）により分配され、室内熱交換器１１０に流入する。前述したように室内熱交換器１１０を通過して、例えば空調対象の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（ガス冷媒）は、室内機１００から流出する。

室内機１００から流出したガス冷媒はガス冷媒配管３００を通過して室外機２００に流入する。そして、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和装置の冷媒が循環し、空気調和（冷房）を行う。

次に暖房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。暖房運転においては、点線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過して室外機２００から流出する。室外機２００を流出したガス冷媒は、ガス冷媒配管３００を通過して室内機１００に流入する。

室内熱交換器１１０を通過して、例えば空調対象の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒は、ディストリビュータ及び流量調整用毛細管（図示せず）とを通過して室内機１００から流出する。

室内機１００から流出した冷媒は液冷媒配管４００を通過して室外機２００に流入する。そして、膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（液冷媒）は、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和装置の冷媒が循環し、空気調和（暖房）を行う。

以上のように、実施の形態４の空気調和装置（冷凍サイクル装置）においては、上述の室内機１００を用いて構成することで、直風回避をしつつ、スマッジングを低減することができる。

上述の実施の形態では、室内機１００は４つの吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０とを有し、四方向の空気を吹き出す四方向カセット型の室内機であるものとして説明したが、これに限定するものではない。例えば、二方向、三方向の空気の流れに対応する、他の天井埋め込み型の室内機についても適用することができる。また、天井埋め込み型の室内機に限らず、他の型式の室内機にも適用することができる。したがって、天井のスマッジングだけでなく、室内機の配置により、天井以外の室内壁のスマッジング低減にも対応することができる。さらに、吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０の数についても限定するものではない。

また、上述の実施の形態では、冷凍サイクル装置の例として空気調和装置について説明したが、これに限定するものではない。例えば冷蔵装置、冷凍装置等、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。また、冷凍サイクル装置だけでなく、送風機、換気装置等にも適用することができる。

１００ 室内機、１１０ 室内熱交換器、１２０ 筐体、１２１ 天板、１２２ 側板、１２３ 本体吸い込み口、１２４ 本体吹き出し口、１３０ 化粧パネル、１３１ グリル、１３２ 吹き出し口、１３２Ａ 外側風路壁、１３２Ｂ 内側風路壁、１４０ フィルタ、１５０ 吹き出しベーン、１５１ 回転軸、１６０ ベルマウス、１７０ ターボファン、１８０ ファンモータ、１９０ 制御装置、１９１ 人感センサ、２００ 室外機、２１０ 圧縮機、２２０ 四方弁、２３０ 室外熱交換器、２４０ 膨張弁、３００ ガス冷媒配管、４００ 液冷媒配管。

Claims (6)

1. 内側風路壁と該内側風路壁よりも室内機が設置される壁面に近い外側に位置する外側風路壁とを有する吹き出し口と、
   該吹き出し口に設置され、回転軸を中心に回転する角度によって前記吹き出し口から吹き出す空気を偏向させる風向偏向板とを備える室内機であって、
   運転時において、前記外側風路壁と前記風向偏向板との間において吹き出し空気が通過する外側風路と、前記内側風路壁と前記風向偏向板との間において前記吹き出し空気が通過する内側風路とを形成し、
   前記風向偏向板は、前記吹き出し口に対向する側から前記吹き出し口を見たときに、前記吹き出し空気の流れに対して、前記風向偏向板の下流側の端部が、前記吹き出し口の前記外側風路壁側と重なって見えるように設置され、
   前記外側風路壁と前記風向偏向板との間および前記内側風路壁と前記風向偏向板との間をともに狭くしたときに、前記内側風路の流路抵抗より前記外側風路の流路抵抗の方が大きく、前記空気の流れが弱まる上向きの位置となる角度に前記風向偏向板を回転可能とすることを特徴とする室内機。
2. 前記風向偏向板が設置された前記吹き出し口を複数有し、
   前記上向きの位置に前記風向偏向板を同時に位置させる数を制限することを特徴とする請求項１に記載の室内機。
3. 運転停止時に前記風向偏向板が前記吹き出し口を閉じたときに、前記風向偏向板と前記内側風路壁との間に間隙を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の室内機。
4. 前記吹き出し口と前記風向偏向板とを複数有し、
   人の有無及び人がいる場合の位置を検出する人感センサと、
   該人感センサの検出に基づいて、前記上向きの位置に移動させる前記風向偏向板を決定する制御装置と
   をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の室内機。
5. 室内の天井に埋め込んで設置する天井埋め込み型であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の室内機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の室内機と、室外機とを備え、
   冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮に係る前記冷媒を減圧させるための絞り装置と、減圧に係る前記冷媒と空気とを熱交換して前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成することを特徴とする空気調和装置。

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