ES2886545T3 - Condensador horizontal con acumulador de refrigerante - Google Patents
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Abstract
Un condensador de vehículo que incluye un acumulador (10) y un tanque colector (11) al que el acumulador (10) está conectado en relación de paralelismo con el mismo, en el que dicho acumulador comprende un recipiente tubular (13; 113, 213; 313) que tiene una pared lateral. (14; 114; 314) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (z) y tiene extremos opuestos (15, 16), teniendo dicho recipiente además una entrada (17) de fluido y una salida (18) de fluido dispuestas en la pared lateral (14; 114; 314) del mismo y conectado a una sección de condensación (SC) y una sección de subrefrigeración (SSR) del condensador, respectivamente, donde el condensador en uso está dispuesto en una disposición horizontal en la que el recipiente (13; 113, 213; 313) del acumulador tiene una parte inferior y una parte superior con respecto a una dirección transversal perpendicular al eje longitudinal (z) del recipiente (13; 113, 213; 313), donde la entrada (17) de fluido comprende una puerto (17b) de entrada formado en la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313), y la salida (18) de fluido comprende un puerto (18a; 18a') de salida dispuesto en o cerca de la pared lateral (14; 114; 314), en la parte inferior del recipiente (13; 113, 213; 313), el condensador estando caracterizado porque una o más piezas (21, 22, 23; 21'; 21", 22", 23"; 121, 122, 123) de conexión están dispuestas en la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313), dichas piezas de conexión sobresaliendo lateralmente de la pared lateral, donde dichas piezas de conexión se proporcionan para conectar el acumulador (10) al tanque colector (11) del condensador y crear un espacio de aire entre la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313) y el tanque colector (11), estando formadas dichas entrada y salida de fluido a través de dichas piezas de conexión.
Description
DESCRIPCIÓN
Condensador horizontal con acumulador de refrigerante
La presente invención se refiere a un condensador de vehículo que incluye un acumulador y un tanque colector al que el acumulador está conectado en relación de paralelismo con el mismo, en el que dicho acumulador comprende un recipiente tubular que tiene una pared lateral que se extiende a lo largo de un eje longitudinal y extremos opuestos, teniendo además dicho recipiente una entrada de fluido y una salida de fluido dispuestas en su pared lateral y conectadas a una sección de condensación y una sección de subrefrigeración del condensador, respectivamente.
En los sistemas de acondicionamiento de aire de vehículos, la sección de condensación del condensador se usa para refrigerar el fluido de refrigeración gaseoso a alta temperatura y alta presión emitido por el compresor, y para provocar la condensación en un fluido de refrigeración líquido. La sección de subrefrigeración se usa para refrigerar aún más el fluido de refrigeración líquido, a fin de reducir aún más la entalpía (o para aumentar el espacio en la entalpía entre la entrada y la salida). El recipiente del acumulador se usa para separar el refrigerante líquido y gaseoso que se origina en la sección de condensación y para garantizar que solo el refrigerante líquido llegue a la sección de subrefrigeración. Además, la eliminación de humedad y materias extrañas del refrigerante se realiza mediante el uso de un filtro para partículas y un material desecante dentro del acumulador.
En varios tipos de vehículos, por ejemplo autobuses, vehículos todo terreno y vehículos ferroviarios, se puede proporcionar que el sistema de acondicionamiento de aire esté dispuesto en el techo del vehículo. En estas aplicaciones, el condensador se posiciona generalmente en una disposición horizontal, es decir, con las caras del paso de aire dispuestas perpendicularmente a la dirección vertical. En estos casos, el acumulador forma un cuerpo que está materialmente separado del condensador; el transporte del refrigerante entre el condensador y el acumulador se realiza mediante tuberías de conexión.
En el campo de la automoción, se conocen soluciones en las que el acumulador está integrado en el condensador. Un condensador con acumulador integrado se divulga, por ejemplo, en el documento WO 2005/108896 A1. Esta solución de integración generalmente se considera ventajosa en términos de rendimiento, ya que es posible forzar y controlar el subrefrigeración a valores que optimizan el COP, así como facilidad de instalación y reducción de costos. Las soluciones integradas desarrolladas para el sector de la automoción están destinadas a una disposición vertical del condensador; en estas soluciones se ha encontrado que, si el condensador está dispuesto horizontalmente, el acumulador integrado en el mismo no es capaz de funcionar.
Por tanto, existe la necesidad de desarrollar una solución en la que el acumulador pueda integrarse en condensadores destinados a posicionarse horizontalmente.
Los documentos US6341647B1 y KR20030092542A divulgan condensadores de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
A la luz de la necesidad mencionada anteriormente, la presente invención propone un condensador que tiene las características de la reivindicación 1.
Los inventores realizaron pruebas de carga en condensadores con acumuladores integrados y dispuestos horizontalmente, y descubrieron que la disposición de la entrada de fluido y de la salida de fluido de acuerdo con la invención es fundamental para que el acumulador se llene correctamente.
De acuerdo con la invención, una o más piezas de conexión están dispuestas en la pared lateral del recipiente, dichas piezas de conexión sobresalen lateralmente de la pared lateral y se proporcionan para conectar el acumulador a un tanque colector del condensador y crear un espacio de aire entre la pared lateral del recipiente y el tanque colector, estando formadas dichas entrada y salida de fluido a través de dichas piezas de conexión. Las piezas de conexión mencionadas anteriormente permiten lograr un desacoplamiento térmico entre el acumulador y el tanque colector; de hecho, se ha descubierto que el acumulador tiene que ser adiabático para que exista una meseta de carga horizontal en la curva de carga del acumulador.
Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, que deben considerarse parte integral de la presente descripción.
Otras características y ventajas del condensador de acuerdo con la invención se aclararán mediante la siguiente descripción detallada de una realización de la invención, dada con referencia a los dibujos adjuntos, que se proporcionan puramente como ilustraciones no limitativas y en las que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un acumulador, acoplado a un tanque colector de un condensador de acuerdo con la invención;
las figuras 1a y 1b son vistas en corte transversal del acumulador mostrado en la figura 1, visto en dos planos transversales diferentes Ia e Ib;
la figura 2 es una vista en planta de un acumulador, acoplado a un tanque colector de un condensador de acuerdo con la invención;
las figuras 2a y 2b son vistas en corte transversal del acumulador mostrado en la figura 1, visto en dos planos transversales diferentes lla e IIb;
la figura 3 es una vista en corte transversal de un acumulador del condensador de acuerdo con la invención;
la figura 4 es una vista en perspectiva de otra realización del acumulador, acoplado a un tanque colector de un condensador de acuerdo con la invención;
las figuras 4a a 4c son vistas en corte transversal del acumulador mostrado en la figura 4, visto en tres planos transversales diferentes;
las figuras 5 y 6 muestran diferentes piezas de conexión para un acumulador del condensador de acuerdo con la invención;
la figura 7 es una vista en corte longitudinal de una realización adicional del acumulador, acoplado a un tanque colector de un condensador de acuerdo con la invención;
las figuras 8 a 9 son vistas en corte de otra realización del acumulador del condensador de acuerdo con la invención; la figura 9a es una vista en perspectiva de otra realización del acumulador del condensador de acuerdo con la invención; y
las figuras 10 y 11 son vistas, cortada y en corte longitudinal respectivamente, de dos variantes diferentes de un acumulador del condensador de acuerdo con la invención.
Con referencia a las figuras 1 a 3, lo que se muestra es un acumulador 10, acoplado a un tanque colector 11 de un condensador C de acuerdo con la invención.
El acumulador 10 comprende un recipiente tubular 13 que tiene una pared lateral 14 que se extiende a lo largo de un eje longitudinal z del acumulador y que tiene extremos opuestos 15, 16. Cada uno de estos extremos 15, 16 puede cerrarse con una tapa unida por soldadura fuerte o soldada en los extremos o con tapones atornillados o fijados de otra manera, como se explica a continuación, o bien mediante una pared de extremo formada en una sola pieza con la pared lateral.
El recipiente 13 tiene además una entrada 17 de fluido y una salida 18 de fluido dispuestas en la pared lateral 14 del recipiente, que se muestran en las figuras 1a y 1b, que muestran cortes transversales vistos en planos verticales indicados por las líneas Ia y Ib en la figura 1. La entrada 17 de fluido (figura 1a) se puede conectar a una sección de condensación del condensador C a través de una parte SC del tanque colector 11. La salida 18 de fluido (figura 1b) se puede conectar a una sección de subrefrigeración del condensador C a través de otra parte SSR del tanque colector 11.
En uso, es decir, cuando el condensador C está instalado en un vehículo, el acumulador 15 puede disponerse en una disposición horizontal junto con el condensador en el que está integrado. En la posición de uso, el recipiente 13 del acumulador tiene por tanto una parte inferior L y una parte superior U con respecto a una dirección transversal perpendicular al eje longitudinal z del recipiente, que en la posición de uso corresponde a una dirección vertical. En la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador, la entrada 17 de fluido (figura 1a) comprende un conducto 17a de entrada que pasa a través de la pared lateral 14, y un puerto 17b de entrada en la superficie interior de la pared lateral 14, en el que el conducto 17a de entrada se abre dentro del acumulador.
En el ejemplo mostrado en la figura 1b, la salida 18 de fluido comprende un puerto 18a de salida dispuesto cerca de la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador, en la parte inferior del recipiente. En particular, la salida 18 de fluido comprende un tubo 18b unido a la pared lateral 14 del recipiente 13, sumergiéndose dicho tubo en la parte inferior del recipiente. Por tanto, el puerto 18a de salida está dispuesto en el extremo inferior del tubo 18b.
De acuerdo con realizaciones alternativas (mostradas por ejemplo en las figuras 2b, 3 y 4a), la salida 18 de fluido comprende un puerto 18a' de salida dispuesto en la pared lateral 14, en la parte inferior del recipiente, en particular formado en dicha pared lateral.
El acumulador 10 está conectado al tanque colector 11. El acumulador y el tanque colector están conectados entre sí de tal manera que forman un solo cuerpo. De acuerdo con la invención, están además conectados entre sí de tal manera que estén desacoplados térmicamente, de la manera que se describirá a continuación.
La entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido tienen una distancia d entre sí, a lo largo del eje longitudinal z del recipiente 13, preferiblemente igual o superior a 15 mm.
El recipiente 13 del acumulador presenta un orificio interior que puede ser de corte circular y cuyo diámetro está comprendido en particular entre 18 mm y 70 mm. De acuerdo con realizaciones alternativas, el orificio interior del recipiente puede ser de corte transversal no circular, por ejemplo puede ser de corte transversal elíptico o cuadrado, o bien una forma más compleja, como se muestra por la línea P en negrita en la figura 2b. La forma circular puede ser preferible desde el punto de vista de la producción, ya que es más fácil de producir; por otro lado, las formas más complejas pueden ser mejores en términos de eficiencia de llenado.
Como se muestra en la figura 1 (o en la figura 4), una o más piezas 21, 22, 23 de conexión están dispuestas en la pared lateral 14 del recipiente 13, dichas piezas de conexión sobresalen lateralmente de la pared lateral, donde se proporcionan dichas piezas de conexión para conectar el acumulador 10 al tanque colector 11 y crear un espacio de aire entre la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador y el tanque colector 11. Para que se cree un espacio de aire suficiente, la anchura total de las piezas 21, 22, 23 de conexión debe ser lo más pequeña posible, de acuerdo con la resistencia estructural, con respecto a la extensión longitudinal del acumulador. De esta manera se logra el desacoplamiento térmico entre el acumulador y el tanque colector. Como se explicó anteriormente, un estado de desacoplamiento térmico entre el acumulador y el tanque colector es ventajoso, ya que asegura que esté presente una meseta de carga horizontal óptima en la curva de carga del acumulador. Sin embargo, la invención también incluye realizaciones en las que el acumulador está conectado al tanque colector a lo largo de una parte predominante de su longitud (a modo de ejemplo, en la realización mostrada en la figura 2, el acumulador 10 está conectado al tanque colector 11 a través de una pieza 21' de conexión que se extiende a lo largo de toda la longitud del acumulador 10), aunque estas realizaciones no son preferibles con respecto a la descrita anteriormente.
Es preferible que la entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido estén formadas a través de las piezas 21, 22, 23 de conexión. A modo de ejemplo, en la realización mostrada en las figuras 1, 1a y 1b, la entrada 17 de fluido se forma a través de la pieza 22 de conexión intermedia, mientras que una parte de la salida 18 de fluido se forma a través de la pieza 21 de conexión mostrada más abajo en la figura 1, y está conectado al tubo 18b.
De acuerdo con una realización de la invención, la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador y las piezas 21, 22, 23 de conexión (figura 1) o la pieza 21' de conexión (figura 2) forman una sola pieza obtenida mediante extrusión y mecanizado. La entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido se forman a través de las piezas 21-22 y 21' de conexión mediante operaciones de punzonado y taladrado. Las figuras 2b y 3 muestran un ejemplo con una salida 18 de fluido que tiene forma de codo; la sección de la salida de fluido que desciende del acumulador 10 tiene una abertura indeseable en el exterior, provocada por el mecanizado. Por tanto, esta abertura se cierra mediante una tapa 24 unida por soldadura fuerte al acumulador.
De acuerdo con otra realización de la invención, mostrada en las figuras 4, 4a-4c, 5 y 6, las piezas de conexión son elementos producidos por separado y, por lo tanto, están unidas por soldadura fuerte a la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador. Las piezas de conexión producidas por separado del acumulador se indican mediante los signos de referencia 21", 22', 23" en las figuras 4, 4a-4c, 5 y 6. Los cortes transversales mostrados en las figuras 4a-4c se ven respectivamente en las piezas 21", 22" y 23" de conexión. La figura 5 muestra una pieza de conexión vista por separado, relacionada con la realización del acumulador que se muestra en la figura 4. 25" indica una superficie de conexión arqueada que se puede acoplar a una porción de superficie correspondiente de la pared lateral 14 del recipiente 13 del acumulador. 26" en cambio indica una superficie de conexión arqueada que se puede acoplar a una porción de superficie correspondiente de la pared lateral del tanque colector 11. La figura 6 muestra una pieza de conexión vista por separado, que está conformada para producir una configuración de conexión acumulador-tanque colector análoga a la mostrada en la figura 1, pero con las piezas de conexión producidas por separado del acumulador. Los signos de referencia numéricos usados en la figura 6 corresponden a los de la figura 5. En la realización mostrada en la figura 5, la superficie 25" de conexión destinada a acoplarse al acumulador se extiende sobre un arco mayor con respecto al mostrado en la figura 6, para abarcar completamente la parte inferior del acumulador 10. También en el caso de las piezas de conexión separadas, la entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido se forman naturalmente a través de las piezas 21" y 22" de conexión mediante operaciones de punzonado y taladrado.
Para unir las piezas 21", 22" y 23" de conexión al acumulador 10 mediante soldadura fuerte, las superficies 25" de conexión o la superficie exterior de la pared lateral 14 del acumulador están provistas de un revestimiento.
De manera análoga, para unir las piezas 21", 22" y 23" de conexión al tanque colector 11 mediante soldadura fuerte, las superficies 26" de conexión o la superficie exterior de la pared lateral del tanque colector están provistas de un revestimiento. En el caso de que las piezas de conexión estén formadas también en una sola pieza con el acumulador, estas piezas de conexión tienen naturalmente superficies de conexión que se pueden acoplar al tanque
colector; estas superficies de las piezas de conexión o la superficie exterior de la pared lateral del tanque colector están provistas de un revestimiento para lograr la unión entre las piezas de conexión y el tanque colector.
De acuerdo con una realización adicional de la invención, mostrada en la figura 7, el recipiente del acumulador comprende una parte 113 de recipiente principal, que tiene una pared lateral 114 en la que están dispuestas la entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido, y una parte 213 de recipiente de extensión dispuesta alineada con la parte 113 de recipiente principal y unida, por ejemplo, atornillada o soldada, a un extremo 15 de la misma. En el ejemplo mostrado, la parte 113 de recipiente principal está conectada al tanque colector 11 por medio de las piezas 121, 122 de conexión que forman una sola pieza con la pared lateral 114 de la parte 113 de recipiente principal y a través de la cual se forman la entrada de fluido y la salida de fluido, y la parte 213 de recipiente de extensión está conectada al tanque colector 11 por medio de una pieza 123 de conexión unida por soldadura fuerte a la pared lateral de la parte 213 de recipiente de extensión. Huelga decir que de acuerdo con la invención son posibles otras configuraciones para la conexión entre el acumulador con extensión y el tanque colector.
De acuerdo con otra realización más, mostrada en las figuras 8 y 9, el acumulador comprende un recipiente tubular 313, a cuya pared lateral 314 está conectado además un depósito tubular auxiliar 321 dispuesto paralelo al recipiente 313 del acumulador. La pared lateral 314 del recipiente 313 del acumulador tiene al menos una abertura pasante 322, que coloca el interior del recipiente 313 en comunicación fluida con el interior del depósito auxiliar 321. Como puede verse en la sección mostrada en la figura 9, en el ejemplo mostrado hay una pluralidad de aberturas 322 dispuestas a lo largo de la dirección longitudinal en forma de ojales. De acuerdo con la realización mostrada en la figura 8, el depósito auxiliar 321 puede unirse por soldadura fuerte al recipiente 313 del acumulador. En este caso, el recipiente 313 del acumulador tiene una pieza de conexión con una superficie de conexión que se puede acoplar, mediante soldadura fuerte, a una porción de superficie de la pared lateral del depósito auxiliar 321. De acuerdo con otra realización, mostrada en la figura 9a, el depósito auxiliar 321 puede formarse en una sola pieza con el recipiente 313 del acumulador, en particular mediante extrusión.
Las realizaciones mostradas en las figuras 7 y 8 y descritas anteriormente tienen disposiciones para aumentar el volumen del acumulador, si las circunstancias aplicables lo requieren.
Con referencia a las figuras 10 y 11, el acumulador 10 comprende además, de manera convencional, un cartucho de filtro FC alojado dentro del recipiente tubular y que comprende un filtro F y una bolsa B de material permeable, que contiene un material desecante. El cartucho de filtro está dispuesto de tal manera que el filtro F se coloca entre la entrada 17 de fluido y la salida 18 de fluido.
De acuerdo con la variante mostrada en la figura 10, el acumulador es del tipo de cartucho no reemplazable y, por lo tanto, los extremos 15 y 16 del acumulador están cerrados permanentemente; para ello, tienen respectivas tapas soldadas a la pared lateral del recipiente, o una tapa soldada y una pared de extremo formada integralmente con la pared lateral.
De acuerdo con la variante mostrada en la figura 11, el acumulador es del tipo de cartucho reemplazable, por lo que uno de los extremos 15 y 16 del acumulador está cerrado por una tapa o tapón desmontable, que posiblemente sea parte integral del cartucho de filtro. El otro extremo puede tener una cubierta soldada o una pared de extremo formada integralmente con la pared lateral.
Es evidente que todas las realizaciones de un acumulador descritas anteriormente se pueden realizar como acumuladores de filtro reemplazables o como acumuladores de filtro no reemplazables. De manera más general, los elementos descritos en relación con realizaciones individuales pueden combinarse, cuando sea apropiado, con elementos descritos en relación con otras realizaciones.
Claims (12)
1. - Un condensador de vehículo que incluye un acumulador (10) y un tanque colector (11) al que el acumulador (10) está conectado en relación de paralelismo con el mismo, en el que dicho acumulador comprende un recipiente tubular (13; 113, 213; 313) que tiene una pared lateral. (14; 114; 314) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (z) y tiene extremos opuestos (15, 16), teniendo dicho recipiente además una entrada (17) de fluido y una salida (18) de fluido dispuestas en la pared lateral (14; 114; 314) del mismo y conectado a una sección de condensación (SC) y una sección de subrefrigeración (SSR) del condensador, respectivamente,
donde el condensador en uso está dispuesto en una disposición horizontal en la que el recipiente (13; 113, 213; 313) del acumulador tiene una parte inferior y una parte superior con respecto a una dirección transversal perpendicular al eje longitudinal (z) del recipiente (13; 113, 213; 313), donde la entrada (17) de fluido comprende una puerto (17b) de entrada formado en la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313), y la salida (18) de fluido comprende un puerto (18a; 18a') de salida dispuesto en o cerca de la pared lateral (14; 114; 314), en la parte inferior del recipiente (13; 113, 213; 313),
el condensador estando caracterizado porque una o más piezas (21, 22, 23; 21'; 21", 22", 23"; 121, 122, 123) de conexión están dispuestas en la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313), dichas piezas de conexión sobresaliendo lateralmente de la pared lateral, donde dichas piezas de conexión se proporcionan para conectar el acumulador (10) al tanque colector (11) del condensador y crear un espacio de aire entre la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313) y el tanque colector (11), estando formadas dichas entrada y salida de fluido a través de dichas piezas de conexión.
2. - Un condensador de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha entrada y salida de fluido tienen una distancia (d) entre sí, a lo largo del eje longitudinal (z) del recipiente (13; 113, 213; 313), igual o mayor que 15 mm.
3. - Un condensador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el puerto (18a') de salida está formado en la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313), en la parte inferior del recipiente (13; 113, 213; 313).
4. - Un condensador de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la salida (18) de fluido comprende un tubo (18b) unido a la pared lateral (14) del recipiente (13), estando dispuesto el puerto (18a) de salida en el extremo inferior del tubo (18b), y estando dispuesto cerca de la pared lateral (14) del recipiente (13), en la parte inferior del recipiente (13).
5. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho recipiente tiene un orificio interior de corte transversal circular, cuyo diámetro está comprendido entre 18 mm y 70 mm.
6. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho recipiente tiene un orificio interior de corte transversal no circular.
7. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho recipiente comprende una parte (113) de recipiente principal, estando la entrada (17) de fluido y la salida (18) de fluido dispuestas en la pared lateral (114) del mismo, y una parte (213) de recipiente de extensión dispuesta alineada con la parte (113) de recipiente principal y unida a un extremo (15) de la misma.
8. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un depósito tubular auxiliar (321) dispuesto paralelo al recipiente (313) del acumulador y conectado al mismo a través de la pared lateral (314) del recipiente (313), dicha pared lateral teniendo al menos una abertura (323) que coloca el interior del recipiente (313) del acumulador en comunicación fluida con el interior del depósito auxiliar (321).
9. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha pared lateral del recipiente y dichas piezas de conexión forman una sola pieza obtenida mediante extrusión y mecanizado.
10. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dichas piezas de conexión están unidas por soldadura fuerte a la pared lateral (14; 114; 314) del recipiente (13; 113, 213; 313).
11. - Un condensador de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha entrada y salida de fluido son para colocar el interior del recipiente (13; 113, 213; 313) del acumulador en comunicación fluida con el interior del tanque colector (11).
12. - Un condensador de acuerdo con la reivindicación 11, en el que dichas piezas de conexión están unidas por soldadura fuerte a la pared lateral del tanque colector (11).
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