JPH09163773A - 熱電発電装置 - Google Patents
熱電発電装置Info
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- JPH09163773A JPH09163773A JP7318108A JP31810895A JPH09163773A JP H09163773 A JPH09163773 A JP H09163773A JP 7318108 A JP7318108 A JP 7318108A JP 31810895 A JP31810895 A JP 31810895A JP H09163773 A JPH09163773 A JP H09163773A
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- JP
- Japan
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- temperature fluid
- power generation
- thermoelectric power
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- Granted
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims abstract description 68
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 発電効率を向上し、熱電発電モジュールを小
型化し、熱交換器により高温側の熱を低温側へ必要に応
じて回収する熱電発電装置を提供する。 【解決手段】 発電する場合、切換弁５を切り換えて、
高温流体用配管４内の高温流体を切換弁５→熱電発電モ
ジュール２の高温蓄熱体１へ導き、所定の熱量を同高温
蓄熱体１に蓄熱して、発電時に、高温蓄熱体１に蓄えた
熱により熱電発電モジュール２の一端部側を加熱すると
ともに、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８内の
低温流体を切換弁９→低温流体用配管１０へ導いて、同
低温流体用配管１０内を流れる低温流体により熱電発電
モジュール２の他端部側を冷却する。このとき、熱電発
電モジュール２では、熱が固体同士の熱伝達により高温
側から低温側へ流れるとともに、熱電発電モジュール２
の温度差により発電が行われる。
型化し、熱交換器により高温側の熱を低温側へ必要に応
じて回収する熱電発電装置を提供する。 【解決手段】 発電する場合、切換弁５を切り換えて、
高温流体用配管４内の高温流体を切換弁５→熱電発電モ
ジュール２の高温蓄熱体１へ導き、所定の熱量を同高温
蓄熱体１に蓄熱して、発電時に、高温蓄熱体１に蓄えた
熱により熱電発電モジュール２の一端部側を加熱すると
ともに、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８内の
低温流体を切換弁９→低温流体用配管１０へ導いて、同
低温流体用配管１０内を流れる低温流体により熱電発電
モジュール２の他端部側を冷却する。このとき、熱電発
電モジュール２では、熱が固体同士の熱伝達により高温
側から低温側へ流れるとともに、熱電発電モジュール２
の温度差により発電が行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギーを電
気エネルギーに直接変換する熱電発電装置に関するもの
である。
気エネルギーに直接変換する熱電発電装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】熱電発電装置は、熱電発電モジュールに
温度差を与えた場合、熱電発電モジュールを構成する熱
電半導体の作用により、熱エネルギーを電気エネルギー
に直接変換する装置である。この熱電発電装置の従来例
を図３により説明すると、同熱電発電装置は、熱電発電
モジュール２と、燃料用配管１２と、空気用配管１３
と、燃焼器（高温流体（排ガス）供給源）１４と、同燃
焼器１４から上記熱電発電モジュール２の一端部を貫通
して延びた高温流体用配管７と、ファン（低温流体供給
源）１６と、同ファン１６から上記熱電発電モジュール
２の他端部を貫通して延びた低温流体用配管１０と、コ
ンバータ１５と、同コンバータ１５と上記熱電発電モジ
ュール２の一端部及び他端部とを接続する電力取出用リ
ード線１７とにより構成されている。
温度差を与えた場合、熱電発電モジュールを構成する熱
電半導体の作用により、熱エネルギーを電気エネルギー
に直接変換する装置である。この熱電発電装置の従来例
を図３により説明すると、同熱電発電装置は、熱電発電
モジュール２と、燃料用配管１２と、空気用配管１３
と、燃焼器（高温流体（排ガス）供給源）１４と、同燃
焼器１４から上記熱電発電モジュール２の一端部を貫通
して延びた高温流体用配管７と、ファン（低温流体供給
源）１６と、同ファン１６から上記熱電発電モジュール
２の他端部を貫通して延びた低温流体用配管１０と、コ
ンバータ１５と、同コンバータ１５と上記熱電発電モジ
ュール２の一端部及び他端部とを接続する電力取出用リ
ード線１７とにより構成されている。
【０００３】この熱電発電装置では、高温流体用配管７
内を流れる高温流体により熱電発電モジュール２の一端
部を加熱し、低温流体用配管１０内を流れる低温流体に
より熱電発電モジュール２の他端部を冷却する。このと
き、熱電発電モジュール２では、熱が対流熱伝達により
高温側から低温側へ流れるとともに、高温側と低温側と
の温度差により発電する。
内を流れる高温流体により熱電発電モジュール２の一端
部を加熱し、低温流体用配管１０内を流れる低温流体に
より熱電発電モジュール２の他端部を冷却する。このと
き、熱電発電モジュール２では、熱が対流熱伝達により
高温側から低温側へ流れるとともに、高温側と低温側と
の温度差により発電する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記図３に示す従来の
熱電発電装置には、次の問題があった。即ち、この熱電
発電装置では、熱電発電モジュール２の高温側と低温側
との温度差が大きい程、発電効率が高い。また熱電発電
モジュール２を流れる熱量が大きい程、大きな発電量を
得られるが、熱が対流熱伝達により高温側から低温側へ
伝えられるので、熱電発電モジュール２に生じる温度差
が次第に小さくなって、発電効率及び発電量が流体の流
体流れ方向下流側で減少する（図２の曲線（高温蓄熱体
無しの曲線）参照）。
熱電発電装置には、次の問題があった。即ち、この熱電
発電装置では、熱電発電モジュール２の高温側と低温側
との温度差が大きい程、発電効率が高い。また熱電発電
モジュール２を流れる熱量が大きい程、大きな発電量を
得られるが、熱が対流熱伝達により高温側から低温側へ
伝えられるので、熱電発電モジュール２に生じる温度差
が次第に小さくなって、発電効率及び発電量が流体の流
体流れ方向下流側で減少する（図２の曲線（高温蓄熱体
無しの曲線）参照）。
【０００５】また高温流体の熱を熱電発電モジュール２
を介して低温流体へ回収して利用する場合、熱電発電モ
ジュール２の熱抵抗が大きくて、熱回収に必要な伝熱面
積、即ち、熱電発電モジュール２の面積が熱電発電モジ
ュールを介さない場合の数倍必要になって、伝熱面積が
不足するという問題があった。本発明は前記の問題点に
鑑み提案するものであり、その目的とする処は、熱電
発電モジュールの高温側と低温側との温度差を略均一に
保持できて、熱電発電モジュールの発電効率を向上で
き、熱電発電モジュールを小型化でき、熱交換器に
より高温側の熱を低温側へ必要に応じて回収できる熱電
発電装置を提供しようとする点にある。
を介して低温流体へ回収して利用する場合、熱電発電モ
ジュール２の熱抵抗が大きくて、熱回収に必要な伝熱面
積、即ち、熱電発電モジュール２の面積が熱電発電モジ
ュールを介さない場合の数倍必要になって、伝熱面積が
不足するという問題があった。本発明は前記の問題点に
鑑み提案するものであり、その目的とする処は、熱電
発電モジュールの高温側と低温側との温度差を略均一に
保持できて、熱電発電モジュールの発電効率を向上で
き、熱電発電モジュールを小型化でき、熱交換器に
より高温側の熱を低温側へ必要に応じて回収できる熱電
発電装置を提供しようとする点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、熱電発電モジュール２の一端部を加熱
し、他端部を冷却して発電を行う熱電発電装置におい
て、前記熱電発電モジュール２の一端部に設けた高温蓄
熱体１と、熱交換器３と、高温流体用配管４と、同高温
流体用配管４に設けた切換弁５と、同切換弁５から上記
熱交換器３を貫通して延びた高温流体用配管６と、上記
切換弁５から延びて上記高温蓄熱体１を貫通するととも
に上記熱交換器３の流体流れ方向下流側で上記高温流体
用配管６に接続した高温流体用配管７と、低温流体用配
管８と、同低温流体用配管８に設けた切換弁９と、同切
換弁９から延びて上記熱電発電モジュール２の他端部側
を貫通した低温流体用配管１０と、上記切換弁９から延
びて上記熱電発電モジュール２の他端部側の流体流れ方
向下流側で上記低温流体用配管１０に接続するとともに
上記熱交換器３を貫通した低温流体用配管１１とを具え
ている。
めに、本発明は、熱電発電モジュール２の一端部を加熱
し、他端部を冷却して発電を行う熱電発電装置におい
て、前記熱電発電モジュール２の一端部に設けた高温蓄
熱体１と、熱交換器３と、高温流体用配管４と、同高温
流体用配管４に設けた切換弁５と、同切換弁５から上記
熱交換器３を貫通して延びた高温流体用配管６と、上記
切換弁５から延びて上記高温蓄熱体１を貫通するととも
に上記熱交換器３の流体流れ方向下流側で上記高温流体
用配管６に接続した高温流体用配管７と、低温流体用配
管８と、同低温流体用配管８に設けた切換弁９と、同切
換弁９から延びて上記熱電発電モジュール２の他端部側
を貫通した低温流体用配管１０と、上記切換弁９から延
びて上記熱電発電モジュール２の他端部側の流体流れ方
向下流側で上記低温流体用配管１０に接続するとともに
上記熱交換器３を貫通した低温流体用配管１１とを具え
ている。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に本発明の熱電発電装置を図１
に示す一実施形態により説明すると、１が高温蓄熱体、
２が熱電発電モジュール、３が熱交換器、４が高温流体
用配管、５が同高温流体用配管４に設けた切換弁、６が
同切換弁５から延びて上記熱交換器３を貫通した高温流
体用配管、７が上記切換弁５から延びて上記高温蓄熱体
１を貫通するとともに上記熱交換器３の流体流れ方向下
流側で上記高温流体用配管６に接続した高温流体用配管
である。
に示す一実施形態により説明すると、１が高温蓄熱体、
２が熱電発電モジュール、３が熱交換器、４が高温流体
用配管、５が同高温流体用配管４に設けた切換弁、６が
同切換弁５から延びて上記熱交換器３を貫通した高温流
体用配管、７が上記切換弁５から延びて上記高温蓄熱体
１を貫通するとともに上記熱交換器３の流体流れ方向下
流側で上記高温流体用配管６に接続した高温流体用配管
である。
【０００８】８が低温流体用配管、９が同低温流体用配
管８に設けた切換弁、１０が同切換弁９から延びて上記
熱電発電モジュール２の他端部側を貫通した低温流体用
配管、１１が上記切換弁９から延びて上記熱電発電モジ
ュール２の流体流れ方向下流側で上記低温流体用配管１
０に接続するとともに上記熱交換器３を貫通した低温流
体用配管である。
管８に設けた切換弁、１０が同切換弁９から延びて上記
熱電発電モジュール２の他端部側を貫通した低温流体用
配管、１１が上記切換弁９から延びて上記熱電発電モジ
ュール２の流体流れ方向下流側で上記低温流体用配管１
０に接続するとともに上記熱交換器３を貫通した低温流
体用配管である。
【０００９】次に前記図１に示す熱電発電装置の作用を
具体的に説明する。 （１）発電する場合には、切換弁５を切り換えて、高温
流体用配管４内を流れる高温流体を高温流体用配管４→
切換弁５→熱電発電モジュール２の高温蓄熱体１へ導
き、所定の熱量を同高温蓄熱体１に蓄熱して、この熱を
発電時の加熱源にする。なお高温蓄熱体１の蓄熱量は、
高温流体の温度や性状により任意に決定される。
具体的に説明する。 （１）発電する場合には、切換弁５を切り換えて、高温
流体用配管４内を流れる高温流体を高温流体用配管４→
切換弁５→熱電発電モジュール２の高温蓄熱体１へ導
き、所定の熱量を同高温蓄熱体１に蓄熱して、この熱を
発電時の加熱源にする。なお高温蓄熱体１の蓄熱量は、
高温流体の温度や性状により任意に決定される。
【００１０】そして発電時には、高温蓄熱体１に蓄えた
熱により熱電発電モジュール２の一端部側を加熱すると
ともに、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８内を
流れる低温流体を低温流体用配管８→切換弁９→熱電発
電モジュール２の他端部側を貫通する低温流体用配管１
０へ導いて、同低温流体用配管１０内を流れる低温流体
により熱電発電モジュール２の他端部側を冷却する。
熱により熱電発電モジュール２の一端部側を加熱すると
ともに、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８内を
流れる低温流体を低温流体用配管８→切換弁９→熱電発
電モジュール２の他端部側を貫通する低温流体用配管１
０へ導いて、同低温流体用配管１０内を流れる低温流体
により熱電発電モジュール２の他端部側を冷却する。
【００１１】このとき、熱電発電モジュール２では、高
温側の熱が固体同士の熱伝達により低温側へ伝えられる
ので、熱電発電モジュール２の温度差が図２の直線（高
温蓄熱体使用の実線）に示すように略均一に保持され
て、熱電発電モジュール２の発電効率が向上する。また
上記のように熱電発電モジュール２における熱移動が固
体同士の熱伝達により行われるので、前記従来の熱電発
電装置のように熱移動が対流熱伝達により行われる場合
に比べると、熱移動量が大きくなり、結果として熱電発
電モジュール２が小型化される。 （２）高温流体の熱を低温流体へ回収して利用する場合
には、切換弁５を切り換えて、高温流体用配管４内を流
れる高温流体を高温流体用配管４→切換弁５→高温流体
用配管６→熱交換器３へ導く一方、切換弁９を切り換え
て、低温流体用配管８内を流れる低温流体を低温流体用
配管８→切換弁９→低温流体用配管１１→熱交換器３へ
導き、高温流体用配管６と低温流体用配管１１との間で
熱交換を行って、高温流体側の熱を低温流体側へ回収す
る。
温側の熱が固体同士の熱伝達により低温側へ伝えられる
ので、熱電発電モジュール２の温度差が図２の直線（高
温蓄熱体使用の実線）に示すように略均一に保持され
て、熱電発電モジュール２の発電効率が向上する。また
上記のように熱電発電モジュール２における熱移動が固
体同士の熱伝達により行われるので、前記従来の熱電発
電装置のように熱移動が対流熱伝達により行われる場合
に比べると、熱移動量が大きくなり、結果として熱電発
電モジュール２が小型化される。 （２）高温流体の熱を低温流体へ回収して利用する場合
には、切換弁５を切り換えて、高温流体用配管４内を流
れる高温流体を高温流体用配管４→切換弁５→高温流体
用配管６→熱交換器３へ導く一方、切換弁９を切り換え
て、低温流体用配管８内を流れる低温流体を低温流体用
配管８→切換弁９→低温流体用配管１１→熱交換器３へ
導き、高温流体用配管６と低温流体用配管１１との間で
熱交換を行って、高温流体側の熱を低温流体側へ回収す
る。
【００１２】なお切換弁５、９を必要に応じて切り換え
て、熱電発電モジュール２による発電と熱交換器３によ
る熱回収とを同時に行うことも可能である。
て、熱電発電モジュール２による発電と熱交換器３によ
る熱回収とを同時に行うことも可能である。
【００１３】
【発明の効果】本発明の熱電発電装置は前記のように発
電する場合、切換弁５を切り換えて、高温流体用配管４
内を流れる高温流体を高温流体用配管４→切換弁５→熱
電発電モジュール２の高温蓄熱体１へ導き、所定の熱量
を同高温蓄熱体１に蓄熱して、この熱を発電時の加熱源
にする。そして発電時には、高温蓄熱体１に蓄えた熱に
より熱電発電モジュール２の一端部側を加熱するととも
に、低温流体用配管８内を流れる低温流体を低温流体用
配管８→切換弁９→低温流体用配管１０へ導き、熱電発
電モジュール２の他端部を冷却して、熱電発電モジュー
ル２に温度差を生じさせる一方、高温側の熱を固体同士
の熱伝達により低温側へ伝えるので、熱電発電モジュー
ル２の温度差を図２の直線（高温蓄熱体使用の実線）に
示すように略均一に保持できて、熱電発電モジュール２
の発電効率を向上できる。
電する場合、切換弁５を切り換えて、高温流体用配管４
内を流れる高温流体を高温流体用配管４→切換弁５→熱
電発電モジュール２の高温蓄熱体１へ導き、所定の熱量
を同高温蓄熱体１に蓄熱して、この熱を発電時の加熱源
にする。そして発電時には、高温蓄熱体１に蓄えた熱に
より熱電発電モジュール２の一端部側を加熱するととも
に、低温流体用配管８内を流れる低温流体を低温流体用
配管８→切換弁９→低温流体用配管１０へ導き、熱電発
電モジュール２の他端部を冷却して、熱電発電モジュー
ル２に温度差を生じさせる一方、高温側の熱を固体同士
の熱伝達により低温側へ伝えるので、熱電発電モジュー
ル２の温度差を図２の直線（高温蓄熱体使用の実線）に
示すように略均一に保持できて、熱電発電モジュール２
の発電効率を向上できる。
【００１４】また上記のように熱電発電モジュール２に
おける熱移動を固体同士の熱伝達により行うので、前記
従来の熱電発電装置のように熱移動を対流熱伝達により
行う場合に比べると、熱移動量を大きくでき、結果とし
て熱電発電モジュールを小型化できる。また高温流体の
熱を低温流体へ回収して利用する場合、切換弁５を切り
換えて、高温流体用配管４内を流れる高温流体を高温流
体用配管４→切換弁５→高温流体用配管６→熱交換器３
へ導く一方、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８
内を流れる低温流体を低温流体用配管８→切換弁９→低
温流体用配管１１→熱交換器３へ導き、高温流体用配管
６と低温流体用配管１１との間で熱交換を行うので、熱
交換器により高温側の熱を低温側へ必要に応じて回収で
きる。
おける熱移動を固体同士の熱伝達により行うので、前記
従来の熱電発電装置のように熱移動を対流熱伝達により
行う場合に比べると、熱移動量を大きくでき、結果とし
て熱電発電モジュールを小型化できる。また高温流体の
熱を低温流体へ回収して利用する場合、切換弁５を切り
換えて、高温流体用配管４内を流れる高温流体を高温流
体用配管４→切換弁５→高温流体用配管６→熱交換器３
へ導く一方、切換弁９を切り換えて、低温流体用配管８
内を流れる低温流体を低温流体用配管８→切換弁９→低
温流体用配管１１→熱交換器３へ導き、高温流体用配管
６と低温流体用配管１１との間で熱交換を行うので、熱
交換器により高温側の熱を低温側へ必要に応じて回収で
きる。
【図１】本発明の熱電発電装置の一実施形態を示す系統
図である。
図である。
【図２】本発明の熱電発電装置及び従来の熱電発電装置
の熱電発電モジュールに生じる温度差を示す説明図であ
る。
の熱電発電モジュールに生じる温度差を示す説明図であ
る。
【図３】従来の熱電発電装置を示す系統図である。
１ 高温蓄熱体 ２ 熱電発電モジュール ３ 熱交換器 ４ 高温流体用配管 ５ 切換弁 ６ 高温流体用配管 ７ 高温流体用配管 ８ 低温流体用配管 ９ 切換弁 １０ 低温流体用配管 １１ 低温流体用配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 進一 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 藤原 正隆 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 西野 仁 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 熱電発電モジュール２の一端部を加熱
し、他端部を冷却して発電を行う熱電発電装置におい
て、前記熱電発電モジュール２の一端部に設けた高温蓄
熱体１と、熱交換器３と、高温流体用配管４と、同高温
流体用配管４に設けた切換弁５と、同切換弁５から上記
熱交換器３を貫通して延びた高温流体用配管６と、上記
切換弁５から延びて上記高温蓄熱体１を貫通するととも
に上記熱交換器３の流体流れ方向下流側で上記高温流体
用配管６に接続した高温流体用配管７と、低温流体用配
管８と、同低温流体用配管８に設けた切換弁９と、同切
換弁９から延びて上記熱電発電モジュール２の他端部側
を貫通した低温流体用配管１０と、上記切換弁９から延
びて上記熱電発電モジュール２の他端部側の流体流れ方
向下流側で上記低温流体用配管１０に接続するとともに
上記熱交換器３を貫通した低温流体用配管１１とを具え
ていることを特徴とした熱電発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31810895A JP3586505B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 熱電発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31810895A JP3586505B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 熱電発電装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09163773A true JPH09163773A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3586505B2 JP3586505B2 (ja) | 2004-11-10 |
Family
ID=18095587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31810895A Expired - Fee Related JP3586505B2 (ja) | 1995-12-06 | 1995-12-06 | 熱電発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3586505B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0908960A3 (en) * | 1997-10-07 | 2000-08-23 | Seiko Instruments Inc. | Electronic equipment power charging system |
| US6269645B1 (en) | 1998-05-14 | 2001-08-07 | Yyl Corporation | Power plant |
| JP2007022452A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Toyota Motor Corp | 熱回収装置 |
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