JPS60144560A - 太陽熱コレクタ− - Google Patents
太陽熱コレクタ−Info
- Publication number
- JPS60144560A JPS60144560A JP59000469A JP46984A JPS60144560A JP S60144560 A JPS60144560 A JP S60144560A JP 59000469 A JP59000469 A JP 59000469A JP 46984 A JP46984 A JP 46984A JP S60144560 A JPS60144560 A JP S60144560A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- solar
- heat collecting
- fins
- collector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
- F24S10/75—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits with enlarged surfaces, e.g. with protrusions or corrugations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
- F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は太陽熱と外気熱を熱源として給湯や暖房運転
を行なう直膨形のソーラーヒートポンプ装置の蒸発器と
して使用される太陽熱コレクターに関するものである。
を行なう直膨形のソーラーヒートポンプ装置の蒸発器と
して使用される太陽熱コレクターに関するものである。
従来この種のソーラーヒートポンプiffとしては2つ
の形式があった。
の形式があった。
(1)
1゛つは例えば特開昭52−151960号公報に示さ
れた裸タイプの太陽熱コレクターを蒸発器として使用す
るもので、太陽熱コレクターは集熱フィンと集熱管のみ
で構成されており、外箱や透明カバーはない。また集熱
フィン裏側の断熱材もないか、あってもごく簡単な◆、
のであった。集熱フィンの表面には太陽光をよく吸収す
るよう吸収膜が施されている。この太陽熱コレクターに
、圧縮機、凝縮器、膨張弁が順次接続され冷凍回路を構
成している。また必要に応じて四方弁やアキュムレータ
等が用いられる。凝縮器を貯湯槽に接続すれば給湯シス
テムとなり、送風機で室内空気と熱交換すれば暖房シス
テムとなる。もう1つの形式としては例えば実開昭56
−141972号公報に示された。太陽熱集熱用の太陽
熱コレクターと外気熱吸収面の室外コイルを共に蒸発器
としてもつ装置があった。
れた裸タイプの太陽熱コレクターを蒸発器として使用す
るもので、太陽熱コレクターは集熱フィンと集熱管のみ
で構成されており、外箱や透明カバーはない。また集熱
フィン裏側の断熱材もないか、あってもごく簡単な◆、
のであった。集熱フィンの表面には太陽光をよく吸収す
るよう吸収膜が施されている。この太陽熱コレクターに
、圧縮機、凝縮器、膨張弁が順次接続され冷凍回路を構
成している。また必要に応じて四方弁やアキュムレータ
等が用いられる。凝縮器を貯湯槽に接続すれば給湯シス
テムとなり、送風機で室内空気と熱交換すれば暖房シス
テムとなる。もう1つの形式としては例えば実開昭56
−141972号公報に示された。太陽熱集熱用の太陽
熱コレクターと外気熱吸収面の室外コイルを共に蒸発器
としてもつ装置があった。
太陽熱コレクターは外箱、透明カバー、断熱材。
集熱2イン、集熱管から構成されるもので、室外コイル
はフィンチューブ式熱交換器と送風[7組合せたもので
ある。太陽熱コレクターと室外コイ(2) ルは並列または直列に接続され切換弁により選択的に使
用される。
はフィンチューブ式熱交換器と送風[7組合せたもので
ある。太陽熱コレクターと室外コイ(2) ルは並列または直列に接続され切換弁により選択的に使
用される。
次に動んについて説明する。まず裸の太陽熱コレクター
を蒸発器として用いるソーラーヒートポンプ装置では、
圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器で室
内孕気や貯湯槽内の水に熱を与え凝縮液化し9次に膨張
弁で減圧されて低温低圧の冷媒液となり太陽熱コレクタ
ーへ入る。日射が十分ある時は、冷媒液は太陽熱コレク
ターで太陽熱により加熱され蒸発し、低温低圧の冷媒ガ
スに変わり再び圧縮機へ戻る。日射が少ない時や夜間は
太陽熱コレクターで自然対流により外気から熱を吸収し
冷媒液は蒸発する。
を蒸発器として用いるソーラーヒートポンプ装置では、
圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒ガスは凝縮器で室
内孕気や貯湯槽内の水に熱を与え凝縮液化し9次に膨張
弁で減圧されて低温低圧の冷媒液となり太陽熱コレクタ
ーへ入る。日射が十分ある時は、冷媒液は太陽熱コレク
ターで太陽熱により加熱され蒸発し、低温低圧の冷媒ガ
スに変わり再び圧縮機へ戻る。日射が少ない時や夜間は
太陽熱コレクターで自然対流により外気から熱を吸収し
冷媒液は蒸発する。
また太陽熱コレクターと室外コイルの組合せからなる蒸
発器を備えたソーラーヒートポンプ装置では1日射が十
分ある時は太陽熱コレクターを。
発器を備えたソーラーヒートポンプ装置では1日射が十
分ある時は太陽熱コレクターを。
日射が少ない時は室外コイル全蒸発器として使い。
太陽熱または外気熱を吸収する。なお日射量が中間的に
値の時には太陽熱コレクターと室外コイルを並用するこ
ともある。
値の時には太陽熱コレクターと室外コイルを並用するこ
ともある。
(3)
従来のソーラーヒートポンプ装置の蒸発器は以上のよう
に構成されていたが、熱源全太陽熱と外気熱にめるヒー
トポンプ装置ではいかに安い初期コストと運転コス)f
実現させるかが問題であった。外支ケ熱源とする一般の
ヒートポンプ装置では蒸発温度は外気温より必ず低く設
定さ五るため外気温が下がるほど成績係数(cop)は
小さくなり能力当りの電気入力の割合は大きくなり経済
的でなくなる。一方ヒートボンブに太陽熱を組合せる目
的は太陽熱により蒸発温度を引き上げ成績係数を大幅に
向上させることにある。しかし、太陽熱も外気熱も無料
のエネルギーであるため、太陽熱を利用するために要し
た追加コストが、成績係数の向上による省エネルギーコ
ストにより製品寿命中に回収され、追加コスト(省エネ
ルギーコストの関係にならなくてはならない。
に構成されていたが、熱源全太陽熱と外気熱にめるヒー
トポンプ装置ではいかに安い初期コストと運転コス)f
実現させるかが問題であった。外支ケ熱源とする一般の
ヒートポンプ装置では蒸発温度は外気温より必ず低く設
定さ五るため外気温が下がるほど成績係数(cop)は
小さくなり能力当りの電気入力の割合は大きくなり経済
的でなくなる。一方ヒートボンブに太陽熱を組合せる目
的は太陽熱により蒸発温度を引き上げ成績係数を大幅に
向上させることにある。しかし、太陽熱も外気熱も無料
のエネルギーであるため、太陽熱を利用するために要し
た追加コストが、成績係数の向上による省エネルギーコ
ストにより製品寿命中に回収され、追加コスト(省エネ
ルギーコストの関係にならなくてはならない。
さて裸の太陽熱コレクターを蒸発器として用いた場合は
、蒸発器としてはコレクターだけであるため冷媒回路の
切換手段が不要で制御手段も簡単であるが、コレクター
が裸であるため集熱フィン(4) のフィン効率が低く放熱損失が参〈なり、これは集熱温
度(蒸発温度)が高くな不はど著しく々る。
、蒸発器としてはコレクターだけであるため冷媒回路の
切換手段が不要で制御手段も簡単であるが、コレクター
が裸であるため集熱フィン(4) のフィン効率が低く放熱損失が参〈なり、これは集熱温
度(蒸発温度)が高くな不はど著しく々る。
鉤えば集熱温度を外気温より10一度高く設定できれば
成績係数は大幅に向上するが裸コレクターの集熱効率は
急激に低下する。この温度領域で一定の熱量を確保する
には広い集熱面積が必要とカリ単価の安い裸コレクター
のコストも全体では高く 々り設置面積も広くなる。ま
た集熱温度を外気温程度かそれ以下まで下げると集熱効
率は向上するが、成績係数は低下し、高いコス)?かけ
て太陽熱を利用する意味がなく彦ると伝う欠点があった
。
成績係数は大幅に向上するが裸コレクターの集熱効率は
急激に低下する。この温度領域で一定の熱量を確保する
には広い集熱面積が必要とカリ単価の安い裸コレクター
のコストも全体では高く 々り設置面積も広くなる。ま
た集熱温度を外気温程度かそれ以下まで下げると集熱効
率は向上するが、成績係数は低下し、高いコス)?かけ
て太陽熱を利用する意味がなく彦ると伝う欠点があった
。
iた。太陽熱コレクターと室外コイルの組合せの場合で
は2日射のある時、集i濡度を外気温より10数度高く
設定しても太陽熱コレクターは十分鵬い集熱効率を維持
する。またi#4のない時は一般のヒートポンプ装置と
同様、室外コイルで外気熱を効率よく吸収できる。しか
し蒸発器として高価々コレクターと室外コイルを別^に
設けなけれぽならず、また設置場所の問題や複雑な冷媒
配管。
は2日射のある時、集i濡度を外気温より10数度高く
設定しても太陽熱コレクターは十分鵬い集熱効率を維持
する。またi#4のない時は一般のヒートポンプ装置と
同様、室外コイルで外気熱を効率よく吸収できる。しか
し蒸発器として高価々コレクターと室外コイルを別^に
設けなけれぽならず、また設置場所の問題や複雑な冷媒
配管。
切換弁等の制御、量適冷媒量の確保など解決し力(5)
ければならない問題点が多くあった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、集熱フィンの下面に自然対流によ
る熱撰失が少ない方向に外槃集熱用フィンケ設け、集熱
フィンの上方に透明カッ(−を配置する。
めになされたもので、集熱フィンの下面に自然対流によ
る熱撰失が少ない方向に外槃集熱用フィンケ設け、集熱
フィンの上方に透明カッ(−を配置する。
ことにより日射のある時、ない時共に高い効率で太陽熱
または外気熱を集熱しヒートポンプ装置を運転させるこ
とができる太陽熱コレクターを提供することを目的とし
ている。
または外気熱を集熱しヒートポンプ装置を運転させるこ
とができる太陽熱コレクターを提供することを目的とし
ている。
第1図と第2図はこの発明の一実施例を示す図であり、
(11は太陽熱コレクターの周囲を被う外箱。
(11は太陽熱コレクターの周囲を被う外箱。
(21はこの外箱の上部開口部を塞ぐガラス板等の透明
カバー、(31はこの透明カバーの周囲に取付けられた
バ、キン、(41はこのパツキンを上から押え。
カバー、(31はこの透明カバーの周囲に取付けられた
バ、キン、(41はこのパツキンを上から押え。
上記外箱(11へ上記透明カバー(21ヲ固定する押え
金具、(51は上記外箱(11の下部開口部を塞ぐ、複
数枚に分割された集熱板、(61けこの集熱板を構成す
る(6) アルミニウム押出型材により成形された集熱フィン、(
71けこの集熱フィンの上面を構成する平らな太陽光吸
収面、(81はこの太陽光吸収面に施された黒色塗装等
の吸収M、 +9+は上記集熱フィン(61の下面を構
成する外気熱吸収面で集熱フィン(6)の長手方向に並
行して走る多数のフィン(101f備えている。
金具、(51は上記外箱(11の下部開口部を塞ぐ、複
数枚に分割された集熱板、(61けこの集熱板を構成す
る(6) アルミニウム押出型材により成形された集熱フィン、(
71けこの集熱フィンの上面を構成する平らな太陽光吸
収面、(81はこの太陽光吸収面に施された黒色塗装等
の吸収M、 +9+は上記集熱フィン(61の下面を構
成する外気熱吸収面で集熱フィン(6)の長手方向に並
行して走る多数のフィン(101f備えている。
anは上記集熱フィン(61の裏面中央に長手方向に沿
って設けられた集熱管押え部、 +121はこの集熱管
押え部に挿入固着された鋼管等の集熱管である。この集
熱管(121は互いに隣り合うどうしUベンド(131
で直列に接続されている。々お太陽熱コレクターは南に
面して傾斜して設置されるが、フィン(101が東西方
向に走るように設置する。またQ41は上記外箱(11
に取付けられた取付足である。なお太陽熱コレクターの
背面にかかる風圧に対する強度は、集熱フィン(61自
身で維持する。
って設けられた集熱管押え部、 +121はこの集熱管
押え部に挿入固着された鋼管等の集熱管である。この集
熱管(121は互いに隣り合うどうしUベンド(131
で直列に接続されている。々お太陽熱コレクターは南に
面して傾斜して設置されるが、フィン(101が東西方
向に走るように設置する。またQ41は上記外箱(11
に取付けられた取付足である。なお太陽熱コレクターの
背面にかかる風圧に対する強度は、集熱フィン(61自
身で維持する。
上記のように構成された太陽熱コレクターにおいて、晴
天時集熱管(121内ケ流れる冷媒は外気温をわずか上
回る蒸発温度に制御される。太陽光はi明カバー121
透過し、集熱板(51に当り集熱フィン(7) (61の太陽光吸収面(71で吸収膜(81によって吸
収され集熱フィン(61内を伝導によって熱移動し、集
熱管02)内の冷媒を加熱し沸騰蒸発させる。集熱板(
51の温度は外気温より高く、特に集熱フィン(61の
先端はど高くなるが、集熱板(51の上面ば透明カバー
(21によって密閉されているため対流による熱損失は
少々〈、まだ吸収膜(81から大気へ回かって放射式れ
る赤外綴本一度透明カバー(21で吸収され、透明カバ
ー(21から二次的に放射されるためその量は少々い。
天時集熱管(121内ケ流れる冷媒は外気温をわずか上
回る蒸発温度に制御される。太陽光はi明カバー121
透過し、集熱板(51に当り集熱フィン(7) (61の太陽光吸収面(71で吸収膜(81によって吸
収され集熱フィン(61内を伝導によって熱移動し、集
熱管02)内の冷媒を加熱し沸騰蒸発させる。集熱板(
51の温度は外気温より高く、特に集熱フィン(61の
先端はど高くなるが、集熱板(51の上面ば透明カバー
(21によって密閉されているため対流による熱損失は
少々〈、まだ吸収膜(81から大気へ回かって放射式れ
る赤外綴本一度透明カバー(21で吸収され、透明カバ
ー(21から二次的に放射されるためその量は少々い。
集熱板(51の下面、外気熱吸収面(9)からの熱損失
があるが、フィン(1o1が東西に走っているため外気
熱吸収面(91で温められた周囲の空気は外気より比重
が小さく軽いため風が強くないかぎり、フィン(101
の間に滞留する。また外気熱吸収面(91は赤外線の放
射等の小さいアルミニウムの地肌そのままであるため放
射による熱損失も少ない。曇天時。
があるが、フィン(1o1が東西に走っているため外気
熱吸収面(91で温められた周囲の空気は外気より比重
が小さく軽いため風が強くないかぎり、フィン(101
の間に滞留する。また外気熱吸収面(91は赤外線の放
射等の小さいアルミニウムの地肌そのままであるため放
射による熱損失も少ない。曇天時。
集熱管(12!内を流れる冷媒は外気温を下回る蒸発温
度に制御される。曇天時のわずかな日射は、1iiv天
時と同様集熱フィン(61の太陽光吸収面(71で吸収
される。また外気温以下に冷却された外気熱吸収面(8
) (91ではフィン叫全通して外気より熱を吸収する。
度に制御される。曇天時のわずかな日射は、1iiv天
時と同様集熱フィン(61の太陽光吸収面(71で吸収
される。また外気温以下に冷却された外気熱吸収面(8
) (91ではフィン叫全通して外気より熱を吸収する。
外気熱吸収面(9)で冷却され比重の大きくかった空気
は自然対流により下方の空気と入れかわる。
は自然対流により下方の空気と入れかわる。
第3図は外箱(11の形態を変えた他の実施態様を示す
もので、外箱111 vi−集熱板(51の下方へ深く
延長している。この第3図によれば、外気熱吸収面(9
1を風から守り晴天時、外気熱吸収面(91からの対流
による熱損失を一層低減することができる。
もので、外箱111 vi−集熱板(51の下方へ深く
延長している。この第3図によれば、外気熱吸収面(9
1を風から守り晴天時、外気熱吸収面(91からの対流
による熱損失を一層低減することができる。
第4図は集熱板(51の形状の他の実施態様?示すもの
で、外気熱吸収面(91を構成するフィンαOの高さを
、集熱管(121から遠いものほど順次低くしている。
で、外気熱吸収面(91を構成するフィンαOの高さを
、集熱管(121から遠いものほど順次低くしている。
この第4図によれば晴天時、温度の一番高くなる集熱フ
ィン(6;の先端部の放熱面積が小さいため放熱損失が
少なくカる。
ィン(6;の先端部の放熱面積が小さいため放熱損失が
少なくカる。
また上記実施例では、#11天時外気熱吸収面(9)で
自然対流により外気熱を吸収していたが、集熱板(51
の下方へ曇天時のみ風を送る送風*?設置すれば、外気
からの熱吸収が一層容易になる。
自然対流により外気熱を吸収していたが、集熱板(51
の下方へ曇天時のみ風を送る送風*?設置すれば、外気
からの熱吸収が一層容易になる。
さらに上記実施例では、集熱フィン(61ヲアルミニウ
ムの押出型材で成形し、フィンαlを一体で作(9) り出していたが、フィン(101を他の方法1例えば切
り起こしゃ別部材の接合彦どによって作り出してもよい
。
ムの押出型材で成形し、フィンαlを一体で作(9) り出していたが、フィン(101を他の方法1例えば切
り起こしゃ別部材の接合彦どによって作り出してもよい
。
この発明は以上説明したとうり、上面に平坦彦太陽光吸
収面を、下向に東西方向に走る複数のフィンケ有する外
気熱吸収面をもつ集熱板全外箱の下部開口部に配し、外
箱の上部を透明カバーで塞ぐという簡単な構造により、
晴天時は放熱損失が少ガく高い集熱効率で太陽熱を吸収
し、曇天時は集熱板下面で良好に外気熱吸収面 果がある。
収面を、下向に東西方向に走る複数のフィンケ有する外
気熱吸収面をもつ集熱板全外箱の下部開口部に配し、外
箱の上部を透明カバーで塞ぐという簡単な構造により、
晴天時は放熱損失が少ガく高い集熱効率で太陽熱を吸収
し、曇天時は集熱板下面で良好に外気熱吸収面 果がある。
$1図はこの発明の一実施例を示す太陽熱コレクターの
一部を断面にした平面図、第2図は第1図のU−US大
断面図、第3図はこの発明の他の実施例を示す太陽熱コ
レクターの部分断面図、第4図はこの発明のさらに他の
実施例を示す集熱板の断面図である。 図中、(11は外箱、(21は透明カバー、(51は集
熱板。 (lO) (61は集熱フィン、(71け太陽光吸収面、(91け
外気熱吸収面、 Qll+はフィン、α2は集熱管であ
る。 なお図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 代理人大岩増雄 (11) 采1図 ■
一部を断面にした平面図、第2図は第1図のU−US大
断面図、第3図はこの発明の他の実施例を示す太陽熱コ
レクターの部分断面図、第4図はこの発明のさらに他の
実施例を示す集熱板の断面図である。 図中、(11は外箱、(21は透明カバー、(51は集
熱板。 (lO) (61は集熱フィン、(71け太陽光吸収面、(91け
外気熱吸収面、 Qll+はフィン、α2は集熱管であ
る。 なお図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。 代理人大岩増雄 (11) 采1図 ■
Claims (1)
- 上下の面が開口した外箱と、この外箱の上部開口部を塞
ぐ透明カバーと、外箱の下部開口部を塞ぐ集熱板と、こ
の集熱板の上面を構成する平坦な太陽光吸収面と、集熱
板の下面を構成する太陽熱コレクターの設置傾斜方向と
直交して走る多数のフィンからなる外気熱吸収面とを備
えたことを特徴とする太陽熱コレクター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59000469A JPS60144560A (ja) | 1984-01-05 | 1984-01-05 | 太陽熱コレクタ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59000469A JPS60144560A (ja) | 1984-01-05 | 1984-01-05 | 太陽熱コレクタ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60144560A true JPS60144560A (ja) | 1985-07-30 |
Family
ID=11474654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59000469A Pending JPS60144560A (ja) | 1984-01-05 | 1984-01-05 | 太陽熱コレクタ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60144560A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102252439A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院 | 可实现交替供热的太阳能集热及蓄热装置 |
| US8136583B2 (en) * | 2005-03-21 | 2012-03-20 | Roland Vilmart | Method for providing an optimum heat exchange within an assemby consisting of a heat-conducting absorbing plate and a heat transfer fluid |
-
1984
- 1984-01-05 JP JP59000469A patent/JPS60144560A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8136583B2 (en) * | 2005-03-21 | 2012-03-20 | Roland Vilmart | Method for providing an optimum heat exchange within an assemby consisting of a heat-conducting absorbing plate and a heat transfer fluid |
| CN102252439A (zh) * | 2010-05-21 | 2011-11-23 | 中国农业机械化科学研究院呼和浩特分院 | 可实现交替供热的太阳能集热及蓄热装置 |
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