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JP3737633B2 - 換気扇 - Google Patents
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JP3737633B2 - 換気扇 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファン装置を用いて強制排気を行う換気扇に関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
例えば換気扇には、本体枠内にファン装置を配設し、部屋内の空気を本体枠を通して屋外へ強制的に排出する構成のものがある。この構成の場合、屋外で強風が吹いていると、屋外から本体枠内に逆風が吹込み、ファン装置の回転抵抗が増大する。すると、ファン装置が異常昇温してファン装置の寿命が低下したり、消費電力量が増大する虞れがある。
【0003】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファン装置の寿命低下および消費電力量の増大を防止できる換気扇を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の換気扇は、吸気口および排気口を有する本体枠と、前記本体枠内に設けられ前記本体枠内を前記吸気口側に位置する吸気室および前記排気口側に位置するファン収納室に区画する仕切板と、前記仕切板に設けられ前記吸気室および前記ファン収納室間を接続する通風路と、前記ファン収納室内に配設され前記吸気口から空気を吸込んで前記通風路から前記排気口を通して排出するファン装置と、前記本体枠内を流通する風量に応じた信号を出力する風量検出手段と、前記風量検出手段から出力される信号に基づいて前記ファン装置を駆動制御する制御手段と、前記ファン装置の運転状態で前記本体枠内の風量が所定値以下であることに基づいて前記本体枠内を前記ファン装置による送風方向と反対方向へ空気が流れていることを判断する逆風検出手段とを備え、前記風量検出手段は 前記吸気室の内圧に応じた電圧レベルの圧力信号を検出する第1の圧力センサと前記通風路の内圧に応じた電圧レベルの圧力信号を検出する第2の圧力センサと前記第1の圧力センサから出力される圧力信号と前記第2の圧力センサから出力される圧力信号との差圧に応じた電圧レベルの差圧信号を出力する演算回路とを備えているところに特徴を有している。
上記手段によれば、ファン装置の運転状態で本体枠内の風量が所定値以下であることに基づいて逆風が検出される。このため、ファン装置を駆動停止する等の異常処置を行うことができるので、ファン装置が異常昇温してファン装置の寿命が低下したり、消費電力量が増大することが防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。まず、図2において、室1の天井板2には開口部2aが形成されており、開口部2a内には室1側から本体枠3が挿着さている。この本体枠3は筒状をなすものであり、本体枠3の下面には孔状の吸気口3aが形成され、本体枠3の上面には筒状の排気口3bが形成されている。
【0011】
本体枠3の下端部には本体カバー4が着脱可能に装着されており、本体枠3の吸気口3aは本体カバー4により室1側から覆われている。この本体カバー4は、図3に示すように、正方形状をなす枠部4aと、枠部4a内に装着された正方形状の化粧パネル4bとを有するものであり、枠部4aの内周面と化粧パネル4bの外周面との間には枠状の吸気用開口部4cが形成されている。
【0012】
本体枠3内には、図2に示すように、仕切板5が配設されている。この仕切板5は本体枠3内をファン収納室6および吸気室7に区画するものであり、仕切板5の左側部には四角筒状の通風路5aが設けられ、通風路5a内にはダンパ8が軸8aを中心に回動可能に収納されている。
【0013】
通風路5aの外面にはダンパモータ9が固定されている。このダンパモータ9の回転軸(図示せず)にはダンパ8の軸8aが連結されており、ダンパモータ9が作動すると、ダンパ8が軸8aを中心に回動する。尚、符号10は、ダンパ8およびダンパモータ9から構成されたダンパ装置(開閉装置に相当する)を示している。
【0014】
ファン収納室6内にはファンモータ11が配設されている。このファンモータ11の回転軸11aにはシロッコファン12が固定されており、ファンモータ11に電源が与えられると、ファン12が回転する。尚、符号13はファンモータ11およびファン12から構成されたファン装置を示している。
【0015】
ファン収納室10内にはファンケーシング14が配設されており、ファン12はファンケーシング14により囲われている。このファンケーシング14には筒状の強制排気通路14aが固定されており、通風路5aの開放状態でファン12が回転すると、室1内の空気が本体カバー4の吸気用開口部4cから本体枠3の吸気口3aを通して吸気室7内,通風路5a内,ファンケーシング14内に吸引され、強制排気通路14aから吐出される。
【0016】
本体枠3の排気口3bの外周面には排気ダクト15の下端部が接続されている。この排気ダクト15の上端部には排気塔16が装着されており、強制排気通路14aから吐出された空気は、排気ダクト15から排気塔16を通して屋外へ排出される。また、本体枠3内には強制排気通路14aの外周面と本体枠3の内周面との間に位置して自然排気通路25が形成されており、内外の圧力差や温度差が大きい場合には、室1内の空気が通風路5aから自然排気通路25を通して屋外へ自然排気される。
【0017】
ファン収納室6内には制御回路ボックス17が配設されており、制御回路ボックス17内には風量検出手段に相当する差圧センサ18が収納されている。この差圧センサ18は、図4に示すように、第1の圧力センサ18a,第2の圧力センサ18b,演算回路18cを主体に構成されたものであり、第1の圧力センサ18aおよび第2の圧力センサ18bには第1のエアチューブ19および第2のエアチューブ20が接続されている。
【0018】
第1のエアチューブ19の下端部は、図2に示すように、吸気室7内に配置されており、第1の圧力センサ18aは吸気室7の内圧を第1のエアチューブ19を通して検出し、検出圧力に応じた電圧レベルの圧力信号を出力する。また、第2のエアチューブ20の左端部は通風路5a内に配置されており、第2の圧力センサ18bは通風路5aの内圧を第2のエアチューブ20を通して検出し、検出圧力に応じた電圧レベルの圧力信号を出力する。
【0019】
演算回路18cは第1の圧力センサ18aおよび第2の圧力センサ18bの出力側に電気的に接続されたものであり、第1の圧力センサ18aからの圧力信号と第2の圧力センサ18bからの圧力信号との差に応じた電圧レベルの差圧信号「V」を出力する。尚、第1の圧力センサ18aおよび第2の圧力センサ18bは半導体圧力センサからなるものである。
【0020】
制御回路ボックス17内には、図4に示すように、制御装置21が配設されている。この制御装置21は制御手段および逆風検出手段に相当するものであり、CPU21a,ROM21b,EEPROM21c,RAM21d,入力インターフェース21e,出力インターフェース21f等を備えている(マイクロコンピュータを主体に構成されている)。また、制御装置21の入力インターフェース21eには強/弱スイッチ22が電気的に接続されており、制御装置21は、強/弱スイッチ22の操作内容に応じて目標風量を「強」あるいは「弱」に設定する。
【0021】
ファンモータ11は、図5に示すように、主コイル11a,補助コイル11b,コンデンサ11cを有するコンデンサ誘導モータからなるものであり、図4に示すように、ファンモータ駆動回路23を介して制御装置21の出力インターフェース21fに接続されている。このファンモータ駆動回路23は、図5に示すように、タップに相当するリードスイッチ23aおよび23bを有するものであり、制御装置21は、リードスイッチ23aおよび23bを選択的にオンすることに伴い、ファンモータ11の回転速度を「弱」および「強」の2段階で調節する(いわゆるタップ切換え)。
【0022】
制御装置21の出力インターフェース21fには、図4に示すように、ダンパモータ駆動回路24を介してダンパモータ9が接続されている。このダンパモータ9はステッピングモータからなるものであり、制御装置21は、ダンパモータ駆動回路24を通してダンパモータ9に与えるパルス信号数を調節することに伴い、ダンパ9の回動角度を所定量(例えば15°)ずつ変化させ、通風路5aの開口量を調節する。
【0023】
次に上記構成の作用について説明する。尚、下記動作は、制御装置21がROM21bに予め記憶された運転制御プログラムに基づいて実行するものである。
<内外の圧力差や温度差が小さく、屋外で強風が吹いていない場合>
制御装置21は、電源が投入されると、図1のステップS1へ移行する。そして、「風量タップカウンタQc←1」を実行した後、ステップS2へ移行し、所定時間「5分」が経過したかを判断する。
【0024】
制御装置21は、ステップS2で「5分」が経過したことを検出すると、ステップS3へ移行し、強/弱スイッチ22の操作内容を検出する。そして、ステップS4あるいはS5へ移行し、強/弱スイッチ22の操作内容に応じて目標風量を「強」あるいは「弱」に設定した後、ステップS6へ移行する。ここでは、目標風量が「強」に設定されているものとして説明を進める。
【0025】
制御装置21は、ステップS6へ移行すると、差圧センサ18の差圧信号「V」を検出する。そして、差圧信号「V」に基づいて通風路5a内の風量を演算し、演算結果を目標風量「強」とを比較する。この場合、ダンパ8が全閉状態にされ且つファンモータ11がオフされているので、風量「ゼロ」が演算される。従って、制御装置21は、演算風量が目標風量「強」を下回っていると判断し、ステップS6からS7へ移行する。
【0026】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8が全開状態にあるかを検出する。ここでは、図2に二点鎖線で示すように、ダンパ8が水平な「0°」の回動位置にあり、全閉状態になっているため、図1のステップS7で「NO」と判断してステップS8へ移行する。ここで、ダンパモータ9を位置制御してダンパ8を「15°」回動させ、通風路5aを所定量だけ開放した後、ステップS1に復帰する。
【0027】
制御装置21は、ステップS1に復帰すると、ステップS1〜S8を繰返し、通風路5aを「5分」毎に「15°」ずつ開放する。この後、ダンパ8が垂直な「90°」の位置に回動し、全開状態になると(図2の一点鎖線参照)、図1のステップS7で「YES」と判断してステップS9へ移行する。
【0028】
制御装置21は、ステップS9へ移行すると、ファンモータ11のオフを検出してステップS10へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値「1」に基づいて図5のリードスイッチ23aをオンし、ファンモータ11に電源を与える。すると、ファン12が速度「弱」で回転し、室1内の空気が通風路5aから強制排気通路14aを通して屋外へ強制的に排出される。
【0029】
制御装置21は、ファンモータ11を駆動すると、図1のステップS1からS2に復帰し、「5分」が経過したことを検出すると、ステップS3〜S5からS6へ移行する。そして、差圧センサ18の差圧信号「V」に基づいて風量を演算し、演算風量を目標風量「強」と比較する。ファン12の回転速度「弱」は、自然排気量が少なく且つ逆風が吹込んでいない状態で室1内から目標風量「弱」に応じた風が排気されるように設定されている。従って、制御装置21は、ステップS6で風量「弱」を演算し、演算結果「弱」が目標風量「強」を下回っていると判断し、ステップS7へ移行する。
【0030】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8の全開を検出してステップS9へ移行する。ここで、ファンモータ11のオンを検出してステップS11へ移行し、「風量タップカウンタQc←1」を実行し、風量タップカウンタQcの値を「2」にする。そして、風量タップカウンタQcの値「2」に基づいて図5のリードスイッチ23bをオンし、ファン12の回転速度を「強」に高める。この後、図1のステップS12へ移行し、風量タップカウンタQcの値が「3(最大値)」でないと判断し、ステップS6に復帰する。
【0031】
ファン12の回転速度「強」は、自然排気量が少なく且つ逆風が吹込んでいない状態で室1内から目標風量「強」に応じた風が排気されるように設定されている。従って、制御装置21は、ステップS6で風量「強」を演算し、演算結果「強」が目標風量「強」に達していると判断し、ステップS1に復帰する。
【0032】
<内外の圧力差や温度差が大きい場合>
制御装置21は、例えばステップS5で目標風量を「弱」に設定すると、ステップS6へ移行し、演算風量を目標風量「弱」と比較する。この場合、ダンパ8が全閉状態にされ且つファンモータ11がオフされているので、風量「ゼロ」を演算する。そして、演算風量が目標風量「弱」を下回っていると判断し、ステップS6からS7へ移行する。
【0033】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8が全閉状態にあることを検出し、ステップS8へ移行する。ここで、ダンパ8を開放方向へ「15°」回動させ、通風路5aを所定量だけ開放した後、ステップS1に復帰する。そして、ステップS1〜S8を繰返し、通風路5aを「5分」毎に「15°」ずつ開放し、ステップS6で演算風量が目標風量「弱」に達したことを検出すると、ステップS1に復帰する。
【0034】
制御装置21は、通風路5aを「15°」ずつ開放する間に演算風量が目標風量「弱」を上回ったことを検出すると、ステップS6からS13へ移行する。ここで、ファンモータ11のオフを検出してステップS14へ移行し、通風路5aを「15°」回動させ、通風路5aを所定量だけ閉塞した後、ステップS1に復帰する。そして、ステップS2〜S6を実行し、ステップS6で演算風量が目標風量「弱」に下がったことを検出すると、ステップS1に復帰する。
【0035】
制御装置21は、通風路5aを全開しても演算風量が目標風量「弱」に達しない場合、ステップS7で「YES」と判断してステップS9へ移行し、ステップS9で「NO」と判断してステップS10へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値「1」に基づいて図5のリードスイッチ23aをオンし、ファン12を速度「弱」で回転させた後、ステップS1に復帰し、ステップS2〜S6を実行する。
【0036】
この状態では、強制排気風量に自然排気風量が加算され、室1内から目標風量「弱」を上回る風が排気される。従って、制御装置21は、ステップS6で演算風量が目標風量「弱」を上回ったと判断してステップS13へ移行し、ファン12のオンを検出する。そして、ステップS15へ移行し、ファンモータ12をオフした後、ステップS2に復帰する。
【0037】
<屋外で強い風が吹いている場合>
制御装置21は、例えばステップS4で目標風量を「強」に設定すると、ステップS6へ移行し、演算風量を目標風量「強」と比較する。この場合、ダンパ8が全閉状態にされ且つファンモータ11がオフされているので、風量「ゼロ」を演算する。そして、演算風量が目標風量「強」を下回っていると判断し、ステップS6からS7へ移行する。
【0038】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8が全閉状態にあることを検出し、ステップS8へ移行する。ここで、ダンパ8を開放方向へ「15°」回動させ、通風路5aを所定量だけ開放した後、ステップS1に復帰する。そして、ステップS1〜S8を繰返し、ダンパ8を全開状態に回動させる。この状態では、屋外の空気が通風路5aを通して室1内に吹込む。しかしながら、圧力センサ18は風の向きを検出できず、自然排気されている程度の大きさの差圧信号「V」を出力する。従って、制御装置21は、ステップS6で演算風量が目標風量「強」を下回ることを検出し、ステップS7へ移行する。
【0039】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8の全開を検出してステップS9へ移行し、ファンモータ11のオフを検出してステップS10へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値「1」に基づいてファン12を速度「弱」で回転させた後、ステップS1に復帰し、ステップS2〜S6を実行する。この状態では、ファン12から逆風に抗して風が排気されるが、演算風量は目標値「強」に達しない。従って、制御装置21は、ステップS6からS7およびS9を経てS11へ移行する。
【0040】
制御装置21は、ステップS11へ移行すると、「風量タップカウンタQc←1」を実行して風量タップカウンタQcの値を「2」にし、風量タップカウンタQcの値「2」に基づいてファン12の回転速度を高める。この後、ステップS12へ移行し、風量タップカウンタQcの値が「3(最大値)」でないと判断し、ステップS6に復帰する。この状態では、ファン12から逆風に抗して風が吐出されるが、演算風量は目標値「強」に達しない。従って、制御装置21は、ステップS6からS7およびS9を経てS11へ移行する。
【0041】
制御装置21は、ステップS11へ移行すると、「風量タップカウンタQc←1」を実行して風量タップカウンタQcの値を「3」にした後、ステップS12へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値が最大の「3」であることを検出し、ステップS16へ移行する。そして、ファンモータ11をオフすると共にダンパ8を全閉状態に回動させ、逆風が室1内に吹込むことを防止する(逆風処理)。
【0042】
制御装置21は、例えばステップS5で目標風量を「弱」に設定すると、ステップS6へ移行し、演算風量を目標風量「弱」と比較する。この場合、ダンパ8が全閉状態にされ且つファンモータ11がオフされているので、風量「ゼロ」を演算する。そして、演算風量が目標風量「弱」を下回っていると判断し、ステップS6からS7へ移行する。
【0043】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8が全閉状態にあることを検出し、ステップS8へ移行する。ここで、ダンパ8を開放方向へ「15°」回動させ、通風路5aを所定量だけ開放した後、ステップS1に復帰する。そして、ステップS1〜S8を繰返し、ダンパ8を全開状態に回動させる。この状態では、屋外の空気が通風路5aを通して室1内に吹込むが、圧力センサ18は自然排気されている程度の大きさの差圧信号「V」を出力する。従って、制御装置21は、ステップS6で演算風量が目標風量「弱」を下回ることを検出し、ステップS7へ移行する。
【0044】
制御装置21は、ステップS7へ移行すると、ダンパ8の全開を検出してステップS9へ移行し、ファンモータ11のオフを検出してステップS10へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値「1」に基づいてファン12を速度「弱」で回転させた後、ステップS1に復帰し、ステップS2〜S6を実行する。この状態では、ファン12から逆風に抗して風が吐出されるが、演算風量は目標値「弱」に達しない。従って、制御装置21は、ステップS6からS7およびS9を経てS11へ移行する。
【0045】
制御装置21は、ステップS11へ移行すると、「風量タップカウンタQc←1」を実行して風量タップカウンタQcの値を「2」にし、風量タップカウンタQcの値「2」に基づいてファン12の回転速度を高める。この後、ステップS12へ移行し、風量タップカウンタQcの値が「3(最大値)」でないと判断し、ステップS6に復帰する。ここで、逆風量が小さく、演算風量が目標値「弱」に達する場合、制御装置21は、ステップS6からS1に復帰する。
【0046】
また、逆風量が大きくて演算風量が目標値「弱」に達しない場合、制御装置21は、ステップS6からS7,S9,S11へ移行し、「風量タップカウンタQc←1」を実行して風量タップカウンタQcの値を「3」にした後、ステップS12へ移行する。ここで、風量タップカウンタQcの値が最大の「3」であることを検出し、ステップS16へ移行する。そして、ファンモータ11をオフし、ダンパ8を全閉状態に回動させ、逆風が室1内に吹込むことを防止する(逆風処理)。
【0047】
上記実施例によれば、ファン装置13の運転状態で通風路5a内の風量が設定値以下であることに基づいて逆風を検出した。このため、ファン装置13を駆動停止する等の異常処置を行うことができるので、ファン13から異音が生じたり、ファン装置13が異常昇温してファン装置13の寿命が低下したり、消費電力量が増大することを防止できる。
【0048】
また、ファン装置13の回転数を逆風の検出に伴い高めた。このため、ファン装置13から逆風に抗して吐出される順風量が増えるので、本体枠3内を通して室1内に吹込む逆風量を減らしたり、無くすことができる。
【0049】
また、逆風を検出すると、本体枠3内を流れる順風量が所定値に達するまでファン装置13の回転数を高めたので、屋外で強い風が吹いているにも拘らず、換気動作を行うことができる。
【0050】
また、逆風を検出すると、通風路5aを閉塞したので、本体枠3を通して室1内に逆風が吹込むことが防止される。しかも、ファン装置13の停止および通風路5aの閉塞を自動的に行ったので、電源スイッチをオフしてファン装置13を回転停止させたり、ダンパ8を手動で閉塞する必要がなくなり、使い勝手が向上する。
【0051】
また、逆風を検出すると、ファン装置13の回転数を最大値に高めた。このため、ファン装置13から逆風に抗して最大量の順風が吐出されるので、室1内に吹込む逆風量を減らしたり、無くすことができる。しかも、ファン装置13の回転数が最大値に高まった状態で逆風が検出されると、ファン装置13を自動的に停止させ且つ通風路5aを自動的に閉塞したので、ファン装置13の運転が過負荷状態のまま継続されることが防止される。
【0052】
また、本体枠3内にダンパ装置10およびファン装置13を配設し、ダンパ装置10およびファン装置13を差圧センサ18の差圧信号「V」に基づいて駆動制御した。このため、ファン装置13の停止状態で通風路5aの開口量を調節し、室1内から目標量の空気を自然排気できるので、ファン装置13を常時作動させる必要がなくなり、電力消費量が低減される。
【0053】
尚、上記実施例においては、風量検出手段として差圧センサ18を用いたが、これに限定されるものではなく、例えば通風路5a内にサーミスタ風速センサを配設しても良い。この風速センサは風量に応じて表面の放熱量が変化するサーミスタの特性を利用したものであり、通風路5a内の風量に応じた電圧レベルの風量信号「V」を出力する。
【0054】
また、上記実施例においては、補助コイル11bの主コイル11aに対する直列接続量を変化させることに基づいてファンモータ11の回転速度を調節したが、これに限定されるものではなく、例えばステータコアに極数が異なる2種類のコイルを収め、2種類のコイルを電源に選択的に接続することに伴いファンモータ11の回転速度を調節しても良い。あるいは、ファンモータ11の電源電圧をインバータ制御することに基づいてファンモータ11の回転速度を調節しても良い。
【0055】
また、上記実施例においては、逆風の検出に伴いファン装置13を自動的に停止させ、且つ、通風路5aを自動的に閉塞したが、これに限定されるものではなく、例えば、電源スイッチ等をオフしてファン装置13を手動で停止させたり、ダンパ8を手動操作して通風路5aを閉塞しても良い。この場合、逆風の検出をブザー,LED等の報知手段によって報知すると良い。
【0056】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の換気扇は次の効果を奏する。
請求項1記載の手段によれば、ファン装置の運転状態で本体枠内の風量が所定値以下であることに基づいて逆風を検出した。このため、ファン装置を駆動停止する等の異常処置を行うことができるので、ファン装置が異常昇温してファン装置の寿命が低下したり、消費電力量が増大することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す図(制御装置の制御内容を示すフローチャート)
【図2】全体構成を示す縦断面図
【図3】本体枠を下方から示す図
【図4】全体の電気的構成を概略的に示すブロック図
【図5】ファンモータおよびリードスイッチを示す図
【符号の説明】
1は室、3は本体枠、3aは吸気口、3bは排気口、5aは通風路、10はダンパ装置(開閉装置)、13はファン装置、18は差圧センサ(風量検出手段)、21は制御装置(制御手段,逆風検出手段)を示す。

Claims (1)

  1. 吸気口および排気口を有する本体枠と、
    前記本体枠内に設けられ、前記本体枠内を前記吸気口側に位置する吸気室および前記排気口側に位置するファン収納室に区画する仕切板と、
    前記仕切板に設けられ、前記吸気室および前記ファン収納室間を接続する通風路と、
    前記ファン収納室内に配設され、前記吸気口から空気を吸込んで前記通風路から前記排気口を通して排出するファン装置と、
    前記本体枠内を流通する風量に応じた信号を出力する風量検出手段と、
    前記風量検出手段から出力される信号に基づいて前記ファン装置を駆動制御する制御手段と、
    前記ファン装置の運転状態で前記本体枠内の風量が所定値以下であることに基づいて、前記本体枠内を前記ファン装置による送風方向と反対方向へ空気が流れていることを判断する逆風検出手段とを備え
    前記風量検出手段は、
    前記吸気室の内圧に応じた電圧レベルの圧力信号を検出する第1の圧力センサと、
    前記通風路の内圧に応じた電圧レベルの圧力信号を検出する第2の圧力センサと、
    前記第1の圧力センサから出力される圧力信号と前記第2の圧力センサから出力される圧力信号との差圧に応じた電圧レベルの差圧信号を出力する演算回路とを備えていることを特徴とする換気扇。
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