淺析多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要點

高錫紅

[摘要]：聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到了快速進(jìn)步。近幾年來能源資源日趨緊張，節(jié)能環(huán)保成為各種技術(shù)發(fā)展的推動力。占建筑能耗50%的中央空調(diào)更是發(fā)展迅猛，尤其在應(yīng)用最廣泛、使用最靈活的多聯(lián)機領(lǐng)域，更成為中央空調(diào)廠家必爭的核心技術(shù)高地。因為它與中央空調(diào)系統(tǒng)相比具有諸多優(yōu)勢，例如，運行費用低可以節(jié)約能源，節(jié)省建筑空間，控制系統(tǒng)比較先進(jìn)，高效節(jié)能，運行管理方便，溫度控制靈活，維修簡單等，特別在辦公樓、賓館及高檔住宅發(fā)揮著其極大的優(yōu)勢，所以它越來越受到業(yè)內(nèi)認(rèn)可得到廣泛應(yīng)用.首先對多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展過程和相關(guān)技術(shù)特點做了簡單的介紹，進(jìn)一步對多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的工作原理及多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的變頻、能量控制（節(jié)能）和數(shù)碼渦旋技術(shù)做了綜合概述（后邊沒有任何數(shù)碼渦旋的介紹，而且數(shù)碼渦旋現(xiàn)在已經(jīng)是基本淘汰的技術(shù)）。并從系統(tǒng)的位置布置、室內(nèi)機型的選擇、新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計、室外機的分層布置及控制系統(tǒng)的設(shè)計等方面對多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的進(jìn)一步創(chuàng)新設(shè)計進(jìn)行探討。為多聯(lián)機系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用提供相關(guān)參考作用。

[關(guān)鍵詞]：多聯(lián)機；空調(diào)系統(tǒng)；設(shè)計；設(shè)計要點

引言

多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)是一種變制冷劑流量的系統(tǒng)，在使用上具有方便靈活、舒適節(jié)能的性能，符合現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)人性化設(shè)計的理念。多聯(lián)機系統(tǒng)在上世紀(jì)90年代初引入中國，相關(guān)技術(shù)得到了高速發(fā)展。變頻技術(shù)的發(fā)展、數(shù)碼渦旋技術(shù)的逐步應(yīng)用、多元化室內(nèi)機的選擇形式、逐步智能化的控制系統(tǒng)使多聯(lián)機技術(shù)逐步完善，在醫(yī)院、辦公樓等大型建筑中得到廣泛的應(yīng)用。多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)是一種新型的空調(diào)。它集中了變頻節(jié)能技術(shù)、智能控制技術(shù)于一身，相對于傳統(tǒng)的空調(diào)，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)能量的可調(diào)性，將系統(tǒng)運行費用降到最低。本系統(tǒng)不需再對傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中的集中機房、冷卻塔以及水輸配系統(tǒng)等裝置進(jìn)行設(shè)置，節(jié)省了空調(diào)系統(tǒng)占用的建筑空間，能夠滿足不同樣式的建筑對空調(diào)系統(tǒng)的要求。

1多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置及其工作原理

多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)通常采用一臺或多臺室外機利用配管來實現(xiàn)與多臺室內(nèi)機連接作用，室內(nèi)和室外兩側(cè)機通常是分別使用風(fēng)冷換熱和直接蒸發(fā)的換熱方式，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)可以同時為多個區(qū)域提供熱機處理以后的空氣。多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的簡單組成部分如圖1所示（圖在哪里？），系統(tǒng)利用一臺室外機通過冷媒管實現(xiàn)了與多臺室內(nèi)機的連接。多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)在的分體式空調(diào)類似，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)和市場上的蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)的工作原理相同，兩種系統(tǒng)都是由壓縮機、冷凝器、節(jié)流機構(gòu)、蒸發(fā)器和一些其他閥組件以及用于連接的冷媒管共同組成的環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)。多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)通常氣管、液管和凝結(jié)水管各有一根，制冷劑在系統(tǒng)的管道中以氣體和液體兩種變化來流動?？刂葡到y(tǒng)對室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集，通過變頻等方式來對壓縮機輸氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等可控部件的合理控制，對室內(nèi)舒適的環(huán)境加以保證，使空調(diào)系統(tǒng)工作在最佳的工作狀況。多聯(lián)機系統(tǒng)依據(jù)管路的不同形式可將分流方式分為端管分流方式、直管線形分流式和組合分流式三種。端管分流是將利用制冷劑的管道來對室內(nèi)機和室外機的連接；直管線形是在縱深較長的房間中用制冷劑發(fā)管道連接室內(nèi)和室外機；組合分流式用于較復(fù)雜的空間區(qū)域中。

2多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點

2.1周邊環(huán)境應(yīng)滿足室外機的要求

室外機盡量布置在有遮陽的地方，確保室外機通風(fēng)良好，避免陽光或高溫?zé)嵩粗苯虞椛?；避免冬季產(chǎn)生的凝結(jié)水結(jié)冰后脫落傷人（冬季室外機不會產(chǎn)生凝結(jié)水）；避免周圍環(huán)境中的灰塵或其他污染物堵塞室外機的換熱器；不得將室外機安裝在油霧、鹽分或腐蝕性氣體（如硫離子）含量很高的地方；不得將室外機安裝在電磁波能夠直接輻射到電器盒與變頻器的地方。多聯(lián)機系統(tǒng)室外機放置位置，特別是在高層建筑中室外機放置位置出現(xiàn)的問題最多。額定工況時，7.35kw（10匹）室外機的空氣流量大約為10000耐/h，室外機的排風(fēng)余壓一般較小，對于固定機型，余壓無法改變。室外機位置放置不當(dāng)，往往會造成室外機通風(fēng)量不足，出現(xiàn)進(jìn)、排風(fēng)短路或兩者并存，造成室外機〔刀尸值大幅降低，甚至系統(tǒng)無法正常工作。同時，室外機的位置應(yīng)滿足安裝、檢修的空間需要。

2.2空調(diào)系統(tǒng)的空間布置

對空調(diào)系統(tǒng)的布置首先要對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，一般會將室內(nèi)設(shè)計參數(shù)及室內(nèi)熱濕比相近的房間劃分到一起，這樣的劃分方式易于控制。房間朝向和位置相近的一般會劃分到一起，這樣能方便風(fēng)道的布置和安裝。但劃分過細(xì)的話會提高系統(tǒng)的造價費用，針對一些室內(nèi)參數(shù)不太相近的情況，一般會采用分區(qū)的辦法將其劃分到一起，減少費用，提高系統(tǒng)效率。

2.3節(jié)能設(shè)計

現(xiàn)代建筑中空調(diào)系統(tǒng)的能耗在整個建筑能耗中所占的比例較大，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)代一般辦公樓空調(diào)的能源消耗比例占整體能耗的47.2%，其中熱源所占比例為0%，而27.2%是用于熱搬送，如水泵等的能耗。為提高空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能性，解決空調(diào)能耗的問題，需要從空調(diào)能耗的源頭著手：（1）減少熱源機用能耗，如采用節(jié)能的直接膨脹式系統(tǒng)與充分利用變頻技術(shù)的節(jié)能性；（2）減少熱搬送用能耗，主要為采用熱搬送動量為零的直接膨脹式系統(tǒng)和采用高效的熱搬送介質(zhì)。同時空調(diào)設(shè)計時還應(yīng)充分考慮建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能問題。選擇適當(dāng)?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)保溫形式和合適的窗墻比，建筑的冷、熱負(fù)荷將大大減少，從而空調(diào)裝機容量也相應(yīng)減少降低，減少了空調(diào)的初投資和運行費用。

2.4室內(nèi)機的布置

室內(nèi)機型號的選擇及室內(nèi)與室外機容量的匹配對室內(nèi)機型的具體型號的選擇主要是以房間內(nèi)對負(fù)荷的計算為主要參照量，對室內(nèi)機選擇的時候還要綜合考慮溫度和連接率等限制因素帶來的影響。室內(nèi)機及室外機標(biāo)注的額定制冷量是指在標(biāo)準(zhǔn)的工程狀況條件下對制冷量進(jìn)行實際的測量得到的數(shù)據(jù)。因此，在產(chǎn)品樣本提供的相關(guān)技術(shù)參數(shù)和實際工程中所需要的條件不一致的時候，應(yīng)該對其進(jìn)行修改。空調(diào)系統(tǒng)中室內(nèi)機同時使用的所占比率和各個室內(nèi)機在負(fù)荷達(dá)到峰值的時候的時間占比共同決定了室內(nèi)機容量的配比，主要是能保證多聯(lián)機系統(tǒng)的正常運行。在室外機能夠提供的容量綜合小于室內(nèi)機所需的容量總和時，其容量值會在一定范圍內(nèi)降低，在室內(nèi)機處于低負(fù)荷狀態(tài)并且其的數(shù)量較多的情況下，室內(nèi)機中會存下一定的潤滑油，導(dǎo)致系統(tǒng)的效率降低，在系統(tǒng)的連接率比較高的時候需要注意這方面的影響。

2.5室外機布置

VRV室外機是提供冷熱源的重要部件。為能夠達(dá)到良好的制冷與制熱效果、營造舒適的空調(diào)環(huán)境，布置室外機時需主要注意以下幾點。

2.5.1預(yù)留足夠的安裝、維修和保養(yǎng)空間為保證室外機能夠進(jìn)行正常的安裝與維修保養(yǎng)，在設(shè)置室外機擺放時，需要預(yù)留一定的安裝、維修空間。通常情況下室外機機前側(cè)留500mm，機后側(cè)留300mm，機側(cè)預(yù)留10mm以上的空間，以便安裝維修人員進(jìn)行零部件的維修與更換。

2.5.2保證良好的散熱空間

由于室外機在夏季制冷運行時吹出較高溫度的空氣，冬季制熱時吹出較低溫度的空氣。當(dāng)室外機位置不妥時，室外機排出的氣體直接又被室外機的回風(fēng)口吸回，將導(dǎo)致氣流短路現(xiàn)象的發(fā)生，降低機器制冷/制熱能力，增加耗電量。且機器一旦超過其溫度運轉(zhuǎn)范圍，其會自我保護(hù)而停止。室外機設(shè)置方式主要包括集中與分散擺放，但在實際應(yīng)用中可以單獨或結(jié)合使用。

（1）集中擺放

室外機集中布置在屋頂或地面上。多臺室外機集中布置在屋頂時，其優(yōu)點為屋頂較空曠，排風(fēng)順暢，熱空氣很快的散發(fā)到高空去。但同時需注意室外機的安裝尺寸防止室外機排出的氣流被自身或周邊的設(shè)備回吸。室外機屋頂布置，其圍墻高度不得高于室外機的高度，如高于可采取以下措施來改善散熱效果：1）增大室外機與圍墻的間距，可以增加室外機的回風(fēng)空間，從而增加新鮮空氣的補給量。2）在墻體上開一定進(jìn)風(fēng)面積的百葉，同樣可以補充新鮮空氣，利于室外機散熱，降低回風(fēng)溫度。3）適當(dāng)提高室外機的基礎(chǔ)，增大室外機的回風(fēng)空間。4）安裝吹出風(fēng)管，在室外機的出風(fēng)口上加裝直風(fēng)管，增加室外機出風(fēng)口與回風(fēng)口的距離，有效地減少室外機排出熱氣流被回風(fēng)口吸入的幾率。

（2）分層擺放

為適用高層及超高層建筑的情況，分層擺放相對于屋頂/地面集中擺放的方式更有優(yōu)勢，其減少了系統(tǒng)的冷媒配管的長度，有效地降低初投資及設(shè)備容量，更加節(jié)能、便利。在高層及超高層建筑中分層擺放的情況較為復(fù)雜，每個建筑層面均可能設(shè)置有多臺室外機，容易造成氣流短路現(xiàn)象。故設(shè)計應(yīng)用中從以下幾方面考慮：1）可分層設(shè)置的樓層數(shù)。建筑樓層的高度、每層機房內(nèi)室外機的匹數(shù)、與相鄰建筑物距離等因素都會影響到室外機分層擺放的樓層數(shù)2）合適的機房位置。分層擺放時，機房無論設(shè)置在建筑物的中部、拐角及內(nèi)凹槽處對室外機的散熱效果也不盡相同，機房通風(fēng)效果不好，室外機的工作效率會大大降低，甚至引起停機，可能會導(dǎo)致壓縮機的損害。因此良好的通風(fēng)保證機房的散熱效果尤為重要。為保證建筑物外里面的美觀性，通常會在外立面設(shè)置裝飾性遮擋物。目前裝飾性遮擋物大致包括百葉、欄桿與孔板等。其中孔板由于其不僅局部阻力系數(shù)大，而且受自身結(jié)構(gòu)條件的限制，有效通風(fēng)面積小，會影響空調(diào)的正常排風(fēng)，極易造成氣流短路現(xiàn)象，因此其在空調(diào)機房內(nèi)一般使用較少；欄桿的通風(fēng)效果最好，但其遮擋、美觀性略差。目前百葉的使用較為廣泛，設(shè)置百葉時需根據(jù)實際情況確定百葉的形式及各項參數(shù)，因其參數(shù)直接關(guān)系到機器的出風(fēng)狀況以及氣流短路的問題。百葉風(fēng)口的進(jìn)風(fēng)面積一般要求百葉開孔率大于80%，水平傾角角度小于20°，且安裝時風(fēng)管邊緣緊貼百葉根部，確保無縫隙。由于室外機出口排氣速度為6.5m/s～12.0m/s，為了防止排出的熱空氣被回收，所以必須保證一定的排風(fēng)、吸風(fēng)速度[5]。當(dāng)排風(fēng)與吸風(fēng)在同側(cè)時：ν排風(fēng)=6～9m/s，ν吸風(fēng)≤1.6m/s。當(dāng)排風(fēng)與吸風(fēng)在異側(cè)時：ν排風(fēng)≥4m/s，ν吸風(fēng)≤2.5m/s。同時為保證能通暢的排風(fēng)與吸風(fēng)，仍需要校核室外機的機外靜壓能否克服各種阻力損失。

2.6注意室內(nèi)機噪聲處理

室內(nèi)機噪聲過大是目前工程中較普遍的問題。應(yīng)注意廠家給出的噪聲值的測試條件，對于四面出風(fēng)嵌人機、兩面出風(fēng)嵌人機、壁掛機、落地明裝室內(nèi)機、落地暗裝室內(nèi)機，樣本給定噪聲值與實際應(yīng)用值基本相符。但對于風(fēng)管機應(yīng)特別注意，國內(nèi)樣本給出的風(fēng)管機的噪聲值均按國標(biāo)《風(fēng)管送風(fēng)式空調(diào)（熱泵）機組》（GB/T18836一2002）測得，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：為避免送風(fēng)的影響，在風(fēng)管機的前、后各接人一個Zm長（是多長？？）的阻尼風(fēng)道，測定位置在機體正下方1.4m處。實際工程中房間內(nèi)噪聲是在房間中心距地面1.2一1.sm處測得，在布置室內(nèi)機時，往往風(fēng)管長度、形狀及風(fēng)口的位置與測試條件相差較大，測點位置與國標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，噪聲值往往高于樣本給定值，造成室內(nèi)噪聲超標(biāo)，特別是回風(fēng)口的噪聲往往大于送風(fēng)口噪聲。對于大型號室內(nèi)風(fēng)管機，其噪聲較大，應(yīng)加強消聲處理。無論機型大小，室內(nèi)機的布置都應(yīng)經(jīng)過計算、校核來確保其消聲處理能滿足室內(nèi)噪聲的需要。

2.7新風(fēng)設(shè)計

空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)量對室內(nèi)空氣品質(zhì)的影響很大。設(shè)計人員在進(jìn)行多聯(lián)機系統(tǒng)設(shè)計時，一定要解決好新風(fēng)供給問題，不要出現(xiàn)有新風(fēng)量控制指標(biāo)而沒有新風(fēng)供給措施的情況?，F(xiàn)階段多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)采用的和可以采用的多聯(lián)機系統(tǒng)新風(fēng)供應(yīng)方式主要有以下幾種：

2.7.1無組織新風(fēng)

對于不設(shè)有組織新風(fēng)系統(tǒng)，僅靠門窗縫隙滲透，甚至開窗引入新風(fēng)的做法，不是嚴(yán)格意義上的新風(fēng)供應(yīng)方式，但由于實際工程采用這種做法較多，有必要予以分析。由于建筑物的風(fēng)壓、熱壓作用，不同朝向、不同樓層的房間其滲入室內(nèi)的空氣量是不同的，有些房間甚至打開外窗都不能有效引進(jìn)新風(fēng)。所引入的新風(fēng)無論是其品質(zhì)（主要是潔凈度）還是針對每人所必須的新風(fēng)量都無法保證，直接從室外引入未經(jīng)處理的新風(fēng)，增大了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，對于一般按夏季負(fù)荷選擇的室內(nèi)機型號，冬季嚴(yán)寒季節(jié)可能造成供暖量不足。另外，夏季新風(fēng)的含濕量較高，室內(nèi)機除濕量增大，室內(nèi)相對濕度無法保證。

2.7.2采用專用新風(fēng)處理裝置

有些多聯(lián)機廠商提供了一種專門用來處理新風(fēng)的室內(nèi)機，它仍然采用冷媒直接膨脹式制冷（制熱），具有一定的機外余壓（200Pa左右），可以根據(jù)室外空氣溫度或室內(nèi)外溫差，通過設(shè)在冷媒供液管路上的電子膨脹閥自動控制供液量，通過變頻控制使新風(fēng)處理到設(shè)定的送風(fēng)參數(shù)。在新風(fēng)處理中需注意，不能將專用新風(fēng)室內(nèi)機與普通室內(nèi)機連接在一個系統(tǒng)中，也不能將普通室內(nèi)機作為新風(fēng)機組使用。普通室內(nèi)機處理室內(nèi)空氣，而新風(fēng)室內(nèi)機處理室外空氣，二者處理的空氣狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)，對設(shè)備的要求也不一樣。夏季由于新風(fēng)溫度高，冷媒盤管內(nèi)膨脹壓力也高，壓縮機功率消耗大，如果把新風(fēng)室內(nèi)機與普通室內(nèi)機共同連接到一臺室外機，壓縮機有可能因超載而燒毀。

2.7.3室內(nèi)機自吸新風(fēng)方式

通過選用室內(nèi)機專用換新風(fēng)組件，將新風(fēng)引入機組，采用室內(nèi)機自吸的方式送入室內(nèi)。新風(fēng)一般直接取自室外，不經(jīng)過溫濕度處理（有時經(jīng)過簡單的過濾），新風(fēng)負(fù)荷由室內(nèi)機承擔(dān)，室內(nèi)機除濕負(fù)荷增大，在高濕度地區(qū)室內(nèi)濕度較難控制，影響空調(diào)效果。此種新風(fēng)供應(yīng)方式僅限于天花板卡式嵌入型、天花板嵌入風(fēng)管內(nèi)藏型的室內(nèi)機。

2.7.4采用新風(fēng)換氣機

新風(fēng)換氣機是一種自帶新、排風(fēng)機的空氣熱回收裝置，按空氣熱交換器的種類可分為板式、轉(zhuǎn)輪式、熱管式等幾種，按回收熱量的性質(zhì)分為顯熱回收器與全熱回收器。在采用多聯(lián)機系統(tǒng)的場合中，大都采用了板式熱交換器，在供給新風(fēng)的同時置換出等量的室內(nèi)污濁空氣，同時回收排風(fēng)中能量，為新風(fēng)預(yù)冷或預(yù)熱，大大降低新風(fēng)負(fù)荷，非常節(jié)能，但需要注意新風(fēng)口和排風(fēng)口的布置一定要合理，盡量防止新風(fēng)和排風(fēng)交叉污染的問題。

2.8其他設(shè)計要點

2.8.1合理分區(qū)

整個空調(diào)系統(tǒng)由多個多聯(lián)機系統(tǒng)組成，房間進(jìn)深較大時，考慮到內(nèi)區(qū)供冷時間長，過渡季節(jié)外區(qū)需要供熱、內(nèi)區(qū)需要供冷的特點，系統(tǒng)可按內(nèi)、外區(qū)分別設(shè)置，這也充分利用了多聯(lián)機系統(tǒng)使用靈活的特點。另外，經(jīng)常使用房間和不經(jīng)常使用房間最好分別設(shè)置系統(tǒng)。

2.8.2冷劑管路系統(tǒng)宜小不宜大

由于制冷劑在管內(nèi)流速較高、制冷劑流量很小，若系統(tǒng)過大，管路過長，使分配至每個室內(nèi)機的流量即使通過調(diào)節(jié)功能很強的電子膨脹閥調(diào)節(jié)也難以達(dá)到設(shè)計要求，而且系統(tǒng)越大，制冷劑的分配偏差越大，從而使部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計溫度。另一方面，系統(tǒng)過大，管路過長，加充潤滑油的量增加，潤滑油的濃度增加，傳熱下降，其系統(tǒng)的EER（或COP）下降較多，系統(tǒng)效率隨容量的增加而降低。

2.8.3室內(nèi)機數(shù)量宜少不宜多

室內(nèi)機數(shù)量較多時，使每個室內(nèi)機的流量分配完全符合設(shè)計要求的可靠性降低，且室內(nèi)機越多，制冷劑的分配偏差越大，其結(jié)果是直接導(dǎo)致部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計溫度較大。另一方面，室內(nèi)機數(shù)量過多，在低負(fù)荷的情況下，部分潤滑油會滯留在室內(nèi)機內(nèi)，系統(tǒng)需要經(jīng)常高頻回油運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)效率隨之降低。

結(jié)語

在適當(dāng)?shù)慕ㄖI(lǐng)域，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)在我國發(fā)展速度非?？?，其充滿活力自由靈活安裝方便，給空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計帶來極大的便利，有很好的市場前途。但多聯(lián)機發(fā)展仍面臨著很多問題亟待解決，需要設(shè)計者精心的設(shè)計與優(yōu)化改進(jìn)，輔以規(guī)范的施工、科學(xué)的監(jiān)理及完善的管理，使多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)充分發(fā)揮其集一拖多技術(shù)、智能控制技術(shù)、多重健康技術(shù)、節(jié)能技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等多種高新技術(shù)于一身的優(yōu)勢，讓多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)更加人性化，以人為本，讓用戶更舒適。

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