Tema 6 Componentes

7/28/2019 Tema 6 Componentes

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Componentes del sistema de

refrigeracinIng. Ramrez Mittani A.


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Sistema de refrigeracin por compresin de vapor


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Componentes principales


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Compresor Funcin principal

Representa el corazn del sistema. Su funcin es aumentarla presin de evaporacin hasta la presin de condensacin.

Funciones secundarias Proporcionar energa para que el refrigerante circule a travs

de tuberas

Vencer la resistencia de friccin

El diferencia de presin desarrollado permite la expansinsbita en la vlvula de expansin, causando la cada detemperatura


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Clasificacin De acuerdo al grado de hermeticidad

Hermetico

Semihermetico

Abierto

De acuerdo al diseo Reciprocos

Rotativos

Tornillo


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Compresor hermtico Caractersticas

El sistema motriz elctrico y el sistema mecnico decompresin esta englobado dentro de una carcaza de fierro

No necesita sello No hay posibilidad de fuga del refrigerante o contaminacin de

aire cuando opera en vaco

Reduccin de la vibracin

Desventaja Baja disipacin de calor

Aplicacin: Domestica y comercial (1/12 HP hasta 30 HP)


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Compresor semi hermtico Caractersticas

Similares a los hermticos

Diferencia Aplicacin: Domestica y

comercial (1/3 HP hasta 80 HP)


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Compresor abierto Es el tipo empleado en instalaciones medias y pequeas en

el campo de la refrigeracin industrial y comercial

Caractersticas Pequeos desplazamientos volumtricos

Gran relacin de compresin

Diferencia
mailto:[email protected]


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Compresor alternativo Mayormente utilizado en aplicaciones domesticas,

comerciales pequeas y unidades industriales decondensacin

Funcionamiento


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Componentes Carter

Eje

Pistones

Bielas Plato de vlvulas

Disco

compuerta

Vlvulas de alta y baja

Volante o polea

Vi t l i d d bi t


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Vista explosionada de un compresor abierto


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Compresor rotativo Caractersticas

Unidad de desplazamiento positivo.

Puede trabajar a mayor vaco que el compresoralternativo

Tipos Pistn rodante

De paletas


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Compresor de tornillo Caractersticas

Masivo desplazamiento de los

compresores de mediana y gran potencia Reduccin de tamao

Flujo continuo


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B. Temperatura de Condensacin: La temperatura decondensacin del refrigerante al igual que la de evaporacinse hallar por:

TCONDENSACIN = T DEL MEDIO REFRIGERANTE + T

El T depender de la aplicacin del compresor

Aplicacin del Compresor T del Condensador

Alta Presin de Succin(Alta Temperatura se Evaporacin)

25 F 14 C

Mediana Presin de Succin(Mediana Temperatura deEvaporacin)

20 F 11 C

Baja Presin de Succin

(Baja Temperatura de Succin) 15F 8 C


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Metodologa de calculo 1. Determinar la temperatura de evaporacin, C

2. Determinar la temperatura de condensacin, C

3. Trazar el diagrama del ciclo de refrigeracin 4. Hallar la presin de evaporacin

5. Hallar la presin de condensacin

6. Realizar la comparacin de refrigerantes Propiedades termodinmicas

Disponibilidad comercial

Bajo impacto ambiental (ODP, GWP)

P i d d t di i


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Propiedades termodinmicas


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Ejercicio 1

Determinar la factibilidad de utilizar refrigerante R-22 oR404A para un sistema que tiene las siguientes

particularidades: Evaporador con ventilador

Sistema de baja temperatura de evaporacin

Temperatura de la cmara: -20C

Temperatura ambiente: 24 C

Presin atmosfrica: 0.87 bar


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Calculo de compresores Requisitos

A. Aplicacin

B. Condiciones de Arranque

APLICACIN USO


Aire AcondicionadoEnfriadores de Agua

Mediana Presin de Succin(Mediana Temperatura de Evaporacin)

Exhibidoras de Botellas


(Baja Temperatura de Succin) Refrigeradoras

Congeladoras

CONDICIONES DE ARRANQUE DISPOSITIVO DE EXPANSION

Alto Par de Arranque(Con Capacitor)

Vlvula de Expansin

Bajo Par de Arranque(Sin Capacitor)

Tubo Capilar


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C. Potencia Frigorfica: La potencia frigorfica es la cargade refrigeracin cuyo mtodo de clculo ya se expuso

D.Temperatura de Evaporacin: La temperatura deevaporacin del refrigerante se halla de la siguiente

manera.

El T depender si el evaporador tiene o no ventiladores osi la transferencia de calor es por conveccin natural oconveccin forzada.

T T TEVAPORACION CAMARA

HumedadRelativa

T Del Evaporador

% Conveccin Natural Conveccin Forzada

95 - 91 12 - 14 F 6.6 - 7.7 C 8 - 10 F 4.4 - 5.5 C

90 - 86 14 - 16 F 7.7 - 8.8 C 10 - 12 F 5.5 - 6.6 C

85 - 81 16 - 18 F 8.8 - 10 C 12 - 14 F 6.6 - 7.7 C

80 - 76 18 - 20 F 10 - 11 C 14 - 16 F 7.7 - 8.8 C

75 - 70 20 - 22 F 11 - 12 C 16 - 18 F 8.8 - 10 C


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E. Temperatura de Condensacin: La temperatura decondensacin del refrigerante al igual que la de evaporacinse hallar por:

TCONDENSACIN = T AMBIENTE + T

El T depender de la aplicacin del compresor

Aplicacin del Compresor T del Condensador


25 F 14 C

Mediana Presin de Succin(Mediana Temperatura deEvaporacin)

20 F 11 C


(Baja Temperatura de Succin) 15F 8 C


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Metodologa de calculo 1. Trazar el diagrama del ciclo de refrigeracin

2. Hallar las entalpas de cada estado del ciclo hallado

3. Calcular el efecto refrigerante 4. Calcular la carga de refrigeracin Qb

5. Calcular el flujo del refrigerante.

6. Halla la eficiencia volumtrica v del siguiente grafico

Aqu Tc = Tem. Condensacin K

To = Tem. Evaporacin K


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7. Hallar el Volumen admitido por el compresor. Va, m3/s

8. Hallar el volumen desplazado por el compresor, m3/s

donde:

Ncil: nmero de cilindros del compresor.

D: dimetro del cilindro, m

N: RPM. del compresor.L: carrera del pistn, m

Aproximadamente: L/D=0.8-1

9. Calcular la potencia del compresor, kW:

Se aconseja dejar un margen de 30% por seguridad.

V m vA succion

V

A

DVV

V ND

LN

D cil

. 24 60

m

hhm

Wc

)12(

m

hhm

Wc

)12(30,1


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Ejercicio 1Seleccione el compresor y Determine las caractersticas delcompresor alternativo, adecuado para una instalacin cuya potenciafrigorfica es de 18 Kw; dicho sistema tiene una temperatura decmara de 0C y =70 % de humedad relativa y usa refrigeranteR-22. El condensador estar instalado en un ambiente donde latemperatura promedio es de 36 C.Para una frecuencia de : 50 Hz 60 Hz

Ejercicio 2:Seleccione la Unidad de Condensacin adecuado para unainstalacin cuya potencia frigorfica es de 7 Kw; dicho sistema tieneuna temperatura de cmara de20C y =70 % de humedadrelativa y usa refrigerante R507.La unidad estar instalado en unambiente donde la temperatura promedio es de 38 C.Para una frecuencia de : 60 Hz 50 Hz


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Ejercicio 3

Un compresor BitzerFrigor de la serie S abierto (II-s)con una polea del motor elctrico de 125 mm y 1720

RPM, la polea del compresor de 260 mm, el dimetrodel pistn es de 40 mm y su carrera es de 30 mm, segndatos del catalogo del fabricante. Cul es eldesplazamiento terico total si es de dos cilindros?


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Seleccin de un compresor Metodologa de calculo

1. Estimar la carga total de refrigeracin (capacidad)

2. Determinar la temperatura de evaporacin 3. Determinar la temperatura de condensacin

4. Hallar la temperatura ambiente

5. Seleccionar el modelo de la unidad compresora

Nomenclatura del compresor


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Nomenclatura del compresor


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LUBRICACION A UTILIZAR SEGN EL TIPO DE COMPRESOR

Tabla para la seleccin de una unidad compresora


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Tabla para la seleccin de una unidad compresora


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Ejercicio Seleccionar el modelo de una unidad compresora

que tiene las siguientes condiciones de trabajo carga total de refrigeracin: 8 kW

Temperatura de la cmara: -20C

Temperatura ambiente: 24 C


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Condensadores Son dispositivos empleados para remover el calor del vapor

refrigerante que sale del compresor, de manera que elrefrigerante se enfre y condense a su estado liquido.

El proceso se realiza en 3 etapas 1. los vapores ceden calor de recalentamiento y reducen su

volumen y temperatura, hasta llegar a la condicin de vaporsaturado

2. Transformacin de la fase gaseosa al liquido, liberando el calor

latente 3. Enfriamiento del liquido a una temperatura mas baja que la de

saturacin

Tipos Condensador enfriado por agua

Condensador enfriado por aire Condensador evaporativo


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Condensadores enfriados por agua Particularidades

Permiten menores presiones y temperaturas de

condensacin Tipos

Condensador de tubo en tubo o doble tubo


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Condensador de casco y serpentn


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Condensador de casco y tubos


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Condensadores enfriados por aire


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Condensadores evaporativos Particularidades

Enfriado por aire es ineficiente

No disponibilidad de agua


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SELECCIN DEL CONDENSADOR :


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SELECCIN DEL CONDENSADOR :DatosPara proceder a la Seleccin de un tipo de Condensadorde entre los disponibles que podamos encontrar en los

catlogos de los fabricantes, debern tenerse en cuentalas condiciones en las que va a trabajar.Es preciso conocer los siguientes datos: Potencia del compresor en BTUH Tipo de Compresor : Abierto, Semihermtico o Hermtico

Temperatura de Cmara F Temperatura Ambiente F Tipo de Refrigerante Altitud de la Instalacin en Pies

Metodologa


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Metodologa1. Determinar la temperatura de Evaporacin adecuada para la

humedad relativa deseada.2. Determine la temperatura de Condensacin para la respectiva

aplicacin del Compresor.3. Determine el Factor F1 para el tipo de compresor (Abierto - Tabla 1,

Hermtico o Semiermtico - Tabla 2)4. Determine el Factor F2 para la correccin por altura (Tabla 3)5. Determine el Tdiseo entre el Medio Ambiente y el refrigerante del

condensador F

Tdiseo =T.Condensacin - T. Ambiente6. Determine la Potencia Unitaria del Condensador para un T de 1F. Dicha Potencia se calcular por la siguiente Frmula:

Pot. Unitaria calculada = PotCompresorx F1 x F2TDISEO

7. Con la Potencia Unitaria y el tipo de refrigerante Seleccione el

Modelo del Condensador Marca YorK (Tabla 4).8. Determine la Potencia para el TdiseoPot Tdiseo = Pot. Unitaria calculada x Tdiseo

9 Determine el T de trabajo para el condensador seleccionado


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9. Determine el Tactual de trabajo para el condensador seleccionadoTactual = PotTdiseo

Pot. Unitaria catlogo

10. Determine la temperatura de Condensacin actualTcond. =Tambiente + Tactual

Ejercicio 1:Seleccionar el Condensador, si se conoce los siguientes datos:

Potencia del compresor 250000 BTUH Tipo de Compresor : Abierto Temperatura de Cmara 32 F Temperatura Ambiente 95F Tipo de Refrigerante R22 Altitud de la Instalacin 3000 Pies

Humedad relativa del aire en la cmara 70%.


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DISPOSITIVO DE EXPANSIN

Encargado de expandir el fluidorefrigerante caliente desde lascondiciones de condensacin(alta presin) a las deevaporacin (baja presin).

Pueden ser: Tubo capilar Vlvula de expansin


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Tubo capilar

La cada de presin seorigina al pasar elrefrigerante por un tubo largode reducido dimetro.


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Vlvula de expansin termosttica - VET

Regulan la inyeccin delrefrigerante liquido en losevaporadores. Se controla enfuncin del recalentamiento delrefrigerante.

Partes


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Tipos de vlvulas de expansin termostticas


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Tipos de vlvulas de expansin termostticas Vlvula de expansin con ecualizador interno

Recalentamiento


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Vlvula de expansin con ecualizador externo El ecualizador interno no permite neutralizar el efecto nocivo de

perdidas de la carga

Montaje de la vlvula con ecualizador externo


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Montaje de la vlvula con ecualizador externo

Di t ib id d li id


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Distribuidor de liquido El empleo de vlvulas con ecualizador externo:

Permite la alimentacin normal de los evaporadores

No elimina, ni disminuye la influencia perjudicial sobre elrendimiento global del compresor

El uso de un distribuidor de liquido: Reduce el efecto de cada de presin

El dispositivo incorpora tantos orificios de salida comosecciones se tienen que alimentar en el evaporador

Vl l d i l t i


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Vlvulas de expansin electrnica Estas vlvulas estn concebidas para asegurar un llenado

ptimo del evaporador con un recalentamiento mnimo y estable,cualesquiera que sean las condiciones de funcionamiento.Permiten, adems, una mejora en el consumo de energa

SELECCIN DE LA VALVULA DE EXPANSION


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SELECCIN DE LA VALVULA DE EXPANSION :

Para proceder a la seleccin de la vlvula de expansines preciso conocer los siguientes datos:

potencia frigorfica en kw tipo de refrigerante

temperatura de cmara

temperatura ambiente

grado de subenfriamiento

Metodologa


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Metodologa1. Determine la temperatura de evaporacin adecuada para la

humedad relativa deseada

2. Determine la temperatura de condensacin para la respectivaaplicacin del compresor .

3. Con la temperatura de evaporacin, determine la presin deevaporacin (Pe)

4. Con la temperatura de condensacin, determine la presin de

condensacin (Pc)5. Estime la prdida de presin en tuberas y accesorios,generalmente se toma el valor de 2 bar

6. Calcule la cada de presin a travs de la vlvula:

P = Pc Pe - 27. Calcule la capacidad frigorfica de seleccin si hay

subenfriamiento del refrigerante:Capacidad seleccin = potencia frigorfica

factor de correccin

El factor de correccin se extrae de la tabla nmero 1 y 2.

8. Con el tipo de refrigerante, capacidad de seleccin, P de la


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8. Con el tipo de refrigerante, capacidad de seleccin, P de lavlvula, temperatura de evaporacin seleccionar el tipo de vlvula(tabla N 1 y 2)

9. Con el tipo de vlvula, gama de operacin (tabla 3),

seleccionar el elemento termosttico (tabla 4 5). 10. Con el tipo de vlvula, capacidad de seleccin, gama de

operacin, seleccionar el tipo de orificio (tabla 4).

11. Con el tipo de vlvula , nmero de orificio, seleccionar elcuerpo de la vlvula (tabla nmero 4).

Ejercicio:


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Ejercicio: Seleccionar la vlvula de expansin de un sistema de

refrigeracin, sabiendo que la potencia frigorfica es de45kw, dicho sistema tiene una temperatura de cmarade 0C y una humedad relativa del 70% y usarefrigerante R22. El condensador estar instalado enun ambiente en donde la temperatura promedio es de26C. Sabiendo que el refrigerante sale del

condensador con un subenfriamiento de 6C.


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EVAPORADOR

Es un intercambiador decalor en el que seconcentra la razn de serde un sistema derefrigeracin: retirar calordel lugar en que no esdeseado.

El refrigerante absorbecalor y consecuentemente

se vaporiza a bajastemperaturas, originando elefecto refrigerante.

Cl ifi i l t i l


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Clasificacin segn el material Evaporadores de Fe, para todos los refrigerantes

Evaporadores de Cu, para todos los refrigerantes con excepcin

de NH3 De otros metales para usos especiales: acero inoxidable,

Aluminio, Cobre con estao exteriormente. Estos ltimos para elenfriamiento de leche, vinos y productos alimenticios.

Clasificacin segn el tipo de conveccin Conveccin natural Conveccin forzada

Cl ifi i l i t d


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Clasificacin segn el sistema deevaporacin Evaporadores de expansin seca Evaporadores de tipo inundado


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Clasificacin segn su forma

Serpentn de tubo liso Serpentn de tubo con aletas

Planchas huecas

Carcaza y tubo

Carcaza y serpentin


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Diseo de evaporadores


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Diseo de evaporadores Condiciones de alta humedad

Cuartos de almacenamiento de carne fresca

Cabina de floristeria

Cuartos de almacenamiento de vegetales

Evaporadores de serpentines sobredimensionados

Aplicacin

Para mantener la temperatura del espacio refrigerado

aproximadamente a 1 C, el serpentn de gran superficienecesita una temperatura de refrigerante interna denicamente3 a - 5 C. Esto permite una temperaturaexterna del serpentn cercana a1 a 0 C, lo cual conduce auna escasa acumulacin de escarcha que desaparecerrpidamente cuando los requisitos de temperatura del

espacio se satisfagan y el compresor se apague.

Condiciones de alto fro


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Las condiciones pueden ser tales que unatemperatura extremadamente baja o un contenidode humedad del aire alrededor de la unidad deenfriamiento no sea deseable.

El periodo de parada del ciclo de la unidad derefrigeracin debe ser lo suficientemente largopara asegurar la descongelacin completa del

serpentn de enfriamiento. Si no lo es, una condicin de congelacin puederesultar en el serpentn. Si se permite que estacondicin contine el hielo puede cubrir lasuperficie entera del serpentn y desarrollar un

bloqueo completo de ste. Descongelamiento

Por agua caliente Resistencia elctrica

Circuito de vapor

SELECCIN DEL EVAPORADOR:


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Para proceder a la Seleccin de un tipo de evaporadorde entre los disponibles que podamos encontrar en los

catlogos de los fabricantes, debern tenerse en cuentalas condiciones en las que va a trabajar.

Es preciso conocer los siguientes datos: Potencia Frigorfica

Tipo de Refrigerante

Temperatura de Evaporacin

El T entre el refrigerante y la Cmara

Metodologa


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g1. En primer lugar determinar el T adecuado para la humedad

relativa deseada.2. El Catlogo de evaporadores marca Searle proporcionan la

potencia frigorfica a las condiciones de 0 C 25 C detemperatura de Evaporizacin y un valor de T nominales quepuede ser 8 7 C

3. Para otras condiciones de temperatura de Evaporizacin y T,hallar el factor de correccin de la potencia frigorficacalculadaLa potencia de catlogo se calcular:

4. Determinar si el evaporador elegido es suficiente para cubrir lasnecesidades frigorficas del proyecto determine el nmero

necesario de ellos.

Factor

PotPot

CALCULADAAFRIGORFIC

CATALOGO

Ejercicio:


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Ejercicio:

Seleccionar el evaporador con una potencia frigorficade 13000 Btu/h cuando evapora a 20 F con una T de

13 F. El refrigerante usado es R-12.

Tema 6 Componentes

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