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《湖南大学》 2010年
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建筑自然通风利用率预测与节能评估模型研究

殷维  
【摘要】: 自然通风是一种节能环保的建筑通风方式,已经被人类使用了数千年,如何在未来建筑中更大范围的利用此项技术,成为当下研究的热点。然而,由于室内外气候条件的不确定性,自然通风的最终效果量化预测始终是一个难题,这将造成建筑设计早期方案的难以抉择。一方面,有些情况下建筑也许不需要过多的通风;另一方面,当室内人员密度高、存在有害气体等情况时,则应采用有利于通风的建筑形式。此外,在建筑设计过程中,仅仅考虑通风效果是不够的,建筑设计人员还需要综合考虑建筑功能、美学与节能等要求。在建筑自然通风设计过程中,亟需一套考虑了诸多因素的效果预测方法或模型。因此,本文以建筑自然通风实际利用率预测与节能效果评估为研究目标,提出一套完整的预测流程与数学模型,以尝试在一定程度上解决这些难题。 文章第一部分,提出自然通风利用率预测与节能评估模型。 首先,本文详细分析了影响自然通风利用率的诸多因素,主要包括气候、建筑周围微环境、围护结构热工性能、人体热适应性与相关行为、用户最低需求新风量、室外污染与噪声等。 随即,文章提出了一套新的、全面的、系统的、通用的自然通风利用率预测与节能评估模型,其中的主要步骤依次为:评估室外空气污染与噪声是否达标,输入当地全年气候数据、风环境数据、建筑热工参数,计算室内空气温度与自然通风换气量,判断室内空气温度是否满足人体热舒适要求,判断换气量是否满足最新低新风要求,考虑开窗行为对换气量的影响,最后评估节能效果。在节能评估环节中,本文创新的提出“自然通风等价节约用电度数”概念,由两部分组成:第一部分是等价机械通风量节电量,即使用机械通风产生同样换气量所需要消耗的电量;第二部分是等价空调节电量,即在自然通风条件下,人体的热承受能力比空调环境要强,从而节省了部分空调用电量。将两部分相加,得到自然通风的总节能效果。至此,自然通风利用率预测与节能评估模型的目标参数有三项,全年适合自然通风的小时数、全年自然通风换气量与等价节约用电度数。 文章第二部分,预测与评估单侧、两侧、多区自然通风效果。 首先,本文第一次对单侧开口房间自然通风的利用率与节能效果进行了评估。在评估模型中,流动方程第一次使用了耦合风压与热压的单侧大开口通风实验数据拟合公式。经过对四个典型气候区的四个城市的利用率预测后发现,不论是利用率,还是节能效果,在单侧通风条件下,中国南方的城市都比较大。造成此现象的原因一部分是由于通风总量的增加造成的,另一部分是因为广州地区的夏季空气温度处于空调开启温度与自然通风热舒适上限温度之间的时间比例较大,节省的空调用电量比较多。 接着,文章对两侧开口房间的自然通风利用率与节能效果进行了预测与分析,其中的模型与方法与前人研究相比进行了诸多的改进。在本文设置的建筑模型中,不但考虑了两侧开口有高差的情况,而且还将开口朝向分别设置为东西朝向与南北朝向。在流动模型中,不但耦合了人体周围风速与空气湿度对热适应性模型的中性温度的影响,而且考虑了风压与热压对抗时产生的物理多现象及对应的数学多解现象,并且创新的使用了某些情况下两种作用力“抵消”的假设。同样,对四个城市的评估分析结果显示,当风压与热压对抗时,出现“气塞”现象是导致通风不良的重要原因之一。模型给出各个城市的不同开口面积、不同朝向下的通风小时数、通风量、供暖小时数、空调降温小时数等信息,都为建筑设计早期方案确定提供了有价值的参考数据。 再次,本文首次尝试针对多区建筑的自然通风利用率评估进行建模,其主要原理是在原有大开口通风的MIX流动模型的基础上,求得室内温度与换气量,再计算节能效果。 文章第三部分,分别对输入参数与输出参数进行了适当的修正。 首先,文章利用CFD方法对风压系数这一输入参数进行修正,得出更适用于当地风环境的风压系数,以便更准确的预测不同地区的利用率与节能效果。 然后,本文首次将开窗行为耦合进预测模型之中。文章通过对开窗行为实验测量数据的分析,拟合出当地的开窗概率与温度的线性关系,并统计出窗的平均开度,再将此函数拟合进本文的已有模型中,得到修正后的换气量与节能效果。 总而言之,本文提出的自然通风利用率与节能评估模型能够比较精确的分辨出不同气候特点、不同风环境、不同建筑形式、不同开口大小与朝向、不同的开窗行为等因素下的通风效果量化差别,可为建筑初期规划提供指导性的参考数据,有利于设计人员做出合理的判断,有利于自然通风技术更广泛和有效的应用,有利于建造更加健康与节能的建筑。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU834.1

【引证文献】
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1 彭宗朝;中学建筑的教育功能与建设研究[D];湖南师范大学;2012年
【参考文献】
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1 胡非,洪钟祥,雷孝恩;大气边界层和大气环境研究进展[J];大气科学;2003年04期
2 罗志文;赵加宁;;改进的通风性能评价指标——实际新风换气次数[J];哈尔滨工业大学学报;2007年06期
3 汤广发,赵福云,周安伟;城市住宅小区风环境数值分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2003年02期
4 龚光彩,李红祥,聂美清,谢更新,李玉国;风压作用下的自然通风阻力特性的探讨[J];湖南大学学报(自然科学版);2004年02期
5 宋晔皓;利用热压促进自然通风——以张家港生态农宅通风计算分析为例[J];建筑学报;2000年12期
6 董卫;浙江省海盐县南塘街生态型生活小区规划设计——一项创造可持续生活环境的实验[J];建筑学报;2002年07期
7 康艳兵,江亿,张寅平;夜间通风相变贮能吊顶系统实验分析[J];建筑学报;2002年07期
8 洪悦;;双层换气幕墙的典型类别与节能效益分析[J];建筑学报;2006年02期
9 杨洪生;;自然通风降温系统在建筑中的应用——北京大学附属小学校园建筑的节能技术实践[J];建筑学报;2008年03期
10 张伯寅,桑建国,吴国昌;建筑群环境风场的特性及模拟——风环境模拟研究之一[J];力学与实践;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王智超;吴志勇;;住宅通风效果评价方法的研究[A];全国暖通空调制冷2008年学术年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王怡;寒冷地区居住建筑夏季室内热环境研究[D];西安建筑科技大学;2003年
2 杨柳;建筑气候分析与设计策略研究[D];西安建筑科技大学;2003年
3 张继良;传统民居建筑热过程研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 茅艳;人体热舒适气候适应性研究[D];西安建筑科技大学;2007年
5 赵福云;室内空气多态模拟及对流反演[D];湖南大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 章宇峰;自然通风与建筑热模型耦合模拟研究[D];清华大学;2004年
2 龚波;教学楼风环境和自然通风教室数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
3 阳丽娜;建筑自然通风的多解现象与潜力分析[D];湖南大学;2005年
4 谢海容;贴膜窗户玻璃能耗的理论分析与实验研究[D];湖南大学;2007年
5 杨薇;夏热冬冷地区住宅夏季热舒适状况以及适应性研究[D];湖南大学;2007年
6 朱琳;建筑中庭的被动式生态设计策略[D];湖南大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘洋;宋桂杰;;节约型建筑——严寒地区单层住屋研究[J];四川建筑科学研究;2006年02期
2 余鹏;唐辉强;;基于设计选型及现场实测风机单位风量耗功率的分析[J];四川建筑科学研究;2012年03期
3 方武;;风管流量测量实验的设计[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年06期
4 杨启耀;张文娜;王存宝;周孔亢;;空气悬架弹性元件特性的理论研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年03期
5 普布次仁;赵林;除多;;珠峰自然保护区的气象要素变化特征分析[J];安徽农业科学;2012年01期
6 陈龙虎;吴月友;王文斌;;安徽省安庆地区2004~2008年低空风特征研究[J];安徽农业科学;2012年09期
7 朱彦凝;吴赟城;王强;;高压天然气管道孔口泄漏扩散浓度与范围仿真探讨[J];安全;2009年04期
8 王烨;武弋;;冬季自然通风对住宅室内空气品质的改善性能评价[J];安全与环境学报;2008年05期
9 谷良雷;胡泽勇;吕世华;姚济敏;;藏北高原夏季典型天气大气边界层特征分析[J];冰川冻土;2006年06期
10 王伟;华高英;赵耀华;李磊;;城市地下交通隧道实体通风测试与数值仿真[J];北京工业大学学报;2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨辉;刘文清;刘建国;陆亦怀;赵南京;江庆伍;曲卫平;;便携式边界层气溶胶监测激光雷达[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 胡洪;陆扬;苏骏;;黑瞎子岛植物园建筑风环境分析[A];BIM与工程建设信息化——第三届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2011年
3 王翚;杨博超;;夏热冬冷地区农村住宅规划的节能策略研究[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
4 沙鸥;郑伯红;;夏热冬冷地区宏观层面的城市气候适应性设计策略初探——以湘西花垣为例[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
5 姜晨光;林长胜;钱保国;何跃平;朱烨昕;顾持真;;夏热冬冷地区地源热泵技术应用问题的几点思考[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第一卷)[C];2010年
6 刘秋新;张琳琳;;焊接车间污染源放散与控制的研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
7 陈龙虎;江大纯;吴月友;金高松;程正飞;李婷;;利用L波段探空雷达秒级数据分析安庆近地层逆温特征[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
8 詹水芬;张晓春;洪宁宁;;大型散货港口粉尘污染的风洞试验研究[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
9 徐文忠;丁瑞训;;关于热媒输送流速优化问题的研究[A];2005年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2005年
10 徐文忠;;基于室外温度变化的供热系统运行参数的优化[A];2005年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王颖;复杂下垫面下空气污染数值模拟研究[D];兰州大学;2010年
2 刘庆堂;高压天然气管网动态模拟与壅塞流动特性研究[D];山东大学;2010年
3 石峰;集成GUD系统的低能耗建筑设计研究[D];华中科技大学;2011年
4 孙绩华;春夏过渡期青藏高原东缘非绝热加热变化特征及其影响研究[D];南京信息工程大学;2011年
5 谭罡风;重型汽车动力传动系热管理系统研究[D];武汉理工大学;2011年
6 王峰;曲线公路隧道营运通风关键参数研究[D];西南交通大学;2010年
7 王金华;天然气-氢气混合燃料直喷燃烧特性和预混层流火焰研究[D];西安交通大学;2009年
8 周军莉;建筑蓄热与自然通风耦合作用下室内温度计算及影响因素分析[D];湖南大学;2009年
9 高亚锋;适于城市住区规划的室外热环境实测与模拟研究[D];重庆大学;2011年
10 金振星;不同气候区居民热适应行为及热舒适区研究[D];重庆大学;2011年
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1 迟光亮;基于TRNSYS的空调系统自动控制仿真器的开发[D];大连理工大学;2010年
2 郑宝鑫;矿井风机监测系统的研究与设计[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 陈永超;基于PLC的清洗机控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 郭华;架空导线覆冰时捕获空气中过冷水滴规律研究[D];长沙理工大学;2010年
5 粟烨岭;房间自然通风、电扇调风、空调器三联控节能方法的实验研究[D];华南理工大学;2010年
6 王卓佳;夏热冬冷地区绿色中庭设计策略与空间形态研究[D];浙江大学;2011年
7 赵龙;燃气管网泄漏分析及稳态泄漏模拟[D];昆明理工大学;2009年
8 王伟;典型温和地区非空调环境下建筑室内热环境与人体热舒适的研究[D];昆明理工大学;2010年
9 王永军;复杂输气管网系统的瞬变流仿真[D];昆明理工大学;2009年
10 张新春;沈阳市亲水住宅小区热环境的研究[D];沈阳建筑大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张天雪;邓旭;;中小学建筑中的文化传承[J];当代教育论坛(学科教育研究);2007年02期
2 张岱年;;儒学与现代化[J];东岳论丛;1988年06期
3 陈柳钦;;从人文视角深化对绿色建筑的理解[J];建筑节能;2010年11期
4 尚艳琼;;论大学校园墙壁文化的重要意义——兼论我院校园墙壁文化建设[J];中国科教创新导刊;2007年15期
5 杨子江;绿色生态住宅刍议[J];工业建筑;2004年02期
6 惠庆萍;;学校建筑的教育功能和建设[J];长春金融高等专科学校学报;2007年02期
7 黄松;传统建筑装饰中的人文思想分析[J];华中建筑;1998年03期
8 朱明;创造自然、物质、人文三位一体的校园环境──对开放式学校校园规划及建筑的探讨[J];华中建筑;1998年03期
9 刘期泽;;讲究建筑艺术 注重育人功能[J];基建管理优化;2006年01期
10 孙晓梅;对中等学校建筑设计中几个问题的重新认识[J];江苏建筑;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 茅艳;人体热舒适气候适应性研究[D];西安建筑科技大学;2007年
2 赵福云;室内空气多态模拟及对流反演[D];湖南大学;2008年
3 邵兴江;学校建筑研究:教育意蕴与文化价值[D];华东师范大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘志杰;当代中学校园建筑的规划和设计[D];天津大学;2004年
2 龚波;教学楼风环境和自然通风教室数值模拟研究[D];西南交通大学;2005年
3 陈金陵;我国新世纪大学校园建筑环境与人文精神关系的研究[D];湖南大学;2005年
4 夏莺;人文精神影响下的当代大学校园建筑设计研究[D];南京工业大学;2006年
5 李亮;数字时代建筑美学的探索与实践[D];厦门大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韦延年;地区气候特征与气候适应性对节能住宅建筑热工设计的影响[J];四川建筑科学研究;2001年03期
2 王志毅,谷波,刘加平;庭院建筑空气环境初探[J];四川建筑科学研究;2003年01期
3 张虎;从自然通风角度论合肥地区住宅建筑群体布局[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年02期
4 高登义,郜永淇,熊康;北极夏季浮冰的物理特征及气-冰交换(英)[J];冰川冻土;1998年04期
5 张雪峰;居民住宅内自然通风的数值模拟研究[J];包头钢铁学院学报;2003年04期
6 赵彬,林波荣,李先庭,江亿;建筑群风环境的数值模拟仿真优化设计[J];城市规划汇刊;2002年02期
7 沙润;中国传统民居建筑文化的自然地理背景[J];地理科学;1998年01期
8 李怀瑾,施永年;非水平面上日射强度和日射日总量的计算方法[J];地理学报;1981年01期
9 ;Turbulent Fluxes over Inhomogeneous Landscape[J];Advances in Atmospheric Sciences;1997年03期
10 曲绍厚,胡非,李亚秋,苏林;北冰洋及其邻近海域极昼期间大气边界层结构特征试验研究[J];地球物理学报;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 韩志伟;王雪梅;朱江;;污染物分布特征及演变过程的分析和数值模拟[A];中国颗粒学会2002年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会会议论文集[C];2002年
2 张国强;邹媛;Lin;Y Haghighat;F.;;室内气流模拟方法比较及一种新的模拟方法研究[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集[C];2000年
3 李晓锋;谭刚;朱颖心;;自然通风设计方法研究(一)理论与方法[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C];2000年
4 李晓锋;谭刚;朱颖心;;自然通风设计方法研究(二)应用实例[A];全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 王怡;寒冷地区居住建筑夏季室内热环境研究[D];西安建筑科技大学;2003年
2 闫增峰;生土建筑室内热湿环境研究[D];西安建筑科技大学;2003年
3 杨柳;建筑气候分析与设计策略研究[D];西安建筑科技大学;2003年
4 周伟;建筑空间解析及传统民居的再生研究[D];西安建筑科技大学;2005年
5 赵群;传统民居生态建筑经验及其模式语言研究[D];西安建筑科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王润山;陕南乡土民居建筑材料及室内热环境[D];西安建筑科技大学;2003年
2 周鹏;夏热冬冷地区住宅屋顶气候适应性设计研究[D];华中科技大学;2004年
3 阳丽娜;建筑自然通风的多解现象与潜力分析[D];湖南大学;2005年
4 丁颖慧;寒冷地区被动式太阳房室内人体舒适性的研究[D];大连理工大学;2006年
5 师奶宁;不同区域传统民居围护结构热工性能研究[D];西安建筑科技大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 侯海涛;建立建筑能耗评估体系的必要性[J];山西能源与节能;2004年01期
2 ;国家发展改革委出台 固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法[J];宁波节能;2010年05期
3 郑妍;;国家发改委出台固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法[J];广西电业;2010年10期
4 丛琦,全鹏,程昕;辽宁省民用建筑节能评估系统软件开发[J];节能;1996年03期
5 ;我国首次对国家级规划项目开展节能评估和审查[J];节能与环保;2009年02期
6 ;国家发展改革委出台固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法[J];节能与环保;2010年10期
7 陆淞敏;;重视节能评估 熟悉评估方法[J];宁波节能;2011年04期
8 王军;;江苏省固定资产投资项目需要进行节能评估和审查[J];能源研究与利用;2007年03期
9 于立军;白尊亮;秦明俊;;以大学为中心的节能评估与节能推进机制[J];节能技术;2008年03期
10 于立军;白尊亮;秦明俊;;以大学为中心的节能评估与节能推进机制[J];上海节能;2008年04期
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1 ;固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法[A];“第五届全国染整行业技术改造研讨会”论文集[C];2010年
2 卜震;陆善后;范宏武;曹毅然;;两种住宅建筑节能评估方法的比较[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集(2)[C];2004年
3 卜震;陆善后;范宏武;曹毅然;;两种住宅建筑节能评估方法的比较[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会专题研讨会发表论文集[C];2004年
4 方立新;王琳琳;;建筑设计领域的专家系统知识库研究[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2004年
5 刘巧妮;张剑;刘福通;;浅谈在建筑设计中节能与建筑噪声控制[A];吉林省土木建筑学会2011年学术年会论文集[C];2011年
6 王启镔;宋蕾;李萍;宋智勇;王东;;建筑设计中太阳能技术的综合利用[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
7 ;天津大学建筑学院硕士学位研究生论文目录(78级—97级)[A];建筑史论文集(第14辑)[C];2001年
8 朱智勇;;计算机应用与建筑设计[A];第九届建筑业企业信息化应用发展研讨会论文集[C];2005年
9 ;浙江华恒建筑设计有限公司[A];中国民族建筑(文物)保护与发展高峰论坛论文集[C];2007年
10 彭耀;;体育场馆建筑设计研究——以奥运会场馆为例[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李晓并 任卫妮;我市出台固定资产投资项目节能评估和审查办法[N];太原日报;2010年
2 申屠青南;我国将建立节能评估和审查制度[N];中国证券报;2006年
3 倪颖;固定资产投资项目必须节能评估审查[N];鞍山日报 ;2007年
4 王建新;北京 将对固定资产投资进行节能评估审查[N];人民日报;2007年
5 记者 汲传排;节能评估标准将在奥运场馆试行[N];北京日报;2005年
6 记者 侯静;市经委:未经节能审查项目不得开工[N];广元日报;2007年
7 记者 孟为;北京能评审查降低项目能耗10.6%[N];北京日报;2008年
8 周奇;面积超20万平方米楼盘须过节能关[N];北京日报;2007年
9 邓媛雯;我市固定资产新投资须过节能关[N];深圳特区报;2006年
10 于平;吉林省推出节能减排综合方案[N];中国环境报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 殷维;建筑自然通风利用率预测与节能评估模型研究[D];湖南大学;2010年
2 鲍小莉;自然景观旅游建筑设计与旅游、环境的共生[D];华南理工大学;2011年
3 杨瑛;走向反思建筑设计学——建筑设计知识批判与重建[D];重庆大学;2004年
4 常志刚;基于光视空间概念的光与空间一体化设计研究[D];清华大学;2005年
5 张威;同治光绪朝西苑与颐和园工程设计研究[D];天津大学;2005年
6 梁海岫;协同发展观念下的广东高等职业技术学院校园规划设计研究[D];华南理工大学;2009年
7 蔡洪彬;建筑设计的生态效益观研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
8 袁牧;中国当代汉地佛教建筑研究[D];清华大学;2008年
9 卢强;复杂之整合——黄山风景区规划与建筑设计实践研究[D];清华大学;2002年
10 张青萍;解读20世纪中国室内设计的发展[D];南京林业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 房玉娜;节能评估方法研究及(火用)分析在节能评估中的应用[D];浙江大学;2012年
2 甄梁;高速公路节能评估理论与方法[D];长安大学;2012年
3 余虹;鱼骨图分析法在节能评估中的应用[D];华中科技大学;2011年
4 蒋蓉燕;天山·米立方项目节能评估研究[D];山东大学;2012年
5 郭若颖;太原和易达公司节能措施分析与合金铸件项目节能评估[D];华北电力大学;2012年
6 池杨;气田地面建设工程节能评估研究[D];东北石油大学;2013年
7 李少勤;变电站建设项目节能评估体系构建与实证研究[D];华北电力大学;2012年
8 石辉;基于灰技术的配电网节能评估与规划研究[D];华南理工大学;2011年
9 朱晓冬;西安地区超级市场布点与建筑设计研究[D];西安建筑科技大学;2005年
10 陈嫦昊;城市化进程中建筑文化本位特征的研究[D];合肥工业大学;2006年
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