Commissione Impianti ed Energia

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Commissione Impianti ed Energia
Ordine degli Ingegneri della Provincia di Bologna
Corso
Corso per
per Certificatori
Certificatori Energetici
Energetici Regionali
Regionali ER
ER
Estate
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Docente e Relatore: Ing. Stefano Sarti - www.energytechsystems.it
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CORSO CERTIF. ENERGETICI
Bologna, 21.02.2012
PARTE II
IL RISPARMIO ENERGETICO
NELLA CLIMATIZZAZIONE
Quadro nazionale dei consumi
I Titoli di Efficienza Energetica
Valutazione della efficienza energetica di
macchine frigorifere e pompe di calore.
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BILANCIO ELETTRICO ITALIANO
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1 TWh = 1012 Wh
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Titoli di Efficienza Energetica
I Titoli di Efficienza Energetica (TEE), denominati anche certificati
bianchi, sono istituiti dai Decreti del Ministero delle Attività
Produttive, di concerto con il Ministro dell’Ambiente e della Tutela
del Territorio 20 luglio 2004 (D.M. 20/7/04 elettricità, D.M. 20/7/04
gas) successivamente modificati ed integrati con il D.M. 21/12/07
determinante gli obiettivi quantitativi nazionali di incremento
dell’efficienza energetica in vigore dal 1 Gen 2008.
I TEE sono emessi dal GME a favore dei distributori, delle società
controllate dai distributori medesimi e a favore di società operanti
nel settore dei servizi energetici (ESCO) al fine di certificare la
riduzione dei consumi conseguita attraverso interventi e progetti di
incremento di efficienza energetica.
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Invece altri soggetti interessati (es. distributori di energia elettrica) sono
obbligati all’acquisto di TEE quando trattano energia da fonti NON
rinnovabili.
I TEE hanno un valore pari ad un tep e si distinguono in tre tipologie:
1) Tipo I, attestanti il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso interventi
per la riduzione dei consumi finali di energia elettrica;
2) Tipo II, attestanti il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso interventi
per la riduzione dei consumi di gas naturale;
3) Tipo III, attestanti il conseguimento di risparmi di energia primaria attraverso
interventi diversi da quelli di cui ai punti 1 e 2.
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TEE o certificati bianchi
I TEE sono meccanismi concepiti per spingere il
risparmio energetico attraverso sia i soggetti obbligati
(DISTR. ENERGIA) sia da parte di soggetti volontari
(ESCO).
In pratica, rispetto agli obiettivi assegnati dal DM, se un
soggetto riesce a stare SOTTO ai propri obiettivi di
categoria guadagna TEE, se non vi riesce li DEVE
ACQUISTARE sul ME.
Da qui la convenienza ad essere virtuosi !
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RISPARMIO ENERGETICO
Elenco degli argomenti delle schede AEEG riferibili al settore
CLIMATIZZAZIONE EDIFICI
•
•
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•
•
•
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•
Sostituzione scaldacqua elettrico con scaldacqua a metano a camera stagna.
Caldaia a gas a quattro stelle per riscaldamento.
Sostituzione scaldacqua a gas a fiamma pilota con scaldacqua a camera stagna e
accensione piezoelettrica.
Doppi vetri.
Isolamento pareti e coperture.
Collettori solari per acqua calda sanitaria.
Installazione di sistemi elettronici di regolazione di frequenza (inverter) in motori
elettrici operanti su sistemi di pompaggio con potenza inferiore a 22 kW.
Motori ad alta efficienza.
Elettrodomestici ad alta efficienza.
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Elenco degli argomenti delle schede AEEG riferibili al
settore CLIMATIZZAZIONE
•
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•
•
•
•
•
Rompigetto per rubinetti.
Erogatori per doccia a basso flusso.
Pompe di calore elettriche (ad aria esterna).
Installazione di sistemi elettronici di regolazione di frequenza (inverter) in
motori elettrici operanti su sistemi di pompaggio con potenza superiore o
uguale a 22 kW.
Condizionatori ad alta efficienza (potenza frigorifera < 12 kW).
Isolamento muri e coperture (benefici su raffrescamento).
Piccoli sistemi di cogenerazione per la climatizzazione invernale ed estiva e
la produzione di ACS
Teleriscaldamento (settore civile) per la climatizzazione ambienti e la
produzione di ACS
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Per poter quantificare l’equivalenza in TEP degli interventi di efficienza
energetica realizzati e renderne uniforme la valutazione, sono state
predisposte dall’AEEG delle schede tecniche specifiche per ogni singolo
tipo di intervento.
Facciamo un esempio.
Æ Esempio I (normalizzato su scheda AEEG)
Sostituzione di una caldaia unifamiliare (riscaldamento ed ACS) con una nuova a 4
stelle di efficienza alimentata a gas naturale e di potenza termica nominale Pn < 35 kW
In una città come Roma (zona climatica D), secondo la scheda tecnica n° 3 dell’AEEG
e possibile ottenere un risparmio lordo annuo di 0,067 TEP.
Considerando che le caldaie con 1 o 2 stelle di rendimento sono molto diffuse nel
riscaldamento autonomo sul mercato italiano, si desume facilmente la potenzialità di
questo tipo di intervento in termini di risparmio energetico (e di convenienza per i TEE
acquisibili da parte di chi lo pratica….)
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2. Valutazione della efficienza energetica di
macchine frigorifere e pompe di calore.
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L’enfasi commerciale è sull’efficienza….
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La pompa di calore per il risparmio energetico
…. e sulle pompe di calore ….
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Confronto DX vs Idronico
E’ realtà di tutti i giorni il confronto tra questi impianti per la
climatizzazione di ambienti civili ed industriali, sia che si tratti di
refrigeratori sia di pompe di calore.
Il modello di chiller con condensazione ad aria è la tipologia di
impianto idronico di ns. riferimento, in quanto un chiller
acqua/acqua ha sì efficienze puntuali e stagionali invernali superiori
ai chiller con condensazione ad aria, non presentando inoltre
nemmeno il problema dello sbrinamento invernale durante il
funzionamento e nemmeno la tipica rumorosità dell’unità esterna
per la presenza dei ventilatori dei condensatori, ma ha costi totali
non paragonabili alle macchine DX condensate ad aria, poco
costose in termini di acquisto, installazione e manutenzione e per
questo di comune utilizzo.
Dal semplice paragone tra uno schema frigorifero di un
MONOSPLIT EHP a espansione diretta e di un CHILLER sempre
con condensazione ad aria di pari potenza resa all’aria da trattare in
ambiente, si può chiaramente capire che sulla macchina per
impianti ad acqua esiste un passaggio ADDIZIONALE DI SCAMBIO
acqua / aria, che comporta sempre un’efficienza < 1
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Confronto DX vs Idronico - sicurezza
E’ necessario tenere conto del potenziale rischio delle fughe di refrigerante
se gli scambiatori interni dei sistemi DX (sia che si tratti di condizionatori sia
di pompe di calore) sono posizionati negli ambienti dei LOCALI PUBBLICI.
L’unico vero limite applicativo delle
macchine ad espansione diretta di
refrigerante in confronto ai sistemi
idronici, riscontrabile nelle
applicazioni per piccoli locali con
presenza di persone, è nella max .
quantità di refrigerante che è
possibile utilizzare negli ambienti
aperti al pubblico senza particolari
contromisure, secondo la NORMA
EN 378/1-2002, Allegato E
•Esempi:
•limite per R407C = 0,31 kg/m3
•limite per R410A = 0,44 kg/m3
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Confronto DX vs Idronico - limiti
Entrambi i sistemi hanno la condensazione ad aria e sono quindi soggetti allo
sbrinamento invernale, con una perdita di resa da tenere in considerazione.
REFRIGERANTE
Liquido (gas) caldo
STOP
Gas caldo
Liquido (gas) freddo
STOP
Gas legg.
surriscaldato
LO SBRINAMENTO A INV. DI CICLO avviene commutando per alcuni minuti la posizione della valvola
LO SBRINAMENTO A INV. DI CICLO avviene commutando per alcuni minuti la posizione della valvola
4-vie (stessa posizione del funzionamento estivo), ma contemporaneamente fermando entrambi i ventilatori
4-vie (stessa posizione del funzionamento estivo), ma contemporaneamente fermando entrambi i ventilatori
(esterno e interno). Il Gas caldo proveniente dal compressore fa sciogliere la brina sullo scambiatore esterno.
(esterno e interno). Il Gas caldo proveniente dal compressore fa sciogliere la brina sullo scambiatore esterno.
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Confronto DX vs Idronico - efficienza
Impianti a ESPANSIONE DIRETTA DI REFRIGERANTE:
il raffreddamento dell’aria avviene sottraendo direttamente calore al
refrigerante mentre questo si espande nella batteria dell’unità interna:
refrigeranteÆ aria
Quindi non esiste il doppio passaggio di raffreddamento come avviene per
il trattamento aria con impianti IDRONICI:
refrigeranteÆ acqua Æ aria
Æ questo spiega da un punto di vista fisico perché l’efficienza di un
sistema ad espansione diretta sia SUPERIORE ad un analogo sistema
idronico (cioè costituito da un gruppo di compressione con condensazione
ad aria che lavori nelle stesse condizioni ambiente esterno ed interno per
fornire la stessa prestazione in ambiente)
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Schema frigo EHP monosplit
Air inlet
27°CBS
3 kW cooling
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Schema delle possibili applicazioni per prodotti IDRONICI
in pompa di calore Æ maggiore versatilità
3 kW cooling
4 kW heating
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Ma come si misura l’efficienza delle macchine?
Viene di solito rappresentata con un semplice numero:
•
POTENZA TERMICA RESA [kW]
EFFICIENZA = RENDIMENTO = -----------------------------------------------------POTENZA ELETTRICA ASS. [kW]
Nelle MACCHINE AD ESPANSIONE DIRETTA, il rapporto suddetto (quello che compare nei
cataloghi commerciali e sui manuali tecnici) è dato in uno specifico punto di lavoro delle macchine,
identificato dalla normativa ISO 5151 cond. Amb. T1 / H1:
•T1 Æ EER = resa estiva a 35°C amb.est. e 27°C TBS amb.int (19°C TBU)
•H1 Æ COP = resa invernale a 7°C amb.est e 20°C TBS amb.int (15°C max TBU)
Riferimenti identici sulle condizioni interne si hanno anche per l’utilizzo di macchine e terminali ad
acqua, normalmente il riferimento è con T acqua distribuita e T acqua di ritorno pari a 7/12°C.
Æ risulta quindi logico che la resa dello scambio termico risulta inferiore per il chiller rispetto alla
macchina a espansione diretta su aria, e questo porta ad un maggiore consumo elettrico. Poi, nel
confronto definitivo, bisogna sommare anche il consumo elettrico per il monosplit delle unità interne e
per il chiller delle pompe per far circolare l’acqua negli scambiatori acqua / aria (fan coils o altri
prodotti similari).
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EFFICIENZA DELLE MACCHINE EHP INVERTER A ESP. DIRETTA:
andamento grafico qualitativo
Ma l’efficienza di una macchina NON è solo un numero, ma una serie
INFINITA di numeri tanti quanti sono i punti di lavoro della macchina!
Il COP medio stagionale è
sempre molto superiore a
quello dato al massimo (o
al minimo) regime
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Esempio: calcolo della efficienza di un modello di pompa di
calore elettrica EHP inverter
Prendiamo i dati dal catalogo del costruttore:
DATI TECNICI
Regime
minimo
Regime
nominale
Regime
massimo
potenza (kW)
consumo (kW)
C
0,8
0,23
H
C
H
C
H
0,8
2
2,4 2,8 4,6
0,29 0,37 0,44 0,91 1,27
E.E.R. / C.O.P.
3,48
2,76 5,40 5,45 3,07 3,62
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EFFICIENZA ENERGETICA EHP < 12 kW
1 – Climatizzazione: Modalità
Classe Energetica
Raffreddamento
Rendimento
A
3.20 < EER
B
3.20 > EER > 3.00
C
3.00 > EER > 2.80
D
2.80 > EER > 2.60
E
2.60 > EER > 2.40
F
2.40 > EER > 2.20
G
2.20 > EER
Potenza < 12 kW
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EFFICIENZA ENERGETICA EHP < 12 kW
1 – Climatizzazione: Modalità
Riscaldamento
Classe Energetica
Rendimento
A
3.60 < COP
B
3.60 ³ COP > 3.40
C
3.40 ³ COP > 3.20
D
3.20 ³ COP > 2.80
E
2.80 ³ COP > 2.60
F
2.60 ³ COP > 2.40
G
2.40 ³ COP
Potenza < 12 kW
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Normative di settore per la valutazione dell’efficienza
delle macchine HVAC con compressori elettrici
Esistono atttualmente diversi indici per la valutazione
dell’EFFICIENZA delle macchine con compressori
frigoriferi elettrici.
• Normativa tecnica in vigore per la valutazione
prestazioni condizionatori, chillers e pdc UNI EN
14511:2008, prima uscita nel 2004 al fine della
etichettatura energetica delle unità con capacità in
raffreddamento < 12kW. Definisce le condizioni di lavoro
per il calcolo di EER/COP.
Attualmente in fase di sostituzione con prEN 14825:2008
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IPLV - Integrated Part-Load Value
The term IPLV is used to signify the cooling efficiency related to a typical (hypothetical) season
rather than a single rated condition. The IPLV is calculated by determining the weighted average
efficiency at part-load capacities specified by an accepted standard. It is also important to note
that IPLVs are typically calculated using the same condensing temperature for each part-load
condition and IPLVs do not include cycling or load/unload losses.
The units of IPLV are not consistent in the literature; therefore, it is important to confirm which
units are implied when the term IPLV is used. ASHRAE Standard 90.1 (using ARI reference
standards) uses the term IPLV to report seasonal cooling efficiencies for both seasonal COPs
(unitless) and seasonal EERs (Btu/Wh), depending on the equipment capacity category; and
most chillers manufacturers report seasonal efficiencies for large chillers as IPLV using units of
kW/ton. Depending on how a cooling system loads and unloads (or cycles), the IPLV can be
between 5 and 50% higher than the EER at the standard rated condition. IPLV can be expressed
as:
IPLV = 1 / (0.01 / A + 0.42 / B + 0.45 / C + 0.12 / D)
where
A = kW/ton at 100% B = kW/ton at 75%
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C = kW/ton at 50%
D = kW/ton at 25%
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PROGRAMMA EUROVENT
efficienza dei refrigeratori in Classi A/B
•
ESEER è un indice che consente di valutare in modo normalizzato l’EFFCIENZA
MEDIA della macchina frigorifera. Viene calcolato come segue:
ESEER = A x EER100% + B x EER75% + C x EER50% + D x EER25%
con i seguenti indici di pesatura del carico termico (PE):
A = 0.03
B = 0.33
C = 0.41
D = 0.23
Tabella dei coefficienti di pesatura dei carichi parziali nella vita della macchina,
definiti per diverse temperature aria ambiente e diverse temperature dell’acqua (air
cooled or water cooled chillers) sempre al condensatore con T set = 7*C :
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L’istituto EUROVENT definisce l’efficienza dei refrigeratori in Classi A/B
Lo scopo delle Classi di Efficienza Energetica Eurovent è quello di facilitare la scelta
dei modelli migliori per ogni tipo di climatizzatore. La classificazione è del tutto
volontaria, non correlata ad alcuna Direttiva Europea.
Non si tratta di un’etichetta, dato che non vengono utilizzate etichette.
L’efficienza energetica dei climatizzatori è indicata dalla dicitura “Eurovent Classe A
o “Eurovent Classe B nei cataloghi e nell’elenco dei prodotti certificati Eurovent.
European Seasonal Energy
Efficiency Ratio
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Confronto tra i parametri di
efficienza frigorifera
Nel settore dei refrigeratori per convenzione si intende che:
Chiller COP = P cooling / compressor absorbed power
Chiller EER = P cooling / (compressor + fan) absorbed power
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DLgs 3 marzo 2011 , n. 28
• Recepimento della direttiva 2009/28/CE sulla
promozione dell'uso dell'energia da fonti rinnovabili,
recante modifica e successiva abrogazione delle
direttive 2001/77/CE e 2003/30/CE. (GU n.11G0067)
Æ aria e acqua vengono assimilate a FER (come energia
aerotermica ed idraulica proveniente da fonti rinnovabili
non fossili)
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DLgs 3 marzo 2011 , n. 28
ALLEGATO 2
(art. 10, comma 1)
Requisiti e specifiche tecniche degli impianti alimentati da fonti rinnovabili ai
fini dell'accesso agli incentivi nazionali
………………………..OMISSIS………….
a) per le pompe di calore elettriche il coefficiente di prestazione (COP) e,
qualora l'apparecchio fornisca anche il servizio di climatizzazione estiva,
l'indice di efficienza energetica (EER) devono essere almeno pari ai valori
indicati per l'anno 2010 nelle tabelle di cui all'allegato 1, paragrafi 1 e 2 del
decreto ministeriale 6 agosto 2009, cosi' come vigente alla data di entrata in
vigore del presente decreto legislativo.
La prestazione delle pompe deve essere misurata in conformita' alla norma
UNI EN 14511:2008.
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ENERGIA PRIMARIA
DAL 156/2008 RER + DGR 1366/2011 - All. 3 Req. 6.6
G. Disposizioni specifiche per la determinazione dell’energia da fonti rinnovabili delle pompe di calore
Ai fini della determinazione dell’indice di prestazione energetica EP, la quantità di energia resa disponibile dalle pompe di
calore da considerarsi energia da fonti rinnovabili, ERES, di origine aerotermica, geotermica o idrotermica, è calcolata in base
ai criteri di cui all’allegato VII della Direttiva 28/2009, applicando la seguente metodologia.
Nel caso di pompe di calore elettriche, si considera:
SPF = • SCOP = Epdc/Ep,pdc
dove:
- SPF è il fattore di rendimento definito dall’allegato VII della direttiva 2009/28/CE (Direttiva FER)
- SCOP (Seasonal coefficient of performance) è il fattore di rendimento stagionale medio stimato sulla base
del metodo normalizzato
- Epdc è l’energia fornita dalla pompa di calore durante la stagione (kWh/anno) data dalla sommatoria dell’energia fornita dalla
pompa di calore per unità di calcolo, nei mesi di riscaldamento
- Ep,pdc è l’energia primaria consumata dalla pompa di calore durante l’intera stagione di riscaldamento (kWh/anno)
• è il fattore di conversione dell’energia elettrica in energia primaria fissato dall’AEEG con apposita determinazione (vedi fE)
Per i soli impianti a pompa di calore con SPF > 1,15 si procede al computo dell’energia rinnovabile secondo l’equazione:
ERES = Epdc * [1 – (1/(SPF)] (kWh/anno)
Per impianti per i quali non sia verificata in condizione di esercizio la prestazione SPF > 1,15 non si può effettuare il calcolo di ERES.
Nel caso di pompe di calore a gas si applicano le medesime disposizioni, considerando il fattore • pari a 1 fino alla determinazione di
un più appropriato valore.
______________________________________________________________________________________
Dalle comunicazioni dell’AEEG si può ricavare che:
fE fattore di conversione dell’energia elettrica in energia primaria, pari a:
•
0,220 tep/MWhe per l’anno 2005,
•
•
•
•
•
0,187 tep/MWhe per gli anni successivi al 2009 (ai sensi della delibera EEN 3/08)
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NOVITA’ UE SUI REGOLAMENTI E NORMATIVA
TECNICA PER I CLIMATIZZATORI ARIA
•
Il 4 Maggio 2011 con il NUOVO Regolamento delegato dell’Unione
Europea n.626/2011 vengono stabiliti TUTTI i criteri relativi
all’obbligo e alle modalità dell’etichettatura. E questa è già Legge in
vigore!
•
Occorreva una nuova normativa tecnica per l’etichettatura secondo
nuovi indici di efficienza, calcolati su base non più puntuale ma su
media stagionale (SEER/SCOP):
il 10 Novembre 2011 è stata finalizzata la nuova norma armonizzata
PrEN 14825 con la quale si stabiliscono tutte le modalità di misura
per l’EER stagionale (SEER) ed il COP stagionale (SCOP)
Bologna, 21.02.2012
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Etichettatura (626/2011)
2019-2020
2017-2018
2015-2016
2013-2014
Bologna, 21.02.2012
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Etichettatura (626/2011)
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ENERGY TECH SYSTEMS
Studio Professionale Ing. Stefano Sarti
www.energytechsystems.it
Ord. Ing. Prov. BO n.4358
CERTIFICAZIONE PRODOTTO CE / PED
CONSULENZE AZIENDALI ED IMPIANTISTICHE
DIAGNOSI & CERTIFICAZIONE ENERGETICA EDIFICI
FORMAZIONE TECNICA
Via Selleri,42 - S.Lazzaro di Savena
I-40068 BOLOGNA ITALY
mobile: +39 338 6220510
tel / fax: +39 051 6252182
skype: steve6128
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