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[關(guān)鍵詞]光效率 光源 顯色指數(shù) 照度
中圖分類號:TQ172.8 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2014)27-0079-01
一、 前言
照明設(shè)計是工程設(shè)計的重要組成部分,根據(jù)實際環(huán)境的差異以及場所不同的用途,照明設(shè)計有著較大的區(qū)別,本文分析不同場所照明設(shè)計的特點,是不同場所有更加合理的照明設(shè)計方案。
工廠照明中主要設(shè)計場所為:
2、車間照明
3、輔助用房(管理用房、小型配件室等)照明
二、 不同光源的比較
目前照明系統(tǒng)中常用光源有:白熾燈、熒光燈、高壓鈉燈,金鹵燈、無極燈、LED燈,它們各自的性能、壽命、使用情況對比參照下表。
三、不同場所光源的選擇
1. 廠區(qū)及道路照明
廠區(qū)及道路照明采用的主要燈具有路燈及高桿燈,主要為本工程場區(qū)及道路部分照明,對于所采用的光源,根據(jù)《城市道路照明設(shè)計標準》CJJ 45-2006 中的要求并結(jié)合實際使用環(huán)境,道路照明應(yīng)采用高光效氣體放電燈,不應(yīng)采用白熾燈。
具體光源的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定:
a、快速路和對顏色識別要求不高的市郊道路宜采用低壓鈉燈或高壓鈉燈;
b、主干路和次干路宜采用高壓鈉燈;
c、支路和居住區(qū)道路,宜采用小功率高壓鈉燈或小功率高壓汞燈;
d、市中心、商業(yè)中心等個別對顏色識別要求較高的街道必要時可采用金屬鹵化物燈或中顯色型、高顯色型高壓鈉燈。
由于廠區(qū)及道路對顯色性沒有要求,因此可采用高壓鈉燈,相比于其它類型光源,高壓鈉燈穿透性強,適合于室外沒有反光的區(qū)域,且高壓鈉燈具有技術(shù)成熟、價格低廉等優(yōu)點。
2 .車間照明
對于大面積的室內(nèi)廠房,這類空間對照度及顯色性均有一定要求,因此,光源的選擇可考慮選用高壓鈉燈、金鹵燈或無極燈,下表為此三種光源的比較。
通過上表對不同燈具的性能對比,車間內(nèi)光源一般采用高壓鈉燈、金鹵燈,因為較慢的啟動時間對車間照明不會有什么不良影響,而變電室、消防水泵房等對啟動時間有要求的地方可采用無極燈。
3. 輔助用房(管理用房、小型配件室等)照明
對于面積較小高度較低的輔助用房,此類房間光源可采用熒光燈,即符合節(jié)能、方便使用的原則,又能滿足照度等的相關(guān)要求。
三、 照度計算
根據(jù)照明標準進行照度計算,是建筑照明設(shè)計的步驟之一。下面介紹照度計算中較常用的利用系數(shù)法。
從光源發(fā)出的總光通F0,除在燈罩內(nèi)損失了一部分之外,射入室內(nèi)空間的光通,一部分直達工作面,形成直射光通量Fd;另一部分射到室內(nèi)其他表面上,經(jīng)過一次或多次反射才達到工作面上,形成反射光通量Fρ。射到工作面上的有用光通Fu為:
四、結(jié)束語
伴隨經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展,不同場所對照明的要求趨于個性化、多樣化;照明設(shè)備自身也向著節(jié)能、環(huán)保等發(fā)向發(fā)展。我們在設(shè)計中應(yīng)認真分析不同場所對照明的具體要求,在滿足照度要求的基礎(chǔ)上,充分考慮節(jié)能、環(huán)保在照明設(shè)計中的體現(xiàn)以及相關(guān)場所的特殊要求,順利完成設(shè)計工作。
參考文獻
[1] GB 50034-2004,建筑照明設(shè)計標準.
[2] CJJ 45-2006,城市道路照明設(shè)計標準.
[3] 照明設(shè)計手冊(第二版).
[4] 劉沁等.綠色照明設(shè)計中照度計算的解析方法.照明工程學(xué)報.2010年12月.
關(guān)鍵詞:道路照明Cosmo照明系統(tǒng)節(jié)能
中圖分類號:TE08文獻標識碼: A 文章編號:
1.烏魯木齊道路照明現(xiàn)狀
烏魯木齊是新疆維吾爾族自治區(qū)的首府,是全疆政治、經(jīng)濟、文化的中心,中國西部對外開放的重要門戶,新歐亞大陸橋中國西段的橋頭堡,地處亞洲大陸地理中心,是歐亞大陸中部重要的都市。截至2011年底,全市共擁有道路照明路燈94685盞,均為高壓鈉燈。其中,400W 13614盞、250W 310714盞、150W 50000盞,耗電總功率約為24856 KW。
目前,全市有相當一部分使用中的高壓鈉燈因運行年限較長,光衰嚴重,且由于燈具的密封性差,造成大量灰塵進入燈腔,燈具老化嚴重,透光性差,實際照度已遠達不到國家道路照明標準的要求。另一方面,由于燈具老化正在不斷地增加能耗,電源線路負荷過大,電壓壓降大,增加了燈具的故障率,造成了很大的能源以及人力物力的浪費。
2.烏魯木齊道路照明節(jié)能改造的必要性
2.1道路照明節(jié)能改造是照明技術(shù)發(fā)展的必然趨勢
從世界范圍來看,道路照明光源的發(fā)展經(jīng)歷了四個時代。第一代是愛迪生發(fā)明的白熾燈,是人類從漫長的火光照明時代進入了電氣照明時代;第二代是始于上世紀40年代的熒光燈和低壓鈉燈,都是低氣壓放電燈,尺寸大,配光差,光效一般或光譜單一;第三代是始于60年代的高壓汞燈和高壓鈉燈,具有較好的光效和配光性能,長時期內(nèi)都是道路照明的主角,其間,金鹵燈只是少量地用在一些特殊場合,主要受限于其光效、壽命、穩(wěn)定性等因素;第四代是近年來發(fā)展較快的以無極燈、LED、Cosmo(納米陶瓷)等新型光源為代表的節(jié)能產(chǎn)品,將取代傳統(tǒng)照明光源,角逐綠色照明市場。
2.2道路照明節(jié)能改造是節(jié)能環(huán)保的客觀要求
住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的《“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》明確提出要推廣高效照明產(chǎn)品,加快城市照明節(jié)能改造,以2010年年底為基數(shù),到“十二五”期末城市照明節(jié)電率達到15%。
2.3道路照明節(jié)能改造是照明設(shè)施總量迅猛增長的現(xiàn)實需要
隨著城市建設(shè)步伐的加速,烏魯木齊市道路照明設(shè)施逐年迅猛增長,而財政撥付的維護資金遠遠無法滿足設(shè)施總量增長的需求。與此同時,專業(yè)技術(shù)人員和機械設(shè)備相對匱乏,而現(xiàn)有燈具故障率較高,現(xiàn)行的道路照明運行管理模式遭遇發(fā)展瓶頸。
3.烏魯木齊道路照明節(jié)能改造探析
3.1節(jié)能改造的原則
(1)達到《城市道路照明設(shè)計標準》( CJJ 45-2006),節(jié)能不減亮。
(2)奉行綠色照明理念,選用高光效、長壽命、低耗能光源,減少照明燈具生命周期內(nèi)的污染物排放,節(jié)約能源,提供舒適、愉悅、安全的高品質(zhì)照明環(huán)境。
(3)爭取經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益最大化。
3.2光源的選取
目前具有競爭力的第四代光源主要有無極燈、LED、Cosmo(納米陶瓷)等新型光源。無極燈主要適用于工廠車間、學(xué)校教室、圖書館、溫室蔬菜植物棚、禮堂大廳、會議室、大型商場天花板、很高的廠房、運動場、隧道、交通復(fù)雜地帶、地鐵站、火車店危險地域或照明下水燈、城市亮化泛光照明、景觀綠化照明等場所。本文作者在《LED光源在城市綠色照明工程中的應(yīng)用》一文中經(jīng)過論述得出,目前LED光源尚不適用于城市道路照明,而是較多地應(yīng)用于景觀照明。因此,本文重點介紹Cosmo照明系統(tǒng)在烏魯木齊市道路照明節(jié)能改造中的應(yīng)用。
Cosmo照明系統(tǒng)又稱為納米陶瓷高效節(jié)能路燈,是結(jié)合納米光學(xué)技術(shù)及Cosmo高效光源和專用智能控制電源開發(fā)的新一代綠色節(jié)能路燈,比普通高壓鈉燈節(jié)能60%以上,比LED路燈節(jié)能10%以上,可完全替換現(xiàn)在全系列普通高壓鈉燈產(chǎn)品。其特點如下:
(1)光源
Cosmo光效達118 lm/w,色溫為2800K,光色為暖白光,顯色性達到85%,有良好的透霧性,和相同功率的普通高壓鈉燈相比,亮度提高40%以上,可顯著提高舒適度。Cosmo光源壽命長達30000小時以上,壽命期內(nèi)光衰小。
(2)反光
納米反光器為高溫多層真空納米材質(zhì),加上合理的光學(xué)設(shè)計,光利用率高,反光率可達95%以上;獨特的無暗區(qū)光學(xué)設(shè)計,照射面為矩形,比傳統(tǒng)路燈的照射范圍廣且均勻。
(3)智能控制器
突出的三段光設(shè)計可人性化自動調(diào)解功率,前5小時正常點燈,后半夜則降低輸出功率。根據(jù)目前在烏魯木齊市調(diào)查證明,當凌晨1點過后,人少照度高,適當降低照明功率40%左右,對正常照明影響甚微。三段式調(diào)光功能,在前半夜人多車多時照度100%供應(yīng),而下半夜照度降低以60%供應(yīng),可達到60%以上最大節(jié)電效果。廣泛適用于快速路、城市道路等的節(jié)能改造。
(4)燈具
納米陶瓷高效節(jié)能路燈具耐候性,工作環(huán)境溫度在-40℃—+50℃;有很好的密封設(shè)計,保證燈具長期高效照明。
3.3節(jié)能改造方案
將Cosmo照明系統(tǒng)替換原有的傳統(tǒng)光源高壓鈉燈,詳見表1。
表1 Cosmo照明系統(tǒng)替換高壓鈉燈數(shù)據(jù)統(tǒng)計
將210WCosmo燈具與400W高壓鈉燈進行性能比較,詳見表2。
表2210 W Cosmo照明系統(tǒng)與400W高壓鈉燈特性對比
經(jīng)對比分析可見,Cosmo系統(tǒng)在穩(wěn)定性、節(jié)能性、顯色性等諸多方面的優(yōu)勢顯著。
3.4節(jié)電效果分析
(1)現(xiàn)有高壓鈉燈總功率
400W高壓鈉燈實際功率480W,共13614盞;250W高壓鈉燈實際功率300W,共31071盞;150W高壓鈉燈實際功率180W,50000盞。經(jīng)計算,總運行功率為24856kW。
(2)Cosmo照明系統(tǒng)總功率
210WCosmo燈調(diào)光實際平均功率182W,共13614盞;150WCosmo燈調(diào)光實際平均功率120W,共31071盞;90WCosmo燈調(diào)光實際平均功率68W,共50000盞。經(jīng)計算,總運行功率為9606 kW。
(3)節(jié)電率
節(jié)電率=(24856kW-9606 kW)/24856 kW=61.3%
由此可見,由Cosmo照明系統(tǒng)替代現(xiàn)有高壓鈉燈節(jié)能效果顯著。
3.5運行模式
關(guān)鍵詞:照明;原則;光源;節(jié)能設(shè)計
中圖分類號:TM923 文獻標識碼:A
照明設(shè)計原則
1.照明的質(zhì)量要求
設(shè)計者除了掌握照明質(zhì)量的基本因素之外,還要熟悉各類建筑物的使用功能和照明要求,因此需要進行調(diào)查研究、積累資料。對于特殊照明,需由建設(shè)單位的使用者提出要求,作為設(shè)計依據(jù)。尤其是應(yīng)按規(guī)程要求,注意設(shè)置應(yīng)急照明、事故照明、疏散誘導(dǎo)標志等。
2.光源的選擇原則
(1)滿足使用場所對顯色指數(shù)要求,并考慮色表。
(2)考慮節(jié)能,力求選擇高效光源。
(3)考慮限制眩光,開關(guān)頻率程度等因素。
3.燈具的選擇原則
(1)與光源配套
(2)按懸掛高度和房間的室空比選擇適應(yīng)的光分布燈具
(3)按環(huán)境條件選擇相應(yīng)防護等級的燈具。
(4)按建筑裝飾要求選擇相應(yīng)的燈具造型與之相協(xié)調(diào)。
(5)根據(jù)限制直接眩光和光幕反射等要求,選擇燈具的避光角和表面亮度。
4.照明方式的選擇原則
(1)一般照明
為在整個場地或場地的特殊局部的需要所設(shè)置的照度基本上均勻的照明,稱為一般照明,而后者又常稱為分區(qū)一般照明。一般照明由若干燈具對稱均勻排列而成,它可獲得較均勻的水平照度。對于工作位置密度很大而對光照方向無特殊要求或受條件限制不適宜裝設(shè)局照明的場所,可只單獨設(shè)一般照明,如公司、體育館和教室等。它的優(yōu)點是在工作表面和整個視野范圍內(nèi),具有較佳的亮度對比;可采用高效大功率的燈泡,因而照明裝置數(shù)量少,投資費用較小。
(2)局部照明
局部照明是為了滿足某些部位的特殊需要而設(shè)置的固定或移動的照明。它只照亮一個有限的工作區(qū)。其優(yōu)點是開閉靈活方便,并能有效地突出對象,一般在下列情況時應(yīng)采用局部照明:①局部區(qū)域需要有較高照度;②由于遮擋而使一般照明照射不到的某些部位;③視功能降低的人需要有較高的照度;④需要減少工作區(qū)內(nèi)的反射眩光;⑤為加強某方向的燈光增強實體感時。
(3)混合照明
由一般照明和局部照明組成的照明方式,稱為混合照明。對于工作位置需要有較高照度并對照射方向有特殊要求的場所,應(yīng)采用混合照明?;旌险彰鞯膬?yōu)點是:可以在工作面(平面、垂直面或傾斜表面)上,甚至在工作的內(nèi)腔里獲得較高的照度,并易于改善光色,減少裝置功率和節(jié)約運行費用?;旌险彰髦械囊话阏彰髡斩龋瑧?yīng)按該等級混合照明照度的5%~10%選取,但不宜低于30lx。
5.照明種類的選擇原則
照明種類:按光照形式的不同分類分為:直接照明、半直接照明、均勻漫射照明、半間接照明、間接照明、定向照明、重點照明、漫射照明和泛光照明。
按照明用途的不用分類分為:正常照明、應(yīng)急照明(包括疏散照明、安全照明、備用照明)、值班照明、警衛(wèi)照明和障礙照明五種。
照明種類的選擇原則:
(1)工作場所均應(yīng)設(shè)置正常照明。正常照明是電氣照明設(shè)計中的主要內(nèi)容。
(2)在正常照明因故障熄滅后,對需要確保正常工作或者活動繼續(xù)進行的場所,當裝備用照明。
(3)在正常照明因故障熄滅后,對需要確保處于危險之中的人員安全場所,應(yīng)裝設(shè)安全照明。
(4)在正常照明因故障熄滅后,在事故情況下為確保人員安全撤離的出口和通道,應(yīng)裝設(shè)疏散照明。
二、照度的計算
照度計算是民用建筑電氣設(shè)計過程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。照度計算方法有利用系數(shù)法和逐點計算法兩大類:
1.利用系數(shù)法:
利用系數(shù)法計算平均照度的基本公式:
式中 ——工作面上的平均照度,;
——光源的光通量,;
——光源數(shù)量;
——利用系數(shù);
——工作面面積;
——燈具的維護系數(shù)。
逐點計算法:
照明實用計算公式:
——每個燈具中光源的總光通量();
——補償系數(shù);
——某點的水平照度();
——各燈具所產(chǎn)生的假設(shè)水平照度總和()。
三、光源在電氣照明中的應(yīng)用分析
1. 白熾燈
照明設(shè)計時,應(yīng)盡量減少白熾燈的使用量。因為大部分白熾燈會把消耗能量中的90%轉(zhuǎn)化成無用的熱能,只少于10%的能量會成為光。頻繁開關(guān),對于要求瞬時啟動和連續(xù)調(diào)光的場所、防止電磁干擾要求嚴格的場所及照明時間較短的場所可以選用白熾燈外,其他情況下室內(nèi)外照明不應(yīng)采用普通白熾燈。而世界很多國家也制定了傳統(tǒng)白熾燈退出市場的時間表。隨著白熾燈逐漸退出照明的歷史舞臺,更節(jié)能環(huán)保的光源不斷出現(xiàn)。
2. 熒光燈及高強度氣體放電燈
2.1 熒光燈
熒光燈是應(yīng)用最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結(jié)構(gòu)簡單、光效高、發(fā)光柔和、壽命長等優(yōu)點,是首選的高效節(jié)能光源。
(1)緊湊型熒光燈。推薦采用緊湊型熒光燈取代普通白熾燈。緊湊型熒光燈可以和鎮(zhèn)流器(電子式)連接在一起,組成一體化的整體型燈。它集中了白熾燈和熒光燈的優(yōu)點,具有光效高,壽命長,顯色性好,節(jié)能,使用方便,可以與普通白熾燈直接替換,適用于家庭、賓館、營業(yè)廳、室外照明等。但需注意的是環(huán)境溫度過低會影響緊湊型熒光燈的啟動和使用壽命,所以在冬季寒冷地區(qū)不應(yīng)把緊湊型熒光燈作為室外基礎(chǔ)照明光源使用。
(2)管型熒光燈。推薦采用三基色細管徑熒光燈,如:直徑為26mm的T8型和直徑為16mm的T5型等。熒光燈主要用于層高4m以下的房問,如辦公室、商場、教室、公共場所等。三基色細管徑熒光燈具有光效高、壽命長、顯色性好的特點。
(3)無極熒光燈。高效、節(jié)能、無頻閃,護眼環(huán)保,可調(diào)光,功率因數(shù)高,壽命長,是一種較為理想的節(jié)能環(huán)保光源。適應(yīng)各類工廠和民用設(shè)施照明。但無極燈是靠大功率“微波”激發(fā)熒光粉工作的,發(fā)生器發(fā)出超大功率的電磁波形成電磁干擾,所以不適合防止電磁干擾要求嚴格的場所。
2.2 高強度氣體放電燈
(1)金屬鹵化物燈
金屬鹵化物燈是在高壓汞燈基礎(chǔ)上添加各種金屬鹵化物制成的第三代光源。照明采用鈧鈉型金屬鹵化物燈,金鹵燈具有發(fā)光效率高、顯色性能好、壽命長等特點,是一種接近日光色的節(jié)能新光源,顯色性相對較高,更適宜于對照明質(zhì)量、照度水平有較高要求的場所,如體育館、比賽場地等。
(2)高壓鈉燈
光效較高,價格較低, 耗電少、壽命長,顯色性較差, 但其透霧能力強和不誘蟲等優(yōu)點使之廣泛應(yīng)用于道路、高速公路、機場、碼頭、船塢、車站、廣場、街道交匯處等。
2.3 選擇符合規(guī)范要求的節(jié)能燈具及鎮(zhèn)流器
(1)高效的燈具
既要合理選用高效光源,同時也要選用高效燈具。燈具的選用應(yīng)符合下列規(guī)定:
①熒光燈:開敞式燈具效率不宜低于0.75,裝有遮光格柵的不低于0.6。
②高強度氣體放電燈:開敞式燈具效率不宜低于0.75,裝有遮光格柵的不低于0.6。
(2)選擇正確的鎮(zhèn)流器
氣體放電燈的鎮(zhèn)流器主要分兩大類:電子式鎮(zhèn)流器和電感鎮(zhèn)流器。
①采用電子鎮(zhèn)流器,使燈管在高頻條件下工作,可提高燈管光效和降低鎮(zhèn)流器自身損耗,有利于節(jié)能,并且發(fā)光穩(wěn)定,消除了頻閃和噪聲,有利于提高燈管壽命。
②自鎮(zhèn)流熒光燈應(yīng)配用電子鎮(zhèn)流器,T8細管徑熒光燈可配節(jié)能電感式鎮(zhèn)流器或電子鎮(zhèn)流器;T5細管徑熒光燈配電子鎮(zhèn)流器。
電感式鎮(zhèn)流器應(yīng)選用節(jié)能型, 普通電感鎮(zhèn)流器自身功率的損耗約占燈功率的20%,采用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器可降低鎮(zhèn)流器功耗,使燈具的總輸入功率下降10%。
③高壓鈉燈、金屬鹵化物燈應(yīng)配用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器。
(3)氣體放電燈具有負的伏安特性,所以必須串聯(lián)鎮(zhèn)流器工作,通常的電感鎮(zhèn)流器功耗大,可達到燈本身消耗功率的10%以上,且功率因數(shù)為50%左右。通常情況為在每支燈上并聯(lián)電容進行補償使功率因素提高到85%以上。
3.LED燈
LED光源就是發(fā)光二極管(LED)為發(fā)光體的光源,其低能耗,能量轉(zhuǎn)化效率非常高,理論上可以達到白熾燈的10%的能耗,LED相比熒光燈也可以達到50%的節(jié)能效果。節(jié)能效果顯著,這對能源緊張的中國來說,無疑具有十分重要的意義。而壽命長,光色純正,防潮、抗震動等優(yōu)點使得LED光源具有很大的優(yōu)勢。由于典型的LED的光譜范圍都比較窄,因此,LED可以隨意進行多樣化搭配組合,提別適用于裝飾燈方面;而LED 使用低壓電源,供電電壓在 6-24V 之間,而其外部多采用環(huán)氧樹脂來保護,所以密封性能和抗沖擊的性能都很好,不容易損壞,這使之成為優(yōu)良的水下照明光源。
四、電氣照明系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
1.充分利用天然光源
照明節(jié)能工程中的一個較為主要的內(nèi)容是如何充分利用天然光源。隨著人們對能源和環(huán)境保護的日益關(guān)注,建筑物中如何充分利用天然光源來節(jié)約照明用電已引起廣泛重視。天然光源是取之不盡、用之不竭的能源。在照明節(jié)能的實施工程中,應(yīng)當充分加以利用,制定建筑物的采光標準,確定采光方式,將采光方式,將采光和照明有機地結(jié)合起來。白天盡可能地利用天然光源,使建筑物內(nèi)獲得穩(wěn)定的光照條件。同時,室內(nèi)引入陽光,既能大大節(jié)約照明能耗,亦有助于提高室內(nèi)溫度,對于降低建筑能耗也具有重要的現(xiàn)實意義。
2.采用高效節(jié)能光源
在滿足照明質(zhì)量的前提下,應(yīng)選用細管徑直管熒光燈、緊湊型熒光燈。對燈具懸掛位置較高的場所的一般照明,宜采用高壓鈉燈、金屬鹵化物燈或鎮(zhèn)流高壓熒光汞燈,其綜合費用低、視覺質(zhì)量高,同時也節(jié)約能源。除特殊情況外,不宜采用管形鹵鎢燈及大功率普通白熾燈,燈具懸掛位置較低的場所照明宜采用熒光燈。
3.根據(jù)照明部位的燈光布置形式和環(huán)境條件
選擇合適的照明控制方式房間有多列燈具時,按與側(cè)窗平行控制;生產(chǎn)場所按車間、工段、工序分組控制;電化教室、會議室、報告廳等場所,按靠近或遠離講臺分組控制。建筑科技的飛速發(fā)展,讓燈具的控制方式更加個性化、人性化、智能化,例如,人體感應(yīng)或動靜感應(yīng)開關(guān),智能化面板開關(guān)等新的控制方式逐步進入到我們的身邊。
結(jié)束語
隨著社會的不斷發(fā)展與進步,照明技術(shù)越來越先進,并且體現(xiàn)了綠色的概念,從中貫穿這節(jié)約的思想。因此,在設(shè)計中應(yīng)當合理地綜合運用各種節(jié)能措施,可以有效的提高照明設(shè)計中地節(jié)能效果。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:電氣設(shè)計照明 節(jié)能 措施
我國是能源消費大國,能源相對短缺,而能源浪費卻相當嚴重。同時節(jié)約能源,保護環(huán)境,又是我國長期的重大方針。在現(xiàn)如今大肆宣揚節(jié)能減排的背景下,照明節(jié)能被人們推到了風口浪尖。數(shù)據(jù)顯示,2010年年底,全國2.7萬億千瓦時用電量中,照明用電量已超過3000億千瓦時,占到全國總用電量約12%,而這個數(shù)據(jù)是2008年的兩倍,并以每年30%的速度繼續(xù)增長,所以照明節(jié)能迫在眉睫。
國標《建筑照明設(shè)計標準》GB50034-2004中“照明節(jié)能評價”一節(jié)規(guī)定了以照明功率密度值作為照明節(jié)能的評價指標,這個指標是指單位面積上的照明安裝功率(包括光源、鎮(zhèn)流器或變壓器)來計算,單位是W/。在進行照明設(shè)計時,所選照明方案除滿足照度要求時,還需校核功率密度值的要求。照明節(jié)能設(shè)計和應(yīng)用可以從充分利用天然光、合理的選擇電氣控制開關(guān)、選擇合理的光源、選擇高效性能的電氣附件、積極推廣使用新型光源、加裝照明系統(tǒng)節(jié)能電器等六方面入手。
1、 充分利用天然光
太陽能是取之不盡、用之不竭的能源。充分利用太陽能可節(jié)能和環(huán)保。
1、1 在設(shè)計中電氣設(shè)計人員應(yīng)多與建筑專業(yè)溝通配合,做到充分合理的利用自然光使之與室內(nèi)人工照明有機結(jié)合,從而大大節(jié)約人工照明。
1、2 根據(jù)光電效應(yīng)將太陽能直接變成電能供照明使用。目前有些住宅小區(qū)和公共建筑的庭院照明,景觀照明和樓梯間的公共照明已經(jīng)采用了這種技術(shù),在道路照明上也有應(yīng)用。
2、 合理的選擇電氣控制開關(guān)
2、1 國標《住宅設(shè)計規(guī)范》GB50096-1999中6.5.3規(guī)定住宅的公共部位應(yīng)設(shè)人工照明,除高層住宅的電梯廳和應(yīng)急照明外,均應(yīng)采用節(jié)能自熄開關(guān)。同時《住宅建筑規(guī)范》GB50368-2005中8.5.3規(guī)定當應(yīng)急照明在采用節(jié)能自熄開關(guān)控制時,必須采取應(yīng)急時自動點亮的措施。設(shè)計時如果應(yīng)急照明采用節(jié)能自熄開關(guān)控制,同時應(yīng)急時燈具強制點亮,這樣既可以減少了很多不必要的線路同時也避免了住宅公共部分的長明燈問題。
2、 2根據(jù)照明使用頻繁程度,可采取分區(qū)控制燈光或適當增加照明開關(guān)
點。對病房、臥室、客廳等床點位置及餐廳、酒吧、舞廳,可考慮設(shè)置 調(diào)光開關(guān);旅店客房采用節(jié)電鑰匙開關(guān);公共場所及室外照明可采用程序控制式光電自控裝置;路燈宜分組控制,推薦采用夜間節(jié)能控制方式;走道、樓梯、雨蓬、衛(wèi)生間及其他人員停留時間較短可設(shè)置定時開關(guān)。
3、 選擇合理的光源
在照明設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)不同的使用場合,選用不同的節(jié)能高效的光源。
3、1白熾燈
照明設(shè)計時,應(yīng)盡量減少白熾燈的使用量。一般情況下,室內(nèi)外照明不
應(yīng)采用普通白熾燈。但不能完全取消,這是因為白熾燈沒有電磁干擾,便于調(diào)節(jié), 適合頻繁開關(guān),對于要求瞬時啟動和連續(xù)調(diào)光的場所、防止電磁干擾要求嚴格的場所及照明時間較短的場所是可以選用的光源。
3、2 熒光燈
熒光燈是應(yīng)用最廣泛、用量最大的氣體放電光源。它具有結(jié)構(gòu)簡單、光效高、發(fā)光柔和、壽命長等優(yōu)點,是首選的高效節(jié)能光源。
3.2.1 緊湊型熒光燈。緊湊型熒光燈可以和鎮(zhèn)流器(電子式)連接在一起,組成一體化的整體型燈。它集中了白熾燈和熒光燈的優(yōu)點,具有光效高,壽命長,顯色性好,節(jié)能,使用方便,可以與普通白熾燈直接替換,適用于家庭、賓館、營業(yè)廳等。
3.2.2 管型熒光燈。推薦采用三基色細管徑熒光燈,如:直徑為26mm的T8型和直徑為16mm的T5型等。熒光燈主要用于層高4m以下的房問,如辦公室、商場、教室、公共場所等。三基色細管徑熒光燈具有光效高、壽命長、顯色性好的特點。
3.2.3 無極熒光燈。高效、節(jié)能、無頻閃,護眼環(huán)保,可調(diào)光,功率因數(shù)高,壽命長,是一種較為理想的節(jié)能環(huán)保光源。適應(yīng)各類工廠和民用設(shè)施照明。
3.3 高強度氣體放電燈
各種規(guī)格的金屬鹵化物燈和高壓鈉燈由于具有光效高、壽命長的特點,應(yīng)用于高度大于4.5m的各種場所,如機場、港口、道路、體育場館、大型工業(yè)車間、地鐵站等。金屬鹵化物燈顯色性相對較高,更適宜于對照明質(zhì)量、照度水平有較高要求的場所,如體育館、比賽場地等。高壓鈉燈光效較高,價格較低,顯色性較差,適用于對顯色性要求不高的場所。
4、選擇高效性能的電氣附件
熒光燈用電感鎮(zhèn)流器一般功率為燈管額定功率的20%,高強度氣體
電燈(HD)的鎮(zhèn)流器功率為額定功率的15%~16%。而電子鎮(zhèn)流器與電感鎮(zhèn)流器相比較。具有啟動電壓低、噪聲小、溫升低、重量輕、無頻閃等優(yōu)點。比電感鎮(zhèn)流器節(jié)電10%以上,其本身功耗也比電感鎮(zhèn)流器降低50%~75%,綜合電輸入功率降低18%~23%,節(jié)電效果顯著。
5、 積極推廣使用新型光源
談到積極推廣使用新型光源節(jié)能產(chǎn)品當屬LED照明產(chǎn)品。發(fā)光二極
(LED)被稱為“綠色光源”,白光LD理論發(fā)光光效可達200lm/w,目前實驗室里已經(jīng)達到100lm/w,50lm/w,的產(chǎn)品已經(jīng)進入市場,較同等亮度的白熾等耗電量減少約80%,節(jié)電潛力巨大。LED燈在北京奧運會及上海世博會上早已大顯身手。
6、 加裝照明系統(tǒng)節(jié)能電器
目前國內(nèi)外都大力推廣照明節(jié)電器,在現(xiàn)在照明系統(tǒng)上加裝節(jié)電控制設(shè)備。國內(nèi)市場上的照明節(jié)能設(shè)備很多,其中照明控制節(jié)電裝置所占比例最大。
建筑電氣的節(jié)能潛力很大,作為設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計中精心考慮各種可行
的技術(shù)措施。同時,在選用節(jié)能的新設(shè)備時,應(yīng)具體了解其原理、性能、
效果,從技術(shù)、經(jīng)濟上進行比較后,再合理選定節(jié)能設(shè)備。但是單單從建
關(guān)鍵詞:情境教學(xué);光源與照明;教學(xué)方法
Application of situational approach in light source and lighting professional teaching
Yang Guanghua1, Niu Pingjuan1, Li Yulan2, Fu Xiansong1
1.Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300387, China; 2.Academy of Military Transportation, Tianjin, 300161, China
Abstract: Lamps and lighting professional is a comprehensive disciplinary that include knowledge about electronic and electrical, mechanical, thermal, and industrial design and other subjects, and its industrial products are widely used in people's working lives. Making enterprises’ demand for talent as a starting point, with situational approach, students can be taught intuitively by using DIAlux and other design software about the indoor lighting, square lighting, museum lighting, hotels, other multi-scene lighting and road lighting, and risen from intuitive to the theoretical range. It is completed at last to integrate with the conscious and unconscious learning, leading and learning by self, rational learning and perceptual learning, to improve teaching methods and teaching effectiveness.
Key words: situational teaching; light source and lighting; teaching methods
隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展,生活水平不斷提升,人們對物質(zhì)及文化的審美要求也日益提高。以燈具為代表的光源照明在人們的學(xué)習、工作、生活中得到普遍應(yīng)用,在汽車、道路及景觀照明方面也有著舉足輕重的作用。在為人們生活提供方便的同時,各類光源也為室內(nèi)外環(huán)境增添了美麗的景觀和色彩。由于照明光源的使用需求較大,應(yīng)用領(lǐng)域及環(huán)境復(fù)雜,涉及知識非常廣泛,在實際設(shè)計及使用過程中需要有專業(yè)的知識才能使其在安全、可靠、舒適方面得到保障。光源與照明專業(yè)就是學(xué)習如何利用及制備傳統(tǒng)光源,創(chuàng)新性地制備和利用新型光源的專業(yè),通過學(xué)習,學(xué)生能并把恰當?shù)墓庠磻?yīng)用到各個領(lǐng)域,能夠使照明達到節(jié)能、環(huán)保、健康、安全及美觀的要求。它是國際上是非常重要的專業(yè),并形成了非常龐雜的產(chǎn)業(yè)集群。
在現(xiàn)代社會的生活及工作中,人們自小到大都在接觸光源及照明,包括白熾燈、熒光燈、金鹵燈、鈉燈、汞燈以及LED光源等,對光源與照明的基本應(yīng)用非常熟悉。然而如果沒有經(jīng)過系統(tǒng)的理論分析及學(xué)習,本專業(yè)的學(xué)生很難較好地把握理論與應(yīng)用之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,提升設(shè)計及應(yīng)用水平,妥善處理實際應(yīng)用中包括光健康、光污染等問題。情景教學(xué)法的應(yīng)用對于光源與照明專業(yè)教學(xué)有著特殊的意義,可以把學(xué)生帶入到豐富的多場景照明環(huán)境中,直接感受各種燈具的應(yīng)用、各種使用場所的布局和結(jié)構(gòu)、各種裝飾材料的組合關(guān)系,加深對專業(yè)課程內(nèi)容的理解,完成理論和實踐的對接,同時在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和改進。筆者對情景教學(xué)法在光源與照明專業(yè)教學(xué)過程中的應(yīng)用進行了一系列研究。
1 情境教學(xué)法
情緒心理學(xué)研究表明,個體的情感對認知活動至少有動力、強化和調(diào)節(jié)3方面的功能。動力功能是指情感對認知活動的增加或減少的效能,即健康的、積極的情感對認知活動起積極的發(fā)動和促進作用;消極的不健康的情緒對認知活動起阻礙和抑制作用。情境教學(xué)法就是要在教學(xué)過程中引起學(xué)生積極的、健康的情感體驗,提高學(xué)生對學(xué)習的積極性,使學(xué)習活動成為學(xué)生主動進行的、快樂的事情。情境教學(xué)法要求創(chuàng)設(shè)的情境要讓學(xué)生感到輕松愉快、心平氣和、耳目一新,促進學(xué)生心理活動的展開和深入進行[1-3]。
從方法論看,情境教學(xué)是利用反映論的原理,根據(jù)客觀存在對人們的主觀意識進行作用來進行的教學(xué)方式。教學(xué)內(nèi)容以直觀形象的方式進入學(xué)生的意識之中,意識是客觀存在的反映。由于情境教學(xué)所創(chuàng)設(shè)的情境是人為有意識創(chuàng)設(shè)并經(jīng)過優(yōu)化的,有利于學(xué)生學(xué)習和認知。這種經(jīng)過優(yōu)化的客觀情境,在教師語言的引導(dǎo)下,使學(xué)生置身于特定的情境中,不僅影響學(xué)生的認知心理,而且調(diào)動學(xué)生情感主動參與學(xué)習,從而引起學(xué)生本身的自我認知活動。情境教學(xué)法的一個本質(zhì)特征是激發(fā)學(xué)生的情感,以此推動學(xué)生認知活動的進行。與之相區(qū)別的是,演示教學(xué)法只限于把實物、教具呈現(xiàn)給學(xué)生,或者教師簡單地做示范實驗,雖然也有直觀的作用,但僅有實物直觀的展現(xiàn)效果。
光源及照明專業(yè)主要內(nèi)容包括白熾燈、鹵鎢燈、熒光燈、高壓氣體放電燈、低壓鈉燈、大功率LED等光源與燈具的教學(xué),還包括室內(nèi)照明、道路照明、景觀照明、演藝照明、汽車電子照明等照明場所及情境教學(xué),實踐性強。運用情境教學(xué)法,以實物、圖片、場景視頻、現(xiàn)場情境等多種方式進行展示,并且伴有教師的特定講解,會增進學(xué)生的情感體驗,促進學(xué)生產(chǎn)生積極學(xué)習的健康情緒,從而對課程教學(xué)效果有顯著的提高作用。
2 應(yīng)用方法及程序
2.1 DIAlux軟件及半導(dǎo)體照明
在光源及照明學(xué)習中,運用DIAlux等照明設(shè)計軟件進行照明場景設(shè)計,具有非常好的觀察便利性以及設(shè)計方便性。DIAlux是一款燈光照明設(shè)計軟件,可免費獲得,適用于所有燈具廠家提供的燈具(如圖1所示)。DIAlux也是當今市場上最具功效的照明計算軟件,它能滿足目前所有照明設(shè)計及計算的要求。此外,專業(yè)的照明設(shè)計軟件還有:AGI 32,Light Star,Lumen micro,Autolux及Inspire等。
圖1
在照明應(yīng)用中,除了傳統(tǒng)照明之外,半導(dǎo)體照明是目前最重要的新型節(jié)能光源,已經(jīng)進入銷售及應(yīng)用,在背光照明、便攜照明以及室內(nèi)外照明方面均已占據(jù)一定市場份額,和熒光燈一起成為主要照明光源。在照明環(huán)境中,如何充分考慮這些新型光源的特點、相互代替性以及新的燈具及環(huán)境搭配等問題,都需要教師在教學(xué)中深入講解,如果能配合情境進行深入講解,教學(xué)效果將有大幅度的提高。
2.2 照明設(shè)計要求與企業(yè)實際分析
為了服務(wù)企業(yè),培養(yǎng)應(yīng)用型中高工程技術(shù)人才,照明專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與企業(yè)需求相適應(yīng),為此,我們專程到全國各地的一些企業(yè)和公司進行調(diào)研。調(diào)研中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代照明中所用的燈具種類型號非常多,在某一情境下可供選擇的燈具不可勝數(shù)。對于一個公司來說,燈具的設(shè)計除滿足照明中的安全可靠、長壽命、照度、色溫、顯色性等基本需要之外,還應(yīng)考慮安裝的方便性、造型的美觀性、受眾的特別關(guān)注點、燈具材料的新穎實用性以及節(jié)能環(huán)保等諸多特點。尤其需要關(guān)注的是創(chuàng)新,以人為本、人文關(guān)懷的精神必須體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計之中,從而提升環(huán)境與人之間的親密度,最終提升產(chǎn)品的附加值。
在調(diào)研中發(fā)現(xiàn),燈具制造企業(yè)最為關(guān)注的是燈具材料、燈具造型、光型設(shè)計以及與環(huán)境相匹配的材料光學(xué)反射特性。學(xué)生由于缺少工作經(jīng)驗及實踐,需要在教學(xué)過程中加強這些方面的培養(yǎng)。
2.3 情境法教學(xué)法的應(yīng)用
照明應(yīng)用中有許多不同的情境,需要分別創(chuàng)設(shè)情境,通常歸納為以下幾種:
2.3.1 家居及工作間生活展現(xiàn)情境
室內(nèi)照明中最主要的應(yīng)用為家居照明和寫字樓照明,這兩類室內(nèi)照明需要考慮不同的情境。家居照明分小、中、別墅等不同戶型,側(cè)重點根據(jù)主人喜愛的風格決定,更多的是溫馨安適;寫字樓等室內(nèi)照明屬于工作照明,主要以肅穆冷靜為出發(fā)點。室內(nèi)照明的設(shè)計把在現(xiàn)場的人們帶入相應(yīng)的場景,或為放松,或為緊張集中精力,從而能夠更好的生活和工作。從這些照明場景中選取一些典型場景,采用不同照明燈具進行照明,作為學(xué)生觀察的客體,并配以教師語言的描繪,把這些情境展現(xiàn)在學(xué)生眼前,增加學(xué)生對情境的基本認識,教師再加以適當引導(dǎo)就可以增加學(xué)生的設(shè)計視野。
2.3.2 廣場照明景觀演示情境
設(shè)計廣場及宏大的場所照明需要廣闊的思維,應(yīng)以主要建筑物為中心,設(shè)計必要的輔助背景,考慮到白天及夜晚的不同,形成白天風格的統(tǒng)一性和整體性,夜晚景觀則以輪廓性為主,從而演示某一特定場所情境。由于情境的場景通常較大,需要分析光源的應(yīng)用種類、人們的生活習慣以及廣場的應(yīng)用性質(zhì),一般以大功率的高壓氣體放電燈輔以局部照明的LED光源,從主要照明和背景照明入手,構(gòu)建演示情境,激起學(xué)生廣遠的聯(lián)想。
2.3.3 博物館再現(xiàn)情境
以博物館及畫廊等為代表的靜態(tài)照明情境以靜態(tài)美為主,表現(xiàn)出歷史、自然、內(nèi)涵、時間的凝滯等概念。在這種情境中,豐富的光線表現(xiàn)是展示形象的主要手段,在課堂上用計算機軟件再現(xiàn)實際及仿真情境,實際上是把照明設(shè)計內(nèi)容形象化,并隨之塑造個人的設(shè)計風格。
2.3.4 飯店酒吧情境
隨著時代的進步,人們對于生活的追求更加豐富多彩,不同的生活節(jié)奏和交流需要不同的場景。中國人有著特定的文化,通常以餐飲時的交流為商業(yè)交流的主要方式,這時的照明設(shè)計以富麗堂皇、風格獨特的文化格調(diào),配以輔助的照明,使人處于放松及舒適的情境。由于與西方交流的增加,以私人交流隱私為主的酒吧等也在逐漸增加,這種情境下更多注重安靜、隱私、不同空間的隔絕和共享,給人以文雅的感覺。這些情境的照明更多地需要LED的多色照明輔助,需要情境的表現(xiàn)力。
2.3.5 演藝表演情境
舞臺表演中需要更多呈現(xiàn)動態(tài)的效果,通常需要輔以不同的光影表現(xiàn)力,此外還需要音樂音響的配合。音樂的語言是微妙的,也是強烈的,給人以豐富的美感,往往使人心馳神往。它以特有的旋律、節(jié)奏,塑造出音樂形象,把聽者帶到特有的意境中。而用計算機控制的燈光照明與音樂配合,一起渲染藝術(shù)表現(xiàn)情境。在這種情境中,最為關(guān)鍵的是選取的樂曲與不同照明在基調(diào)上、意境上以及情境的發(fā)展上要對應(yīng)、協(xié)調(diào)。這種動態(tài)表現(xiàn)需要更為精妙的燈光照明配合,所以需要非常復(fù)雜的位置配光以及不同功率照度的光源。由于演藝劇目多種多樣,所以照明表現(xiàn)也應(yīng)給予具體配合,要求教師在教授課程內(nèi)容時必須能夠呈現(xiàn)出多種表演情境,從而使學(xué)生能夠?qū)ρ菟囌彰髑榫秤懈鼮樯羁痰陌盐?,也對舞臺照明的復(fù)雜要求有深入的了解,從而很自然地加深內(nèi)心的體驗。
2.3.6 道路、工廠等公共照明情境
道路及工廠照明更多的是強調(diào)安全性、高效性以及節(jié)省成本等特點,這些情境與以上情境不同,其主要目的在于客觀、簡易、夠用,不需要更多的表現(xiàn)力。因此,在這些情境教學(xué)中更多的是考慮照明標準規(guī)定,包括國際國內(nèi)的相關(guān)標準,必須詳細分析照明標準要求,并用相應(yīng)軟件仿真,通過情境教學(xué)方法表現(xiàn)出來,使學(xué)生深刻理解相應(yīng)的照明標準的設(shè)計原因及目的。在情境設(shè)計過程中,把各種相應(yīng)光源分別表現(xiàn)出來,運用這種直觀手段,再輔以教師語言描繪,對學(xué)生的認知活動起到一定的導(dǎo)向性作用。語言描繪提高了感知的效應(yīng),情境展現(xiàn)更加鮮明,并且?guī)е胁首饔糜趯W(xué)生的感官,使學(xué)生主觀的感受得到增強。
3 照明情境教學(xué)需要考慮的相關(guān)原則
為了更好地使照明理論和情境教學(xué)相結(jié)合,需要考慮以下應(yīng)用原則[4-6]:
3.1 有意識與無意識統(tǒng)一原則
人的認知規(guī)律要求我們在教學(xué)中需要考慮到如何使學(xué)生集中精力,培養(yǎng)其刻苦學(xué)習和鉆研精神,使他們有意識地努力學(xué)習,還要分析如何調(diào)動情感、興趣、愿望及潛能等因素對智力活動的無意識促進作用。兩者統(tǒng)一在一起,會從兩個方面同時積極促進學(xué)生的學(xué)習,而情境教學(xué)在促進學(xué)生無意識學(xué)習方面具有非常好的影響力。無意識與有意識統(tǒng)一,就是一種精神的集中與輕松并存的狀態(tài)。人的學(xué)習思維與聯(lián)想既有秩序,又在自由馳騁,這就達成了情境教學(xué)追求的目標。
3.2 快樂學(xué)習原則
根據(jù)人們認知思維活動,其學(xué)習效率與心理激素水平是相關(guān)的。當教師在輕松情境或氣氛中引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習時,能夠使學(xué)生展開聯(lián)想,提出問題找出創(chuàng)新點,從而完成學(xué)習的過程。照明設(shè)計中的情境教學(xué)能夠很好地促進學(xué)生學(xué)習過程中的鍛煉并最終達到目標,并且盡可能減輕其學(xué)習的心理負擔。
3.3 主導(dǎo)與自主并列原則
情境教學(xué)中需要考慮的是主體地位。在當前階段,可以安排部分時間以學(xué)生為主體,其余多數(shù)時間應(yīng)該遵循以教師為主體的原則。以教學(xué)內(nèi)容為主線,在完成理論及基礎(chǔ)內(nèi)容講解后可以讓學(xué)生自由交流及探討,需要注意的是,必須考慮課程的性質(zhì)以及學(xué)生的參與程度,不能放棄教師的主導(dǎo)而完全以學(xué)生為主體,在這一過程中既需要保持教師角色的權(quán)威性,又能保證學(xué)生的自主性。教學(xué)中以學(xué)生為主體,主要是考慮其學(xué)習接受能力,但這種學(xué)習是一種接收后慢慢消化的過程,大學(xué)的課程往往很難讓學(xué)生在課堂上完全掌握所學(xué)的內(nèi)容,所以先主導(dǎo)后交流,先引導(dǎo)后自主是大學(xué)學(xué)習的教學(xué)主線。這意味著教師必須充分了解學(xué)生,學(xué)生也必須充分了解教師,彼此形成一種默契。教師在情境教學(xué)中從學(xué)生的實際出發(fā),根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)情況調(diào)整教學(xué)內(nèi)容的難度,學(xué)生在教學(xué)中的自主性側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的主動精神和創(chuàng)新精神。
4 結(jié)束語
光源與照明是一個新興的特色專業(yè),具有時代感和傳統(tǒng)精神,它和生活及工作息息相關(guān),要做好專業(yè)教學(xué)工作需要下大工夫,從多種有益的教學(xué)方法入手。根據(jù)這一專業(yè)的特點,應(yīng)用情境教學(xué)能夠促進學(xué)生對光源及照明環(huán)境的認識,從感性上升到理性,從模糊轉(zhuǎn)變?yōu)榫_和深刻,從喜歡到專業(yè)。應(yīng)從快樂精神、主體精神及意識培養(yǎng)等幾個原則入手,加強學(xué)生對專業(yè)知識的深入學(xué)習和掌握。
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