KR100371561B1 - Instrumentation rake applying thermocouple with stepped-type insulator - Google Patents

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KR100371561B1 KR10-2000-0049243A KR20000049243A KR100371561B1 KR 100371561 B1 KR100371561 B1 KR 100371561B1 KR 20000049243 A KR20000049243 A KR 20000049243A KR 100371561 B1 KR100371561 B1 KR 100371561B1
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Abstract

단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크를 개시한다. 본 발명은 공기의 유동에 따른 온도를 측정하는 온도측정용 레이크에 관한 것으로, 측정하고자 하는 장치에 고정되는 헤더부와, 상기 헤더부에 결합되어 상기 장치 내부로 노출되는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 소정길이 돌출하여 공기의 유동을 안정화시키도록 다수개의 통공이 형성된 키엘부와, 상기 키엘부 내부에서 그 위치가 일정한 지점에 설정이 가능하도록 턱부를 가진 보호관내에 설치되는 열전대를 포함한다.Disclosed is a temperature measuring rake using a thermocouple with stepped protective tubes. The present invention relates to a temperature measuring rake for measuring the temperature according to the flow of air, the header portion fixed to the device to be measured, the body portion coupled to the header portion exposed to the inside of the device, and the body portion And a thermocouple installed in a protective tube having a jaw portion so as to be set at a predetermined point in the kiel portion, and having a plurality of through-holes formed so as to protrude a predetermined length from the air flow.

Description

단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크{Instrumentation rake applying thermocouple with stepped-type insulator}Temperature measuring rake applying thermocouple with stepped protective tube {Instrumentation rake applying thermocouple with stepped-type insulator}

본 발명은 온도측정용 레이크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이크의 키엘부에 장착되는 열전대를 감싸는 보호관의 구조가 개선된 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature measuring rake, and more particularly, to a temperature measuring rake using a thermocouple having a stepped protective tube having an improved structure of a protective tube surrounding a thermocouple mounted on a Kiel portion of the rake.

통상적으로, 터어빈 엔진과 같은 장치는 그 내부의 온도 조건을 만족하도록 제어하여야 한다. 따라서, 엔진 내부의 온도 측정이 필요한데, 이러한 온도의 측정을 수행하기 위한 수단으로는 온도측정용 레이크(instrumentation rake)를 들 수 있다. 레이크는 엔진 내부에 유동하는 공기의 흐름에 대한 온도를 측정하는 일종의 프로브(probe)로서, 대략 50 밀리미터 내외정도의 길이를 가진다.Typically, a device such as a turbine engine must be controlled to meet the temperature conditions therein. Therefore, a temperature measurement inside the engine is required, and a means for performing the temperature measurement may include an instrumentation rake. The rake is a type of probe that measures the temperature of the flow of air flowing inside the engine and has a length of about 50 millimeters.

레이크는 엔진에 고정되는 헤더부와, 엔진 내부에 노출되는 몸체부로 구성된다. 몸체부 내에는 공기의 흐름에 대한 온도를 측정하기 위하여 열전대(thermocouple )가 설치되어 있다.The rake is composed of a header portion fixed to the engine and a body portion exposed inside the engine. A thermocouple is installed in the body to measure the temperature of the air flow.

주지하는 바대로, 열전대는 금속의 전기적 특성이 온도에 따라 변화하는 특성을 이용하는 것이다. 즉, 서로 다른 전기적 특성을 가지는 두 금속이 접합한 부분(junction area)에 열이 전달되면 상이한 전기저항을 가진 금속사이에 온도변화에 따른 기전력이 형성된다. 이렇게 형성된 기전력을 증폭하고, 이를 수치화시켜 측정하고자 하는 부위의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.As is well known, thermocouples utilize the property that the electrical properties of the metal change with temperature. That is, when heat is transferred to a junction area of two metals having different electrical characteristics, an electromotive force is formed between the metals having different electrical resistances according to the temperature change. By amplifying the electromotive force thus formed, and digitizing it can be accurately measured the temperature of the site to be measured.

그런데, 종래의 레이크는 열전대에 전달되는 엔진 내부의 복사열이나 열전도등으로 인한 오차를 줄이기 위하여 열전대의 외면에 절연성의 물체, 예컨대 세라믹 소재를 코팅하거나, 상기 세라믹 소재를 튜브 형태로 만들어 열전대를 삽입하여 단열을 시킨 상태에서 몸체부내에 장착하게 되는데, 이러한 방법으로는 소형의 레이크의 몸체부내에서 열전대의 위치가 일정하지 않게 조립될 가능성이 많다. 따라서, 엔진 내부의 동일한 위치에서의 온도를 측정하는 것이 불가능하게 되어서, 레이크의 몸체부 내에 정확한 위치에 조립하기 위하여 일일이 위치를 설정해야 하는등 치수 관리의 어려움이 있다.However, the conventional rake is coated with an insulating object, such as a ceramic material on the outer surface of the thermocouple in order to reduce the error due to radiant heat or heat conduction inside the engine transmitted to the thermocouple, or by inserting the thermocouple to make the ceramic material in the form of a tube It is mounted in the body portion in a state of being insulated. In this way, the position of the thermocouple in the body portion of the small rake is likely to be assembled inconsistently. Therefore, it becomes impossible to measure the temperature at the same position inside the engine, and there is a difficulty in dimensional management, such as having to set the position one by one in order to assemble at the correct position in the body portion of the rake.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 엔진 내부에 장착되는 레이크의 몸체부내에 단차를 가진 보호관에 삽입된 열전대를 장착시정확한 온도의 측정이 가능하도록 위치 설정이 용이한 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve the above problems, and easy to position the thermocouple inserted in the protection tube having a step in the body portion of the rake mounted inside the engine so that the accurate temperature measurement The purpose is to provide a temperature measuring rake with a thermocouple with protective tube.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 온도측정용 레이크를 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a temperature measuring rake according to an embodiment of the present invention,

도 2는 도 1의 키엘부를 발췌하여 확대 도시한 사시도,FIG. 2 is an enlarged perspective view of the Kiel part of FIG. 1;

도 3은 도 2의 키엘부를 절제하여 도시한 단면도,3 is a cross-sectional view of the Kiel portion of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명><Brief description of symbols for main parts of the drawings>

10...레이크 11...헤더부10 ... Lake 11 ... Header

12...몸체부 13...키엘부12 ... Body 13 ... Kielbu

20...열전대 21...접합점20 ... thermocouple 21 ... junction

30...보호관 31...몸체부30 Sheriff 31 Body

32...턱부32.chin

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크는,In order to achieve the above object, the temperature measuring rake to which the thermocouple having the stepped protective tube of the present invention is applied,

공기의 유동에 따른 온도를 측정하는 온도측정용 레이크에 관한 것으로,It relates to a temperature measuring rake for measuring the temperature according to the flow of air,

측정하고자 하는 장치에 고정되는 헤더부;A header part fixed to the device to be measured;

상기 헤더부에 결합되어 상기 장치 내부로 노출되는 몸체부;A body portion coupled to the header portion and exposed into the apparatus;

상기 몸체부로부터 소정길이 돌출하여 공기의 유동을 안정화시키도록 다수개의 통공이 형성된 키엘부; 및A kiel portion having a plurality of apertures formed to protrude a predetermined length from the body portion to stabilize the flow of air; And

상기 키엘부 내부에서 그 위치가 일정한 지점에 설정이 가능하도록 보호관내에 설치되는 열전대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.And a thermocouple installed in the protective tube so that its position can be set at a predetermined point within the kiel portion.

또한, 상기 보호관은 상기 열전대를 그 내부에 개재하는 몸체부와, 상기 몸체부로부터 연장되어 단차진 턱부를 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the protective tube is characterized in that it comprises a body portion interposing the thermocouple therein, and a stepped jaw portion extending from the body portion.

게다가, 상기 열전대는 상기 키엘부의 단부로부터 열전대의 접합점까지의 거리확보가 가능하도록 열전대의 접합점이 보호관으로부터 노출되는 거리를 설정한상태에서 상기 보호관내에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the thermocouple may be installed in the protective tube in a state in which the junction point of the thermocouple is exposed from the protective tube so as to secure the distance from the end of the kiel portion to the junction of the thermocouple.

더욱이, 상기 키엘부 내부에는 걸림부가 형성되어 있고, 상기 보호관의 턱부는 걸림부에 안착되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the locking portion is formed inside the kiel portion, and the jaw portion of the protective tube is seated on the locking portion.

이하에서 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, a temperature measuring rake to which a thermocouple having a stepped protective tube according to an embodiment of the present invention is applied will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이크(10)를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 레이크(10)중 키엘부(13)를 확대도시한 것이다.FIG. 1 illustrates a rake 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates an enlarged view of the Kiel part 13 of the rake 10 of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 레이크(10)는 엔진의 내측벽(100)에 장착되는 헤더부(11)와, 상기 헤더부(11)의 하부에 결합되며 엔진 내부로 노출되는 몸체부(12)를 포함한다.1 and 2, the rake 10 is coupled to the header portion 11 mounted on the inner wall 100 of the engine, the lower portion of the header portion 11 and the body portion exposed to the inside of the engine And (12).

상기 몸체부(12)에는 키엘부(kiel portion,13)가 다수개 설치된다. 상기 키엘부(13)는 상기 몸체부(12)로부터 소정길이 돌출하여 있고, 그 외주면에는 공기의 유동에 대한 통로를 제공하는 통공(13a)이 복수개 형성되어 있다. 그리고, 상기 키엘부(13)는 환형의 형태로 그 길이 방향을 따라 중공(13b)이 형성되어 있고, 상기 중공(13b)을 통하여 엔진 내부의 온도를 측정하는 열전대(20)가 설치되어 있다.The body portion 12 is provided with a plurality of kiel portion (kiel portion) (13). The kiel portion 13 protrudes a predetermined length from the body portion 12, the outer peripheral surface is formed with a plurality of through holes (13a) for providing a passage for the flow of air. The kiel portion 13 has an annular shape in which a hollow 13b is formed along its longitudinal direction, and a thermocouple 20 for measuring the temperature inside the engine through the hollow 13b is provided.

상기 키엘부(13)는 공기의 흐름이 엔진 내부로부터 일정하지 않고 여러 방향으로 유동하게 되어 온도의 정확한 측정이 불가능하게 되는 것을 방지하도록 공기의 흐름을 안정화시키는 역할을 하게 된다.The kiel portion 13 serves to stabilize the flow of air to prevent the flow of air is not constant from the inside of the engine to flow in various directions to prevent accurate measurement of temperature.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 레이크(10)는 엔진 내부로부터 상기 키엘부(13)로 전달되는 전도열 및 복사열로 인하여 공기의 흐름에 대한 온도의 오차를 줄여서 정확한 온도의 측정을 위하여 열전대(20)가 키엘부(13) 내에 단열이 가능한 상태에서 일정한 위치에 설치되어 있다.According to a feature of the present invention, the rake 10 is a thermocouple 20 for the accurate measurement of the temperature by reducing the error of the temperature of the air flow due to the conduction heat and radiant heat transmitted from the inside of the engine to the kiel portion 13 Is provided at a constant position in the state where heat insulation is possible in the kiel part 13.

보다 상세하게는 도 3에 도시된 바와 같다.In more detail, as shown in FIG.

도 3은 도 2의 키엘부(13)를 절단하여 도시한 것이다.3 is a cut-away view of the kiel portion 13 of FIG.

도면을 참조하면, 상기 키엘부(13)에는 상술한 바와 같이 외주면에 복수개의 통공(13a)과, 전방에 중공(13b)이 형성되어 있고, 그 내부에 열전대(20)가 장착되어 있다. 그리고, 상기 키엘부(13) 내에는 내측으로 걸림부(13c)가 내주면을 따라 소정 폭을 가지고 돌출해있다.Referring to the drawings, as described above, the kiel portion 13 has a plurality of through holes 13a on the outer circumferential surface and a hollow 13b on the front thereof, and a thermocouple 20 is mounted therein. In the kiel portion 13, the locking portion 13c protrudes inwardly along the inner circumferential surface.

상기 열전대(20)는 서로 다른 전기적 특성을 가진 복수개의 금속으로 된 소선이 접합점(21)을 형성하며, 하나의 금속 소선(22)은 (+)극성을 가지고, 또 하나의 금속 소선(23)은 (-) 극성을 가지고 있고, 상기 접합점(21)에 엔진 내부의 온도가 전달되면 상기 두 소선(22)(23) 사이에 발생되는 기전력이 온도에 비례하여 나타나게 되므로 이를 증폭하여 온도로 표현하여 온도제어용 신호로 사용하게 된다.The thermocouple 20 has a plurality of metal wires having different electrical characteristics to form a junction point 21, one metal wire 22 has a (+) polarity, another metal wire 23 Has a negative polarity, and when the temperature inside the engine is transmitted to the junction 21, the electromotive force generated between the two wires 22 and 23 appears in proportion to the temperature, thus amplifying the temperature to express the temperature. It is used as a signal for temperature control.

이때, 상기 키엘부(13)를 통하여 상기 열전대(20)에 복사열이나 전도열과 같은 것이 전달되어 정확한 온도의 측정이 이루어지지 않는 것을 방지하기 위하여 상기 열전대(20)는 그 외면을 절연체로 된 보호관(30)으로 감싸게 된다.At this time, the thermocouple 20 is a protective tube made of an insulator on the outer surface of the thermocouple 20 in order to prevent the measurement of accurate temperature by being transmitted to the thermocouple 20 through the kiel part 13. 30).

상기 보호관(30)으로는 세라믹 소재를 주로 사용되며, 바람직하게는 고온에서도 단열에 우수한 특성을 나타내는 알루미늄산화물(Al2O3)이 적당하다.As the protective tube 30, a ceramic material is mainly used. Preferably, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) exhibiting excellent thermal insulation properties even at a high temperature is suitable.

상기 보호관(30)은 열전대(20)를 내부에 개재가능하도록 튜브 형태로 된 몸체부(31)의 길이방향으로 통공(31a)이 형성되어 있다. 상기 열전대(20)는 이 통공(31a)을 통하여 몸체부(31)에 삽입된 상태에서 접합점(21)이 키엘부(13) 내에 노출되어 있다. 그리고, 상기 몸체부(31)의 일단부에는 이로부터 일체로 연장되고, 상기 몸체부(31)보다 직경이 커서 단차진 턱부(32)가 형성되어 있다. 상기 턱부(32)의 아랫면은 상기 키엘부(13)에 형성된 걸림부(13c)의 윗면에 면접촉된다.The protective tube 30 has a through-hole (31a) is formed in the longitudinal direction of the body portion 31 in the form of a tube so that the thermocouple 20 can be interposed therein. In the thermocouple 20, the junction point 21 is exposed in the kiel portion 13 while being inserted into the body portion 31 through the through hole 31a. One end of the body portion 31 extends integrally therefrom and has a stepped jaw portion 32 having a larger diameter than the body portion 31. The lower surface of the jaw portion 32 is in surface contact with the upper surface of the locking portion 13c formed on the kiel portion 13.

여기서, 엔진 내부의 정확한 온도의 측정을 위해서는 상기 키엘부(13)의 단부로부터 상기 열전대(20)의 접합점(21)까지의 거리에 해당되는 D를 정확하게 조절하는 것이 중요하다. 이에 따라, 보호관(30) 내에 열전대(20)를 삽입하여 조립하기 위해서는 상술한 거리를 고려하는 것이 필수적이다.Here, in order to accurately measure the temperature inside the engine, it is important to precisely adjust D corresponding to the distance from the end of the Kiel part 13 to the junction 21 of the thermocouple 20. Accordingly, in order to insert and assemble the thermocouple 20 into the protective tube 30, it is essential to consider the above-described distance.

보다 상세하게는, 상기 키엘부(13)의 단부로부터 상기 턱부(32)의 윗면까지의 거리 L과, 상기 보호관(30)의 거리인 B는 측정이 완료된 값이다. 그리고, 상기 키엘부(13)의 단부로부터 접합점(21)까지의 거리인 D값은 측정하고자 하는 소망하는 위치에 해당되는 값이다.More specifically, the distance L from the end of the kiel portion 13 to the upper surface of the jaw portion 32, and the distance B of the protective tube 30 is the value of the measurement is completed. In addition, D value which is the distance from the edge part of the said kiel part 13 to the junction point 21 is a value corresponding to a desired position to measure.

따라서, 상기 보호관(30) 내에 열전대(20)를 조립시 상기 보호관(30)의 단부로부터 상기 보호관(30)으로부터 노출되는 열전대(20)의 접합점(21)까지의 거리인 C의 길이는 상기 키엘부(13)의 단부로부터 턱부(32)의 윗면까지의 거리 L로부터 상기 보호관(30)의 거리인 B값과, 상기 키엘부(13)의 단부로부터 접합점(21)까지의 거리인 D값의 합을 감한 값에 해당된다. 즉, 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다. C ＝ L － (B ＋D) 따라서, C만큼의 여유도를 가지고 상기 보호관(30) 내부에 열전대(20)는 삽입되어 고정된다. A는 상기 걸림부(13c)의 아랫면으로부터 돌출한 보호관(30)의 길이를 나타낸 것이다.Therefore, when assembling the thermocouple 20 in the protective tube 30, the length of C, which is the distance from the end of the protective tube 30 to the junction 21 of the thermocouple 20 exposed from the protective tube 30 is the Kiel B value which is the distance of the said protective pipe 30 from the distance L from the edge part of the part 13 to the upper surface of the jaw part 32, and D value which is the distance from the edge part of the said kiel part 13 to the junction 21. The sum is subtracted. In other words, this is expressed as a formula. C = L-(B + D) Therefore, the thermocouple 20 is inserted and fixed inside the protective tube 30 with a margin of C. A shows the length of the protective tube 30 protruding from the lower surface of the locking portion 13c.

상기와 같은 값을 가지고 조립된 보호관(30)은 그 일단부에 형성된 턱부(32)의 아랫면이 상기 걸림부(13c)의 윗면에 면접촉되어 고정된다. 이처럼, 상기 보호관(30)이 B의 길이를 가지도록 제조되고, 상기 보호관(30)으로부터 노출되는 열전대(20)의 길이가 C가 되도록 제조되면, 상기 키엘부(13) 단부로부터 접합점(21)까지의 거리인 D는 정확하게 조절이 가능하다.The lower surface of the jaw portion 32 formed at one end of the protective tube 30 assembled with the above values is fixed in surface contact with the upper surface of the locking portion 13c. As such, when the protective tube 30 is manufactured to have a length of B, and the length of the thermocouple 20 exposed from the protective tube 30 is made to be C, the junction point 21 from the end of the kiel portion 13 The distance to D can be adjusted accurately.

이상의 설명에서와 같이 본 발명은 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크는 키엘부 내부에 단차형 보호관속에 열전대가 삽입되어, 그 내부에서 걸림부에 턱부가 고정되어 위치설정이 가능함으로써, 키엘부 단부로부터 열전대의 접합점까지의 거리를 항상 일정한 상태로 유지하도록 제조가 가능하게 된다. 따라서, 엔진 내부의 동일한 위치에서 온도를 측정하는 것이 가능하게 되어 온도 측정에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있다.As described above, in the present invention, a thermocouple having a thermocouple having a stepped protective tube has a thermocouple inserted into the stepped protective tube inside the kiel portion, and the jaw portion is fixed to the locking portion in the inside of the kiel portion to allow positioning. It is possible to manufacture such that the distance from the end of the kiel portion to the junction of the thermocouple is kept constant at all times. Therefore, it becomes possible to measure the temperature at the same position inside the engine, thereby further improving the reliability of the temperature measurement.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (5)

공기의 유동에 따른 온도를 측정하는 온도측정용 레이크에 관한 것으로,It relates to a temperature measuring rake for measuring the temperature according to the flow of air, 측정하고자 하는 장치에 고정되는 헤더부;A header part fixed to the device to be measured; 상기 헤더부에 결합되어 상기 장치 내부로 노출되는 몸체부;A body portion coupled to the header portion and exposed into the apparatus; 상기 몸체부로부터 소정길이 돌출하여 공기의 유동을 안정화시키도록 다수개의 통공이 형성된 키엘부; 및A kiel portion having a plurality of apertures formed to protrude a predetermined length from the body portion to stabilize the flow of air; And 상기 키엘부 내부에서 그 위치가 일정한 지점에 설정이 가능하도록 보호관내에 설치되는 열전대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크.The thermocouple is applied to the thermocouple having a stepped protective tube, characterized in that the thermocouple is installed in the protective tube so that the position can be set at a predetermined point inside the kiel portion. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호관은 상기 열전대를 그 내부에 개재하는 몸체부;와, 상기 몸체부로부터 연장되며, 상기 키엘부 내주면을 따라 돌출된 걸림부의 윗면에 안착되는 단차진 턱부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크.The protective tube includes a body portion having the thermocouple interposed therein; and a stepped jaw portion extending from the body portion and seated on an upper surface of the locking portion protruding along the inner circumferential surface of the Kiel portion. Temperature measuring rake with thermocouple with protective tube. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 열전대는 상기 키엘부의 단부로부터 열전대의 접합점까지의 거리확보가 가능하도록 열전대의 접합점이 보호관으로부터 노출되는 거리를 설정한 상태에서 상기 보호관내에 설치되는 것을 특징으로 하는 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크.The thermocouple is installed in the protective tube in a state in which the junction point of the thermocouple is exposed from the protective tube so as to secure the distance from the end of the kiel portion to the junction of the thermocouple. Temperature measuring rake. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보호관은 알루미늄산화물로 이루어진 것을 특징으로 하는 단차형 보호관을 가진 열전대를 적용한 온도측정용 레이크.The protective tube is a temperature measuring rake applied to the thermocouple having a stepped protective tube, characterized in that consisting of aluminum oxide.
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