KR100687955B1 - 모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치 - Google Patents

모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사열 센서에 의하여 검출된 실제의 내부 온도가 측정된 온도 및 지정 온도의 함수로서 객실에서의 내부 온도를 설정하는 제어 루프로 공급되는 모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다. 공간적으로 한정된 구역들을 위한 모터 차량에 있어서 실제의 내부 온도의 빠른 검출을 허용하는 장치의 경우에, 객실에서의 온도 성분을 검출하기 위한 적어도 두 개의 적외선 방사 센서들이 서로 이웃하여 배열되어서, 각 방사 센서의 감지면은 모터 차량의 객실의 지정된 영역의 열방사를 검출한다.

Description

모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치 {DEVICE FOR CONTROLLING THE INDOOR-TEMPERATURE IN THE PASSENGER COMPARTMENT OF A MOTOR VEHICLE}
도 1은 모터 차량의 공기 조화기를 도시한 도면.
도 2는 모터 차량에서의 다중 구역 검출을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 첫 번째 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 장치의 두 번째 실시예를 도시한 도면.
도 5는 내부 온도 제어의 블록도를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 공기 조화기 2 : 신선한 공기 플랩
3 : 순환 공기 플랩 4 : 팬
5 : 혼합 공기 6 : 증발기
7 : 공기 조화기 제어 유닛 8 : 열 교환기
9 : 온도 플랩 10 : 출구
11 : 공기 분배기 플랩 12 : 모터 차량
13, 14 : 서보 모터 15 : 객실
16 : 인쇄회로 기판 17, 18, 28 : 홀더
19 : a, b 센서 하우징 20 : 증폭기 장치
21 : 마이크로프로세서 22, 25 : 적외선 필터
23 : 작동 요소 24 : 전기 라인
26 : 하우징 커버 27 : 거울 눈
29 : 열전대열 요소의 냉각 접합부 30a, 30b : 기준 요소
31 : 열전대열 요소 32, 33 : 조작 증폭기
34 : 두 번째 하우징 35, 36 : 검출 대상 영역
37 : 운전자쪽 검출 대상 영역 38 : 조수석 쪽 검출 대상 영역
삭제
42, 43 : 적외선 필터(25)의 영역 44 : 정면판
45 : 하우징
본 발명은 방사열 센서에 의하여 검출된 실제의 내부 온도가 측정된 온도 및 지정 온도의 함수로서 객실에서의 내부 온도를 설정하는 제어 루프로 공급되는 모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치에 관한 것이다.
태양광으로부터 유래하면, 모터 차량에 부딪히는 열 방사는 대체로 태양의 천장 각도에 따라서 불규칙적으로 분포된다. 이 결과, 모터 차량의 객실이 상이한 정도로 가열된다. 객실에 있는 승객들 또한 발열된 태양 방사열에 의하여 상이한 정도로 영향을 받는다.
이와 같이, 수직 및 수평면에서의 불규칙한 태양 방출 양의 분포를 검출하기 위하여, 현재 네 개 사분면에서의 구성에 의해 입사광 세기의 방향을 결정하는 솔라 센서가 사용되고 있다. 이 입사광 세기는 나중에 실제 태양광 방출의 척도로서 이용된다.
솔라 검출기에 의하여 공급된 값들은 NTC 또는 PTC 요소에 의하여 공급되는 내부 온도 신호를 보정하여, 객실의 개개의 영역들에서의 실제 내부 온도를 입증하도록 사용된다.
본 발명의 목적은 모터 차량에서 공간적으로 정해진 구역에 대한 실제 내부 온도를 신속하게 검출하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따라서, 이 목적은 객실에서의 온도 성분을 검출하기 위한 적어도 두 개의 적외선 방사 센서들이 서로 이웃하여 배열되어서, 각 방사 센서의 감지면이 모터 차량의 객실의 지정된 영역의 온도 방사를 검출하는 것으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 특정 영역, 예를 들어 운전석의 구역 또는 조수석의 구역의 실제 내부 온도가 하나의 측정 수단에 의하여 검출될 수 있다는 이점을 가진다. 이러한 것에 의하여 태양 방사의 영향의 효과 또한 직접 검출된다. 솔라 센서의 수단에 의한 추가적인 측정이 제거된다. 그러므로, 솔라 센서는 완전히 불필요하게 된다.
적외선 검출기들이 조사된 적외선 방사에 비례하는 출력 신호로 밀리초 단위로 문제에 응답할 수 있기 때문에, 온도의 매우 신속한 검출은 결과를 유익하게 변화시킨다. 본 발명에 근거하여, 내부 온도 및 태양에 의하여 유발되는 상이한 온도 영향은 하나의 센서의 도움으로 측정된다. NTC 요소로 내부 온도를 공급하기 위하여 오늘날 필요하였던 것과 같은 팬 모터가 제거되며, 그러므로 또한 차량 내부에서 팬 모터로부터의 소음 방해가 제거된다.
개발에 있어서, 모터 차량의 공간적으로 한정된 개개의 영역을 측정하는 목적을 위하여, 적외선 센서들은 센서 하우징에 배열되고, 센서 하우징은 각이 지도록 구성된 적외선 방사 필터에 의하여 밀봉되며, 각이 지도록 구성된 적외선 방사 필터의 각 구성 요소 표면은 센서 하우징에 배열된 방사 센서의 감지면에 할당된다.
적외선 필터는 적외선 스펙트럼의 그 영역으로 입사광 조사를 제한하는 목적을 제공하고, 이를 위하여 센서는 최대 감응성을 가지며, 그러므로 적외선 필터는 입사광의 초점을 맞춘다.
상세하게, 감지면은 적외선 방사 필터의 구성 요소 표면에 할당된 열전대열 요소로 형성되며, 온도 기준 요소는 열전대열 요소에 할당되며, 열전대열 요소 및 온도 기준 요소에 의하여 발생된 전기 신호는 제어 루프로 유도된다. 평가 회로로서 마이크로프로세서를 사용하는 경우에, 센서 신호와 기준 요소 신호들은 평가되고, 마이크로컴퓨터는 온도 신호의 디지털 보상을 완수한다. 이 장치에 있어서, 센서와 평가 회로들은 동일한 인쇄회로 기판 상에 배열되지만 서로 공간적으로 분리되어 배열된다.
이 경우에, 센서 하우징은 제어 루프를 지지하는 인쇄회로 기판 상에 배열되며, 방사 센서들의 감지면들은 인쇄회로 기판을 감싸는 하우징의 정면판에 부딪히는 열방사를 검출하며, 하우징의 정면판은 차량 내부를 향한다. 팬 모터는 이러한 배열에 근거하여 완전히 필요하지 않게 된다. 팬 모터에 더하여, 통풍 격자 및 통풍 스터브들이 또한 제거된다. 차량 내부에서 분포하는 공기 분산은 더 이상 온도 센서의 감지면상으로 유도될 필요가 없다.
인쇄회로 기판을 감싸는 하우징의 정면판에 부딪히는 열 방사는 정면판에 통합된 방사 필터를 통하여 검출되며, 방사 센서의 감지면으로 릴레이된다.
적외선 방사 필터는 바람직하게 인쇄회로 기판을 감싸는 하우징의 정면판과 하나의 조각으로 구성된다.
센서들의 공간적 배열이 감지면상으로의 직접적인 조망각을 허용하지 않으면, 개개의 영역들에 의하여 발열된 열 방사는 거울 눈에 의하여 초점이 모아져, 센서 하우징의 개구부상으로 굴절되며, 개구부는 적외선 필터에 의하여 밀봉되며, 감지면은 개구부 뒤에 숨겨진다.
적어도 두 개의 적외선 센서들을 가지는 추가의 센서 하우징은 바람직하게 차량의 후방 내부에 설치된다.
종래의 솔라 센서의 제거 및 적외선 방사 검출기의 사용으로, 모터 차량의 내부는 다수의 구역으로, 특히 상이한 온도 분포에 의하여 서로 상이한 네 개의 구역으로 세분될 수 있다.
설치된 다수의 센서들은 이것들의 선택된 조망각에 따라서 이 구역들을 조사 하고, 거울 눈에 의하여 한정된 검출 영역을 이용하여 각 영역에 대하여 개별적으로 차량 내부에 퍼져있는 온도 분포를 측정한다. 따라서, 검출된 공간적 온도 분포에 따라서 각 개별적인 구역에 대해 자유롭게 선택 가능한 형태로 온도 제어를 자동적으로 확실하게 하는 것이 가능하다. 구역 온도의 측정은 측정될 함수에 대해 적절한 발열을 가지는 물체로 한정된다. 이는 또한, 가상의 온도 구역의 기하학적 범위를 정하며 그 상이 검출기의 감지면에 반사되는 표면의 여분의 구획된 요소들을 적분하는 것에 의하여 전체 구역에 걸친 온도를 측정하는 것이 가능하다.
상세하게, 모터 차량 스크린의 내부 표면 온도는 이것으로부터 부딪히는 적외선 방사의 전달된 성분을 측정하기 위하여 측정된다.
변경예에서, 사람 피부의 온도는 개개의 주관적인 온도 민감성을 측정하기 위하여 측정될 수 있다.
적외선 센서는 바람직하게 모터 차량의 루프 헤드 라이너에 배열된다.
제어 장치가 가열, 통풍 및 공기 조화를 동시에 확실하게 할 때 특히 바람직하다. 이 경우에, 서로 함수 유닛을 형성하는 전자 회로가 하나 이상의 인쇄회로 기판에 배열된다. 이것들은 모터 차량의 신호 유도, 신호 평가 및 히터 및/또는 공기 조화기의 제어를 수행하도록 사용된다. 평가회로는 이 전자 회로들에 통합되고, 평가회로의 도움으로 적외선 검출기들의 가용 전압 신호들과 참조 신호들은 서로 전자적으로 결합된다. 이러한 것은 주위 온도에서의 변화에 의하여 야기되는 검출기들의 출력 신호의 동요를 보상한다. 평가회로의 이러한 보상동작은 아날로그 형태이거나 마이크로프로세서의 도움으로 디지털적이거나 어느 하나로 수행될 수 있다.
본 발명은 많은 설계 가능성을 허용한다. 그 중 하나를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
동일한 부분은 동일한 도면 부호로 지시된다.
모터 차량(12)의 공기 조화기(1)는 모터 차량에서 구체적인 배열로 도 1에 나타난다.
모터 차량의 주위로부터 신선한 공기가 신선한 공기 플랩(2)을 통하여 모터 차량(12) 내로 흡입되며, 플랩의 위치는 공기 조화기 제어 유닛(7)에 의하여 송신된 전자 신호의 작용으로서 서보 모터(13)에 의하여 제어된다. 모터 차량의 객실로부터의 순환 공기는 순환 공기 플랩(3)을 통하여 공기 조화기(1)로 흡입된다. 순환 공기 플랩(3)의 위치 또한 공기 조화기 제어 유닛(7)의 전자 신호의 작용에 의해 서보 모터(14)를 통하여 제어된다. 순환 및 신선한 공기는 팬(4)을 통하여 공기 조화기(1)로 운반되며, 팬 모터의 속도는 공기 조화기 제어 유닛(7)에 의하여 설정되며, 그 결과는 팬(4)의 하류에 혼합된 공기(5)를 제공하는 것이다. 이러한 혼합 공기(5)는 증발기(6)로 공급된다.
냉각 모드에서, 혼합 공기(5)는 출구(10)를 통하여 객실(15)로 출력된다. 이 출구(10)는 윈도우 실드의 방향으로, 운전자 및/또는 조수석 승객의 방향으로, 그리고 운전자 및/또는 조수석 승객의 발 밑 공간의 방향으로 향하는 덕트에 배열된다. 공기의 입구는 개개의 덕트에 배열된 공기 분배기 플랩(11)에 의하여 운전자 및/또는 조수석 승객에 의하여 제어될 수 있다.
열 교환기(8)는 증발기(6)에 연결된다. 증발기(6)로부터 방출되는 공기는 온도 플랩(9)의 도움으로 열 교환기(8)를 지나쳐서 안내되는 동시에 가열된다. 그 다음에, 가열 모드에서는, 상응하게 조절된 혼합 공기가 객실(15)내부로 유입된다.
공기 조화기 제어 유닛(7)은 통상 차량(12)의 대쉬 보드에 또는 그 부근에 배열되어, 그 결과, 운전자 및 조수석 승객이 여행동안 이것을 작동하는데 문제가 없다.
모터 차량에서 다중 구역 검출은 도 2에 나타난다. 두 개의 적외선 센서가 모터 차량의 공기 조화기 제어 유닛(7)에 있는 센서 하우징(19)에 배열된다. 센서는 도 2에서 감지면(31a, 31b)으로 각각 나타난다. 각 감지면(31a, 31b)은 모터 차량 내부에서 특정 영역에 배열된다. 그러므로, 첫 번째 감지면(31a)은 운전자쪽의 검출 대상 영역(37)을 검출하고, 한편 두 번째 감지면(31b)은 조수석쪽의 검출 대상 영역(38)을 검출한다.
뒷좌석에 있는 차량 승객의 영역에서 온도 상태를 정확하게 측정할 수 있도록 하기 위하여, 적외선 센서를 수용하는 두 번째 센서 하우징(34)은 승용차의 후방 조작 장치 또는 루프 헤드 라이너에 배열된다. 첫 번째 센서의 감지면은 후방 윈도우의 방향에서 운전석 뒤쪽의 검출 대상 영역(35)을 검출하는 한편 두 번째 감지면은 조수석과 후방 윈도우 사이의 검출 대상 영역(36)을 검사하는, 두 개의 방사 센서가 여기에 포함된다.
공기 조화기 제어 유닛(7)에서 센서 하우징(19)의 배열은 도 3 및 도 4에 나타난다.
도 3에서, 적외선 센서를 수용하는 센서 하우징(19), 증폭기 장치(20), 및 마이크로프로세서가 배열되는 인쇄회로 기판(16)은 하우징(45)에서 홀더(17, 18)에 체결된다. 각 적외선 센서는 차례로 마이크로프로세서(21)로 유도하는 증폭기 장치(20)에 전기적으로 접속된다(도 5 참조).
센서 하우징(19)의 단자를 형성하는 첫 번째 적외선 필터(22)는 하우징(45)의 정면판(44) 상에 있는 개구부(보다 상세하게 도시되지 않음)로 들어간다. 또한, 작동 요소(23)가 정면판(44)에 배열되며, 운전자 및/또는 조수석 승객은 작동 요소를 가지고 그들이 원하는 온도를 입력할 수 있다. 작동 요소(23)가 작동될 때, 전기 신호는 전기 라인(24)을 통하여 마이크로프로세서(21)로 보내진다. 차량 운전자 또는 조수석 승객에 의하여 요구되는 내부 온도는 세트 포인트 선택으로서 마이크로프로세서(21)에 의하여 평가된다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 적외선 필터(22)는 다수의 영역(42, 43)을 가지며, 이것들은 서로 일정 각도로 있으며 운전자쪽 검출 대상 영역(37)을 측정하고, 한편 조수석쪽 검출 대상 영역(38)을 측정한다. 그러므로, 각 개인에 대하여 별개로 객실(15)에 있는 승객들의 주관적인 열의 느낌을 측정하여 설정하는 것이 가능하다. 이로부터 따르는 히터 및 공기 조화기 제어 유닛(7)의 반응은 점유자들의 전체 영역에 있어서의 변화로 그리고 관련된 개개의 승객들의 영역에서의 변화로 유도할 수 있다.
내부 온도의 제어의 현재의 경우에 있어서, 적외선 필터(22)의 영역(42 및 43)은 공기 조화기 제어 유닛(7)의 정면판(44)에 부딪히는 열방사를 검출하고, 열방사의 여과된 성분은 적외선 센서들에 의하여 운전자 및 조수석 영역으로부터 평가된다. 운전석 및 조수석에서의 현재의 내부 온도에 대응하는 센서 신호는 증폭기 장치(20)에서 증폭되어 신호로서 마이크로프로세서(21)로 공급된다.
마이크로프로세서는 세트 포인트와 실제적으로 입력된 온도를 비교하고, 두 값들 의 차이의 함수로서, 운전자 또는 조수석 승객이 원하는 온도를 이러한 방식으로 설정하기 위하여 도 1에 도시된 순환 및/또는 신선한 공기 플랩(2 및 3)을 구동한다.
본 발명에 따른 해결의 추가적인 설계는 도 4에 나타난다. 이는 센서 요소 또는 열전대열 요소로서 작용하는 감지면(31a, 31b)이 이들의 공통 적외선 필터(22)와 함께 인쇄회로 기판(16) 상에 배열되어서, 적외선 필터(22)는 인쇄회로 기판(16)의 표면과 평행하게 연장하는 것으로 도 3에 있는 배열과 다르며, 공통의 적외선 필터는 평면 구성의 것이다. 두 번째 각이진 구성의 적외선 필터(25)는 정면판(44) 내로 들어가, 작동적으로 부딪히는 열 방사의 초점을 맞춘다. 거울 눈(27)은 홀더(28)를 통하여 공기 조화기 제어 유닛(7)의 커버(26) 상에 배열된다. 이 거울 눈(27)은 적외선 필터(25)를 통과한 방사를 검출하여, 이것을 감지면(31a, 31b)의 적외선 필터(22)로 향하게 한다. 이러한 배열은 공기 조화기 제어 유닛(7)의 공간적 조건 때문에, 센서 하우징(19)이 정면판(44)으로 직접 들어갈 수 없을 때 특히 바람직하다.
적외선 필터(22, 25)는 예를 들어 실리콘 또는 폴리머 복합재와 같은 적외선 스펙트럼의 영역에서 높은 투과율을 가지는 물질로 이루어진다. 이 경우에, 적외선 필터를 통과하는 통상의 파장은 4 내지 10 마이크로미터의 영역에 놓인다.
특히 플라스틱을 사용하는 경우에, 정면판(44)과 적외선 필터(22)(도 3 참조) 및/또는 적외선 필터(25)(도 4 참조)를 하나의 조각으로 구성하는 것이 추천된다. 그러므로, 이것은 바로 공기 조화기 제어 유닛(7)의 하나의 표면이다.
본 발명의 전기 회로는 도 5에 나타난다. 운전석의 방향으로부터의 열 방사는 적외선 필터(22)의 영역(42)과 거울 눈(27)을 통하여 첫 번째 적외선 센서의 감지면(31a)으로 유도된다. 적외선 센서는 감지면(31a)을 형성하여 온도를 측정하는 열전대열 요소를 포함한다. 기준 요소(30a)는 열전대열 요소(31a)에 이웃하여 배열되고, 기준 요소(30a)는 자신의 공간적인 근접도로 인하여 열전대열 요소(31a)의 냉각 접합부(29), 즉 히트 싱크의 기준 온도를 측정한다. 이 경우에 인접하는 증폭기 장치(20)는 2개의 증폭기 지선을 가진다.
이 경우에 열전대열 요소(31a)의 센서 출력부들은 한편으로는 프레임에 연결되고 다른 한편으로는 조작 증폭기(32)에 연결되고, 한편 기준 요소(30a)의 센서 출력부는 프레임으로 유도하는 열전대열 요소(31a)의 냉각 접합부(29)에 연결된다. 기준 요소(30a)의 두 번째 단자는 두 번째 조작 증폭기(33)에 연결된다. 조작 증폭기(32 및 33)의 출력부들은 마이크로프로세서(21)의 A/D 컨버터 입력부에 연결된다. 온도 신호의 디지털 보상은 마이크로프로세서(21)의 수단에 의하여 수행된다. 이미 언급된 바와 같이, 마이크로프로세서(21)는 측정된 내측 온도와 원하는 내부 온도의 비교의 함수로서 액튜에이터, 예를 들어 혼합 공기의 온도 플랩(9)을 제어한다.
요구되는 센서와 평가 및 비교 회로들은 공기 조화기 제어 유닛의 인쇄회로 기판 상에 직접 위치되기 때문에, 가열, 통풍 및 공기 조화의 전체 제어의 통합 구성이다.
본 발명에 의하여, 모터 차량에서 공간적으로 정해진 구역에 대한 실제 내부 온도를 신속하게 검출하는 장치가 제공된다.

Claims (10)

  1. 방사열 센서에 의하여 검출된 실제의 내부 온도가 측정된 온도 및 지정 온도의 함수로서 객실에서의 내부 온도를 설정하는 제어 루프로 공급되는 모터 차량의 객실에서의 내부 온도를 제어하기 위한 장치에 있어서,
    서로 이웃하여 배열되어 객실(15)에서의 온도 성분을 검출하기 위한 적어도 두 개의 적외선 방사 센서를 포함하며,
    상기 각각의 적외선 방사 센서의 감지면(31a, 31b)은 모터 차량(12)의 객실(15)의 지정된 검출 대상 영역(35, 36; 37, 38)의 열방사를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방사 센서가 센서 하우징(19)에 배열되고, 상기 센서 하우징(19)은 각이 지도록 구성된 적외선 필터(22)에 의하여 밀봉되며, 각 영역(42, 43)이 상기 센서 하우징(19)에 배열되는 상기 방사 센서의 감지면(31a, 31b)에 할당되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 열전대열 요소는 적외선 필터(22)의 영역(42, 43)에 할당되는 감지면(31a, 31b)을 형성하고, 온도 기준 요소(30a, 30b)는 열전대열 요소에 할당되며, 상기 열전대열 요소 및 온도 기준 요소(30a, 30b)에 의하여 발생된 전기 신호는 제어 루프로 유도되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 센서 하우징(19)은 상기 제어 루프를 지지하는 상기 인쇄회로 기판(16)상에 배열되며, 상기 감지면(31a, 31b)은 상기 인쇄회로 기판(16)을 감싸는 하우징(45)의 정면판(44)에 부딪히는 열방사를 검출하며, 하우징의 정면판은 상기 차량 객실(15)을 향하는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 적외선 필터(22, 25)가 상기 인쇄회로 기판(16)을 감싸는 상기 하우징(45)의 정면판(44)에 통합되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 적외선 필터(22, 25)가 인쇄회로 기판(16)을 감싸는 상기 하우징(45)의 정면판(44)과 하나의 조각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 열방사 거울 눈(27)이 상기 센서 하우징(19)의 개구부로 모터 차량(12)의 검출 대상 영역(35, 36; 37, 38)의 열방사를 굴절시키며, 개구부는 상기 적외선 필터(22)에 의하여 밀봉되며, 상기 감지면(31a, 31b)은 개구부 뒤에 숨겨지는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  8. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 두 개의 적외선 센서를 수용하는 추가의 하우징(34)이 차량 후방 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 두 번째 센서 하우징(34)이 모터 차량(12)의 루프 헤드 라이너에 배열되는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 신호 제어 루프가 모터 차량(12)에 있어서 가열, 통풍 및 공기 조화를 전체적으로 조정하는 것을 특징으로 하는 차량 객실 내부 온도 제어 장치.
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