KR100798887B1 - 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로 - Google Patents

금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로 Download PDF

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이재득
마근수
임유철
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한국항공우주연구원
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    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C15/00—Arming-means in fuzes; Safety means for preventing premature detonation of fuzes or charges
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Abstract

본 발명은 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로에 관한 것으로서, 그 구성은, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 스위치구동 또는 모니터링에 관한 논리회로부에 전원을 공급하는 외부전원부; 논리회로부 또는 기폭을 위한 고전압발생부에 전원을 공급하는 내부전원부; 입력된 외부전원 개폐신호에 의하여 외부전원부의 외부전원을 공급 또는 차단하는 제1릴레이; 입력된 내부전원 개폐신호에 의하여 내부전원부의 내부전원을 공급 또는 차단하는 제2릴레이; 외부전원이 고전압발생부에 유입되지 못하도록 차단하는 메인차단부; 및 입력된 파이로(pyro) 안전/장전 신호에 의하여 내부전원이 고전압발생부에 공급 또는 차단되도록 하는 제3릴레이를 포함한다.
본 발명에 따르면 외부전원에 의한 고전압충전을 원천적으로 차단할 수 있는 구성을 채용함으로써 파이로 구동장치 등에 오류가 발생하는 경우에도 EBW 장치의 오작동을 완벽하게 차단할 수 있어 기체 점검 및 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 기능점검을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있는 효과를 창출한다.
금속선 폭발형 기폭관 구동장치, EBW, 논리회로, 고전압발생, 기폭, 릴레이, 다이오드

Description

금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로{Safety circuit for EBW driving unit}
도 1은 종래 금속선 폭발형 기폭관 구동장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 도시한 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210 : 외부전원부 220 : 내부전원부
230,410 : 제1릴레이 240,420 : 제2릴레이
250,430 : 메인차단부 260,440 : 제3릴레이
270 : 논리회로부 275 : 레귤레이터
280 : 고전압발생부 290 : 기폭부
310,450 : 제1차단부 330,460 : 제2차단부
본 발명은 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 외부전원에 의한 고전압충전을 차단하기 위한 차단장치에 관한 것이다.
금속선 폭발형 기폭관(Explosive Bridge Wire;EBW) 구동장치는 일종의 ESAD(Electrical Safe and Arm)으로 산업 및 우주분야에서 널리 사용되는 장치로서, 로켓이나 발사체의 경우 운영 특성상 발사 전에는 외부전원을 사용하다고 발사가 임박하면 내부전원으로 전환하고, 안전 모드(safe mode)에서 장전 모드(arm mode)로 전환하는 경우 금속선 폭발형 기폭관 구동장치가 충전되도록 하는 장치를의미한다.
다시 말하면, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치는 5A의 전류에 의해 기폭되는 HBW(Hot Bridge Wire)와는 달리 2400V 이상의 고전압에서 기폭되어 안전성 측면에 장점이 있는 이유로 인해 별도의 안전장치(Safe and Arm device)를 두지 않고 금속선 폭발형 기폭관 구동장치만으로 운영을 한다.
따라서, 종래의 발사체 또는 로켓 등에 적용된 금속선 폭발형 기폭관 구동장치는 내부 또는 외부전원에 상관없이 전원이 인가되고, 장전 모드로 전환되면 금속선 폭발형 기폭관 구동장치 내에 고전압이 충전되도록 설계되어 있다.
종래 일반적인 금속선 폭발형 기폭관 구동장치를 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이, 외부 또는 내부전원(110)을 입력받아 파이로 안전/장전 신호에 따라 개 폐되는 스위치(120)를 거쳐 스위치(120)가 온(ON)될 경우 레귤레이터(130)를 경유하여 논리회로부(140)로 공급되며 이와 함께 고전압발생부(150)에 동시에 전원이 공급되도록 구성되며, 고전압발생부(150)에 의해 발생된 고전압은 기폭부(160)에 공급되어 발사체 또는 로켓의 발사를 위한 기폭이 이루어진다.
그러나 전술한 종래의 금속선 폭발형 기폭관 구동장치 다음과 같은 문제가 있다.
통상적으로 발사대에 로켓 또는 발사체 등이 올려진 후 최종적으로 기능점검을 위해 외부전원에서 각 장비들의 기능점검을 수행하고, 내부전원으로 전환하여 발사하게 된다.
이와 같은 시스템 환경에서는 외부전원에 의하여 인가된 전원를 통하여 기폭장치가 구동할 위험성에 노출될 수 있어 안전상의 이유로 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 기능점검을 수행하는데 어려움이 따르게 되며, 이를 위해 발사체 외피에 점검을 수행할 수 있는 별도의 추가장비를 필요로 하게 된다.
또한, 서로 다른 내부전원과 외부전원이 타 전원에 영향을 주게 되어 파이로 안전/장전 신호가 오작동하여 스위치(120)가 오작동하게 되면 사람의 인명이나 발사대기 로켓과 위성에 큰 타격을 주어 막대한 재산상 피해를 줄 수도 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 기체의 발사가 임박하게 된 경우 외부전원부에 의한 고전압충전부의 충전을 원천적으로 차단하여 내부전원부에 의해서만 금속선 폭발형 기폭관 구동장치가 고전압 충전되도록 함으 로써, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 기능점검을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로는, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 스위치구동 또는 모니터링에 관한 논리회로부에 전원을 공급하는 외부전원부; 상기 논리회로부 또는 기폭을 위한 고전압발생부에 전원을 공급하는 내부전원부; 입력된 외부전원 개폐신호에 의하여 상기 외부전원부의 외부전원을 공급 또는 차단하는 제1릴레이; 입력된 내부전원 개폐신호에 의하여 상기 내부전원부의 내부전원을 공급 또는 차단하는 제2릴레이; 상기 외부전원이 고전압발생부에 유입되지 못하도록 차단하는 메인차단부; 및 입력된 파이로(pyro) 안전/장전 신호에 의하여 상기 내부전원이 상기 고전압발생부에 공급 또는 차단되도록 하는 제3릴레이를 포함한다.
상기 구성에 있어서, 상기 내부전원부는 상기 외부전원부와 병렬로 연결되어 상기 논리회로부에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 메인차단부는 상기 내부전원이 상기 고전압발생부로 공급되는 경로로 상기 외부전원이 유입되지 못하도록 상기 내부전원이 상기 논리회로부로 공 급되는 경로상에 상기 제2릴레이와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.
더욱이, 상기 메인차단부는 공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1릴레이와 직렬로 연결되며 상기 공급된 외부전원의 역류를 차단하는 제1차단부; 및 상기 제3릴레이와 직렬로 연결되며 상기 고전압발생부로 공급된 내부전원의 역류를 차단하는 제2차단부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제1차단부 또는 제2차단부는, 공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적인 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전 회로를 도시한 블록도이다.
먼저, 도 2를 참조하여 제1실시예를 상세히 설명하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로는 외부전원부(210), 내부전원부(220), 제1릴레이(230), 제2릴레이(240), 메인차단부(250) 및 제3릴레이(260)를 포함한다.
상기 외부전원부(210)는 EBW구동장치의 스위치구동 또는 모니터링에 관한 논리회로부(270)에 전원을 공급하며, 지상으로부터 공급되는 전원부이며, 상기 내부전원부(220)는 상기 논리회로부(270) 또는 기폭을 위한 고전압발생부(280)에 전원을 공급하며, 배터리 전원 등이 될 수 있다.
이러한 내부전원부(220)는 상기 외부전원부(210)와 병렬로 연결되어 상기 논리회로부(270)에 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
상기 제1릴레이(230)는 입력된 외부전원 개폐신호에 의하여 상기 외부전원부(210)의 외부전원을 공급 또는 차단하며, 상기 제2릴레이(240)는 입력된 내부전원 개폐신호에 의하여 상기 내부전원부(220)의 내부전원을 공급 또는 차단한다.
상기 외부전원 개폐신호와 내부전원 개폐신호는 지상으로부터 공급되며, 기체 운용에 관한 주 제어부에서 통합적으로 통제하여 신호가 공급되도록 운영하는 것이 바람직하다.
상기 제1릴레이(230) 및 제2릴레이는 외부신호에 의하여 전기적 도통관계를 개폐할 수 있는 계전기를 포함하여 다양한 응용소자가 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명의 상기 메인차단부(250)는 상기 외부전원이 고전압발생 부(280)에 유입되지 못하도록 차단하는 기능을 담당하는 구성요소에 해당한다.
도 1과 도 2에 개시되어 있는 바와 같이 외부전원이 고전압발생부로 유입되지 못하도록 구성하기 위하여 제1릴레이 및 제2릴레이를 유기적으로 운용하는 방법도 가능하다.
상기 제1릴레이와 제2릴레이는 앞서 설명한 바와 같이 개폐신호 등을 비행기체 등과 이격되어 있는 지상 등에 설치되는 주제어부의 통제를 받게 되므로 상기 릴레이를 효과적으로 운영함으로써 외부전원의 유입을 차단하는 것이 가능할 수는 있으나, 기계의 오동작이나 조작자의 실수 또는 작업자들 간의 의사소통의 부재 등으로 발생할 수 있는 만약의 사태를 충분히 대비하지 못하는 문제점이 존재할 수 있다.
이러한 문제점을 외부 인적 요인 등에 의존하지 않고 전자기계적으로 즉, 시스템 적으로 해결하기 위하여 외부전원부로부터 유입되는 전원을 차단하는 메인차단부(250)을 추가적으로 구성한다.
상기 메인차단부(250)는 유입되는 전원을 효과적으로 차단할 수 있는 구성이므로 인가된 외부전원이 상기 고전압발생부(280)로 인가되지 못하도록 하는 기능 즉, 레귤레이터(275)를 경유하여 논리회로부(270)에 인가되는 외부전원이 기폭부 방향으로 역류되지 않도록 하는 기능을 수행하는 다양한 전자소자 및 전자소자의 조합을 통한 회로 등을 통한 다양한 응용례가 가능함은 당업자에게는 자명하다고 할 수 있다.
또한, 상기 메인차단부(250)는 상기 내부전원이 상기 고전압발생부(280)로 공급되는 경로로 상기 외부전원이 유입되지 못하도록 상기 내부전원이 상기 논리회로부(270)로 공급되는 경로상에 상기 제2릴레이(240)와 직렬로 연결되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성함으로써, 내부전원부에 의한 내부전원이 구동하게 되는 경우, 논리회로부 및 고전압발생부로 유입될 수는 있으나, 외부전원부에 의한 외부전원이 고전압발생부로 유입되지 못하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 제3릴레이(260)는 입력된 파이로(pyro) 안전/장전 신호에 의하여 상기 내부전원이 상기 고전압발생부(280)에 공급 또는 차단되도록 한다. 즉, 상기 파이로 안전/장전 (pyro safe/arm)신호가 외부 주제어부 등에서 인가되는 경우에 한해 내부전원이 고전압발생부로 인가되도록 하는 구성에 해당한다.
앞서 설명한 바와 같이 상기의 제1,2,3릴레이(230,240,260)는 입력된 외부 작동 신호에 의하여 전기적 개폐구동을 하는 구성에 해당하므로 트랜지스터, 물리적 또는 전자적으로 구동되는 스위치 등 다양한 적용례가 가능함은 물론이다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 도시한 블록도이다.
도 3에서 도시한 도면 부호 중에서 도 2와 동일한 부호는 동일한 구성이며, 동일한 역할을 수행하므로 하기에서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제2실시예에 의한 금속선 폭발형 기폭관 구동장치 의 안전회로는 제1차단부(310)와 제2차단부(330)를 더 포함한다.
제1차단부(310)는 제1릴레이(230)와 직렬로 연결되며 공급된 외부전원의 역류를 차단하며, 제2차단부(330)는 제3릴레이(260)와 직렬로 연결되며 고전압발생부(280)로 공급된 내부전원의 역류를 차단한다.
전기적 전위가 외부요인(강한 전자기장, 작동 오류 등)에 의하여 내부전원부 또는 외부전원부로 전원이 역류하게 되면, 소자의 오동작이나 파손 등이 발생할 수 있으므로 상기 전원공급부로의 역류를 방지하기 위한 구성을 실현하기 위하여 상기와 같이 제1, 2차단부(310, 330)를 추가적으로 구성한다.
한편, 본 발명의 제3실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 도시한 블록도인 도 4를 통하여 본 발명의 제3실시예에 따른 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로를 살펴보기로 한다.
도 4에서 도시한 도면 부호 중에서 도 2와 동일한 부호는 동일한 기능 및 작용을 수행하는 동일 구성이므로 아래에서는 중복된 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제3실시예에 의한 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로에서 메인차단부(430)는 공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성될 수 있으며, 또한, 제1차단부(450)와 제2차단부(460)는 공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성되어 있다.
역류를 방지하기 위하여 간단하게 채용할 수 있는 전자소자가 다이오드 소자 이며, 적용되는 실시예의 회로 환경에 적합한 다이오드 소자를 선택하여 상기와 같 이 역류방지에 필요한 방향으로 설치함으로써 상기 메인차단부(450)를 구성을 실현할 수 있다.
상기와 같이 구성된 제3실시예의 금속선 폭발형 기폭관 구동장치 안전회로의 동작상태를 살펴보기로 한다.
먼저, 외부전원 개폐신호에 따라 제1릴레이(410)가 온(ON)되면, 외부전원부(210)의 외부전원이 제1차단부(450)를 거쳐 스위치구동 또는 모니터링에 관한 논리회로부(270)에 공급되고, 이와 동시에 메인차단부(430)에 의해 외부전원이 내부전원부(220)나 고전압발생부(280) 측으로 유입되는 것이 차단된다.
즉, 제1릴레이(410)가 온되어 외부전원부(210)의 외부전원이 공급되는 경우 제2,3릴레이(420,440)의 상태에 관계없이 논리회로부(270)에만 외부전원이 공급되고, 고전압발생부(280)의 전원은 논리회로부(270)에 절대로 공급될 수 없다.
이와 반대로, 내부전원 개폐신호에 따라 제2릴레이(420)가 온(ON)되면, 내부전원부(220)의 내부전원이 메인차단부(430)를 거쳐 논리회로부(270)에 공급되고, 제1차단부(450)에 의해 외부전원부(210) 측으로 내부전원이 유입되는 것이 차단된다.
또한, 파이로 안전/장전 신호에 따라 제3릴레이(440)가 온(ON)되면, 고전압발생부(280)에도 내부전원부(220)의 내부전원이 공급되어 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 고전압인 2400V가 충전되고, 충전된 고전압은 기폭부(290)에 공급되어 기폭이 이루어진다.
상기와 같이 본 발명의 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로에 따르면 별도의 독립된 안전장치 추가 없이 제1,2,3릴레이(230,410,240,420,260,440), 메인차단부(250,430), 제1,2차단부(310,450,330,460)를 이용하여 금속선 폭발형 기폭관 구동장치에 안전기능을 추가함으로써, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치를 안전하게 구동할 수 있으므로 인명 및 재산피해와 직결되어 안전을 각별히 요하는 각종 고전압 폭약장비에 유용하게 응용이 가능하다.
또한, 발사가 임박하면 외부전원부(210)에서는 어떠한 일이 있어도 충전되지 않고, 내부전원부(220)에서만 금속선 폭발형 기폭관 구동장치가 고전압 충전되도록 함으로써, 발사준비시 안전성을 높일 수 있다.
나아가, 내부전원부(220)에서 내부전원이 공급되는 경우에만 장전 신호를 입력하여 제3릴레이(260,440)가 온되도록 하여 금속선 폭발형 기폭관 구동장치에 고전압이 충전되도록 함으로써, 고전압이 충전될 수 없는 외부전원부(210)에서 외부전원이 입력되는 경우 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 기능점검을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 독립된 안전장치 추가 없이 제1,2,3릴레이, 메인차단부, 제1,2차단부를 이용하여 금속선 폭발형 기폭관 구동장치에 안전기능을 추가함으로써, 금속선 폭발형 기폭관 구동장치를 안전하게 구동할 수 있으므로 인명 및 재산피해와 직결되어 안전을 각별히 요하는 각종 고전압 폭약장비에 유용하게 응용이 가능하다.
둘째, 발사가 임박하면 외부전원부에서는 어떠한 일이 있어도 충전되지 않고, 내부전원부에서만 금속선 폭발형 기폭관 구동장치가 고전압 충전되도록 함으로써, 발사준비시 안전성을 높일 수 있다.
셋째, 내부전원부에서 내부전원이 공급되는 경우에만 장전 신호를 입력하여 제3릴레이가 온되도록 하여 금속선 폭발형 기폭관 구동장치에 고전압이 충전되도록 함으로써, 고전압이 충전될 수 없는 외부전원부에서 외부전원이 입력되는 경우 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 기능점검을 효과적이고 안전하게 수행할 수 있다.

Claims (6)

  1. 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 스위치구동 또는 모니터링에 관한 논리회로부에 전원을 공급하는 외부전원부;
    상기 논리회로부 또는 기폭을 위한 고전압발생부에 전원을 공급하는 내부전원부;
    입력된 외부전원 개폐신호에 의하여 상기 외부전원부의 외부전원을 공급 또는 차단하는 제1릴레이;
    입력된 내부전원 개폐신호에 의하여 상기 내부전원부의 내부전원을 공급 또는 차단하는 제2릴레이;
    상기 외부전원이 고전압발생부에 유입되지 못하도록 차단하는 메인차단부; 및
    입력된 파이로(pyro) 안전/장전 신호에 의하여 상기 내부전원이 상기 고전압발생부에 공급 또는 차단하는 제3릴레이를 포함하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 내부전원부는,
    상기 외부전원부와 병렬로 연결되어 상기 논리회로부에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 메인차단부는,
    상기 내부전원이 상기 고전압발생부로 공급되는 경로로 상기 외부전원이 유입되지 못하도록 상기 내부전원이 상기 논리회로부로 공급되는 경로상에 상기 제2릴레이와 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 메인차단부는,
    공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1릴레이와 직렬로 연결되며 상기 공급된 외부전원의 역류를 차단하는 제1차단부; 및
    상기 제3릴레이와 직렬로 연결되며 상기 고전압발생부로 공급된 내부전원의 역류를 차단하는 제2차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제1차단부 또는 제2차단부는,
    공급된 전원의 역류를 방지하는 다이오드 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로.
KR1020060116518A 2006-11-23 2006-11-23 금속선 폭발형 기폭관 구동장치의 안전회로 KR100798887B1 (ko)

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