KR100948441B1 - 점화장치부착 가스토치 - Google Patents

Abstract

본 발명, 점화장치 부착 가스토치는, 연소용 혼합가스가 통과하는 혼합가스통로가 내부에 형성된 몸체와, 혼합가스통로의 혼합가스를 분사하여 불꽃을 발생하는 노즐을 구비하여, 가열 및 절단용 불꽃을 만드는 가스토치로서, 상기 노즐의 단부에 인접하여 결합된 점화장치를 포함하고, 상기 점화장치는: 점화용 불꽃을 발생하는 점화노즐과, 점화노즐의 혼합가스통로 내에 설치된 착화용 스파크전극과, 몸체의 혼합가스통로의 혼합가스가 상기 점화노즐을 통과하도록 하기위하여 점화노즐과 몸체의 혼합가스통로 사이에 설치되고 혼합가스 흐름을 개폐시키는 점화밸브와, 점화밸브를 열면서 스파크전극에 고압의 전기를 인가하는 트리거 수단을 구비하여 이루어진다.

혼합가스통로, 점화노즐, 스파크전극, 세라믹노즐, 점화버튼, 압전소자

Description

점화장치부착 가스토치 {GAS TORCH With IGNITION }

본 발명은 점화장치부착 가스토치에 관한 것으로서, 특히 연료가스와 산소를 혼합하여 불꽃을 발생하고 대상물을 가열하거나 가열하여 절단하도록 한 가스토치에 관한 것이다.

가스토치라고 하는 것으로서, 가스를 연소시켜 불꽃을 만들고 이 불꽃으로 물체를 가열하거나 가열하여 절단 또는 용접하는 기구를 말한다.

일반적으로 간단한 토치는 프로판가스통을 부착하여 가스불꽃을 분사하는 구조의 것도 있지만 산소와 연료가스를 혼합하여 용접과 절단 작업을 하도록 만든 전문적인 가스토치도 있다.

토치란 철판 절단 또는 가스용접시 아세틸렌 또는 엘피지(LPG가스등과 산소를 혼합 또는 조절하여 불꽃을 만드는 부분으로 취관이라고도 한다. 이러한 토치는 일반적으로 산소와 연료가스가 각각 유입되는 유입관과 이러한 기체의 유입을 조절하는 밸브와 이러한 기체들이 공급되는 파이프와 팁(tip), 등으로 이루어지며, 팁의 부위에서 최종적으로 혼합기체가 방출되어 점화된다.

그러나 종래의 가스토치는 일체형으로 이루어진 점화장치가 구비되지 아니하 여 별도의 인화장치 즉 라이터나 성냥 등으로 가스토치를 점화시켜 불편하였다. 일반적으로 용접이나 절단작업은 두꺼운 방화장갑 등을 끼고 수행하게 된다. 따라서 성냥 등의 외부 점화기구를 이용하여 가스토치를 인화시키려면 그 만큼 작업수행에 지장을 주게된다.

그래서, 별도의 자동점화 장치를 내장시켜 일체형으로 제작됨으로써 용접 또는 절단 작업 수행을 편리하게 하기 위한 자동점화 장치가 부착된 토치가 본 출원인에 의하여 제안된바 있다.

출원번호 20-1998-0003124, 출원일자 1998.03.05, 공개번호 20-1998-0024777호, 실용신안등록 제249468호 "자동점화장치부착가스토치"는 종래의 토치에 별도의 점화장치를 결합시켜 일체형으로 제작하므로서 용접 또는 절단작업 수행을 편리하게 하고, 또한 일차점화시 사용되는 기체를 이차점화에 사용되는 기체를 사용하므로서 별도의 기체사용없이 단순한 점화장치를 구비하는 자동점화장치가 부착된 토치였다. 자동점화 장치가 부착된 토치는 가스 토치를 점화시키기 위해 제1연료가스 파이프에 형성된 콕을 개방시켜 혼합가스 파이프와 연결된 제1 연료가스 파이프 및 점화용 반응기체 공급장치와 연결된 제2 연료가스 파이프에 동시에 반응기체를 공급하고, 점화 버튼을 동작시키면 점화격발장치에 의해 불꽃이 발생되며, 이 불꽃에 의해 점화용 반응기체 공급장치에 의해 공급된 반응기체가 일차 점화되면서 연소 주불꽃이 발생되는 구조이다.

그러나, 자동점화 장치가 부착된 가스 토치는 반응기체인 엘피지를 공급하기 위해 제1 연료가스 파이프의 콕을 개방시키면 제1 연료가스 파이프와 제2 연료가스 파이프에 동시에 공급되어 점화 버튼이 작동되면 팁에서 과다한 불꽃이 발생되는 문제점이 있었다. 즉, 종래 자동점화 장치가 부착된 가스 토치는 콕을 개방시키면 반응기체가 혼합 기체 파이프를 거쳐 팁으로 공급되고, 점화 버튼이 작동되면 제 2 연료가스 파이프를 통해 1차 점화를 위한 노즐로 공급되어 분사된 연료가스에 불꽃을 발생시켜 일차 점화가 이루어지나, 이때는 이미 팁에도 연료가스가 공급된 상태이므로 불꽃 발생기에서 발생된 불꽃에 의해 팁 부분에서 과다한 크기의 화염이 발생된다. 따라서, 작업자가 화상 등의 안전사고를 당할 위험성이 큰 문제가 있었다.

또 출원번호 20-2002-0008580, 출원일자 2002.03.22, 실용신안등록 제280189호 "자동점화 장치 부착 가스토치"는 연소 주불꽃을 형성하는 팁, 불꽃 발생부, 점화용 연료가스 공급장치, 점화 격발수단, 연료가스 파이프, 연료가스 제어밸브, 점화용 연료가스 파이프, 연료가스 조절밸브 등으로 이루어지고, 점화용 연료가스 파이프를 연료가스 조절밸브의 전단부에 연결하여 연료가스가 연료가스 조절밸브의 개폐에 관계없이 점화용 연료가스 공급장치로 공급되도록 하여 상기 팁 바디에 부착된 불꽃 발생부에서 점화되고 그 불꽃에 의해 가스토치의 주 노즐에서 점화되는 구조이다.

그러나 연료가스 공급라인의 분기가 조절밸브 전단에 위치하여 조절밸브의 개페와 관계없이 연료가스는 점화용 연료가스공급장치로 공급이 되어서 점화버튼을 누르게 되면 발생하는 스파크로 인하여 연료가스와 공기중의 산소가 연소하게 되고, 불꽃이 발생하여 작업자가 화상을 당할 위험이 있고, 종래 기술에서는 점화용 보조 불꽃을 만들기 위한 점화노즐의 구멍크기를 미세하게 하여야 하므로, 점화 노즐에 유입되는 반응기체에 포함된 이물질이나 먼지가 노즐을 막는 경우가 있고, 또한 사용하지 아니하는 시간에 주변의 대기가 노즐의 내부로 흡입되면서 먼지나 이물질이 노즐 구멍을 막아서 점화불량이 발생하고, 노즐의 반응기체와 외부에서 흡입되는 공기의 비율이 일정하지 못하기 때문에 착화불량이 발생되는등의 문제가 있었다.

종래의 토치에서는 연료가스 조절밸브의 개폐와 관계없이 점화버튼 작동시 화염이 일어났던 문제가 있었는데, 본 발명에서는 연료조절밸브를 열기 전에는 연료가스가 연료파이프 및 가스통로로 흘러들어가지 못하게 하여, 종래기술의 문제를 해결하려는 것이다.

또한, 종래 기술에서는 점화용 보조 불꽃을 만들기 위한 점화노즐의 구멍크기를 미세하게 하여야 하므로, 점화노즐에 유입되는 반응기체에 포함된 이물질이나 먼지가 노즐을 막는 경우가 있고, 또한 사용하지 아니하는 시간에 주변의 대기가 노즐의 내부로 흡입되면서 먼지나 이물질이 노즐 구멍을 막아서 점화불량이 발생하고, 노즐의 반응기체와 외부에서 흡입되는 공기의 비율이 일정하지 못하기 때문에 착화불량이 발생되는등의 문제를 해결하고자 하는 것이다.

본 발명, 점화장치 부착 가스토치는, 연소용 혼합가스가 통과하는 혼합가스통로가 내부에 형성된 몸체와, 혼합가스통로의 혼합가스를 분사하여 불꽃을 발생하는 노즐을 구비하여, 가열 및 절단용 불꽃을 만드는 가스토치로서, 상기 노즐의 단부에 인접하여 결합된 점화장치를 포함하고, 상기 점화장치는: 점화용 불꽃을 발생하는 점화노즐과, 점화노즐의 혼합가스통로 내에 설치된 착화용 스파크전극과, 몸체의 혼합가스통로의 혼합가스가 상기 점화노즐을 통과하도록 하기위하여 점화노즐과 몸체의 혼합가스통로 사이에 설치되고 혼합가스 흐름을 개폐시키는 점화밸브와, 점화밸브를 열면서 스파크전극에 고압의 전기를 인가하는 트리거 수단을 구비하여 이루어진다.

본 발명은, 몸체의 혼합가스통로에 연료가스와 산소를 혼합하여 공급하는 혼합가스파이프, 연료공급원에 연결되고 혼합가스파이프에 연료가스를 공급하며 그 흐름을 제어하는 연료파이프 및 연료밸브, 산소공급원에 연결되어 혼합가스파이프에 산소를 공급하며 그 흐름을 제어하는 제1산소파이프 및 제1산소밸브, 제1산소밸브가 설치된 제1산소파이프에서 분기하여 절단용 산소를 공급하는 제2산소파이프와 그 흐름을 조절하는 제2산소밸브를 추가로 포함한다.

본 발명의 트리거수단은, 스파크전극에 연결되어 고전압을 발생하는 압전소자와, 압전소자에 기계적인 힘을 가하는 점화버튼을 포함하여 이루어지고, 점화버튼을 작동시키면 압전소자에서 고전압이 발생되어 스파크전극에서 스파크를 발생하도록 구성된 것이다.

본 발명에서 점화밸브는 밸브스템과 밸브스프링을 포함하여 이루어지고. 밸브스프링 힘에 의하여 밸브스템이 항상 클로즈 상태로 유지되며, 밸브스템은 점화버튼에 연결되어 점화버튼이 작동될 때 밸브스템이 이동되어 오픈 되도록 구성된 것이다.

본 발명에서 점화장치의 점화노즐은, 세라믹재질의 노즐로 이루어지고, 스파크전극이 점화노즐 내부에 설치된다. 점화노즐의 노즐직경은 1.2 mm 내지 1.6 mm가 적당하다.

본 발명의 가스토치를 사용하면 점화노즐의 넓은 직경으로 인하여 가스통로가 막힐 염려가 없으며, 또한 산소와 연료가스가 혼합된 혼합가스에 스파크를 일으켜 불을 붙이므로 착화가 잘 이루어져서 점화불량이 발생하지 않는 효과가 있다.

본 발명의 가스토치를 사용하면 혼합밸브를 잠그기만 하면 점화버튼을 눌러도 점화불꽃이 발생되지 않게 되여 안전사고를 방지하는 효과가 있다.

또 점화버튼을 눌러야 점화노즐에 연소용 혼합가스가 공급되므로 가스의 누설이 없고, 스파크전극이 세라믹노즐에 의하여 절연되므로 누전으로 인한 스파크발생 불량 문제가 해결된다.

도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 설명한다.

도 1에서 보인 바와 같이, 본 발명의 점화장치부착 가스토치는 연소용 혼합가스가 통과하는 혼합가스통로(11)가 내부에 형성된 몸체(A)와, 이 몸체에 결합되어 혼합가스를 분사하는 노즐(12)을 가지고 있고 연소용 혼합가스를 연소시키는 팁(13)과, 몸체(A)의 노즐(12) 단부에 인접하도록 결합된 점화장치와, 몸체의 혼합가스통로(11)와 산소 주입구(1) 및 연료가스 주입구(2)를 연결하는 파이프들과 각각의 파이프의 흐름을 조절하는 조절밸브들로 이루어진 배관부를 가지고 있다.

몸체의 노즐(12)은 도면에는 일체로 도시되어 있지만 제작의 편의상 단부에 팁(13)이 별도로 붙어 있고, 몸체의 혼합가스통로(11)에 인입하는 혼합가스는 노 즐(12)를 통하여 팁(13)에서 대기중으로 분사된다. 노즐과 팁에는 여러개의 작은 구멍들이 형성되어 있는데 중앙에는 산소분사 구멍이 있다.

점화장치는 몸체의 노즐 바로 옆에 일체로 부착되어 형성된다. 노즐(12)단부에 인접한 몸체(A)에 형성된 금속노즐(16)과, 금속노즐의 내부에 부착되고 점화용 불꽃을 인가하는 점화노즐(17)과, 점화노즐의 혼합가스통로 내에 설치된 착화용 스파크전극(15)과, 몸체의 혼합가스통로의 혼합가스가 점화노즐을 통과하도록 하기위하여 점화노즐과 몸체의 혼합가스통로 사이에 설치되고 혼합가스 흐름을 개폐시키는 점화밸브(40)와, 점화밸브를 열면서 동시에 스파크전극에 고압의 전기를 인가하는 트리거 수단(B)을 구비한다. 금속노즐의 중앙에는 혼합가스분사 구멍이 있다.
트리거수단(B)은, 스파크전극에 연결되어 고전압을 발생하는 압전소자(32)와, 압전소자에 기계적인 힘을 가하는 점화버튼(31)을 포함하여 이루어진다.

삭제

점화버튼은, 도면에서 보인 실시예에서, 손으로 누르는 버튼(31)이 돌출되어 있고, 로드(31-1)가 축(31-2)에 의하여 회전하도록 되어 있다. 점화버튼(31)을 누르면 버튼의 로드(31-1)가 축을 중심으로 하여 반시계 방향으로 회전하면서, 점화밸브(40)의 밸브스템(41)에 연결된 밸브도선(43)이 당겨 주도록 되어 있다. 또한, 점화버튼이 눌러지면서 버튼의 로드(31-1)가 회전하여 압전소자(32: 일반적 공지의 구조)의 충격발생부를 트리거시켜 충격력을 가하게 되고, 이 충격력에 의하여 압전소자에서 고전압이 발생된다. 압전소자에서 발생한 전기는 점화도선(33)을 통하여 점화노즐(17)의 혼합가스통로 내에 착설된 스파크전극(15)으로 흐르며, 이 전기는 몸체의 금속노즐(16)과 스파크전극 사이에 고전압이 인가되게 되어 스파크를 일으키고, 그 스파크에 의해 점화노즐(17)에서 나오는 혼합가스에 불이 붙게 되어 있다.

점화밸브(40)는 몸체의 혼합가스통로에 구멍을 뚫어서 밸브시트로 작용하도록 하고, 니들밸브(41)와 니들밸브스템(41-1)과 밸브스프링(42)이 밸브실 내에 설치된다. 밸브스프링은 니들밸브(41)를 항상 밀어서 노멀크로즈 상태가 되도록 한다. 또한 밸브스템은 밸브도선(43)으로 트리거수단의 로드(31-1)와 연결되어 있고, 점화버튼의 로드가 회전되어 도선을 당기면 점화밸브가 열리고 점화버튼의 로드가 원위치되면 당기는 힘이 없어지게 되어 스프링힘에 의하여 점화밸브가 닫히도록 되어 있다.

점화노즐(17)은, 세라믹재질의 노즐로 이루어지고, 외부의 충격으로부터 점화노즐의 파손을 방지하기 위하여 몸체의 금속노즐(16)의 내부에 부착된다. 점화노즐 입구는 점화밸브(40)의 밸브실과 통하게 되어 있고, 점화노즐의 출구는 금속노즐로 통하게 되어있어서, 점화노즐에서 분사되는 혼합가스는 금속노즐의 혼합가스 구멍을 통하여 공기중으로 분사된다. 점화노즐 내부에는 스파크전극(15)이 노출되어 설치되는데. 압전소자에서 발생한 전기는 절연된 점화도선(33)을 통하여 스파크전극(15)에 연결된다. 점화노즐의 노즐직경은 1.2 mm 내지 1.6 mm으로 하는 것이 좋다. 혼합가스에 포함된 이물질이나 먼지, 사용하지 아니하는 시간에 주변의 대기중의 먼지나 이물질이 노즐의 내부로 흡입되면서 노즐 구멍이 막혀 발생하는 점화불량이 일어나지 않을 정도의 직경을 가진다. 작업환경에 따라서 점화노즐의 직경을 선택하는것이 좋다.
본 발명은 배관부를 추가로 포함하여 이루어진다. 배관부는 몸체(A)의 혼합가스통로(11)에 연료가스와 산소를 혼합하여 혼합가스를 공급하는 혼합가스파이프(21)와, 연료공급원(2)에 연결되고 혼합가스파이프에 연료가스를 공급하며 그 흐름을 제어하는 연료파이프(22) 및 연료밸브(23)와, 산소공급원(1)에 연결되어 혼합가스파이프에 산소를 공급하며 그 흐름을 제어하는 제1산소파이프(24) 및 제1산소밸브(25)와, 제1산소파이프에서 분기하여 절단용 산소를 공급하는 제2산소파이프 (26)와 그 흐름을 조절하는 제2산소밸브(27)를 포함한다. 특히 연료밸브(23)를 열어야 혼합가스파이프에 연료가스가 공급되고, 제1산소밸브를 열어야 혼합가스파이프에 산소가 공급된다. 그래서 연료파이프(22)를 연료공급원(2)에 연결하여도 연료밸브(23)을 열지 아니하면, 혼합가스통로(11)와 노즐(12) 및 팁(13), 그리고 점화장치에 연료가스가 공급되지 아니한다.

삭제

본 발명의 점화장치부착 가스토치를 동작시켜서 물체를 가열하거나 절단불꽃을 발생시키는 방법은 다음과 같다.

연료공급원(2)과 연결된 연료파이프의 연료밸브(23)를 열면 연료가스가 연료파이프(22)에 들어오게 된다. 연료파이프를 통하여 공급된 연료가스는 혼합가스파이프(21)로 공급된다.

산소공급원(1)과 연결된 제1산소파이프를 통하여 산소가 제1산소파이프(24)로 공급되고, 제1산소파이프 중간에서 분기되어 혼합가스파이프로 공급되는 산소와 제2산소파이프(26)에 공급되는 산소로 나누어진다.

제1산소파이프(24)의 끝단에는 제1산소밸브(25)가 있고, 이 밸브를 열면 산소가 혼합가스파이프(21)로 공급된다.

이렇게 연료밸브(23)와 제1산소밸브(25)를 개방하면 연료가스와 산소가 혼합하여 이루어진 혼합가스는 혼합가스파이프(21)를 지나 몸체(A)로 이동하여 혼합가스통로(11)에 들어가게 되고, 그래서 노즐(12)을 지나 팁(13)으로 분출된다. 그러나 점화밸브(41)가 닫혀 있기 때문에 점화노즐(17)에는 공급되지 아니한다.

이때, 점화버튼(31)을 누르면 버튼의 로드(31-1)가 축 회전하면서, 점화밸브(40)의 점화도선(43)을 당겨서 니들밸브(41)를 밀어주는 밸브스프링(42) 힘을 이기고 점화밸브가 열리게 된다. 점화밸브가 열리면서 혼합가스통로(11)에 흐르는 혼합가스의 일부는 점화노즐(17)로 분출된다.

또한, 점화버튼(31)이 눌러지면서 버튼의 로드(31-1)가 축 회전하여 압전소자(32)에 충격력을 가하게 되고, 이 충격력으로 인하여 압전소자에서 고전압이 발생된다. 압전소자에서 발생한 전기는 점화도선(33)을 통하여 점화노즐(17)의 혼합가스통로 내에 착설된 스파크전극(15)으로 흐르며, 이 전기는 스파크전극과 금속노즐(16)과의 사이에 스파크를 일으키고 그 스파크에 의해 점화노즐(17)에서 나오는 혼합가스에 불이 붙게된다. 눌렀던 점화버튼을 놓으면 로드(31-1)가 원위치되고 점화밸브(40)가 크로즈되어 점화용 불꽃은 사라진다.

한편, 팁(13)으로 분출되던 혼합가스는 점화장치에서 발생한 점화불꽃에 의해 불이 옮겨 붙어 불꽃이 형성된다. 이후 점화버튼을 놓으면 점화밸브(40)가 닫히면서 점화장치의 불꽃이 소멸되어도 이후 팁(13)에 형성된 불꽃은 계속되며, 이를 이용하여 가열작업을 하게 된다.

가열 및 절단 작업을 할 때, 제2산소밸브(27)를 열면 팁(13)에 고압산소가 분출하게 되고 이 불꽃을 이용하여 가열한 소재를 절단할 수가 있다. 이러한 작업은 이미 범용되고 있는 방식이다.

불꽃의 세기는 연료밸브와 산소밸브를 조절하므로써 쉽게 바꿀 수 있다. 팁의 불꽃을 소멸하는 방법은 연료가스 밸브를 잠그면 된다.

작업이 끝나면 연료밸브(23)와 산소밸브(25) 및 제2산소밸브(27)를 잠그는것으로 작업은 마무리된다.

도 1은 본 발명 점화장치부착 가스토치의 단면을 개략적으로 보인 개략단면도이다.

도면부호는 아래와 같다.

11: 혼합가스통로 12: 노즐 13: 팁 15: 스파크전극

16: 금속노즐 17: 점화노즐 21: 혼합가스파이프

22: 연료파이프 23: 연료밸브 24: 제1산소파이프

25: 제1산소밸브 26: 제2산소파이프 27: 제2산소밸브

31: 점화버튼 31-1: 로드 31-2: 축 32: 압전소자

33: 점화도선 40: 점화밸브 41: 니들밸브 41-1: 니들밸브스템

42: 밸브스프링 43: 밸브도선 A: 몸체 B: 트리거 수단

Claims (6)

1. 연소용 혼합가스가 통과하는 혼합가스통로가 내부에 형성된 몸체와, 혼합가스통로의 혼합가스를 분사하여 불꽃을 발생하는 노즐을 구비하여, 가열 및 절단용 불꽃을 만드는 가스토치로서, 상기 노즐의 단부에 인접하여 결합된 점화장치를 포함하고, 상기 점화장치는:

   점화용 불꽃을 발생하는 점화노즐과,

   점화노즐의 혼합가스통로 내에 설치된 착화용 스파크전극과,

   몸체의 혼합가스통로의 혼합가스가 상기 점화노즐을 통과하도록 하기위하여 점화노즐과 몸체의 혼합가스통로 사이에 설치되고 혼합가스 흐름을 개폐시키는 점화밸브와,

   점화밸브를 열면서 스파크전극에 고압의 전기를 인가하는 트리거 수단을 구비하여 이루어지는 것이 특징인 점화장치부착 가스토치.
2. 청구항 1에 있어서,

   몸체의 혼합가스통로에 연료가스와 산소를 혼합하여 공급하는 혼합가스파이프와,

   연료공급원에 연결되고 상기 혼합가스파이프에 연료가스를 공급하며 그 흐름을 제어하는 연료파이프 및 연료밸브와;

   산소공급원에 연결되어 혼합가스파이프에 산소를 공급하며 그 흐름을 제어하 는 제1산소파이프 및 제1산소밸브와;

   제1산소밸브가 설치된 제1산소파이프에서 분기하여 절단용 산소를 공급하는 제2산소파이프와 그 흐름을 조절하는 제2산소밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 점화장치부착 가스토치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 트리거수단은,

   상기 스파크전극에 연결되어 고전압을 발생하는 압전소자와,

   상기 압전소자에 기계적인 힘을 가하는 점화버튼을 포함하고,

   상기 점화버튼을 작동시키면 상기 압전소자에서 고전압이 발생되어 상기 스파크전극에서 스파크를 발생하도록 구성된 것을 특징으로 하는 점화장치부착 가스토치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 점화밸브는 니들밸브, 니들밸브스템, 밸브스프링을 포함하고,

   상기 밸브스프링 힘에 의하여 니들밸브가 항상 클로즈 상태로 유지되고,

   상기 니들밸브스템은 점화버튼에 연결되어 점화버튼이 작동될 때 니들밸브가 이동되어 오픈 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 점화장치부착 가스토치.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 점화노즐은,

   세라믹재질의 노즐로 이루어지고,

   상기 스파크전극이 세라믹노즐 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 점화장치부착 가스토치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 점화노즐의 노즐직경이 1.2 mm 내지 1.6 mm인 것을 특징으로 하는 점화장치부착 가스토치.

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