KR100956867B1 - 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버와 간이커버 낙하장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 용선차 혼선로의 용선주입구를 일시적으로 덮어주는 일회용 간이커버와, 이를 용선주입구로 자동 낙하시키는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일회용 간이커버는, 중앙부와 테두리부에 관통공 및 가이드홈이 각각 구비된 용선주입구 형상의 커버판)과; 커버판의 상면에 돌출되도록 결합된 다수의 스페이서; 등으로 구성되며, 일회용 간이커버 낙하장치는, 용선차 위에 위치하도록 설치되고, 중앙부에 간이커버낙하공이 구비된 적재대와; 간이커버낙하공 양 측의 적재대에 각각 상·하 2단으로 각각 설치된 직선운동왕복수단과; 간이커버낙하공 내경부에 직립하도록 설치된 다수의 바형 가이드; 등으로 구성된다.
본 발명의 일회용 간이커버는, 혼선로 내부의 온도강하를 감소시켜 제강작업의 효율성과 생산성을 높여주고, 낙하장치는 용선차 운전자 혼자만으로도 손쉽게 일회용 간이커버로서 용선주입구를 덮을 수 있는 장점이 있다.
고로, 용선, 용선차, 혼선로, 터피도카, 제강, 커버
Description
본 발명은, 고로에서 생산된 용선(鎔銑)을 운반하는 용선차(鎔銑車, torpedo ladle car)의 용선이 모두 배출된 공차 상태에서 용선이 비워진 용선차 혼선로(混銑爐)의 용선주입구를, 고로에서 용선의 다음 주입 시까지 덮음으로써 혼선로 내부의 온도강하를 최소화할 수 있도록 한, 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버와 이를 자동으로 낙하시키기 위한 장치에 관한 것이다.
강(鋼)은 순차적인 제선공정과 제강공정을 통하여 만들어지는데, 제선공정은 철광석, 코크스, 석회석 등을 혼합하여 용광로라고도 불리우는 고로에서 용해함으로써 용융상태의 선철인 용선을 얻는 과정이며, 제강공정은 고로에서 만들어진 용선 중에 함유된 C, Si, Mn, P, S 등의 성분을 조정하고 탈산을 행하며 기타 필요한 성분을 첨가 조절하여 최종적인 사용 목적에 알맞는 조성을 갖는 용융상태의 강인 용강을 얻는 과정으로서, 용강을 주조함으로써 강이 만들어진다.
그런데 고로에서 생산된 용선은, 일반적으로, 용선차에 옮겨진 후, 제강설비인 전로로 이송되고, 용선차에서는 제강을 위한 예비처리로서 탈황처리가 실시되기 도 하는데, 용선차는, 도 1에 도시된 바와 같이, 단면적이 일정한 중앙부의 양 측이 중앙부에서 멀어질수록 그 단면적이 감소함으로써 어뢰(torpedo)의 외형과 유사한 형상을 하는 용선저장부(11)와, 용선저장부(11)의 하단부 양 측에 결합되어 레일 위를 움직이는 다수의 바퀴가 구비된 대차부(12) 등으로 구성되는 구조이다.
이때, 상기 용선저장부(11)를 '혼선로', 혼선로를 이동시키기 위하여 혼선로 양 측에 구비된 대차부(12)를 '용선차'라 부르기도 하며, 혼선로와 용선차가 결합된 전체를 '용선차'라 부르기도 하는 바, 이하에서는, 용선저장부(11)를 '혼선로', 용선저장부(11)와 대차부(12) 전체를 '용선차'라 정의하기로 한다.
상기와 같은 용선차는, 고로에서 생산된 용융상태의 선철인 용선을 제강공정으로 운반하게 되는데, 고로에서 용선을 받는 온도는 대략 1500℃정도이고, 제강공정에 도착하면 그 온도가 1350℃ 정도로 떨어진 상태가 되는데, 상기와 같은 용선의 온도강하 현상은 혼선로의 상부 중앙에 구비된 용선주입구를 통한 열손실에 주로 기인한다.
이는, 혼선로 중앙 상부에 구비된 원형 또는 타원형의 용선주입구가 항상 개방된 상태이기 때문으로서, 용선주입구를 통하여 용선의 열이 혼선로 외부로 발산되면서 용선의 온도가 떨어지게 된다.
또한 제강공정에 용선을 배출한 후 용선을 다시 채우기 위하여 용선차가 고로까지 이동하는 과정에서 혼선로 내부의 열이 외부로 발산하여 혼선로의 내부온도가 떨어짐으로써, 용선이 배출된 후 내부온도가 떨어진 혼선로에 용선을 다시 채우는 단계에서부터 용선의 온도강하가 시작된다.
즉 용선이 완전히 배출된 공차(空車) 시에는 혼선로의 내부온도가 시간당 100℃정도 떨어지기도 하고, 용선이 완전히 채워진 영차(盈車) 시에는 용선의 온도가 시간당 10℃정도 떨어지게 되는 바, 영차시의 용선온도 강하보다 공차시의 용선로 내부온도 강하를 우선적으로 최소화하여야 용선의 온도강하도 줄일 수 있다.
상기와 같은 용선의 온도강하를 가능한 줄여야 하는 이유는 다음과 같다.
제강에서는 용선을 취련하는 과정에서는 탄소의 함량을 감소시키기 위하여 용선에 강한 압력의 산소를 주입하게 되는데, 이때 강력한 산화반응에 의해 탄소가 감소된 용강의 온도는 약 1700℃ 까지 오르게 된다.
그러나 상기와 같이 고압산소에 의한 취련 후 용강의 온도가 필요 이상으로 높으면 연속 주조작업을 할 수 없기 때문에 용강을 냉각시키게 되는데, 이때 냉각제로 사용되는 것은 일반적인 철 스크랩으로서, 철 스크랩이 용해되면서 용강의 온도가 저하되는 동시에 용강의 양도 증가하게 된다.
즉 용선의 온도가 높을수록 더욱 많은 철 스크랩을 투여 할 수 있기 때문에 제강의 효율이 향상되어 제강원가가 절감될 수 있기 때문에 용선의 온도강하를 최소화하여야 하며, 이를 위하여서는 용선을 채우기 전 혼선로 내부의 온도강하를 우선적으로 줄여 주어야만 한다.
따라서 종래에는 용선의 온도강하를 최소화하기 위하여 혼선로의 용선주입구에 커버를 결합하여 공차 시와 영차 시 커버를 개폐할 수 있도록 하기도 하였으나, 고온의 용선을 주입하고 운반 및 배출하는 과정 또는 예비처리하는 과정 등에서 용선이 혼선로 외부로 튀거나 흘러내림으로써, 상기의 개폐장치가 쉽게 손상되고 있 다.
또한 용선온도가 과도하게 하강하게 되는 가장 큰 원인이 공차 조건임에도 불구하고, 혼선로를 고로 밑 용선 낙구에 대기시키는 시간이 길어 지는 경우, 용선주입구가 개방된 상태로 용선의 주입을 대기하고 있는 혼선로의 내부온도가 과도하게 떨어지는 것을 방지할 수 없다는 단점이 있으며, 용선의 주입에 맞추어 개폐장치를 자동화 또는 무인화하기도 극히 어려운 실정이다.
본 발명은, 공차 시 내부의 온도강하가 과다한 종래 혼선로의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 용선의 배출 직후부터 떨어지는 공차 시 혼선로의 내부온도 강하를 최소화할 수 있도록 일시적으로 사용가능한 용선로 용선주입구의 일회용 간이커버와 이를 용선주입구에 자동으로 낙하시킬 수 있는 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
그리고 고로에서 용선 주입 싯점이 늦어지는 경우에도 혼선로의 내부온도 강하를 최소화할 수 있도록 용선주입구를 덮어 주되, 용선 주입과 함께 전체 또는 중앙부가 제거됨으로써 용선의 주입을 방해하지 않는 일회용 간이커버를 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은, 주입되는 용선에 의해 부분 또는 전체가 용해되는 간이커버의 구조와, 적층적재된 다수의 간이커버를 한장씩 자유 낙하시키는 직선왕복운동수단 등에 의하여 달성된다.
본 발명의 일회용 간이커버는, 용선을 배출한 직후 공차상태인 혼선로의 용선주입구에 자동장착된 후 고로에서 용선이 주입되는 시점까지 잔류함으로써, 혼선로 내부의 온도강하가 최소화되는 장점이 있다.
그리고 혼선로의 온도강하 최소화에 의해 용선의 이송 중 온도강하가 감소됨 으로써, 제강작업의 효율성 및 생산성이 향상되어 제조원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
또한 일회용 간이커버의 자동 낙하장치가 용선차의 진행경로상에 설치되고, 그 구조가 간단하여 용선차 운전자 혼자 손쉽게 일회용 간이커버로서 용선주입구를 덮을 수 있기 때문에 노동부하를 증가시키지 않으면서 효율적으로 혼선로의 온도강하를 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명은, 용선이 배출된 혼선로에 용선이 다시 채워질 때까지 혼선로의 용선주입구를 일시적으로 덮어 주는 일회용 간이커버와, 용선이 배출된 혼선로의 용선주입구에 상기 일회용 간이커버를 한장씩 자동으로 낙하시켜 덮는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일회용 간이커버는, 혼선로 용선주입구의 평면형상과 동일한 외형을 가지며, 테두리부에 복수의 가이드홈을 구비한 커버판과; 커버판의 상면에 돌출하도록 결합된 다수의 스페이서; 등으로 구성된다.
이때 상기 가이드홈은, 간이커버 낙하장치의 바형 가이드에 끼워짐으로써, 낙하장치에서 간이커버를 낙하 시, 간이커버가 가이드를 따라 혼선로의 용선주입구로 정확히 낙하할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.
그리고 커버판 상면의 스페이서는, 다수의 간이커버를 상·하로 적층 시 하부 간이커버의 상면과 그 직상의 상부 간이커버 저면이 접촉하지 않고 일정한 간격만큼 떨어져 있도록 하여 주는 바, 이는, 간이커버를 적층 적재한 상태에서 용선로 의 용선주입구에 간이커버를, 아래에 위치한 간이커버부터 한장씩 자동으로 낙하 및 안착시키기 위해서이다.
상기와 같은 본 발명의 간이커버는, 용선 배출 후 공차상태에서 장착된 후 고로에서 용선 주입 시 용선과 함께 혼선로 내부로 떨어져 용해되는 간이커버(이하에서는 "내부투입간이커버"라 한다.)와, 용선 주입 시 중앙부만이 용해된 후 제강공정에서 용선을 배출 시 배출되는 용선과 함께 제강로로 떨어져 용해되는 간이커버(이하에서는 "외부투입간이커버"라 한다.)로 구분된다.
상기 두 간이커버의 외형은 같으나, 내부투입간이커버의 커버판 크기는 혼선로의 용선주입구 크기보다 크지 않되, 커버판의 상면에는 양 단부가 커버판의 외측으로 돌츨되는 한쌍 이상의 바형 걸림구가 구비된 구조로서, 내부투입간이커버를 용선주입구에 낙하시키면 상기 커버판을 벗어난 각 걸림구의 외측단부가 용선주입구의 상단부에 걸리면서 커버판이 혼선로 내부로 빠져 들어가지 않게 된다.
상기와 같이 내부투입간이커버가 장착된 용선주입구에 고온의 용선을 붓게 되면, 용선의 중량에 의해 걸림구가 휘어지는 동시에 커버판이 부분적으로 용해되면서 내부투입간이커버 전체가 용선과 함께 혼선로 내부로 들어가게 된다.
상기와 달리 외부투입간이커버는, 커버판이 혼선로의 용선주입구보다 큼으로써, 커버판의 테두리부 저면이 용선주입구의 상단면에 걸리게 되는데, 커버판의 중앙부에는 관통공이 구비되고, 관통공에는 커버판보다 두께가 얇은 막음판이 결합된 구조로서, 고로에서 용선 주입 시 커버판의 중앙부에 결합된 얇은 막음판이 용해 및 분리되면서 혼선로의 내부로 용선과 함께 들어가게 되고, 커버판은 관통공이 뚫 려진 상태 그대로 용선주입구의 상단면에 걸려 있는 상태가 유지된다.
그리고 상기 외부투입간이커버는 제강공정에서 용선을 배출 시 용선과 함께 배출되는 바, 내부투입간이커버에 비하여 용선의 온도저하 방지효과가 더 좋다.
상기와 같은 본 발명의 일회용 간이커버는 강재로서 만들어지는 바, 커버판의 두께는 1∼3mm, 막음판은 0.5∼1mm 정도이다.
본 발명의 일회용 간이커버는, 제강공정에 용선을 배출한 후 공차상태인 혼선로의 용선주입구에 자동으로 낙하 장착됨으로써, 용선 배출 후 고로까지 이동한 다음 용선이 주입되기 전까지 간이커버가 용선주입구를 덮고 있기 때문에 혼선로의 내부온도 강하가 최소화된다.
상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
도 2에 본 발명 일실시예 일회용 간이커버의 평면도와 정면도를 도시하였다.
도시된 바와 같이 본 발명의 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버(100)는,
혼선로 용선주입구의 평면형상과 닮은꼴을 하고, 중앙부와 테두리부에 각각 관통공(H) 및 다수의 가이드홈(G)이 구비된 금속재질의 커버판(21)과;
상기 커버판(21)의 상면에 돌출되도록 결합며, 금속으로 만들어진 다수의 스페이서(22); 등으로 이루어진 구조이다.
이때 각각 다수씩의 상기 가이드홈(G)과 스페이서(22)는, 커버판(21)의 중앙부를 중심으로 대칭을 이루도록 배치되는데, 가이드홈(G)의 내주면은 원호를 이루 고, 스페이서(22)는 바의 형상이 바람직하다.
상기와 같은 구조를 기본으로 하는 본 발명의 일회용 간이커버는, 용선주입구의 내경부 평면적보다 크지 않은 것과, 용선주입구의 내경부 평면적보다 큰 것, 즉 상대적으로 대·소 간이커버로 구분되는 바, 대·소형 간이커버는 각각 전술한 외부투입간이커버 및 내부투입간이커버 인데, 서로 다소의 구조적 차이를 가지고 있다.
상기 대형 간이커버인 외부투입간이커버는, 관통공(H)의 직경이 대략 600mm정도로 형성되고, 관통공(H)에 인접한 커버판(21) 중앙부에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 커버판(21)보다 두께가 얇은 막음판(23)의 테두리부가 결합된 구조로서, 상기 관통공(H)은 막음판(23)에 의해 일시적으로 폐쇄된 상태가 된다.
이때 상기 금속재질의 막음판(23)은, 커버판(21)의 상면보다 저면에 결합되는 것이 용선 주입 시 막음판(23)이 커버판(21)에서 신속히 떨어져 나가게 되는 분리성의 측면에서 좋다.
소형 간이커버인 내부투입간이커버는, 도 4에 도시된 바와 같이, 양 단부가 커버판(21)의 테두리를 각각 벗어나도록 금속재질의 걸림구(24)가 2본 이상 커버판(21)의 상면을 가로질러 결합되는 구조로서, 혼선로의 용선주입구에 낙하된 커버판(21)은, 커버판(21)을 벗어난 걸림구(24)의 양 단부가 용선주입구의 상단면에 걸려 안착된다.
그러나 상기 걸림구(24)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 커버판(21)을 가로질러 결합되지 않고 커버판(21)의 테두리부에만 결합될 수도 있는 바, 커버판(21)의 테두리부를 벗어나는 걸림구(24)의 외측단부는 최소 3개 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 커버판(21) 중앙부에 관통형성된 관통공(H)의 경우, 내부투입간이커버의 관통공은, 용선주입구의 역할을 하는외부투입간이커버의 관통공과 달리, 초기 주입되는 용선이 관통공으로 주입되도록 유도하여 관통공 부위가 용해됨과 동시에, 용선의 중량에 의해 오목하게 변형되면서 용선과 함께 혼선로 내부로 신속히 투입되도록 하여 주는 바, 관통공이 없는 경우에는 주입 초기 내부투입간이커버 상면과의 충돌에 의해 용선이 외부로 튐으로써 용선손실이 발생하고 안전사고가 초래될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 일회용 간이커버를 용선로의 용선주입구에 자동으로 낙하 및 안착시키기 위한 장치는, 도 6 및 7에 도시된 바와 같이,
용선차 위에 위치하도록 용선차의 진행경로상에 설치되고, 중앙부에 본 발명의 일회용 간이커버(100)가 통과할 수 있는 간이커버낙하공(H1)이 구비된 적재대(51)와;
상기 간이커버낙하공(H1)을 중심으로 그 양 측의 적재대(51) 상면에 각각 상·하 2단으로 설치되고, 적재대(51)에 고정된 고정부(52A)에 대하여 운동부(52B)가 직선 왕복운동하는 직선운동왕복수단(52)과;
상기 적재대(51) 상면에 세워진 포스트(P)에 결합되어 간이커버낙하공(H1) 내경부에 직립한 상태에서 일회용 간이커버(100)의 가이드홈(G)에 끼워지고, 간이커버(100)의 낙하 시 간이커버(100)가 혼선로(200)의 용선주입구(H2)에 정확히 안 착될 수 있도록 안내하는 다수의 바형 가이드(53); 등으로 구성된다.
이때 상기 직선운동왕복수단(52)은 유·공압실린더를 예로 들 수 있는데, 본 발명의 장치에는 응답성이 빠른 공압실린더가 가장 바람직하다.
그리고 상기 바형 가이드(53)는, 간이커버(100)를 구성하는 커버판(21)의 테두리에 형성된 가이드홈(G)에 끼워짐으로써, 간이커버(100)가 낙하 시 흔들리거나 회전하게 되는 것을 방지하여 주는 역할을 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 낙하장치가 작동하는 것을 살펴보면 다음과 같다.
간이커버낙하공(H1) 양 측에 설치된 전체 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)를 외측으로 최대 확장한 상태에서, 가이드(53)를 따라 다수의 간이커버(100)를 적층적재하면, 최하단 간이커버는 두 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 올려 놓여진 상태가 되고, 상·하로 인접한 두 간이커버의 커버판(21)은 스페이서(22)의 길이만큼씩 서로 이격된 상태가 된다.
상기와 같은 상태에서 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)를 후퇴시키면, 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 올려 놓여졌던 전체 간이커버가 낙하하여 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 놓여지게 된다.
그리고 후퇴하였던 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)를 전진시키면, 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)가 최하단 간이커버와 그 위에 적층된 간이커버 사이로 넣어지게 된다.
또한 상기와 같은 상태에서 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)를 후 퇴시키면, 최하단 간이커버가 가이드(53)를 따라 혼선로(200)의 용선주입구(H2)로 낙하하게 되며, 나머지의 간이커버는 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 의해 지지되는 상태가 된다.
즉 상기와 같이 작동하는 본 발명의 낙하장치는, 다수의 간이커버가 적층적재된 후, 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B) 후퇴 → 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 적재되었던 한장의 간이커버가 용선주입구(H2)로 낙하 → 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B) 전진 → 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B) 후퇴 → 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)에 적재되었던 전체 간이커버가 하단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B)로 낙하 → 최하단 간이커버와 그 위의 간이커버 사이로 상단 직선운동왕복수단(52)의 운동부(52B) 전진 등으로 이루어지는 1싸이클의 동작에 의해 간이커버가 낙하하여 용선주입구에 안착된다.
그리고 상기와 같은 1싸이클의 동작은 스위치를 한번 누름으로써 자동으로 실행되도록 하고, 상기 스위치는 낙하장치가 설치되며 용선차 운전자가 쉽게 접근되는 포스된에 구비함으로써, 용선차 운전자 혼자 손쉽게 일회용 간이커버로서 용선주입구를 덮을 수 있게 된다.
도 1은 종래 용선차의 측면도.
도 2는 본 발명 제1실시예 일회용 커버를 보인 것으로,
(가)는 평면도이고,
(나)는 정면도이다,
도 3은 본 발명 제2실시예 일회용 커버를 보인 것으로,
(가)는 평면도이고,
(나)는 정면도이다,
도 4는 본 발명 제3실시예 일회용 커버의 평면도.
도 5는 본 발명 제4실시예 일회용 커버의 평면도.
도 6은 본 발명 제3실시예 일회용 커버의 낙하장치.
도 7은 본 발명 제3실시예 일회용 커버의 낙하장치.
((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))
21. 커버판 22. 스페이서
23. 막음판 24. 걸림구
51. 적재대 52. 직선운동왕복수단
52A. 고정부 52B. 운동부
53. 가이드 100. 간이커버
200. 혼선로 G. 가이드홈
H. 관통공 H1. 간이커버낙하공
H2. 용선주입구 P. 포스트
Claims (6)
- 용선차의 혼선로 용선주입구를 일시적으로 덮기 위한 커버에 있어서,중앙부와 테두리부에 각각 관통공(H) 및 다수의 가이드홈(G)이 구비된 커버판(21)과;상기 커버판(21)의 상면에 돌출되도록 결합된 다수의 스페이서(22); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버.
- 제 1항에 있어서, 상기 커버판(21)은, 혼선로의 용선주입구보다 크지 않으며,상기 커버판(21)의 테두리부에는, 외측단부가 커버판(21)을 벗어나 용선주입구의 상단면에 걸리는 다수의 걸림구(24)가 결합된 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버.
- 제 1항에 있어서, 상기 커버판(21)은 혼선로의 용선주입구보다 크며,상기 커버판(21)의 관통공(H)은, 커버판(21)보다 얇은 막음판(23)에 의해 막힌 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버.
- 제 1항에 있어서, 상기 커버판(21)의 가이드홈(G) 및 스페이서(22)는, 커버판(21)의 중앙부를 줌심으로 대칭을 이루도록 배치된 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버.
- 용선차 위에 위치하도록 용선차의 진행경로상에 설치되고, 중앙부에 간이커버낙하공(H1)이 구비된 적재대(51)와;상기 간이커버낙하공(H1)을 중심으로 그 양 측의 적재대(51)에 각각 상·하 2단으로 설치된 직선운동왕복수단(52)과;상기 간이커버낙하공(H1) 내경부에 직립한 상태에서 간이커버(100)의 가이드홈(G)에 끼워져 낙하하는 간이커버(100)를 혼선로의 용선주입구로 안내하는 다수의 바형 가이드(53); 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버의 낙하장치.
- 제 5항에 있어서, 상기 직선운동왕복수단(52)은, 공압실린더인 것을 특징으로 하는 혼선로 용선주입구의 일회용 간이커버의 낙하장치.
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