KR101131142B1 - 초저온 저장탱크 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 제1원통형 벽체와, 상기 제1원통형 벽체의 상부에 마련되는 제1상부커버와, 상기 제1원통형 벽체의 하부에 마련되는 제1하부커버를 포함하여 이루어지는 내측 용기 ; 상기 내측 용기를 감싸면서 마련되는 제2원통형 벽체와, 상기 제2원통형 벽체의 상부에 마련되는 제2상부커버와, 상기 제2원통형 벽체의 하부에 마련되는 제2하부커버를 포함하여 이루어지는 외측 용기 ; 상기 제2하부커버의 하면에 수직으로 마련되는 복수의 지지다리들 ; 상기 내측 용기의 하부를 상기 외측 용기의 하부에 지지하기 위하여 마련되는 하부 지지수단 ; 상기 내측 용기의 상부를 상기 외측 용기의 상부에 지지하기 위하여 마련되는 상부 지지수단 ; 을 포함하여 이루어지는 통상의 초저온 저장탱크에 있어서 : 상기 하부 지지수단은, 상기 제1원통형 벽체의 하부 외면에 마련되는 복수의 제1절연체 수용구와, 상기 제2원통형 벽체의 하부 내면에 마련되는 복수의 제2절연체 수용구와, 상단부가 상기 제1절연체 수용구에 끼움조립되며 하단부가 상기 제2절연체 수용구에 끼움조립되는 제1절연봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

초저온 저장탱크{CRYOGENIC STORAGE TANK}

본 발명은 초저온 저장탱크에 관한 것으로, 구체적으로는 내측 용기와 외측 용기로 이루어지는 초저온 저장탱크의 내측 용기 지지 구조에 관한 것이다.

통상적으로 저비점의 액체산소(-183℃), 액체질소(-196℃), 액체알곤(-186℃), LNG(-162℃) 등을 저장하는 초저온 저장탱크(cryogenic storage tank)는 외부의 열침입에 의한 증발 손실을 막기 위하여 내측 용기(inner vessel)와 외측 용기(outer vessel)로 저장탱크를 이중 용기 형태로 구성하고, 내측 용기와 외측 용기 사이에는 펄라이트(perlite)와 같은 분말단열재를 충진한 후 진공으로 하여 운전하는 일명 "진공분말단열 초저온 저장탱크"를 구성하여 사용하고 있다.

한편 본 명세서에 일체화된 종래의 기술로서 한국 등록실용신안 제20-0216891호 "초저온 저장탱크용 내부 서포터"(2001년 1월 4일 등록)가 제안된 바 있다.

도 1을 참조하면서 종래 기술의 문제점을 설명한다.

도시된 바와 같이 내측 용기(100)는 제1원통형 벽체(110)와, 제1원통형 벽체(110)의 상부에 마련되는 제1상부커버(120)와, 제1원통형 벽체(110)의 하부에 마련되는 제1하부커버(130)로 이루어진다.

아울러 외측 용기(200)는 제2원통형 벽체(210)와, 제2원통형 벽체(210)의 상부에 마련되는 제2상부커버(220)와, 제2원통형 벽체(210)의 하부에 마련되는 제2하부커버(230)로 이루어진다.

종래의 기술에서 내측 용기(100)의 하부를 외측 용기(200)의 하부에 지지하기 위한 하부 지지수단으로서 고정브라켓(11)이 마련된다.

이때 고정브라켓(11)의 상단은 내측 용기(100)의 제1원통형 벽체(110)의 외면에 용접 고정되며, 아울러 고정브라켓(11)의 하단은 외측 용기(200)의 제2하부커버(230)의 상면에 용접 고정된다.

이와 같은 고정브라켓(11)은 금속 구조물로 이루어짐으로써 고정브라켓(11)을 통한 열전도가 발생하여 열손실이 발생하게 된다.

또한 이와 같은 구조의 고정브라켓(11)을 사용하는 경우 초저온 저장탱크의 제작 작업이 매우 불편하다.

종래의 초저온 저장탱크를 제작하기 위하여는, i) 내측 용기(100)를 완성한 후, ii) 지지다리(231)들이 마련된 제2하부커버(230)를 제작한 후, iii) 제2하부커버(230)의 상부에 내측 용기(100)를 위치시킨 후 고정브라켓(11)을 내측 용기(100)와 제2하부커버(230) 사이에 용접설치하며, iv) 내측 용기(100)가 설치된 상태에서 제2원통형 벽체(210) 및 제2상부커버(220)를 용접설치하게 된다.

경우에 따라 종래의 초저온 저장탱크의 제작은, i) 내측 용기(100)를 완성한 후, ii) 지지다리(231)들이 마련된 제2하부커버(230)를 제작한 후, iii) 제2하부커버(230)의 상부에 제2원통형 벽체(210)를 설치한 후, iv) 제2하부커버(230)의 상부에 내측 용기(100)를 위치시킨 후 고정브라켓(11)을 내측 용기(100)와 제2하부커버(230) 사이에 용접설치하며, v) 이후 제2원통형 벽체(210)의 상부에 제2상부커버(220)를 용접설치하면서 이루어질 수도 있다.

어느 경우나 이와 같은 제작 방법은 내측 용기(100)를 수직으로 세운 상태에서 설치 작업을 진행하여야 하므로 내측 용기(100)를 수직으로 세울 수 있는 충분한 높이의 작업 공간과 이를 위한 고가의 장비를 필요하게 되며, 또한 대부분의 용접 작업이 지면으로부터 높은 위치에서 수행되므로 작업의 위험도가 증대된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작업자가 지면에 위치한 상태에서도 충분한 제작 작업이 가능하며 일반적인 장비에 의하여도 제작 작업을 수행할 수 있으며, 아울러 하부 지지수단을 통한 열전도를 최소화할 수 있는 새로운 내부 지지구조를 가진 초저온 저장탱크를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 제1원통형 벽체와, 상기 제1원통형 벽체의 상부에 마련되는 제1상부커버와, 상기 제1원통형 벽체의 하부에 마련되는 제1하부커버를 포함하여 이루어지는 내측 용기 ; 상기 내측 용기를 감싸면서 마련되는 제2원통형 벽체와, 상기 제2원통형 벽체의 상부에 마련되는 제2상부커버와, 상기 제2원통형 벽체의 하부에 마련되는 제2하부커버를 포함하여 이루어지는 외측 용기 ; 상기 제2하부커버의 하면에 수직으로 마련되는 복수의 지지다리들 ; 상기 내측 용기의 하부를 상기 외측 용기의 하부에 지지하기 위하여 마련되는 하부 지지수단 ; 상기 내측 용기의 상부를 상기 외측 용기의 상부에 지지하기 위하여 마련되는 상부 지지수단 ; 을 포함하여 이루어지는 통상의 초저온 저장탱크에 있어서 : 상기 하부 지지수단은, 상기 제1원통형 벽체의 하부 외면에 마련되는 복수의 제1절연체 수용구와, 상기 제2원통형 벽체의 하부 내면에 마련되는 복수의 제2절연체 수용구와, 상단부가 상기 제1절연체 수용구에 끼움조립되며 하단부가 상기 제2절연체 수용구에 끼움조립되는 제1절연봉을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서 : 상기 제1절연체 수용구는, 상기 제1원통형 벽체의 하부 외면에 용접고정되는 제1하부패드판과, 상기 제1하부패드판의 외측에 상기 제1하부패드판에 대하여 직각을 이루면서 용접고정되는 제1압축판과, 상기 제1하부패드판과 상기 제1압축판 사이에 마련되는 제1리브부재와, 상기 제1압축판의 하부에 수직으로 용접고정되는 제1하부 지지파이프로 이루어지며 ; 상기 제2절연체 수용구는, 상기 제2원통형 벽체의 하부 내면에 상기 제2원통형 벽체에 대하여 직각을 이루면서 용접 고정되는 제2압축판과, 상기 제2압축판의 하부에서 상기 제2압축판과 상기 제2원통형 벽체 사이에 마련되는 제2리브부재와, 상기 제2압축판의 상부에 수직으로 용접고정되는 제2하부 지지파이프로 이루어지지며 ; 상기 제1절연봉의 상단부는 상기 제1하부 지지파이프에 끼움조립되며 상기 제1절연봉의 하단부는 상기 제2하부 지지파이프에 끼움조립되는 것 ; 이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 상부 지지수단은, 상기 제1원통형 벽체의 상부 외면에 용접고정되는 복수의 제1상부패드판과, 상기 제2원통형 벽체의 상부 내면에 용접고정되는 복수의 제2상부패드판과, 상기 제2상부패드판에 수평상으로 용접고정되는 복수의 제2상부 지지파이프와, 일단이 상기 제1상부패드판과 접하면서 타단부가 상기 제2상부 지지파이프에 끼움조립되는 복수의 제2절연봉을 포함하여 이루어지는 것일 수 있다.

상기에 있어서, 상기 상부 지지수단은, 길이 방향의 중앙부에 주름이 형성되되 일단이 상기 제1원통형 벽체의 상부 외면에 용접고정되며 타단이 상기 제2원통형 벽체의 상부 내면에 용접고정되는 복수의 상부 지지용 스프링판으로 이루어지는 것일 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하여, 작업자가 지면에 위치한 상태에서도 충분한 제작 작업이 가능하며 일반적인 장비에 의하여도 제작 작업을 수행할 수 있으며, 아울러 하부 지지수단을 통한 열전도를 최소화할 수 있는 새로운 내부 지지구조를 가진 초저온 저장탱크가 제공된다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하 본 발명에 의한 제1실시예에 의거하여 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 제1실시예의 정면도이며, 도 3은 도 2의 종단면도이며, 도 4는 도 3의 A-A 기준 단면도이며, 도 5는 도 3의 B 부위 확대도이며, 도 6은 도 5의 요부 사시도이며, 도 7은 도 3의 C-C 기준 단면도이며, 도 8은 도 3의 D 부위 확대도이며, 도 9는 도 8의 요부 사시도이다.

본 초저온 저장탱크는 종래의 통상적인 초저온 저장탱크와 마찬가지로 내측 용기(100)와 외측 용기(200)로 구성된다.

내측 용기(100)는 원통형의 제1원통형 벽체(110)와, 제1원통형 벽체(110)의 상부에 마련되는 제1상부커버(120)와, 제1원통형 벽체(110)의 하부에 마련되는 제1하부커버(130)를 포함하여 이루어진다.

외측 용기(200)는 내측 용기(100)를 감싸면서 마련되는 원통형의 제2원통형 벽체(210)와, 제2원통형 벽체(210)의 상부에 마련되는 제2상부커버(220)와, 제2원통형 벽체(210)의 하부에 마련되는 제2하부커버(230)를 포함하여 이루어진다.

외측 용기(200)의 하부, 구체적으로는 제2하부커버(230)의 하면에는 수직으로 복수의 지지다리(231)들이 마련되어 본 초저온 저장탱크가 지면에 대하여 수직으로 설치될 수 있도록 한다.

이와 같은 구조에서 내측 용기(100)의 하부는 하부 지지수단에 의하여 외측 용기(200)의 하부에 지지되며, 내측 용기(100)의 상부는 상부 지지수단에 의하여 외측 용기(200)의 상부에 지지된다.

본 실시예에서 하부 지지수단은 복수의 제1절연체 수용구(111)와, 복수의 제2절연체 수용구(211)와, 복수의 제1절연봉(112)으로 이루어진다.

제1절연체 수용구(111)는, 제1하부패드판(111a)과, 제1압축판(111b)과, 제1리브부재(111c)와, 제1하부 지지파이프(111d)로 이루어진다.

제1하부패드판(111a)이 제1원통형 벽체(110)의 하부 외면에 용접고정되며, 제1압축판(111b)는 제1하부패드판(111a)의 외측에 제1하부패드판(111a)에 대하여 직각을 이루면서 용접고정된다.

제1리브부재(111c)는 리브 플레이트(rib plate)이며, 제1하부패드판(111a)와 제1압축판(111b) 사이에 용접 고정된다.

제1하부 지지파이프(111d)는 제1압축판(111b)의 하부에 수직으로 용접고정된다. 또한 제1하부 지지파이프(111d)는 파이프 형태이므로 내부에 중공이 형성되어 있다.

제2절연체 수용구(211)는, 제2압축판(211a)과, 제2리브부재(211b)와, 제2하부 지지파이프(211c)로 이루어진다.

제2압축판(211a)은 제2원통형 벽체(210)의 하부 내면에 용접 고정되며, 제2압축판(211a)은 제2원통형 벽체(210)에 대하여 직각을 이루면서, 즉 수평상으로 용접고정된다.

제2리브부재(211b)는 리브 플레이트(rib plate)이며, 제2압축판(211a)의 하부에서 제2압축판(211a)과 제2원통형 벽체(210)의 사이에 용접 고정된다.

제2하부 지지파이프(211c)는 제2압축판(211a)의 상부에 수직으로 용접고정된다. 또한 제2하부 지지파이프(211c)는 파이프 형태이므로 내부에 중공이 형성되어 있다.

제1절연봉(112)은 매우 작은 열전도율을 가지는 베이클라이트(bakelite)와 같은 재질로 이루어지며 봉 형태이다.

제1절연봉(112)의 상단부는 제1하부 지지파이프(111d)에 끼움조립되며 제1절연봉(112)의 하단부는 제2하부 지지파이프(211c)에 끼움조립되므로, 하부 지지수단을 통한 열전도를 최소화할 수 있다.

본 실시예의 상부 지지수단은 제1상부패드판(114)과, 제2절연봉(115)과, 제2상부패드판(212)과, 제2상부 지지파이프(213)으로 이루어진다.

제1상부패드판(114)은 제1원통형 벽체(110)의 상부 외면에 용접고정된다.

제2상부패드판(212)은 제2원통형 벽체(210)의 상부 내면에 용접고정된다.

제2상부 지지파이프(213)는 제2상부패드판(212)에 수평상으로 용접고정되며, 제2상부 지지파이프(213)는 파이프 형태이므로 중공이 형성되어 있다.

베이크라이트(bakelite)와 같이 매우 낮은 열전도율을 가진 제2절연봉(115)은 그 일단이 제1상부패드판(114)에 접하도록 그 타단부가 제2상부 지지파이프(213)에 끼움조립된다.

이와 같이 하부 지지수단은 내측 용기(100)의 하중을 지지하는 역할을 하며, 아울러 상부 지지수단은 내측 용기(100)의 열팽창 내지 열수축에 따른 수직방향의 길이 변화를 허용하면서 내측 용기(100)의 수직이 유지되도록 지지하는 역할을 하 게 된다.

본 실시예에서는 내측 용기(100)와 외측 용기(200) 사이에 마련되는 상부 지지수단 및 하부 지지수단이 모두 제1원통형 벽체(110)와 제2원통형 벽체(210)에 설치되어 있으며, 하부 지지수단이 제2하부커버(230)에 설치되지 않고 제2원통형 벽체(210)에 설치되어 있음을 유념하기 바란다.

이와 같은 초저온 저장탱크의 제작 방법을 설명한다.

i) 먼저 제1원통형 벽체(110), 제1상부커버(120), 제2하부커버(130)가 서로 용접된 내측 용기(100)를 완성한다. 이와 같은 내측 용기(100)의 제작은 종래의 방법과 동일하다.

ii) 다음으로 외측 용기(200)의 제2원통형 벽체(210)를 완성한다.

iii) 다음으로 제2원통형 벽체(210)에 내측 용기(100)를 삽입한다. 이때 내측 용기(100)의 삽입은 수평상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉 수평상으로 배치된 제2원통형 벽체(210) 내부에 내측 용기(100)를 수평상으로 삽입하게 된다.

iv) 다음으로 iii)과 같이 내측 용기(100)가 제2원통형 벽체(210)에 삽입된 상태에서 상부 지지수단과 하부 지지수단을 설치하게 되며, 이에 의하여 내측 용기(100)가 제2원통형 벽체(210)에 조립된다.

v) 다음으로 제2원통형 벽체(210)의 양단에 제2상부커버(220)와 제2하부커버(230)를 설치한다. 이때 제2하부커버(230)에는 지지다리(231)가 이미 설치되어 있을 수 있으며, 혹은 제2하부커버(230)의 설치 후 지지다리(231)를 설치할 수도 있다.

상기의 작업 과정들은 제2원통형 벽체(210)와 내측 용기(100) 모두를 수평상으로 눕힌 상태에서 진행될 수 있으며, 아울러 외측 용기(200)의 제작 또한 제2원통형 벽체(210)를 수평상으로 눕혀놓은 상태에서 작업이 이루어질 수 있다.

따라서 전체적인 초저온 저장탱크의 제작 작업이 고소 작업을 필요로 하지 않고 지면상에서 이루어질 수 있으며, 이에 의하여 작업자의 안전한 작업이 가능하게 되며, 아울러 고소 작업을 위한 고가의 장비 없이도 초저온 저장탱크를 제작할 수 있게 된다.

이하 본 발명에 의한 제2실시예을 설명한다.

도 10은 본 발명에 의한 제2실시예의 종단면도이며, 도 11은 도 10의 E-E 기준 단면도이며, 도 12는 도 11의 상부지지용 스프링판의 정면도, 측면도, 사시도이다.

본 실시예에서 제1실시예와 상이한 점은, 그 상부 지지수단이 복수의 상부 지지용 스프링판(113)으로 이루어진다는 점이다.

상부 지지용 스프링판(113)은, 스트립(strip) 형태를 가지되 길이 방향의 중앙부에 주름(113a)이 형성되며, 일단이 제1원통형 벽체(110)의 상부 외면에 용접고정되며, 타단이 제2원통형 벽체(210)의 상부 내면에 용접고정된다.

아울러 상부 지지용 스프링판(113)은, 지면에 대하여 경사진 방향을 가지도록 배치된다.

따라서 내측 용기(100)의 열팽창 내지 열수축에 따른 수직방향의 길이 변화에 따라 상부지지용 스프링판(113)의 주름(113a)이 수축 내지 신장되면서 상부지지용 스프링판(113)이 내측 용기(100)의 상부를 지지하게 된다.

이와 같은 제2실시예 또한 제1실시예와 마찬가지 제작 방법으로 제작될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 내측 용기와 외측 용기로 이루어지는 초저온 저장탱크의 내측 용기 지지 구조로서 이용될 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 의한 초저온 저장탱크의 개념도,

도 2는 본 발명에 의한 제1실시예의 정면도,

도 3은 도 2의 종단면도,

도 4는 도 3의 A-A 기준 단면도,

도 5는 도 3의 B 부위 확대도,

도 6은 도 5의 요부 사시도,

도 7은 도 3의 C-C 기준 단면도,

도 8은 도 3의 D 부위 확대도,

도 9는 도 8의 요부 사시도,

도 10은 본 발명에 의한 제2실시예의 종단면도,

도 11은 도 10의 E-E 기준 단면도,

도 12는 도 11의 상부지지용 스프링판의 정면도, 측면도, 사시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 내측 용기 110 : 제1원통형 벽체

111 : 제1절연체 수용구 112 : 제1절연봉

113 : 상부지지용 스프링판

120 : 제1상부커버 130 : 제1하부커버

200 : 외측 용기 210 : 제2원통형 벽체

211 : 제2절연체 수용구

220 : 제2상부커버 230 : 제2하부커버

Claims (4)

1. 제1원통형 벽체와, 상기 제1원통형 벽체의 상부에 마련되는 제1상부커버와, 상기 제1원통형 벽체의 하부에 마련되는 제1하부커버를 포함하여 이루어지는 내측 용기 ; 상기 내측 용기를 감싸면서 마련되는 제2원통형 벽체와, 상기 제2원통형 벽체의 상부에 마련되는 제2상부커버와, 상기 제2원통형 벽체의 하부에 마련되는 제2하부커버를 포함하여 이루어지는 외측 용기 ; 상기 제2하부커버의 하면에 수직으로 마련되는 복수의 지지다리들 ; 상기 내측 용기의 하부를 상기 외측 용기의 하부에 지지하기 위하여 마련되는 하부 지지수단 ; 상기 내측 용기의 상부를 상기 외측 용기의 상부에 지지하기 위하여 마련되는 상부 지지수단 ; 을 포함하여 이루어지는 통상의 초저온 저장탱크에 있어서 :

   상기 하부 지지수단은, 상기 제1원통형 벽체의 하부 외면에 마련되는 복수의 제1절연체 수용구와, 상기 제2원통형 벽체의 하부 내면에 마련되는 복수의 제2절연체 수용구와, 상단부가 상기 제1절연체 수용구에 끼움조립되며 하단부가 상기 제2절연체 수용구에 끼움조립되는 제1절연봉을 포함하여 이루어지며 ;

   상기 상부 지지수단은, 길이 방향의 중앙부에 주름이 형성되되 일단이 상기 제1원통형 벽체의 상부 외면에 용접고정되며 타단이 상기 제2원통형 벽체의 상부 내면에 용접고정되는 복수의 상부 지지용 스프링판으로 이루어지는 것 ;

   을 특징으로 하는 초저온 저장탱크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1절연체 수용구는, 상기 제1원통형 벽체의 하부 외면에 용접고정되는 제1하부패드판과, 상기 제1하부패드판의 외측에 상기 제1하부패드판에 대하여 직각을 이루면서 용접고정되는 제1압축판과, 상기 제1하부패드판과 상기 제1압축판 사이에 마련되는 제1리브부재와, 상기 제1압축판의 하부에 수직으로 용접고정되는 제1하부 지지파이프로 이루어지며 ;

   상기 제2절연체 수용구는, 상기 제2원통형 벽체의 하부 내면에 상기 제2원통형 벽체에 대하여 직각을 이루면서 용접 고정되는 제2압축판과, 상기 제2압축판의 하부에서 상기 제2압축판과 상기 제2원통형 벽체 사이에 마련되는 제2리브부재와, 상기 제2압축판의 상부에 수직으로 용접고정되는 제2하부 지지파이프로 이루어지지며 ;

   상기 제1절연봉의 상단부는 상기 제1하부 지지파이프에 끼움조립되며 상기 제1절연봉의 하단부는 상기 제2하부 지지파이프에 끼움조립되는 것 ;

   을 특징으로 하는 초저온 저장탱크.
3. 삭제
4. 삭제

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