KR101557688B1 - 비정형포장물의 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비닐 봉투 따위로 포장하여 특정한 형상을 가지지 아니하는 포장물을 안정되게 다루는 이송장치에 관련되며, 개방된 입구측이 서로 대향되게 배치되어 있어, 회전에 따라 이송대상물을 파지하는 버켓들, 상기 버켓들을 오므리거나 펼치는 작동부 및 상기 버켓들과 상기 작동부를 이송시키는 이송부를 포함한 이송장치를 제시한다.

Description

비정형포장물의 이송장치{Apparatus for handling of atypical package}

본 발명은 비닐 봉투 따위로 포장하여 특정한 형상을 가지지 아니하는 포장물을 안정되게 다루는 이송장치에 관련된다.

공장 자동화의 실현에 있어 원재료, 반제품 등은 이송장치에 의해 운반되고, 제조장치에 투입된다. 제조 공정에 수반되는 대상물의 운반은 이송장치에 의해 자동화 방식으로 이루어질 수 있으며, 이로써 작업자의 수고를 덜고 투입할 원재료의 생략 등의 사람에 의한 실수를 줄일 수 있게 된다.

들어서 옮기는 대부분의 기계식 이송 장치는 견고한 외형을 가진 물체를 이송 대상물로 삼는다. 예를 들어, 바닥에 놓인 이송 대상물을 잡아 올리거나 받쳐 올리는 파지 도구를 구비하고, 이송 장치는 파지 도구의 작동 및 3차원 이동을 통하여, 한 장소에서 다른 장소로 이송 대상물을 옮기는 것이다.

때때로 이송 대상물은 견고한 외형을 가진 것이 아닐 수 있다. 예를 들어 비닐 봉투에 담긴 분말형 원료가 있다. 비닐 봉투와 같은 연질의 포장수단은 담긴 내용물과 분량에 따라 외형이 달라진다. 또한 일정량의 내용물이 담긴 후에도 놓이거나 들린 상태에 따라 외형이 달라진다.

이와 같이 외형이 크게 달라지는 것을 옮기는 수단 중 하나는 이송 대상물을 받쳐 지지하는 컨베이어벨트가 있다. 컨베이어벨트는 벨트 위에 이송 대상물을 안정되게 평면상에서 이동시키데 그치고 수직 이송을 할 수 없는 단점이 있다.

또 다른 종래의 기술로 좌우 한 쌍의 버켓을 이용하여 이송 대상물을 퍼 올리는 어태치먼트가 있다. 이들은 토사 등을 퍼 올리는 어태치먼트로 사용되는 것으로 비정형 포장물에 적용이 가능하다. 하지만 종래의 기술은 상부가 개방된 상태의 비정형 포장물을 대상으로 사용하면, 포장물을 떠올리는 단계에서 종종 포장물의 측면을 파손시키며, 특히 포장물을 다시 바닥에 내려놓을 때에 포장물이 어느 한 쪽으로 기울어져 결국 내용을 쏟게 되는 단점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0059525호 (2004.07.06)

본 발명은 상부가 개방된 상태로 포장되는 비정형 포장물을 안정되게 이송할 수 있도록 한 이송장치를 제공한다.

그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, 개방된 입구측이 서로 대향되게 배치되어 있어, 회전에 따라 이송대상물을 파지하는 버켓들, 상기 버켓들을 오므리거나 펼치는 작동부 및 상기 버켓들과 상기 작동부를 이송시키는 이송부를 포함하고, 상기 버켓은 상기 작동부에 연결되는 회전축부, 상기 회전축부에 연결되며 파지된 이송대상물이 놓이는 내부공간을 형성하는 측벽부 및 상기 측벽부의 하부에서 이웃하는 버켓을 향하여 하향 경사지게 연장되어 있는 포크부를 포함하는 비정형포장물의 이송장치를 제시한다.

여기서 상기 버켓들이 최대로 오므린 상태에서, 수평면과 상기 포크부 사이의 경사도는 25° 내지 40°로 할 수 있다.

한편 상기 버켓들로 이송할 이송대상물을 올려 놓는 지그체와, 상기 지그체에 오른 이송대상물을 무게를 측정하는 중량측정부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 포크부는 상기 회전축부의 축 길이방향에 따라 이격되게 상기 측벽부에 연결되어 있는 복수의 포크암을 포함하고, 상기 지그체는 상기 포크암들의 간격에 맞추어 이격되게 배열되어 있는 프레임들이, 이송대상물이 놓이는 공간의 바닥과 벽을 형성하고 있어 상기 포크부가 상기 프레임들 사이로 이동하면서 상기 공간에 놓인 이송대상물을 그 하부로부터 감싸면서 파지하도록 할 수 있다.

다른 실시예로 상기 바닥을 형성하는 상기 프레임의 일부분에는, 이웃하는 프레임들과의 이격 공간을 덮어 가리는 연질의 바닥재가 결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경사지게 형성한 포크암들이 입구가 개방된 상태로 취급되는 비정형포장물을 컨베이어벨트 등의 목적하는 장소에 온전히 들어 이송할 수 있다.

중량측정부를 더 구비하는 경우, 제조 공정에서 요구하는 정량의 원료를 투여할 수 있으며, 중량측정부에서 측정한 무게 정보를 공정 제어부 등에 전송함으로써 보다 신뢰성이 높은 자동화 시설을 구성할 수 있게 한다.

그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이송장치의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 버켓들과 지그체의 주요부를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 실시예에 채용된 버켓의 사시도.
도 4는 도 1에 도시된 실시예에 채용된 버켓들을 나타낸 것으로, (a)는 버켓들을 벌렸을 때의 단면도이고, (b)는 오므렸을 때의 단면도.
도 5는 도 1에 도시된 실시예의 제1 사용 상태를 나타낸 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 실시예의 제2 사용 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 도 1에 도시된 실시예의 제3 사용 상태를 나타낸 것으로, (a)는 사시도이고 (b)는 단면도.
도 8은 도 1에 도시된 실시예의 제4 사용 상태를 나타낸 것으로, (a)는 사시도이고 (b)는 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 채용된 지그체의 개략적인 사시도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 비정형포장물의 이송장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 도면들과 실시예들에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용하기로 한다.

첨부된 도면은 본 발명의 적용된 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 통하여 제한 해석해서는 아니된다. 이 기술분야에 속하는 전문가의 견지에서 도면에 도시된 일부 또는 전부가 발명의 실시를 위하여 필연적으로 요구되는 형상, 모양, 순서가 아니라고 해석될 수 있다면, 이는 청구범위에 기재된 발명을 한정하지 아니한다.

본 발명의 설명함에 있어서 '비정형포장물'은 외관이 일정하게 유지되지 못하는 이송 대상물을 의미한다. 예를 들어 비정형포장물은 비닐봉투에 담긴 분말형태의 화학물질이 될 수 있다. 이때 비닐봉투는 입구가 마감되지 아니하여 입구가 열린 상태로 이송대상물로 취급될 수 있다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 이송장차(100)의 전반적인 구성이 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 이송장차(100)는 버켓들(10), 작동부(20) 및 이송부(30)를 포함한다. 나아가 지그체(40), 중량측정부(50)를 더 포함하거나 생략할 수 있다.

실시예에 따른 이송장차(100)는 지그체(40)에 올려 놓은 이송대상물을 컨베이어벨트(V)로 들어 옮기도록 작동한다. 지그체(40)는 적정 분량의 내용물을 담은 비정형포장물이 올려지고, 버켓들(10)이 내려와 지그체(40)에 오른 비정형포장물을 들어올린다. 이후 버켓(10)은 수직으로 상승한 후 컨베이어벨트(V) 위로 수평 이동하고, 어느 정도 하강한 후에 비정형포장물을 컨베이어벨트(V) 위에 떨어뜨리게 된다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 버켓(10)은 한 쌍이 마주보게 구비되며, 이들 버켓(10)을 오므리거나 펼쳐, 비정형포장물을 파지하거나 파지를 해제하도록 하는 작동부(20)가 구비된다. 또한 버켓(10)와 작동부(20)를 이동시키도록 하는 이송부(30)가 구비된다.

도 3에는 하나의 버켓(10)이 도시되어 있다. 버켓(10)은 작동부에 연결되는 회전축부(11), 회전축부(11)에 연결되어 있는 측벽부(12) 및 측벽부(12)의 하부로 비스듬히 연장되어 있는 포크부(13)를 포함한다.

한 쌍의 버켓(10)이 서로 마주보게 위치하고, 양 버켓들(10)이 오므려진 상태에서, 양 버켓(10)의 측벽부들(12)과 포크부(13)는 이송대상물인 비정형포장물이 놓이는 내부공간(도 2의 S 참고)을 형성한다.

버켓(10)의 전방과 후방에는 내부공간(S)에 담긴 비정형포장물이 빠져나오지 않도록 하는 가림막부재(14)가 결합되어 있다. 버켓에 한 쌍의 가림막부재(14)가 결합됨에 따라, 버켓들(10)을 오므렸을 때에 상부만이 개방된 내부공간이 형성된다.

포크부(13)는 버켓들이 오므려졌을 때에 내부공간(S)의 바닥을 형성한다. 포크부(13)는 이웃하는 버켓(10)을 향하여 하향하는 경사를 가진다. 따라서 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부공간(S)의 바닥면은 중앙부가 하부로 오목하게 꺼진 형태가 된다.

포크부(13)에 이러한 하향 경사를 둔 것은, 비정형포장물을 파지하는 작동과, 파지하였던 비정형포장물을 컨베이어벨트 위에 낙하시킬 때에, 비정형포장물의 파손을 방지하면서 낙하시킨 비정형포장물이 어느 한 쪽으로 기울어져 쓰러지지 않도록 하기 위한 것이다. 이에 대해서는 추후에 보다 자세히 설명한다.

다시 도 1과 4를 살펴보면, 작동부(20)는 버켓들(10)을 벌리거나 오므리도록 작동한다. 버켓들(10)의 회전축부(11)는 플레이트(21)의 하부에 힌지결합되어 있다. 한편 플레이트(21)의 바닥면에는 각 회전축부에는 연결되어 신축하는 액추에이터(22)가 장착되어 있다. 이 액추에이터(22)의 작동에 따라 버켓들이 벌려지거나 오므려진다.

이송부(30)는 플레이트를 승강시키는 승강용 액추에이터(31)와, 도 1의 좌우 방향으로 플레이트 및 승강용 액추에이터(31)를 이송시키는 체인(32) 및 전기모터(33)를 포함한다.

도시하지 아니한 다른 실시예에서 작동부, 이송부는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어 작동부는 회전 방향을 제어할 수 있는 모터, 기어를 포함하여, 모터의 회전 방향에 따라 버켓들을 벌리거나 오므리는 다른 형태의 구동장치로 대체될 수 있다.

또한 이송부는 플레이트 이하의 구성을 상하로 이송시키는 기계적 구성과, 플레이트를 평면상 이송시키는 또 다른 기계적 구성으로 대체하거나, 일방향의 직선 운동 뿐만 아니라 평면상의 2차원 운동 또는 입체적인 운동이 가능하도록 구성할 수 있다.

도 3과 도 2를 참고하여, 버켓과 지그체에 대하여 자세히 살펴본다.

지그체(40)는 버켓(10)의 하부에 위치하며, 이송대상물인 비정형포장물을 임시로 올려 놓을 곳을 제공한다. 나아가 지그체(40)의 하부에는 지그체(40)에 오른 비정형포장물의 무게를 측정하는 중량측정부(50)가 위치한다. 여기서 중량측정부(50)는 전자 저울이 될 수 있다. 도시하지 않는 다른 실시예에서 중량측정부는 생략될 수 있다.

예컨대 컨베이어벨트의 종착지는 원료 투입장치이고, 투입하려는 원료는 비정형포장물의 내용물이 될 수 있다. 작업자가 비정형포장물을 지그체(40)에 올려놓으면, 중량측정부(50)가 비정형포장물의 무게를 측정하여, 이를 전체 공정을 관할하는 제어부에 전송할 수 있다. 제어부는 측정된 비정형포장물의 무게가 기준치를 벗어난 경우에, 컨베이어벨트로 비정형포장물을 이송하는 작동을 중지하고 작업자에게 비정형포장물의 무게가 기준치를 벗어났음을 경고할 수 있다.

도 3을 참고하면, 버켓(10)의 포크부(13)는 회전축부(11)의 축 길이방향에 따라 이격되게 측벽부(12)에 연결되어 있는 복수의 포크암(131)을 포함한다. 포크암들(131)은 회전축부(11)에 일단부가 연결된 외팔보 형태이고, 복수의 포크암들(131)은 같은 방향을 향하여 하나의 평면 상에 놓인다.

한편 지그체(40)는 버켓(10)의 포크암들(131)의 간격에 맞추어 복수의 프레임들(41)이 이격되게 배열되어 형성된다.

프레임들(41)은 바닥을 형성하는 1부분(411)과, 1부분(411)의 양단에서 세워져 대략 수직한 벽을 형성하는 제2부분(412)을 포함한다. 프레임들(41)의 이격 간격은 포크암들(131)의 이격 간격에 대응한다. 여기서 1부분(411)은 플레임들이 세워지는 지면(도면에서는 중량측정부(50)의 상면)으로부터 이격되어 있다.

복수의 프레임들(41)이 전후로 나란히 배열됨에 따라, 이송대상물이 놓이는 바닥과 양측에 벽이 있는 공간(W)이 형성된다. 프레임들(41)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 측면에서 보면 중량측정부(50)의 상면에 연결되는 하단부 외에는 서로 연결되는 부분이 없다.

최전방의 프레임과 최후방의 프레임에는 벽판(42)이 결합되어 있다. 이로써 벽판들(42)과 프레임들(41)은 상부가 개방된 상자 형태의 공간(W)을 형성하게 된다.

한편 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지그체(40)와 관련된다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 이송장치는 이하에서 설명하는 바와 저촉되지 아니하는 범위 내에서 전술한 실시예의 기술적 특징을 그대로 포함한다.

다른 실시예에 따른 지그체(40)에는 프레임(41)의 1부분(411) 위에 이웃하는 프레임들과의 이격 공간을 덮어 가리는 연질의 바닥재(43)가 결합되어 있다. 여기서 바닥재(43)의 재질은 탄성 변형이 가능하고 원래의 형상으로 회복되는 것으로, 연질 합성수지가 될 수 있다.

바닥재(43)는 이송대상물인 비정형포장물이 놓이는 1부분들(411) 사이의 틈을 가능한 메워 평면화시킨다. 즉 바닥재(43)는 1부분(411)에 비하여 넓은 폭을 가짐에 따라, 비정형포장물이 지나치게 넓게 벌어진 1부분들(411) 사이로 쳐져 내려가는 것을 방지하는 것이다.

바닥재(43)의 길이 방향의 양단부(431)는 곡면으로 형성되어, 후술하는 포크암이 프레임들(41) 사이로 진입할 때에 바닥재(43)가 용이하게 탄성변형하도록 할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 이송장치의 작용을 설명한다.

도 5는 지그체(40)의 상부에 버켓들(10)이 위치한 상태로, 버켓들(10)은 벌어져 있다. 이 상태에서 작업자는 비정형포장물을 지그체(40)에 올려놓게 된다. 이때 비정형포장물은 지그체 안으로 아무렇게 던져진 상태여도 무방하다.

도 6을 참고하면 이송부의 작동으로, 벌어진 상태의 버켓들(10)이 그대로 하강한다. 벌어진 버켓(10)의 최하단, 즉 포크부(13)의 끝단은 프레임(41)의 1부분(411)이 형성하는 공간(W)의 바닥보다 더 아래로 내려갈 수 있다.

도 7과 도 8을 참고하면, 작동부(20)에 의해 버켓(10)이 오므려지면서, 지그체(40)에 오른 비정형포장물을 파지하게 된다.

도 7은 버켓들(10)이 오므려지는 중간 단계를 나타내고 있고, 도 8은 버켓들(10)이 완전히 오므려진 상태를 나타내고 있다.

도 7의 (a)에는 버켓들(10)이 오므려짐에 따라 포크암들(131)이 프레임들(41) 사이로 진입함을 도시하고 있다. 프레임들(41)은 하단부를 제외하고는 중간 높이 이상에서 서로 연결되어 있지 아니하고, 포크암들(131)도 측벽부(12)와 연결되는 상단부를 제외하고는 서로 연결되어 있지 아니하므로, 프레임(41)의 간섭없이 버켓들(10)이 오므려질 수 있다.

도 7의 (b)를 참고하면, 버켓들(10)이 오므려지는 방향으로 회전함에 따라, 포크암들(131)은 1부분(411)과 2부분(412)이 형성하는 모서리부터 시작하여 공간(W)의 중심을 향하여 진행하게 된다. 그에 따라 비정형포장물(P)이 지그체(40)의 어느 한 쪽 모서리에 치우쳐지게 놓이더라도 포크암(131)에 의해 지그체(40)의 중심으로 이동하게 된다.

이를 비정형포장물(P)의 관점에서 살펴보면, 양 포크암(131)은 비정형포장물의 양측 하단부부터 접촉하여, 종국에는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 비정형포장물(P)의 바닥을 떠받치는 형상으로 지지하게 된다.

포크암(131)을 적정히 경사지게 형성하여 둠으로써, 비정형포장물(P)의 측면을 지나치게 가압하지 아니하면서도 지그체(40)의 가운데로 이동시킬 수 있게 된다.

도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 버켓들(10)이 완전히 오므려지기까지 포크암들(131)의 끝단은, 지그체(40)에 놓인 비정형포장물(P)과 접촉하지 않는다. 따라서 포크암(131)의 끝단에 눌려 비정형포장물(P)의 외부 포장이 찢어지는 일이 발생하지 않는다.

도 1과 도 8에서 버켓들(10)이 완전히 오므려진 다음 이송부(30)에 의해 버켓들(10)이 컨베이어벨트(V) 위로 이동된다. 버켓들(10)이 컨베이어벨트(V) 위의 적정한 높이까지 하강한 이후, 작동부(20)가 역으로 작용하여 버켓들(10)은 서서히 벌어지게 된다.

경사진 포크암들(131)에 의해 내부공간(S)의 바닥 가운데에 위치하던 비정형포장물은 벌어진 포크암들(131) 사이로 떨어져 컨베이어벨트(V) 위에 오르게 된다. 이때 포크암(131)의 경사는 비정형포장물(P)의 바닥 중앙부터 떨어지도록 함으로써 컨베이어벨트(V)에 떨어지면서 비정형포장물의 내용물이 어느 한 쪽으로 크게 쏠리지 않게 한다.

본 출원인은 버켓들이 벌어지면서 컨베이어벨트 등 평탄면 위에 비정형포장물을 떨어뜨리는 경우에, 비정형포장물이 어느 한 쪽으로 치우쳐져 내용물이 터진 입구로 유출되지 않도록 하는 포크부(정확히는 포크암들)의 적정 경사 각도에 대하여 실험을 하였다.

여기서 포크부(13)의 경사각(도 4의 A 참고)은, 버켓들(10)이 최대로 오므린 상태에서, 수평면과 포크부(13) 사이의 경사 각도를 말한다. 실험에 의하면 바람직한 포크부의 경사각(A)은 25° 내지 40°이다.

포크부의 경사각(A)이 25°미만인 경우에는 버켓들(10)이 벌어지면서 그 사이로 떨어지는 비정형포장물이 어느 한 쪽으로 크게 기울면서 내용물이 쏟아지기 시작한다. 따라서 포크부의 경사각(A)은 적어도 25°이상인 것이 바람직하다.

한편 포크부의 경사각(A)이 40°를 초과하면 지그체(40)에 놓인 비정형포장물을 가운데로 모으며 떠받치는 과정에서, 비정형포장물의 포장에 지나치게 힘이 가해져 포장이 파손되는 문제가 발생되기 시작한다. 또한 오므려진 버켓(10)의 상하 길이가 길어짐에 따라 지그체(40)의 1부분(411)과 중량측정부(50) 사이의 이격 간격과, 이송부(30)의 높이를 더욱 증가시켜야 하고, 그만큼 이송장치의 상하 높이가 증대하며 컨베이어벨트까지 이송하는 시간이 더 길어지는 단점이 있다. 이러한 점을 고려하였을 때에 포크암의 경사각(A)은 25° 내지 40°로 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서 실시예에 적용되는 이송대상물을 비정형포장물로 설명하고 있지만, 본 발명은 일정한 외형을 가진 이송대상물에도 적용 가능한 것이다. 따라서 이송 대상을 비정형포장물로 국한하여 권리범위를 한정하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 이송장치
10 : 버켓 11 : 회전축부 12 : 측벽부 13 : 포크부 131 : 포크암
14 : 가림막부재 A : 경사각 S : 내부공간
20 : 작동부 21 : 플레이트 22 : 액추에이터
30 : 이송부 31 : 승강용 액추에이터 32 : 체인 33 : 전기모터
40 : 지그체 41 : 프레임 411 : 1부분 412 : 2부분 W : 공간
42 : 벽판 43 : 바닥재 431 : 양단부
50 : 중량측정부 V : 컨베이어벨트 P : 비정형포장물

Claims (5)

1. 개방된 입구측이 서로 대향되게 배치되어 있어, 회전에 따라 이송대상물을 파지하는 버켓들,
   상기 버켓들을 오므리거나 펼치는 작동부 및
   상기 버켓들과 상기 작동부를 이송시키는 이송부를 포함하고,
   
   상기 버켓은
   상기 작동부에 연결되는 회전축부,
   상기 회전축부에 연결되며 파지된 이송대상물이 놓이는 내부공간을 형성하는 측벽부 및
   상기 측벽부의 하부에서 이웃하는 버켓을 향하여 하향 경사지게 연장되어 있으며, 상기 회전축부의 축 길이방향에 따라 이격되게 상기 측벽부에 연결되어 있는 복수의 포크암을 구비하는 포크부를 포함하며,
   
   상기 버켓들로 이송할 이송대상물을 올려놓는 지그체는
   상기 포크암들의 간격에 맞추어 이격되게 배열되어 있는 프레임들이, 이송대상물이 놓이는 공간의 바닥과 벽을 형성하고 있어,
   상기 포크부가 상기 프레임들 사이로 이동하면서 상기 공간에 놓인 이송대상물을 그 하부로부터 감싸면서 파지하는 비정형포장물의 이송장치.
2. 제1항에서,
   상기 버켓들이 최대로 오므린 상태에서, 수평면과 상기 포크부 사이의 경사도는 25° 내지 40°인 비정형포장물의 이송장치.
3. 제1항에서,
   상기 지그체에 오른 이송대상물을 무게를 측정하는 중량측정부를 더 포함하는 비정형포장물의 이송장치.
4. 삭제
5. 제1항에서,
   상기 바닥을 형성하는 상기 프레임의 일부분에는, 이웃하는 프레임들과의 이격 공간을 덮어 가리는 연질의 바닥재가 결합되어 있는 비정형포장물의 이송장치.

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