KR101718710B1 - 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재 - Google Patents

Abstract

내부의 진공공간 및 진공공간을 정의하는 밀폐된 외벽부를 포함하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법은, 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부를 포함하는 검진센서를 진공 단열재의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 진공공간 내에 배치하는 단계, 검진센서를 이용하여 진공공간의 진공 상태의 파괴를 체크하는 단계, 및 진공 상태의 파괴에 대응하여 발생하는 음파를 통해서 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재{METHOD OF MONITERING VACUUM OF VACUUM INSULATION MATERIAL AND VACUUM INSULATION MATERIAL}

본 발명은 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 단열재의 진공 상태를 검진할 수 있는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법과 그 방법을 적용한 진공 단열재에 관한 것이다.

가전제품의 에너지 효율은 에너지 절약 차원에서 점차 중요시되고 있으며, 이러한 추세에 맞춰 냉장고, 보온보냉용기 등의 단열 성능의 향상이 요구되고 있으며, 에너지 절약화를 위해 단열재의 고성능화가 필수적인 사항으로 인식되고 있다.

일반적인 단열재는 스티로폼과 같이 열전도성이 낮은 재질을 이용하여 제조되고 있으나, 스티로폼을 이용한 단열재를 냉장고에 적용할 경우 단열재 자체의 두께가 두꺼워 냉장고의 내부 용량을 줄이고, 상대적으로 냉장고의 전체적인 부피가 늘어나는 단점이 지적되고 있다. 이러한 문제를 해결하고자, 진공 단열재를 사용하고 있으며, 예를 들어, 금속이나 플라스틱과 같은 용기의 내부를 감압후 밀폐함으로써, 진공 단열재를 얻을 수 있다. 이러한 진공 단열재의 경우에는 열전도성이 낮은 재질을 이용한 단열재의 경우보다 열전도도가 크게 낮아 에너지 효율이 매우 뛰어난 장점이 있으며, 선택적으로 용기 내부에 열전도도가 낮은 별도의 재료를 충진하여 단열재의 단열 성능을 보조할 수도 있다.

다만, 진공 단열재의 경우, 용기의 파손으로 인하여 용기 자체의 진공도가 훼손될 경우 단열 성능이 크게 저하될 수 있으며, 이러한 경우에 내부에 보관된 물품이 열에 급격하게 노출될 위험이 있다.

따라서, 이러한 진공 단열재를 사용하는 기기의 경우에 진공 단열재의 진공 상태를 수시로 체크하여 진공 단열재의 파손으로 인한 경제적인 손실에 신속하게 대응하는 것이 관건으로 인식되고 있다.

또한, 진공 단열재를 이용한 가전제품, 예를 들면 냉장고의 조립 공정에 있어서 기계적 충격이나 접합 공정 등에 의해 진공 단열재의 진공도가 저하되는 문제가 있음에도 불구하고 실제 검수 과정에서 내부 진공파손의 여부를 판단하는 것은 복잡하고 매우 시간이 소요되는 검사 과정이 필요하다.

본 발명은 내부의 진공 상태를 체크할 수 있는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재를 제공한다.

본 발명은 내부의 진공 상태가 훼손되면, 이를 외부로 실시간을 알릴 수 있는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재를 제공하므로서 제품의 최종 검사 단계에서 진공의 파손 여부를 신속하게 알려줄 수 있는 방법을 제공한다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에 따르면, 내부의 진공공간 및 진공공간을 정의하는 밀폐된 외벽부를 포함하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법은, 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부를 포함하는 검진센서를 진공 단열재의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 진공공간 내에 배치하는 단계, 검진센서를 이용하여 진공공간의 진공 상태의 파괴를 체크하는 단계, 및 진공 상태의 파괴에 대응하여 발생하는 음파를 통해서 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 하는 단계를 포함할 수 있다.

검진센서가 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서를 더 포함하는 경우에, 진공 상태의 파괴는 진공도 측정 센서에 의해서 체크될 수 있으며, 진공 상태의 의해서 유입된 공기를 매질로 외부에서 가청되는 음파를 통해서 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 할 수 있다.

또한, 음파 발생부가 항시 음파를 발생시키도록 설정된 경우, 진공 상태의 파괴에 의해서 유입된 공기를 매질로 외부에서 가청되는 음파를 통해서 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 할 수 있다.

상술한 진공 단열재의 진공상태를 모니터링하는 방법이 적용될 수 있는 단열재는, 진공 단열재의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 진공공간 내에 장착되며, 진공공간 내의 진공 상태를 체크하기 위한 검진센서를 포함하며, 검진센서는 진공공간의 진공 상태의 파괴나 훼손에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부를 포함할 수 있다.

진공 단열재의 외벽부는 금속이나 플라스틱과 같이 내부에 밀폐된 공간을 형성할 수 있는 다양한 재료를 이용하여 형성될 수 있으며, 내부에 검진센서를 배치시킨 후에, 감압을 통해서 외벽부 내부에 밀폐된 공간을 진공으로 형성하고 유지할 수 있다.

검진센서는 진공 단열재를 사용하는 냉장고와 같은 기기에 장착되는 진공 단열재 외부의 다른 주변 기기와는 기능적으로 차단된 상태 즉, 독립적으로 작동할 수 있도록 제공한다.

검진센서의 음파 발생부는 항시 특정한 음파를 발생시키고, 진공공간의 진공 상태가 파손되면, 진공공간 내부로 유입된 공기를 매질로 하여 외부에 음파를 전달하는 방법을 통해서 진공공간의 진공 상태를 외부에서 파악할 수 있도록 할 수 있도록 알릴 수 있으며, 경우에 따라서, 검진센서에 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서, 예를 들면 절대압 센서나 열전도를 이용한 진공 검지 센서, 혹은 음파 전달을 이용한 진공도 검지 센서, 이온화 정도를 측정한 진공도 검지센서 등 를 더 포함시키고, 진공공간의 진공 상태가 파괴될 경우에만, 진공도 측정 센서가 음파 발생부에서 특정한 소리를 발생시키도록 할 수도 있다.

검진센서는 진공 단열재 내부에 별도의 고정 부재를 통해서 배치될 수도 있고, 외벽부에 직접 고정될 수도 있다. 여기서, 고정 부재는 음파 발생부에서 발생하는 음파의 전달을 방해하거나 상쇄시킬 수 있는 재질로 제작될 수 있으며, 예를 들면, 직물이나 탄성을 갖는 고무 등을 이용한 얇은 실이나 고무줄 등을 이용할 수 있다.

참고로, 음파 발생부에서 발생되는 특정한 소리는 사람이 귀를 통해서 인지할 수 있는 음파의 주파수인 16Hz~20kHz의 범위에 속하는 음파에 해당할 수 있다.

경우에 따라서, 음파 발생부는 물리적 진동을 발생시키며, 외벽부를 통해 물리적 진동에 대응하는 가청 음파를 전달할 수도 있다. 이러한 경우에, 검진센서는 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서, 예를 들면 절대압 센서나 열전도를 이용한 진공 검지 센서, 혹은 음파 전달을 이용한 진공도 검지 센서, 이온화 정도를 측정한 진공도 검지센서 등 를 포함할 수 있으며, 음파 발생부는 진공도 측정 센서에 의해서 감지되는 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 진동을 외부로 전달할 수 있다. 참고로, 음파 발생부는 외벽부에 직접 고정될 수도 있고, 별도의 고정 부재를 매개로 외벽부 내부에 장착될 수 있다. 이때의 고정 부재는 진동 발생부에서 발생하는 진동을 용이하게 외벽부로 전달할 수 있도록 앞서 설명한 탄성체보다는 경도가 높은 플라스틱, 금속 등의 재질을 선택할 수 있다.

또한, 검진센서가 가청(可聽) 주파수 이상의 주파수를 발생하는 저주파 발생부를 포함하는 경우에도, 검진센서는 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서를 포함할 수 있으며, 저주파 발생부는 진공도 측정 센서에 의해서 감지되는 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 저주파를 발생시킬 수 있다. 이러한 경우 저주파는 사람이 직접 인지할 수 없기 때문에, 저주파 발생에 대응하여 빛을 발생시키거나 가청 가능한 음파를 발생시키는 광학소자나 소리소자가 진공 단열재의 외부에 더 장착될 수 있다.

본 발명의 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재는 검진센서를 통해서 내부의 진공 상태를 외부에서 체크할 수 있다.

본 발명의 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법 및 진공 단열재는 내부의 진공 상태가 훼손되는 경우, 이를 외부에 즉시 자동으로 알려 진공 단열재의 진공 파손으로 인한 손실에 대한 피해를 최소화할 수 있으며, 진공 단열재를 사용하는 제품의 최종 검사 단계에서 진공 단열재의 진공 상태의 파손 여부를 신속하게 알려줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재가 적용되는 냉장고의 부분 사시도이다.
도 2는 도1에 도시된 냉장고 일부의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1을 A-A방향으로 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 단열재를 절개한 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재가 적용되는 냉장고의 부분 사시도이며, 도 2는 도1에 도시된 냉장고 일부의 분해 사시도이며, 도 3은 도 1을 A-A방향으로 절개한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적으로 식품을 저온 저장하기 위한 냉장고(1)가 도시되어 있으며, 냉장고(1)는 식품을 수납하도록 냉장실이나 냉동실 등과 같은 수납 공간(20)을 형성하는 케이스(10), 냉장실과 냉동실을 개폐하는 도어(미도시), 냉매 사이클로 구성되어 수납된 식품을 저온 상태로 유지하는 기계부(미도시)를 포함한다.

일반적인 종래의 냉장고는 보냉을 위하여, 케이스에서 외형을 형성하는 외면과 수납 공간을 형성하는 내면 사이에 단열재를 충진하였다. 상기 단열재는 조립된 상태의 케이스의 내면과 외면의 사이에 폴리우레탄 발포액을 주입한 후 가열하여 발포시켜 형성하였다. 그러나, 폴리우레탄을 발포시켜 형성된 단열재는 열을 전달하는 공기가 함입되고 폴리우레탄 자체의 열전도 특성으로 인하여 단열 성능을 향상시키는 데 제약이 있으며, 열전도를 낮추기 위해서는 보다 두꺼운 단열재를 형성하여야 하기 때문에 냉장고의 전체적인 부피가 증가하는 문제가 발생하였다.

반면에, 본 실시예의 냉장고(1)에 적용되는 진공 단열재(100)는 그 내부를 진공으로 유지하여 열 전도율을 효과적으로 낮출 수 있으며, 이에 진공 단열재(100)의 부피를 획기적으로 줄일 수가 있고, 이는 결국 냉장고(1) 자체의 부피를 줄이는데도 매우 효과적이다.

진공 단열재는 그 자체로서 냉장고의 외형을 결정할 수도 있으나, 본 실시예처럼 별도의 케이스(10)를 진공 단열재(100) 외면에 부착하여, 케이스(10)가 냉장고(1)의 내면이나 외면을 형성하도록 할 수도 있다. 구체적으로, 본 실시예에서는 냉장고(1)의 내면을 구성하는 내면 케이스(12) 및 냉장고(1)의 외면을 구성하는 외면 케이스(14)를 진공 단열재(100)의 양면에 부착한다.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 직육면체 형태로 제공되는 진공 단열재(100)는 냉장고(1)의 일면을 형성하는 내면 케이스(12)와 외면 케이스(14) 사이에 배치된 상태에서, 내면 케이스(12)와 외면 케이스(14)를 결합함으로써, 내면 케이스(12)와 외면 케이스(14) 사이에 배치될 수 있다. 물론, 냉장고(1)의 다른 면들에는 각각 서로 다른 진공 단열재(100)가 배치된다. 즉, 냉장고(1)의 다른 면들 역시 다른 내면 및 외면 케이스 사이에 다른 진공 단열재를 배치하는 방법으로 진공 단열재(100)를 각 면들에 각각 배치시킬 수 있다. 참고로, 진공 단열재(100)는 진공 단열재(100)를 수용할 수 있도록 외면 케이스(14) 내측에 마련된 홈(15)에 삽입된다. 물론, 경우에 따라서는 진공 단열재가 냉장고의 복수개의 면을 구성하도록 꺽어진 형태로 제공될 수도 있고, 일면이 개방된 직육면체 형태로 하나의 진공 단열재가 하나의 수납 공간을 형성하도록 제공될 수도 있을 것이다.

진공 단열재(100)는 내부의 진공공간(112) 및 진공공간(112)을 정의하는 밀폐된 외벽부(110)를 포함하며, 진공 단열재(100)의 외벽부(110)는 금속이나 플라스틱과 같이 내부에 밀폐된 공간을 형성할 수 있는 다양한 재료를 이용하여 형성될 수 있으며, 내부에 후술할 검진센서(120)를 배치시킨 후에, 감압을 통해서 외벽부(110) 내부에 밀폐된 공간을 진공으로 형성하고 유지할 수 있다.

또한, 진공 단열재(100)는 진공 단열재(100)의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 진공공간(112) 내에 장착된다. 예를 들면, 진공 단열재(100)는 냉장고(1)의 기계부의 작동 여부와는 무관하게 독립적으로 작동한다.

진공 단열재(100)는 진공공간(112) 내의 진공 상태를 체크하기 위한 검진센서(120)를 포함하고, 검진센서(120)는 진공공간(112)의 진공 상태의 파괴이나 훼손에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부(122) 및 진공공간(112)의 진공 상태를 파악하는 진공도 측정 센서(124)를 포함한다. 또한, 검진센서(120)로 전원을 공급하는 배터리(미도시)를 포함한다.

음파 발생부(122)는 가청 가능한 음파를 발생시키도록 설정되어 있으며, 진공도 측정 센서(124)는 음파 발생부(122)에 인접하게 배치되어, 진공공간(112)의 진공 상태가 파손될 경우에, 이를 감지하고, 음파 발생부(122)가 특정한 소리를 발생시키도록 제어할 수 있다. 여기서, 음파 발생부(122)는 진공도 측정 센서(124)의 제어를 직접 받을 수도 있으나, 별도의 제어부를 가질 수도 있다.

음파 발생부(122)에서 발생한 음파는 진공공간(112) 내부로 유입된 공기를 매질로 하여 외부에 전달될 수 있다. 이에, 진공공간(112)의 진공 상태를 외부에서 자동으로 파악할 수 있다.

경우에 따라서, 별도의 진공도 측정 센서를 설치하지 않고, 음파 발생부가 항시 특정한 음파를 발생시키도록 설정할 수 있다. 이러한 경우, 진공공간의 진공이 유지되는 상태에서는 음파가 외부로 전달되지 않으나, 진공공간의 진공 상태가 파손되면, 음파 발생부에서 발생한 음파는 진공공간 내부로 유입된 공기를 매질로 하여 외부에 전달될 수 있다.

상술한 음파 발생부(122) 및 진공도 측정 센서(124)는 고정 부재(130)를 통해서 진공 단열재(100)의 진공 공간(112) 내부에 배치된다. 구체적으로, 본 실시예에 따른 고정 부재(130)는 직물로 제작되며, 검진센서(120) 전체를 덮어 수용하고, 검진센서(120) 주변에 대응하는 고정 부재(130) 둘레를 접착제를 이용하여 외벽부(110)의 내측면에 접착함으로써, 검진센서(120)를 외벽부(110)의 내측면에 고정시킬 수 있다.

경우에 따라서, 고정 부재(130)는 직물을 이용한 실이나 고무, 실리콘, 우레탄 등의 탄성체를 이용한 줄 형태로 제공될 수도 있고, 고무, 우레탄, 실리콘 중 적어도 어느 하나로 형성되는 탄성체를 이용하여 제공될 수도 있다.

참고로, 본 발명의 다른 실시예에서는 음파 발생부는 물리적 진동을 발생시키고, 외벽부를 통해 물리적 진동에 대응하는 가청 음파를 전달할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 단열재를 절개한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예의 진공 단열재는 도 3에 도시된 진공 단열재와 사실상 동일하며, 이에 본 실시예에 따른 진공 단열재에 대한 구성요소는 앞선 실시예의 구성요소에 대한 설명을 참조할 수 있으며, 본 실시예에서는 앞서 실시예와 차이가 있는 고정 부재(130´)를 중심으로 설명한다.

음파 발생부(122´) 및 진공도 측정 센서(124´)는 고정 부재(130´)를 통해서 진공 단열재의 진공 공간(112´) 내부에 배치된다. 고정 부재(130´)는 앞선 실시예와 같이 직물로 형성된 경우보다 어느 정도 외형을 유지할 수 있는 탄성이 좋은 고무나 실리콘 등을 이용하여 제작할 수 있으며, 일단부는 외벽부(110´)의 내측면에 부착되고, 타단부는 검진센서(120´)를 수용하여, 검진센서(120´)를 진공공간(112´) 내부에 배치할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 음파 발생부(122´)는 진공도 측정 센서(124´)에서 진공 공간(112´) 내의 진공 상태가 훼손될 경우에만, 음파를 발생하도록 설계되어 있다. 한편, 본 실시예에 따른 고정 부재(130´)는 탄성이 좋은 재질로 형성되어 음파 발생부(122´)에서 발생하는 음파의 파동이 고정 부재(130´)를 통과하는 동안 많이 약해지기 때문에 음파가 고정 부재(130´)를 매질로 외부로 전달되는 것을 최소화 할 수 있다. 이에, 음파 발생부(122´)가 별도의 진공도 측정 센서(124´)가 없이 항상 음파를 발생하고, 진공 공간(112´) 내의 진공 상태가 깨질 경우에만 외부로 전달하도록 설계되는 경우에도, 평상 시에 진공이 유지될 경우에, 음파 발생부(122´)에서 발생되는 음파가 외부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1：냉장고 12：내면 케이스
14：외면 케이스 100：진공 단열재
112：진공공간 120：검진센서
130：고정 부재

Claims (11)

1. 내부의 진공공간 및 상기 진공공간을 정의하는 밀폐된 외벽부를 포함하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법에 있어서,
   상기 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부를 포함하는 검진센서를 상기 진공 단열재의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 상기 진공공간 내에 배치하는 단계;
   상기 검진센서를 이용하여 상기 진공공간의 진공 상태의 파괴를 체크하는 단계; 및
   상기 진공 상태의 파괴에 대응하여 발생하는 상기 음파를 통해서 상기 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 하는 단계;
   를 포함하되, 상기 검진센서는 상기 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서를 더 포함하며, 상기 진공 상태의 파괴는 상기 진공도 측정 센서에 의해서 체크되며,
   상기 진공 상태의 파괴 시 상기 진공도 측정 센서에 의해서 상기 음파 발생부에서 발생되는 상기 음파는 상기 진공 상태 파괴에 의해서 유입된 공기를 매질로 외부에서 가청되며, 외부에서 가청되는 상기 음파를 통해서 상기 진공 단열재의 진공상태를 모니터링 하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 음파 발생부를 상기 음파 발생부에서 발생하는 음파의 전달을 방해하거나 상쇄시킬 수 있는 고정 부재를 이용하여 상기 외벽부에 고정하여 상기 진공 단열재의 내부에 배치하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 음파 발생부는 물리적 진동을 발생시키며, 상기 외벽부를 통해 상기 물리적 진동에 대응하는 가청 음파를 전달하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 진공상태 모니터링 방법.
6. 내부의 진공공간 및 상기 진공공간을 정의하는 밀폐된 외벽부를 포함하는 진공 단열재에 있어서,
   상기 진공 단열재의 외부와 기능적으로 차단된 상태로 상기 진공공간 내에 장착되며, 상기 진공공간 내의 진공 상태를 체크하기 위한 검진센서를 포함하며,
   상기 검진센서는 상기 진공공간의 진공 상태의 파괴에 대응하여 음파를 외부로 전달하는 음파 발생부를 포함하되, 상기 검진센서는 상기 진공공간 내의 진공 상태를 체크하는 진공도 측정 센서를 더 포함하며, 상기 진공 상태의 파괴는 상기 진공도 측정 센서에 의해서 체크되고, 상기 진공 상태의 파괴 시 상기 진공도 측정 센서에 의해서 상기 음파 발생부에서 발생되는 상기 음파는 상기 진공 상태 파괴에 의해서 유입된 공기를 매질로 외부에서 가청되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 음파 발생부는 상기 외벽부에 고정되는 고정 부재에 의해서 상기 진공공간 내부에 배치되며,
   상기 고정 부재는 상기 음파 발생부에서 발생하는 음파의 전달을 방해하거나 상쇄시키도록 제공되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 부재는 실 혹은 고무, 우레탄, 실리콘 중 적어도 어느 하나로 형성되는 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
11. 제6항에 있어서,
    상기 음파 발생부는 물리적 진동을 발생시키며, 상기 외벽부를 통해 상기 물리적 진동에 대응하는 가청 음파를 전달하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.

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