KR102051398B1 - 원자로 용기의 해체 방법 - Google Patents

Abstract

원자로 용기의 해체 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 원자로 용기의 해체 방법은 원자로 용기의 수직 길이와, 상기 원자로 용기가 수납되는 캐비티의 높이에 따른 수직 길이를 상호 비교하는 길이 비교 단계(ST50); 원자로 용기에 대한 해체를 위해 캐비티(Cavity) 내부에 격벽을 설치하는 격벽 설치 단계(ST100); 상기 격벽을 기준으로 상기 원자로 용기가 위치된 곳은 공기와 접촉된 공기 영역을 조성하고, 상기 격벽에 의해 구획된 나머지 영역은 물이 채워진 수중 영역으로 조성하는 수중 영역 조성 단계(ST200); 상기 원자로 용기가 상기 공기 영역에 위치된 상태로 상단이 부분 절단되고, 절단된 절단품이 상기 수중 영역으로 이동 된 후에 세절이 실시되는 세절 단계(ST300); 상기 원자로 용기가 수중 영역에서 부분 절단이 실시되는 부분 절단 단계(ST400); 및 상기 부분 절단된 원자로 용기를 상기 캐비티의 외측으로 인양하는 인양 단계(ST500)를 포함한다.

Description

원자로 용기의 해체 방법{Method for dismantling Reactor Vessel}

본 발명은 캐비티 내부에 위치된 원자로 용기의 길이에 상관없이 전단 및 해체를 용이하게 실시하기 위한 원자로 용기의 해체 방법에 대한 것이다.

일반적으로 원자력발전소등의 원자로 시설에서는 운전이 종료되면 폐지 조치가 취해진다. 상기 폐지 조치는 계통제염, 핵연료 안전 저장, 해체 철거의 순으로 실시된다.

상기 해체 철거에서는 내부의 배관이나 기기류를 철거한 후에, 건물을 철거한다. 해체 철거에 있어서는 방사성 물질을 외부에 비산시키지 않아야 되고, 해체 철거에 종사하는 작업자에의 방사능 노출을 방지할 것이 필요하다.

기기류 중에서는 원자로 압력용기의 철거가 가장 어려운데 종래에는 캐비티(Cavity) 내에 물을 채우고 노내 구조물을 절단 장치에 의해 반출 및 해체한 뒤 원자로 압력 용기를 절단 장치에 의해 절단한 후에 외부로 반출하였다.

그러나 노내 구조믈을 해체한 뒤 원자로 압력용기를 해체하는 등 해체 작업의 공정수가 많아서 해체 기간이 장기화하고 해체 비용도 높아지는 문제점이 유발되었다.

일본 특허 공개 2005-003434호

본 발명의 실시 예들은 원자로 용기에 대한 절단 미해체에 따른 작업자의 방사능 피폭을 예방하고 작업 속도도 동시에 향상시킬 수 있는 원자로 용기의 해체 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 원자로 용기의 해체 방법은 원자로 용기의 수직 길이와, 상기 원자로 용기가 수납되는 캐비티의 높이에 따른 수직 길이를 상호 비교하는 길이 비교 단계(ST50); 원자로 용기에 대한 해체를 위해 캐비티(Cavity) 내부에 격벽을 설치하는 격벽 설치 단계(ST100); 상기 격벽을 기준으로 상기 원자로 용기가 위치된 곳은 공기와 접촉된 공기 영역을 조성하고, 상기 격벽에 의해 구획된 나머지 영역은 물이 채워진 수중 영역으로 조성하는 수중 영역 조성 단계(ST200); 상기 원자로 용기가 상기 공기 영역에 위치된 상태로 상단이 부분 절단되고, 절단된 절단품이 상기 수중 영역으로 이동 된 후에 세절이 실시되는 세절 단계(ST300); 상기 원자로 용기가 수중 영역에서 부분 절단이 실시되는 부분 절단 단계(ST400); 및 상기 부분 절단된 원자로 용기를 상기 캐비티의 외측으로 인양하는 인양 단계(ST500)를 포함하되, 상기 부분 절단 단계(ST400)는 원자로 용기의 상부에 절단시 발생되는 칩(chip)의 비산을 방지하기 위한 커버 설치 단계(ST410a); 상기 원자로 용기의 내측에 절단기가 설치되고, 상기 절단기에 의해 상기 원자로 용기의 길이 방향에서 순차적으로 절단이 이루어지는 제2 절단 단계(ST420a)를 더 포함한다.

상기 길이 비교 단계(ST50)는 상기 원자로 용기의 수직 길이와 상기 원자로 용기를 절단 하기 위한 절단 유닛의 높이에 따른 길이가 더해져 상기 캐비티의 수직 길이와 비교하는 것을 특징으로 한다.

상기 인양 단계(ST500)이후에 상기 수중 영역에 채워진 물을 드레인 시키는 드레인 단계(ST600)를 더 포함한다.

상기 수중 영역에 대한 드레인과 동시에 상기 물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터링 단계(ST700)를 더 포함한다.

상기 격벽 설치 단계(ST100)는 콘크리트 구조물 또는 금속 구조물 또는 콘크리트와 금속 구조물의 조합으로 이루어진 것 중의 어느 하나를 이용하여 격벽을 설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 수중 영역 조성 단계(ST200)는 상기 수중 영역으로 구획된 캐비티의 바닥면에 지지대를 설치하는 단계; 상기 절단품에 대한 절단을 위해 세절기가 상기 수중 영역에 설치되는 단계를 포함한다.

상기 부분 절단 단계(ST400)는 상기 절단기로 써멀 절단기(Thermal cutting)가 사용되고, 상기 써멀 절단기에 의해 상기 노즐이 다수개의 단위 피스로 절단되며, 상기 절단된 단위 피스들은 상기 캐비티의 외측으로 인출과 동시에 포장이 이루어지는 단계를 더 포함한다.

상기 부분 절단 단계(ST400)는 상기 절단기에 의해 절단이 이루어진 후에 상기 절단기가 외부로 인출되는 제2 인출 단계(ST430a)를 더 포함한다.

상기 절단기는 서큘러 쏘 절단기(circular saw cutting)가 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예들은 원자로 용기에 대한 절단을 실시할 때 작업자의 작업 속도 향상과 작업성 향상 및 작업 기간 단축으로 경제성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 작업자가 작업 도중 방사성 물질로 인한 피폭 또는 노출의 확률을 최소화 할 수 있어 작업자의 작업 안전성을 향상 시킬 수 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자로 용기의 해체 방법을 도시한 순서도.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자로 용기의 해체 방법에 따른 세부적인 방법을 도시한 도면.

본 발명의 일 실시 예에 의한 원자로 용기의 해체 방법은 용기가 위치된 캐비티(Cavity)에 격벽을 설치하고 상기 원자로 용기의 해체를 용이하게 실시하여 작업자의 작업성 향상과 시간 단축 및 비용 절감을 도모할 수 있다.

첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 원자로 용기의 해체 방법은 원자로 용기의 수직 길이와, 상기 원자로 용기가 수납되는 캐비티의 높이에 따른 수직 길이를 상호 비교하는 길이 비교 단계(ST50)와, 원자로 용기에 대한 해체를 위해 캐비티(Cavity) 내부에 격벽을 설치하는 격벽 설치 단계(ST100)와, 상기 격벽을 기준으로 상기 원자로 용기가 위치된 곳은 공기와 접촉된 공기 영역을 조성하고, 상기 격벽에 의해 구획된 나머지 영역은 물이 채워진 수중 영역으로 조성하는 수중 영역 조성 단계(ST200)와, 상기 원자로 용기가 상기 공기 영역에 위치된 상태로 상단이 부분 절단되고, 절단된 절단품이 상기 수중 영역으로 이동 된 후에 세절이 실시되는 세절 단계(ST300)와, 상기 원자로 용기가 공기 영역 또는 수중 영역 중의 어느 한 곳에서 부분 절단이 실시되는 부분 절단 단계(ST400) 및 상기 부분 절단된 원자로 용기를 상기 캐비티의 외측으로 인양하는 인양 단계(ST500)를 포함한다.

길이 비교 단계(ST50)는 상기 원자로 용기(100)의 수직 길이와 상기 원자로 용기(100)를 절단 하기 위한 절단 유닛의 높이에 따른 길이가 더해져 상기 캐비티(10)의 수직 길이와 비교된다.

원자로 용기(100)의 수직 길이는 캐비티(10)에 설치되기 이전 수치적인 데이터로 사전에 제어부(미도시)에 입력되고, 상기 캐비티(10)의 수직 길이 또한 설계도에 따른 데이터가 사전에 제어부로 입력된다.

제어부(미도시)는 입력된 데이터를 연산하여 원자로 용기(100)의 수직 길이와 상기 캐비티(10)의 수직 길이에 따라 현재 원자로 용기(100)가 길이 차이를 인지하고 상기 원자로 용기(100)에서 절단될 임의의 길이를 사전 설정한다.

상기 사전 결정된 원자로 용기(100)의 절단 길이는 캐비티(10)에 대한 세부적인 절단 작업에서 사전 설정된 길이로 세절된다.

본 실시 예는 격벽(50)을 설치하기 이전에 원자로 용기(100)에서 발생되는 방사능을 차단하기 위해 별도의 차폐구조를 갖는 차폐설비를 사전에 설치한 후에 상기 격벽(50)에 대한 작업을 실시한다. 상기 차폐설비는 방사능 피폭 또는 외부 노출을 차단하기 위해 다양한 재질로 이루어질 수 있으며, 1겹 또는 복수겹으로 구성될 수 있다.

본 실시 예는 캐비티(Cavity)(10) 내부에 격벽(50)을 설치하기 위해서 콘크리트 구조물 또는 금속 구조물 또는 콘크리트와 금속 구조물의 조합을 통해 상기 격벽(50)을 설치한다(ST100).

격벽(50)은 수중 영역(S2)이 형성되기 이전이므로 도면을 기준으로 원자로 용기(2)의 우측에 설치된다.

캐비티(10)는 도면에 도시된 격벽(50)을 기준으로 원자로 용기(100)가 위치된 좌측이 공기 영역(S1)으로 정의되고, 우측이 수중 영역(S2)으로 정의된다.

여기서 공기 영역(S1)의 의미는 원자로 용기(100)가 캐비티(10)의 내부에서 공기와 접촉된 상태가 유지된다.

상기 수중 영역(S2)은 원자로 용기에서 분리된 절단품 또는 원자로 용기가 상기 수중 영역(S2)으로 이동될 경우 발생되는 방사능으로 인한 작업자의 피폭을 예방하기 위해 물이 채워진다(ST200).

상기 수중 영역(S2)은 물을 이용하여 방사능의 차폐 기능을 향상하고 상기 원자로 용기(100)가 절단되는 도중 발생되는 칩(Chip)이 물에 의해 공기중으로 비산되지 않아 캐비티(10) 내부에서 부유되거나 작업자와 접촉되는 현상이 발생되지 않는다.

참고로 수중 영역(S2)에 사용되는 물은 경수가 아닌 일반 상수가 사용되므로 비용 절감을 도모할 수 있고 신속하게 상기 수중 영역(S2)을 채울 수 있다(ST200).

격벽(50)은 높이가 캐비티(10)의 바닥면에서 상측까지 연장되는데 높이는 대략 10M 전후의 길이로 연장되고, 콘크리트 또는 콘크리트와 철골 또는 철근 구조물로 구성된다. 상기 격벽(50)은 작업이 종료될 경우 상기 공기 영역(S1)으로 누수되지 않도록 별도의 씰링 작업이 실시되거나, 방수를 위한 별도의 공정이 추가된다.

격벽 설치 단계(ST100)는 콘크리트 구조물 또는 금속 구조물 또는 콘크리트와 금속 구조물의 조합으로 이루어진 것 중의 어느 하나를 이용하여 격벽을 설치한다.

수중 영역(S2)에 물이 주입된 이후에는 상기 수중 영역(S2)으로 구획된 캐비티(10)의 바닥면에 지지대(20)를 설치하고, 상기 절단을 위해 세절기(30)가 상기 수중 영역(S2)에 설치된다.

상기 지지대(20)는 노내 구조물에 대한 절단을 위해 도면에 도시된 상태로 위치되고, 이와 인접하여 세절기(30)로 사용될 Circular Saw 또는 Reciprocating Saw 또는 Band Saw 중의 어느 하나가 선택적으로 사용된다.

캐비티(10)에는 원자로 용기(100)가 수중 영역(S2)으로 이동되도록 별도의 크레인 또는 인양 장비가 구비되어 있어 상기 원자로 용기(100)가 용이하게 이동될 수 있다.

상기 원자로 용기(Reactor Vessel)(100)는 내부에 위치된 코어(Core)(미도시)를 지지하고 핵반응으로 가열된 냉각수를 증기 발생기로 보내기 위한 통로를 제공하며, 제어봉(CEA)과 노내 계측기(ICI)에 대한 가이드를 위해 구비된다.

상기 원자로 용기(100)가 상기 공기 영역(S1)에 위치된 상태로 상단이 부분 절단되고, 절단품(100a)이 상기 수중 영역(S2)으로 이동 된 후에 세절이 실시된다(ST300).

상기 절단품(100a)은 원자로 용기(100)의 상단에 해당되는 곳으로 세절기(30)가 안정적으로 절단 하기 용이한 크기에 해당된다.

상기 절단품(100a)은 지지대(20)에 위치된 상태로 세절기(30)에 의해 길이 방향을 따라 순차적으로 절단이 지속된다.

소정의 크기로 절단된 절단품(100a)은 캐비티(10)의 외측으로 인양기(미도시)에 의해 인양되고, 방사선의 누출이 예방되도록 차폐 처리된 후에 안전하게 처리된다.

첨부된 도 6을 참조하면, 원자로 용기(100)는 공기 영역(S1)에서 점선의 위치로 도시된 곳에서 실선으로 도시된 수중 영역(S2)으로 인양기에 의해 캐비티(10)로 이동된다.

그리고 상기 원자로 용기(100)에 구비된 입구노즐(102)과 출구 노즐(104)에 대한을 절단을 위해 부분 절단이 실시된다(ST400).

부분 절단은 상기 수중 영역(S2)에서 실시될 경우 상기 원자로 용기의 상면에 형성된 플랜지 부에 플랜지 커버가 설치된다(ST410). 그리고 상기 원자로 용기에 구비된 입구 및 출구 노즐(102, 104)을 절단하기 위해 절단기로 절단이 이루어진다(ST420).

플랜지 커버(F)는 칩이 원자로 용기(100)의 내측으로 유입되는 현상을 최소화 하기 위해 구비된다.

일 예로 상기 입구노즐(102)은 4개로 구성되고 핵 반응시 발생된 열을 흡수하기 위한 냉각수가 유입되고, 상기 출구 노즐(104)은 입구노즐(102)을 통해 유입된 냉각수가 2차 계통으로 이동되기 위해 2개가 구비된다.

상기 입구노즐(102)과 출구노즐(104)은 원자로 용기(100)에 대한 세부적인 절단을 실시하기 이전에 절단되는 것이 전체적인 절단 작업이 용이 해진다.

입구노즐(102)과 출구노즐(104)은 소정의 직경을 갖는 관 형태로 형성되므로 절단된 후에 별도의 용기에 밀봉해서 씰링 후 처리장(미도시)으로 이동된다.

이와 같이 절단기에 의해 절단이 이루어진 후에는 상기 절단기와 플랜지 커버(F)가 캐비티(10)의 외측으로 인출된다(ST430).

일 예로 상기 절단기는 써멀 절단기(Thermal cutting)(40)가 사용되고, 상기 써멀 절단기(40)에 의해 상기 입구 및 출구 노즐(102, 104)이 다수개의 단위 피스로 절단되며, 상기 절단된 단위 피스들은 상기 캐비티(10)의 외측으로 인출과 동시에 포장이 이루어진다.

상기 써멀 절단기(40)는 원자로 용기(100)를 절단할 때 축 방향을 따라 하측으로 이동하면서 상기 원자로 용기(10)에 대한 1차 절단이 이루어지고, 원통 형태로 형성된 원자로 용기(10)의 횡 방향으로 이동하면서 2차 절단이 이루어지며, 수직 상부를 향해 이동하면서 3차 절단이 이루어진다.

전술한 써멀 절단기(40)는 전술한 경로 이외에도 원자로 용기(100)에 대한 절단을 실시할 때 1차 절단과 2차 절단의 경로로도 절단을 실시할 수 있다.

첨부된 도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 실시 예는 전술한 실시 예와 다른 방식으로 수중 영역(S2)에서 원자로 용기(100)에 대한 부분 절단을 실시할 수 있다(ST400).

예를 들면 상기 수중 영역(S2)에서 실시될 경우 원자로 용기(100)의 상부에 절단시 발생되는 칩(chip)의 비산을 방지하기 위한 커버(미도시)가 설치된다(ST 410a). 커버는 임시로 설치되며 원자로 용기(100)의 상면을 덮어 칩이 비산 및 확산을 최소화 한다.

그리고 상기 원자로 용기(100)의 내측에 절단기(2)가 설치되고, 상기 절단기(2)에 의해 절단이 이루어진다(ST420a). 상기 절단기(2)는 원자로 용기(100)의 내부에 Circular Saw 또는 Milling 장비가 사용되며 길이 방향으로 순차적으로 절단이 지속된다.

상기 절단기(2)는 원자로 용기(100)의 내측에 링 형태로 바디(2a)와, 상기 바디(2a)의 원주 방향에 구비된 복수개의 고정기(2b)와, 상기 바디(2a)의 좌우 양측에 위치된 블레이드(2c)를 포함한다.

상기 바디(2a)는 원자로 용기(100)의 내경 보다 작은 직경으로 구성되고, 고정기(2b)는 바디(2a)의 좌우 대칭으로 위치되므로 안정적으로 고정된다.

이와 같이 구성된 절단기(2)에 의해 절단이 이루어진 후에 상기 절단기가 외부로 인출된다(ST430a).

원자로 용기(100)는 전술한 써멀 절단기(30) 또는 Circular Saw 중의 임의의 방식으로 절단된 후에 캐비티(10)의 외측으로 인출된다.

일 예로 상기 원자로 용기(100)에 대한 절단은 써멀 절단기(30)가 절단시 발생되는 오염 물질에 대한 이동과 필터링을 위한 필터링 유닛(미도시)이 구비된다.

필터링 유닛은 연장관(미도시)의 연장된 이동 경로에 복수개의 필터(미도시)가 설치된다. 그리고 연장관은 단부에 진공펌프(미도시)가 설치되어 있어 음압으로 써멀 절단기(30)에서 발생된 유해물질을 흡입하되, 상기 필터를 경유하면서 이물질이 모두 필터링 되므로 대기 중으로는 정화된 공기만 배출된다.

참고로 상기 필터는 높은 정화율을 갖는 헤파 필터 또는 그 이상의 정화 능력을 갖는 필터가 사용된다.

상기 필터들은 써멀 절단기(30)가 작동 중지된 이후에 별도로 수거된 후에 용기에 수납후 별도의 저장소로 이동된 후 안전하게 보관된다.

따라서 써멀 절단기(30)가 작동되면서 발생된 유해물질은 캐비티(10) 내부에서 비산되거나 부유되지 않아 작업자가 방사능에 노출되지 않으며 외부로도 배출되지 않으므로 대기 오염의 유발성도 예방된다.

상기 인양 단계(ST500)이후에 상기 수중 영역에 채워진 물이 드레인 된다(ST600). 드레인은 별도의 정화 설비를 통해 정화시켜 드레인 된다.

상기 수중 영역(S2)에 대한 드레인과 동시에 상기 물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터링 단계(ST700)를 더 포함하는데, 캐비티(10)에 다량의 물이 채워진 상태이고, 상기 물에는 방사능과 칩이 혼합된 상태이므로 안전하게 칩을 분리하고 물은 별도의 처리 시설을 걸쳐 처리된다.

따라서 작업자가 캐비티(10)에 근접하지 않고서도 원자로 용기(100)에 대한 절단을 용이하게 실시할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10 : 캐비티
20 : 지지대
30 : 세절기
50 : 격벽
100 : 원자로 용기

Claims (10)

1. 원자로 용기의 수직 길이와, 상기 원자로 용기가 수납되는 캐비티의 높이에 따른 수직 길이를 상호 비교하는 길이 비교 단계(ST50);
   원자로 용기에 대한 해체를 위해 캐비티(Cavity) 내부에 격벽을 설치하는 격벽 설치 단계(ST100);
   상기 격벽을 기준으로 상기 원자로 용기가 위치된 곳은 공기와 접촉된 공기 영역을 조성하고, 상기 격벽에 의해 구획된 나머지 영역은 물이 채워진 수중 영역으로 조성하는 수중 영역 조성 단계(ST200);
   상기 원자로 용기가 상기 공기 영역에 위치된 상태로 상단이 부분 절단되고, 절단된 절단품이 상기 수중 영역으로 이동 된 후에 세절이 실시되는 세절 단계(ST300);
   상기 원자로 용기가 수중 영역에서 부분 절단이 실시되는 부분 절단 단계(ST400);
   상기 부분 절단된 원자로 용기를 상기 캐비티의 외측으로 인양하는 인양 단계(ST500);
   상기 수중 영역에 채워진 물을 드레인 시키는 드레인 단계(ST600); 및
   상기 수중 영역에 대한 드레인과 동시에 상기 물에 포함된 이물질을 필터링 하기 위한 필터링 단계(ST700);를 포함하되,
   상기 부분 절단 단계(ST400)는,
   원자로 용기의 상부에 절단시 발생되는 칩(chip)의 비산을 방지하기 위한 커버 설치 단계(ST410a);
   상기 원자로 용기의 내측에 절단기가 설치되고, 상기 절단기에 의해 상기 원자로 용기의 길이 방향에서 순차적으로 절단이 이루어지는 제2 절단 단계(ST420a); 및
   상기 절단기에 의해 절단이 이루어진 후에 상기 절단기가 외부로 인출되는 제2 인출 단계(ST430a);를 포함하고,
   상기 길이 비교 단계(ST50)는 상기 원자로 용기의 수직 길이와 상기 원자로 용기를 절단 하기 위한 절단 유닛의 높이에 따른 길이가 더해져 상기 캐비티의 수직 길이와 비교하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 격벽 설치 단계(ST100)는 콘크리트 구조물 또는 금속 구조물 또는 콘크리트와 금속 구조물의 조합으로 이루어진 것 중의 어느 하나를 이용하여 격벽을 설치하는 것을 특징으로 하는 원자로 용기의 해체 방법.
6. 제1 항에 있어서,
   상기 수중 영역 조성 단계(ST200)는 상기 수중 영역으로 구획된 캐비티의 바닥면에 지지대를 설치하는 단계(ST210);
   상기 절단품에 대한 절단을 위해 세절기가 상기 수중 영역에 설치되는 단계(ST220)를 포함하는 원자로 용기의 해체 방법.
7. 삭제
8. 제1 항에 있어서,
   상기 부분 절단 단계(ST400)는 상기 절단기로 써멀 절단기(Thermal cutting)가 사용되고, 상기 써멀 절단기에 의해 원자로 용기의 노즐이 다수개의 단위 피스로 절단되며, 상기 절단된 단위 피스들은 상기 캐비티의 외측으로 인출과 동시에 포장이 이루어지는 단계를 더 포함하는 원자로 용기의 해체 방법.
9. 삭제
10. 제8 항에 있어서,
    상기 절단기는 서큘러 쏘 절단기(circular saw cutting)가 사용되는 원자로 용기의 해체 방법.
    

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