KR102422298B1 - 공진 발진형 초음파 발생 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파세척기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 발진을 통해 담겨진 세척수에 대해 초음파를 발생시키며, 이로써 초음파 세척이 이루어지게 하면서, 초음파 세척으로 인해 진동발진소자의 온도 상승, 이물질 발생 등으로 인해 초음파 발진 효율이 저하됨에 주파수 조정을 통하여 항상 일정한 초음파 진동의 발진이 이루어지게 하는 위한 공진 발진형 초음파 발생 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되어, 초음파 진동을 발진하는 초음파진동기(43)를 포함하는 초음파세척기에 있어서, 상기 세척수통(111) 일측에 위치된 초음파진동기(43)에서 초음파발진이 이루어지게 하는 초음파발진부(20)를 구비하며, 상기 초음파발진부(20)는, 메인컨트롤러(30); 초음파 주파수신호를 발신하는 주파수발신기(41); 주파수신호를 증폭시키는 증폭기(42); 및 초음파진동기(43)를 포함하고, 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 초음파신호를 검출하는 스캐너(44); 및 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 전류를 검출하는 전류검출기(45)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공진 발진형 초음파 발생 시스템{ULTRASONIC GENERATING SYSTEM OF RESONANCE OSCILLATION TYPE FOR ULTRASONIC CLEANER}
본 발명은 초음파세척기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초음파 발진을 통해 담겨진 세척수 또는 마스크융착장치 등에 대해 초음파를 발생시키며, 이로써 초음파 세척 또는 마스크융착 등이 이루어지게 하면서, 초음파 세척이나 마스크융착 등으로 인해 온도 상승, 이물질 발생 등으로 인해 초음파 발진 효율이 저하됨에 주파수 조정을 통하여 항상 일정한 초음파 진동의 발진이 이루어지게 하는 위한 공진 발진형 초음파 발생 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 세척기는 많은 오염 물질이나 바이러스를 효과적으로 제거함으로써 안전한 생활을 즐길 수 있는 것이다.
이에 세척기는 식기나 안경, 의류 등의 물체에 대한 소독도 이루어지나, 근래에는 살균장치로써 출입하는 출입자에 인체에 무해한 살균제를 분무하여 살균함으로서 병원균이나 바이러스의 전파나 침투를 예방하고 있다.
대체로 이러한 사람을 대상으로 하는 살균기술은 대체로 인체에 무해한 살균제의 살포로 이루어지며, 에어커튼 형태로 하여 바람을 이용하는 경우도 있다.
근래에는 코로나19가 대유행함으로 인해서 바이러스나 세균 전파를 방지하기 위해 마스크 착용, 손 소독이 일상화되어 있다.
대체로 손 소독의 경우 젤 타입의 소독제를 손에 바르거나, 또는 분무장치에 손을 위치시키면 손소독제가 분무되는 손소독장치가 이용되고 있다. 이러한 손 소독장치의 안정적 작동 운영이 절실히 필요하며 이로서 사용자 손을 항시 청결하게 만들 수 있을 것이다.
기타 마스크 융착장치에서도 안정적인 마스크 제조가 이루어지도록 하는 개선사항이 요구된다.
등록특허번호 제10-0899230호(2009년 05월 26일 공고) 공개실용신안번호 제20-2009-0004559호(2009년 05월 13일 공개) 공개특허번호 제10-2019-0043984호(2019년 04월 29일 공개)
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 손세척기에 대해 내부에 담겨진 세척수에 초음파를 발진시켜 손세척수에 담근 사용자 손에 묻어있는 이물질이나 바이러스, 세균 등을 제거하기 위한 목적이 있다.
그리고 본 발명의 다른 목적은, 세척수 초음파 진동을 통한 사용자 손 세척 중에 주파수 변화로 인한 효율 저하를 감지하고 보상하여 최상의 성능으로 진동함으로 인해 세척 효율을 높이도록 하는 것이다.
아울러 본 발명의 또 다른 목적은, 마스크 융착 공정이 수많은 횟수를 반복함에 의해 발생되는 열에 의하여 성능이 저하됨을 주파수 보정을 통해 성능향상이 이루어지도록 하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은, 진동발진소자의 온도가 올라간 경우 이를 감지하여 주파수를 보정함으로써 발진 성능을 향상시키는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되어, 초음파 진동을 발진하는 초음파진동기(43)를 포함하는 초음파세척기에 있어서, 상기 세척수통(111) 일측에 위치된 초음파진동기(43)에서 초음파발진이 이루어지게 하는 초음파발진부(20)를 구비하며, 상기 초음파발진부(20)는, 메인컨트롤러(30); 초음파 주파수신호를 발신하는 주파수발신기(41); 주파수신호를 증폭시키는 증폭기(42); 및 초음파진동기(43)를 포함하고, 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 초음파신호를 검출하는 스캐너(44); 및 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 전류를 검출하는 전류검출기(45)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 메인컨트롤러(30)는, 제어부(31); 메모리(32); 메모리(32)에 저장된 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하는 발진신호제어부(33); 전류검출기(45)에서 검출한 전류값을 분석하여 스캐닝용 초음파 주파수신호의 발신 과정 중의 전류값 중 최고치 전류값을 검출하는 전류판별부(34); 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파주파수신호 데이터값을 리딩하여 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하여 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수조정부(35); 및 세척수 온도센싱값을 판별하여 소정 정상작동온도범위를 벗어난 고온 상태로 판별할 경우 초음파 진동을 발진하는 초음파 주파수발신을 정지하는 세척수항온조정부(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 초음파진동기(43)는, 초음파진동기(43) 몸체를 이루면서 세척수통(111) 일측에 접착된 상태를 갖는 진동기몸체(431); 주파수발신기(41)의 초음파 신호에 의해 초음파 발진하는 발진소자(432); 및 상기 진동기몸체(431) 일측에 형성되어 다수 개의 날개 형상을 이루어 공기 중 방열을 이루는 냉각핀(433)을 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되는 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하게 하는 초음파 발생 시스템의 제어방법에 있어서, 메인컨트롤러(30)의 제어로 주파수발신기(41)에서 발신한 초음파 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 발진단계(S1); 상기 발진단계(S1)에 의해 초음파 진동의 발진이 소정 시간 수행되어 1회의 발진주기가 완료됨을 판별한 메인컨트롤러(30)에서 주파수발신기(41) 측으로 초음파 주파수신호의 발신을 정지시키는 제어신호를 전송하는 주기완료판별단계(S2); 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44) 및 전류검출기(45)에서 주파수값 및 전류값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 스캐닝단계(S3); 및 메인컨트롤러(32)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파주파수신호 데이터값을 리딩하여 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하여 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수조정단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 발진단계(S1)는, 메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 초음파 주파수신호를 발신하는 초음파주파수신호발신단계(S11); 상기 주파수발신기(41)에서 발신된 주파수신호를 증폭기(42)에서 증폭시키는 발신주파수증폭단계(S12); 및 증폭된 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 발진소자에 의해 초음파 진동을 발진하는 초음파진동발진단계(S13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 스캐닝단계(S3)는, 메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 스캐닝용 초음파 주파수신호를 발신하는 스캐닝주파수신호발신단계(S31); 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44)에서 주파수값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 주파수신호스캐닝단계(S32); 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 전류검출기(45)에서 전류신호를 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 전류신호감지단계(S33); 및 메인컨트롤러(30)의 전류판별부(34)에서 전류검출기(45)에서 검출한 전류값을 분석하여 스캐닝용 초음파 주파수신호의 발신 과정 중의 전류값 중 최고치 전류값을 검출하는 최고치 전류값 검출단계(S34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 발진주파수조정단계(S4)는, 메인컨트롤러(30)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파 주파수신호 데이터값을 리딩하고, 상기 스캐닝단계(S3)에 의해서 검출된 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하는 최고치전류값 매칭 주파수서칭단계(S41); 상기 발진주파수조정부(35)에서, 상기 주파수서칭단계(S41)에서 서칭된 최고치전류값과 매칭되는 초음파 주파수신호값을 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수값갱신단계(S42); 및 상기 발진주파수값갱신단계(S42)에 의해 갱신된 초음파 진동발진용 발진주파수값을 발진주파수조정부(35)에 의해 메모리(32)에 저장되는 갱신발진주파수값저장단계(S43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 세척수 온도센싱값을 판별하여 소정 정상작동온도범위를 벗어난 고온 상태로 판별할 경우 초음파 진동을 발진하는 초음파 주파수발신을 정지하는 세척수항온조정단계(S5)를 포함하고, 상기 세척수항온조정단계(S5)는, 세척수통(111) 일측에 위치된 수온감지센서(17)에서 감지된 세척수 온도센싱값을 메인컨트롤러(30)로 전송하는 세척수온도검출단계(S51); 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 감지된 세척수 온도센싱값과, 메모리(32)에 저장된 기 설정된 세척수온도값을 비교판별하는 설정온도값비교단계(S52); 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 작동을 위한 온도설정값 이내인 정상작동온도범위일 경우에는 초음파 진동을 발진하는 정상작동상태로 판별하고, 정상작동온도범위를 넘어서는 온도로써 주파수값 조정이 필요한 스캐닝온도범위인지 판별하여, 스캐닝온도범위로 판별한 경우 세척수항온조정부(36)에서 재스캐닝신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하며, 메인컨트롤러(30)의 제어에 의해 초음파 주파수신호의 발신을 정지하고 상기 스캐닝단계(S3)의 과정을 수행하는 스캐닝판별단계(S53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 세척수항온조정단계(S5)는, 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 스캐닝온도범위를 벗어난 고온 상태인 발진정지온도범위로 판별한 경우, 세척수항온조정부(36)에서 초음파 주파수신호의 발진을 정지하는 신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하는 발진정지단계(S54); 및 메인컨트롤러(30)에서, 세척수 온도가 고온인 발진정지온도범위로 판별함에 의해 원수공급기(121) 측으로 원수공급의 제어신호를 전송하여 원수를 세척수통(111)으로 공급하는 원수공급단계(S55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 손세척기에 대해 내부에 담겨진 세척수에 초음파를 발진시켜 손세척수에 담근 사용자 손에 묻어있는 이물질이나 바이러스, 세균 등을 제거하는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 다른 효과는, 세척수 초음파 진동을 통한 사용자 손 세척 중에 주파수 변화로 인한 효율 저하를 감지하고 보상하여 최상의 성능으로 진동함으로 인해 세척 효율을 높이는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 효과는, 진동발진소자의 온도가 올라간 경우 이를 감지하여 주파수를 보정함으로써 발진 성능을 향상시키는 것이다.
아울러 본 발명의 또 다른 효과는, 세척수 온도가 고온일 경우 원수를 공급하여 세척수 전체적으로 온도를 낮추어 정상 작동이 이루어지게 하는 것이다.
그리고 본 발명의 또 다른 목적은, 마스크 융착 공정이 수많은 횟수를 반복함에 의해 발생되는 열에 의하여 성능이 저하됨을 주파수 보정을 통해 성능향상이 이루어지도록 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 초음파세척기에 대한 구성 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초음파세척기의 발진구성들에 대한 구성예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초음파세척기의 메인컨트롤러에 대한 구성예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파세척기의 초음파진동기에 대한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 초음파세척기의 초음파 발생 시스템의 제어 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파세척기의 초음파 발생 시스템의 항온도조절에 대한 제어 순서도이다.
이하 첨부되는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
즉 본 발명에 따른 공진 발진형 초음파 발생 시스템 및 제어방법은 첨부된 도 1 내지 도 6 등에서와 같이, 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되어, 초음파 진동을 발진하는 초음파발진부(20)를 포함하는 초음파세척기(100)에 관한 것이다.
아울러 본 발명에 따른 공진 발진형 초음파 발생 시스템 및 제어방법은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면의 예에서는 대체로 손세척기(100)를 대상으로 주요 작동 및 구성 설명을 하였으나, 이에 한정되지 않고 공진 발진형 초음파 발생기술이 적용되는 기술분야에 다양하게 적용되어 운영될 수 있다.
특히 마스크 제조 공정에서, 양측 외피와, 그 사이의 기능성 부직포 등의 다층 원지가 연속으로 공급받으면서 이러한 다층 원지를 마스크 형상에 맞춰서 융착하는 마스크원지 융착 공정에서 본 발명에 따른 공진 발진형 초음파 발생 시스템 및 제어방법이 적용됨이 바람직할 것이다.
이에 손세척기(100) 및 마스크원지 융착 공정 분야에서 공통적으로 적용되는 초음파 주파수 발진 및 공진 등의 기술은 본 발명의 기술이 적용되어 운영될 수 있으며, 이에 따라 본 발명에 의해서 확보된 권리범위에는 손세척기(100) 및 마스크원지 융착기술분야, 나아가 초음파 주파수 발진 기술 분야에 그 권리범위가 적용될 수 있을 것이다.
이에 이하의 상세한 설명에서는 보다 바람직한 실시예로써 손세척기(100) 구성을 중심으로 하여 기술설명을 수행하게 되며, 기타 본 발명의 상세한 설명 및 도면에 첨부된 초음파 주파수 발진 및 스캐닝 기술 및 주파수 보정 등의 기술은 기타 다른 분야에서도 적용될 것이다.
이하에서 손세척기(100)의 구성 실시예를 중심으로 본 발명의 바람직한 실시 구성들을 설명하기로 한다.
즉 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되어, 초음파 진동을 발진하는 초음파진동기(43)를 포함하는 것으로, 상기 세척수통(111) 일측에 위치된 초음파진동기(43)에서 초음파발진이 이루어지게 하는 초음파발진부(20)를 구비한다. 그리고 원수공급기(121)를 통해 세척수통(111)에 세척수가 공급되어 수위를 수위감지센서(16)가 감지하며, 일측의 초음파진동기(43)의 작동으로 초음파 진동의 발진을 이루게 된다.
그리하여 초음파세척기(100)에 사용자가 손을 넣게 되면, 초음파발진부(20)에 의해 발진되는 초음파에 의하여 사용자 손에 있던 이물질이 제거되는 것이다. 이에 초음파를 이용한 이물질 제거기술은 이미 널리 이용되는 기술로써 상세한 기술 설명은 생략하기로 한다.
또한 이러한 초음파발진부(20)는 공진발진 구성에 의해 초음파를 발진하는 것으로써 이러한 공진, 발진에 대한 사항도 공지된 기술을 적용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이처럼 초음파발진부(20)에 의한 초음파 발진에 의해 사용자 손으로부터 이물질이 제거되어 세척수통(111)의 세척수(112) 내로 이물질이 분리되는 것이다.
그리고 계속되는 초음파 발진에 의한 세척에 의해 세척수통(111) 내의 세척수(112)는 점점 이물질양이 많아지게 되어 결국 세척수(112)는 점차로 오염되게 된다. 따라서 계속해서 초음파세척기(100)를 사용하고자 할 경우에는 이러한 세척수(112)의 오염물질을 살균시스템(122)으로 순환시켜 이물질을 제거하고 살균과정을 거치게 된다. 이러한 살균시스템(122)은 필요한 경우 하나 이상의 필터와 자외선 살균장치 등이 마련될 수 있으며 이러한 살균시스템에 대한 기술구성은 알려진 기술구성을 적용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이러한 공진 발진형 초음파 발생 시스템 및 초음파 세척기(100) 등에 대한 상세한 구성에 대해 살펴보기로 한다.
즉 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되어, 초음파 진동을 발진하는 초음파진동기(43)를 포함하는 초음파세척기(100)에 대한 것으로, 상기 세척수통(111) 일측에 위치된 초음파진동기(43)에서 초음파발진이 이루어지게 하는 초음파발진부(20)를 구비하는 것이다. 이러한 초음파발진부(20)의 구성에 의해 초음파 주파수 신호를 증폭하여 초음파발진부(20)로 전송하면 세척수통(111)에 담겨진 세척수(112)에 대해 초음파 진동을 발진하게 되는 것이다.
대체로 이러한 초음파 발진의 기술은 캐패시터(C)와 인덕턴스(L)의 전자기 에너지에 의해 발생되는 것으로, 이에 캐패시터(C), 인덕턴스(L) 등의 공진회로에 의한 것이며, 이에 공진주파수 f0는 다음과 같이 알려져 있다.
Figure 112020118101536-pat00001
이러한 공진 기술에 대해서는 이미 알려진 기술적 구성을 이용하는 것이며, 공진의 발진 소자로는 압전소자 등을 이용할 수 있으며, 이에 공진 기술 및 압전소자의 특성 등은 이미 알려진 기술을 적용하는 것으로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이에 이러한 상기 초음파발진부(20)는, 메인컨트롤러(30), 초음파 주파수신호를 발신하는 주파수발신기(41), 그리고 주파수신호를 증폭시키는 증폭기(42) 등을 포함하며, 이러한 증폭기(42)로부터 증폭된 초음파 발진신호를 전송받아 발진하는 초음파진동기(43)를 포함하는 것이다. 이러한 초음파진동기(43)의 압전소자 등의 발진소자에 의해 초음파 진동의 발진을 이루게 된다.
아울러 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 초음파신호를 검출하는 스캐너(44)를 구비하여 발진 주파수를 스캐닝할 수 있는 것이다.
또한 상기 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이에 연결되어 전류를 검출하는 전류검출기(45)를 포함하는 것이다. 그리하여 전류값을 검출하여 모니터링할 수 있다.
그리고 전체적으로 전원을 공급하는 전원공급부(22)가 구비된다.
다음으로 이러한 상기 메인컨트롤러(30)의 상세 구성을 보면, 전체적인 정보를 처리하고 각 부재들로 제어 신호를 발생시키는 제어부(31), 그리고 설정값이나 검출값 등을 저장하는 메모리(32)를 포함한다.
아울러 메인컨트롤러(30)는, 메모리(32)에 저장된 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하는 발진신호제어부(33)를 구비하여 초음파 발진신호를 발생하게 된다.
그리고 전류검출기(45)에서 검출한 전류값을 분석하여 스캐닝용 초음파 주파수신호의 발신 과정 중의 전류값 중 최고치 전류값을 검출하는 전류판별부(34)를 구비한다. 즉 초음파 발진신호를 초음파진동기(43) 측으로 인가할 때의 전류값을 산출할 수 있을 것이다.
또한 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파주파수신호 데이터값을 리딩하여 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하여 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수조정부(35)를 구비하는 것이다.
즉 공진회로의 작동으로 인해 초음파진동기(43)에서의 초음파 발진에 의해 열이 발생되며 이러한 열은 초음파진동기(43) 및 세척수 수온을 상승시키게 되며, 이러한 온도 상승시에는 공진주파수값이 변화될 수 있는 것이다. 이러한 경우 새로이 공진 주파수를 판별하여 초음파 진동 발생을 위한 초음파 주파수를 발진주파수조정부(35)에 의해 조정하여 발진하게 된다.
이에 세척수 온도센싱값을 판별하여 소정 정상작동온도범위를 벗어난 고온 상태로 판별할 경우 초음파 진동을 발진하는 초음파 주파수발신을 정지하는 세척수항온조정부(36)를 구비하는 것이다. 즉 너무 고온을 이루는 환경하에서는 세척수통(111)으로 원수를 공급하여 전체적인 세척수(112) 및 초음파진동기(43) 등의 온도를 낮춤으로써 발진이 잘 이루어지게 마련한 것이다.
이에 이러한 상기 초음파진동기(43)의 상세 구성을 보면, 초음파진동기(43) 몸체를 이루면서 세척수통(111) 일측에 접착된 상태를 갖는 진동기몸체(431)가 마련된다.
그리고 주파수발신기(41)의 초음파 신호에 의해 초음파 발진하는 발진소자(432)가 마련된다. 이러한 발진소자(432)로는 주로 압전소자가 다층을 이루어 구비될 수 있을 것이다.
나아가 상기 진동기몸체(431) 일측에 형성되어 다수 개의 날개 형상을 이루어 공기 중 방열을 이루는 냉각핀(433)을 구비한다. 이처럼 냉각핀(433)에 의해 주위 공기로 열기를 발산시킴으로써 초음파진동기(43)의 온도상승을 어느 정도 억제할 수 있을 것이다. 그리하여 안정적인 초음파 발진이 이루어지게 하는 것이다. 이러한 냉각핀(433)은 도 4의 예에서처럼 진동기몸체(431) 측면에 구비될 수 있으며, 기타 진동기몸체(431) 아래, 또는 다수면에만 형성될 수도 있을 것이다. 기타 냉각핀은 직선 막대형, 날개형, 판형, 곡선형 등 다양한 형태로 실시될 수 있으며 실시 상황에 알맞게 정해져 실시될 수 있을 것이다.
이상에서와 같이 마련되는 본 발명에 따른 공진 발진형 초음파 발생 시스템 및 초음파세척기(100) 등에 의한 초음파 발생 시스템의 제어방법에 대해서 살펴보기로 한다.
즉 내부에 세척수(112)가 담기는 세척수통(111) 일측에 구비되는 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하게 하는 초음파 발생 시스템의 제어방법에 있어서, 메인컨트롤러(30)의 제어로 주파수발신기(41)에서 발신한 초음파 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 발진단계(S1)를 수행한다.
이러한 상기 발진단계(S1)에 대한 상세 단계를 살펴보면, 메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 초음파 주파수신호를 발신하는 초음파주파수신호발신단계(S11)를 수행한다. 대체로 20KHz 주파수일 때 초음파진동기(43)에서의 초음파 진동의 발진이 최대로 나타나며, 이럴 경우 전류값도 최대로 검출된다.
다음으로 상기 주파수발신기(41)에서 발신된 주파수신호를 증폭기(42)에서 증폭시키는 발신주파수증폭단계(S12)를 수행한다.
아울러 증폭된 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 발진소자에 의해 초음파 진동을 발진하는 초음파진동발진단계(S13)를 수행하는 것이다. 즉 세척수(112)에 대한 초음파 진동은 대체로 20KHz 의 주파수 일 때 최대로 발진됨을 다수의 시험에 의해서 검출되며 따라서 후술하는 전류검출의 경우에도 이러한 최고 효율의 20KHz 주파수를 기준으로 대부분 실시하였다.
이상에서와 같은 발진단계(S1)로써, 초음파주파수신호발신단계(S11), 발신주파수증폭단계(S12) 및 초음파진동발진단계(S13)로 이루어지는 일련의 초음파 발진과정은 소정 시간 또는 소정 주기를 기준으로 하여 1주기의 발진주기를 이루게 되며, 이에 메인컨트롤러(30)에서는 1주의 발진주기를 완료하면 'end' 제어신호를 발신하여 주파수발신기(41)에서의 초음파 주파수신호 발신을 정지하게 된다.
이처럼 상기 발진단계(S1)에 의해 초음파 진동의 발진이 소정 시간 수행되어 1회의 발진주기가 완료됨을 판별한 메인컨트롤러(30)에서 주파수발신기(41) 측으로 초음파 주파수신호의 발신을 정지시키는 제어신호를 전송하는 주기완료판별단계(S2)를 수행한다. 이에 하나이 발진 주기는 세척수의 양이나 발진 특성, 그리고 세척작용의 특성 등에 따라 알맞은 시간이나 소정 주기를 이루도록 설정할 수 있을 것이다.
이러한 하나씩의 주기를 완료한 경우에는 초기에는 바람직한 주파수로써 대체로 20KHz 의 발진 주기로 작동하게 되며, 하지만 오랜 회수를 수행할 경우에는 발진부인 초음파진동기(43)에서의 초음파 발진에 의해 열이 발생할 수 있을 것이다. 이러한 경우에는 공진구성에서 캐패시터의 값에 의해 초음파 진동의 발생 주파수가 변화될 수 있으며, 이럴 경우 초음파 진동의 세기가 약화될 우려가 있는 것이다.
따라서 이러한 경우 주파수발신기(41)에서의 주파수와 초음파진동기(43)에서의 주파수가 상이하게 될 수 있으며, 따라서 이러한 주파수를 일치시킴으로써 진동 효율을 높일 수 있을 것이다. 이를 위해 스캐닝 과정을 이루면서 스캐닝 과정에서 진동 주파수 및 전류값 등을 센싱하게 되는 것이다.
즉 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44) 및 전류검출기(45)에서 주파수값 및 전류값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 스캐닝단계(S3)를 수행하는 것이다.
이러한 상기 스캐닝단계(S3)에 대한 상세한 과정을 살펴보면, 메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 스캐닝용 초음파 주파수신호를 발신하는 스캐닝주파수신호발신단계(S31)를 수행한다.
그리고 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44)에서 주파수값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 주파수신호스캐닝단계(S32)를 수행한다. 이에 주파수발신기(41)에서 스캐닝 주파수를 발생함에 있어서 기 설정된 최초의 주파수를 중심으로 하여 주파수를 가감하여 변화시키면서, 초음파진동기(43) 측으로 인가되는 전원의 주파수를 검출하게 된다.
다음으로 주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 전류검출기(45)에서 전류신호를 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 전류신호감지단계(S33)를 수행한다. 즉 초음파진동기(43) 측으로 인가되는 전원의 주파수 및 전류값을 센싱하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 것이다.
이에 대체로 20KHz를 중심으로 하여, 거의 19KHz ~ 21KHz 범위에서 조정하게 될 수 있으며, 이러한 스캐닝시의 주파수는 장치의 설정이나 사양에 맞춰 스캐닝값을 주어지게 될 것이다.
그리고 메인컨트롤러(30)의 전류판별부(34)에서 전류검출기(45)에서 검출한 전류값을 분석하여 스캐닝용 초음파 주파수신호의 발신 과정 중의 전류값 중 최고치 전류값을 검출하는 최고치 전류값 검출단계(S34)를 수행한다. 검출된 초기치 전류값은 메모리(32)에 저장된다.
이는 주파수발신기(41)에서의 초음파 주파수 신호와, 발진 신호를 발생시키는 초음파진동기(43)에서의 초음파 주파수 신호가 최대한 일치할 때, 초음파진동기(43) 측으로 최대치의 전류가 공급되는 것으로, 결국 인가된 전류값의 최고치를 분석하면 결국 초음파진동기(43)에서 발진되는 초음파 진동이 최대 세기로 발생되는 것이다. 이처럼 최대치로 초음파 진동이 발진하게 되면 사용자의 손에 묻은 이물질이 아주 효과적으로 제거되는 것이다.
다음으로 최고치 전류값에 매칭되는 주파수는 판별하여 다음 발진과정에서 판별된 주파수 값으로 하여 발진과정을 수행하게 되는 것이다.
즉 메인컨트롤러(32)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파주파수신호 데이터값을 리딩하여 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하여 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수조정단계(S4)를 수행한다.
이러한 상기 발진주파수조정단계(S4)에 대해서 좀더 상세히 살펴보기로 한다.
즉 메인컨트롤러(30)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파 주파수신호 데이터값을 리딩하고, 상기 스캐닝단계(S3)에 의해서 검출된 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하는 최고치전류값 매칭 주파수서칭단계(S41)를 수행한다. 즉 초음파진동기(43) 측으로 인가되는 전류값의 최고치값을 판별하며, 이에 해당하는 초음파 주파수를 검출하게 되는 것이다.
다음으로 상기 발진주파수조정부(35)에서, 상기 주파수서칭단계(S41)에서 서칭된 최고치전류값과 매칭되는 초음파 주파수신호값을 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수값갱신단계(S42)를 수행한다.
아울러 상기 발진주파수값갱신단계(S42)에 의해 갱신된 초음파 진동발진용 발진주파수값을 발진주파수조정부(35)에 의해 메모리(32)에 저장되는 갱신발진주파수값저장단계(S43)를 수행하는 것이다.
이로써 새로이 주파수발신기(41)에서 초음파 진동 발생과정에서는 새로이 저장된 발진 주파수를 이용하여 진행하게 되며, 그리하여 수정된 초음파 주파수발신 신호의 발신이 이루어지는 것이다.
다음으로는 대부분의 초음파진동기(43)의 경우 어느 정도 초음파 진동의 발진을 이루게 되면 초음파진동기(43)의 작동으로 세척수(112) 및 초음파진동기(43)의 온도가 상승하게 된다. 따라서 앞서 살펴본 바와 같이 온도 상승 등에 의해 초음파진동기(43)에서의 초음파 주파수 진동의 주파수값을 연산된 바와 같이 주파수발신기(41)에 적용하게 되며, 이로써 새로이 설정된 초음파 주파수값으로 하여 주파수발신기(41)에서 초음파 주파수 신호를 발신하게 된다.
그리고 새로운 초음파 진동 발신의 주기를 시작하게 되어 앞서 설명한 발진단계(S1), 주기완료판별단계(S2) 등의 일련의 과정과, 스캐닝단계(S3) 등을 수행하게 되는 것이다.
이러한 초음파 진동 발진의 과정을 수행함에 있어서, 세척수통(111) 일측에 마련된 수온감지센서(17)를 통하여 세척수(112) 온도를 측정할 수 있을 것이다.
따라서 이러한 세척수(112)에 대한 온도의 감지에 의해서, 소정 범위 안에 있을 경우에는 연속적인 초음파 진동의 발신 주기를 반복해서 수행하게 되는 것이다.
반면 소정 범위 내외일 경우에는 스캐닝 과정을 통하여 온도 상승에 따른 주파수 보정의 과정을 수행할 수 있으며, 또한 너무 높은 온도로 세척수(112) 온도가 올라간 경우에는 발진 과정을 정지시켜, 온도 상승을 막게 된다. 또한 세척수(112) 온도를 낮추기 위해 원수를 공급할 수도 있을 것이다.
즉 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 세척수 온도센싱값을 판별하여 소정 정상작동온도범위를 벗어난 고온 상태로 판별할 경우 초음파 진동을 발진하는 초음파 주파수발신을 정지하는 세척수항온조정단계(S5)를 수행한다.
그리하여 어느 정도의 소정 온도범위 내에서 세척수온도가 유지됨으로써 항온 온도로 되게 하여 안정적인 초음파 주파수 신호의 발신을 이루게 된다.
이러한 상기 세척수항온조정단계(S5)에 대한 상세한 과정을 살펴보기로 한다.
우선 세척수통(111) 일측에 위치된 수온감지센서(17)에서 감지된 세척수 온도센싱값을 메인컨트롤러(30)로 전송하는 세척수온도검출단계(S51)를 수행한다.
그리고 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 감지된 세척수 온도센싱값과, 메모리(32)에 저장된 기 설정된 세척수온도값을 비교판별하는 설정온도값비교단계(S52)를 수행하는 것이다. 그리하여 설정된 온도값과의 편차값을 산정하여 정상작동, 스캔과정, 및 일시 작동 정지 중 어느 하나의 과정을 수행할 수 있을 것이다.
즉 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 작동을 위한 온도설정값 이내인 정상작동온도범위일 경우에는 초음파 진동을 발진하는 정상작동상태로 판별하고, 정상작동온도범위를 넘어서는 온도로써 주파수값 조정이 필요한 스캐닝온도범위인지 판별하여, 스캐닝온도범위로 판별한 경우 세척수항온조정부(36)에서 재스캐닝신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하며, 메인컨트롤러(30)의 제어에 의해 초음파 주파수신호의 발신을 정지하고 상기 스캐닝단계(S3)의 과정을 수행하는 스캐닝판별단계(S53)를 수행한다.
이러한 앞서 살펴본 스캐닝단계(S3)에서와 같이, 스캐닝판별단계(S53)에 의해서는 스캐닝온도범위로 세척수온도가 형성될 경우에 해당하는 것으로써, 이처럼 스캐닝과정을 통해 주파수발신기(41)에서의 초음파 주파수를 수정하게 되는 것이다.
하지만 너무 높은 온도로 세척수 온도가 상승한 경우에는 초음파 발생의 과정을 일시 정지시켜 세척수 온도가 내려가도록 유도하게 된다.
즉 메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 스캐닝온도범위를 벗어난 고온 상태인 발진정지온도범위로 판별한 경우, 세척수항온조정부(36)에서 초음파 주파수신호의 발진을 정지하는 신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하는 발진정지단계(S54)를 수행하게 된다.
어느 정도 범위로 온도가 측정된 경우에는 단순히 소정 시간동안만 주파수신호의 발신을 정지하게 된다. 하지만 상당한 정도로 세척수 온도가 올라간 경우에는 비교적 온도가 낮은 원수를 공급하여 강제로 세척수 온도를 낮출 수 있을 것이다.
즉 메인컨트롤러(30)에서, 세척수 온도가 고온인 발진정지온도범위로 판별함에 의해 원수공급기(121) 측으로 원수공급의 제어신호를 전송하여 원수를 세척수통(111)으로 공급하는 원수공급단계(S55)를 수행하게 된다. 이러한 원수의 추가 공급시에는 별도로 배수구(미도시됨)를 개방하여 물이 세척수통(111)을 넘치지 않도록 하게 된다.
이처럼 세척수보다 비교적 낮은 온도의 원수를 공급함으로써, 결국 세척수(112) 온도를 낮추며 이로써 함께 초음파진동기(43)의 온도도 낮출 수 있을 것이다.
이처럼 세척수 온도를 낮추어 정상작동온도범위를 이룰 경우에는 다시 스캐닝단계를 수행하여 적정 초음파 주파수를 검출하여, 발진단계(S1)를 연속적으로 수행하여 사용자의 손세척이 안정적으로 이루도록 수행하게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 일실시예를 기재한 것이므로, 상기 실시예의 기재에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 제한적으로 해석되어서는 아니 된다.
100 : 초음파세척기 20 : 초음파발진부
30 : 메인컨트롤러 41 : 주파수발신기
43 : 초음파진동기 44 : 스캐너
45 : 전류검출기

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하게 하는 초음파 발생 시스템의 제어방법에 있어서,
    메인컨트롤러(30)의 제어로 주파수발신기(41)에서 발신한 초음파 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 발진단계(S1);
    상기 발진단계(S1)에 의해 초음파 진동의 발진이 소정 시간 수행되어 1회의 발진주기가 완료됨을 판별한 메인컨트롤러(30)에서 주파수발신기(41) 측으로 초음파 주파수신호의 발신을 정지시키는 제어신호를 전송하는 주기완료판별단계(S2);
    주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44) 및 전류검출기(45)에서 주파수값 및 전류값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 스캐닝단계(S3); 및
    메인컨트롤러(32)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파주파수신호 데이터값을 리딩하여 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하여 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수조정단계(S4);
    를 포함하고,
    상기 발진단계(S1)는,
    메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 초음파 주파수신호를 발신하는 초음파주파수신호발신단계(S11);
    상기 주파수발신기(41)에서 발신된 주파수신호를 증폭기(42)에서 증폭시키는 발신주파수증폭단계(S12); 및
    증폭된 주파수신호를 전송받은 초음파진동기(43)에서 발진소자에 의해 초음파 진동을 발진하는 초음파진동발진단계(S13)를 포함하고,
    상기 스캐닝단계(S3)는,
    메인컨트롤러(30)의 발진신호제어부(33)에서 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 발진주파수값을 리딩하여 주파수발신기(41) 측으로 전송하고, 주파수발신기(41)에서 스캐닝용 초음파 주파수신호를 발신하는 스캐닝주파수신호발신단계(S31);
    주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 스캐너(44)에서 주파수값을 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 주파수신호스캐닝단계(S32);
    주파수발신기(41)로부터 전송받은 스캐닝용 초음파 주파수신호에 의해 초음파진동기(43)에서 초음파 진동을 발진하는 중에, 증폭기(42)와 초음파진동기(43) 사이의 전류검출기(45)에서 전류신호를 검출하여 메인컨트롤러(30) 측으로 전송하는 전류신호감지단계(S33); 및
    메인컨트롤러(30)의 전류판별부(34)에서 전류검출기(45)에서 검출한 전류값을 분석하여 스캐닝용 초음파 주파수신호의 발신 과정 중의 전류값 중 최고치 전류값을 검출하는 최고치 전류값 검출단계(S34)를 포함하며,
    상기 발진주파수조정단계(S4)는,
    메인컨트롤러(30)의 발진주파수조정부(35)에서, 메모리(32)에 저장된 스캐닝용 초음파 주파수신호 데이터값을 리딩하고, 상기 스캐닝단계(S3)에 의해서 검출된 최고치 전류값에 매칭되는 초음파 주파수신호를 서칭하는 최고치전류값 매칭 주파수서칭단계(S41);
    상기 발진주파수조정부(35)에서, 상기 주파수서칭단계(S41)에서 서칭된 최고치전류값과 매칭되는 초음파 주파수신호값을 초음파 진동용 발진주파수값으로 갱신하는 발진주파수값갱신단계(S42); 및
    상기 발진주파수값갱신단계(S42)에 의해 갱신된 초음파 진동발진용 발진주파수값을 발진주파수조정부(35)에 의해 메모리(32)에 저장되는 갱신발진주파수값저장단계(S43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 세척수 온도센싱값을 판별하여 소정 정상작동온도범위를 벗어난 고온 상태로 판별할 경우 초음파 진동을 발진하는 초음파 주파수발신을 정지하는 세척수항온조정단계(S5)를 포함하고,
    상기 세척수항온조정단계(S5)는,
    세척수통(111) 일측에 위치된 수온감지센서(17)에서 감지된 세척수 온도센싱값을 메인컨트롤러(30)로 전송하는 세척수온도검출단계(S51);
    메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 감지된 세척수 온도센싱값과, 메모리(32)에 저장된 기 설정된 세척수온도값을 비교판별하는 설정온도값비교단계(S52);
    메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 작동을 위한 온도설정값 이내인 정상작동온도범위일 경우에는 초음파 진동을 발진하는 정상작동상태로 판별하고, 정상작동온도범위를 넘어서는 온도로써 주파수값 조정이 필요한 스캐닝온도범위인지 판별하여, 스캐닝온도범위로 판별한 경우 세척수항온조정부(36)에서 재스캐닝신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하며, 메인컨트롤러(30)의 제어에 의해 초음파 주파수신호의 발신을 정지하고 상기 스캐닝단계(S3)의 과정을 수행하는 스캐닝판별단계(S53);
    메인컨트롤러(30)의 세척수항온조정부(36)에서, 상기 설정온도값비교단계(S52)에 의해 판별된 세척수 온도센싱값이 스캐닝온도범위를 벗어난 고온 상태인 발진정지온도범위로 판별한 경우, 세척수항온조정부(36)에서 초음파 주파수신호의 발진을 정지하는 신호를 메인컨트롤러(30)로 전송하는 발진정지단계(S54); 및
    메인컨트롤러(30)에서, 세척수 온도가 고온인 발진정지온도범위로 판별함에 의해 원수공급기(121) 측으로 원수공급의 제어신호를 전송하여 원수를 세척수통(111)으로 공급하는 원수공급단계(S55)를 포함하는 것을 특징으로 하는 공진 발진형 초음파 발생 시스템의 제어방법.
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