KR102504566B1 - 가공 송전철탑의 설비 구조 - Google Patents

가공 송전철탑의 설비 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공 송전철탑의 설비 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 송전철탑 내에서 어떤 고장원인에 의하여 방전이 발생하는 경우 방전시 발생되는 방전광을 광 센서를 통하여 검출하고, 검출된 신호에 의하여 먼 거리에서도 관찰이 가능한 표시기를 작동시킴으로써 고장원인을 색출하기 위한 선로순시 소요시간을 단축시킬 수 있도록 개선된 가공 송전철탑의 설비 구조에 관한 것이다.

Description

가공 송전철탑의 설비 구조{Facility structure of overhead transmission tower}
본 발명은 송전 기술 분야 중 가공 송전철탑의 설비 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공 송전철탑 내에서 어떤 고장원인에 의하여 방전이 발생하는 경우 방전시 발생되는 방전광을 광 센서를 통하여 검출하고, 검출된 신호에 의하여 먼 거리에서도 관찰이 가능한 표시기를 작동시킴으로써 고장원인을 색출하기 위한 선로순시 소요시간을 단축시킬 수 있도록 개선된 가공 송전철탑의 설비 구조에 관한 것이다.
발전소에서 발전된 전력은 발전소와 인접 설치된 변전소에서 승압 후 가공선로를 통해 대단위 수용가 밀집지역 부근까지 보내지는 과정을 거친 다음, 최종적으로 변압기가 설치된 변전소에서 해당 정격전압으로 강압(변압)되어 전신주에 지지된 가공배전선로를 통해 대단위 수용가 밀집지역으로 배전되고, 최종적으로 수용가에서 사용할 수 있는 상용전압으로 강압 후 각 수용가로 배전된다.
이때, 발전소에서 생산된 전력을 수용가로 공급하기 위하여 각 지역의 배전용 변전소로 송전하기 위해 가공 송전철탑이 사용된다.
이러한 가공 송전철탑은 일정 거리마다 설치되고, 가공 송전선로를 지지한다.
그런데, 이와 같은 가공 송전철탑과 가공 송전선로는 태풍, 폭우, 폭설, 낙뢰, 지진 등의 위험에 항상 노출되어 있는 관계로 언제든지 안전사고가 발생할 수 있다.
특히, 낙뢰와 같은 자연현상에 의한 송전설비 손상은 전기를 사용하는 수용가 및 산업계에 큰 타격을 주기 때문에 신속한 복구가 이루어져야 한다.
뿐만 아니라, 낙뢰 외에도 불측의 원인에 의해 발생되는 방전현상에 따른 이상전류 발생으로 인한 설비고장이나 파손은 이를 신속히 인지하여 빠르게 대처하는 것이 필요하다.
하지만, 설비고장을 쉽게 인지할 수 있는 방법이 없어 대처가 늦어짐으로 인한 가정을 비롯한 산업계 전반에 걸친 피해가 커질 수 밖에 없다.
국내 등록특허 제10-1928909호(2018.12.07.), 특고압 송전선로 낙뢰 방호 가공지선용 선행방전 피뢰침
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 가공 송전철탑 내에서 어떤 고장원인에 의하여 방전이 발생하는 경우 방전시 발생되는 방전광을 광 센서를 통하여 검출하고, 검출된 신호에 의하여 먼 거리에서도 관찰이 가능한 표시기를 작동시킴으로써 고장원인을 색출하기 위한 선로순시 소요시간을 단축시킬 수 있도록 개선된 가공 송전철탑의 설비 구조를 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 2개의 아암(15,16)을 가진 가공 송전철탑의 높이 중간부에 설치된 방전표시기(10)와, 4개의 광트랜지스터로 이루어지고 상기 가공 송전철탑의 최상단에 설치되어 방전여부를 검출하는 방전검출센서(11,12)와, 방전검출센서(11,12)로부터 인출된 리드선(L)이 병렬연결되는 컨트롤러(200)와, 상기 컨트롤러(200)를 내장하는 상기 방전표시기(10)의 하우징인 표시기함체(100)와, 상기 표시기함체(100)에 내장되고 전원을 공급하는 배터리(210)와, 상기 표시기함체(100)의 하단면에 설치되고 상기 컨트롤러(200)의 제어신호에 따라 LED램프가 점등되어 고장여부를 표시하는 표시부(220)와, 상기 표시기함체(100)의 양측에 리드선(L)이 관통된 후 컨트롤러(200)와 연결될 수 있도록 단자 접속구조를 이루는 접속단(400)과, 상기 표시기함체(100) 내부 천정 양측에 고정된 조습제주머니(300)와, 상기 표시기함체(100)의 천정면에 설치된 소화유닛(500)을 포함하는 지중 송전선로의 케이블 지지 장치에 있어서;
상기 표시기함체(100)의 접속단(400)은 표시기함체(100)에 고정되고 통전성을 갖는 수납단자함(410)과, 상기 수납단자함(410)의 일측면에서 돌출된 회전방지부(420)와, 상기 수납단자함(410)과 회전방지부(420)의 내부 중앙을 관통하여 형성되고 리드선(L)이 삽입되는 배선공(430)을 포함하고; 상기 수납단자함(410)에 나사체결되어 수납단자함(410)에 노출된 리드선(L)과 통전가능하게 연결되는 접속가압단(440)을 포함하며;
상기 소화유닛(500)은 일면이 개방된 박스형상의 유닛하우징(510)과, 상기 유닛하우징(510)에 내장되고 공기가 채워진 사각형상의 제1튜브(520)와, 상기 제1튜브(520) 앞에 배치된 압력판(530)과, 상기 압력판(530) 앞에 장입된 소화분말(540)과, 상기 소화분말(540) 앞에 배치된 사각형상의 제2튜브(550)와, 상기 제2튜브(550)의 전방을 커버하도록 상기 유닛하우징(510)의 개방된 부분에 후크결합되는 창살커버(560)와, 상기 창살커버(560)를 관통하여 상기 제1튜브(520)로 열을 전달하는 열전달파이프(570)로 이루어지고;
상기 유닛하우징(510)은 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 수지 100중량부를 기준으로, 실리콘수지 30중량부, 과황산 암모늄 10중량부, 질화규소 5중량부, 콘드로이틴-황산 10중량부, 탄화규소 5중량부, 이산화티탄 5중량부를 혼합한 혼합물로 성형된 것을 특징으로 하는 가공 송전철탑의 설비 구조를 제공한다.
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본 발명에 따르면, 가공 송전철탑 내에서 어떤 고장원인에 의하여 방전이 발생하는 경우 방전시 발생되는 방전광을 광 센서를 통하여 검출하고, 검출된 신호에 의하여 먼 거리에서도 관찰이 가능한 표시기를 작동시킴으로써 고장원인을 색출하기 위한 선로순시 소요시간을 단축시킬 수 있도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가공 송전철탑의 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 컨트롤러의 예시적인 회로도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방전표시기의 예시적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방전표시기에 적용되는 단자 결합구조를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방전표시기에 적용되는 소화유닛의 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 가공 송전철탑의 설비 구조는 도 1의 예시와 같이, 방전표시기(10)를 포함한다.
상기 방전표시기(10)는 2개의 아암(15,16)을 가진 가공 송전철탑의 높이 중간부에 설치된다.
또한, 상기 방전표시기(10)는 방전을 검출하는 방전검출센서(11,12)를 포함하는데, 상기 방전검출센서(11,12)는 4개의 광트랜지스터로 이루어진다. 다만, 도시상 2개만 도시한 것이다.
이러한 방전검출센서(11,12)는 낙뢰나 태양광선에 의한 오동작을 방지하면서 송전선로 도체와 송전철탑 사이의 방전을 철저히 검출하기 위하여, 구조적으로는 원추형의 외란 방지용 갓을 씌우고, 설치 위치적으로는 송전철탑의 최상단에서 아래의 현수애자들을 향하여 설치한다.
그리고, 상기 방전검출센서(11,12)로부터 인출된 리드선(L)은 표시기함체(100)로 리드된 후 표시기함체(100)에 내장된 컨트롤러(200)와 병렬 연결된다.
이때, 표시기함체(100)는 방전표시기(10)를 구성하는 하우징으로서, 합성수지로 성형된 사각박스 형상이고, 도시되지 않았지만 일측에 구비된 도어(미도시)를 열고 내부에서 작업할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 표시기함체(100) 내부에는 배터리(210)가 내장되고, 배터리(210)는 컨트롤러(200)와 연결된다.
아울러, 상기 배터리(210)는 축전지 형태가 바람직하며, 표시기함체(100)의 상면과 측면에 다수의 태양전지를 부착하고, 이로부터 집전된 전기를 모아 쓸 수 있도록 구성된다. 다만, 이러한 태양광발전은 공지된 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.
뿐만 아니라, 상기 표시기함체(100)의 하단면에는 표시부(220)가 일체로 부착되는데, 상기 표시부(220)에는 'X' 표시로 된 LED램프가 배열되어 있어 컨트롤러(200)의 제어신호에 따라 점등 혹은 소등되도록 구성된다.
그리하여, 방전상태가 확인되면 즉시, 표시부(220)에 X 표시로 램프가 점등되어 고장여부를 외부에서 신속하게 확인할 수 있도록 하여 준다.
특히, 상기 표시기함체(100)의 양측에는 리드선(L)이 관통된 후 접속될 수 있도록 접속단(400)이 마련되며, 접속단(400) 외측에서는 상기 표시기함체(100)에 걸린 상태로 상기 리드선(L)이 관통되게 하여 리드선(L)이 처지지 않도록 보호하고, 이를 통해 단선이나 파단을 미연에 방지하도록 한 단선방지스프링(SP)이 더 구비된다.
한편, 상기 컨트롤러(200)는 도 2의 예시와 같이, 크게 전원부(20), 검출부(21), 동작부(22) 및 트리거회로부(23)를 포함한다.
이때, 전원부(20)에 있는 R1은 고저항으로써 배터리(210)에 축전된 전기를 서서히 전해콘덴서 C1에 충전시킨다. 따라서, 솔레노이드 코일 SC를 동작시킬 수 있는 전원을 공급할 수 있게 된다.
그리고, 검출부(21)에 있는 4개의 광트랜지스터 TR1, TR2, TR3, TR4는 철탑의 아암이 설치된 2개의 면에 각각 2개씩 현수애자들을 상부에서 아래로 감시할 수 있도록 설치하여 현수애자에서 방전이 발생하는 경우에 동작하도록 구성된다.
또한, 트리거회로부(23)는 콘덴서에 제너다이오드 D2에 의해 발생하는 제너전압이 충전되어 SCR의 게이트에 동작펄스가 인가되고 SCR이 순간적으로 ON 되면서 솔레노이드 SC가 구동하도록 구성된다.
그리하여, 방전이 검출되면 위에서 설명한 바와 같이, 표시부(220)가 점등됨으로써 시설보수를 시행하도록 알리게 된다.
덧붙여, 상기 표시기함체(100) 내부 천정 양측에는 도 3과 같이 조습제주머니(300)가 고정되는데, 이는 조습기능, 즉 습도가 높으면 습기를 머금고 습도가 낮으면 습도를 내뱉어 표시기함체(100) 내부가 적절한 습도 상태를 유지토록 함으로써 높은 습도에 의한 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 구성된다.
이를 위해, 상기 조습제주머니(300)에 채워지는 조습제는 알로펜분말 50중량%, 황토 20중량%, 송진 5중량% 및 물 25중량%로 이루어진 조성물이 볼형상으로 건조 성형된 것을 사용한다.
이때, 알로펜분말은 3차원 망목구조를 갖는 대표적인 조습물질이고, 황토 또한 흡습, 발수 기능이 뛰어난 천연 조습제이며, 송진은 천연 항균기능을 발현시켜 오랫동안 사용하더라도 균팡이나 균류가 서식하지 않도록 하기 위한 것이다.
또한, 상기 표시기함체(100)는 합성수지 조성물로 성형되는데, 이 합성수지 조성물은 절연성을 기본으로 하면서 내구성, 내부식성, 방수성을 갖출 수 있도록 내구성과 내침식성 및 절연성이 우수한 폴리카보네이트 수지 100중량부에 대해, 메탈폴리실록산 10중량부, 캐슈핵유 15중량부, 나노입도를 갖는 실리카-지르코니아 복합분체 20중량부, TCPP(Tris 2-chloropropyl phosphate) 15중량부, 폴리비닐부티랄 10중량부, 6-브로모헥산산(6-bromohexanoic acid) 10중량부를 첨가 혼합한 수지조성물이다.
이때, 메탈폴리실록산은 소포성과 발수성을 높여 표면을 보호하기 위함이다.
그리고, 캐슈핵유는 인도산 캐슈열매의 껍질 추출액으로서 카르돌과 아나카르도산을 다량 함유하고 있어 절연층의 피막강도 향상, 그에 따른 내구성 강화, 피착성 증대로 절연층 및 회전방지구의 장수명화를 달성하도록 하여 준다.
아울러, 실리카-지르코니아 복합분체는 다공성 실리카와 지르코니아의 표면활성 증대 특성을 활용하여 완충, 흡음, 방수 및 내수압특성을 강화시키며, 성분간 응집력을 높여 크랙발생을 억제하고 견고한 결합체를 유지하기 위해 첨가된다.
또한, TCPP는 내열성을 강화시키고 피로도를 낮춰 크랙, 파단이 생기지 않고 도포면이 장수명화를 유지시키기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 폴리비닐부티랄은 내약품성과 유연성을 확보하여 도포면 또는 성형부재의 안정화를 유지하고 산화를 억제하며 방오기능 및 방수성을 증대시킨다.
아울러, 6-브로모헥산산(6-bromohexanoic acid)은 산소의 흡습 침투를 막아 도장면의 크랙과 파단을 막아 열화를 방지하기 위해 첨가된다. 즉, 내수압특성과 내열성을 동시에 강화시킨다.
다른 한편, 본 발명에서는 리드선(L)의 접속을 편리하게 하기 위해 접속구조를 다음과 같이 개량한다.
예컨대, 도 4의 예시와 같이 상기 접속단(400, 도 3 참조)은 표시기함체(100)에 고정되는 수납단자함(410)과, 상기 수납단자함(410)의 일측면에서 돌출된 회전방지부(420)와, 상기 수납단자함(410)과 회전방지부(420)의 내부 중앙을 관통하여 형성된 배선공(430)을 포함한다.
이때, 상기 수납단자함(410)은 일면이 개방된 원통형상을 갖고 통전성이 좋은 구리 합금으로 만들어지며, 수납단자함(410)의 외표면은 5mm 두께로 절연층(412)이 코팅형성된다.
또한, 상기 회전방지부(420)는 각형으로 만들어지며 합성수지물이 수납단자함(410) 상에 일체로 성형된다.
즉, 수납단자함(410)에서 돌출된 쐐기(414)가 상기 회전방지부(420)에 인서트되는 방식으로 성형되어 일체를 이루며, 회전방지부(420)는 각형이기 때문에 표시기함체(100)를 관통하여 고정될 때 각진 상태로 끼워 고정되므로 수납단자함(410)의 회전이 방지된다.
뿐만 아니라, 상기 수납단자함(410)의 내부면은 만곡지게 형성된다.
그리하여, 리드선(L)을 배선할 때 피복을 벗긴 부분이 나선상으로 감긴 상태에서 일단은 배선공(430)을 통해 배출시키고 나머지는 만곡진 내부면에 위치되게 하여 나중에 체결되는 접속가압단(440)이 긴밀하게 눌러 통전상태를 유지하도록 구성된다.
이때, 상기 접속가압단(440)도 통전성이 좋은 구리합금으로 만들어지며, 선단면은 볼록하게 튀어나와 상기 수납단자함(410)의 만곡진 부분에 대응하도록 구성된다.
특히, 상기 수납단자함(410)의 개방된 둘레면에는 나사산이 형성되고, 상기 접속가압단(440)의 둘레에도 나사산이 형성되어 상호 나사체결되도록 함으로써 안정적인 접속구조를 이룰 수 있게 된다.
아울러, 상기 접속가압단(440)에는 전선을 연결할 수 있도록 배선터미널(450)이 형성되는데, 상기 배선터미널(450)은 M자 형상으로 형성된 상태에서 일단면이 접속가압단(440)에 합지되어 일체를 이루고 있으며, 상하폭 중앙이 수평방향으로 관통되어 접속공(452)이 형성된다.
그리하여, 이 접속공(452)에 피복이 벗겨진 전선을 끼운 후 접속가압단(440)을 당기면 접속가압단(440)의 M자 형상이 늘어나면서 중앙의 'V' 부분이 상승되면서 끼워져 있던 전선을 상부로 당겨 엇갈리게 만들기 때문에 전선이 쉽게 분리 이탈되지 않고 안정적인 접속관계를 유지할 수 있게 된다.
다른 한편, 도 5의 예시와 같이, 상기 표시기함체(100) 내부 천정면에는 소화유닛(500)이 더 설치될 수 있다.
이러한 소화유닛(500)은 일면이 개방된 박스형상의 유닛하우징(510)과, 상기 유닛하우징(510)에 내장되고 공기가 채워진 사각형상의 제1튜브(520)와, 상기 제1튜브(520) 앞에 배치된 압력판(530)과, 상기 압력판(530) 앞에 장입된 소화분말(540)과, 상기 소화분말(540) 앞에 배치된 사각형상의 제2튜브(550)와, 상기 제2튜브(550)의 전방을 커버하도록 상기 유닛하우징(510)의 개방된 부분에 후크결합되는 창살커버(560)와, 상기 창살커버(560)를 관통하여 상기 제1튜브(520)로 열을 전달하는 열전달파이프(570)로 이루어진다.
이때, 상기 제1,2튜브(520,550)에는 메탄가스가 압축된 상태로 주입되며, 열을 받아 일정이상의 온도에 이르게 되면 폭발하면서 전방에 있는 구조물, 이를 테면 창살커버(560), 소화분말(540), 압력판(530)을 개방된 부분을 통해 비산시키게 된다.
그리고, 상기 소화분말(540)은 얇은 비닐에 싸여 밀봉된 상태로 장입되며, 압력판(530)은 제1튜브(520) 폭발시 상기 소화분말(540)을 균일하게 밀어 비산시키기 위해 존재한다.
또한, 상기 창살커버(560)는 확대도시된 바와 같이, 유닛하우징(510)에 둘레단의 일부분이 후크(562) 결합되고, 가로와 세로방향으로는 리브(564)와 세그먼트(566)가 연속적으로 이루어져 폭발시 상대적으로 얇은 리브(564)가 잘 떨어지도록 구성된다.
특히, 리브(564)들 사이로는 구멍이 생기기 때문에 화재시 열기가 제2튜브(550) 쪽으로 쉽고 빠르게 전달될 수 있도록 하여 준다.
뿐만 아니라, 열전달파이프(570)는 화재시 받은 열기가 제1튜브(520)도 빠르게 전달되게 공간을 형성하여 제1튜브(520)도 빠르게 팽창할 수 있도록 하기 위한 수단이다.
그리하여, 화재 초기에 열을 받아 팽창 후 폭발하는 제1,2튜브(520.550)에 의해 소화분말(540)이 표시기함체(100) 내부에서 컨트롤러(200) 쪽으로 쏟아져 화재 원점을 즉시 진압함으로써 화재가 커지는 것을 막고 안전사고를 예방할 수 있다.
여기에서, 상기 유닛하우징(510)은 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 수지 100중량부를 기준으로, 실리콘수지 30중량부, 과황산 암모늄 10중량부, 질화규소 5중량부, 콘드로이틴-황산 10중량부, 탄화규소 5중량부, 이산화티탄 5중량부를 혼합한 혼합물을 성형하여 제조됨이 바람직하다.
이때, ABS 수지는 고내열성, 고내구성 수지재료이며; 실리콘수지는 완충성, 신축성을 제공하기 위해 첨가되고; 과황산 암모늄(Ammonium Persulfate)은 산도를 조절하여 산화를 방지하여 보존력을 높이기 위해 첨가되며; 질화규소는 가볍고 열팽창율이 적어 상온이나 고온에서 강도, 파괴에 대한 인성, 열충격 저항성, 내산화성, 내식성이 우수하고; 콘드로이틴-황산은 건조화를 방지하여 점착성이 장기간 동안 안정적으로 유지하기 위해 첨가되며; 탄화규소는 내용해성·내용융성·내산화성 외에 열전도도가 크다. 그리고, 이산화티탄은 방열효율을 높이고, 전열면적을 넓히기 위해 첨가된다.
100: 표시기함체 200: 리드선
300: 조습제주머니 400: 접속단
500: 소화유닛

Claims (1)

  1. 2개의 아암(15,16)을 가진 가공 송전철탑의 높이 중간부에 설치된 방전표시기(10)와, 4개의 광트랜지스터로 이루어지고 상기 가공 송전철탑의 최상단에 설치되어 방전여부를 검출하는 방전검출센서(11,12)와, 방전검출센서(11,12)로부터 인출된 리드선(L)이 병렬연결되는 컨트롤러(200)와, 상기 컨트롤러(200)를 내장하는 상기 방전표시기(10)의 하우징인 표시기함체(100)와, 상기 표시기함체(100)에 내장되고 전원을 공급하는 배터리(210)와, 상기 표시기함체(100)의 하단면에 설치되고 상기 컨트롤러(200)의 제어신호에 따라 LED램프가 점등되어 고장여부를 표시하는 표시부(220)와, 상기 표시기함체(100)의 양측에 리드선(L)이 관통된 후 컨트롤러(200)와 연결될 수 있도록 단자 접속구조를 이루는 접속단(400)과, 상기 표시기함체(100) 내부 천정 양측에 고정된 조습제주머니(300)와, 상기 표시기함체(100)의 천정면에 설치된 소화유닛(500)을 포함하는 지중 송전선로의 케이블 지지 장치에 있어서;
    상기 표시기함체(100)의 접속단(400)은 표시기함체(100)에 고정되고 통전성을 갖는 수납단자함(410)과, 상기 수납단자함(410)의 일측면에서 돌출된 회전방지부(420)와, 상기 수납단자함(410)과 회전방지부(420)의 내부 중앙을 관통하여 형성되고 리드선(L)이 삽입되는 배선공(430)을 포함하고; 상기 수납단자함(410)에 나사체결되어 수납단자함(410)에 노출된 리드선(L)과 통전가능하게 연결되는 접속가압단(440)을 포함하며;
    상기 소화유닛(500)은 일면이 개방된 박스형상의 유닛하우징(510)과, 상기 유닛하우징(510)에 내장되고 공기가 채워진 사각형상의 제1튜브(520)와, 상기 제1튜브(520) 앞에 배치된 압력판(530)과, 상기 압력판(530) 앞에 장입된 소화분말(540)과, 상기 소화분말(540) 앞에 배치된 사각형상의 제2튜브(550)와, 상기 제2튜브(550)의 전방을 커버하도록 상기 유닛하우징(510)의 개방된 부분에 후크결합되는 창살커버(560)와, 상기 창살커버(560)를 관통하여 상기 제1튜브(520)로 열을 전달하는 열전달파이프(570)로 이루어지고;
    상기 유닛하우징(510)은 ABS(acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) 수지 100중량부를 기준으로, 실리콘수지 30중량부, 과황산 암모늄 10중량부, 질화규소 5중량부, 콘드로이틴-황산 10중량부, 탄화규소 5중량부, 이산화티탄 5중량부를 혼합한 혼합물로 성형된 것을 특징으로 하는 가공 송전철탑의 설비 구조.
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