KR102615233B1 - 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템은 탑승객의 기기에 맞게 전원을 가변하여 공급하는 모듈 형태의 스마트 멀티 콘센트; 객실마다 설치되고 복수의 상기 스마트 멀티 콘센트와 연결되어 해당 스마트 멀티 콘센트로 공급되는 전원을 제어하면서 전원공급상태 또는 스마트 멀티 콘센트의 고장상태를 표시하는 통합 전원 제어장치; 및 상기 통합 전원 제어장치와 연결되어 원격지에서 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 중앙관리서버;를 포함하여 사용 편의성을 증대하고 고객만족도를 높일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 철도차량 객실용 콘센트를 독립된 220V 콘센트 모듈과 USB 포트 모듈로 구성하여 유지보수가 용이하게 하고 배터리 패키지를 구비시켜 탑승객의 스마트기기 사용량 증가로 인한 고부하 또는 단전상황에서 보조적으로 전원을 공급할 수 있도록 한 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템에 관한 것이다.
최근 다양한 스마트폰과 태블릿 PC, 노트북 등은 고화질의 게임, 동영상 컨텐츠 등의 사용을 위하여 고전력 고속충전이 보편화 되어 있으나, 현재 고속차량의 내부에 설치된 멀티타입 콘센트는 가용전력량의 부족으로 저전압 저속충전 단자만 지원하는 문제점이 있다.
또한, 현재 KTX-I에는 USB 충전단자 및 220V AC 콘센트가 벽면에 일괄 설치되어 있고, KTX-산천에는 220V AC 콘센트만 단독 설치되어 있어 승객들의 다양한 스마트기기에 대한 어플리케이션(Application) 대응이 어렵고, 사용을 위해 추가 어댑터, 케이블 등이 필요하여 사용에 불편한 문제점이 있다.
일괄 통합된 멀티타입 콘센트로 인하여 단일장치 고장 시 전체 콘센트의 교체가 불가피하며, 관리자가 콘센트 이상을 인지할 수 없어 신속한 유지보수 및 효율적 관리가 불가능한 문제점이 있다.
또한, 고전압 부적격 기기의 연결, 사용에 대한 자동 식별 및 자동 차단(자동 Reset 등) 보호 대책이 전무하여 비정격 기기의 무리한 사용으로 인한 잦은 고장 및 수리 요구, 휴즈 단락 등이 빈번하게 발생하며, 이로 인한 고객들의 불만 및 민원이 지속 발생하는 문제점이 있다.
또한, 현재 철도차량 객실에 설치된 멀티타입 콘센트는 저전력 일체형 옥내가정용 구조로 KTX철도차량에 특화된 연구개발을 통해 첨단 기술을 적용하여 승객들의 다양한 이종 스마트기기와 이에 대비한 고속/중속/저속충전에 대한 폭넓은 충전 지원이 필요한 실정이다.
또한, 고사양, 다기능 스마트기기와 단순 스마트기기의 복합 사용으로 승객들의 다양한 기기에 대응하기 위하여 고속/중속/저속충전 Needs에 따라 KTX의 운용환경 및 전력구조에 최적 화된 멀티 USB 충전단자와 충분한 전용 가용전력의 확보로 안정적인 전력 공급이 필요한 실정이다.
상술한 문제점들을 해소하고 필요를 충족시키기 위해, 본 발명은 특실과 일반실에 탑승하는 승객들의 사용빈도와 좌석 배치에 따른 콘센트 모듈과 USB 충전 포트 모듈로 관리자에 의해 집중/분산 배치 및 구성의 결정이 가능한 독립모듈 분리형 스마트 멀티콘센트(Smart Multi-Outlet)로 사용 편의성을 증대하고 고객만족도를 높일 수 있는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점들을 해소하고 필요를 충족시키기 위해, 본 발명은 객차마다 보조 급전 배터리를 구비시켜 고전력 고속충전을 통한 고사양 스마트기기들의 KTX 이용간 끊김 없는 지속적으로 전력을 공급할 수 있는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점들을 해소하고 필요를 충족시키기 위해, 본 발명은 객차에서 사용되는 전력량(부하 용량)의 실시간 상시 측정을 통한 실시간 모니터링 및 전반적인 전력 운용과 관련된 기록/저장 데이터들을 이용하여 체계적으로 관리할 수 있는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 상술한 문제점들을 해소하고 필요를 충족시키기 위해, 본 발명은 높은 가성비와 간단한 설치를 통한 비용 절감, 신속한 점검, 확인 및 교체/교환이 가능한 현장 작업자 중심의 편리한 유지보수, 장애 및 시간 관리를 효율적으로 보장할 수 있는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템은 탑승객의 기기에 맞게 전원을 가변하여 공급하는 모듈 형태의 스마트 멀티 콘센트; 객실마다 설치되고 복수의 상기 스마트 멀티 콘센트와 연결되어 해당 스마트 멀티 콘센트로 공급되는 전원을 제어하면서 전원공급상태 또는 스마트 멀티 콘센트의 고장상태를 표시하는 통합 전원 제어장치; 및 상기 통합 전원 제어장치와 연결되어 원격지에서 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 중앙관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 스마트 멀티 콘센트는 상기 객실의 좌석주변에 설치되어 AC 전원을 입력받게 케이블이 배선된 모듈 브라켓; 상기 모듈 브라켓에 모듈 형태로 삽입 결합되어 220V의 전원을 공급하는 220V 콘센트 모듈; 및 상기 모듈 브라켓에 모듈 형태로 삽입 결합되어 상기 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 USB 포트 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 모듈 브라켓은 상기 모듈 브라켓 또는 220V 콘센트 모듈이 수용될 있게 형성된 복수의 모듈 수용홈; 상기 모듈 수용홈에 형성되어 상기 케이블이 접속하는 암형 전원단자;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 220V 콘센트 모듈은 상기 모듈 수용홈에 수용됨에 따라 상기 암형 전원단자에 삽입되어 전원을 인가받는 숫형 전원단자; 상기 숫형 전원단자를 입력되는 전원을 검지하는 입력전원 검지부; 부하로 공급되는 출력전원을 검지하는 출력전원 검지부; 상기 입력전원 검지부와 출력전원 검지부가 검지한 입력전원과 출력전원을 전달 받아 설정된 출력전원으로 출력하는지 비교 판단하는 입출력전원 통합 제어부; 및 상기 입출력전원 통합 제어부의 제어를 받아 입력되어 출력되는 출력전원에 대해 안정화 시키는 안정화 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 USB 포트 모듈은 상기 모듈 수용홈에 수용됨에 따라 상기 암형 전원단자에 삽입되어 전원을 인가받는 숫형 전원단자; 상기 숫형 전원단자를 통해 입력되는 입력전원을 검지하는 입력전원 검지부; 연결된 부하로 공급되는 출력전원을 검지하는 출력전원 검지부; 상기 숫형 전원단자를 통해 입력되는 AC 입력전원을 DC 출력전원으로 변환하는 전원 스위칭 인버터; 및 부하가 소비하는 전원의 크기에 대응되게 가변출력되도록 상기 전원 스위칭 인버터를 제어하는 입출력전원 통합 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 통합 전원 제어장치는 다른 통합 전원 제어장치와 객실의 전원 사용상태를 공유하고, 상기 중앙관리서버에 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태정보를 제공하는 통신 인터페이스; 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태를 표시하는 상태 외부 표시창; 입력전원이 AC전원으로 상기 스마트 멀티 콘센트에 공급될 수 있도록 변환하는 인버터; 상기 입력전원이 상기 스마트 멀티 콘센트로 공급되면서 일부 입력전원을 저장하는 배터리 패키지; 상기 스마트 멀티 콘센트로 출력되는 전원의 전압을 감지하는 출력전압 감지센서; 및 상기 출력전압 감지센서가 감지한 출력전압 정보를 전달받아 상기 배터리 패키지에 저장된 전원이 상기 스마트 멀티 콘센트로 공급될 수 있도록 제어하는 시스템 통합제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 통합 전원 제어장치는 상기 입력전원을 상기 배터리 패키지에 충전 가능한 전압범위의 DC전원으로 변환하는 컨버터; 및 상기 배터리 패키지에서 불안정한 전압 또는 전자파를 흡수하여, 해당 배터리 패키지가 안정적인 정전압 정류 정현파가 출력될 수 있도록 하는 배터리 충방전 통합제어 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 시스템 통합제어 유닛은 상기 통신 인터페이스가 상기 중앙관리서버로부터 승차권 발권정보를 수신함에 따라 객실에 승차한 승객의 수를 파악한 후, 해당 승객의 수에 대응되는 과거 전원 사용량 정보를 근거로 전원 사용량을 예측하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 시스템 통합제어 유닛은 상기 승객의 수에 따라 예측한 전원 사용량이 평균 이상 소비될 것으로 판단되는 경우 상기 배터리 패키지에 저장된 전원이 상기 스마트 멀티 콘센트에 추가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 시스템 통합제어 유닛은 상기 배터리 패키지의 지원으로도 전원공급이 충분하지 않을 경우 상대적으로 승객의 수가 적어 전원사용량이 적은 차량의 배터리 패키지에 전원 공급 지원을 요청하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적들을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 시스템 통합제어 유닛은 실제 차량에서 사용되고 있는 배터리 패키지의 배터리 사용량을 파악한 후, 해당 배터리 사용량이 낮거나, 배터리 사용이 없는 차량의 배터리 패키지의 배터리 전원을 배터리 사용량이 많은 차량의 배터리 패키지에 지원하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템은 특실과 일반실에 탑승하는 승객들의 사용빈도와 좌석 배치에 따른 콘센트 모듈과 USB 충전 포트 모듈로 관리자에 의해 집중/분산 배치 및 구성의 결정이 가능한 독립모듈 분리형 스마트 멀티콘센트(Smart Multi-Outlet)로 사용 편의성을 증대하고 고객만족도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템은 객차마다 보조 급전 배터리가 구비되어 동절기/하절기 객차 저전력 상황 및 절연구간 통과에 따른 단전 등 다양한 돌발 상황에도 추가적인 부하나 전력 부족으로 전체 시스템 운용에 부가적으로 발생하는 문제나 이상 없이 안정적인 정전압 및 깨끗한 정류 전원을 공급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템 구성도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 스마트 멀티 콘센트 구조도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 스마트 멀티 콘센트의 다양한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 콘센트 모듈과 USB 포트 모듈의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 설치도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 실제 설치도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 통합 전원 제어장치에 대한 상세 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 스마트 멀티 콘센트 구조도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 스마트 멀티 콘센트의 다양한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 콘센트 모듈과 USB 포트 모듈의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 설치도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 실제 설치도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 통합 전원 제어장치에 대한 상세 블록도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템의 구성도 이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템은 스마트 멀티 콘센트(100), 통합 전원 제어장치(200), 중앙관리서버(300), 및 관리자 단말기(400)를 포함한다.
상기 스마트 멀티 콘센트(100)는 객차 객실의 좌석주변 설치되어 좌석에 착석한 승객들이 사용하는 전자 기기들의 플러그(전원 케이블)를 삽입될 수 있도록 하여, 해당 전자 기기들에 전원을 공급한다.
또한, 상기 스마트 멀티 콘센트(100)는 각각의 모듈화를 통하여 220V 콘센트와 USB 포트를 분리하여 일괄 단일전원 입력 후, 각 모듈에서 실시간 독립전원제어(Power Control) 및 변환(Converter), 작동상태 확인과 고장표시(LED Indicator)까지 가능하다.
보다 구체적으로, 상기 스마트 멀티 콘센트(100)는 도 2a에 도시된 바와 같이 모듈 브라켓(110), 220V 콘센트 모듈(120), 및 USB 포트 모듈(130)을 포함한다.
상기 모듈 브라켓(110)은 초소형/초박형 저발열구조로 복수(2개)의 모듈 수용홈(111)이 형성되어 상기 모듈 수용홈(111)에 상기 220V 콘센트 모듈(120) 또는 USB 포트 모듈(130)이 수용되어 결합될 수 있도록 한다.
또한, 상기 모듈 브라켓(110)의 모듈 수용홈(111)으로는 암형 전원단자(112)가 형성되고, 해당 암형 전원단자(112)에 내부적으로 배선된 220V의 AC 전원 케이블이 연결되어 220V AC전원을 입력받는다.
이때, 상기 모듈 브라켓(110)은 기형성된 홈 등에 끼움 방식으로 객실에 설치되는 무타공 케이스인 것이 바람직하고, 방수, 방진, 방폭 설계되어 철도차량에 안전성을 보장할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 스마트 멀티 콘센트(100)는 AC 전원을 일괄적으로 입력받아 상기 220V 콘센트 모듈(120)에 AC 전원을 정류하여 제공하고, AC전원을 DC 전원으로 자체 변환하여 부하에 인가할 수 있도록 USB 포트 모듈(130)에 제공한다.
상기 스마트 멀티 콘센트(100)는 AC 일괄 전원입력, 입출력 자동전원제어 및 자동변환, 사용 오류 및 오작동, 사용기기의 오남용/과전력을 자동으로 차단하고 AUTO RESET 하는 첨단기술이 적용된다.
한편, 상기 220V 콘센트 모듈(120) 또는 USB 포트 모듈(130)의 배면으로는 상기 암형 전원단자(112)와 결합될 수 있는 숫형 전원단자(121, 131)가 각각 형성되어 있다.
상기 220V 콘센트 모듈(120) 또는 USB 포트 모듈(130)은 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 모듈 수용홈(111)에 수용됨에 따라 상기 숫형 전원단자(121, 131)가 상기 암형 전원단자(112)에 삽입되어 220V AC 전원을 공급받는다.
상기 220V 콘센트 모듈(120) 또는 USB 포트 모듈(130)은 외부적으로 동일한 규격을 가지고 있어 상기 모듈 수용홈(111)에 도 3에 도시된 바와 같이 다양한 조합으로 상기 스마트 멀티 콘센트(100)를 구성할 수 있다.
즉, 상기 스마트 멀티 콘센트(100)를 구성하는 상기 220V 콘센트 모듈(120) 또는 USB 포트 모듈(130)은 모듈별로 각각 자동 독립 제어하는 동시에 220V AC와 USB 고속충전의 사용빈도 및 좌석 배치에 따라 다양한 구성이 가능한 설계로 운용 편의성을 높이며 편리한 유지보수(교체, 교환)를 지원한다.
도 4를 참조하여 상기 220V 콘센트 모듈(120) 및 USB 포트 모듈(130)에 대해 좀더 상세하게 설명한다.
도 4a에 도시된 바와 같이 상기 220V 콘센트 모듈(120)은 내부적으로 입력전원 검지부(122), 입출력전원 통합 제어부(123), 안정화 정류부(124) 및 출력전원 검지부(125)를 포함한다.
상기 입력전원 검지부(122)는 상기 숫형 전원단자(121)를 통해 AC 220V 전원이 입력되면 이를 검지한다.
또한, 상기 출력전원 검지부(125)는 출력되어 부하로 공급되는 전원을 검지한다.
상기 입출력전원 통합 제어부(123)는 상기 입력전원 검지부(122)와 출력전원 검지부(125)가 검지한 입력전원과 출력전원을 전달 받아 설정된 출력값을 안정적으로 출력하는지 비교 판단한다.
즉, 상기 입출력전원 통합 제어부(123)는 상기 220V 콘센트 모듈(120)가 AC 220V 전원을 입력받아 AC 220V 180W이상 출력되도록 설정된 경우, 입력전원(전압, 전류 등)와 출력전원(전압, 전류 등)이 설정대로 입력되고 출력되는지 비교 판단한다.
특히, 상기 입출력전원 통합 제어부(123)는 출력전원이 설정된 값으로 안정정으로 출력되는지 판단하고, 철도차량의 지속적인 진동과 다양한 비정형 비정상 파형으로 불안정한 경우 상기 안정화 정류부(124)를 동작시켜 출력전원을 안정화 시킨다.
즉, 상기 안정화 정류부(124)는 상기 입출력전원 통합 제어부(123)의 제어를 받아 입력되어 출력되는 출력전원(전류, 전압 등)에 대해 안정화 시킨다.
또한, 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 USB 포트 모듈(130)은 내부적으로 입력전원 검지부(132), 입출력전원 통합 제어부(133), 전원 스위칭 인버터(134) 및 출력전원 검지부(135)를 포함한다.
상기 입력전원 검지부(132) 및 출력전원 검지부(135)는 상기 220V 콘센트 모듈(120)에서와 같이 각각 상기 숫형 전원단자(131)를 통해 AC 220V 전원이 입력되면 이를 검지하고, 연결되는 부하로 공급되는 출력전원을 검지한다.
특히, 상기 USB 포트 모듈(130)은 상이한 전원을 사용하는 다양한 부하가 연결되는데, 예을 들어 5V를 공급받는 핸드폰 충전기, 12V를 공급받는 노트북과 같이 상이한 부하가 연결된다.
따라서, 상기 입출력전원 통합 제어부(133)는 출력전원을 검지하고, 연결되는 부하가 소비하는 전원에 크기에 맞게 상기 전원 스위칭 인버터(134)를 제어하여 입력되는 AC 220V 전원을 5V, 9V, 또는 12V 60W의 가변출력으로 출력되도록 한다.
즉, 상기 입출력전원 통합 제어부(133)는 상기 USB 포트 모듈(130)을 통해 220V AC로 입력된 전압을 다양한 스마트기기의 충전방식에 맞도록 5V부터 12V까지 가변전압 및 가변전력으로 15W의 USB-A타입과 45W의 USB-C타입 2포트에서 최대 60W까지 광대역 지원한다.
상기 입출력전원 통합 제어부(133)은 승객의 다양한 스마트기기에 대응하는 다양한 전압/전력에 대한 자동 검지하여, 15W부터 45W까지 전전력_저속충전 기기부터 고전력_고속충전 기기까지 실시간 대응할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 220V 콘센트 모듈(120), 및 USB 포트 모듈(130)은 엣지 컴퓨팅(Edge Computing) 개념의 개별 독립제어 융복합 기술을 적용한 모듈로 각 스마트 멀티 콘센트(100)에 간단하게 탈부착함으로써 해당 스마트 멀티 콘센트(100)에서 개별 독립제어로 높은 가성비와 안정적인 운용 및 다양한 최적화와 설치를 보장한다.
상기 통합 전원 제어장치(200)는 제어신호로 상기 220V 콘센트 모듈(120)과 USB 포트 모듈(130)의 입출력전원 통합 제어부(123, 133)의 제어기능을 대체할 수도 있다.
이때, 상기 스마트 멀티 콘센트(100)에 컬러 LED 소자가 구비되거나, 또는 상기 220V 콘센트 모듈(120)와 USB 포트 모듈(130) 각각에 컬러 LED 소자가 구비되어 동작 표시 및 자체진단을 통한 외부 고장 표시를 함으로써 신속한 관리 및 간단한 유지보수가 가능하도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 자동전원제어가 가능한 본 발명에 따른 스마트 멀티 콘센트(100)는 상기 통합 전원 제어장치(200)로부터 전원을 공급받을 수 있게 도 5에 도시된 바와 같이 차량에 설치될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 180W의 220V 콘센트 모듈(120) 16개와 고속충전을 위해 60W의 USB 포트 모듈(130) 16개로 구성된 본 발명에 따른 스마트 멀티 콘센트(100)가 실제로 설치되는 경우 총 3.84kw가 필요함을 알 수 있다.
객실의 설치된 복수의 스마트 멀티 콘센트(100)와 연결되어 전원을 공급하는 상기 통합 전원 제어장치(200)는 도 7에 도시된 바와 같이 시스템 통합제어 유닛(MCU), 통신 인터페이스(210), 상태 외부 표시창(220), 입력전압 감지센서(230), 컨버터(240), 배터리 패키지(250), 상태 감지센서(260), 배터리 충방전 통합제어 모듈(270), 인버터(280), 및 출력전압 감지센서(290)를 포함한다.
상기 통합 전원 제어장치(200)는 입력되는 전원을 상시적으로 상기 스마트 멀티 콘센트(100)에 교류 전원으로 출력하면서 동시에 상기 배터리 패키지(250)에 제공하여 충전될 수 있도록 한다.
상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)은 상기 스마트 멀티 콘센트(100)로 출력되는 전원의 전압을 감지하는 상기 출력전압 감지센서(290)가 감지한 출력전압을 전달받아, 연결되는 부하에 따라 출력전압이 기준치 이상인 경우 상기 배터리 패키지(250)에 전원이 상기 스마트 멀티 콘센트(100)로 공급될 수 있도록 스위치 제어한다.
상기 통신 인터페이스(210)는 유선통신, 근거리 원거리를 포함하는 무선통신이 가능하다.
상기 통신 인터페이스(210)는 이웃하는 객실에 설치된 다른 통합 전원 제어장치(200)와 근거리 무선통신하면서, 해당 객실의 전원 사용상태를 공유할 수 있고, 또한, 객실마다 설치된 통합 전원 제어장치(200)를 통합 관리하는 상기 중앙관리서버(300)에 원거리 무선통신을 통해 객실의 스마트 멀티 콘센트(100)의 상태정보를 제공할 수 있다.
또한, 상기 통신 인터페이스(210)는 상기 통합 전원 제어장치(200)을 운영하기 위한 운영 프로그램을 업데이트 하거나, 운영 프로그램의 불필요한 버그를 제거하거나 점검하기 위한 노트북 또는 태블릿 PC와 같은 관리자 단말기와 유선통신 가능하게 연결될 수도 있다.
물론, 상기 통합 전원 제어장치(200)은 상기 관리자 단말기와 무선통신으로 연결될 수도 있다.
또한, 상기 통신 인터페이스(210)는 해당 객실에 몇명이 탑승했는지 시스템 통합제어 유닛(MCU)에서 파악할 수 있도록 상기 중앙관리서버(300)로부터 승차권 발권정보를 수신할 수 있다.
이때, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)은 상기 통신 인터페이스(210)를 통해 승차권 발권정보를 제공받아 각 차량의 객실에 승차한 승객의 수를 파악한 후, 탑승객 수에 따라 과거 전원 사용량 정보를 근거로 전원 사용량을 예측 수신할 수도 있다.
즉, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)은 탑승한 승객의 수가 낮거나 평균 정도인 것으로 판단되는 경우 상시 전원만이 상기 스마트 멀티 콘센트(100)에 공급되도록 하고, 평균 이상으로 상시 전원 이상이 소비될 것으로 판단되는 경우 스위치 제어를 통해 상기 배터리 패키지(250)에 저장된 전원이 추가 공급될 수 있도록 한다.
또한, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)은 탑승한 승객의 수가 현저하게 많아 해당 차량의 배터리 패키지(250)의 지원으로도 전원공급이 충분하지 않을 경우 상대적으로 승객의 수가 적어 전원사용량이 적은 차량의 배터리 패키지(250)에 전원 공급 지원을 요청할 수 있다.
이때, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)은 통신 인터페이스(210)를 통해 다른 통합 전원 제어장치(200)에 배터리 패키지(250)의 전원 공급 지원을 요청하면, 상대적으로 승객의 수가 적어 전원사용량이 적은 차량의 배터리 패키지(250)에서 전원을 지원 공급해 주는 곳이 바람직하다.
상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)는 각 차량에 탑승한 승객의 수와 별개로 실제 차량에서 사용되고 있는 배터리 패키지(250)의 배터리 용량을 파악한 후, 배터리 사용이 없거나 배터리 사용량이 낮은 차량의 배터리 패키지(250)의 배터리 전원을 배터리 사용량이 많은 차량의 배터리 패키지(250)에 지원하도록 제어할 수도 있다.
또한, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU) 탑승객의 스마트기기 사용량 증가로 인해 발생되는 고부하뿐만 아니라 특정 구간에서의 단전상황에서도 상기 배터리 패키지(250)에서 스마트 멀티 콘센트(100)에 전원을 공급할 수 있도록 제어함으로써 안정적인 스마트 멀티 콘센트(100)을 보장한다.
상술한 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)의 제어 동작은 상위의 중앙관리서버(300)로부터 제어신호를 받아 이루어질 수 있다.
상기 통합 전원 제어장치(200)는 열차도 마찬가지로 72V DC 또는 100V DC, 220V AC를 주전원으로 사용하기 위한 혁신적인 POWER 설계와 안정적인 전원변환 및 전력변환(AC to DC, DC to DC) 설계를 통한 객차별 독립형(Standalone) 통합제어 운용시스템으로 1개 객실을 1개 시스템으로 구축하여 발열, 단락 등의 위험을 방지 및 제어하며 실시간 경고하고 유지보수의 편의성을 제공하는 별도의 상태 외부 표시창(220)을 구비한다.
상기 상태 외부 표시창(220)은 검측한 객차의 모든 전력량(가용/사용/추가전력량(보조 급전)) 등 다양한 정보를 실시간 표시할 수도 있고, 각종 센서가 감지한 데이터와 시스템 운용, 동작, 고장, 또는 이상까지 모든 데이터를 실시간 표시할 수도 있다.
상기 상태 외부 표시창(220)은 상기 스마트 멀티 콘센트(100)의 출력 전원(전압, 전류 등) 상태를 표시하고 고장 여부 등을 표시할 수도 있다.
상기 입력전압 감지센서(230는 상기 통합 전원 제어장치(200)로 입력되는 전압을 감지한다.
상기 통합 전원 제어장치(200)로 AC 전원 또는 DC전원이 입력될 수 있는데, 상기 컨버터(240)는 AC 전원이 입력되는 경우, 상기 배터리 패키지(250)에 충전될 수 있도록 충전 가능한 전압범위의 DC전원으로 변환한다.
또한, 상기 컨버터(240)는 DC 전원이 입력되는 경우 상기 배터리 패키지(250)에 충전 가능한 전압범위로 전압을 변환한다.
상기 배터리 패키지(250)는 그 충전 용량에 따라 전원 충전을 위한 입력 전압범위가 있어, 입력 전압범위보다 전압이 크거나 낮은 경우 충전이 원활하게 이루어지지 않을 수도 있다.
상기 배터리 패키지(250)는 상기 컨버터(240)에서 변환된 DC전원을 입력받아 저장하면서, 상기 시스템 통합제어 유닛(MCU)의 제어를 받아 부하의 증가로 출력전원이 증가한 경우 스위칭되어 보조적으로 전원을 공급한다.
상기 상태 감지센서(260)는 상기 배터리 패키지(250)와 연결되어 배터리 패키지(250)의 온도, 충전상태 또는 방전상태 등 배터리 상태를 감지한다.
상기 배터리 충방전 통합제어 모듈(270)은 안정적인 상시 정전압 정전력으로 상기 배터리 패키지(250)의 배터리에서 전원을 제어하여 정류 및 정전압으로 안정화된 상태로 상기 스마트 멀티 콘센트(100)에 전원이 공급될 수 있도록 한다.
상기 배터리 충방전 통합제어 모듈(270)은 상기 배터리 패키지(250)의 배터리에서 불안정한 전압 및/또는 전자파를 흡수하여, 해당 배터리 패키지(250)가 안정적인 정전압 정류 정현파가 출력될 수 있도록 한다.
상기 배터리 충방전 통합제어 모듈(270)은 상기 배터리 패키지(250)의 안정적이 입출력 제어로 역전압 방지를 통해 감전사고, 과열사고 등에 대한 안전성을 보장한다.
상기 인버터(280)는 개실 내 부하의 증가로 출력전원이 증가하여 상기 배터리 패키지(250)가 보조적으로 전원을 공급해야 하는 경우, 해당 배터리 패키지(250)에서 출력되는 DC의 전원을 AC로 변환하여 상기 스마트 멀티 콘센트(100)로 공급될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 상기 통합 전원 제어장치(200)는 객차에 독립적으로 구성, 설치되는 전체 시스템에 대한 입출력전원 및 보조 전원에 대한 전반적인 운용 안전성을 보장하고 각 개별 콘센트의 모듈들에 대한 안정적 융복합 통합제어 및 효율적인 실시간 관리를 지원하며, 입출력전원을 자동 검지하여 시각적인 경고(LED)를 다양한 컬러로 시퀀싱(순차/계획점멸)하여 직관성을 높여 탑승객과 작업자, 관리자에게 높은 시인성을 제공하고, 동시에 실시간 경고하며 삼중화(개별 콘센트 + 배터리제어시스템 + 통합전 원제어시스템) 자동제어 상태 및 이상 검지를 표시판넬(LED/LCD 판넬)을 통해 모든 입출력전원 및 보조 전원/부하 상태를 모두 상태 외부 표시창(220)에 표시, 모니터링함으로써 높은 신뢰성과 안전성을 제공한다.
또한, 상기 통합 전원 제어장치(200)는 철도차량 차종, 연식과 관계없이 설치 및 운영이 가능하며, 향후 객실 내 추가적인 다른 장비의 장착 및 설치시 상기 배터리 패키지(250)의 교체 확장만으로 손쉬운 전력용량의 확대 및 연결 운용이 가능하다.
상기 중앙관리서버(300)는 검측/저장된 다양한 전력데이터와 환경데이터를 종합관리프로그램(CMS)으로 빅데이터화하여 기간별/계절별, 차량별/차종별로 분류, 관리하여 지속 가능한 체계적인 시스템을 구축한다.
특히, 상기 중앙관리서버(300)는 각 차량의 객실에 설치된 상기 통합 전원 제어장치(200)의 통신 인터페이스(210)와 근거리 통신을 통해 상기 통합 전원 제어장치(200) 및 스마트 멀티 콘센트(100)의 상태정보를 수신받아 원격지에서 관리자가 실시간 모니터링 할 수 있도록 노트북, 태블릿PC, 모바일폰과 같은 관리자 단말기(400)로 전송할 수도 있다.
또한, 상기 중앙관리서버(300)는 중앙 제어관리 프로그램(CMS)을 통해 상기 통합 전원 제어장치(200)에 기록 저장된 모든 데이터를 통한 기간별, 시간별, 계절별, 운용시간별 빅데이터의 운용관리를 수행하고, 제작자, 관리자(사용자)에게 제공하여 사후 이력관리부터 심화관리, 예측 및 예방관리의 지속지원이 이루어질 수 있도록 한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 스마트 멀티 콘센트
110 : 모듈 브라켓
111 : 모듈 수용홈
112 : 암형 전원단자
121, 131 : 숫형 전원단자
120 : 220V 콘센트 모듈
130 : USB 포트 모듈
200 : 통합 전원 제어장치
210 : 통신 인터페이스
220 : 상태 외부 표시창
230 : 입력전압 감지센서
240 : 컨버터
250 : 배터리 패키지
260 : 상태 감지센서
270 : 배터리 충방전 통합제어 모듈
280 : 인버터
290 : 출력전압 감지센서
300 : 중앙관리서버
400 : 관리자 단말기 MCU : 시스템 통합제어 유닛
110 : 모듈 브라켓
111 : 모듈 수용홈
112 : 암형 전원단자
121, 131 : 숫형 전원단자
120 : 220V 콘센트 모듈
130 : USB 포트 모듈
200 : 통합 전원 제어장치
210 : 통신 인터페이스
220 : 상태 외부 표시창
230 : 입력전압 감지센서
240 : 컨버터
250 : 배터리 패키지
260 : 상태 감지센서
270 : 배터리 충방전 통합제어 모듈
280 : 인버터
290 : 출력전압 감지센서
300 : 중앙관리서버
400 : 관리자 단말기 MCU : 시스템 통합제어 유닛
Claims (11)
- 탑승객의 기기에 맞게 전원을 가변하여 공급하는 모듈 형태의 스마트 멀티 콘센트;
객실마다 설치되고 복수의 상기 스마트 멀티 콘센트와 연결되어 해당 스마트 멀티 콘센트로 공급되는 전원을 제어하면서 전원공급상태 또는 스마트 멀티 콘센트의 고장상태를 표시하는 통합 전원 제어장치;
상기 통합 전원 제어장치와 연결되어 원격지에서 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태를 모니터링할 수 있도록 하는 중앙관리서버; 및
상기 통합 전원 제어장치와 근거리 통신을 통해 해당 통합 전원 제어장치 및 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태정보를 수신받는 상기 중앙관리서버로부터 상기 상태정보를 원격지에서 관리자가 실시간 모니터링 할 수 있도록 전송받는 관리자 단말기;를 포함하고,
상기 스마트 멀티 콘센트는
상기 객실의 좌석주변에 설치되어 AC 전원을 입력받게 케이블이 배선된 모듈 브라켓;
상기 모듈 브라켓에 모듈 형태로 삽입 결합되어 220V의 전원을 공급하는 220V 콘센트 모듈; 및
상기 모듈 브라켓에 모듈 형태로 삽입 결합되어 상기 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 공급하는 USB 포트 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 모듈 브라켓은
상기 모듈 브라켓 또는 220V 콘센트 모듈이 수용될 있게 형성된 복수의 모듈 수용홈;
상기 모듈 수용홈에 형성되어 상기 케이블이 접속하는 암형 전원단자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 3항에 있어서,
상기 220V 콘센트 모듈은
상기 모듈 수용홈에 수용됨에 따라 상기 암형 전원단자에 삽입되어 전원을 인가받는 숫형 전원단자;
상기 숫형 전원단자를 입력되는 전원을 검지하는 입력전원 검지부;
부하로 공급되는 출력전원을 검지하는 출력전원 검지부;
상기 입력전원 검지부와 출력전원 검지부가 검지한 입력전원과 출력전원을 전달 받아 설정된 출력전원으로 출력하는지 비교 판단하는 입출력전원 통합 제어부; 및
상기 입출력전원 통합 제어부의 제어를 받아 입력되어 출력되는 출력전원에 대해 안정화 시키는 안정화 정류부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 3항에 있어서,
상기 USB 포트 모듈은
상기 모듈 수용홈에 수용됨에 따라 상기 암형 전원단자에 삽입되어 전원을 인가받는 숫형 전원단자;
상기 숫형 전원단자를 통해 입력되는 입력전원을 검지하는 입력전원 검지부;
연결된 부하로 공급되는 출력전원을 검지하는 출력전원 검지부;
상기 숫형 전원단자를 통해 입력되는 AC 입력전원을 DC 출력전원으로 변환하는 전원 스위칭 인버터; 및
부하가 소비하는 전원의 크기에 대응되게 가변출력되도록 상기 전원 스위칭 인버터를 제어하는 입출력전원 통합 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 1항에 있어서,
상기 통합 전원 제어장치는
다른 통합 전원 제어장치와 객실의 전원 사용상태를 공유하고, 상기 중앙관리서버에 상기 스마트 멀티 콘센트의 상태정보를 제공하는 통신 인터페이스;
상기 스마트 멀티 콘센트의 상태를 표시하는 상태 외부 표시창;
입력전원이 AC전원으로 상기 스마트 멀티 콘센트에 공급될 수 있도록 변환하는 인버터;
상기 입력전원이 상기 스마트 멀티 콘센트로 공급되면서 일부 입력전원을 저장하는 배터리 패키지;
상기 스마트 멀티 콘센트로 출력되는 전원의 전압을 감지하는 출력전압 감지센서; 및
상기 출력전압 감지센서가 감지한 출력전압 정보를 전달받아 상기 배터리 패키지에 저장된 전원이 상기 스마트 멀티 콘센트로 공급될 수 있도록 제어하는 시스템 통합제어 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 통합 전원 제어장치는
상기 입력전원을 상기 배터리 패키지에 충전 가능한 전압범위의 DC전원으로 변환하는 컨버터; 및
상기 배터리 패키지에서 불안정한 전압 또는 전자파를 흡수하여, 해당 배터리 패키지가 안정적인 정전압 정류 정현파가 출력될 수 있도록 하는 배터리 충방전 통합제어 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 시스템 통합제어 유닛은
상기 통신 인터페이스가 상기 중앙관리서버로부터 승차권 발권정보를 수신함에 따라 객실에 승차한 승객의 수를 파악한 후, 해당 승객의 수에 대응되는 과거 전원 사용량 정보를 근거로 전원 사용량을 예측하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 8항에 있어서,
상기 시스템 통합제어 유닛은
상기 승객의 수에 따라 예측한 전원 사용량이 평균 이상 소비될 것으로 판단되는 경우 상기 배터리 패키지에 저장된 전원이 상기 스마트 멀티 콘센트에 추가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 9항에 있어서,
상기 시스템 통합제어 유닛은
상기 배터리 패키지의 지원으로도 전원공급이 충분하지 않을 경우 상대적으로 승객의 수가 적어 전원사용량이 적은 차량의 배터리 패키지에 전원 공급 지원을 요청하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
- 제 6항에 있어서,
상기 시스템 통합제어 유닛은
실제 차량에서 사용되고 있는 배터리 패키지의 배터리 사용량을 파악한 후, 해당 배터리 사용량이 낮거나, 배터리 사용이 없는 차량의 배터리 패키지의 배터리 전원을 배터리 사용량이 상대적으로 높은 차량의 배터리 패키지에 지원하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230078893A KR102615233B1 (ko) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230078893A KR102615233B1 (ko) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102615233B1 true KR102615233B1 (ko) | 2023-12-19 |
Family
ID=89385249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230078893A KR102615233B1 (ko) | 2023-06-20 | 2023-06-20 | 자동제어 보조전원장치를 이용한 철도차량 객실용 스마트 멀티 콘센트 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102615233B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20130072450A (ko) * | 2011-12-22 | 2013-07-02 | 황규태 | 무선 통신 기반 콘센트 제어장치 및 전력관리시스템 |
| KR101688673B1 (ko) | 2009-10-29 | 2016-12-21 | 가부시키가이샤 요시노 고교쇼 | 합성수지제 환형 병체 |
| KR20190030183A (ko) * | 2017-09-13 | 2019-03-21 | 주식회사 에카디자인 | 사물인터넷(iot)을 활용한 유무선 복합 멀티탭 |
| KR20200055969A (ko) * | 2018-11-14 | 2020-05-22 | 대우조선해양 주식회사 | 선박의 부하에 따른 전원 공급제어장치 및 그 방법 |
| KR20220000361U (ko) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 정진호 | 블록 멀티탭 |
-
2023
- 2023-06-20 KR KR1020230078893A patent/KR102615233B1/ko active IP Right Grant
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