KR20020006773A - connecting apparatus of power line for Power Line Communication on low power line - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력선을 이용한 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선 통신을 위해 가입자용 분전반에 설치되는 전력선통신 결합장치를 여러 저압 배전형태에 따라 설치하여 전력선 통신을 수행하고자 한 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치에 관한 것이다.The present invention relates to a communication using a power line, and more particularly, power line communication in a low voltage distribution network intended to perform power line communication by installing a power line communication coupling device installed in a subscriber distribution panel for power line communication according to various low voltage distribution types. It relates to a power line coupling device for.
일반적으로 전력선은 전력을 공급하기 위해 포설되어 있는 시설물로 그 망구성이 복잡하고 선로특성이 열악하여 통신망으로 이용하기에는 부적합 하였으나 통신기술의 급속한 발달로 기존의 많은 문제점들이 해결됨에 따라 새로운 통신망으로 주목받고 있는데, 이와같이 전력선에 통신신호를 중첩하여 전송하는 기술이 전력선 통신(PLC : Power Line Communication)이다.In general, power lines are facilities that are installed to supply power, which are not suitable for use as communication networks because their network configuration is complicated and their line characteristics are poor, but they are attracting attention as new communication networks due to the rapid development of communication technologies. There is a technique of transmitting a communication signal superimposed on the power line as described above, which is power line communication (PLC).
그러나 종래의 전력선 통신은 원격검침, 배전자동화, 수요관리 등의 전력자동화 시스템 구축을 위해 일반전화선, 케이블 TV망, 광케이블 망, 무선 등 다양한 통신매체를 사용하여 사업을 수행하고 있으나 아직도 모든 수용자에 걸친 최적의 통신망 구성방법이 확립되지 않고 있는 실정이다. 따라서 옥내와 옥외를 연결하여서 저압 배전용 전력선 가입자망을 구현하려면 가정내 부하에 의한 로우 임피던스문제, 신호간섭, 잡음 및 멀티패스 문제, 분기에 의한 신호 감쇠, 차단기에 의한 신호감쇠 등의 문제로 인하여 옥외 또는 옥내의 신호를 효율적으로 옥내 또는 옥외로 전달하기 어려운 문제점이 있었다.Conventional power line communication, however, uses various communication media such as general telephone line, cable TV network, optical cable network, and wireless to build a power automation system such as remote meter reading, distribution automation, and demand management. The optimal communication network construction method is not established. Therefore, to implement low-voltage distribution power line subscriber network by connecting indoor and outdoor, due to problems such as low impedance problem, signal interference, noise and multipath problem by domestic load, signal attenuation by branch, and signal attenuation by breaker There has been a problem in that it is difficult to efficiently transmit signals indoors or indoors to indoors or outdoors.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 가정내에 커플링 및 전력선통신 게이트웨이를 설치하여 가정내의 부하의 영향을 받지않고 전력선 신호를 효과적으로 전달할 수 있도록 한 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by installing a coupling and power line communication gateway in the home to perform power line communication in a low-voltage distribution network that can effectively transmit power line signals without being affected by the load in the home It is an object to provide a power line coupling device for.
도 1은 본 발명에 적용되는 저압배전망을 이용한 전력선 가입자망의 구성도.1 is a block diagram of a power line subscriber network using a low-voltage distribution network applied to the present invention.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 단상용 전력선통신 결합장치의 일 실시예.2a to 2c is an embodiment of a single-phase power line communication coupling device according to the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 전력선 통신용 신호분리 필터의 일실시예.3a and 3b is an embodiment of a signal separation filter for power line communication applied to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 중계기 모듈의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining the detailed operation of the repeater module according to the present invention.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 전력선 결합장치의 3상 설치구조를 보여주는 도면.5a to 5b is a view showing a three-phase installation structure of the power line coupling device according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100 : 고압배전망 150 : 변압기100: high voltage distribution network 150: transformer
200 : 저압배전망 250 : 전력선 라우터200: low voltage distribution network 250: power line router
300 : 기간통신망 400 : 가구300: backbone network 400: furniture
500 : 전력량계 600 : 전력선통신 게이트웨이500: power meter 600: power line communication gateway
700 : 주 차단기 800 : 보조 차단기700: main breaker 800: auxiliary breaker
850 : 전력선 모뎀850: Powerline Modem
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가구내에 전력량계, 주 차단기 및 주 차단기에서 분기된 전력선에 병렬로 접속된 보조 차단기가 설치된 저전압 배전망에 있어서, 상기 전력량계와 주 차단기가 연결된 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 위상 커플러; 상기 위상 커플러에서 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈; 상기 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭에 의해 중계하는 중계기 모듈; 상기 중계기 모듈에서 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 기저대역 신호로 복원하는 전력선 모뎀에 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈; 및 상기 전력선 모뎀이 설치된 보조 차단기의 2차 측에 접속되어 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 보조 분리필터로 이루어진 전력선통신 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a low-voltage distribution network in which a meter circuit breaker, a main circuit breaker, and an auxiliary circuit breaker connected in parallel to a power line branched from the main circuit breaker are branched from a power line connected to the meter and the main circuit breaker. A phase coupler for filtering a high frequency power line communication signal from the power meter from the power meter; At least one power line communication outdoor module for converting the power line communication signal filtered by the phase coupler into a digital signal; A repeater module for relaying power line communication signals received by the at least one power line communication outdoor module by Ethernet switching; At least one power line communication indoor module for converting the power line communication signal relayed by the repeater module into an analog and providing the power line modem to restore to a baseband signal; And a power line communication gateway configured to be connected to a secondary side of the auxiliary circuit breaker in which the power line modem is installed, and an auxiliary separation filter configured to remove communication signal interference of loads.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하겠다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 저압 배전망을 이용한 전력선 가입자망의 구성도이다.1 is a block diagram of a power line subscriber network using a low-voltage distribution network according to the present invention.
도 1를 참조하면, 하나의 주상변압기(150)에 묶여있는 가구(400)들은 저압배전망(200)을 통해 연결되고, 각 가구(400)들은 하나의 전력선 라우터(250)를 사용하여서 외부 통신망과 연결된다. 또한 각 가구(400)에는 전력선 가입자망이 전력량계(500), 전력선통신 게이트웨이(600), 주 차단기(700), 보조 차단기(800) 및 전력선 모뎀(850)을 포함한다.Referring to FIG. 1, furniture 400 tied to one column transformer 150 is connected through a low voltage distribution network 200, and each furniture 400 is connected to an external communication network using one power line router 250. Connected with Each household 400 also has a power line subscriber network including a power meter 500, a power line communication gateway 600, a main breaker 700, an auxiliary breaker 800, and a power line modem 850.
상기 전력량계(500)는 저압 배전망(200)에서 제공되는 전력을 이용하여 가정내의 부하(방의 전등, 가전제품 등)에서 사용되는 에너지량을 검출하고, 통신신호가 포함된 전력선 신호를 신호분리 필터에 의해 분리하여 전력선통신 게이트웨이(600)로 제공한다. 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 전력선 신호에 포함된 고주파의 전력선 통신신호를 신호분리 필터에 의해 분리하고, 분리된 고주파의 전력선 통신신호를 변복조에 의한 중계로 전력선모뎀(850)에 제공한다.The electricity meter 500 detects an amount of energy used in a load (a lamp, a home appliance, etc.) in a home by using the power provided by the low voltage distribution network 200, and filters the power line signal including a communication signal into a signal separation filter. Separated by the provided to the power line communication gateway 600. The power line communication gateway 600 separates a high frequency power line communication signal included in the power line signal by a signal separation filter, and provides the separated high frequency power line communication signal to the power line modem 850 by relaying by modulation and demodulation.
여기서 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 외부(또는 내부)에서 온 신호를 받아서 복조를 한 후 신호를 상이한 기저대역의 주파수로 변환하여서 내부(또는 외부)로 신호를 전송한다. 또한, 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 외부(또는 내부)에서 온 신호를 받아서 복조를 한 후 동일한 주파수로 변화하고 분리필터에 의해 전력선 통신 신호와 전력선 신호와의 충돌을 막아준다.Here, the power line communication gateway 600 receives a signal from an external (or internal), demodulates the signal, and converts the signal into a frequency of a different baseband to transmit the signal to the internal (or external). In addition, the power line communication gateway 600 receives a signal from the outside (or inside), demodulates the signal, and then changes to the same frequency and prevents a collision between the power line communication signal and the power line signal by a separate filter.
상기 주 차단기(700)는 전력선통신 게이트(600)를 통해 옥내로 인입되는 전기를 차단하기 위한 것이고, 보조 차단기(800)는 대용량의 전기 부하 또는 방과 같은 공간적 개념에 대해서 각각 설치되는 것으로, 이 보조 차단기(800)는 2차측에 접속된 부하에서 전기적인 사고 시 이를 차단한다. 따라서 하나의 부하에서 전기 사고가 발생하더라도 다른 보조 차단기에 접속된 다른 부하들은 정상적으로 전기 공급이 이루어진다.The main breaker 700 is to cut off electricity introduced into the room through the power line communication gate 600, the auxiliary breaker 800 is installed for each of the spatial concept, such as a large electric load or room, this auxiliary The circuit breaker 800 cuts off the electrical accident at the load connected to the secondary side. Therefore, even if an electrical accident occurs in one load, the other loads connected to the other auxiliary breakers are normally supplied with electricity.
따라서, 보조 차단기(800)가 각 부하마다 설치될 경우 그 2차측에 신호 분리필터를 이용하여 내부신호와 외부신호를 분리할 수 있으며, 전력선통신 게이트웨이(600)를 통하여 신호를 복원 전달함으로서 신호의 손실을 줄일 수 있다.Therefore, when the auxiliary circuit breaker 800 is installed for each load, the secondary signal can be separated from the internal signal and the external signal by using a signal separation filter on the secondary side, and the signal is restored by transferring the signal through the power line communication gateway 600. The loss can be reduced.
도 2a는 본 발명에 따른 단상의 전력선통신 게이트웨이의 일 실시예이다.2A is an embodiment of a single phase power line communication gateway in accordance with the present invention.
도 2a는 참조하면, 그 구성은 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640) 및 보조 분리필터(650)로 이루어진다.2A, the configuration includes a phase coupler 610, a power line communication outdoor module 620, a repeater module 630, a power line communication indoor module 640, and an auxiliary separation filter 650.
상기 위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이인 전력선(P)에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호만을 필터링하여 후술될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 입력된 전력선 통신신호를 신호 처리 및 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(640)에서 수신된 디지털의 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭 동작에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 전달한다. 상기 보조 분리필터(650)는 전력선 모뎀(900)이 설치된 보조 차단기(810)의 2차 측에 설치된다. 따라서 상기 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신을 할 때다른 보조차단기(820-870)에 연결된 부하의 영향이 제거되어 통신효율이 향상된다.The phase coupler 610 is installed on the power line P between the electricity meter 500 and the main circuit breaker 700 to filter only the high frequency power line communication signal from the power signal input through the electricity meter 500 to be described later. The outdoor module 620 is provided. The power line communication outdoor module 620 converts the power line communication signal inputted through the phase coupler 610 into signal processing and digital signals and provides them to the repeater module 630. The repeater module 630 transmits the digital power line communication signal received from the power line communication outdoor module 640 to the power line communication indoor module 640 by an Ethernet switching operation. The auxiliary separation filter 650 is installed on the secondary side of the auxiliary circuit breaker 810 in which the power line modem 900 is installed. Therefore, when the communication between the power line communication indoor module 640 and the power line modem 900, the influence of the load connected to the other auxiliary circuit breaker (820-870) is removed to improve the communication efficiency.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Herein, the operation of the power line communication gateway having the above configuration will be described.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 차단기(700)로 제공된다. 그러면 이 주차단기(700)와 전력선(P)으로 병렬 연결된 다수의 보조차단기(800)로 전력 신호는 제공된다. 따라서 이 보조 차단기(800)의 2차측에 접속된 부하단은 정상적인 전원을 공급받게 된다.First, a power of 50-60 Hz is provided to the main circuit breaker 700 in a power signal including a communication signal input through the electricity meter 500. Then, the power signal is provided to the plurality of auxiliary circuit breakers 800 connected in parallel with the parking circuit 700 and the power line P. Therefore, the load terminal connected to the secondary side of the auxiliary circuit breaker 800 is supplied with normal power.
한편, 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 전력선 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되고, 이 위상 커플러(610)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭(Ethernet switching)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 가구내에 접속된 전력선 모뎀(900)의 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.On the other hand, the power signal including the high-frequency power line communication signal branched from the electricity meter 500 is provided to the phase coupler 610, the phase coupler 610 is cut off the power of the low frequency 50-60Hz, high frequency Pass only the power line communication signal of the power line communication is provided to the outdoor module 620. At this time, the power line communication signal provided to the power line communication outdoor module 620 is converted into a digital signal and provided to the repeater module 630. Then, the repeater module 630 provides the input digital communication signal to the power line communication indoor module 640 by Ethernet switching. The power line communication indoor module 640 converts the relayed digital communication signal into an analog signal and applies the power line modem 900 connected to the household to perform communication by the power line.
그리고 상기 보조 차단기(810)와 전력선 모뎀(900) 사이에는 보조 분리필터(650)가 설치된다. 이 보조 분리필터(650)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서, 보조차단기(810)의 2차측으로 출력되는 고주파의 통신신호가 전력선 모뎀(900)으로인입되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선선 모뎀(900)간에 통신을 할 때 다른 곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.In addition, an auxiliary separation filter 650 is installed between the auxiliary breaker 810 and the power line modem 900. The auxiliary separation filter 650 passes through a low frequency signal of 50-60 Hz for supplying electricity as a low pass filter and blocks a high frequency band. Accordingly, it is possible to prevent the high frequency communication signal output to the secondary side of the auxiliary circuit breaker 810 from being introduced into the power line modem 900. Therefore, when communicating between the power line communication indoor module 640 and the power line modem 900, there is no load influence elsewhere, thereby increasing communication efficiency.
도 2b는 본 발명에 적용되는 단상의 전력선통신 게이트웨이의 다른 일 실시예이다.Figure 2b is another embodiment of a single-phase power line communication gateway applied to the present invention.
도 2b를 참조하면, 그 구성은 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640), 보조 분리필터(650) 및 주 분리필터(660)로 이루어진다.Referring to FIG. 2B, the configuration includes a phase coupler 610, a power line communication outdoor module 620, a repeater module 630, a power line communication indoor module 640, an auxiliary separation filter 650, and a main separation filter 660. Is made of.
상기 주 분리필터(660)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이에 설치되어 전력량계(500)로부터의 저주파인 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기(700)로 공급한다. 상기 주 차단기(700)의 후단에는 전력선(P)을 통해 분기된 다수의 보조차단기(800)가 설치되어 전력 신호가 보조차단기(800)의 2차측에 접속된 부하에 각각 공급된다.The main separation filter 660 is installed between the electricity meter 500 and the main circuit breaker 700 to supply only the low frequency power signal from the electricity meter 500 to the main circuit breaker 700. A plurality of auxiliary circuit breakers 800 branched through the power line P are installed at the rear end of the main circuit breaker 700, and power signals are supplied to loads connected to the secondary side of the auxiliary circuit breaker 800, respectively.
위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 분리필터(660)의 사이에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신신호를 필터링하여 후술될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 필터링 된 단상의 전력선 통신신호를 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(620)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 제공한다. 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계기 모듈(630)로부터 제공된전력선 통신 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하여 전력선 모뎀(900)으로 제공한다.The phase coupler 610 is installed between the electricity meter 500 and the main separation filter 660 to filter the high-frequency power line communication signal from the power signal input through the electricity meter 500 to be described later. To provide. The power line communication outdoor module 620 converts the single-phase power line communication signal filtered through the phase coupler 610 into a digital signal and provides it to the repeater module 630. The repeater module 630 provides the power line communication signal received by the power line communication outdoor module 620 to the power line communication indoor module 640 by Ethernet switching. The power line communication indoor module 640 converts the power line communication signal provided from the repeater module 630 into a baseband analog signal and provides it to the power line modem 900.
여기서, 상기 전력선통신 옥외모듈(620)과 전력선 옥내모듈(640)은 상이한 주파수대로 변복조를 함으로서 전력선통신 게이트웨이 내에서의 통신신호의 충돌을 막을 수 있다. 상기 보조 분리필터(650)는 전력선 모뎀이 설치된 보조차단기(810)의 2차측에 설치되어 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀간의 통신을 할 때 다른 보조 차단기(820-870)에 연결된 부하의 영향을 제거한다.Here, the power line communication outdoor module 620 and the power line indoor module 640 can prevent the collision of communication signals in the power line communication gateway by performing modulation and demodulation at different frequencies. The auxiliary separation filter 650 is installed on the secondary side of the auxiliary circuit breaker 810 in which the power line modem is installed, and performs communication between the power line communication indoor module 640 and another auxiliary breaker 820-870 when communicating with the power line modem. Eliminate the impact.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Herein, the operation of the power line communication gateway having the above configuration will be described.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 분리필터(660)를 통해 필터링되어 주 차단기(700)로 제공된다. 이때, 이 주 차단기(700)로 제공된 전력선 신호는 다수의 보조 차단기(800)에 의해 분기되어 해당 부하(방1, 방2,거실, 전등1..)로 제공된다.First, the power of 50-60 Hz in the power signal including the communication signal input through the electricity meter 500 is filtered through the main separation filter 660 is provided to the main circuit breaker 700. At this time, the power line signal provided to the main circuit breaker 700 is branched by a plurality of auxiliary circuit breakers 800 are provided to the corresponding load (room 1, room 2, living room, lamp 1.).
그리고 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되는데, 이때 상기 위상 커플러(610)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀(900)로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.In addition, the power signal including the high-frequency communication signal branched from the electricity meter 500 is provided to the phase coupler 610. At this time, the phase coupler 610 cuts the power of the low frequency 50-60Hz, Passes only the power line communication signal is provided to the power line communication outdoor module 620. At this time, the power line communication signal provided to the power line communication outdoor module 620 is converted into a digital signal and provided to the repeater module 630. Then, the repeater module 630 provides the input digital communication signal to the power line communication indoor module 640 by Ethernet switching. Accordingly, the power line communication indoor module 640 converts the relayed digital communication signal into an analog signal and applies the power line modem 900 connected to the room to perform communication by the power line.
여기서 전력선 모뎀(900)이 설치된 보조차단기(810)의 2차측에는 보조 분리필터(650)가 설치된다. 이 보조 분리필터(650)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 그리고 상기 주 차단기(700)의 전단에 설치된 주 분리필터(660)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선통신 옥외모듈(620)사이의 통신에서 집 내부의 부하들이 영향을 못 미치도록 하며, 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신에 다른곳의 부하 영향을 없애 통신 효율을 높일 수 있다.Here, an auxiliary separation filter 650 is installed on the secondary side of the auxiliary circuit breaker 810 in which the power line modem 900 is installed. The auxiliary separation filter 650 passes through a low frequency signal of 50-60 Hz for supplying electricity as a low pass filter and blocks a high frequency band. And by the main separation filter 660 installed in front of the main circuit breaker 700 to prevent loads inside the house in the communication between the power line communication indoor module 640 and the power line communication outdoor module 620, The communication efficiency between the power line communication indoor module 640 and the power line modem 900 may be eliminated by eliminating the load influence of other places.
도 2c는 본 발명에 본 발명에 적용되는 단상의 전력선통신 게이트웨이의 또다른 일 실시예이다.Figure 2c is another embodiment of a single-phase power line communication gateway applied to the present invention.
도 2c를 참조하면, 그 구성은 주 분리필터(660), 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640) 및 다수의 보조 분리필터(660)로 이루어진다.Referring to FIG. 2C, the configuration includes a main separation filter 660, a phase coupler 610, a power line communication outdoor module 620, a repeater module 630, a power line communication indoor module 640, and a plurality of auxiliary separation filters ( 660).
상기 주 분리필터(660)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이에 설치되어 전력량계(500)로부터의 저주파(50-60Hz)인 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기(700)로 공급한다. 주 차단기(700)의 후단에는 전력선을 통해 분기된 다수의 보조차단기(800)가 설치된다. 위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 분리필터(660)의 사이에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다.상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 입력된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(640)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 제공한다. 상기 다수의 보조 분리필터(660)는 전력선 모뎀이 설치된 다수의 보조차단기(800)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 보조 분리필터(650-656)를 각각의 보조 차단기(810-870)의 2차측에 모두 설치하여 각각의 방들을 모두 분리시킨다.The main separation filter 660 is installed between the electricity meter 500 and the main circuit breaker 700 to filter only a power signal having a low frequency (50-60 Hz) from the electricity meter 500 to the main circuit breaker 700. A plurality of auxiliary circuit breakers 800 branched through the power line are installed at the rear end of the main circuit breaker 700. The phase coupler 610 is installed between the electricity meter 500 and the main separation filter 660 to receive a high frequency power line communication signal from the power signal input through the electricity meter 500, and then, the power line communication outdoor module 620 to be described later. The power line communication outdoor module 620 converts the power line communication signal input through the phase coupler 610 into a digital signal and provides the same to the repeater module 630. The repeater module 630 provides the power line communication signal received by the power line communication outdoor module 640 to the power line communication indoor module 640 by Ethernet switching. The plurality of auxiliary separation filters 660 are respectively installed on the secondary side of the plurality of auxiliary circuit breakers 800 in which the power line modem is installed. That is, the auxiliary separation filters 650-656 are all installed on the secondary side of each of the auxiliary circuit breakers 810-870 to separate the respective rooms.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Herein, the operation of the power line communication gateway having the above configuration will be described.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신 신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 분리필터(660)를 통해 필터링되어 주 차단기(700)를 통해 전력선에 의해 분기된 다수의 보조 차단기(800)로 제공된다. 이때, 이 보조차단기(800)의 2차측에 접속된 부하단은 정상적인 전원을 공급받는다.First, the power of 50-60Hz in the power signal including the communication signal input through the electricity meter 500 is filtered through the main separation filter 660, a plurality of auxiliary breakers branched by the power line through the main breaker 700 Provided at 800. At this time, the load terminal connected to the secondary side of the auxiliary circuit breaker 800 is supplied with normal power.
한편, 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되고, 이 위상 커플러(610)은 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜, 그 전력선 통신신호를 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(740)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀(900)으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.On the other hand, the power signal including the high-frequency communication signal branched from the electricity meter 500 is provided to the phase coupler 610, the phase coupler 610 is cut off the power of the low frequency 50-60Hz, Only the power line communication signal is passed, and the power line communication signal is provided to the power line communication outdoor module 620. At this time, the power line communication signal provided to the power line communication outdoor module 620 is converted into a digital signal and provided to the repeater module 630. Then, the repeater module 630 provides the input digital communication signal to the power line communication indoor module 740 by Ethernet switching. Accordingly, the power line communication indoor module 640 converts the relayed digital communication signal into an analog signal and applies it to the power line modem 900 connected to the room to perform communication by the power line.
그리고 상기 다수의 보조차단기(810-870)의 2차측에는 각각 보조 분리필터(650-651)가 설치되고, 상기 보조 분리필터(650)의 후단에는 전력선 모뎀(900)이 설치된다. 따라서 보조 분리필터(650-656)는 저역 필터로서 각 보조 차단기(810-870)로부터 제공되는 전기신호에서 50-60Hz의 저주파 신호는 통과 시키고 고주파의 대역은 차단한다.Secondary separation filters 650-651 are installed at the secondary sides of the plurality of auxiliary circuit breakers 810-870, and a power line modem 900 is installed at a rear end of the auxiliary separation filter 650. Therefore, the sub-separation filter 650-656 is a low pass filter, and passes the low-frequency signal of 50-60 Hz and blocks the high frequency band from the electric signal provided from each of the auxiliary circuit breakers 810-870.
따라서, 주 차단기(700)의 전단에 설치된 주 분리필터(660)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선통신 옥외모듈(620)사이의 통신에서 집 내부의 부하들이 영향을 못 미치도록 하며, 다수의 보조 분리필터(650-656)에 의해 다른 부하의 영향을 제거하여 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신 효율을 높일 수 있다.Therefore, the load inside the house is prevented from affecting the communication between the power line communication indoor module 640 and the power line communication outdoor module 620 by the main separation filter 660 installed in front of the main breaker 700. A plurality of auxiliary separation filters 650-656 may remove the influence of other loads to increase the communication efficiency between the power line communication indoor module 640 and the power line modem 900.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 신호 분리필터의 구조이다.3a and 3b is a structure of a signal separation filter applied to the present invention.
본 발명에서 사용되는 주 분리필터 및 보조 분리필터는 저역필터 기능을 갖되, 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파수 신호는 통과시키고 고주파수 대역은 차단하도록 설계한다. 도 3a는 차동 송수신 방식을 위한 2선식 통신용신호 분리필터로서 라인 1과 라인 2가 상호 대칭적인 구조로 설계된다.The main separation filter and the auxiliary separation filter used in the present invention have a low pass filter function, and are designed to pass a low frequency signal of 50-60 Hz for supplying electricity and block a high frequency band. 3A is a signal separation filter for two-wire communication for a differential transmission / reception scheme, in which Line 1 and Line 2 are designed to be symmetrical to each other.
도 3b는 라인 2을 중심으로 라인 1 및 라인 2이, 라인3과 라인 2에 신호를 커플링할 때의 신호분리 필터의 구조이다. 즉, 3상신호 분리필터는 양단에 모두 신호를 입력하여 수신단에서 양단에 걸리는 신호의 크기 차로 신호를 수신한다.3B is a structure of a signal separation filter when lines 1 and 2 around line 2 couple signals to lines 3 and 2; That is, the three-phase signal separation filter inputs signals at both ends to receive a signal with a magnitude difference between the signals at both ends of the receiving end.
도 4는 본 발명에 따른 중계기 모듈의 세부적인 동작을 설명하기 위한 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating the detailed operation of the repeater module according to the present invention.
도 4를 참조하면, 그 구성은 이데넷 스위칭부(632) 및 메모리(634)로 이루어진다. 상기 이더넷 스위칭부(632)는 여러 통신 포트를 포트간 상호 독립적으로 지원하여 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈(620a,620b,...620n)을 동시에 접속한다. 그리고 이더넷 스위칭부(632)에는 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈(640a,640b,...640n)이 접속되고, 이 전력선통신 옥내모듈(640a,640b,...640n)이 각각의 신호분리 필터에 접속되어 있다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(640a,640b,...640n)간은 신호의 독립성이 유지된다.Referring to FIG. 4, the configuration includes an ethernet switching unit 632 and a memory 634. The Ethernet switching unit 632 supports several communication ports independently of each other to simultaneously connect one or more power line communication outdoor modules (620a, 620b, ... 620n). One or more power line communication indoor modules 640a, 640b, ... 640n are connected to the Ethernet switching unit 632, and the power line communication indoor modules 640a, 640b, ... 640n are each separated signal filters. Is connected to. Therefore, signal independence is maintained between the power line communication indoor modules 640a, 640b, ... 640n.
또한, 상기 전력선통신 옥내모듈(620a,620b,...620n) 및 전력선통신 옥외모듈(620a,620b,...620n)은 이더넷 스위칭부(632)와 이더넷 MAC방식에 의해 병렬 접속됨으로서 변복조방식 및 같은 주파수 대역의 동일한 전력선 모듈을 연결하는 것이 가능하다.In addition, the power line communication indoor modules (620a, 620b, ... 620n) and the power line communication outdoor modules (620a, 620b, ... 620n) are connected to each other in parallel by the Ethernet switching unit 632 and the Ethernet MAC method, demodulation method And it is possible to connect the same power line module of the same frequency band.
즉, 본 발명에 적용되는 이더넷 MAC 입출력 방식은 동일한 전송를 공유하는 여러개의 랜(LAN) 단말기가 전송로를 효율성있게 이용하기 위한 제어방식으로, 이더넷은 OSI 7계층 중 1,2계층에 해당하는 랜의 표준 규격이다. 여기서 2계층은 다시 LLC(Link Layer Control)층과 MAC(Madium Access Control)층으로 나눠진다. 여기서 상기 LLC층은 상위계층과 MAC층의 연결과 흐름을 제어하며, 실제 2계층의 거의 모든 기능은 MAC 층이 담당한다. 그러므로 상기 MAC층에서는 상위계층에서 넘어온 패킷을 쪼개 프레임 단위로 나눈 다음 주소관리, 전송, 에러체크, 흐름제어를한다.That is, the Ethernet MAC input / output method applied to the present invention is a control method for efficient use of transmission paths by multiple LAN terminals sharing the same transmission, and Ethernet is a LAN corresponding to one or two layers of the OSI seven layers. This is a standard specification. Here, the two layers are divided into a link layer control (LLC) layer and a medium access control (MAC) layer. Here, the LLC layer controls the connection and flow of the upper layer and the MAC layer, and the MAC layer is responsible for almost all functions of the actual two layers. Therefore, the MAC layer divides the packet from the upper layer into frame units and performs address management, transmission, error checking, and flow control.
도 5a는 본 발명에 따른 3상에 설치되는 전력선통신 게이트웨이의 일 실시예이다.5A is an embodiment of a power line communication gateway installed on three phases according to the present invention.
도 5a를 참조하면, 그 구성은 3상 커플러(615), 전력선통신 옥외모듈(625), 중계기 모듈(635), 전력선통신 옥내모듈(645), 3상 보조 분리필터(660)를 포함한다.Referring to FIG. 5A, the configuration includes a three-phase coupler 615, a power line communication outdoor module 625, a repeater module 635, a power line communication indoor module 645, and a three-phase auxiliary separation filter 660.
3상 커플러(615)는 전력량계(500)의 2차측에 설치되어, 전력량계(500)를 통해 입력된 3상의 전력신호(R,S,T)에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(625)은 3상 커플러(615)를 통해 입력된 3상의 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 각각 변환하여 중계기 모듈(635)로 제공한다. 상기 중계기 모듈(635)은 전력선통신 옥외모듈(645)에서 수신된 전력선 통신신호를 디지털 형태로 이더넷 스위칭동작으로 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 상기 다수의 3상 보조 분리필터(660)는 다수의 3상 보조차단기(미 도시)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 보조 분리필터(660)를 각각의 3상 보조차단기의 2차측에 설치하여 각각의 부하들을 모두 분리시킨다.The three-phase coupler 615 is installed on the secondary side of the electricity meter 500, and receives a high-frequency power line communication signal from the three-phase power signals R, S, and T input through the electricity meter 500 to be described later. The outdoor module 625 is provided. The power line communication outdoor module 625 converts the three-phase power line communication signal input through the three-phase coupler 615 into digital signals and provides them to the relay module 635. The repeater module 635 provides the power line communication signal received from the power line communication outdoor module 645 to the power line communication indoor module 645 in an Ethernet switching operation in a digital form. The plurality of three-phase auxiliary separation filters 660 are respectively installed on the secondary side of the plurality of three-phase auxiliary circuit breakers (not shown). That is, the auxiliary separation filter 660 is installed on the secondary side of each three-phase auxiliary circuit breaker to separate each load.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Herein, the operation of the power line communication gateway having the above configuration will be described.
먼저, 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 3상의 전력신호는 3상 커플러(615)로 제공되고, 이 3상 커플러(615)은 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(625)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(635)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(635)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(645)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 전력선 모뎀으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.First, the three-phase power signal including the high-frequency communication signal branched from the electricity meter 500 is provided to the three-phase coupler 615, the three-phase coupler 615 is cut off the power of the low frequency 50-60Hz, Only the high frequency power line communication signal is passed through and provided to the power line communication outdoor module 625. At this time, the power line communication signal provided to the power line communication outdoor module 625 is converted into a digital signal and provided to the repeater module 635. The repeater module 635 then provides the input digital communication signal to the power line communication indoor module 645 by Ethernet switching. The power line communication indoor module 645 converts the relayed digital communication signal into an analog signal and applies the power line modem to the power line modem to perform communication by the power line.
그리고 상기 다수의 보조차단기의 2차측에는 3상 보조분리필터(660)가 각각 설치된다. 이 3상 보조분리필터(660)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)과 전력선 모뎀간의 통신에 다른곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.In addition, three-phase auxiliary separation filters 660 are respectively installed at the secondary sides of the plurality of auxiliary circuit breakers. The three-phase sub-separation filter 660 is a low pass filter that passes a low-frequency signal of 50-60Hz for supplying electricity and blocks a high frequency band. Therefore, there is no load influence on the communication between the power line communication indoor module 645 and the power line modem, thereby improving communication efficiency.
도 5b는 본 발명에 따른 3상에 설치되는 전력선통신 게이트웨이의 다른 일 실시예이다.5B is another embodiment of a power line communication gateway installed on three phases according to the present invention.
도 5b를 참조하면, 그 구성은 3상 커플러(615), 전력선통신 옥외모듈(625), 중계기 모듈(635), 전력선통신 옥내모듈(645), 3상 보조 분리필터(660) 및 3상 주 분리필터(665)를 포함한다.Referring to Figure 5b, the configuration is a three-phase coupler 615, power line communication outdoor module 625, repeater module 635, power line communication indoor module 645, three-phase auxiliary separation filter 660 and three-phase main Separation filter 665 is included.
3상 커플러(615)는 전력량계(500)의 2차측에 설치되어, 전력량계(500)를 통해 입력된 3상의 전력신호(R,S,T)에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(625)은 3상커플러(615)를 통해 입력된 3상의 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 각각 변환하여 중계기 모듈(635)로 제공한다. 상기 중계기 모듈(635)은 전력선통신 옥외모듈(645)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭동작으로 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)은 3상의 전력선 통신 신호를 통해 전력선 모뎀에 인가함으로서 전력선 통신을 수행한다.The three-phase coupler 615 is installed on the secondary side of the electricity meter 500, and receives a high-frequency power line communication signal from the three-phase power signals R, S, and T input through the electricity meter 500 to be described later. The outdoor module 625 is provided. The power line communication outdoor module 625 converts the three-phase power line communication signal input through the three-phase coupler 615 into digital signals and provides them to the relay module 635. The repeater module 635 provides the power line communication signal received from the power line communication outdoor module 645 to the power line communication indoor module 645 by Ethernet switching operation. Therefore, the power line communication indoor module 645 performs power line communication by applying to the power line modem through the three-phase power line communication signal.
한편, 상기 다수의 3상 보조 분리필터(660)는 보조차단기(미 도시)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 3상 보조 분리필터(660)를 보조 차단기의 2차측에 모두 설치하여 전력선 모뎀과 전력선통신 옥내모듈(645)이 전력선 통신을 할 때 부하측의 영향을 제거할 수 있다.On the other hand, the plurality of three-phase auxiliary separation filter 660 is installed on the secondary side of the auxiliary circuit breaker (not shown), respectively. That is, the three-phase auxiliary separation filter 660 may be installed on the secondary side of the auxiliary circuit breaker to remove the influence of the load side when the power line modem and the power line communication indoor module 645 perform power line communication.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Herein, the operation of the power line communication gateway having the above configuration will be described.
상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 3상의 전력신호는 3상 커플러(615)로 제공되고, 이 3상 커플러(615)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜, 그 전력선 통신신호를 전력선통신 옥외모듈(625)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(635)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(635)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(645)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.The three-phase power signal including the high-frequency communication signal branched from the electricity meter 500 is provided to the three-phase coupler 615, the three-phase coupler 615 is cut off the power of the low frequency 50-60Hz, Only the power line communication signal of the frequency is passed, and the power line communication signal is provided to the power line communication outdoor module 625. At this time, the power line communication signal provided to the power line communication outdoor module 625 is converted into a digital signal and provided to the repeater module 635. The repeater module 635 then provides the input digital communication signal to the power line communication indoor module 645 by Ethernet switching. The power line communication indoor module 645 converts the relayed digital communication signal into an analog signal and applies the power line communication to the power line modem connected to the room to perform communication by the power line.
그리고 상기 다수의 3상 보조차단기 2차측에서는 3상 보조 분리필터(660)가 각각 설치된다. 이 3상 보조 분리필터(660)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)과 전력선 모뎀간의 통신에 다른 곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.In addition, the three-phase auxiliary separation filter 660 is installed at the secondary side of the plurality of three-phase auxiliary circuit breakers. The three-phase auxiliary separation filter 660 is a low pass filter that passes a low-frequency signal of 50-60 Hz for supplying electricity and blocks a high frequency band. Therefore, there is no load influence on the communication between the power line communication indoor module 645 and the power line modem, thereby improving communication efficiency.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명은 전력선 통신에서 신호의 손실을 줄여서 내부의 플러그까지 전송할 수 있어서 전력선 통신의 커버리지를 높일 수 있다.As described above, the present invention can reduce the loss of the signal in power line communication to transmit to the internal plug to increase the coverage of power line communication.
또한, 분리필터를 이용하여 집의 내부와 외부의 전력선 통신 시호를 분리시킴으로서 한 가정에서 사용하는 신호가 다른 가정으로 전달되지 않아 각 가정의 보안성을 추구할 수 있다. 그리고 직렬형 신호 분리필터를 이용함으로서 집 내부에서 사용하는 주파수를 집 외부에서도 사용할 수 있으므로 주파수 효율을 높여서 전체 전송속도를 높일 수 있으며, 집 내부에서는 같은 주파수를 사용하여 여러방에 독립된 채널을 제공하여 전송속도를 높일 수 있다.In addition, by separating the power line communication signals between the inside and the outside of the house by using a separation filter, a signal used in one home is not transmitted to another home, so that security of each home can be pursued. In addition, by using the serial signal separation filter, the frequency used in the house can be used outside the house, so the overall transmission speed can be increased by improving the frequency efficiency.In the house, by using the same frequency, independent channels can be provided to multiple rooms. The transmission speed can be increased.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상과 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Herein, although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art can variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.
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