KR20070122148A - 다이아프램식 가압펌프의 누수 방지 방법 및 구조체 - Google Patents

다이아프램식 가압펌프의 누수 방지 방법 및 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이아프램식 가압펌프의 누수를 방지하는 방법 및 구조체를 제공하는 것으로서; 이러한 방법에 있어서, 각각의 요동판에서 나선형 구멍에 대응하여, 먼저 중공 실린더가 다이아프램 시트의 각각의 피스톤 작동영역의 상부면에 설치되며; 상기 중공 실린더의 외주상에 다이아프램 시트의 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍을 형성하고; 상기 중공 실린더의 중앙 구멍을 통해 고정 나사를 다이아프램식 가압펌프의 각각의 요동판상의 나선형 구멍으로 구동시키며; 상기 고정 나사의 구동 초기에, 중공 실린더의 상부가 먼저 확장되고; 상기 고정 나사를 요동판상의 나선형 구멍내로 완전히 구동시키며, 그후 상기 중공 실린더의 상부는 변형이 확장되어 상기 고정 나사의 헤드의 바닥면과 상기 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍의 상부면 사이의 공간을 충진한다. 따라서, 상기 중공 실린더는 누수 차단장치 및 모터내로의 물 유입 차단장치의 기능을 수행하므로, 모터의 전기단락 회로로 인한 다이아프램식 가압펌프의 손상을 피할 수 있다.
요동판, 실린더, 피스톤, 링, 후드, 섀시, 포트,리브

Description

다이아프램식 가압펌프의 누수 방지 방법 및 구조체{THE METHOD AND STRUCTURE OF PREVENTING WATER FROM LEAKAGE FOR THE PRESSURIZED PUMP OF DIAPHRAGM TYPE}
도1은 종래 다이아프램식 가압펌프의 확대사시도.
도2는 도1의 종래 피스톤 밸브 본체의 단면도.
도3은 종래 다이아프램식 가압펌프에서 펌프 커버 본체의 내부 단면도를 도시한 도면.
도4는 종래 다이아프램식 가압펌프의 제1동작을 도시한 도면.
도5는 종래 다이아프램식 가압펌프의 제2동작을 도시한 도면.
도6은 종래 다이아프램식 가압펌프에서 다이아프램 시트 및 요동판을 갖는 피스톤헤드 가압 청크를 도시한 확대사시도.
도7은 도6의 조립체의 단면도.
도8은 도7의 부분확대 단면도.
도9는 도8의 작동을 도시한 도면.
도10은 도5의 부분확대 단면도.
도11은 본 발명을 도시한 사시도.
도12는 본 발명의 실시단계를 도시한 도면.
도13은 도12의 부분확대 단면도.
도14는 도13의 작동을 도시한 도면.
도15는 본 발명의 제1동작을 도시한 도면.
도16 및 도17은 본 발명의 제2동작을 도시한 도면.
도18은 본 발명의 다른 예시적인 실시예의 제1동작을 도시한 도면.
도19는 본 발명의 다른 예시적인 실시예의 제2동작을 도시한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 모터 13: 요동판
20, 60: 다이아프램 시트 31: 사다리 구멍
40: 밸브 본체 60: 시트
64: 실린터 70: 와셔
W: 공급수
본 발명은 역전식 삼투정화에 배타적으로 사용되는 다이아프램식 가압펌프에 관한 것으로서, 특히 종래 가압펌프에 항상 발생되고 있는 모터내로의 누수로 인한 전기단락에 의한 조기결함성 손상에서 내구성 감소라는 단점을 완전히 극복하기 위해, 모터내로의 누수를 방지하는 다이아프램 기능을 갖는 가압펌프에 관한 것이다.
저장조 삼투정화에 배타적으로 사용되고 있는 다이아프램식 가압펌프는 미국 특허 제4.396.357호, 제4.610.605호, 제5.476.367호, 제5.571.000호, 제5.615.597호, 제5.626.464호, 제5.649.812호, 제5.706.715호, 제5.791.882호, 제5.816.133호, 제6.048.183호, 제6.089.838호, 제6.299.414호, 제6.604.909호, 제6.840.745호, 제6.892.624호 등에 개시되어 있다. 이에 대한 구조는 도1 내지 도3에 도시되어 있으며; 모터(10)와, 상기 모터(10)의 출력축(도시않음)의 단부에 배치되는 상부 후드 섀시(11)와, 상기 상부 후드 섀시(11)의 외주에 있는 일부 나사 보어(12)와, 상기 상부 후드 섀시(11)에서 축방향 왕복동 운동으로 전환되며 모터(10)의 출력축에 의해 구동되는 요동판(13)과,상기 상부 후드섀시(11)위를 커버하는 다이아프램 시트(20)와, 다이아프램 시트(20)에 배치되는 피스톤헤드 가압 청크(chunk)(30)와, 상기 다이아프램 시트(20)에 삽입된 피스톤 밸브 본체(40)와, 펌프 커버 본체(50)를 포함한다. 상기 상부 후드 섀시(11)에서 나사 보어(12)를 통해 작동되는 볼트(2)와 이에 대응하는 상기 펌프 커버 본체(50)의 관통 구멍(51)에 의해, 상술한 바의 모든 부품들은 일체형 본체로서 조립된다(도2에 도시).
밀봉 홈 융기 바아(21)의 링은 상기 다이아프램 시트에서 외주의 상부에 설치되며, 융기 리브(22)의 일부는 그 상부 중앙으로부터 밀봉 홈 융기 바아(21)와의 연결부까지 방사방향으로 설치되므로, 피스톤 작동영역(23)의 일부는 상기 융기 리브(22) 및 밀봉 홈 융기 바아(21)에 의해 구획된다. 또한, 중앙의 관통 구멍(24)은 각각의 요동판(13)의 나선형 구멍(14)과 정렬되어 상기 피스톤 작동영역(23)상에서 펀칭된다. 상기 각각의 피스톤헤드 가압 청크(30)의 내측 사다리 구멍(31)과 상기 각각의 피스톤 작동영역(23)의 대응의 중앙 관통 구멍(24)을 통해 작동되는 각각의 고정 나사(3)에 의해, 상기 다이아프램 시트(20) 및 상기 피스톤헤드 작동 청크(30)는 요동판(13)에서 상기 나선형 구멍(14)에 나사결합될 수 있다(도2에 도시).
또한, 상기 펌프 커버 본체(50)와 대면하는 반구형의 오목한 물 드레인 베이스(41)는 그 중앙에 위치조정 구멍(42)을 갖는 상기 피스톤 밸브 본체(40)의 중앙에 설치되며, 구획용의 오목한 홈(43)은 그 중앙으로부터 방사방향 라인을 따라 각각 120°의 협각으로 형성되므로, 세개의 이격된 구역은 상기 오목한 홈(43)에 의해 분리되며, 물 드레인 포트(44)의 일부는 상기 이격된 구역에 형성되며, 물 입구 포트(45)의 일부는 각각의 물 드레인 포트(44)에 대응하여 외주상에 형성되며, 뒤집어진 플레어(flare) 피스톤 시트(46)는 각각의 물 입구 포트(45)의 중앙에서 천공되므로, 상기 각각의 플레어 피스톤 시트(46)는 물 입구 포트(45)를 차단할 수 있다. 바닥 중앙에서 돌출되는 위치조정 포올(48)을 갖는 일체형 본체의 부드러운 탄성 중공 반구체인 역전방지 배플 플라스틱 패드(47)는 피스톤 밸브 본체(40)에서 상기 물 드레인 베이스(41)의 상부면에 대해 밀착된 상태로 남아 있으며, 구획 리브판(49)은 그 중앙으로부터 방사방향 라인을 따라 120°협각으로 형성되므로, 3개의 이격된 구역은 상기 리브판(49)에 의해 분리되며, 돌출 페그(481)는 각각의 리브판(49)에 따라 외주면에 형성된다. 각각의 돌출 페그(481)를 대응의 오목한 홈(43)에 삽입하고 물 드레인 베이스(41)에서 위치조정 포올(48)을 위치조정 구멍(42)에 플러깅하므로써, 역전방지 배플 플라스틱 패드(47)의 외측의 반구면은 물 드레인 베이스(41)의 각각의 구역에서 모든 물 드레인 포트(44)에 대해 밀착접촉될 것이다(도2에 도시). 물 입구 챔버(100)는 역전방지 배플 플라스틱 패드(47)와, 상기 물 드레인 베이스(41)의 각각의 구역에서 모든 물 드레인 포트(44)와, 상기 다이아프램 시트(20)의 피스톤헤드 가압 청크(30) 사이에 형성되며(도3에 도시); 각각의 물 입구 챔버(100)의 한쪽 단부는 각각의 물 입구 포트(45)에 연결된다.
또한, 일부 관통 구멍(51) 및 물 입구 오리피스(52)는 물 출구 오리피스(53)와 마찬가지로 펌프 커버 본체(50)의 외측면상에 형성되며(도1 및 도3에 도시), 상기 커버 본체에는 사다리 홈(54) 및 환형 홈(55)이 내부에 형성되어 있으며; 상기 사다리 홈(54)은 펌프 커버 본체(50)의 바닥 주면에 형성되므로, 피스톤 밸브 본체(40) 및 다이아프램 시트(20) 조립체의 외주면과 밀착접촉되기 위하여, 상기 환형 홈(55)은 피스톤 밸브 본체(40)에서 물 드레인 베이스(41)의 외주면상에 밀착가압되는 바닥과의 내부 중앙에 형성되므로, 고압의 물 챔버(200)는 환형 홈(55)의 내벽과 상기 피스톤 밸브 본체(40)의 물 드레인 베이스(41) 사이의 공간으로 둘러싸인다(도3에 도시).
도4 및 도5는 상술한 바와 같은 종래 다이아프램식 가압펌프의 작동방법을 도시하고 있다. 탭-물이 펌프 커버 본체(50)에서 물 입구 오리피스(52)내로 흐를 때, 상기 탭-물은 개방된 피스톤 밸브 본체(40)에서 플레어 피스톤 시트(46)를 가압하고, 피스톤 밸브 본체(40)에서 물 입구 포트(45)를 통해 물 입구 챔버(100)의 내부로 흐른다(도4에 도시). 모터(10)의 출력축에 의해 순서대로 구동되는 모든 요동판(13)에 의해, 상기 각각의 요동판(13)에서의 피스톤헤드 가압 청크(30)는 축방향 왕복동 운동으로 되므로, 다이아프램 시트(20)에서의 각각의 피스톤 작동영 역(23)이 동시에 진동되어, 물 입구 챔버(100)내의 물을 짜내어 물 압력을 80psi 내지 100psi로 증가시킨다. 고압의 물(Wp)은 개방된 물 드레인 베이스(41)에서 역전방지 배플 플라스틱 패드(47)를 가압하고, 상기 물 드레인 베이스(41)에서 각각의 물 드레인 포트(44)를 통해 고압의 물 챔버(200)내로 흐르며, 그후 RO 필터장치에서 RO 박막 카트릿지 RO에 의한 역전 삼투에 필요한 수압을 제공하기 위하여 펌프 커버 본체(50)에서 각각의 물 출구 오리피스(53)를 통해 가압펌프로부터 배출된다. (도5에 화살표로 도시된)
그러나 도6 내지 도9에 도시된 바와 같이 상술한 종래의 다이아프램식 가압펌프에는 일반적으로 심각한 결점이 있다. 모터(10)의 시동후 수압을 증가시키는 과정중에, 각각의 요동판(13)은 다이아프램 시트(20)와 밀착접촉되어 있으므로, 요동판(13)이 왕복동 운동시 이동하여 상기 다이아프램 시트(20)에서 피스톤 작동영역(23)을 구동시킬 때마다, 피스톤 작동영역(23)과 요동판(13) 사이의 상기 다이아프램 시트(20)는 견인되어 1회 펼쳐지며(도8에 가상선으로 도시된), 이에 따라 상기 다이아프램 시트(20)는 회전 속도가 700rpm일 경우 분당 700회 펼쳐지도록 견인될 것이다. 따라서, 다이아프램 시트(20)는 장기간의 빈번한 펼쳐짐으로 인해 밀폐밀봉없이 상기 피스톤헤드 가압 청크(30)와 느슨하게 접촉될 것이다(도9에 도시). 따라서, 고압의 물(Wp)은 요동판(13)에서 고정 나사(3)와 나선형 구멍(14) 사이의 갭을 따라 누설될 것이며, 그 결과 다이아프램식 가압펌프 전체 및 모터(10)의 전기단락 회로를 작동불능으로 되게 하여 손상을 입힌다. 제조산업에 있어서 효과가 없는 해결책을 갖는 이러한 결점으로 인해, 소비자는 내구수명이 불확실한 가압펌프를 구매하는데 자신의 행운을 걸 선택권이 없다. 만일 소비자가 누설로 인해 모터(10)가 전소되는 불행을 맞게 되었다면, 화재의 위험도 무시할 수 없다.
상술한 바와 같은 결점 이외에도, 도10에 도시된 바와 같이 피스톤 밸브 본체(40)와 펌프 커버 본체(50) 사이는 누설이라는 또 다른 문제점을 내포한 위치가 된다. 다이아프램 시트(20)에서의 피스톤 작동영역(23)이 요동판(13)에 의해 지속적으로 가압되어 압착될 때, 피스톤 밸브 본체(40)의 상부 외주면은 펌프 커버 본체(50)에서 사다리 홈(54)의 벽을 지속적으로 타격하고 견인하며(도10에 화살표로 도시), 버퍼 구조체 장치없이 단단한 본체인 피스톤 밸브 본체(40) 및 펌프 커버 본체(50)로 인해 상호간의 장기간의 반복적인 타격 및 견인후 갭이 용이하게 생성될 것이다. 고압의 물 작동하에서, 물이 누설되어, 상기 펌프 커버 본체(50)상의 사다리 홈(54)의 벽과 피스톤 밸브 본체(40)의 상부 외주면 사이의 갭을 통해 다이아프램식 가압펌프로부터 물이 새어나올 것이다. 따라서, 이러한 부분적인 압력 손실로 인해 전체적인 수압 증가효과가 감소된다.
본 발명의 주요한 목적은 다이아프램식 가압펌프의 누수를 방지하는 방법 및 구조체를 제공하는 것으로서; 이러한 방법에 있어서, 각각의 요동판에서 나선형 구멍에 대응하여, 먼저 중공 실린더가 다이아프램 시트의 각각의 피스톤 작동영역의 상부면에 설치되며; 상기 중공 실린더의 외주상에 다이아프램 시트의 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍을 형성하고; 상기 중공 실린더의 중앙 구멍을 통해 고정 나사를 다이아프램식 가압펌프의 각각의 요동판상의 나선형 구멍으로 구동시키며; 상기 고정 나사의 구동 초기에, 중공 실린더의 상부가 먼저 확장되고; 상기 고정 나사를 요동판상의 나선형 구멍내로 완전히 구동시킨 후, 상기 중공 실린더의 상부는 변형이 확장되어 상기 고정 나사의 헤드의 바닥면과 상기 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍의 상부면 사이의 공간을 충진한다. 따라서, 상기 중공 실린더는 누수 차단장치 및 모터내로의 물 유입 차단장치의 기능을 수행하므로, 모터의 전기단락 회로로 인한 다이아프램식 가압펌프의 손상을 피할 수 있다.
다이아프램식 가압펌프의 누수를 방지하는 방법 및 구조체를 제공하기 위한 본 발명의 다른 목적은 피스톤 밸브 본체의 외주면과 상기 펌프 커버 본체상의 사다리 홈의 벽 사이에 탄성의 부드러운 와셔를 제공하는 것이므로, 버퍼 영역이 되므로써 펌프 커버 본체 및 피스톤 밸브 본체에 의한 단단한 타격력 및 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 가압펌프의 누수 및 압력손실의 방지라는 점에서 밀폐밀봉 효과를 달성할 수도 있다.
도11 내지 도13는 다이아프램식 가압펌프의 누수 방지를 위한 방법 및 구조체를 도시한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 각각의 요동판(13)의 나선형 구멍(14)에 대응하여, 중공 실린더(64)가 먼저 다이아프램 시트(60)의 각각의 피스톤 작동영역(63)의 상부면에 설치되므로, 그 외경은 피스톤헤드 가압 청크(30)에서 사다리 구멍(31)의 내경과 동일하거나 이 보다 약간 작다. 상기 중공 실린더(64) 및 다이아프램 시트(60)는 압출된 일체형 성형본체에서 동일한 플라스틱 물질로 제조되며(도11 및 도12A에 도시), 상기 중공 실린더(64)의 외주상에 피스톤헤드 가압 청크(30)의 사다리 구멍(31)을 형성한 후(도12B에 도시), 중공 실린더(64)의 중앙 구멍을 통해 고정 나사(3)를 요동판(13)의 나선형 구멍(14)의 내부로 구동시킨다. 상기 고정 나사(3)의 구동 초기에, 중공 실린더(64)의 상부가 먼저 확장될 것이며; 상기 고정 나사(3)를 각각의 요동판(13)에서 나선형 구멍(14)의 내부로 완전히 구동시킨 후, 중공 실린더(64)의 상부는 변형을 확장하여 상기 고정 나사(3)의 헤드의 바닥면과 피스톤헤드 가압 청크(30)의 사다리 구멍(31)의 상부면 사이의 공간을 충진한다(도12D 및 도13에 도시). 따라서, 상기 중공 실린더(64)는 누수를 차단하는 차단 장치의 기능을 수행한다.
도14 내지 도16에 있어서, 상기 요동판(13)이 작용하여 공급수(W)를 가압 및 압출할 때(도16에 도시), 피스톤 작동영역(23)의 다이아프램 시트(20)는 동시에 변위되도록 가압되므로, 피스톤헤드 가압 청크(30)의 바닥면과 상기 다이아프램 시트(20)의 상부면 사이에는 갭(δ)이 형성되며; 상기 중공 실린더(64)의 상부의 확장 변형의 차단 기능을 둘러싸므로써, 상기 요동판(13)에서 나선형 구멍(14)과 고정 나사(3) 사이의 갭을 따라 발생되는 누수를 피할 수 있으며; 이에 따라 고압의 물(Wp) 누설 및 모터(10)내로의 물 유입으로 인해 모터(10)의 전기단락 회로에서 가압펌프의 손상을 방지하는 효과를 달성할 수 있다.
도17 내지 도19에 있어서, 본 발명은 피스톤 밸브 본체(40)의 외주면과 펌프 커버 본체(40)의 사다리 홈의 벽 사이에 탄성의 부드러운 와셔(70)를 제공하므로써, 버퍼 영역이 되어, 펌프 커버 본체(50) 및 피스톤 밸브 본체(40)에 의한 단단한 타격력 및 소음을 감소시킬 뿐만 아니라, 가압펌프의 누수 및 압력손실의 방지 라는 점에서 밀폐밀봉 효과를 달성할 수 있다.
결론적으로, 본 발명은 다이아프램 시트(20/60)에서 피스톤 작동영역(23/63)의 중앙의 관통 구멍을 대체할 중공 실린더(64)를 제공하며, 누설저항 구조체를 형성하기 위해 본래의 동일한 조립 단계를 사용한다. 따라서, 제조비용에서의 여분의 경비를 제거할 뿐만 아니라, 누설저항이라는 효과도 달성할 수 있으므로 산업적인 적용가치를 지닌 혁신적인 발명인것이다.

Claims (3)

  1. 다이아프램식 가압펌프의 누수를 방지하는 방법에 있어서,
    (1)각각의 요동판에서 나선형 구멍에 대응하여, 먼저 중공 실린더가 다이아프램 시트의 각각의 피스톤 작동영역의 상부면에 설치되며,
    (2)상기 중공 실린더의 외주상에 다이아프램 시트의 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍을 형성하고,
    (3)상기 중공 실린더의 중앙 구멍을 통해 고정 나사를 다이아프램식 가압펌프의 각각의 요동판상의 나선형 구멍내로 구동시키며,
    (4)상기 고정 나사의 구동 초기에, 중공 실린더의 상부가 먼저 확장되고; 상기 고정 나사를 요동판상의 나선형 구멍내로 완전히 구동시킨 후, 상기 중공 실린더의 상부는 변형이 확장되어 상기 고정 나사의 헤드의 바닥면과 상기 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍의 상부면 사이의 공간을 충진하므로써, 상기 중공 실린더는 누수를 방지하는 차단 장치의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 누수 방지방법.
  2. 제1항에 있어서, 중공 실린더 및 다이아프램 시트는 상기 단계(1)에서 압출된 일체형 성형 본체에서 동일한 탄성 플라스틱 물질로 제조되며, 상기 중공 실린더의 외경은 피스톤헤드 가압 청크의 사다리 구멍의 내경과 동일하거나 이 보다 약간 작은 것을 특징으로 하는 누수 방지방법.
  3. 다이아프램식 가압펌프의 누수를 방지하는 구조체에 있어서,
    모터와,
    상기 모터의 한쪽 단부에 배치되고, 그 외주 주위에 일부 나사 보어를 갖는 상부 후드 섀시와,
    상기 상부 후드 섀시에서 피봇되며, 모터의 출력축에 의해 구동되어 축방향 왕복동 운동으로 변환되는 일부 요동판과,
    상기 상부 후드 섀시를 덮으며, 일부 피스톤 작동영역이 융기 바아 및 밀봉 홈 융기 바아에 의해 구획되도록, 밀봉 홈 융기 바아와 결합하여 그 외주의 상부에 밀봉 홈 융기 바아의 링이 설치된 다이아프램 시트와,
    상기 다이아프램 시트에 형성된 일부 피스톤헤드 가압 청크와,
    상기 다이아프램 시트의 상부면에 삽입되는 피스톤 밸브 본체와,
    외측면에 형성되는 물 출구 오리피스 뿐만 아니라 관통 구멍 및 물 입구 오리피스를 갖는 펌프 커버 본체와,
    상기 피스톤 밸브 본체는 그 중앙에 위치조정 구멍을 가지며 중앙에 설치된 펌프 커버 본체와 대면하는 물 드레인 베이스를 가지며; 구획용의 오목한 홈은 그 중앙으로부터 방사방향 라인을 따라 각각 120°의 협각으로 형성되므로, 세개의 이격된 구역은 상기 오목한 홈에 의해 분리되며; 물 드레인 포트(44)의 일부는 상기 이격된 구역에 형성되며, 물 입구 포트의 일부는 각각의 물 드레인 포트에 대응하여 외주상에 형성되며; 뒤집어진 플레어 피스톤 시트는 각각의 물 입구 포트의 중 앙에서 천공되며; 물 드레인 베이스의 상부면에 밀착삽입되는 역전방지 배플 플라스틱 패드는 바닥 중앙에서 돌출되는 위치조정 포올을 갖는 일체형 본체의 부드러운 탄성의 중공 반구체이며; 구획 리브판은 그 중앙으로부터 방사방향 라인을 따라 120°협각으로 형성되며; 돌출 페그는 각각의 리브판에 대응하여 외주면상에 형성되며; 물 입구 챔버는 역전방지 배플 플라스틱 패드와, 상기 물 드레인 베이스의 각각의 구역에서 모든 물 드레인 포트와, 상기 다이아프램 시트의 피스톤헤드 가압 청크 사이에 형성되며; 각각의 물 입구 챔버의 한쪽 단부는 각각의 물 입구 포트에 연결되며;
    사다리 홈은 바닥 외주에 형성되고; 환형 홈은 내부 중앙에서 피스톤 밸브 본체에서 상기 물 드레인 베이스의 외주면에 밀착가압된 바닥에 형성되므로, 고압의 물 챔버는 피스톤 밸브 본체의 물 드레인 베이스와 그 내벽 사이의 공간으로 둘러싸이고,
    상기 상부 후드 섀시의 일부 나사 보어 및 상기 펌프 커버 본체에 미리 설정된 대응의 관통 구멍을 통해 볼트를 구동시키므로써, 모든 부품이 나사결합되어 전체적으로 일체형인 본체로 조립되며; 각각의 요동판의 나선형 구멍에 대응하여, 중공 실린더는 다이아프램 시트의 각각의 피스톤 작동영역의 상부면에 형성되는 것을 특징으로 하는 다이아프램식 가압펌프의 누수 방지 구조체.
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