KR20100052189A - 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법에 관한 것이다. 성형측 대차요구부, ELS(Electronic Logistics System), 물류자동화 시스템(MHC), LGV 컨트롤러인 LSC(Laser Guide Vehicle System Computer)를 구비하고, LGV를 사용하여 타이어 생산을 위한 반제품 공급 장치에서의 상기 반제품 공급 방법에 있어서, 상기 성형측 대차요구부에서 대차 요구발생시, 상기 ELS에서는, 창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 경우, 요청된 요구지시들에 대해 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크하는 단계; 성형에서 가장 소진 시간이 짧은 것으로 판정된 지시를 우선적으로 정하고, 상기 정한 지시들에 대해 반제품별로 상기 MHC에 작업지시를 내리는 단계; 상기 정한 지시 외의 지시들에 대해서는 ELS에 저장하는 단계; 상기 MHC에서 상기 LSC에 작업지시를 발생하고, 상기 LSC에서 상기 LGV 할당 이벤트를 발생하는 단계; 상기 할당된 LGV 대차 로딩 작업과 상기 LGV 대차 성형 공급을 행하는 단계를 포함하는, 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법이 제공된다.

LGV, 대차, 물류자동화 시스템, 타이어, 반제품.

Description

타이어 생산을 위한 반제품 공급방법{Method for supplying semifinished products used for producing vehicle tires}

본 발명은 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법에 관한 것이다.

일반적으로, 타이어 제조공정은 크게 정련, 압연, 재료, 성형, 가류, 사상, 검사, 완제품으로 이루어진다. 이중에서 타이어를 만들기 위해서는 7가지 반제품들이 재료공정에서 생산되어 후공정인 성형공정으로 이동하여 성형기에서 G/T(Green Tire)가 생산되어 진다. G/T가 만들어지면, 후 공정인 가류공정에서 가류가 되어 완성 타이어가 생산된다.

예를 들면 7가지 타이어를 만들기 위한 7가지 반제품들은, 트레드(TREAD), 사이드월(SIDEWALL), 인너라이너(INNERLINER), 카카스(CARCASS), 벨트(BELT), 비드(BEAD), JLB로 이루어져 있다. 상기 각 반제품들은 재료공정 각각의 설비들에 의해서 생산되고 있다. 이렇게 만들어진 반제품들은 설비 주변에 있는 창고에서 자동으로 보관되어진다. 보관되는 형태는 대차에 반제품들이 적재되어 보관되어지며, 대차는 사각의 프레임 형태로 하부에 4개의 바퀴가 달려 있는 구조이다. 현재 이러한 각 반제품 대차들을 재료공정에서 성형공정으로 공급은 자동화 반송장비인 LGV 가 운반을 하여 필요한 성형기로 공급을 한다. 성형공정에는 G/T를 생산하기 위한 성형기가 존재하며, 성형기는 일반적으로 다대수 설비로 구성된다.

현재 시스템은 각각의 창고에서 나온 대차들을 LGV가 여러 성형기로 반제품을 공급해주고 있다. 이러한 반제품 대차 운반을 위한 반송시스템은 크게 하드웨어 부분과 소프트웨어 부분으로 나뉠 수 있다. 소프트웨어 부분은 크게 ELS(Electronic Logistics System: 이하 ELS)라 불리우는 상위 시스템과 MHC(Material Handling System: 이하 MHC)라 불리우는 반제품물류자동화 제어시스템 그리고 LSC(Laser Guide Vechile System Computer: 이하 LSC)로 구분될 수 있다. 하드웨어 부분은 각 반제품 대차(7가지), LGV, 자동창고(AS/RS), 성형기 대차 로딩, 언로딩 스테이션으로 구성된다. 이하, 실제 반송 프로세스 및 반송 로직에 대해서 기술한다.

반제품 공급 프로세스를 간단히 설명하면, 기본적으로 성형공정에 있는 성형기에서 필요 반제품에 대한 요구가 접수된다. 예를 들면 성형 11호기에서 트레드(규격:215/70R16V~) 반제품 공급 요청이 접수된다. 이러한 요청은 성형기 작업자나 재료교체 작업자에 의해 성형기 각 반제품 렛오프 부분에 설치되어 있는 요구버튼을 누름으로써 신호가 ELS로 접수되게 된다. 상위 ELS의 역할은 주로 각 성형기에 대한 반제품 상태를 모니터링하고, 성형에서 올라온 대차요구 신호를 판단하여 반제품 물류자동화 제어시스템인 MHC(Material Handling System: 이하 MHC)로 전송하게 된다.

성형기에서 올라온 요구신호를 ELS가 무조건 MHC로 전송하는 것은 아니다. 요구 신호가 올라오면 ELS는 2가지를 확인한다. 첫 번째는 대상호기에서 버튼을 실제로 클릭하였는지, 그리고 두 번째는 요구버튼을 누르기 전에 해당 반제품 렛오프에 대차가 장착되었는지를 확인한다. 상기 첫 번째에 대해서는 각 성형기에 각각의 반제품을 장착하는 렛오프가 존재하며, 이 렛오프에는 RFID 리더기가 달려서 대차에 장착되어 있는 태그(TAG)를 리딩(reading)함으로써 알 수가 있다. ELS는 실시간으로 성형기 렛오프에 있는 반제품의 잔여량을 상기 RFID를 통하여 알 수가 있다.

MHC는 반제품 물류자동화를 제어하는 컴퓨터이다. 그 중에서도 각 반제품 창고를 관리하며, 대차의 입출고 정보 및 재고정보 그리고 LGV와의 인터페이스 등을 관장한다. ELS에서 대차요구 정보를 받은 MHC는 창고상태를 확인한 후, LSC로 반송지시를 내리게 된다.

LSC는 LGV를 제어하는 컴퓨터로서, 현재 LGV 상태 및 위치 등을 관리하여 MHC로부터 접수된 대차요구 정보를 가지고 각각의 LGV에 할당을 하게 된다.

다음에 반송 로직(LOGIC)에 대한 선행기술 및 종래방법에 대해서 설명을 하겠다.

반제품 반송 절차를 세부적으로 설명을 하면, 다대수 설비인 각 성형기에서 올라오는 반제품 대차 요구 정보를 ELS가 접수를 하여, 조건이 만족하면 MHC로 바로 내려주게 된다. 그럼 MHC는 ELS에서 받은 요구정보를 가지고, 창고 상태를 확인한 후 LSC로 내려준다. 창고상태를 확인한다는 것은 현재 각 반제품별로 별도의 창고가 하나씩 존재한다. 각각의 창고에는 재료방향, 성형방향 양방향에 각각 입고, 출고 컨베이어가 존재한다. 여기서 성형방향의 출고 컨베이어에 대차의 존재 유무 를 가지고 MHC는 LSC로 요구정보 전송을 결정한다. 즉, 성형방향의 출고 컨베이어에 대차가 없으면 LSC로 작업지시를 내리게 되고, 대차가 존재하면, 대차가 없을 때까지 기다린다. 즉 창고 출고 컨베이어에 대차가 존재하면 이미 MHC 에서 LSC로 작업지시를 내린 상태이고, LSC에서 대상 출고 컨베이어로 LGV를 할당하였거나, 할당 중일 것이다. LGV가 현시점에서 아이들(IDLE) 상태인 것이 있으면 바로 할당이 될 것이고, 그렇지 않으면 아이들 LGV가 발생할 때까지 할당은 대기상태로 된다. 일반적으로 타이어 반송시스템은 시간대 별로 반송요구량 변동폭이 크다. 그 이유는 생산속도가 일정하지 않고, 조 교대후 천천히 생산속도가 라이즈 업(RISE UP)되는 특성이 있다. 또 하나는 다품종 소량생산이 주를 이루는 경향이 있어, 동일 성형기에서 규격교체를 빈번히 한다. 즉 규격교체를 한다는 것은 한번 할 때 7가지 반제품을 동시에 교체(CHANGE)해야 한다는 의미이다. 즉 동일 시간대에 여러 성형기가 규격 교체를 한다면, 반제품 반송요구량이 급등하게 된다. 여기서는 반송량이 여유가 있을 때는 문제가 되지 않는다. 반송요구량이 올라갈 경우 제때 반송을 못하는 일이 빈번히 발생하게 된다.

즉 성형에서 반송요구량이 올라오면, ELS는 MHC로 반송지시를 내린다. 그러면 MHC는 다시 LSC로 반송지시를 내린다. 만약 창고 출고 컨베이어에 대차가 존재하여 LSC로 내릴 수 있는 상황이 아니면 MHC가 요구정보를 가지고 있다. 즉 현재는 성형에서 요청한 시점 기준으로 순차적으로 작업을 처리하는 방식이다.

한국특허출원번호 2004-0111738호의 선행기술은 액정표시장치의 제조에 이용되는 카세트 운송시스템에 관한 것이다. 이 기술은 AGV 반송기구에 의해 카세트 가 다음공정으로 이동되어지는 것으로 여기서 적용되어진 반송로직은, 공정장비의 T/T-(현재시각-반송접수시각)≤AGV 평균반송시간으로 작업오더에 대한 우선순위를 정하고 있다.

타이어산업에서 G/T를 만들기 위해 각 반제품을 운반하는 반송로직은 상기 선행기술 방식과는 완전히 다른 방식으로 운용되고 있다. 먼저 G/T를 만들기 위해서는 한 성형기(공정장비)에 7가지의 다른 반제품을 공급해줘야 하고, 각각의 반제품이 소진되는 시점도 각각 다르며, 재료의 정도 및 불량에 따라 소진되는 시간도 다르기 때문에 택 타임(Tact Time)이 항상 다르다. 따라서 타이어 산업에서는 반송접수시각이 의미가 없다. 그래서 반제품을 요청할 때 성형기마다 각 반제품별로 설치되어 있는 대차요구 버튼을 활용한다.

상기와 같이 반제품대차를 반송하는 시스템을 설명하였다.

상기 반송로직은 반송요구량이 높아질 경우 문제점이 발생한다. 현재는 반송지시 순위가 먼저 요청 접수된 작업이 가장 높은 우선순위를 가지게 되며, 처리가 된다. 이 방법의 문제점은 성형공정은 다대수 설비로 되어 있고, 작업자도 설비마다 1인 작업을 하게 된다. 따라서 사람마다 작업방법 및 특성이 다르기 때문에, 대차요구버튼을 누르는 시점도 천차만별이다. 즉 어떤 사람은 아직 렛오프에 여유가 많은데도 빨리 누른 경우도 있을 것이고, 어떤 사람은 다른 작업을 하다가 여유가 없는 상태에서 뒤늦게 누르는 경우도 있을 것이다. 이럴 경우 현재 방식은 먼저 요청한 것이 우선순위가 높기 때문에 여유가 많은 것이 먼저 반송하게 되어 있다.

이렇다 보니, 실제로 성형에서 재료 소진이 다급한 것은 늦게 반송되는 경우 가 많게 된다. 이로 인하여, 성형기는 재료가 없어서 작업을 정지하게 되고 이로 인한 로스가 많이 발생하게 된다.

그리고 G/T를 만들기 위해서는 한 성형기에 7개의 반제품이 사용된다고 언급하였는데, 이중에서 하나라도 늦으면 성형기가 정지하는 것은 마찬가지이다. 따라서 모든 반제품이 제때 반송이 되어야 성형기가 정지하는 일이 없을 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 성형기 정지 로스가 발생되지 않도록 반제품 대차 반송 로직을 개발하는 것이다.

본 발명의 목적은 성형측 대차요구부, ELS(Electronic Logistics System), 물류자동화 시스템(MHC), LGV 컨트롤러인 LSC(Laser Guide Vehicle System Computer)를 구비하고, LGV를 사용하여 타이어 생산을 위한 반제품 공급 장치에서의 상기 반제품 공급 방법에 있어서, 상기 성형측 대차요구부에서 대차 요구발생시, 상기 ELS에서는, 창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 경우, 요청된 요구지시들에 대해 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크하는 단계; 성형에서 가장 소진 시간이 짧은 것으로 판정된 지시를 우선적으로 정하고, 상기 정한 지시들에 대해 반제품 별로 상기 MHC에 작업지시를 내리는 단계; 상기 정한 지시 외의 지시들에 대해서는 ELS에 저장 하는 단계; 상기 MHC에서 상기 LSC에 작업지시를 발생하고, 상기 LSC에서 상기 LGV 할당 이벤트를 발생하는 단계; 상기 할당된 LGV 대차 로딩 작업과 상기 LGV 대차 성형 공급을 행하는 단계를 포함하는, 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 실시예에서, 창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 경우, 요청된 요구지시들에 대해 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크하는 상기 단계는, 재료잔여량 < 성형 잔여계획량일 경우엔, 생산가능 개수를 시간으로 환산하고, 재 료잔여량 > 성형 잔여계획량일 경우엔, 잔여량을 시간으로 환산하고 이중 가장 시간이 짧은 지시를 우선하여 우선도를 정하며, 긴급요청인 경우엔 상기 두 경우보다 우선하여 우선도를 정할 수 있다.

본 발명에 따라, 반송 디스패칭 룰(Dispatching Rule) 개발을 통해 투자비 절감 및 성형재료 부족 로스, 수동 운반 로스를 없애 생산성 향상에 기여한다. 또한, 반제품 적기 공급체계 구축을 통한 물류설비 대수는 약 10% 절감가능하다. 또한, 성형재료 부족 로스는 15%이상 감소할 수 있다. 또한, 수동 운반 로스는 50%이상 감소할 수 있다.

본 발명에서는 현재 성형기 각각의 상태를 모니터링하여, 성형전체에서 가장 긴급한 것을 최우선 반송하도록 반송 룰(RULE)을 개발한다. 본 발명은 (1) 성형측 대차요구 장치, (2) 상위 시스템인 ELS, (3) 물류자동화 시스템인 MHC, (4) LGV 컨트롤러인 LSC로 구성된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법에 대해서 첨부한 도면을 사용하여 이하 상세히 기술한다.

성형에서 대차요구 신호가 ELS로 올라오면, ELS는 대상 반제품 창고 출고 컨베이어 상태를 확인한다. 반제품 창고에 대한 정보는 MHC에서 ELS로 올려준다. 창고 출고 컨베이어에 이미 출고될 대차가 존재하면, ELS가 성형에서 올라온 대차요구 정보를 가지고 있는다. 이때 창고 출고 컨베이어에 대차가 없으면, 성형에서 올 라온 대차요구 정보를 가지고 MHC로 내려준다. 여기서 본 발명에서는 성형에서 올라온 요구정보를 조건없이 ELS가 받아서 MHC로 내려주기보다는 본 발명은 대상 창고 출고 컨베이어 상태를 파악한 후 비워졌을 경우에 ELS에서 MHC로 하나의 작업을 내려준다. 만약 그 시점에 ELS가 성형에서 올라온 많은 요구신호를 가지고 있을 경우 ELS는 현재 시점에 성형에서 요청된 각각의 요구정보를 가지고, 실제 요청된 성형기의 잔량을 계산한다. 즉 성형기의 잔량이라는 것은, 현 시점에서 재료공급없이 얼마 동안 버틸 수 있는지를 의미한다. 이중에서 가장 소진시간이 짧게 남은 것에 대해서 반송지시를 내리게 된다. 성형기 잔량을 계산하는 기준은 크게 3가지로 나뉠 수 있다.

1) 재료잔여량 < 성형 잔여계획량

2) 재료잔여량 > 성형 잔여계획량

3) 긴급요청

1)의 경우는 재료잔여량을 가지고 반송우선순위를 결정한다. 2)의 경우는 성형 잔여계획량을 가지고 반송우선순위를 잡는다. 3)의 경우는 성형에서 긴급으로 요청하는 정보이므로 1), 2) 기준보다 높은 우선순위를 가진다. 상기의 반송시스템은 이전에 설명한 각각의 반제품 별로 운영된다. 정확히 이야기하면, 각 반제품 창고별로 운영을 하게 된다. 일반적으로 반제품 창고는 트레드, 사이드월, 인너라이너, 카카스, 벨트, 비드, JLB로 구성된다. 타이어 공장의 생산환경상 반제품 요구량은 시간당 편차가 아주 심한 편이다. 그 이유는 앞서 설명한 것처럼, 조교대후 일정시간이 지나야 생산량이 올라가는 것과 규격교체가 발생하면 7가지 반제품을 전량 교체를 해야 하기 때문에 반송물동량은 변동폭이 큰 것이 특징이다. 특히 반송물동량이 작을 때나 일정할 때는 문제가 되지 않지만, 높을 때는 문제가 될 수 있다. 왜냐하면 반송을 위한 설비인 LGV와 창고는 수량 및 능력이 정해져 있기 때문이다. 그렇다고 반송 물동량 피크(PEAK)를 기준으로 해서 LGV 수량을 정할 수도 없다. 왜냐하면 물동량 피크가 지속적으로 발생하여 빈도수가 높으면 설계 때 그 수준으로 반영하면 되겠지만, 피크가 종종 발생하기 때문이다.

그렇기 때문에 LGV 수량을 정할 때 어느 수준으로 정할 지가 아주 중요한 이슈 사항 중 하나이다. 그래서 본 발명은, 성형에서 요구신호가 늦게 들어와도 ELS에서 MHC로 작업을 내리는 시점에서 요청이 들어온 전체 성형기를 대상으로 가장 급한 것이 무엇인지를 찾아서 작업지시를 내린다. 현재 ELS는 각 성형기 렛오프에 장착된 재료의 소진 상태를 RFID를 통해서 실시간으로 알 수가 있다. 그리고 성형 계획량 및 잔여량에 대해서도 상위로부터 정보를 받기 때문에 알 수가 있다. 현재 반송지시 원리는 각 반제품 별로 나눠서 지시를 내린다. 하지만 ELS에서 MHC로 작업을 내린 후 각각의 반제품창고 출고 컨베이어에 대차가 출고 가 된 후는 LSC가 담당을 하게 된다. LSC에서는 각 반제품 출고 컨베이어 상에 나와 있는 대차들 중에서 가장 급한 것을 찾아내서 LGV를 우선적으로 할당하게 한다. 이 정보는 ELS에서 MHC로 내려주고 MHC에서는 LSC로 정보를 준다. 개발 반송 알고리즘 절차를 도 1에 도시한 간단한 흐름도로 참조하여 설명하면 다음과 같다.

다음은 본 발명에 따른 반송 알고리즘 상세 설명이다. 도 1에서 성형에서 대차 요구 발생이 되면, 즉 작업자 요구버튼이 클릭되면, 요구버튼 신호가 온 되었는 지와 성형기 대차가 탈착 혹은 장착되었는지를 확인한다(S1).

두 조건이 만족되는 다음의 단계 S2를 진행한다.

단계 1: 각 반제품 창고별 출고 컨베이어 상에 대차가 존재하면, ELS는 성형에서 요구된 작업 지시에 대해서 각 반제품 별로 테이블을 만들어 저장한다.

단계 2: LGV가 창고 출고 컨베이어 상에 대차를 로딩하여, 창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없다면 ELS는 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 창고에 아래와 같은 절차에 의해 하나의 작업을 내린다.

첫째, 창고 출고 컨베이어에 대차가 없는 반제품에 한하여, 현재 시점에서 성형에서 요청된 지시들에 대하여 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크한다.

다음은 잔여 소진 시간 체크 방법이다.

1. 테이블에 저장된 작업 지시들에 대해 발생된 성형호기를 탐색한다.

2. 성형호기 해당 반제품의 현재 렛오프상에 남아 있는 반제품 길이를 RFID를 통하여 확인한다.

3. 해당 규격을 1본 생산시 필요한 반제품 길이 수를 확인한다.

4. 잔여 반제품 길이를 가지고 생산가능한 본수를 계산한다.

5. 해당 성형호기의 잔여량과 생산가능 본수를 비교한다.

6. 해당 성형호기의 잔여량 > 생산가능 본수일 경우, 생산가능 본수를 시간으로 환산하여 적용한다.

7. 해당 성형호기의 잔여량 < 생산가능 본수일 경우, 잔여량을 시간으로 환산하여 적용한다.

둘째, 그 중에서 가장 잔여 소진 시간이 짧은 지시를 MHC에 작업지시를 내린다.

단계 3: 단계 2까지는 각 반제품 별로 가장 긴급한 지시에 대해서 작업 지시를 내렸고, 단계 3에서는 각 반제품 창고 출고 컨베이어에 대차들이 나와 있을 경우, LGV가 작업을 할당 받아서 작업을 수행하게 된다. 이와 같이 하여, 본 발명에 따라, 각 창고별로 출고 컨베이어에 나와 있는 대차들 중에서 현재 성형에서 가장 소진시간이 짧은 지시를 LGV가 가장 먼저 할당받게 한다.

이와 같이 하여, ELS에서 MHC로 작업지시가 발생하게 되고, STC가 아이들 상태인지와, 창고 출고 스테이션이 비워져 있는지를 확인한다(S3). 다음에, 두 조건이 모두 만족하여 MHC 서버는 STC에 직업지시를 행한다(S4). 이어서 MHC는 LSC에 작업지시를 한다(S5). 이어서, 아이들 상태인 LGV가 있는지와, 어떤 LGV가 가장 근접한지를 파악한다(S6). 이어서, LSC에서 LGV 할당 이벤트가 발생하고(S7), LGV 대차 로딩 작업이 발생하고 LGV 로딩 완료 정보가 생성된다(S8). 이 정보는 앞에 단계 S2에 피드백된다. 이어서, LGV 대차 성형 공급이 행해진다(S9).

이와 같은 본 발명에 따라, 다음과 같은 잇점이 얻어진다.

반송 디스패칭 룰(Dispatching Rule) 개발을 통해 투자비 절감 및 성형재료 부족 로스, 수동 운반 로스를 없애 생산성 향상에 기여한다.

또한, 반제품 적기 공급체계 구축을 통한 물류설비 대수는 약 10% 절감가능하다.

또한, 성형재료 부족 로스는 15%이상 감소할 수 있다.

또한, 수동 운반 로스는 50%이상 감소할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 타이어 생산을 위한 반제품 반송 공급방법에 대한 흐름도이다.

Claims (2)

1. 성형측 대차요구부, ELS(Electronic Logistics System), 물류자동화 시스템(MHC), LGV 컨트롤러인 LSC(Laser Guide Vehicle System Computer)를 구비하고, LGV를 사용하여 타이어 생산을 위한 반제품 공급 장치에서의 상기 반제품 공급 방법에 있어서,

   상기 성형측 대차요구부에서 대차 요구발생시, 상기 ELS에서는,

   창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 경우, 요청된 요구지시들에 대해 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크하는 단계;

   성형에서 가장 소진 시간이 짧은 것으로 판정된 지시를 우선적으로 정하고, 상기 정한 지시들에 대해 반제품 별로 상기 MHC에 작업지시를 내리는 단계; 상기 정한 지시 외의 지시들에 대해서는 ELS에 저장 하는 단계;

   상기 MHC에서 상기 LSC에 작업지시를 발생하고, 상기 LSC에서 상기 LGV 할당 이벤트를 발생하는 단계;

   상기 할당된 LGV 대차 로딩 작업과 상기 LGV 대차 성형 공급을 행하는 단계를 포함하는, 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법.
2. 제 1 항에 있어서, 창고 출고 컨베이어 상에 대차가 없는 경우, 요청된 요구지시들에 대해 각 지시별로 성형 잔여소진 시간을 체크하는 상기 단계는,

   재료잔여량 < 성형 잔여계획량일 경우엔, 생산가능 개수를 시간으로 환산하 고,

   재료잔여량 > 성형 잔여계획량일 경우엔, 잔여량을 시간으로 환산하고

   이중 가장 시간이 짧은 지시를 우선하여 우선도를 정하며,

   긴급요청인 경우엔 상기 두 경우보다 우선하여 우선도를 정하는, 타이어 생산을 위한 반제품 공급방법.

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