KR20100077787A - 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크 - Google Patents

슬로싱 효과 경감용 카고 탱크 Download PDF

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KR20100077787A
KR20100077787A KR1020080135827A KR20080135827A KR20100077787A KR 20100077787 A KR20100077787 A KR 20100077787A KR 1020080135827 A KR1020080135827 A KR 1020080135827A KR 20080135827 A KR20080135827 A KR 20080135827A KR 20100077787 A KR20100077787 A KR 20100077787A
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진종운
안만희
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크에 관한 것으로, 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서, 내부에 액화천연가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와; 스테인레스 재질로 형성되고, 내부가 빈 육각형상의 격자형 지지체가 연속으로 연결되어 형성되며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부측 내면에 결합되는 메인 지지체와; 상기 메인 지지체의 육각형상의 내부에 형성되고 그물형상으로 형성된 네트; 그리고, 상기 탱크본체의 내부에 세로방향으로 형성되고, 상기 네트가 형성된 메인 지지체가 결합되고, 메인 지지체의 상하 유동을 안내하는 펌프타워;를 포함하여 구성되는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 기술적 요지로 한다. 그리고 본 발명은 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서, 내부에 천연액화가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와; 그물형상의 네트를 원통모양으로 형성시킨 원통네트 형상이며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부 측 내벽면을 따라 가로방향으로 연장 형성된 슬로싱 저감부재;를 포함하여 구성되어, 상기 원통네트 형상의 슬로싱 저감부재가 상기 탱크 본체의 네 개의 내벽면을 따라 울타리 형상으로 연결되어, 상기 탱크 본체의 내부에 수용된 액화천연가스의 유동 시, 상기 그물형상의 네트를 통과함에 의해 액화천연가스의 유동분산이 이루어지는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 기술적 요지로 한다. 이에 따라, 엘엔지(LNG) 선박의 카고 탱크에 수용된 액화천연가스의 유동을 분산시킴과 동시에 유동을 감소시켜 카고 탱크내에서 발생되는 슬 로싱 이펙트를 경감시키는 장점이 있다.
네트 카고 탱크 슬로싱 천연액화가스

Description

슬로싱 효과 경감용 카고 탱크{cargo tank for reducing sloshing effect}
본 발명은 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 엘엔지(LNG) 선박의 카고 탱크에 수용된 액화천연가스의 유동을 분산시킴과 동시에 유동을 감소시켜 카고 탱크내에서 발생되는 슬로싱 이펙트를 경감시키는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(LNG)는 선박을 이용해 수송하는 바, 운항 중 선박의흔들림에 의해 슬로싱(Sloshing)과 롤링(Rolling)과 피칭(Pitching)이 빈번이 발생하게 된다.
여기서, 슬로싱(Sloshing)과 롤링(Rolling)과 피칭(Pitching)에 대해 설명하면, 먼저 슬로싱이란 자유 표면을 갖는 용기내 유체의 액면이 용기의 진동을 여진원으로 하여 동요하는 현상을 말한다. 액화천연가스 수송선이나 석유저장 탱크에서 진동발생시 슬로싱에 의해 정부에 받는 충격력이나 측벽에 생기는 부압이 문제가 된다.
또한, 또한, 롤링이란 항공기, 차량, 선박의 기체, 차체, 선체 등이 가로로 흔들리는 현상이며 피칭이란 항공기, 차량, 선박의 기체, 차체, 선체 등이 세로로 흔들리는 현상으로 슬로싱을 일으키는 주된 요인이다.
이러한, 슬로싱은 해양을 항해하는 액화천연가스 수송선의 경우에 저장탱크에 큰 압력을 가하게 되어, 대형해양사고를 발생시키게 된다.
상기한 슬로싱 이펙트를 줄이기 위하여 대한민국특허청 공개번호 특2003-0050314호에는 엘엔지(LNG)선의 카고 탱크 구조가 소개되어 있다.
상기 종래기술은 도 1에 도시된 바와 같이, 선수, 선미 방향에서 4각형 모양을 가지며 하부판(11)에는 중앙에 벌크 헤드(12)가 설치되고, 상부판(13)에는 선수, 선미 방향으로 벌크 헤드(14)(15)를 등 간격으로 설치하고 탱크의 폭 방향으로 벌크 헤드(16)(17)를 설치하여 벌크 헤드가 격자형이 되도록 설치하여 구성된다.
그러나 상기의 종래기술은 용기의 벽면을 따라 유동되는 액체의 유동을 적절하게 감쇄시키지 못하게 된다는 문제점이 있다.
다른 종래기술로는 대한민국특허청 등록실용신안공보 등록번호 20-278175호에는 슬로싱 해소 돌출편을 가지는 엘엔지선의 카고 탱크가 소개되어 있다.
상기 종래기술은 도 2에 도시된 바와 같이, 카고 탱크(10)는 직육면체의 형상을 가지며 상부벽(11)과 하부벽(12)에는 다수개의 격판(13)이 설치되고, 격판(13)의 일정 간격에는 격판(13)의 길이보다 긴 슬로싱 해소 돌출편(14)이 다수개 설치되는 구조이다.
그러나 상기의 종래기술은 액체의 유동은 일부 감소시킬 수 있으나, 상하로 유동되는 액체의 유동을 적절하게 감쇄시키지 못하게 된다는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술들의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 엘엔지(LNG) 선박의 카고 탱크에 수용된 액화천연가스의 유동을 분산시킴과 동시에 유동을 감소시켜 카고 탱크내에서 발생되는 슬로싱 이펙트를 경감시키는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서, 내부에 액화천연가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와; 스테인레스 재질로 형성되고, 내부가 빈 육각형상의 격자형 지지체가 연속으로 연결되어 형성되며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부측 내면에 결합되는 메인 지지체와; 상기 메인 지지체의 육각형상의 내부에 형성되고 그물형상으로 형성된 네트; 그리고, 상기 탱크본체의 내부에 세로방향으로 형성되고, 상기 네트가 형성된 메인 지지체가 결합되고, 메인 지지체의 상하 유동을 안내하는 펌프타워;를 포함하여 구성되는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 네트는 스테인레스 와이어로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 탱크 본체는 상부측에 내측으로 좁아지게 상측 경사부가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 펌프타워의 외주면에는 링형상의 스토퍼가 결합되어 상기 네트를 지지 하는 것이 바람직하다.
본원 발명은 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서, 내부에 천연액화가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와; 그물형상의 네트를 원통모양으로 형성시킨 원통네트 형상이며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부 측 내벽면을 따라 가로방향으로 연장 형성된 슬로싱 저감부재;를 포함하여 구성되어, 상기 원통네트 형상의 슬로싱 저감부재가 상기 탱크 본체의 네 개의 내벽면을 따라 울타리 형상으로 연결되어, 상기 탱크 본체의 내부에 수용된 액화천연가스의 유동 시, 상기 그물형상의 네트를 통과함에 의해 액화천연가스의 유동분산이 이루어지는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 또한 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 탱크 본체는 상부측에 상측으로 좁아지게 상측 경사부가 형성되고, 상기 슬로싱 저감부재는 상기 상측 경사부에 인접되어 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 슬로싱 저감부재는 스테인레스 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 카고 탱크에 수용된 액화천연가스의 유동을 분산시킴과 동시에 유동을 감소시켜 카고 탱크내에서 발생되는 슬로싱 이펙트를 경감시킨다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크는 엘엔지(LNG) 선박의 카고 탱크에 수용된 액화천연가스의 유동을 분산시킴과 동시에 유동을 감소시켜 카고 탱 크내에서 발생되는 슬로싱 이펙트를 경감시키는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.
< 제 1실시예 >
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크는 크게 탱크본체(100)와, 메인 지지체(110)와, 네트(120) 및 펌프타워(130)로 구성된다.
먼저 탱크 본체(100)에 대해 설명한다.
상기 탱크 본체(100)는 내부에 액화천연가스 수용부가 형성된 대략 직육면체 형상으로 구성되고 내부에는 세로방향으로 후술하는 펌프타워(130)가 설치된다.
그리고 상기 탱크 본체(100)의 하측에는 양측이 하측으로 경사진 하측 경사부(102)가 형성되어 있으며, 상기 탱크 본체(100)의 상부에는 양측이 상측으로 경사진 상측 경사부(103)가 형성되어 있다.
여기서 상기 상측 경사부(103)가 시작되는 경계지점은 후술하는 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)가 상기 탱크 본체(100)에 결합되는 위치에 대응된다.
상기 펌프타워(130)는 상기 탱크 본체(100)의 내부에서 탱크 본체(100)의 상부와 하부를 연결하는 형태로 세로방향으로 형성되어 액화천연가스가 공급되는 공 급관 등을 지지시킨다. 여기서 상기 펌프타워(130)는 공지의 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
다음은 메인 지지체(110)에 대해 설명한다.
상기 메인 지지체(110)는 스테인레스 재질로 형성되며 내부가 빈 육각형상의 격자형 지지체(111)가 상호간에 연속적으로 연결된 형태로 형성된다. 그리고 상기 메인 지지체(110)는 상기 탱크 본체(100)의 중단부 이상의 상부측 내면 즉, 탱크 본체(100) 내부의 상측 경사부(103)가 시작되는 경계지점에 인접되어 상기 탱크 본체(100)의 내부에 수용된 액화천연가스의 표면을 덮는 형태로 벌집모양의 안정된 구조로 형성되어 상기 탱크 본체(100) 내부에 결합된다.
여기서 상기 네트(120)는 상기 펌프타워(130)의 외주면을 감싸는 형태로 펌프타워(130)에 지지되어 있는 바, 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110) 전체가 펌프타워(130)를 안내 지지체로 하여 상하로 유동 가능하게 결합된다.
그리고 상기 메인 지지체(110)는 탱크 본체(100) 내부의 특정위치에 고정이 가능한바, 상기 펌프타워(130)를 안내 지지체로 하여 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)를 소정 유동시킨 후, 상기 네트(120)가 결합된 펌프타워(130)의 외주면, 즉 네트(120)의 상하부측 외주면에 링형상의 착탈 가능한 스토퍼(140)를 각각 결합시키면, 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)가 탱크 본체(100)의 특정위치에 결합 고정된다.
상기의 구성에 의한 작동위치는 후술하는 바와 같다.
먼저 사용자는 상기 탱크 본체(100) 내부에 충전될 액화천연가스의 양을 산 정하여 탱크 본체(100) 내부의 액화천연가스의 수위를 계산한다. 그런 다음, 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)를, 상기 펌프타워(130)를 안내 지지체로 하여 유동시킨 후 특정위치에 고정시킨다. 여기서 상기 메인 지지체(110)의 고정위치는 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)가 액화천연가스의 표면에 거의 접촉될 정도의 위치에 고정시킨다. 상기 고정은 상기 네트(120)가 결합된 펌프타워(130)의 네트(120) 상하부측 외주면에 스토퍼(140)를 결합시키면 상기 네트(120)가 특정위치에 고정된다.
상기의 상태에서 상기 펌프타워(130)측에 형성된 공급관을 이용하여 상기 탱크본체(100) 내부로 액화천연가스를 충전시킨다. 충전된 액화천연가스의 양은 상기 액화천연가스의 표면이 상기 네트(120)가 형성된 메인 지지체(110)에 거의 접촉될 정도로 충전시킨다.
그런 다음, 액화천연가스가 충전된 탱크 본체(100)가 적재된 선박이 운항을 하게 되면 외부적 요인에 의해 선박이 요동하게 되고, 선박의 요동은 상기 탱크 본체(100)에 전달된다.
따라서 상기 탱크 본체(100) 내부에 충전된 액화천연가스 또한 상하유동 등을 하게 된다.
상기 액화천연가스의 상하 유동은 상기 메인 지지체(110)에 결합된 그물모양의 네트(120)에 부딪쳐 액화천연가스의 상부 유동력이 감쇄된다. 동시에 액화천연가스는 상기 네트(120)를 통과하는바, 상기 네트(120)를 통과하는 동안 상기 유동유체는 작은 입자로 쪼개지는 방식으로 분산되어 유동성이 감소된다.
그리고 작은 입자로 쪼개짐과 동시에 유동성이 감소된 유동유체는 중력에 의해 하측으로 자유 낙하되어 원래의 유체에 합쳐진다.
즉, 탱크 본체(100)에 충전된 액화천연가스는 상기 네트(120)를 통과하여 네트(120)의 메쉬 크기의 작은 입자로 분산되고, 유동성이 감소되고, 하측으로 낙하되는 과정을 거치게 됨으로써 슬로싱 이펙트가 현저하게 감소된다.
< 제 2실시예 >
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 나타낸 개략도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크는 크게 탱크본체(100)와, 슬로싱 저감부재(210)로 구성된다.
먼저 탱크 본체(100)에 대해 설명한다.
상기 탱크 본체(100)는 내부에 액화천연가스 수용부가 형성된 대략 직육면체 형상으로 구성되고 내부에는 세로방향으로 펌프타워(130)가 설치되어 있다.
그리고 상기 탱크 본체(100)는 하부 측에 하측으로 좁아지게 하측 경사부(102)가 형성되어 있으며, 상기 탱크 본체(100)의 상부 측에는 상측으로 좁아지게 상측 경사부(103)가 형성되어 있다.
여기서 상기 상측 경사부(103)가 시작되는 경계지점은 후술하는 슬로싱 저감부재(210)의 설치위치에 대응된다.
상기 슬로싱 저감부재(210)는 스테인레스 재질로 형성되며, 스테인레스 재질 의 그물형상 네트를 원통모양으로 말아놓은 원통 네트형상으로 형성된다.
여기서 상기 카고 탱크 내부 수용부의 온도가 극저온인바, 상기 슬로싱 저감부재(210)를 금속의 스테인레스 재질로 한정하였으나, 극저온에서도 물성 및 형상을 유지하는 합성수지 재질로 형성하여도 무방하며 본 발명의 범주에 속한다.
상기 슬로싱 저감부재(210)가 상기 탱크 본체(100) 내부에 설치되어야 하는바, 상기 슬로싱 저감부재(210)는 탱크 본체의 중단부 이상의 상부 측 내벽면을 따라 가로방향으로 연장 형성되되, 상측 경사부(103)가 시작되는 경계지점 인접된 위치 즉, 상측 경사부(103) 바로 하측에 가로방향으로 설치된다.
상기 슬로싱 저감부재(100)의 탱크 본체(100) 결합은, 상기 탱크 본체(100)의 내벽면에서 내부측으로 돌출된 고리 등에 상기 슬로싱 저감부재(210)의 네트를 결합시키는 방식으로 결합시킨다.
여기서 슬로싱 저감부재(100)와 탱크 본체(100)의 결합은 이에 한정하지 않고 다양한 결합형태를 가질 수 있음은 자명하며 이 또한 본 발명의 범주에 속한다 할 것이다.
그리고 상기 슬로싱 저감부재(210)는 상기 탱크 본체(100)의 네 벽면 모두에 내벽면을 따라 설치된다. 즉, 상기 슬로싱 저감부재(210)는 상측 경사부(103)가 형성된 양측은 상측 경사부(103)가 시작되는 경계지점의 하측에 경계지점의 내부벽면을 따라 형성된다. 그리고 상측 경사부(103)가 형성되지 않는 양측면은 상기 상측 경사부(103)가 있는 탱크 본체(100)에 형성된 슬로싱 저감부재(210)와 동일한 높이로 가로 방향을 따라 형성된다.
상기 탱크 본체(100)의 내벽면에 형성된 슬로싱 저감부재(210)는 상호간에 연결되는바, 각각의 슬로싱 저감부재(210)의 양단부가 상호간에 연결된 형태로 구성된다. 즉, 탱크 본체(100) 내부에 설치된 슬로싱 저감부재(210)는 중앙부를 둘러싸고 있는 직사각형 울타리 형태로 형성된다.
그리고 상기 슬로싱 저감부재(210)는 원통 네트의 하부면이 탱크 본체(100) 내부에 충전된 액화천연가스의 표면과 거의 접촉되게 형성된다.
이하 본원발명의 작동효과에 대해 설명한다.
사용자는 상기 슬로싱 저감부재(210)가 형성된 탱크 본체(100) 내부에 펌프타워(130)측을 통하여 액화천연가스를 충전시킨다. 충전된 액화천연가스의 양은 충전된 액화천연가스가 상기 슬로싱 저감부재(210)의 하측표면에 거의 접촉될 정도로 충전시킨다. 액화천연가스가 충전된 탱크 본체(100)가 적재된 선박이 운항을 하게 되면 외부적 요인에 의해 선박이 요동하게 되고, 선박의 요동은 상기 탱크 본체(100)에 전달된다.
따라서 상기 탱크 본체(100) 내부에 충전된 액화천연가스 또한 상하유동 등을 하게 된다.
상기 액화천연가스의 상하 유동은 대부분 상기 탱크 본체(100)의 내부 벽면을 따라 이루어지는바, 벽면 근처를 따라 유동되는 유동유체는 상기 슬로싱 저감부재(210)에 부딪힘과 동시에 상기 슬로싱 저감부재(210)에 형성된 상기 네트를 관통하여 상부로 유동 된다.
상기 네트를 관통하는 동안 상기 유동유체는 작은 입자로 쪼개지는 방식으로 분산되어 유동성이 감소된다.
그리고 작은 입자로 쪼개짐과 동시에 유동성이 감소된 유동유체는 중력에 의해 하측으로 자유 낙하되어 원래의 유체에 합쳐진다.
즉, 탱크 본체(100)에 충전된 액화천연가스는 상기 슬로싱 저감부재(210)의 네트를 통과하여 네트의 메쉬 크기의 작은 입자로 분산되고, 유동성이 감소되고, 하측으로 낙하되는 과정을 거치게 됨으로써 슬로싱 이펙트가 현저하게 감소된다.
도 1은 종래기술에 따른 엘엔지(LNG)선의 카고 탱크 구조도.
도 2는 종래기술에 따른 슬로싱 해소 돌출편을 가지는 엘엔지선의 카고 탱크를 나타낸 도.
도 3은 본 발명의 제 1실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 제 2실시예에 따른 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크를 나타낸 개략도.
〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉
100 : 탱크 본체
102 : 하측경사부
103 : 상측경사부
110 : 메인지지체
111 : 격자형지지체
120 : 네트
130 : 펌프타워
140 : 스토퍼
210 : 슬로싱 저감부재

Claims (8)

  1. 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서,
    내부에 액화천연가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와;
    스테인레스 재질로 형성되고, 내부가 빈 육각형상의 격자형 지지체가 연속으로 연결되어 형성되며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부측 내면에 결합되는 메인 지지체와;
    상기 메인 지지체의 육각형상의 내부에 형성되고 그물형상으로 형성된 네트; 그리고,
    상기 탱크본체의 내부에 세로방향으로 형성되고, 상기 네트가 형성된 메인 지지체가 결합되고, 메인 지지체의 상하 유동을 안내하는 펌프타워;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 네트는 스테인레스 와이어로 형성됨을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 탱크 본체는 상부측에 상측으로 좁아지게 상측 경사부가 형성됨을 특징 으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    펌프타워의 외주면에는 링형상의 스토퍼가 결합되어 상기 네트를 지지함을 특징으로 하는 슬로신 효과 저감용 카고 탱크.
  5. 액화천연가스 운반 선박에 설치되는 액화천연가스 저장용 카고 탱크에 있어서,
    내부에 천연액화가스가 수용되는 직육면체 형상의 탱크 본체와;
    그물형상의 네트를 원통모양으로 형성시킨 원통네트 형상이며, 상기 탱크 본체의 중단부 이상의 상부 측 내벽면을 따라 가로방향으로 연장 형성된 슬로싱 저감부재;를 포함하여 구성되어,
    상기 원통네트 형상의 슬로싱 저감부재가 상기 탱크 본체의 네 개의 내벽면을 따라 울타리 형상으로 연결되어, 상기 탱크 본체의 내부에 수용된 액화천연가스의 유동 시, 상기 그물형상의 네트를 통과함에 의해 액화천연가스의 유동분산이 이루어짐을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 탱크 본체는 상부측에 상측으로 좁아지게 상측 경사부가 형성됨을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 슬로싱 저감부재는 상기 상측 경사부에 인접되어 형성됨을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
  8. 제 5항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 슬로싱 저감부재는 스테인레스 재질로 형성됨을 특징으로 하는 슬로싱 효과 경감용 카고 탱크.
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