KR20120037766A - 승객구분장치 - Google Patents

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KR20120037766A
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Abstract

본 발명은 시트에 수분이 유입되더라도 상기 시트를 점유하는 대상을 명확하게 구분할 수 있는 승객구분장치가 제공된다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 의한 승객구분장치는, 제1 전극과, 시트를 점유하는 대상이 노출되는 전기장을 상기 제1 전극과의 사이에 형성하는 제2 전극과, 상기 시트의 수분량을 감지하는 수분감지부와, 상기 전기장의 변화 및 상기 수분량에 따라 상기 시트를 점유하는 대상을 구분하는 제어부를 포함한다.

Description

승객구분장치{Apparatus for classifying occupant of an automobile}
본 발명은 승객구분장치 및 승객감지센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 정전용량(Capacitance)을 이용하여 시트를 점유하는 대상을 구분하는 승객구분장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 승객의 안전을 위한 각종 안전장치가 구비되는 바, 그 중에 하나로 자동차 충돌시에 자동차 구조물과 승객의 사이에서 부풀어올라 승객을 보호하는 에어백을 들 수 있다.
이러한 에어백은 자동차 충돌 사고시 전개되어 승객을 보호하게 되는데, 성인의 경우에는 별다른 문제가 없으나, 유아의 경우에는 팽창된 에어백이 오히려 이들의 생명을 위협하는 위험요소로 작용할 가능성이 있다.
따라서, 각국에서는 에어백 전개에 따른 실제적인 뒷좌석 승객의 안전성 평가를 위한 규정을 마련하고 있는바, 이러한 규정을 만족하고자 뒷좌석 시트에 승객구분장치를 설치하여 시트에 착석한 승객을 유아, 성인 등으로 구분하여서, 에어백의 전개여부 및 전개조건을 달리하고 있다.
본 발명은 시트에 수분이 유입되더라도 상기 시트를 점유하는 대상을 명확하게 구분할 수 있는 승객구분장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 승객구분장치는, 제1 전극과, 시트를 점유하는 대상이 노출되는 전기장을 상기 제1 전극과의 사이에 형성하는 제2 전극과, 상기 시트의 수분량을 감지하는 수분감지부와, 상기 전기장의 변화 및 상기 수분량에 따라 상기 시트를 점유하는 대상을 구분하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 승객구분장치는, 시트의 수분량에 따라 출력되는 값을 제어부에 미리 설정해놓고, 시트를 점유하는 대상이 노출되는 전기장의 변화에 따라 출력되는 값을 상기 미리 설정된 값과 비교하여, 상기 시트를 점유하는 대상을 구분하기 때문에, 상기 시트에 수분이 유입되더라도 상기 시트를 점유하는 대상을 명확하게 구분할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 주요부를 도시한 측면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 제2 전극 및 수분감지부를 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 상세 구성도,
도 4는 도 2의 A-A선에 따른 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치 제어방법에 따른 순서도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 승객구분장치의 상세 구성도이다.
본 발명의 실시예에 의한 자동차를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 주요부를 도시한 측면도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 제2 전극 및 수분감지부를 나타내는 평면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 상세 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치는, 조수석 시트(10)에 설치된다. 자동차 주행시에 운전석 시트(미도시)에는 성인만이 앉게 되지만, 조수석 시트(10)에는 성인뿐만 아니라 유아 또는 어린이도 앉게 되므로, 본 발명의 실시예에 따른 승객구분장치를 이용하여 조수석 시트(10)을 점유하는 대상(1)이 공석(공기)인지, 상기 성인인지, 상기 유아 또는 어린이인지를 구분하여서, 에어백의 전개여부 및 전개압을 조절할 수 있는 것이다.
조수석 시트(10)는 승객의 엉덩이를 지지하는 착석부(12)와, 상기 승객의 등을 받치는 등받이부(14)를 포함한다. 상기 승객구분장치는 착석부(12)에 설치될 수도 있고, 등받이부(14)에 설치될 수도 있다. 이하, 조수석 시트(10)는 시트(10)로 설명하고, 상기 승객구분장치는 착석부(12)에 설치되는 것으로 한정하여 시트(10)는 착석부(12)를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치는, 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 감지하는 승객감지센서(100)와, 상기 승객감지센서(100)와 전기적으로 연결된 제어장치(50)를 포함한다.
승객감지센서(100)는 차체(20)와, 차체(20)로부터 이격되어 시트(10)에 배치된 제2 전극(30)을 포함한다.
제2 전극(30)은 시트(10)에 배치된 회로기판(51)과 전기적으로 연결되고, 회로기판(51)은 제어부(52)와 전기적으로 연결된다. 여기서, 제어부(52)는 자동차의 대표적인 제어부인 ECU(Electronic Control Unit)인 것이 바람직하나, 회로기판(51)과 함께 하나의 제어장치(50)로 통합될 수도 있다.
회로기판(51)에는 제2 전극(30)으로 교류전원을 인가하는 교류전원공급부(54)가 배치된다. 여기서, 교류전원공급부(54)는 차체(20)에 접지됨으로서, 제2 전극(30)은 차체(20)와 전기적으로 연결된 상태가 된다.
교류전원공급부(54)로부터 제2 전극(30)으로 교류전원이 인가되면, 차체(20)와 제2 전극(30)은 양(+)전극과 음(-)전극으로 교대로 동작되면서, 차체(20)와 제2 전극(30) 사이에는 도 1의 화살표로 예시한 바와 같이 전기장이 형성된다. 여기서, 상기 전기장이 시트(10)의 하측에 배치된 차체(20)로 형성되지 않도록, 시트(10)에는 제2 전극(30)의 하측에 가드부재(2)가 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전기장이 시트(10)의 상측으로 차체(20)와의 사이에 형성되어서, 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 노출될 수 있도록, 상기 가드부재(2)를 제2 전극(30)의 하측에 배치하는 것이다. 이하, 설명의 이해를 위해 차체(20)는 제1 전극(20)으로 설명하기로 한다.
상기 전기장에는 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 노출된다. 도 1에는 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인인 것으로 도시되어져 있으나 일반적인 경우로 말하면 시트(10)를 점유하는 대상은 상기 성인과 공기가 함께이다. 즉, 시트(10)가 공석일 경우에는 시트(10)를 점유하는 대상은 공기이다. 특히, 시트(10)에 유아나 어린이가 앉을 경우에는 유아보호장치(CRS;Child Restraint System)를 시트(10)에 장착한 후 그 유아보호장치에 상기 유아나 어린이가 앉게 되므로, 이러한 경우에는 시트(10)를 점유하는 대상(1)은 상기 유아보호장치와, 상기 유아 또는 어린이와, 공기가 함께이다.
여기서, 제2 전극(30)이 시트(10) 내에 배치되므로, 상기 전기장에는 시트(10)도 노출된다. 따라서, 제어장치(50)에는 시트(10)에 대한 정보는 영점셋팅되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 전기장에 노출될 수 있는 자동차의 구조물에 대한 정보도 영점셋팅되는 것이 바람직하다.
제어장치(50)는, 상기 전기장의 변화에 따라 출력되는 값을 이용하여 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 구분한다. 여기서, 상기 전기장의 변화에 따라 출력되는 값은, 후술할 전류값, 유전율 또는 정전용량 중 어느 하나의 값일 수 있다. 즉, 후술할 [수학식 1] 및 [수학식 2]에서 알수 있듯이, 상기 전류값, 유전율 및 정전용량은 상관관계가 있다.
제어장치(50)는, 상기 전기장의 변화에 따른 전류값을 측정하는 전류측정부(56)와, 상기 전류값에 따라 시트(10)를 점유하는 대상을 구분하는 제어부(52)를 포함한다.
전류측정부(56)는 회로기판(51)에 배치되어 제1 전극(20)에 접지된다.
한편, 상기 전류값은 상기 전기장의 변화에 따라 달라진다. 즉, 상기 전기장에 노출되는 시트(10)를 점유하는 대상(1)의 유전율(Permittivity)에 따라 상기 전류값은 각기 다른 값을 가진다.
통상적으로, 공기의 유전율은 약 1이고, 물의 유전율은 80, 습기(기체)의 유전율은 1, 얼음의 유전율은 100, 플라스틱류의 유전율은 2~3으로서, 각각 다른 값을 가지고 있다. 따라서, 아래의 [수학식 1]에서 알 수 있듯이, 상기 전기장에 노출되는 시트(10)를 점유하는 대상(1)의 유전율에 따라 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)은 달라진다.
[수학식 1]
Figure pat00001
상기 [수학식 1]에서, C:제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량,
Figure pat00002
:제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 대상(1)의 유전율, A:제1 전극(20)과 제2 전극(30)의 면적의 합, d:제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 거리이다.
제어부(52)는 전류측정부(56)에서 측정된 상기 전류값을 제공받아, 아래의 [수학식 2]를 통해 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 구할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00003
상기 [수학식 2]에서, I:상기 제1 전류값, C:제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량, V:교류전원공급부(54)에서 인가되는 전압이다.
제어부(52)는 전류측정부(56)에서 측정된 상기 전류값을 제공받아 계산된 정전용량(C)을 제어부(52)에 미리 설정된 정전용량과 비교하여, 시트(10)가 공석일 때의 정전용량을 만족하면 시트(10)가 공석이라고 구분하고, 시트(10)에 성인이 앉았을 때의 정전용량을 만족하면 시트(10)에 성인이 앉았다고 구분하고, 시트(10)에 상기 유아보호장치를 장착한 유아 또는 어린이가 앉았을 때의 정전용량을 만족하면 시트(10)에 유아 또는 어린이가 앉았다고 구분한다.
그런데, 시트(10)에 물이 엎질러졌을 경우에는 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이에 전압이 상승되어, 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 명확하게 구분하지 못하게 된다. 이를 방지하기 위해, 시트(10)에는 제2 전극(30)과 결합되는 절연부재(70)가 배치되고, 절연부재(70)에는 시트(10)의 수분을 감지하는 수분감지부(90)가 형성된다.
도 4는 도 2의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 절연부재(70)에는 시트(10)의 수분이 유입되는 수분유입홈(75)이 상측으로 개구되어 형성되고, 수분감지부(90)는 수분유입홈(75)을 사이에 두고 서로 이격되어 배치된 제3 전극(40) 및 제4 전극(60)을 포함한다. 본 실시예에서, 절연부재(70)는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지고, 제2 전극(30), 제3 전극(40) 및 제4 전극(60)은 실버재질로 이루어져서 절연부재(70)위에 프린트된 후, 제2 전극(30), 제3 전극(40) 및 제4 전극(60) 위에 다시 절연부재(70)를 도포함으로서, 제2 전극(30), 제3 전극(40) 및 제4 전극(60)은 절연부재(70) 내에 배치되어, 절연부재(70)와 함께 하나로 통합된다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 승객감지센서(100)는 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 감지하기 위한 제2 전극(30)과, 시트(10)의 수분량을 감지하기 위한 수분감지부(90)가 하나로 통합되어서, 절연부재(70)에 제2 전극(30), 제3 전극(40) 및 제4 전극(60)을 한번의 프린트공정으로 함께 제작할 수 있다.
또한, 수분유입홈(75)에는 수분유입홈(75)으로 유입된 수분을 흡수하는 수분흡수부재(80)가 삽입 배치된다. 본 실시예에서 수분흡수부재(80)는 부직포가 사용된다.
제3 전극(40) 및 제4 전극(60)은 저항측정부(58)와 연결되고, 저항측정부(58)는 수분유입홈(75)에 유입된 수분량에 따른 저항값을 측정한다. 저항측정부(58)는 회로기판(51)에 배치되는 것이 바람직하다.
제어부(52)는 상기 저항값에 따라 시트(10)의 수분량을 측정한다.
제어부(52)에는 시트(10)의 수분량에 따른 시트(10)를 점유하는 대상(1)의 정전용량값들이 실험을 통해 미리 설정된다. 제어부(52)는 상기 [수학식 2]를 통해 계산한 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 상기 미리 설정된 수분량에 따른 정전용량과 비교하여서, 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 구분한다. 따라서, 시트(10)가 물에 적셔져 있더라도 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 명확하게 구분할 수 있다.
제어부(52)는 상기와 같이 구분된 시트(10)를 점유하는 대상(1)에 따라, 에어백이 전개되지 않도록 하거나, 상기 에어백이 성인을 보호할 수 있는 전개압으로 전개되도록 하거나, 상기 에어백이 상기 유아 또는 어린이가 상해를 입지 않는 전개압으로 전개될 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치 제어방법에 따른 순서도이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 의한 승객구분장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다. 여기서는, 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인인지 공기(공석)인지를 구분하는 것으로 한정하여 설명하기로 한다.
먼저, 저항측정부(58)에서 수분유입홈(75)에 유입된 수분량에 의한 저항값(R)을 측정한다(S10).
제어부(52)에는 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1)과, 시트(10)가 60% 젖었을 때의 저항값(R2)이 미리 설정되어 있다. 시트(10)가 60% 젖었을 때의 저항값(R2)은 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1)보다 더 크게 설정된다.
이후, 제어부(52)는 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)을 미리 설정된 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1)과 비교한다(S20). 만약, 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)이 미리 설정된 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1) 이상이면, 제어부(52)는 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)을 미리 설정된 시트(10)가 60% 젖었을 때의 저항값(R2)과 비교한다(S25).
이후, 교류전원공급부(54)에서 제2 전극(30)으로 교류전원을 인가하면, 제1 전극(20)과 제2 전극(30)은 양(+)전극과 음(-)전극으로 교대로 동작되면서, 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이에는 상기 전기장이 형성된다. 전류측정부(56)에서는 상기 전기장 변화에 따른 상기 전류값을 측정하고, 제어부(52)는 상기 전류값에 따라 상기 [수학식 2]를 이용하여 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 측정한다(S30).
제어부(52)에는 시트(10)가 수분이 없고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C0)과, 시트(10)가 30% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C1)과, 시트(10)가 60% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C2)이 미리 설정되어 있다.
이후, 제어부(52)는 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)이 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1)보다 작으면, 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 시트(10)가 수분이 없고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C0)과 비교하여(S40), 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)이, 시트(10)가 수분이 없고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C0) 이상이면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 성인으로 구분하고, 작으면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 공석으로 구분한다.
또한, 제어부(52)는 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)이 시트(10)가 30% 젖었을 때의 저항값(R1) 이상이고, 시트(10)가 60% 젖었을 때의 저항값(R2) 보다 작으면, 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 시트(10)가 30% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C1)과 비교하여(S42), 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)이, 시트(10)가 30% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C1) 이상이면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 성인으로 구분하고, 작으면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 공석으로 구분한다.
또한, 제어부(52)는 저항측정부(58)에서 측정된 저항값(R)이 시트(10)가 60% 젖었을 때의 저항값(R2) 이상이면, 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)을 시트(10)가 60% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C2)과 비교하여(S44), 측정된 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 정전용량(C)이, 시트(10)가 60% 젖어있고 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 성인일 때의 정전용량값(C2) 이상이면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 성인으로 구분하고, 작으면 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 공석으로 구분한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 승객구분장치의 상세 구성도이다. 여기서는 전술한 실시예와 동일한 것에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명은 생략하고, 다른점만을 설명하기로 한다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 승객구분장치는 전술한 실시예와 다른점을 알 수 있다.
즉, 전술한 실시예에서는 제1 전극(20)이 차체(20)였으나, 여기서는 제1 전극(20)이 시트(10) 내에 배치된다.
이와 같이, 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)을 모두 시트(10) 내에 배치하게 되면, 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이의 거리가 가깝기 때문에, 쿨롱의법칙에 의해 상기 전기장의 세기가 강해져서 센싱감도가 향상될 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서는 상기 전기장이 시트(10)의 하측으로 형성되는 것을 방지하기 위해, 제2 전극(30)의 하측에 상기 가드부재(2)를 설치하였으나, 시트(10) 내에서 제1 전극(20)과 제2 전극(30) 사이에 형성된 상기 전기장을 이용할 수 있으므로, 상기 가드부재(2)를 설치할 필요가 없게 된다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 승객구분장치는, 시트(10)의 수분량에 따라 출력되는 값을 제어부(52)에 미리 설정해놓고, 시트(10)를 점유하는 대상(1)이 노출되는 상기 전기장의 변화에 따라 출력되는 값을 상기 미리 설정된 값과 비교하여, 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 구분하기 때문에, 시트(10)에 수분이 유입되더라도 시트(10)를 점유하는 대상(1)을 명확하게 구분할 수 있다.
이상에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
1: 시트를 점유하는 대상 10: 시트
12: 착석부 14: 등받이부
20: 제1 전극 30: 제2 전극
40: 제3 전극 50: 제어장치
51: 회로기판 52: 제어부
54: 교류전원공급부 56: 전류측정부
58: 저항측정부 60: 제4 전극
70: 절연부재 75: 수분유입홈
80: 수분흡수부재 90: 수분감지부
100: 승객감지센서

Claims (9)

  1. 제1 전극;
    시트를 점유하는 대상이 노출되는 전기장을 상기 제1 전극과의 사이에 형성하는 제2 전극;
    상기 시트의 수분량을 감지하는 수분감지부; 및
    상기 전기장의 변화 및 상기 수분량에 따라 상기 시트를 점유하는 대상을 구분하는 제어부;를 포함하는 승객구분장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기장의 변화에 따른 전류값을 측정하는 전류측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전류값에 따라 출력되는 값을, 미리 설정된 상기 수분량에 따라 출력되는 값과 비교하여, 상기 시트를 점유하는 대상을 구분하는 승객구분장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 또는 제2 전극으로 교류전원을 공급하는 교류전원공급부를 더 포함하는 승객구분장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극은 차체에 배치되고, 상기 제2 전극은 상기 시트에 배치된 승객구분장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 전극 및 제2 전극은 모두 상기 시트에 배치된 승객구분장치.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 제2 전극과 결합되고, 상기 시트의 수분이 유입되는 수분유입홈이 형성되며, 상기 시트에 배치된 절연부재를 더 포함하고,
    상기 수분감지부는 상기 수분유입홈을 사이에 두고 상기 절연부재에 배치된 제3 전극 및 제4 전극을 포함하는 승객구분장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 수분유입홈에 삽입되어, 상기 수분유입홈으로 유입된 수분을 흡수하는 수분흡수부재를 더 포함하는 승객구분장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 절연부재는 PET(polyethylene terephthalate)로 이루어지고,
    상기 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극은 상기 PET에 프린트된 승객구분장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 수분유입홈에 유입된 수분량에 따른 저항값을 측정하는 저항측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 저항값에 따라 상기 시트의 수분량을 측정하는 승객구분장치.
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