KR20130063073A - 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 - Google Patents

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브 Download PDF

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KR20130063073A
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김용갑
김현준
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 밸브의 동작성 및 내구성이 향상되도록 밸브를 구성하는 부품들의 조립 구조를 개선한 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는, 모듈레이터 블록의 보어에 설치되며 길이방향으로 관통하는 관통공이 형성된 슬리브; 상기 슬리브의 상부를 밀폐시키는 마그네틱 코어; 상기 슬리브 내에서 가이드되며 진퇴가능하게 설치되는 아마츄어; 상기 슬리브 내에 압입되며 상기 아마츄어에 의하여 개폐가능한 오리피스가 형성된 밸브시트; 및 상기 아마츄어를 상기 오리피스 쪽으로 가압하는 복원스프링;을 포함한다.

Description

브레이크 시스템용 솔레노이드밸브{Solenoid valve for brake system}
본 발명은 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 밸브의 동작성 및 내구성이 향상되도록 밸브를 구성하는 부품들의 조립 구조를 개선한 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 제동의 안전성 및 성능향상을 위하여 다양한 브레이크 시스템이 설치되어 사용되고 있다. 예컨대, 바퀴의 슬립을 감지하여 바퀴 측으로 가해지는 제동압력을 제어함으로써 제동 중 바퀴가 잠기는 현상을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS)이나 모터를 이용하여 유압을 직접 생성하고 그 유압을 통해 제동력을 확보하도록 하는 회생제동 브레이크 시스템(AHB)이 있으며, 이러한 브레이크 시스템은 제동압력의 제어를 브레이크 유압라인의 유로를 개폐하는 다수의 솔레노이드밸브를 구비한다. 솔레노이드밸브는 평소 개방상태를 유지하는 노말 오픈(Normal Open)형 솔레노이드밸브와, 평소 폐쇄상태를 유지하는 노말 클로즈(Normal Close)형 솔레노이드밸브로 구별된다.
도 1은 종래의 노말 클로즈형 솔레노이드밸브를 나타낸 것이다.
도면을 참조하면, 솔레노이드밸브는 브레이크 시스템의 유로들이 형성된 모듈레이터 블록(11)의 보어(15)에 압입되어 설치되며, 유체의 흐름을 위하여 모듈레이터 블록(11)의 유입유로(13) 및 유출유로(14)와 연통하는 입구(3)와 출구(4)를 갖는 중공의 밸브하우징(1)을 구비한다.
밸브하우징(1)의 내부에는 입구(3) 및 출구(4)와 연통하도록 내부가 중공되며, 그 상부에 오리피스(8a)가 형성된 밸브시트(8)가 압입되어 설치된다.
또한, 밸브하우징(1)의 상측에는 그 내부에 설치되는 아마츄어(5)가 진퇴할 수 있도록 원통형 슬리브(6)가 결합되고, 슬리브(6)의 개방된 단부에는 슬리브(6)의 개방된 부분을 폐쇄하며 아마츄어(5)를 진퇴시키기 위한 마그네틱 코어(7)가 결합된다.
아마츄어(5)는 자성체로 이루어지며 진퇴운동을 통해 밸브하우징(1) 내에 설치된 밸브시트(8)의 오리피스(8a)를 개폐한다. 이를 위해 아마츄어(5)는 밸브하우징(1)의 중공된 관통공(2)을 통하여 밸브시트(8) 쪽으로 연장된 개폐부(5a)를 구비한다.
아마츄어(5)와 마그네틱 코어(7) 사이에는 아마츄어(5)가 평소 오리피스(8a)를 폐쇄할 수 있도록 아마츄어(5)를 가압하는 복원스프링(9)이 설치되고, 슬리브(6)와 마그네틱 코어(7)의 외측에는 아마츄어(5)를 진퇴시키는 여자코일조립체(미도시)가 설치된다.
이러한 솔레노이드밸브(10)는 여자코일조립체에 전원이 인가될 때 마그네틱 코어(7)와 아마츄어(5) 사이에 자기력이 생기고, 이 자기력에 의해 아마츄어(5)가 마그네틱 코어(7) 쪽으로 이동하면서 밸브시트(8)의 오리피스(8a)를 개방시킨다. 반면, 여자코일조립체에 전원이 인가되지 않는 경우에는 자기력이 작용하지 않아 복원스프링(9)의 탄성에 의해 아마츄어(5)가 원상태로 복귀되면서 오리피스(8a)가 닫힌다.
이처럼 자기장이 형성되면, 아마츄어(5)가 마그네틱 코어(7) 쪽으로 이동하면서 밸브시트(8)의 오리피스(8a)를 열어준다. 여자코일조립체에 전원이 인가되지 않을 때는 자기장이 형성되지 않으므로 복원스프링(9)의 탄성에 의해 아마츄어(5)가 오리피스(8a)을 폐쇄하도록 동작한다.
전술한 솔레노이드밸브(10)는 아마츄어(5)가 동작할 때 슬리브(6)에 의하여 아마츄어(5)의 이동이 안내되도록 구성된다. 즉, 아마츄어(5)가 슬리브(6)에 의해 가이드되어 이동되도록 이루어진다. 미설명된 참조부호 'L1'은 아마츄어(5)가 슬리브(6)에 의해 안내되는 길이를 나타낸다.
상기와 같은 솔레노이드밸브(10)는 잦은 제동으로 인하여 작동 내구성을 확보하여야 한다. 상기 작동 내구성을 확보하기 위해서는 아마츄어(5)가 밸브시트(8)와 접촉시 흔들림이 없어야 하는데, 이러한 흔들림을 최소화하기 위해서는 밸브시트(8)와 근접한 부분에서 아마츄어(5)의 이동을 안정적으로 안내하도록 이루어져야 한다.
그러나 아마츄어(5)의 운동을 안내하는 슬리브(6)가 밸브하우징(1)에 조립되고, 밸브시트(8)는 밸브하우징(1) 내에 조립됨에 따라 밸브시트(8)와 아마츄어(5)의 상대적 동심 및 직각도를 확보하기가 어렵다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여, 슬리브(6)의 길이를 증가시켜 아마츄어(5)의 안내길이를 증가시키는 방법이 제안되었으나, 이는 솔레노이드밸브(10)의 전체 길이 증가의 문제점 및 밸브하우징(1)에 의하여 길이 확보에 제한이 따르는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 아마츄어의 안내길이를 종래에 비해 상대적으로 길게 확보할 수 있으며 아마츄어와 밸브시트와의 상대적 동심 및 직각도를 확보하여 작동 내구성을 향상시킬 수 있는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는, 모듈레이터 블록의 보어에 설치되며 둘레에 내부와 외부가 연통하는 유로홀이 형성되고 길이방향으로 관통하는 관통공이 형성된 슬리브; 상기 슬리브의 상부를 밀폐시키는 마그네틱 코어; 상기 슬리브 내에서 가이드되며 진퇴가능하게 설치되는 아마츄어; 상기 슬리브 내에 압입되며 상기 아마츄어에 의하여 개폐가능한 오리피스가 형성된 밸브시트; 및 상기 아마츄어를 상기 오리피스 쪽으로 가압하는 복원스프링;을 포함한다.
바람직하게, 상기 슬리브의 외주면에 설치되어 상기 모듈레이터 블록에 고정되는 플랜지가 마련된 밸브홀더를 더 구비한다.
바람직하게, 상기 밸브홀더는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의하여 부착된다.
바람직하게, 상기 슬리브에는 상기 밸브시트의 지지를 위한 적어도 하나의 단차부를 포함한다.
바람직하게, 상기 마그네틱 코어는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의하여 부착된다.
바람직하게, 상기 마그네틱 코어, 슬리브, 밸브홀더는 단조 또는 프레스 공법에 의해 형성된다.
바람직하게, 상기 밸브시트의 하부에는 오리피스와 연통하는 요입부가 형성되고, 상기 요입부에는 필터부재가 마련된다.
바람직하게, 상기 마그네틱 코어의 하면에 중심에는 하측으로 돌출된 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부는 상기 복원스프링에 삽입되어 복원스프링을 지지한다.
본 발명에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브는 밸브시트와 슬리브를 연결하는 밸브하우징을 제거함으로써 밸브의 구조를 단순화시킴은 물론, 아마츄어와 밸브시트의 상대적 동심 및 직각도를 확보함과 동시에 아마츄어를 안내하는 슬리브의 길이를 증가시킴으로써 아마츄어를 안정적으로 작동시켜 밸브의 응답성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래의 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브의 오리피스가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브를 나타내는 단면도이고, 도 3은 상기 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브의 오리피스가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브(100)는 모듈레이터 블록(101)에 삽입되는 슬리브(110)와, 슬리브(110)의 상부에 결합된 마그네틱 코어(130)와, 슬리브(110) 내에서 진퇴가능하도록 마련된 아마츄어(140)와, 슬리브(110) 내에 설치되는 밸브시트(150) 및, 아마츄어(140)를 밸브시트(150) 측으로 가압하는 복원스프링(170)을 구비한다.
슬리브(110)는 중앙에 길이방향으로 관통하는 관통공(112)이 구비된 원통 형상을 갖는다. 슬리브(110)의 외면에는 슬리브(110)를 모듈레이터 블록(101)의 보어(102) 입구 측에 고정하기 위한 플랜지(125)가 마련된 밸브홀더(120)가 설치된다. 이때, 밸브홀더(120)는 후술할 슬리브(110)에 형성된 유로홀(113)의 상측에 위치하도록 부착되되, 이 밸브홀더(120)는 슬리브(110)에 레이저 용접에 의하여 고정된다. 즉, 도 2에 도시된 참조부호 '118'는 레이저 용접부를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 슬리브(110)가 모듈레이터 블록(101)의 보어(102)에 삽입됨에 따라 슬리브(110) 즉, 솔레노이드밸브(100)가 모듈레이터 블록(101)에 안정적으로 고정되도록 밸브홀더(120)가 슬리브(110)에 부착된다. 도시된 바와 같이, 밸브홀더(120)에 마련된 플랜지(125)는 모듈레이터 블록(101)의 변형부(105)에 의하여 모듈레이터 블럭(101)에 고정된다. 변형부(105)는 솔레노이드밸브(100)를 모듈레이터 블록(101)에 압입한 후에 플랜지(125) 주위의 모듈레이터 블록(101) 부분에 압력을 가하여 변형시킨 것이다. 이에 따라 별도의 부재 없이 간단히 모듈레이터 블록(101)에 솔레노이드밸브(100)가 고정될 수 있다.
한편, 슬리브(110)에는 관통공(102)과 오일이 유입 및 배출되도록 모듈레이터 블록(101)에 형성된 유입유로(103)와 연통하는 유로홀(113)이 형성된다. 상기 유로홀(113)은 솔레노이드밸브(110)의 내부와 외부를 연통시키는 역할을 한다. 이때, 슬리브(110)는 그 길이방향으로 관통공(102)이 형성됨에 따라 관통공(102)의 하부를 통해 모듈레이터 블록(101)에 형성된 유출유로(104)와 연통된다.
아울러, 슬리브(110)의 하부에는 후술할 밸브시트(150)의 지지를 위한 적어도 하나의 단차부(115)가 형성된다. 도시된 바에 의하면, 단차부(115)는 길이방향 하측으로 갈수록 슬리브(110)의 내경이 점차적으로 커지도록 이루어지게 된다. 따라서, 슬리브(110)의 하측 내에 설치되는 밸브시트(150)는 단차부(115)에 의하여 안정적으로 조립될 수 있다.
이와 같은 슬리브(110)는 아마츄어(140)가 내부에서 진퇴하도록 원통형상을 가지며, 그 상부와 하부가 개방된 상태이다. 이에, 개방된 상부에는 슬리브(110)의 개방된 상부를 폐쇄하며 아마츄어(140)를 진퇴시키기 위한 전자기력을 발생시키는 마그네틱 코어(130)가 결합된다. 이 마그네틱 코어(130)는 슬리브(110)에 레이저 용접에 의하여 부착되며, 참조부호 '119'는 레이저 용접부를 나타낸다.
한편, 상기 전자기력을 발생시키기 위하여 마그네틱 코어(130)와 슬리브(110)의 외측에는 전원의 인가에 의해 자기장을 발생시키는 여자코일조립체(미도시)가 설치된다. 이에, 여자코일조립체에 전원이 인가되면 아마츄어(140)가 마그네틱 코어(130) 쪽으로 이동하게 된다.
또한, 여자코일조립체에 전원을 차단시 아마츄어(140)가 원래의 위치로 복귀되어 밸브시트(150)의 오리피스(152)를 폐쇄하도록 상기 아마츄어(140)와 마그네틱 코어(130) 사이에 복원스프링(170)이 설치된다.
보다 구체적으로, 복원스프링(170)은 아마츄어(140)의 상부에 형성된 스프링 삽입홈(147)에 삽입되어 아마츄어(140)를 가압하게 된다. 또한, 복원스프링(170)은 마그네틱 코어(130)의 하면 중심으로부터 하측으로 돌출 형성된 돌기부(137)가 복원스프링(170)에 삽입되도록 이루어짐에 따라 스프링 삽입홈(147) 및 돌기부(137)에 의하여 지지된다.
밸브시트(150)는 슬리브(110)의 하단 개구부를 통해 슬리브(110)의 관통공(112) 내에 압입 고정된다. 밸브시트(150)는 길이방향으로 관통하는 내부유로(154)와, 내부유로(154)의 상부에 유로의 개폐를 위한 오리피스(152)가 형성된다. 이러한 밸브시트(150)는 딥 드로잉 가공에 의해 쉽게 제조될 수 있으며, 외면이 슬리브(110) 내에 압입 고정된다. 밸브시트(150)는 전술된 바와 같이 슬리브(110)의 단차부(115)에 의해 지지됨으로써 안정된 결합을 유지한다.
아마츄어(140)는 전술된 바와 같이 슬리브(110)내에서 상하로 진퇴 가능하게 설치된다. 아마츄어(140)는 외경이 슬리브(110)의 내경에 대응하는 원통형으로 마련되며, 외면에는 상하방향으로 오일이 유통하는 아마츄어유로(141)가 형성된다. 아마츄어(140) 하단에는 밸브시트(150)의 오리피스(152)를 폐쇄할 수 있는 개폐부(142)가 형성된다. 이는 아마츄어(140)의 진퇴에 따라 오리피스(152)가 개폐될 수 있도록 한 것이다. 이때, 개폐부(142)는 구체 형상의 볼인 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 개폐부(142)가 오리피스(152)를 개폐하도록 오리피스(152)와 형합하는 형상을 갖는다면 아마츄어(140)와 일체로 형성될 수 있다.
이러한 아마츄어(140)는 슬리브(110) 내면에 의해 가이드되며 진퇴가 안내된다. 즉, 본 발명에 따른 솔레노이드밸브(100)는 슬리브(110)의 길이를 증가시켜 도 1에 도시된 종래의 밸브하우징(1)의 역할을 함께 수행하도록 함으로써, 종래의 아마츄어(5)를 가이드하는 슬리브(6)의 안내 길이(L1)에 비하여 본 발명에 다른 아마츄어(140)를 가이드하는 슬리브(110)의 아마츄어 안내 길이(L2)가 증가되게 된다. 이에 따라 아마츄어(140)를 안정적으로 지지하며 작동시킴으로써 흔들림 없이 이동되어 작동 내구성이 향상되게 된다.
또한, 슬리브(110) 내에 아마츄어(140)와 밸브시트(150)를 마련함으로써 아마츄어(140)와 밸브시트(150)의 상대적 동심 및 직각도를 용이하게 확보할 수 있게 된다.
부가적으로, 도시된 바에 의하면, 모듈레이터 블록(101)의 유출유로(104)로 배출되는 오일의 이물질을 걸러주도록 슬리브(110)의 하측에 필터부재(160)가 설치된다. 보다 구체적으로, 필터부재(160)는 밸브시트(150)의 하면에 형성된 요입홈(156)에 설치된다. 요입홈(156)은 오리피스(152) 및 내부유로(154)와 연통하게 형성된다. 이때, 필터부재(160)는 유출유로(104) 측에 마련된 밸브시트(150)에만 설치되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않으며, 모듈레이터 블록(101)의 유입유로(103)로 유입되는 오일의 이물질을 걸러주도록 슬리브(110)의 유로홀(113) 측에 설치될 수도 있다.
아울러, 본 발명에 따른 마그네틱 코어(130), 슬리브(110), 밸브홀더(120)는 저비용의 제조 공법 예컨대, 단조 또는 프레스 가공을 통하여 제조될 수 있다.
그러면, 상기와 같은 구성을 갖는 솔레노이드밸브가 동작되는 상태에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 마그네틱 코어(130)와 슬리브(110)의 외측에 마련된 여자코일조립체(미도시)에 전원이 인가되면 자기장이 형성되어 아마츄어(140)가 복원스프링(170)의 탄성력을 이기면서 상부로 이동하게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 아마츄어(140)가 상승하며 오리피스(152)가 개방된다. 이에, 유입유로(103)와 유로홀(113)을 통해 유입된 오일이 오리피스(152)를 경유하여 유출유로(104)로 흐른다.
또한, 여자코일조립체에 전원이 차단되면 자기장이 제거되면서 복원스프링(170)의 탄성력에 의하여 아마츄어(140)가 하강하여 아마츄어(140)의 하단에 형성된 개폐부(142)가 밸브시트(150)의 오리피스(152)를 폐쇄하게 된다.
이러한 동작이 이루어질 때 아마츄어(140)는 슬리브(110) 내에서 안정적으로 가이드되어 이동된다. 이는 아마츄어(140)를 가이드하는 슬리브(110)의 길이가 종래에 비하여 증가함에 따라 아마츄어(140)를 가이드하는 길이(L2)가 증가하기 때문에 아마츄어(140)를 안정적으로 지지할 수 있게 된다. 이에 따라, 아마츄어(140)가 흔들림을 최소화하며 안정적으로 진퇴 운동함으로써 작동 내구성이 향상됨은 물론, 슬리브(110)의 하부에 밸브시트(150)가 압입됨에 따라 아마츄어(140)와 밸브시트(150)의 동심 및 직각도를 확보할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 솔레노이드밸브 110 : 슬리브
120 : 밸브홀더 130 : 마그네틱 코어
140 : 아마츄어 150 : 밸브시트
160 : 필터부재 170 : 복원스프링

Claims (8)

  1. 모듈레이터 블록의 보어에 설치되며 둘레에 내부와 외부가 연통하는 유로홀이 형성되고 길이방향으로 관통하는 관통공이 형성된 슬리브;
    상기 슬리브의 상부를 밀폐시키는 마그네틱 코어;
    상기 슬리브 내에서 가이드되며 진퇴가능하게 설치되는 아마츄어;
    상기 슬리브 내에 압입되며 상기 아마츄어에 의하여 개폐가능한 오리피스가 형성된 밸브시트; 및
    상기 아마츄어를 상기 오리피스 쪽으로 가압하는 복원스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브의 외주면에 설치되어 상기 모듈레이터 블록에 고정되는 플랜지가 마련된 밸브홀더를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브홀더는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브에는 상기 밸브시트의 지지를 위한 적어도 하나의 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어는 상기 슬리브에 레이저 용접에 의하여 부착되는 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어, 슬리브, 밸브홀더는 단조 또는 프레스 공법에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 밸브시트의 하부에는 오리피스와 연통하는 요입부가 형성되고, 상기 요입부에는 필터부재가 마련된 것을 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 코어의 하면에 중심에는 하측으로 돌출된 돌기부가 형성되고, 상기 돌기부는 상기 복원스프링에 삽입되어 복원스프링을 지지하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 브레이크 시스템용 솔레노이드밸브.
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CN107725839A (zh) * 2016-08-12 2018-02-23 株式会社万都 止回阀的开闭部加工方法及通过此加工的止回阀
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