KR20150028043A - Wireless power transfer method between devices using NFC - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선전력 전송기술에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 NFC를 이용하여 스마트폰과 같은 전자기기 간에 무선충전을 할 수 있는 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a wireless power transmission technology, and more particularly, to a wireless charging method using an NFC between electronic devices such as a smart phone.
무선으로 에너지를 전달하는 무선 전력 전송 기술로서 자기유도 현상을 이용한 무선 충전 시스템이 사용되고 있다. A wireless charging system using a magnetic induction phenomenon is being used as a wireless power transmission technology for transferring energy wirelessly.
예컨대, 전동칫솔 또는 무선 면도기 등이 전자기 유도의 원리로 충전되며, 최근에는 전자기 유도를 이용하여 휴대전화나 PDA, MP3 플레이어, 노트북 컴퓨터와 같은 휴대기기를 충전할 수 있는 무선충전제품들이 출시되고 있다. For example, an electric toothbrush or a wireless shaver is charged with the principle of electromagnetic induction, and recently, wireless charging products capable of charging a portable device such as a mobile phone, a PDA, an MP3 player, and a notebook computer by using electromagnetic induction have been introduced .
그러나, 하나의 코일에서 다른 코일로 자기장을 통해 전류를 유도하는 자기유도 방식은 코일 사이의 거리 및 상대적 위치에 매우 민감하여 두 코일 사이의 거리가 약간 떨어지거나 틀어져도 전송 효율이 급속히 떨어진다. 이에 따라 이러한 자기유도 방식의 충전 시스템은 수 cm 이하의 근거리에서만 사용할 수 있다는 약점이 있다.However, the magnetic induction method of inducing a current from one coil to another through a magnetic field is very sensitive to the distance between the coils and the relative position thereof, so that the transmission efficiency is rapidly deteriorated even if the distance between the two coils is slightly decreased or turned. Accordingly, such a magnetic induction type charging system has a weak point that it can be used only at a short distance of a few cm or less.
한편, 미국특허 7,741,735호에서는 공진장의 감쇄파 결합에 기반을 둔 비방사형 에너지 전달 방식을 개시하고 있다. 이는 두 개의 동일한 주파수를 갖는 공진체가 주위의 다른 비공진체와는 영향을 미치지 않지만 서로 커플링하려는 경향을 가지는 점을 이용한 것으로 기존의 전자기 유도에 비하여 먼 거리까지 에너지를 전달할 수 있는 기술로서 소개되고 있다. On the other hand, U.S. Patent No. 7,741,735 discloses a non-radiation energy transfer method based on attenuation wave coupling of a resonance field. This is because the resonator with two identical frequencies has a tendency to be coupled to each other without affecting other surrounding non-resonators, and this technique has been introduced as a technology capable of transmitting energy to a far distance as compared with the conventional electromagnetic induction .
이와 같이 다양한 무선전력 전송방법은 당연히 해당하는 무선전력 송신기가 존재하는 곳에서 사용할 수 있다. 그러나, 전자기기의 배터리가 방전되어 사용할 수 없으나 긴급하게 전자기기를 이용하여야 하는 상황이 발생할 수 있다. 이와 같은 상황에서 매우 작은 전력이라도 손쉽게 충전할 수 있는 방법이 있다면 매우 유용할 것이다.
Such various wireless power transmission methods can of course be used where the corresponding wireless power transmitter is present. However, although the battery of the electronic device is discharged and can not be used, a situation may occur that the electronic device must be used urgently. In such a situation it would be very useful if there was a way to easily charge even very small power.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 무선전력 송신기가 없더라도 전자기기 사이에서 간편하게 무선전력을 전송할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of easily transmitting wireless power between electronic devices without a wireless power transmitter.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 전자기기에 통상적으로 포함되어 있는 NFC(Near Field Communication) 기능을 이용하여 저전력의 무선충전을 수행한다. In order to solve such a problem, the present invention performs low-power wireless charging using an NFC (Near Field Communication) function normally included in an electronic device.
본 발명의 일면에 따른 무선전력 전송 방법은, 각각 NFC 통신 기능을 갖는 송신측 전자기기와 수신측 전자기기 사이에서 NFC 통신을 이용하여 무선전력을 전송하는 방법으로서, 상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 무선충전을 요청하는 단계; 상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 상기 송신측 전자기기로부터 무선충전 응답을 수신하는 단계; 및 상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 상기 송신측 전자기기로부터 무선전력을 수신하는 단계를 포함하여 이루어진다. A wireless power transmission method according to an aspect of the present invention is a method for transmitting wireless power using NFC communication between a transmission side electronic device and a reception side electronic device each having an NFC communication function, Requesting wireless charging using the wireless charging method; Receiving the wireless charging response from the transmitting-end electronic device using the NFC communication; And receiving the radio power from the transmitting-end electronic device using the NFC communication.
여기에서, 상기 수신측 전자기기는, 두 개 이상의 안테나와, 상기 두 개 이상의 안테나 중 적어도 하나에 구비되어 있으며 서로 다른 용량을 갖는 커패시터와 각각 연결되는 두 개의 스위치를 포함하여 상기 스위치를 개폐함으로써 연결된 상기 안테나가 두 개의 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 하는 커패시터 스위칭 회로를 포함하는 안테나 모듈; NFC 통신 기능을 제공하는 NFC 통신 모듈; 및 상기 안테나 모듈을 통해 수신된 무선전력을 부하에 적합한 전력으로 변환하는 멀티모드 무선충전 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.Here, the receiving-side electronic device may include two or more antennas, and two switches provided on at least one of the two or more antennas and connected to capacitors having different capacities, An antenna module including a capacitor switching circuit that allows the antenna to operate in two different frequency bands; NFC communication module providing NFC communication function; And a multimode wireless charging module for converting the wireless power received through the antenna module into a power suitable for the load.
상기 안테나 모듈은, NFC 통신을 위한 주파수 대역과 자기공진 방식 무선전력 전송을 위한 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나; 및 자기유도 방식 무선전력 전송을 위한 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나를 포함할 수 있다.Wherein the antenna module comprises: a first antenna operating in a frequency band for NFC communication and a frequency band for self-resonant wireless power transmission; And a second antenna operating in a frequency band for magnetic induction wireless power transmission.
또한, 상기 멀티모드 무선충전 모듈은, 상기 안테나 모듈을 통해 수신된 무선전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 정류기; 및 변환된 상기 DC 전력을 부하에 적합한 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터를 포함할 수 있다.
The multi-mode wireless charging module may further include: a rectifier for converting radio power received through the antenna module to DC power; And a DC-DC converter for converting the converted DC power into a voltage suitable for the load.
본 발명에 따르면, 무선전력 수신이 필요한 수신기기 주위에 무선전력 송신기가 존재하지 않는 상황에서 주위의 전자기기를 사용하여 무선전력을 전송하여 긴급 충전이 가능한 효과가 있다.
According to the present invention, there is an effect that emergency charging can be performed by transmitting wireless power using peripheral electronic devices in a situation where there is no wireless power transmitter around a receiving device requiring wireless power reception.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법이 수행될 수 있는 무선전력 수신기기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 나타난 무선전력 수신기기의 안테나 모듈의 안테나부의 구성을 나타낸다.
도 3은 도 1에 나타난 무선전력 수신기기의 안테나 모듈에서 사용되는 커패시터 스위칭 회로를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법이 수행될 수 있는 무선전력 송신기기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법을 나타내는 흐름도이다. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power receiving apparatus in which an electromagnetic period wireless charging method according to an exemplary embodiment of the present invention can be performed.
2 shows a configuration of the antenna unit of the antenna module of the wireless power receiving apparatus shown in FIG.
FIG. 3 shows a capacitor switching circuit used in the antenna module of the wireless power receiving apparatus shown in FIG.
4 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmission device in which an electromagnetic period wireless charging method according to an exemplary embodiment of the present invention can be performed.
5 is a flowchart illustrating a method for wirelessly charging an electromagnetic period according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선전력 전송 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a method of transmitting an electromagnetic period wireless power according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법이 수행될 수 있는 무선전력 수신기기의 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power receiving apparatus in which an electromagnetic period wireless charging method according to an exemplary embodiment of the present invention can be performed.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 수신기기(100)는 안테나 모듈(110), NFC(Near Field Communication) 통신 모듈(120), 멀티모드 무선충전 모듈(130)을 포함한다.1, a wireless
NFC는 스마트폰과 같은 전자기기가 10cm 정도의 근거리에서 무선통신을 하기 위한 기술로서 13.56MHz 대역에서 P2P 통신을 지원한다. NFC 통신 모듈(120)은 이와 같은 NFC 통신 기능을 제공하는 모듈로서, 본 발명의 실시예에 따른 멀티모드 무선전력 수신기기(100)에 해당하는 스마트폰과 같은 전자기기에 통상적으로 포함될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선전력 전송 방법에서는 이와 같은 NFC 통신을 이용하여 무선전력 전송을 수행한다.NFC supports P2P communication in the 13.56MHz band as a technology for electronic communication such as smart phone for wireless communication in a short distance of about 10cm. The NFC
멀티모드 무선충전 모듈(130)은 무선전력 수신을 위한 모듈로서 수신된 무선 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 정류기와 이를 부하에 맞는 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터 등을 포함할 수 있다.The multimode
본 발명의 실시예에 따른 멀티모드 무선전력 수신기기는 자기유도 방식과 자기공진 방식의 두 가지 무선전력 전송방식을 모두 사용할 수 있으며, 더 구체적으로 자기유도 방식 중 PMA(Power Matters Alliance) 방식과 WPC(Wireless Power Consortium) 방식을 사용할 수 있으며, 자기공진 방식 중 A4WP(Alliance for Wireless Power) 방식을 모두 사용할 수 있다. The multimode wireless power receiver according to the embodiment of the present invention can use both of the two types of wireless power transmission methods of the magnetic induction type and the self resonance type. More specifically, among the magnetic induction type, the PMA (Power Matrix Alliance) Wireless Power Consortium (AWC) method can be used, and A4WP (Alliance for Wireless Power) method among all the self resonance methods can be used.
안테나 모듈(110)은 멀티모드 무선전력 수신을 가능하게 하기 위하여 두 개의 안테나를 포함하도록 구성된다.The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 수신기기의 안테나 모듈중 안테나부의 구성을 나타낸다.2 shows a configuration of an antenna part of an antenna module of a wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타난 바와 같이, 안테나부(112)는 NFC 및 자기공진용 안테나(114)와 자기유도용 코일(116)을 포함하며, NFC 및 자기공진용 안테나(114)와 자기유도용 코일(116)은 공통의 마그네틱 시트(118)에 부착되어 있다.2, the
NFC 및 자기공진용 안테나(114)는 6.78MHz 대역을 사용하는 A4WP 방식 무선전력 전송과 13.56MHz 대역을 사용하는 NFC를 위해 사용될 수 있으며, 자기유도용 코일(116)은 100-205KHz를 사용하는 PMA 방식 무선전력 전송과 400KHz를 사용하는 WPA 방식 무선전력 전송을 위해 사용될 수 있다. The NFC and self-
각 안테나가 두 개의 주파수 대역에서 사용되도록 하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 수신기기에서는 커패시터 스위칭을 이용하여 두 개의 대역을 생성한다.In order to allow each antenna to be used in two frequency bands, a wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention generates two bands using capacitor switching.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 수신기기의 안테나 모듈에서 사용되는 커패시터 스위칭 회로를 나타낸다.3 shows a capacitor switching circuit used in an antenna module of a wireless power receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3에 나타난 바와 같이, 각 안테나(114, 116)에 대하여 서로 다른 용량을 갖는 커패시터(C1&C2, C3&C4)와 각각 연결되는 두 개의 스위치(SW1, SW2)가 구비되어 스위치(SW1, SW2)를 적절히 개폐함으로써 각 안테나가 해당 대역에서 동작할 수 있도록 한다. Two switches SW1 and SW2 connected to the capacitors C1 and C2 and C3 and C4 having different capacitances are provided for each of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 멀티모드 무선전력 수신기기에 무선전력을 송신하는 무선전력 송신기의 구성을 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless power transmitter for transmitting wireless power to a multimode wireless power receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 4에 나타난 바와 같이, 무선전력 송신기(200)는 안테나 모듈(210), NFC(Near Field Communication) 통신 모듈(220) 및 무선전력 전송 모듈(230)을 포함한다.4, the
무선전력 송신기(200)의 안테나 모듈(210)은 NFC 통신을 위한 안테나와 무선전력 송신기(200)에서 사용하는 무선전력 전송 모드의 무선전력 전송을 수행하기 위한 안테나를 포함할 수 있다. 무선전력 전송 모듈(230)은 하나 또는 그 이상의 무선전력 전송 모드에 따른 무선전력 전송을 수행할 수 있으며, 특히 NFC 통신 기능을 이용하여 무선전력 전송을 수행할 수 있다.The
이제, 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법에 대해 상세히 설명한다.Now, a method for wirelessly charging an electromagnetic period according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법을 나타내는 흐름도로서, 수신측 전자기기의 입장에서 도시한 것이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of wirelessly charging an electromagnetic period according to an embodiment of the present invention, which is shown from the viewpoint of a receiving-side electronic device.
도 5에 나타난 바와 같이, NFC 통신기능을 갖는 전자기기인 수신측(100)은 NFC 통신을 이용하여 무선충전을 요청한다(S210). 본 발명의 실시예에 따른 전자기기간 무선 충전 방법에서는 NFC 통신의 피어 모드(Peer Mode)의 프로토콜을 따른다. As shown in FIG. 5, the
이에 NFC 통신기능을 갖는 전자기기인 송신측(200)은 무선충전 요청에 대한 무선충전 응답을 송신한다. 더 구체적으로, 송신측(200)은 초기화 상태에서 대기하다가, 수신측(100)으로부터 무선충전 요청을 받으면, 발신기(initiator) 모드로 변환되어 무선충전 응답을 송신한다. 이에 따라, 수신측(100)은 송신측(200)으로부터의 무선충전 응답을 수신한다(S220).The transmitting
다음, 발신기 모드로 변환된 송신측(200)의 애플리케이션은 능동 통신모드 혹은 수동 통신모드와 전송속도를 결정하고, 외부에 존재하는 RF 대역을 위하여 테스트를 수행한다. 외부 RF 대역이 검출되면 검출된 RF 대역에서 동작하지 못하게 하고, 반대로 외부 RF대역이 검출되지 않으면 송신측(200)은 이 RF대역에서 동작한다. RF 대역에서 동작하는 경우, 신용카드의 리딩 임계치인 650mW 이상의 전력이 전송될 수 있으며, 일반적으로 1W 정도의 전력이 전송될 수 있다.Next, the application of the transmitting
이제, 선택된 전송 속도에서 능동 통신모드 혹은 수동 통신 모드의 명령의 전송이 발신기, 즉 송신측(200)에 의하여 수행되며, 이에 따라 송신측(200)으로부터 수신측(100)으로 전력이 전송될 수 있으며, 수신측(100)은 NFC 통신을 이용하여 송신측(200)으로부터 무선전송되는 전력을 수신한다(S230).Now, at the selected transmission rate, transmission of commands in the active communication mode or the passive communication mode is performed by the transmitter, i.e., the
이때 수신되는 무선전력은 상기한 바와 같이 1W 정도의 저전력 전송이나, 이는 단문메시지를 확인하거나 송신하는 정도에 충분한 전력으로 긴급한 상황에서 유용하게 사용될 수 있다.At this time, the received wireless power is low power transmission of about 1 W as described above, but it can be usefully used in an urgent situation with enough power to check or transmit a short message.
이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
While the invention has been described in terms of the preferred embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention. Accordingly, the appended claims are intended to embrace all such modifications and variations as fall within the true spirit of the invention.
100: 무선전력 수신기기 110: 안테나 모듈
112: 안테나부 114: NFC 및 자기공진용 안테나
116: 자기유도용 코일 118: 마그네틱 시트
120: NFC 통신 모듈 130: 멀티모드 무선충전 모듈
200: 무선전력 송신기 210: 안테나 모듈(송신기)
220: NFC 통신 모듈(송신기) 230: 무선전력 전송 모듈100: wireless power receiving device 110: antenna module
112: Antenna unit 114: NFC and self resonance antenna
116: magnetic induction coil 118: magnetic sheet
120: NFC communication module 130: Multimode wireless charging module
200: wireless power transmitter 210: antenna module (transmitter)
220: NFC communication module (transmitter) 230: Wireless power transmission module
Claims (4)
상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 무선충전을 요청하는 단계;
상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 상기 송신측 전자기기로부터 무선충전 응답을 수신하는 단계; 및
상기 수신측 전자기기가 NFC 통신을 이용하여 상기 송신측 전자기기로부터 무선전력을 수신하는 단계를 포함하는 무선전력 전송 방법.
A method for transmitting wireless power using NFC communication between a transmitting-side electronic device and a receiving-side electronic device each having an NFC (Near Field Communication) communication function,
The receiving electronic device requesting wireless charging using NFC communication;
Receiving the wireless charging response from the transmitting-end electronic device using the NFC communication; And
And the receiving-side electronic device receiving wireless power from the transmitting-side electronic device using NFC communication.
두 개 이상의 안테나와, 상기 두 개 이상의 안테나 중 적어도 하나에 구비되어 있으며 서로 다른 용량을 갖는 커패시터와 각각 연결되는 두 개의 스위치를 포함하여 상기 스위치를 개폐함으로써 연결된 상기 안테나가 두 개의 다른 주파수 대역에서 동작할 수 있도록 하는 커패시터 스위칭 회로를 포함하는 안테나 모듈;
NFC 통신 기능을 제공하는 NFC 통신 모듈; 및
상기 안테나 모듈을 통해 수신된 무선전력을 부하에 적합한 전력으로 변환하는 멀티모드 무선충전 모듈을 포함하는 무선전력 전송 방법.
The receiving-side electronic apparatus according to claim 1,
And two switches connected to at least one of the two or more antennas and respectively connected to capacitors having different capacities so that the antenna connected to the switch is operated in two different frequency bands An antenna module including a capacitor switching circuit for allowing a capacitor to be switched on and off;
NFC communication module providing NFC communication function; And
And a multimode wireless charging module that converts the wireless power received via the antenna module to a power suitable for the load.
NFC 통신을 위한 주파수 대역과 자기공진 방식 무선전력 전송을 위한 주파수 대역에서 동작하는 제1 안테나; 및
자기유도 방식 무선전력 전송을 위한 주파수 대역에서 동작하는 제2 안테나를 포함하는 무선전력 전송 방법.
The antenna module according to claim 2,
A first antenna operating in a frequency band for NFC communication and a frequency band for self-resonant wireless power transmission; And
And a second antenna operating in a frequency band for magnetic induction wireless power transmission.
상기 안테나 모듈을 통해 수신된 무선전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 정류기; 및
변환된 상기 DC 전력을 부하에 적합한 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터를 포함하는 무선전력 전송 방법.
The wireless terminal of claim 2, wherein the multi-
A rectifier for converting radio power received through the antenna module to DC power; And
And a DC-DC converter for converting the converted DC power into a voltage suitable for the load.
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