KR20150120464A - 저온유체처리장치용 보호패널, 관련된 조립체, 설비 및 방법 - Google Patents

저온유체처리장치용 보호패널, 관련된 조립체, 설비 및 방법 Download PDF

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KR20150120464A
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세바스티앙 비알레
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테크니프 프랑스
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Abstract

본 발명은 저온유체처리장치용 보호패널에 관한 것으로, 상기 패널이 평면상 동체(26)와 가스 또는 액체형태의 유체의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 검출요소(28)를 포함하고, 상기 요소가 동체(26)에 삽입된다. 패널은 동체(26)를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열요소(30)를 포함하고, 상기 요소는 동체(26)내에 삽입된다.

Description

저온유체처리장치용 보호패널, 관련된 조립체, 설비 및 방법 {PROTECTIVE PANEL FOR LOW-TEMPERATURE FLUID PROCESSING EQUIPMENT, AND RELATED ASSEMBLY, EQUIPMENT, AND METHOD}
본 발명은 저온유체처리장치의 표면에 배치될 수 있도록 구성된 보호패널에 관한 것으로,
- 평면상 동체,
- 동체내에 삽입되어 가스 또는 액체형태의 유체의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 검출요소
를 포함하는 저온유체처리장치용 패널에 관한 것이다.
이러한 패널은 예를 들어 선박, 플랫폼, 바지선 또는 예를 들어 FPSO의 부유장치와 같이 해양에 배치되는 유체처리장치 상에 설치될 수 있도록 구성된다.
저온유체는 예를 들어 약 161℃의 온도에서 이용할 수 있는 온도 -100℃ 이하의 액체, 특히 액화천연가스(LNG)이다.
저온액체저장선은 선체의 데크에서 액체의 누설이 있을 수 있다. 이러한 저온액체의 누설은 데크에 설치된 설비에 대하여 구조적인 손상을 주는 원인이 될 수 있다.
이러한 누설이 있는 부위에 인접하거나 이러한 저온에 지나치게 오랜 시간 동안 노출되는 데크 부분의 급격한 냉각은 저장선의 데크상에 배치된 가스처리단을 지지하는 금속구조물에 대하여 특히 치명적인 손상을 줄 수 있다. 이러한 손상은 저온에서 금속구조물이 취약하게 되도록 하여 기계적인 파괴의 원인이 될 수 있다.
특허문헌 FR 2,220,039에 기술된 바와 같은 초저온의 액체를 저장하기 위한 탱크에서, 단열층을 통하여 탱크 벽의 내면에 고정되는 액체비투과성의 층을 포함하는 검출장치를 배치하는 것이 알려져 있다.
제2 스크린이 단열층에 형성되고 온도검출요소가 저온을 전기적으로 또는 전자기적으로 검출하기 위하여 제2 스크린을 따라 제공된다. 따라서 이러한 장치는 액체비투과성 층의 파손을 검출할 수 있다. 이들 누설을 검출하기 위한 전기 또는 전자수단은 서머커플(온도측정저항)이 유리하다.
초저온액체의 우발적인 누설이 원인이 되는 온도이상(temperature anomaly)을 신뢰가능하고 정확하게 검출하는데 적합한 온도측정시스템이 알려진 바 있다. 이러한 시스템은 광섬유의 전 길이를 통하여 연속적인 온도양상을 측정함으로서, 단일측정을 위한 다수의 데이터 포인트를 제공한다.
저온액체의 잠재적인 누설에 노출되는 금속구조물을 격리하기 위하여, 이들 구조물은 구조적인 무결성을 보존하는 적어도 하나의 저온단열 페인트층으로 사전에 피복된다.
초저온액체저장선의 경우에 있어서, 데크의 설비를 저장탱크로부터의 액체누설에 대하여 격리하기 위하여 목재바닥재와 같은 다른 시스템이 이용되었다.
이러한 격리시스템은 설비제작과정중에 이들의 복잡성, 이들의 구현시간 및 이들의 소요경비등에 의하여 구현하기 어렵다.
본 발명의 한 목적은 저온유체에 접촉하여 배치될 수 있는 저온유체저장설비의 한 부분의 면을 간단하고 저렴하며 매우 효율적으로 보호할 수 있도록 하는 격리시스템을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명은 상기 언급된 형태의 패널에 관한 것으로, 이러한 패널이 동체내에 삽입되어 동체를 가열하기 위한 적어도 하나의 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 패널은 다음의 하나 이상의 특징부분을 단독으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 포함한다.
- 패널은 동체내에 삽입되는 제어유닛을 포함하고, 제어유닛은 가스 또는 액체형태인 저온유체의 존재를 검출하기 위한 파라메타를 측정하기 위하여 검출요소에 연결되며, 제어유닛은 가열요소를 작동시키기 위하여 가열요소에 연결된다.
- 제어유닛은 외부명령유닛을 갖는 통신조립체, 유리하게는 와이파이 또는 블루투스 형태인 무선통신조립체를 포함한다.
- 패널은 유체처리장치의 면에 가압될 수 있게 구성된 하부면과, 하부면에 대향되게 배치된 상부면을 가지고, 검출요소는 상부면에 근접하여 배치되거나 그 표면이 상부면의 표면에 일치하게 배치되며, 가열요소는 하부면에 근접하여 배치되거나 그 표면이 하부면의 표면에 일치하게 배치된다.
- 검출요소는 서머커플 또는 광섬유로부터 선택되고, 가열요소는 가열케이블 및/또는 가열저항으로부터 선택된다.
- 동체는 유리하게 감거나 풀어낼 수 있도록 수동으로 변형가능하게 되어 있다.
- 평면상 동체는 견고하다.
본 발명은 또한 저온유체처리장치용 보호조립체에 관한 것으로, 이는 다음을 포함함을 특징으로 한다.
- 장치의 면에 가압될 수 있게 구성된 상기 언급된 바와 같은 적어도 하나의 패널.
- 패널로부터 떨어진 위치에 배치된 제어유닛, 제어유닛은 패널에 연결되고, 제어유닛은 검출조립체에 의하여 측정된 적어도 하나의 검출파라메타를 수집할 수 있으며, 가열요소를 작동시킬 수 있다.
본 발명에 따른 조립체는 다음의 하나 이상의 특징부분을 단독으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 포함한다.
- 조립체는 유체처리장치의 한 표면에 부착될 수 있게 구성된 다수의 패널을 포함하고, 각 패널은 명령유닛에 연결된다.
본 발명은 또한 저온유체처리장치에 관한 것으로, 다음을 포함함을 특징으로 한다.
- 저온유체에 접촉할 수 있는 면.
- 패널이 상기 면에 부착되는 상기 정의된 바와 같은 보호조립체.
본 발명은 또한 다음의 단계를 포함하는 저온유체처리장치의 보호방법에 간한 것이다.
- 저온유체에 접촉하도록 장치의 한 면에 패널이 부착되는 상기 정의된 바와 같은 조립체를 제공하는 단계.
- 규칙적인 간격을 두고 검출조립체에 의하여 패널에 가스 또는 액체형태의 유체의 존재를 확인하는 단계.
본 발명에 따른 방법은 다음의 하나 이상의 특징부분을 단독으로 또는 기술적으로 가능한 조합으로 포함한다.
- 검출조립체를 이용하여 패널에서 가스 또는 액체형태의 저온유체를 검출하는 단계.
- 패널을 가열하기 위하여 가열조립체를 작동시키는 단계.
본 발명은 저온유체에 접촉하여 배치될 수 있는 저온유체저장설비의 한 부분의 표면을 간단하고 저렴하며 매우 효율적으로 보호할 수 있도록 하는 격리시스템을 제공한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 다수의 보호패널이 구비된 제1의 저온유체처리장치의 개략측면도.
도 2는 본 발명에 따른 보호패널의 3/4 전면 사시도.
도 3은 도 2의 III-III 선 단면도.
본 발명에 따른 저온유체처리장치(10)의 제1 부분이 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
이 장치(10)는 유체의 저장, 운반 및 선택적으로 처리하기 위하여 구성된 것이다. 이는 유리하게 적어도 하나의 유체탱크(12)를 포함한다.
유체는 특히 -100℃의 온도인 저온에서 액체형태를 유지하는 것이 좋다.
예를 들어, 이러한 유체는 액화천연가스(LNG)와 같은 탄화수소이다. 이러한 유체의 온도는 예를 들어 -160℃ 이하이다.
도 1에 도시된 예에서, 장치(10)는 해양(12)의 수면에 배치되어 있다. 해양(14)은 바다 또는 대양이거나, 호수 또는 강의 물일 수 있다.
이러한 예에서, 장치(10)는 해양(14)에서 부유한다. 이는 장치(10)의 데크를 형성하는 적어도 하나의 실질적으로 수평인 면(16)을 포함한다. 일반적으로 이러한 면(16)은 금속으로 만들어져 있다.
장치(10)는 예를 들어 부유선체(18)를 포함하는 선박이다. 또는, 이 장치(10)는 바지선, 플랫폼 또는 부유플랜트일 수 있다.
또는 이 장치(10)는 육상에 배치될 수도 있다(도시하지 않았음).
본 발명에 따라서, 장치(10)는 저온유체가 누설될 때에 면(16)을 보호할 수 있는 보호조립체(20)를 포함한다.
조립체(20)는 도 1에서 보인 제어유닛(22)과, 도 2 및 도 3에서 보다 상세히 보인 본 발명에 따른 적어도 하나의 보호패널(24)을 포함한다.
도 1에서 보인 예에서, 조립체(20)는 전체 면(16)을 실질적으로 인접하여 덮는 다수의 분리된 패널(24)을 포함한다.
도 2와 도 3에서 보인 바와 같이, 각 패널(24)은 유연성 물질로 만들어져 면(16)에 부착되는 평면상 동체(26), 동체(26)내에 매입되거나 그 표면이 동체의 표면과 일치되게 매입되어 유체의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 요소(28)와, 동체(26)에서 검출요소(28)의 하측에 배치되는 적어도 하나의 가열요소(30)를 포함한다.
각 패널(24)은 또한 동체(26)에 삽입되는 제어유닛(32)을 포함한다.
예를 들어 평면상 동체(26)의 두께는 10 mm ~ 15 mm 사이이다.
이러한 예에서, 동체는 다각형의 윤곽, 특히 직사각형의 윤곽을 갖는다. 또는 평면상 동체(26)의 윤곽은 다른 형상일 수 있다.
평면상 동체(26)는 배치작업자가 구동으로 변형시킬 수 있는 유연성을 갖는다. 이는 예를 들어 롤의 형태로 감겨 있다가 풀어내면서 면(16)에 부착시킬 때 면(16)의 외면형태, 특히 면(16)에 존재하는 상승부분에 적응할 수 있는 형태이다.
이는 양호한 열전도성을 가지고 평면상 동체(26)의 내부에 위치하는 구성요소를 충분히 수용할 수 있을 정도로 강인하다.
동체(26)는 면(16)에 부착되는 하부면(34)과, 이러한 하측면(34)에 대향되고 외부의 공기중으로 향하는 상부면(36)을 갖는다.
상부면(34)에서 보았을 때, 각 패널의 면적은 예를 들어 1 ㎡ 이하이고, 특히 0.1 ㎡ ~0.5 ㎡ 사이이다.
이러한 예에서, 패널(24)은 상부면(36)에 또는 이러한 상부면(36)에 인접하여 패널(24)상에 분포된 다수의 누설검출요소(28)를 포함한다.
각 누설검출요소(28)는 부분적으로 동체(26)에 매입된 상태에서 그 표면이 상부면(36)에 일치하는 것이 유리하다.
이와 같은 경우에 있어서, 가스 또는 액체형태의 저온유체가 평면상 동체(26)의 상부면(36)에 접촉하게 될 때, 누설검출요소(28)가 이러한 유체에 접촉하게 된다.
또는, 각 누설검출요소(28)가 상부면(36)에 근접하여 배치되는 상태에서 동체(26)내에 완전히 매입될 수 있다.
이와 같은 경우, 각 누설검출요소(28)은 실모양, 즉 필리폼(filiform)의 형태이다. 이는 예를 들어 서머커플 또는 광섬유로부터 선택된다. 이는 상부면(36)에서의 온도변화, 특히 이러한 상부면(36)에 유체가 존재함으로 나타나는 온도감소를 검출할 수 있다.
각 검출요소(28)는 제어유닛(32)에 연결된다.
각 가열요소(30)는 하부면(34)에 근접하여 각 누설검출요소(28)의 하측에 배치되는 것이 유리한다.
각 가열요소(30)는 필리폼의 형태이다. 예를 들어 이는 가열케이블 또는 가열저항에 의하여 구성된다.
도 2에서 보인 예에서, 각 가열요소(30)는 지그재그 형태로 배치된다.
각 가열요소(30)는 제어유닛(32)에 연결된다.
제어유닛(32)은 평면상 동체(26)내에 매입된다. 이는 배터리와 같은 전기저장조립체(38)와, 명령유닛(22)과 통신할 수 있는 통신조립체(40)를 포함한다.
제어유닛(32)은 상부면(36)에 저온유체의 존재를 나타내는 검출요소(28)의 온도파라메타의 변화를 주기적으로 측정하기 위하여 각 검출요소(28)를 작동시킬 수 있다. 이러한 작동은 예를 들어 1초 ~ 50초 사이, 예를 들어 매 15초의 시간간격을 두고 수행된다.
또한 제어유닛(32)은 통신조립체(40)를 통하여 측정된 파라메타를 제어유닛(22)에 전송할 수 있다.
검출된 온도변화가 명령유닛(22)에 의하여 충분한 것으로 간주될 때, 제어유닛932)은 통신조립체(40)를 통하여 각 가열요소(30)를 작동시키려는 지시를 수신할 수 있다.
그리고 제어유닛(32)은 전기저장조립체(38)로부터 전기를 공급하여 각 가열요소(30)를 작동시킨다.
보호조립체(20)의 작동은 다음과 같다.
초기에, 보호조립체(20)가 장치(10)상에 배치되고 각 패널(24)이 전개되어 면(16)을 덮도록 부착된다.
각 패널(24)의 하부면(34)은 면(16)을 향하여 부착된다. 각 제어유닛(32)은 통신조립체(40)에 의하여 명령유닛(22)과 쌍을 이룬다.
장치(10)의 정상적인 작동중에, 저온유체는 각 탱크(12)내에 수용된다.
저온유체는 각 패널(24)의 상부면(36)에는 존재하지 않는다.
일정한 시간을 두고, 예를 들어 1초 ~ 50초 사이의 시간간격, 특히 15초의 시간간격을 두고, 명령유닛(32)은 각 누설검출요소(28)를 작동시킨다.
각 요소(28)의 온도를 나타내는 파라메타가 유리하게 측정되어 통신조립체(40)를 통하여 명령유닛(22)으로 전송된다.
각 요소(28)에 의하여 측정된 온도와 요소(28)의 상부의 주위공기의 온도가 예를 들어 10℃ 이하의 특정 한계값 이하일 때, 명령유닛(22)은 저온유체가 패널(24)의 상부면(36) 상에 존재하지 않음을 결정한다.
그리고 제어유닛(22)은 가열요소(30)가 작동되지 않은 상태를 유지도록 한다.
예를 들어, 어느 한 탱크(12)로부터 누설이 있는 경우, 가스 또는 액체형태인 저온유체가 상부면(36)에 접촉할 때, 유체에 접촉하여 있거나 유체로부터 가로질러 배치된 각 요소(28)에 의하여 측정된 온도는 현저히 낮아진다.
각 요소(28)에 의하여 측정된 온도와 요소(28)의 상부에 위치하는 주위공기의 온도 사이의 차이가 특정 한계값 보다 높게 된다.
그러면 명령유닛(22)은 저온유체가 상부면(36)과 패널(24)상에 존재함을 결정한다.
즉시, 명령유닛(22)은 가열요소(30)에 대한 작동명령을 패널(24)의 제어유닛(32)에 보낸다.
그리고 제어유닛(32)은 전기저장조립체(38)를 통하여 각 가열요소(30)에 전기를 공급한다.
동체(26)내의 각 가열요소(30)는 패널(26)과 면(16)을 가열한다.
면(16)은 저온유체가 존재함에도 불구하고 동일한 온도를 유지한다. 이와 같이 패널(24)은 저온유체에 대한 면(16)의 효율적인 단열이 이루어질 수 있도록 한다.
이와 같이, 제어유닛(22)이 장치(10)의 특정영역에서 가스 또는 액체형태인 저온유체의 존재와 위치에 관한 정보를 거의 순간적으로 전달함으로서, 보호조립체(20)가 매우 신속히 반응하는 이점을 갖는다.
면(16)을 완전히 격리하고 이것이 냉각되는 것을 충분히 방지하기 위하여, 각 패널(24)에 오프보드(off-board)형 제어유닛(32)의 존재는 적어도 하나의 가열요소(30)를 매우 신속하게 작동시킬 수 있도록 한다.
따라서, 보호조립체(20)는 매우 효율적이고 신속히 반응하는 보호 및 모니터링 도구를 구성한다.
가열요소(30)는 각 패널(24)이 단열보호의 관점에서 특히 효율적인 것이 되도록 하는바, 이는 동체(26)의 두께를 얇게 하고 보호조립체(20)의 전체 무게를 가볍게 한다.
또한, 평면상 동체(26)는 경질이고 특히 접촉이 있어도 변형되지 않는다. 이러한 평면상 동체(26)는 예를 들어 면(16)이 사전에 한정된 구성, 특히 평면상의 구성을 가질 때 적합하다.
일반적으로, 상기 언급된 바와 같이, 저온유체는 -100℃ 이하 온도의 유체, 특히 -150℃ 이하 온도의 극저온 유체이다.
도 3에서 보인 실시형태에 있어서, 평면상 동체(26)는 단일체이다. 이는 검출요소(28), 가열요소(30), 제어유닛(32)과, 선택적으로 검출요소(28)를 포함한다.
다른 실시형태에서, 평면상 동체(26)는 중공형이다. 이는 가열요소(30), 명령유닛(32) 및 선택적으로 검출요소(28)를 수용할 수 있는 삽입공간을 갖는 주연의 수용부를 포함한다. 삽입공간에 수용된 요소들은 충전물질을 이용하여 고정된다.충전물질은 수지 또는 예를 들어 발포체, 예를 들어 폴리우레탄과 같은 팽창물질과 같은 경화성 물질이다.
10: 장치, 12: 유체탱크, 14: 해양, 16: 면, 18: 부유선체, 20: 보호조립체, 22: 제어유닛, 24: 보호패널, 26: 평면체, 28: 검출요소, 30: 가열요소, 32: 제어유닛, 34: 하부면, 36: 상부면, 38: 전기저장조립체, 40: 통신조립체.

Claims (13)

  1. - 평면상 동체(26);
    - 동체(26)내에 삽입되어 가스 또는 액체형태의 유체의 존재를 검출하기 위한 적어도 하나의 검출요소(28);
    를 포함하고, -100℃ 이하 온도의 저온유체처리장치(10)의 면(16)에 배치될 수 있도록 구성된 보호패널(24)에 있어서,
    패널(24)이 동체(26)내에 삽입되어 동체(26)를 가열하기 위한 적어도 하나의 가열요소(30)를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  2. 제1항에 있어서, 패널(24)이 동체(26)내에 삽입되는 제어유닛(32)을 포함하고, 제어유닛(32)은 -100℃ 이하 온도의 가스 또는 액체형태인 저온유체의 존재를 검출하기 위한 파라메타를 측정하기 위하여 검출요소(28)에 연결되며, 제어유닛(32)이 가열요소(30)를 작동시키기 위하여 가열요소(30)에 연결됨을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  3. 제2항에 있어서, 제어유닛(32)이 외부명령유닛(22)을 갖는 통신조립체(40), 유리하게는 와이파이 또는 블루투스 형태인 무선통신조립체(40)를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  4. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 패널(24)이 유체처리장치(10)의 면(16)에 가압될 수 있게 구성된 하부면(34)과, 하부면(34)에 대향되게 배치된 상부면(36)을 가지고, 검출요소(28)는 상부면(36)에 근접하여 배치되거나 그 표면이 상부면(36)의 표면에 일치하게 배치되며, 가열요소(30)는 하부면(34)에 근접하여 배치되거나 그 표면이 하부면(34)의 표면에 일치하게 배치됨을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  5. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 검출요소(28)가 서머커플 또는 광섬유로부터 선택되고, 가열요소(30)는 가열케이블 및/또는 가열저항으로부터 선택됨을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  6. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 동체(26)가 유리하게 감거나 풀어낼 수 있도록 수동으로 변형가능하게 되어 있음을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  7. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 동체(26)가 견고함을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  8. 전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 동체(26)가 가열요소(30)와 가열요소(30)를 고정하는 충전물질을 삽입하기 위한 삽입공간을 갖는 수용부를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호패널(24).
  9. 온도가 -100℃ 이하인 저온유체처리장치용 보호조립체(20)에 있어서, 보호조립체가
    - 장치의 면(16)에 가압될 수 있게 구성된 전기 청구항의 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 패널(24);
    - 패널(24)로부터 떨어진 위치에 배치된 제어유닛(22)을 포함하고, 제어유닛(22)이 패널(24)에 연결되며, 제어유닛(22)은 검출조립체(28)에 의하여 측정된 적어도 하나의 검출파라메타를 수집할 수 있고, 가열요소(30)를 작동시킬 수 있음을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호조립체(20).
  10. 제9항에 있어서, 조립체(20)가 유체처리장치의 면(16)에 부착될 수 있게 구성된 다수의 패널(24)을 포함하고, 각 패널(24)이 명령유닛(22)에 연결됨을 특징으로 하는 저온유체처리장치용 보호조립체(20).
  11. 온도가 -100℃ 이하인 저온유체를 처리하기 위한 저온유체처리장치(10)에 있어서,
    이 장치가
    - 저온유체에 접촉할 수 있는 면(16);
    - 패널(24)이 면(16)에 부착되는 청구항 제9항 또는 제10항에 따른 보호조립체(20)를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치(10).
  12. 온도가 -100℃ 이하인 저온유체를 처리하기 위한 저온유체처리장치(10)의 보호방법에 있어서, 이 방법이
    - 온도가 -100℃ 이하인 저온유체에 접촉하도록 장치의 면(16)에 패널(24)이 부착되는 청구항 제9항 또는 제10항에 따른 보호조립체(20)를 제공하는 단계;
    - 규칙적인 간격을 두고 검출조립체(28)에 의하여 패널(24)에 가스 또는 액체형태의 유체의 존재를 확인하는 단계;
    를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치(10)의 보호방법.
  13. 제12항에 있어서, 이 방법이
    - 검출조립체(28)를 이용하여 패널(24)에서 가스 또는 액체형태의 온도가 -100℃ 이하인 저온유체를 검출하는 단계;
    - 패널(24)을 가열하기 위하여 가열조립체(30)를 작동시키는 단계;
    를 포함함을 특징으로 하는 저온유체처리장치(10)의 보호방법.
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