KR20160039399A - 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하수도 관로 내 구조물 보수 및 보강시 이 관로의 필요한 구간을 가물막이(임시 물막이) 하여 안전하고 효과적으로 시설물을 유지, 보수 및 보강할 수 있도록 해주는 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 상하수도 관로의 임시 물막이 작업이 간편하고 손쉽게 이루어지게 함은 물론, 장치의 재사용이 가능하여 장기적인 면에서 비용 절감을 기대할 수 있으며, 보다 완벽한 수밀이 이루어져 상하수도 관로의 암거 구조물 안전진단이 효율적으로 수행될 수 있게 한다.

Description

유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조{ORDER STRUCTURE OF THE DAM BODY UNIT DURING SEWER MAINTENANCE}

본 발명은 하수관거 기술분야 중 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상하수도 관로 내 구조물 보수 및 보강시 이 관로의 필요한 구간을 가물막이(임시 물막이) 하여 안전하고 효과적으로 시설물을 유지, 보수 및 보강할 수 있도록 해주는 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 지중에 매설된 상하수도 관로 내에서 시설물 공사를 수행할 때 내부의 지하수나 기타 요인으로 인하여 암거에 물이 차게 되는데, 이러한 물은 시설물 유지 보수공사를 어렵게 만든다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 물의 진행을 임시로 막는 공정이 필요하게 된다.

종래 상하수도 관로에 사용되는 임시 물막이 구조는 목재판재를 이 상하수도 관로의 암거 단면 형상으로 맞추어 버팀목으로 고정하고 수직으로 설치하여 지지하게 되어 있는바, 이러한 종래 상하수도 관로의 임시 물막이 장치들은 설치에 많은 노력과 시간을 요하며, 특히 한 번 사용한 후 재사용이 곤란한 것과 같은 많은 문제점들이 제기되었다.

또한, 대한민국 특허 등록번호 제10-827010호(2008. 04. 25.) "상하수도 공사의 피씨 암거 임시물막이"와 같은 종래 기술에 의한 상하수도 관로의 임시 물막이는 중앙 본체판의 양쪽으로 가로 벌림판이 설치되고 이들의 연결을 다양한 부속 부품들로 연결시킨 복잡한 구조와 설치의 불편함을 가지고 있었다.

이러한 문제를 일부 개선하기 위한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1039798호(2011. 06. 01.) "상하수도 관로의 임시 차수 시스템"이 개시된 바 있지만, 물막이 설치작업이 번거롭고 어렵다는 한계에 직면해 있는 상태이다.

대한민국 특허 등록번호 제10-827010호(2008. 04. 25.) "상하수도 공사의 피씨 암거 임시물막이" 대한민국 특허 등록번호 제10-1039798호(2011. 06. 01.) "상하수도 관로의 임시 차수 시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 상하수도 관로의 임시 물막이 공사시 설치가 매우 간단하면서 편리하고 다양한 암거 단면에 맞추어 설치함에 따라 임시 물막이 공사의 작업시간을 대폭 단축하여 실시할 수 있는 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 지중에 매설된 암거 구조물(100) 안에서 차수 수단을 이용하여 물의 흐름을 차단하는 시스템에 있어서; 상기 암거 구조물(100) 안으로 투입되는 에어팩커(1)와, 이 에어팩커(1)에 저압호스(2)를 이용하여 압축공기를 주입하는 공기 압축기(3)에 연결된 공기 주입기(16), 압축 공기를 저장하는 공기 저장탱크(4), 상기 에어팩커(1)에 접하여 이를 가로질러 설치되는 가로 버팀보(5), 이 가로 버팀보(5)를 보유 지지하면서 상단 지지판(6)과 하단 지지판(7) 사이에서 높낮이 조절되는 스크류 유압잭(8)을 갖춘 수직 버팀 기둥(9)을 포함하고; 상기 공기 저장탱크(4)와 에어팩커(1) 사이에는 압력 개폐밸브(11)와 압력조절 밸브(15)가 장착되어 에어팩커(1)에 압력공기의 주입을 공급 및 차단하도록 하며; 상기 에어팩커(1)에는 압력공기의 과도한 주입을 방지하기 위해 안전 배기밸브(12)가 설치되고, 저압호스(2)에 연결되는 공기 주입기(16)와 공기 배출기(17)를 갖춘 저압호스 연결부(18)가 구비되고; 상기 수직 버팀 기둥(9)의 연결 철부(13)가 가로 버팀보(5)의 요부(14)에 맞추어 결합되며; 상기 스크류 유압잭(8)을 기계적인 힘에 의해 자동으로 승하강시켜 설치작업을 쉽게 하도록 상기 수직버팀 기둥(9)의 나사산(a)이 형성되지 않은 둘레면 일부를 일정길이 절삭하여 수평면(9b)을 만들고; 상기 수평면(9b)에는 모터베이스(B)를 볼트 고정하며; 상기 모터베이스(B)에는 소형 구동모터(M)를 체결 고정하고; 상기 소형 구동모터(M)에는 회전축(R)을 돌출시키며; 돌출된 상기 회전축(R)의 단부에는 구동기어(G)가 고정되고; 상기 구동기어(G)는 종동기어(8a)와 치결합되며; 상기 종동기어(8a)는 스크류 유압잭(8)의 외주면에 일체로 형성되되, 상기 종동기어(8a)가 구비된 스크류 유압잭(8)의 길이(D)는 상기 구동기어(G)의 두께(d)에 대하여 D=5d의 관계를 만족하도록 설계되고; 상기 상판지지판(6)은 'U' 형상을 이뤄 내부에 공간을 갖도록 하며; 상기 상판지지판(6)의 양측 상단에는 서로 마주보는 방향으로 상판걸림턱(T1)이 고정되고; 상기 상판지지판(6)의 내부 빈 공간에는 작동자(H)가 삽입되며; 상기 작동자(H)의 하단 둘레에는 작동자걸림턱(T2)이 플랜지 형태로 돌출되어 상기 상판걸림턱(T1)에 걸리도록 설계되고; 상기 상판지지판(6)의 내부 바닥면과 상기 작동자(H)의 하단면 사이에는 탄성스프링(S)이 개재되며; 상기 작동자(H)의 상단면에는 신축패드(P)가 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면, 상하수도 관로의 임시 물막이 작업이 간편하고 손쉽게 이루어지게 함은 물론, 장치의 재사용이 가능하여 장기적인 면에서 비용 절감을 기대할 수 있으며, 보다 완벽한 수밀이 이루어져 상하수도 관로의 암거 구조물 안전진단이 효율적으로 수행될 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 임시 차수 시스템이 상하수도 관로에 적용된 개략적인 설치상태 단면도이다.
도 2는 본 발명에 적용된 수직 버팀 기둥이 부분 분리 사시도이다.
도 3의 (A),(B),(C)는 본 발명에 적용되는 다양한 에어팩커(Air packer)의 도면들이다.
도 4는 본 발명에 따른 추가 실시예를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제1039798호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제1039798호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제1039798호에 개시된 구성들 중 목적을 달성하기 위해 특정 구성 일부를 개선한 추가 실시예 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제1039798호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차수장치는 상하수도 관로 내에서 임시 물막이 작업을 수행할 때 설치되는 것으로, 지중에 매설된 암거 구조물 안에서 차수 수단을 이용하여 물의 흐름을 차단하는 상하수도 관로의 임시 차수 시스템에 있어서, 상기 암거 구조물(100) 안으로 투입되는 에어팩커(1)와, 이 에어팩커(1)에 저압호스(2)를 이용하여 압축공기를 주입하는 공기 압축기(3)에 연결된 공기 주입기(16), 압축 공기를 저장하는 공기 저장탱크(4), 상기 에어팩커(1)에 접하여 이를 가로질러 설치되는 가로 버팀보(5), 이 가로 버팀보(5)를 보유 지지하면서 상단 지지판(6)과 하단 지지판(7) 사이에서 높낮이 조절되는 스크류 유압잭(8)을 갖춘 수직버팀 기둥(9)으로 이루어져 있다.

여기서, 상기 공기 저장탱크(4)와 에어팩커(1) 사이에는 압력 개폐밸브(11)가 장착되어 저압호스(2)를 통해 저압호스 연결부(18)까지 공기가 공급 또는 차단될 수 있으며, 상기 저압호스 연결부(18)에는 공기 주입기(16)가 장착되어 있어서 버튼을 수동으로 눌러서 압축 공기가 에어팩커(1) 안으로 들어갈 수 있도록 한다.

그리고 상기 에어팩커(1)에는 압축공기의 과도한 주입을 방지하기 위해 안전배기밸브(12)가 설치되어 있다.

한편, 차수작업이 끝나면 수동으로 배기할 수 있도록 저압호스 연결부(18)에 수동 배기밸브(17)가 장착되어 있다.

그리고 에어팩커(1)에는 압력게이지용 호스(19)로 연결된 압력게이지(10)가 육상에 있어서 에어팩커(1) 내부의 압력을 실시간으로 육상에서 감시할 수 있다.

도 3의 (A) ~ (C)에 도시한 바와 같이, 에어팩커(1)는 암거 구조물(100)의 단면형상에 맞추어 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 직사각형 또는 정사각형 튜브체로 이루어지나, 원형 단면의 암거 구조물(100)에 적용할 수 있는 원통형 튜브체로 제작될 수 있으며, 이들의 에어팩커(1)의 튜브 재질은 일정한 압력공기와 수압에 견딜 수 있는 PVC 또는 케블러와 같은 질긴 재질로 만들어진다.

그리고, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 암거 구조물(100)의 내부에 설치되어 공기 압축기(3)에서 공급되는 압력공기가 주입된 에어팩커(1)는 상기 암거 구조물(100)의 단면높이로 맞추어 유압 조절되는 스크류 유압잭(8)에 의해 수직 버팀 기둥(9)이 견고하게 지지 설치되고, 이 수직 버팀 기둥(9)의 연결 철부(13)가 에어팩커(1)에 접하여 이 에어팩커(1)를 보유 지지하는 가로 버팀보(5)의 요부(14)에 맞추어 결합되는데, 필요에 따라 상기 가로 버팀보(5)는 등간격으로 다수 개를 동일하게 설치할 수도 있다.

이어 상기와 같은 본 발명에 따른 상하수도 관로의 임시 차수 시스템의 설치방식을 설명한다.

먼저, 상하수도 관로의 암거 구조물(100)에 설치된 맨홀(101)을 통해 공기가 빠진 에어팩커(1)를 투입하고 시설물 보수, 보강지점으로 이동한 후 상기 에어팩커(1)를 펼친다.

이어 수직 버팀 기둥(9)을 암거 구조물(100) 내에서 수직으로 세운 다음, 스크류 유압 잭(8)을 고정하여 암거 구조물(100)의 슬래브 면과 밀착시키고, 가로 버팀보(5)를 수평으로 설치하며 상기 수직 버팀 기둥(9)과 가로 버팀보(5)의 연결용 요철부(14,13)를 이용하여 연결 설치한다.

저압호스 연결부(18)에 저압호스(2)를 연결하고 공기 압축기(3)로 공기저장탱크(4)에 일정압력까지 공기를 충전한다.

공기 저장탱크(4)에 일정압력이 유지되면 압력개폐밸브(11)를 개방하여 압축공기가 저압호스를 통해 저압호스 연결부(18)까지 전달되도록 한다.

수직 버팀 기둥(9)과 가로 버팀보(5), 요부(14)와 철부(13)가 완전히 설치되었다면 공기 주입기(16)를 작동시켜 에어팩커(1) 안으로 압축공기를 주입한다.

이어 상기 에어팩커(1)가 팽창되어 암거구조물 내벽과 완전 밀착될 때까지 에어팩커(1) 내부에 공기를 가득 주입하면 상하수도 관로의 가물막이 작업을 종료하게 된다.

상기 에어팩커(1)에 공기 주입기(16)를 이용하여 공기를 주입하면 암거 구조물(100)의 상하좌우 슬래브 면과 밀착되어 차수된다.

하수용 암거 구조물의 경우 보수, 보강 작업 중 수온 또는 외부의 온도변화로 인해 에어팩커(1)가 수축되는 것을 대비하여 압력 게이지(10)로 실시간 육상에서 감시할 수 있다.

압력조절밸브(15)는 저압호스(2) 내부의 압력이 적정 압력 이하로 떨어지면 자동으로 밸브가 개방되었다가 일정압력 이상에 도달하면 자동으로 밸브가 폐쇄되도록 만들어졌다.

이 압력조절밸브(15)는 저압호스(2) 내부의 압력(에어팩커 내부의 압력)이 적정 수준 이하로 떨어지면 압력조절밸브(15)가 자동으로 작동하여 공기저장탱크로부터 적정 압력까지 압축공기를 저압호스(2) 내부에 주입한다.

그리고 상기 에어팩커(1)의 과다 압력시 안전배기밸브(12)로 과다 압력공기가 적정량 자동으로 배출될 수 있으며 안전배기밸브(12)가 작동하여 에어팩커(1)가 터지지 않도록 해준다.

여기서 상기 안전배기밸브(12)가 작동하는 압력은 수동으로 조절이 가능하다.

한편, 하수관거 공사가 종료되어 본 장치를 회수하고자 하는 경우 공기 배출기(17)를 작동시켜 에어팩커(1)로부터 공기를 배출하는데, 이때 갑자기 에어패커(1)의 부피가 줄어들면 막혔던 물이 한꺼번에 쏟아질 수 있으므로 공기를 조금씩 배출시킨다.

에어팩커의 상류에 고였던 물이 어느 정도 배출되고 나면 에어팩커(1)의 공기를 완전히 배출시키고 나서 가로 버팀보(5)와 수직 버팀 기둥(9)을 해체하면 된다.

본 발명은 상술한 구성을 전제로 한 상태에서, 스크류 유압잭(8)의 동작을 자동으로 신속하게 하여 작업성을 더욱 더 효율화시키고 번잡하고 어렵던 문제를 해소토록 구성된다.

이를 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스크류 유압잭(8)을 기계적인 힘에 의해 자동으로 승하강시킴으로써 설치작업을 쉽고 빠르게 할 수 있도록 수직버팀 기둥(9)의 길이 일부, 즉 나사산(9a)이 형성되지 않은 둘레면 일부를 일정길이 절삭하여 수평면(9b)을 만들고, 상기 수평면(9b)에는 모터베이스(B)가 견고히 볼트 고정된다.

때문에, 상기 모터베이스(B)는 볼트를 죄었다 푸는 동작만으로 쉽게 분리 해체할 수 있으므로 유지 보수도 용이한 장점이 있다.

그리고, 상기 모터베이스(B)에는 소형 구동모터(M)가 견고히 체결 고정된다.

또한, 상기 소형 구동모터(M)에는 회전축(R)이 돌출되는데, 상기 회전축(R)은 모터에 비해 상대적으로 길게 형성된다.

뿐만 아니라, 상기 회전축(R)의 상단에는 구동기어(G)가 고정되고, 상기 구동기어(G)는 종동기어(8a)와 치결합된다.

이때, 상기 종동기어(8a)는 스크류 유압잭(8)의 외주면에 일체로 형성되는데, 종동기어(8a)가 형성될 경우, 기존에 수작업을 위해 설치되었던 핸들바(도 2에서 스크류 유압잭(8)의 외주면에 돌출된 4개의 바)는 불필요하므로 절삭 제거하여야 한다.

여기에서, 아주 중요한 개념이 요구되는데, 상기 스크류 유압잭(8)은 나사산(9a)을 따라 승하강되는 구조이고, 상기 구동기어(G)는 특정지점에 위치고정된 구조이므로 상기 스크류 유압잭(8)이 구동기어(G)의 기어폭(상하높이)을 벗어날 경우 구동력을 제공할 수 없는 문제가 생긴다.

이를 해소하기 위해, 본 발명 추가 실시예에서는 상기 종동기어(8a)가 구비된 스크류 유압잭(8)의 길이(D)를 상기 구동기어(G)의 두께(d) 보다 상대적으로 현저하게 길게 형성한다.

특히 바람직하기로는 D=5d의 관계를 만족하도록 함이 좋은데, 이 정도의 차이라면 본 발명이 속한 하수관거 내에서 스크류 유압잭(8)을 설치하는데 구동기어(G)의 두께(d)를 벗어나지 않고 항상 동력을 전달받을 수 있는 정도의 폭이 된다.

따라서, 상기 구동기어(G)는 항상 정해진 위치에서 제자리 회전만 하더라도 상기 종동기어(8a)와의 기어결합이 해제되지 않고 항상 기어결합된 상태를 유지하면서 스크류 유압잭(8)은 나사산(9a)을 타고 오르내릴 수 있게 된다.

이에 더하여, 상기 상판지지판(6)은 단순 판상이 아니라, 완충되면서 밀착력을 높일 수 있는 구조로 개선된다.

즉, 상판지지판(6)은 대략 'U' 형상을 이뤄 내부에 공간을 갖도록 하고, 양측 상단에는 서로 마주보는 방향으로 상판걸림턱(T1)이 고정된다.

물론, 상기 상판걸림턱(T1)의 고정은 작동자(H)가 삽입된 다음이다.

또한, 상기 작동자(H)는 상기 상판지지판(6)의 내부 빈 공간으로 삽입되되, 하단 둘레에 작동자걸림턱(T2)이 플랜지 형태로 돌출된다.

때문에, 상판걸림턱(T1)이 체결된 후에는 상기 작동자걸림턱(T2)이 상판걸림턱(T1)에 걸리기 때문에 작동자(H)는 분리 이탈되지 못하게 된다.

아울러, 상기 상판지지판(6)의 내부 바닥면과 상기 작동자(H)의 하단면 사이에는 탄성스프링(S)이 개재된다.

그리고, 상기 작동자(H)의 상단면에는 신축패드(P)가 일체로 고정된다.

이에 따라, 스크류 유압잭(8)이 상승하여 하수관거의 내주면 상단에 걸리게 되면 상기 작동자(H)가 하강하면서 탄성스프링(S)을 압축시키기 때문에 탄성완충되고, 때무넹 스크류 유압잭(8)은 좀 더 상승할 수 있으므로 하수관거의 내주면 상단과의 밀착성이 기존 대비 현저히 향상된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 추가 실시예는 구조적으로도 안정하며, 작업성도 향상시키면서 번거로움을 해소하여 신속한 설치가 가능토록 하여 준다.

1 : 에어팩커 2 : 저압호스
3 : 공기 압축기 4 : 공기 저장탱크
5 : 가로 버팀보 6 : 상판 지지판
7 : 하단 지지판 8 : 스크류 유압잭
9 : 수직버팀 기둥 10 : 압력게이지

Claims (1)

1. 지중에 매설된 암거 구조물(100) 안에서 차수 수단을 이용하여 물의 흐름을 차단하는 시스템에 있어서;
   상기 암거 구조물(100) 안으로 투입되는 에어팩커(1)와, 이 에어팩커(1)에 저압호스(2)를 이용하여 압축공기를 주입하는 공기 압축기(3)에 연결된 공기 주입기(16), 압축 공기를 저장하는 공기 저장탱크(4), 상기 에어팩커(1)에 접하여 이를 가로질러 설치되는 가로 버팀보(5), 이 가로 버팀보(5)를 보유 지지하면서 상단 지지판(6)과 하단 지지판(7) 사이에서 높낮이 조절되는 스크류 유압잭(8)을 갖춘 수직 버팀 기둥(9)을 포함하고;
   상기 공기 저장탱크(4)와 에어팩커(1) 사이에는 압력 개폐밸브(11)와 압력조절 밸브(15)가 장착되어 에어팩커(1)에 압력공기의 주입을 공급 및 차단하도록 하며;
   상기 에어팩커(1)에는 압력공기의 과도한 주입을 방지하기 위해 안전 배기밸브(12)가 설치되고, 저압호스(2)에 연결되는 공기 주입기(16)와 공기 배출기(17)를 갖춘 저압호스 연결부(18)가 구비되고; 상기 수직 버팀 기둥(9)의 연결 철부(13)가 가로 버팀보(5)의 요부(14)에 맞추어 결합되며;
   상기 스크류 유압잭(8)을 기계적인 힘에 의해 자동으로 승하강시켜 설치작업을 쉽게 하도록 상기 수직버팀 기둥(9)의 나사산(9a)이 형성되지 않은 둘레면 일부를 일정길이 절삭하여 수평면(9b)을 만들고; 상기 수평면(9b)에는 모터베이스(B)를 볼트 고정하며; 상기 모터베이스(B)에는 소형 구동모터(M)를 체결 고정하고; 상기 소형 구동모터(M)에는 회전축(R)을 돌출시키며; 돌출된 상기 회전축(R)의 단부에는 구동기어(G)가 고정되고; 상기 구동기어(G)는 종동기어(8a)와 치결합되며; 상기 종동기어(8a)는 스크류 유압잭(8)의 외주면에 일체로 형성되되, 상기 종동기어(8a)가 구비된 스크류 유압잭(8)의 길이(D)는 상기 구동기어(G)의 두께(d)에 대하여 D=5d의 관계를 만족하도록 설계되고; 상기 상판지지판(6)은 'U' 형상을 이뤄 내부에 공간을 갖도록 하며; 상기 상판지지판(6)의 양측 상단에는 서로 마주보는 방향으로 상판걸림턱(T1)이 고정되고; 상기 상판지지판(6)의 내부 빈 공간에는 작동자(H)가 삽입되며; 상기 작동자(H)의 하단 둘레에는 작동자걸림턱(T2)이 플랜지 형태로 돌출되어 상기 상판걸림턱(T1)에 걸리도록 설계되고; 상기 상판지지판(6)의 내부 바닥면과 상기 작동자(H)의 하단면 사이에는 탄성스프링(S)이 개재되며; 상기 작동자(H)의 상단면에는 신축패드(P)가 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 유지보수시 하수관거의 물막이 차수장치 구조.
   

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