KR20170025073A - 배터리 랙 - Google Patents

Abstract

배터리 랙이 개시된다. 개시된 배터리 랙은, 배터리 트레이를 수용하는 수납 공간을 구비한 배터리 랙으로서, 상기 배터리 랙의 상하부를 형성하며 제1 방향으로 연장되는 상부 프레임과 하부 프레임; 및 상기 배터리 랙의 측부를 형성하며 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 측부 프레임들;을 포함하되, 상기 배터리 트레이가 안착되도록 고정하며 상기 하부 프레임에 연결되어 회전하는 메인 커버 플레이트;를 더 포함한다. 본 발명에 따르면, 대량의 이차 전지를 포함하는 에너지 저장 시스템을 보다 쉽게 안정적으로 구성할 수 있는 장점이 있다.

Description

배터리 랙{BATTERY RACK}

본 발명은 배터리 랙에 관한 것이다.

에너지 저장 시스템은 신재생 에너지나 전력 계통과 연계되며, 부하의 전력 수요가 적을 때 전력을 저장해 두었다가 부하의 전력 수요가 클 때 저장된 전력을 사용할 수 있게 하는 것이다.

이를 위해, 에너지 저장 시스템은 대량의 이차 전지를 포함하게 되며, 대량의 이차 전지는 다수의 트레이에 수납되고, 다수의 트레이는 다시 랙에 수납될 수 있다.

한편, 에너지 저장 시스템의 체적당 에너지 효율을 증대시키기 위해서는 조립 공간을 최소화시킬 필요가 있는데, 최소화시킨 공간에 대량의 이차 전지나 전지 모듈, 트레이를 수납하는 것은 조립자에게 많은 에너지를 소모하게 한다. 작업자는 무거운 전지 모듈, 트레이를 수납 위치까지 들어서 선반에 놓고 다시 마운트 위치까지 밀어 넣어야 하기 때문이다.

또한, 최소화시킨 공간만큼 한정된 공간에 각각의 모듈, 트레이로 연결되는 대전류 와이어 및 통신 와이어도 많아지게 되어 조립자에 의한 배선 사고를 유발하기도 한다.

그리고, 최소화시킨 공간만큼 모듈, 트레이가 장착되는 공간도 컴팩트해짐으로써, 랙에 구비되는 가이드 프레임 등에 의해 모듈, 트레이의 외면에 스크래치가 발생될 수도 있다.

본 발명에서는 배터리 모듈이나 배터리 트레이를 보다 쉽게 조립할 수 있는 배터리 랙을 제안하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 배터리 트레이를 수용하는 수납 공간을 구비한 배터리 랙으로서, 상기 배터리 랙의 상하부를 형성하며 제1 방향으로 연장되는 상부 프레임과 하부 프레임; 및 상기 배터리 랙의 측부를 형성하며 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 측부 프레임들;을 포함하되, 상기 배터리 트레이가 안착되도록 고정하며 상기 하부 프레임에 연결되어 회전하는 메인 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙이 제공된다.

상기 메인 커버 플레이트는, 상기 수납 공간의 전방 하단에 상기 제1 방향으로 연장하는 하부 회전축에 결합되는 힌지부; 및 상기 힌지부로부터 연장하며 상기 배터리 트레이의 정면부가 안착되는 안착부;를 포함하되, 상기 고정된 배터리 트레이와 함께 닫힌 상태로 회전하여 상기 수납 공간의 전방의 적어도 일부를 커버할 수 있다.

상기 안착부의 길이는 상기 배터리 트레이의 정면부의 길이와 상응할 수 있다.

상기 수납 공간의 높이는 상기 배터리 트레이의 측면부의 대각선 길이보다 클 수 있다.

상기 수납 공간의 전방 상단에 상기 제1 방향으로 연장하는 상부 회전축을 따라 회전 가능하게 결합되고, 상기 수납 공간 내의 열을 외부로 방출하기 위한 방열부재가 구비되는 서브 커버 플레이트;를 더 포함할 수 있다.

상기 서브 커버 플레이트는, 상기 상부 회전축에 결합되는 힌지부; 및 상기 서브 커버 플레이트의 힌지부로부터 연장하며 상기 방열부재가 장착되는 장착부;를 포함하되, 상기 장착부의 길이와 상기 안착부의 길이의 합은 상기 배터리 트레이의 측면부의 대각선 길이보다 클 수 있다.

상기 장착부의 길이와 상기 안착부의 길이의 합은 상기 수납 공간의 높이와 상응할 수 있다.

상기 메인 커버 플레이트는 상기 수납 공간의 전방 하단에 상기 제1 방향으로 연장하는 하부 회전축을 따라 회전 가능하게 결합되고, 내면에 상기 배터리 트레이의 정면부가 안착되도록 고정하며, 상기 고정된 배터리 트레이와 함께 닫힌 상태로 회전하여 상기 수납 공간의 전방의 적어도 일부를 커버할 수 있다.

상기 메인 커버 플레이트가 닫힌 상태에서 상기 메인 커버 플레이트의 내면에 안착 고정되어 있는 상기 배터리 트레이의 상기 정면부는 상기 수납 공간의 전방을 향할 수 있다.

상기 배터리 트레이는 상기 제1 및 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따라 적층되는 플레이트 형태의 다수의 이차 전지를 포함하도록 전체적으로 직육면체의 형상을 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 대량의 이차 전지를 포함하는 에너지 저장 시스템을 보다 쉽고 안정적으로 구성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템에서 모든 배터리 트레이들이 인출된 상태를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙이 배터리 트레이를 수납한 상태에 대한 측면도를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙이 배터리 트레이를 수납하게 되는 과정을 순서대로 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 커버 플레이트를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(200)을 도시하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장 시스템(200)에서 모든 배터리 트레이(10)들이 인출된 상태를 도시하는 도면이다. 도 1에서는 하나의 배터리 트레이만이 인출된 상태이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 저장 시스템(200)은 배터리 랙(100)과 배터리 랙(100)에 수납된 다수의 배터리 트레이(10)들을 포함한다.

배터리 트레이(10)는 다수의 단위 팩(미도시)들을 하나의 단위로 패킹하여 모듈화시킨 것이며, 이러한 배터리 트레이가 여러 개 모여 직렬 연결 및 병렬 연결로 결속됨으로써 에너지 저장 시스템(200)을 형성하게 된다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 배터리 트레이(10)에는 다수의 단위 팩들이 포함되어 있는 것으로 가정하여 설명하기로 하나, 이에 한정되는 것은 아니며, 배터리 트레이(10)는 다수의 단위 팩들을 하나의 단위로 패킹할 수 있는 케이스만을 의미할 수도 있다.

일례로, 배터리 트레이(10)는 z방향을 따라 적층되는 플레이트 형태의 단위 팩들을 여러 개 포함하여 전체적으로 직육면체의 형상을 가질 수 있다.

배터리 트레이(10)에는 방전 전류를 외부부하로 인출하거나, 외부전원공급장치로부터 충전 전류를 입력하기 위한 전원 단자(12)가 배면에 마련될 수 있다.

이때, 도 1 및 도 2에서, 배터리 랙(100) 밖으로 인출된 상태의 배터리 트레이(10)는 정면이 바닥을 향하도록, 그리고, 배면이 위쪽을 향하도록 커버 플레이트에 안착되어 있다. 한편, 배터리 트레이(10)가 배터리 랙(100)으로 수납된 상태에서는 이하 설명하는 바와 같이, 배터리 트레이가 메인 커버 플레이트와 함께 회전하여 랙으로 수납되므로, 배터리 트레이의 정면과 배면은 정위치에 위치하게 된다. 즉, 배터리 트레이의 정면은 전방을 향하고, 배면은 후방을 향하게 된다.

다음으로, 배터리 랙(100)은 상기 다수의 배터리 트레이(10)들을 수납한다.

이를 위해, 배터리 랙(100)의 적어도 어느 일 측에 형성되는 것으로서, 배터리 랙이 놓여지는 거치 공간의 벽체(미도시)에 대해 상기 배터리 랙을 고정하기 위한 앵커 부재들을 포함할 수 있다.

그리고, 배터리 랙(100)은 수납된 다수의 배터리 트레이(10)들간의 전원연결 및 통신연결을 위한 커넥터(102)를 제공할 수 있다.

배터리 랙(100)은 다수의 배터리 트레이(10)들을 높은 집적도로 수용할 수 있도록 다수의 수납 공간(S)을 제공한다. 수납 공간(S)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, x방향을 따라 다수로 형성될 수 있다.

이때, x방향으로 배열된 이웃한 수납 공간(S)들은 별도의 파티션 부재(140)들에 의해 구획될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 아니하였으나, 수납 공간(S)은 x방향으로 2열 이상의 다수의 열을 이루어 형성될 수도 있으며, 2열 이상의 다수의 열을 이루는 경우 열간 구획은 중간 프레임(미도시)에 의해 달성될 수 있다.

상기 수납 공간(S)은 에너지 저장 시스템(100)의 전력 용량의 설계에 따라 적정 개수의 배터리 트레이(10)를 수용하도록 설계될 수 있으며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여, x방향으로 1열로 배열되는 6개의 수납 공간이 존재하는 것으로 가정한다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(100)을 도시하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(100)이 배터리 트레이(10)를 수납한 상태에 대한 측면도를 도시한다.

그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(100)이 배터리 트레이(10)를 수납하게 되는 과정을 순서대로 도시하는 도면이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 랙(100)은 상부 프레임(110), 하부 프레임(120), 측부 프레임들(130), 파티션 부재들(140), 메인 커버 플레이트(150) 및 서브 커버 플레이트(160)를 포함할 수 있다.

먼저, 상부 및 하부 프레임(110, 120)은 배터리 랙의 상하부를 형성하며 서로 평행하게 제1 방향(일례로, x방향)으로 연장한다. 그리고, 측부 프레임들(130)은 배터리 랙의 측부를 형성하며 제1 방향에 직교하는 제2 방향(일례로, y방향)으로 연장한다. 파티션 부재들(140)은 배터리 랙의 내부 공간을 다수의 수납 공간(S)들로 구획한다.

상기 프레임 부재들(110, 120, 130)은 랙의 외관을 형성하며, 전체적으로 대략 육면체 형상의 외관을 갖는다. 그리고, 안정적으로 배터리 트레이들을 수납할 수 있도록 견고한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상부 프레임, 하부 프레임 및 측부 프레임은 서로 개별화된 부재로 형성된 후 결합을 통하여 랙 전체의 골격을 형성할 수도 있고, 일체로 형성되어 랙 전체의 골격을 형성할 수도 있다.

도면에 도시되지는 않지만, 상부 프레임(110)의 상부에는 랙에 수납된 다수의 배터리 트레이들을 총괄적으로 제어하기 위한 배터리 관리 시스템과 같은 회로구성이 설치될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 메인 커버 프레이트(150)는 수납 공간(S)의 전방 하단에 제1 방향(일례로, x방향)으로 연장하는 하부 회전축(R1)을 따라 회전 가능하게 결합된다.

메인 커버 플레이트(150)는 내면에 배터리 트레이(10)의 정면부가 안착되도록 고정하며, 고정된 배터리 트레이(10)와 함께 닫힌 상태로 회전하여 수납 공간(S)의 전방의 적어도 일부를 커버한다.

일례로, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 커버 플레이트(150)는 시계 반대 방향으로 90도 회전하여 닫힌 상태가 되며, 이때, 내면에 안착되어 고정된 배터리 트레이(10)도 메인 커버 플레이트(150)의 회전에 따라 시계 반대 방향으로 90도 회전함으로써, 배터리 트레이(10)는 정면부가 수납 공간(S)의 전방을 향하도록 수납된다.

즉, 배터리 트레이(10)는 정면부가 바닥을 향하도록 메인 커버 플레이트(150)의 내면에 안착 고정되어 있다가, 메인 커버 플레이트(150)가 시계 반대방향으로 들어올려질 때 함께 회전하여 정면부가 앞쪽을 향하는 정위치에 위치하게 된다.

메인 커버 플레이트가 들어올려질 때 배터리 트레이가 자중에 의해 이탈되지 않도록, 메인 커버 플레이트와 배터리 트레이 사이의 고정력은 상기 배터리 트레이의 자중을 견딜 수 있을 정도로 충분한 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 메인 커버 플레이트(150)는 하부 회전축(R1)에 결합되는 힌지부(152), 및 상기 힌지부(152)로부터 연장하며 배터리 트레이(10)의 정면부가 안착되는 안착부(154)를 포함할 수 있다.

이때, 안착부(154)는 배터리 트레이(10)가 안착 및 고정되는 부분이므로, 안착부의 길이(l1)는 배터리 트레이(10)의 정면부의 길이와 상응하도록 형성될 수 있다. 바람직하게는, 안착부는 배터리 트레이의 정면부의 길이 이상으로 형성될 수 있다.

계속하여, 수납 공간(S)의 높이는 배터리 트레이가 메인 커버 플레이트와 함께 들어올려져 수납될 수 있도록, 배터리 트레이의 측면부의 대각선 길이(d)보다 크게 형성된다.

즉, 도 5b에 도시된 바와 같이, 배터리 트레이는 들어올려지는 과정에서 상단 뒤쪽 모서리 부분이 수납 공간(S) 상부와 간섭될 수 있으므로, 하부 회전축(R1)에 인접하는 배터리 트레이의 하단 앞쪽 모서리 부분과 배터리 트레이의 상단 뒤쪽 모서리 부분을 잇는 대각선 길이(d)보다 수납 공간(S)의 높이(h)가 큰 것이 바람직하다.

한편, 수납 공간(S)의 높이(h)가 배터리 트레이의 대각선 길이(d)보다 크게 형성됨에 따라, 상기 메인 커버 플레이트(150)에 의해 커버되지 않는 공간이 발생할 수 있고, 이를 커버할 수 있도록, 배터리 랙(100)은 서브 커버 플레이트(160)를 더 포함할 수 있다.

즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 배터리 랙(100)은 수납 공간(S)의 전방 상단에 제1 방향(일례로, x방향)으로 연장하는 상부 회전축(R2)을 따라 회전 가능하게 결합되는 서브 커버 플레이트(160)를 더 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서브 커버 플레이트(160)를 보다 상세하게 도시하는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 서브 커버 플레이트(160)에는 수납 공간(S) 내의 열을 외부로 방출하기 위한 방열부재(166)가 구비될 수 있다. 방열부재(166)는 쿨러 방식일 수 있으며, 이에 한정되지 않고 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 다양한 구성이 적용될 수 있다.

서브 커버 플레이트(160)는, 상부 회전축(R2)에 결합되는 힌지부(162), 및 상기 힌지부(162)로부터 연장하며 방열부재(166)가 장착되는 장착부(164)를 포함할 수 있다.

그리고, 장착부(164)의 길이(l2)와 앞서 설명한 안착부(154)의 길이(l1)의 합은 배터리 트레이(10)의 측변부의 대각선 길이(d)보다 크게 형성되고, 수납 공간(S)의 높이(h)와 상응할 수 있다.

이에 의해, 배터리 트레이(10)가 메인 커버 플레이트(150)에 의해 들어올려질 때 수납 공간(S)의 상단과의 간섭 없이 수납 공간(S)으로 수납될 수 있고, 수납이 완료된 후에는 수납 공간(S) 내의 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있다.

즉, 작업자는 배터리 트레이(10)를 랙(100)에 수납 시, 배터리 트레이를 들어 열린 상태의 메인 커버 플레이트(150)에 안착시키고, 수납 공간의 상단과 배터리 트레이가 간섭하지 않도록 서브 커버 플레이트(160)를 연 후, 배터리 트레이가 고정되어 있는 메인 커버 플레이트를 들어올려 닫아준다. 그리고, 수납 공간(S) 내 열이 외부로 효과적으로 방출될 수 있도록 방열부재(166)가 장착되어 있는 서브 커버 플레이트를 마지막으로 닫아준다.

이와 같이, 작업자는 배터리 트레이를 랙에 조립할 때, 트레이를 메인 커버 플레이트에 놓고 메인 커버 플레이트를 닫아줌으로써 쉽게 트레이를 랙으로 수납할 수 있고, 무거운 배터리 트레이를 직접 수납 공간까지 들어 옮기지 않아도 되는 장점이 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이, 배터리 트레이(10)의 배면에는 방전 전류를 외부부하로 인출하거나 외부전원공급장치로부터 충전 전류를 입력하기 위한 전원 단자(12)가 마련되고, 배터리 랙(100)에는 수납된 다수의 배터리 트레이(10)들간의 전원연결 및 통신연결을 위한 커넥터(102)가 제공된다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 트레이(10)가 수납 공간(S)으로 수납될 때, 배터리 트레이의 전원 단자(12)와 랙의 커넥터(102)도 연결될 수 있다.

즉, 작업자가 트레이를 랙으로 수납하기 위하여 메인 커버 플레이트를 닫을 때 전원 단자와 커넥터도 한번에 연결되므로, 별도 배선을 위한 작업이 필요하지 않는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 배터리 트레이 12 : 전원 단자
100 : 배터리 랙 102 : 커넥터
110, 120, 130 : 상부, 하부, 측부 프레임 140 : 파티션 부재
150 : 메인 커버 플레이트 152 : 힌지부
154 : 안착부 160 : 서브 커버 플레이트
162 : 힌지부 164 : 장착부
166 : 방열부재 200 : 에너지 저장 시스템

Claims (10)

1. 배터리 트레이를 수용하는 수납 공간을 구비한 배터리 랙으로서,
   상기 배터리 랙의 상하부를 형성하며 제1 방향으로 연장되는 상부 프레임과 하부 프레임; 및
   상기 배터리 랙의 측부를 형성하며 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연장하는 측부 프레임들;을 포함하되,
   상기 배터리 트레이가 안착되도록 고정하며 상기 하부 프레임에 연결되어 회전하는 메인 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인 커버 플레이트는, 상기 수납 공간의 전방 하단에 상기 제1 방향으로 연장하는 하부 회전축에 결합되는 힌지부; 및
   상기 힌지부로부터 연장하며 상기 배터리 트레이의 정면부가 안착되는 안착부;를 포함하되,
   상기 고정된 배터리 트레이와 함께 닫힌 상태로 회전하여 상기 수납 공간의 전방의 적어도 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
3. 제2항에 있어서,
   상기 안착부의 길이는 상기 배터리 트레이의 정면부의 길이와 상응하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
4. 제3항에 있어서,
   상기 수납 공간의 높이는 상기 배터리 트레이의 측면부의 대각선 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
5. 제4항에 있어서,
   상기 수납 공간의 전방 상단에 상기 제1 방향으로 연장하는 상부 회전축을 따라 회전 가능하게 결합되고, 상기 수납 공간 내의 열을 외부로 방출하기 위한 방열부재가 구비되는 서브 커버 플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
6. 제5항에 있어서,
   상기 서브 커버 플레이트는, 상기 상부 회전축에 결합되는 힌지부; 및
   상기 서브 커버 플레이트의 힌지부로부터 연장하며 상기 방열부재가 장착되는 장착부;를 포함하되,
   상기 장착부의 길이와 상기 안착부의 길이의 합은 상기 배터리 트레이의 측면부의 대각선 길이보다 큰 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
7. 제6항에 있어서,
   상기 장착부의 길이와 상기 안착부의 길이의 합은 상기 수납 공간의 높이와 상응하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
8. 제1항에 있어서,
   상기 메인 커버 플레이트는 상기 수납 공간의 전방 하단에 상기 제1 방향으로 연장하는 하부 회전축을 따라 회전 가능하게 결합되고, 내면에 상기 배터리 트레이의 정면부가 안착되도록 고정하며, 상기 고정된 배터리 트레이와 함께 닫힌 상태로 회전하여 상기 수납 공간의 전방의 적어도 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
9. 제8항에 있어서,
   상기 메인 커버 플레이트가 닫힌 상태에서 상기 메인 커버 플레이트의 내면에 안착 고정되어 있는 상기 배터리 트레이의 상기 정면부는 상기 수납 공간의 전방을 향하는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.
10. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 트레이는 상기 제1 및 제2 방향에 직교하는 제3 방향을 따라 적층되는 플레이트 형태의 다수의 이차 전지를 포함하도록 전체적으로 직육면체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 배터리 랙.

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