KR20170079601A - 직류 릴레이 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온(On) 동작시 고정코어와 가동코어의 사이에서 발생하는 충격을 완화하여 소음 발생을 감소시킨 직류 릴레이에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이는 프레임의 일측에 고정 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 한 쌍의 고정접점의 하부에 직선운동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점; 상기 가동접점의 하부에 설치되는 절연플레이트; 상기 가동접점과 절연플레이트 사이에 구비되는 접압스프링; 상기 절연플레이트의 하부에 설치되고 중앙부에 관통홀이 형성되는 플레이트; 상기 관통홀을 통해 상기 플레이트에 상부로부터 삽입 설치되고, 중심에는 샤프트홀이 관통 형성되는 고정코어; 상기 고정코어와 절연플레이트 사이에 구비되는 소음방지패드; 상기 고정코어의 하부에 직선운동 가능하게 설치되는 가동코어; 및 상기 관통홀을 관통하도록 설치되고, 상단은 상기 가동접점에 고정되고, 하단은 상기 가동코어에 결합되는 샤프트;를 포함하여 구성된다.

Description

직류 릴레이 {Direct Relay}

본 발명은 직류 릴레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 온(On) 동작시 고정코어와 가동코어의 사이에서 발생하는 충격을 완화하여 소음 발생을 감소시킨 직류 릴레이에 관한 것이다.

일반적으로 직류 릴레이(Direct Current Relay) 또는 전자개폐기(Magnetic Switch)는 전자석의 원리를 이용하여 기계적인 구동과 전류신호를 전달해주는 전기적인 회로 개폐 장치의 일종으로, 각종 산업용 설비, 기계 및 차량 등에 설치된다.

특히, 하이브리드 자동차, 연료전지 자동차, 골프 카트 및 전동 지게차 등과 같은 전기자동차(Electric Vehicle)는 배터리의 전력을 동력발생장치 및 전장부에 공급 및 차단하기 위한 전기자동차용 릴레이(Electric Vehicle Relay)를 구비하고 있으며, 이러한 전기자동차용 릴레이는 전기자동차에 있어서 매우 중요한 핵심 부품의 하나이다.

도 1 및 도 2에 종래 기술에 따른 직류 릴레이의 종단면도가 도시되어 있다. 도 1은 차단 상태(Off 상태)를 나타내고, 도 2는 통전 상태(On 상태)를 나타낸다.

종래기술에 따른 직류 릴레이의 구성은 아크챔버(1)의 상부에 고정 설치되는 고정접점(2)과, 아크챔버(1)의 내부에 직선운동 가능하게 설치되어 상기 고정접점(2)에 접촉 또는 분리될 수 있도록 설치되는 가동접점(3)과, 상기 아크챔버(1)의 하부에 설치되어 상기 가동접점(3)을 직선운동시키는 액추에이터(A) 및 상기 가동접점(3)의 접압력을 확보하기 위한 접압 스프링(4)을 포함한다.

상기 액추에이터(A)는 외부전원이 입력되는 경우 자기장을 발생시키는 코일(5)과, 상기 코일(5)의 내부에 고정 설치되는 고정코어(6)와, 상기 고정코어(6)의 하부에 직선운동 가능하게 설치되는 가동코어(7)와, 하단이 상기 가동코어(7)에 고정 결합되고 상단이 상기 가동접점(3)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 샤프트(8) 및, 상기 고정코어(6)와 가동코어(7) 사이에 설치되어 가동코어(7)를 고정코어(6)로부터 멀어지는 방향으로 복귀시키는 복귀스프링(9)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 샤프트(8)는 상기 고정코어(6)의 중심부에 형성된 샤프트홀을 통해 슬라이딩 운동할 수 있도록 안내된다.

종래기술에 따른 직류 릴레이의 작용은 다음과 같다. 먼저, On동작은 다음과 같다. 도 1과 같은 차단 상태중에 코일(5)에 전류가 흐르면 주변에 자기장이 형성되고, 이 자기장 내에서 고정코어(6)가 자화된다. 고정코어(6)의 자기흡인력에 의해 가동코어(7)가 복귀스프링(9)을 압축시키면서 상승하게 된다. 더불어, 가동코어(7)에 결합되어 있는 샤프트(8)가 접압스프링(4)을 압축시키면서 상승하여 가동접점(3)을 밀어올려 고정접점(2)에 접촉시킴으로써 주회로에 통전이 일어나도록 하게 된다. 즉, 도 2와 같은 통전 상태로 된다.

그런데, 이때 가동코어(7)와 고정코어(6)가 충돌하면서 소음이 발생하게 된다.

이와 같이, 온 동작시 가동코어(7)와 고정코어(6)가 충돌하면서 발생하는 소음으로 인해 감성품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 그 목적은 온(On) 동작시 고정코어와 가동코어의 사이에서 발생하는 충격을 완화하여 소음 발생을 감소시킨 직류 릴레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이는 프레임의 일측에 고정 설치되는 한 쌍의 고정접점; 상기 한 쌍의 고정접점의 하부에 직선운동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점; 상기 가동접점의 하부에 설치되는 절연플레이트; 상기 가동접점과 절연플레이트 사이에 구비되는 접압스프링; 상기 절연플레이트의 하부에 설치되고 중앙부에 관통홀이 형성되는 플레이트; 상기 관통홀을 통해 상기 플레이트에 상부로부터 삽입 설치되고, 중심에는 샤프트홀이 관통 형성되는 고정코어; 상기 고정코어와 절연플레이트 사이에 구비되는 소음방지패드; 상기 고정코어의 하부에 직선운동 가능하게 설치되는 가동코어; 및 상기 관통홀을 관통하도록 설치되고, 상단은 상기 가동접점에 고정되고, 하단은 상기 가동코어에 결합되는 샤프트;를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 고정코어의 상부면은 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 절연플레이트의 하부에는 상기 소음방지패드가 일부 삽입될 수 있는 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소음방지패드의 높이는 상기 장착홈의 깊이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소음방지패드는 상기 고정코어의 상부면보다 넓은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정코어의 상면에는 복수 개의 원형홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 소음방지패드는 상기 플랜지부를 감싸는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이에 의하면 고정코어가 플레이트의 상부로부터 삽입 설치되고 상방으로 움직일 수 있는 유격을 확보하고 있어 온 동작시 가동코어와의 충격이 완화되어 소음이 저감되는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 직류 릴레이의 구조도로서, 도 1은 차단 상태를 나타내고, 도 2는 통전 상태를 나타내고 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이의 구조도로서, 도 3은 차단 상태를 나타내고, 도 4는 통전 상태를 나타내고 있다.
도 5는 도 4의 부분상세도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류 릴레이의 부분단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이의 구조도로서, 도 3은 차단(Off) 상태를 나타내고, 도 4는 통전(On) 상태를 나타내고 있다. 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 릴레이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이는 프레임의 일측에 고정 설치되는 한 쌍의 고정접점(11); 상기 한 쌍의 고정접점(11)의 하부에 직선운동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 고정접점(11)에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점(12); 상기 가동접점(12)의 하부에 설치되는 절연플레이트(25); 상기 가동접점(12)과 절연플레이트(25)의 사이에 구비되는 접압스프링(30); 상기 절연플레이트(25)의 하부에 설치되고 중앙부에 관통홀(21)이 형성되는 플레이트(20); 상기 관통홀(21)을 통해 상기 플레이트(20)에 상부로부터 삽입 설치되고, 중심에는 샤프트홀(42)이 관통 형성되는 고정코어(40); 상기 고정코어(40)와 절연플레이트(25) 사이에 구비되는 소음방지패드(35); 및 상기 고정코어(40)의 하부에 직선운동 가능하게 설치되는 가동코어(45); 상기 관통홀(21)을 관통하도록 설치되고, 상단은 상기 가동접점(12)에 고정되고, 하단은 상기 가동코어(45)에 결합되는 샤프트(50);를 포함하여 구성된다.

프레임은 별도로 도시하지는 않았지만 도 3에 도시된 구성요소들을 내장하고 지지할 수 있는 상자형의 케이스로 형성된다. 프레임은 상부프레임과 하부프레임으로 구성될 수 있다.

아크챔버(arc chamber, 10)는 하면이 개방된 상자형으로 형성되어, 직류 릴레이 내부의 상측에 설치된다. 아크챔버(10)는 차단시 접점부에서 발생하는 아크를 소호할 수 있도록 절연성, 내압성, 내열성이 우수한 재질로 마련된다.

고정접점(fixed contact, 11)은 한 쌍으로 구비되어 프레임(미도시) 및 아크챔버(10)에 고정 설치된다. 고정접점(11) 중에서 어느 하나는 전원측에 연결되고, 다른 하나는 부하측에 연결될 수 있다.

가동접점(moving contact, 12)은 소정 길이의 판상체로 형성되어 상기 한 쌍의 고정접점(11)의 하부에 설치된다. 가동접점(12)은 릴레이의 내부의 하측에 설치되는 액추에이터(60)에 의해 상하로 직선운동 가능하게 되어 고정접점(11)에 접촉 또는 분리될 수 있다.

상기 액추에이터(60)는 'U'자형으로 형성되어 자로(a magnetic circuit)를 이루는 요크(61), 요크(61) 내부에 설치되는 보빈(62)에 권선되고 외부전원을 공급받아 자기장을 발생시키는 코일(63), 상기 코일(63)의 내부에 고정 설치되어 코일(63)에 의해 발생되는 자기장에 의해 자화되어 자기흡인력을 발생시키는 고정코어(40), 상기 고정코어(40)의 하부에 직선운동 가능하게 설치되어 고정코어(40)의 자기흡인력에 의해 고정코어(40)에 접촉 또는 분리되는 가동코어(45), 하단이 가동코어(45)에 결합되고 상단이 가동접점(12)에 슬라이딩 가능하게 관통 삽입되는 샤프트(50) 및 상기 고정코어(40)와 가동코어(45) 사이에 설치되어 가동코어(45)를 하방으로 복귀시키는 리턴 스프링(44)을 포함할 수 있다.

액추에이터(60)와 아크챔버(10)의 사이에는 플레이트(20)가 구비된다. 플레이트(20)는 요크(61)의 상부에 결합될 수 있다. 플레이트(20)는 자성체로 형성되어 자로를 형성할 수 있으며, 상부의 아크챔버(10) 및 하부의 액추에이터(60)가 각각 설치될 수 있는 지지판의 역할도 할 수 있다.

플레이트(20)와 아크챔버(10)의 사이에는 밀봉용 부재가 구비될 수 있다. 즉, 아크챔버(10)을 하부 둘레를 따라 밀봉용 커버 부재(15)가 구비될 수도 있다.

접압 스프링(30)이 가동접점(12)과 플레이트(20) 사이에 구비된다. 접압 스프링(30)은 가동접점(12)을 지지하고 통전시 가동접점(12)에 접압력을 제공하기 위하여 마련된다. 접압 스프링(30)은 압축 코일스프링으로 구성될 수 있다.

아크챔버(10)와 플레이트(20)의 사이에는 절연성능을 보장하기 위하여 절연플레이트(25)가 구비될 수 있다. 절연플레이트(25)는 아크챔버(10)의 하면부를 덮고, 플레이트(20)로부터 소정 거리 이격하여 설치될 수 있다. 절연플레이트(25)가 마련되는 경우, 접압 스프링(30)은 절연플레이트(25)와 가동접점(12) 사이에 설치될 수 있다. 절연플레이트(25)의 하부에는 소음방지패드(35)가 삽입될 수 있는 장착홈(26)이 형성될 수 있다. 장착홈(26)에 소음방지패드(35)가 삽입되어 고정코어(40)의 충격을 완화하게 된다.

상기 고정코어(40)는 플레이트(20)에 상부로부터 삽입되는 방식으로 설치될 수 있다. 종래기술에 있어서는 고정코어가 플레이트의 하부에 용접결합 등에 의해 고정되는 방식으로 설치되어 가동코어와의 충격시 소음이 발생하였으므로, 이를 감소시키기 위하여 고정코어(40)는 플레이트(20)의 상부에 끼움방식으로 설치되어 상방으로 움직일 수 있도록 한다.

이와 같이 고정코어(40)의 움직임을 가능하게 하는 일 실시예로, 상기 플레이트(20)의 관통홀(21)에는 턱부(21a)가 형성되고, 상기 고정코어(40)의 상부에는 상기 턱부(21a)에 얹힐 수 있는 플랜지부(41)가 형성되어 상기 플랜지부(41)가 상기 턱부(21a)에 얹히는 방식으로 설치될 수 있다. 즉, 고정코어(40)는 플레이트(20)의 상부에 얹혀서 상방으로 유동이 가능하게 된다. 이에 따라, 가동코어(45)에 의한 충격을 받는 경우 상방으로 약간 이동하면서 충격량과 소음을 줄일 수 있게 된다.

고정코어(40)는 종래기술과 달리 플레이트(20)의 하부에 용접 결합되지 않고 상부로 이동 가능하게 설치됨에 따라 On 동작시 발생하는 충격량이 감소될 수 있다.

절연플레이트(25)와 플레이트(20)의 사이에는 On 동작시 고정코어(40)와 가동코어(45) 사이에서 발생하는 소음을 감소시키기 위하여 소음방지패드(35)가 마련된다. 소음방지패드(35)는 플레이트(20)의 상부에 설치될 수 있다. 고정코어(40)의 상부에 소음방지패드(35)가 마련됨에 따라, 고정코어(40)가 상방으로 이동할 때 소음방지패드(35)에 의해 충격이 흡수되어 소음이 감소하게 된다. 도 5를 참조하면, On 작동시 고정코어(40)가 플레이트(20)로부터 조금 이격되어 소음방지패드(35)를 압착하는 상태가 도시되어 있다.

상기 소음방지패드(35)는 고무 또는 연질의 합성수지 등의 재료로 구성될 수 있다. 소음방지패드(35)는 소음이나 충격을 흡수하기에 적절한 재료로 구성될 수 있다.

또한, 소음방지패드(35)는 절연플레이트(25)의 장착홈(26)에 삽입 설치될 수 있다. 이때, 소음방지패드(35)의 높이는 장착홈(26)의 깊이보다 길게(크게) 형성될 수 있다. 이에 따라, 소음방지패드(35)는 절연플레이트(25)와 고정코어(40) 사이에서 압착되는 방식으로 설치되어 고정코어(40)를 안정적으로 눌러줄 수 있다.

또한, 소음방지패드(35)의 넓이(직경)는 고정코어(40)의 플랜지부(41)의 넓이(직경)보다 넓게(크게) 형성될 수 있다. 이에 따라, 고정코어(40)의 충격을 전면적으로 흡수할 수 있게 된다.

샤프트(50)는 상기 관통홀(21)을 관통하도록 설치되고, 상단은 상기 가동접점(12)에 고정된다. 샤프트(50)의 하단부가 가동코어(45)에 고정적으로 결합되어 가동코어(45)의 움직임에 따라 함께 움직이게 된다. 샤프트(50)는 고정코어(40), 소음방지패드(35), 절연플레이트(25)를 관통하여 슬라이딩 가능하게 삽입 설치되며, 가동접점(12)에 고정된다. 샤프트(50)의 일부에는 돌출부(51)가 형성되어 접압 스프링(30)이 설치된다.

샤프트(50)의 돌출부(51) 하부에는 탄성부재(55)가 마련될 수 있다. 탄성부재(55)에 의해 차단(Off) 시의 충격이 흡수될 수 있다.

가동코어(45)의 복귀를 돕기 위하여 리턴 스프링(44)이 마련된다. 리턴 스프링(44)은 압축 코일스프링으로 구성될 수 있다. 리턴 스프링(44)의 하단은 가동코어(45)의 상부에 형성되는 스프링홈(46)에 고정되고, 상단은 고정코어(40)의 하부에 형성되는 스프링홈(미도시)에 고정될 수 있다. 리턴 스프링(44) 설치의 다른 실시예로, 리턴 스프링(44)은 상기 고정코어(40)의 샤프트홀(42)을 관통하여 상단이 상기 소음방지패드(35)에 고정되도록 설치될 수 있다.

여기서, 상기 리턴 스프링(44)의 스프링 상수는 접압 스프링(30)의 스프링 상수보다 크게 설정될 수 있다. 이에 따라, 차단시 리턴 스프링(44)의 복원력에 따른 샤프트(50)의 하강이 빠르게 일어나도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이의 작용을 설명하기로 한다.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 온(On) 동작시의 개요를 설명하기로 한다. 도 3과 같은 차단상태에서 외부전원이 입력되면 코일(63) 주변에 자기장이 발생하고 고정코어(40)는 자화된다. 고정코어(40)의 자기흡인력에 의해 가동코어(45)가 고정코어(40)에 끌려가 충돌하게 된다. 이때, 가동코어(45)가 고정코어(40)에 접촉하여 발생하는 충격은 고정코어(40)가 소음방지패드(35)를 압축시키며 소정거리 상승하는 과정에서 일부 흡수되어 충격량이 감소하며 이에 따라 소음도 감소하게 된다(도 5 참조).

도 6에 본 발명의 다른 실시예에 따른 직류 릴레이가 도시되어 있다. 이 실시예에서 절연플레이트(25)의 중앙부에는 단차홀(127)이 형성된다. 단차홀(127)의 상부 부분에는 샤프트(50)의 돌출부(51)가 놓인다. 단차홀(127)의 내부에는 소음방지패드(135)가 설치된다.

소음방지패드(135)는 플랜지 형태로 형성되어, 상면에는 샤프트(50)의 돌출부(51)가 놓이고, 하면은 고정코어(140)의 상면에 접한다. 한편, 소음방지패드(135)는 이중의 재질로 구성되어 상부 부분(135a)은 경질의 고무, 하부 부분(135b)은 연질의 고무 등으로 구성될 수 있다. 이와 같이 하여 강성 및 탄성을 모두 갖추도록 할 수 있다.

고정코어(140)의 상부에는 플랜지부(141)가 형성되고, 상부의 중앙부에는 삽입홈(142)이 형성되어, 소음방지패드(135)의 일부가 삽입 설치될 수 있다.

도 7에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직류 릴레이가 도시되어 있다. 이 실시예에서 고정코어(240)에는 상부면에 나이테와 같은 형태로 복수 개의 원주홈(241)이 형성된다. 이에 따라, 상부면의 면적은 넓어지는 효과가 있다. 이에 따라, 소음방지패드(235)와의 접촉면적이 늘어나 소음 흡수에 유리해진다. 여기서, 도면부호 242는 샤프트홀이다.

도 8에 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 직류 릴레이가 도시되어 있다. 이 실시예에서 절연플레이트(325)의 장착홈(26)의 직경과 플레이트(320)의 관통홀(21)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 소음방지패드(335)는 고정코어(40)의 플랜지부(41)를 감싸는 형태로 형성된다. 이에 따라, 충격 흡수 및 진동 흡수가 용이하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 직류 릴레이에 의하면 고정코어가 플레이트의 상부로부터 삽입 설치되고 상방으로 움직일 수 있는 유격을 확보하고 있어 온 동작시 가동코어와의 충격이 완화되어 소음이 저감되는 효과가 있다.

이상에서 설명한 실시예들은 본 발명을 구현하는 실시예들로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 아크챔버 11 고정접점
12 가동접점 15 밀봉용 커버 부재
20 플레이트 21 관통홀
21a 턱부 25 절연플레이트
26 장착홈 30 접압 스프링
35 소음방지패드 40 고정코어
41 플랜지부 42 샤프트홀
44 리턴 스프링 45 가동코어
46 스프링홈 50 샤프트
51 돌출부 55 탄성부재
60 액추에이터 61 요크
62 보빈 63 코일

Claims (7)

1. 프레임의 일측에 고정 설치되는 한 쌍의 고정접점;
   상기 한 쌍의 고정접점의 하부에 직선운동 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 고정접점에 접촉 또는 분리될 수 있는 가동접점;
   상기 가동접점의 하부에 설치되는 절연플레이트;
   상기 가동접점과 절연플레이트 사이에 구비되는 접압스프링;
   상기 절연플레이트의 하부에 설치되고 중앙부에 관통홀이 형성되는 플레이트;
   상기 관통홀을 통해 상기 플레이트에 상부로부터 삽입 설치되고, 중심에는 샤프트홀이 관통 형성되는 고정코어;
   상기 고정코어와 절연플레이트 사이에 구비되는 소음방지패드;
   상기 고정코어의 하부에 직선운동 가능하게 설치되는 가동코어; 및
   상기 관통홀을 관통하도록 설치되고, 상단은 상기 가동접점에 고정되고, 하단은 상기 가동코어에 결합되는 샤프트;를 포함하는 직류 릴레이.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정코어의 상부면은 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연플레이트의 하부에는 상기 소음방지패드가 일부 삽입될 수 있는 장착홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
4. 제2항에 있어서, 상기 소음방지패드의 높이는 상기 장착홈의 깊이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
5. 제1항에 있어서, 상기 소음방지패드는 상기 고정코어의 상부면보다 넓은 면적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
6. 제1항에 있어서, 상기 고정코어의 상면에는 복수 개의 원형홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.
7. 제2항에 있어서, 상기 소음방지패드는 상기 플랜지부를 감싸는 것을 특징으로 하는 직류 릴레이.

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