KR20180069338A - 가변형 엔진 소음저감 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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KR20180069338A
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noise
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손병철
김태규
왕성준
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현대자동차주식회사
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Abstract

가변형 엔진 소음저감 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치는, 하우징; 하우징의 하부에 형성되는 제1 다공 흡음판; 하우징의 상부에 형성되는 제2 다공 흡음판; 및 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판의 사이에 형성되는 분리부;를 포함하며, 모터부에 의해 소음이 상기 제1 다공 흡음판 또는 상기 제2 다공판으로 선택적으로 유입되도록 한다.

Description

가변형 엔진 소음저감 장치 및 그 제어방법{VARIABLE ENGINE NOISE REDUCTION APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가변형 엔진 소음저감 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다층으로 형성된 다공 흡음판으로 소음이 선택적으로 이동되도록 하여 가속시, 고속 정속시와 같은 다양한 조건에서 원하는 주파수의 소음을 저감시킬 수 있는, 가변형 엔진 소음저감 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 주행 중인 자동차에는 다양한 경로를 통해, 차량 실내로 외부 소음이 유입된다. 타이어와 지면 간의 마찰음, 배기 계통의 고온, 고압의 연소가스 유동으로 발생하는 소음, 엔진에서 발생하여 차체 또는 공기를 통해 전달되는 엔진 투과 소음은 승객의 귀로 전달되어 차량의 정숙감을 저해하는 요소가 된다.
자동차의 엔진룸에서는 주행을 위한 엔진의 가동이라든가 냉난방장치의 가동 등으로 인한 소음뿐만 아니라 자동차 외부로부터 엔진룸측으로 유입되는 소음이 발생한다.
이렇게 생성된 소음은 자동차의 실내측으로 전달되어 승차감을 저하시키는 요인으로 작용한다. 이에, 엔진룸과 실내를 구획시켜 주는 격벽패널(또는 대쉬패널)의 바깥쪽에는 이러한 소음 등을 저감시켜 주기 위한 인슐레이터가 구비된다. 이러한 인슐레이터는 소음 뿐만 아니라 엔진으로부터 발생된 열 또한 자동차의 실내측으로 전달되는 것을 차단시켜 주는 역할을 한다. 또한, 엔진룸의 상부를 덮어주는 후드에도 이러한 인슐레이터를 구비하여 엔진룸 내부에서 발생된 소음 등이 후드 등을 통해 실내로 전달되지 않게 한다.
종래기술에 따른 차량의 엔진소음 저감 장치는, 차량의 후드 내측에 장착되는 인슐레이터와, 인슐레이터에 일체로 형성되며, 후드의 폐쇄 시, 엔진커버와 접촉되며 엔진의 소음을 흡수하고 인슐레이터로 소음을 전달하는 진동저감부재를 포함한다.
이러한 종래기술은 레조네이터 형식으로 진동저감부재가 그 단면적의 크기와, 인슐레이터로부터 돌출된 길이에 따라 차량의 엔진으로부터 발생하는 소음을 튜닝할 수 있으므로, 가속시, 고속 정속시와 같은 다양한 주파수에 대응하는 소음을 실시간으로 저감할 수 없다는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1375442호(2014.03.17)
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 차량의 후드 내측에 홀의 크기 상이한 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판을 형성하도록 하며, 모터부에 의해 소음이 제1 다공 흡음판 또는 상기 제2 다공판으로 선택적으로 유입되도록 함으로써, 가속시, 고속 정속시와 같은 다양한 조건에서 원하는 주파수의 소음을 저감시킬 수 있는, 가변형 엔진 소음저감 장치 및 그 제어방법 제공을 그 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치는, 하우징; 상기 하우징의 하부에 형성되는 제1 다공 흡음판; 상기 하우징의 상부에 형성되는 제2 다공 흡음판; 및 상기 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판의 사이에 형성되는 분리부;를 포함하며, 모터부에 의해 소음이 상기 제1 다공 흡음판 또는 상기 제2 다공판으로 선택적으로 유입되도록 한다.
상기 하우징의 하부에는 소음 유입구가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 다공 흡음판의 홀의 반경은 상기 제2 다공 흡음판의 홀의 반경보다 크도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 다공 흡음판은, 제1 몸체; 상기 몸체에 다수 개 형성된 홀; 및 상기 제1 몸체의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제1 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 가이드에는 상기 제1 가이드를 동작하기 위한 모터가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 다공 흡음판은, 제2 몸체; 및 상기 제2 몸체에 다수 개 형성된 홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분리부는, 제3 몸체; 및 상기 제3 몸체의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제2 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 가이드에는 상기 제2 가이드를 동작하기 위한 모터가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 다공 흡음판은 두께, 홀 반경, 홀의 전체 면적에 의해 주파수 튜닝을 하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치 제어방법은, 차량의 주행상태를 판단하는 단계; 상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 정속 모드일 경우, 제2 다공 흡음판에 의해 고주파 소음을 저감하는 단계; 및 상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 가속 모드일 경우, 제1 다공 흡음판에 의해 중저주파 소음을 저감하는 단계;를 포함한다.
상기 고주파 소음을 저감하는 단계는, 소음이 제1 다공 흡음판으로 유입되지 못하도록 제1 가이드부를 동작하여, 상기 제2 다공 흡음판에 의해 고주파 소음을 저감하는 것을 특징으로 한다.
상기 중저주파 소음을 저감하는 단계는, 소음이 제2 다공 흡음판으로 유입되지 못하도록 제2 가이드부를 동작하여, 상기 제1 다공 흡음판에 의해 중저주파 소음을 저감하는 것을 특징으로 한다.
제1 가이드부 및 제2 가이드부는 스텝모터에 의해 작동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 차량의 가속시 가속부밍(중저주파:80~150Hz)을 저감하도록 제1 다공 흡음판을 이용하며, 차량의 고속정속 주행 시 고주파 소음(500Hz 이상)을 저감하도록 제2 다공 흡음판을 선택적으로 적용하여, 차량의 운행상황에 따라 탄력적으로 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 주파수 튜닝이 가능하므로 차량의 종류 엔진의 종류, 도로의 종류에 따라 문제되는 다양한 영역의 소음을 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 후드 내측에 형성되는 가변형 엔진 소음저감 장치를 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판 및 분리부를 나타내는 평면도,
도 3a는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 중저주파 소음저감을 나타내는 단면도,
도 3b는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 고주파 소음저감을 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제어방법을 나타내는 순서도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 효과를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 차량의 후드 내측에 형성되는 가변형 엔진 소음저감 장치를 나타내는 단면도이며, 도 2는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판 및 분리부를 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조할 때, 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치는, 하우징(110), 소음 유입구(120), 제1 다공 흡음판(130), 제2 다공 흡음판(140), 분리부(150)를 포함한다.
하우징(110)은 제1 및 제2 다공 흡음판(130,140) 분리부(150)를 내부에 수납하며, 하우징은 후드 내측에 형성될 수 있다. 하우징(110)은 하나의 하우징으로 형성될 수 있으나, 다수 개의 하우징이 후드(10)의 내측에 미리 설정된 간격으로 이격되도록 형성될 수 있다.
이때, 하우징(110)은 엔진의 상부에 위치하여, 엔진(미도시)이나 차량 자체의 소음을 하우징(110)의 하부에 형성된 소음 유입구(120)를 통해 제1 다공 흡음판(130)이나 제2 다공 흡음판(140)으로 선택적으로 유입되도록 한다.
제1 및 제2 다공 흡음판(130,140)은 다수 개의 홀을 포함한다.
본 발명에 따른 소음저감 원리를 하기 수학식 1을 통해 설명한다.
Figure pat00001
여기서, C는 음속이고, A는 홀 전체 면적이며, t는 각 다공 흡음판의 두께이며, a는 각 다공 흠음판의 홀의 반경이며, V는 공기층의 두께이다.
f는 주행중 가속 부밍 저감을 위한 튜닝 주파수로 30~200Hz로 형성될 수 있고, 정속 시 고주파 소음을 저감시키기 위한 튜닝 주파수 500Hz 이상으로 형성될 수 있다.
즉, A, t, a 등을 이용하여 고주파수 또는 중저주파수에 해당하는 소음을 저감시키도록 제1 및 제2 다공 흡음판을 튜닝할 수 있으며, 차량의 종류, 엔진의 종류 등에 따라 제1 및 제2 다공 흡음판의 소음 저감 주파수는 달리 설정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고주파수 소음을 저감시키기 위해 상대적으로 홀의 반경이 작은 제2 다공 흡음판을 적용하며, 중저주파수 소음을 저감시키기 위해 상대적으로 홀의 반경이 큰 제1 다공 흡음판을 적용하게 된다.
제1 다공 흡음판(130)은 하우징(110)의 하부에 형성되며, 제1 몸체(131), 몸체(131)에 다수 개로 형성된 홀(133), 제1 몸체(131)의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제1 가이드(135)를 포함한다.
제1 몸체(131)는 미리 설정된 두께를 가지며 판형으로 형성되며, 본 실시예에서는 직사각형 형상으로 형성되는 것으로 예시하였으나, 원형, 삼각형, 마름모, 사다리꼴, 타원형의 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
홀(133)은 원형으로 형성되는 것으로 예시하였으나, 설계에 따라 다른 형상으로 형성될 수 있다.
제1 가이드(135)는 제1 가이드(135)를 동작하기 위한 모터(200)가 형성되며, 모터(200)는 스텝모터일 수 있으나 이에 한정되지 않고 제1 가이드(135)를 동작하기 위하여 액추에이터가 형성되는 것도 가능하다.
제1 가이드(135)에 의해 소음 유입구(120)로 유입된 소음이 제1 다공 흡음판(130)이나 제2 다공 흡음판(140)으로 유입될 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 중저주파 소음저감을 나타내는 단면도이며, 도 3b는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 고주파 소음저감을 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조할 때, 제1 및 제2 가이드(135,155)가 제1 및 제2 다공 흡음판(130,140)과 평행하도록 위치하는 경우, 제1 다공 흡음판(130)으로 소음이 유입되어 중저주파수 소음을 저감시키게 되며,
제1 및 제2 가이드(135,155)가 제1 및 제2 다공 흡음판(130,140)과 수직하도록 형성되는 경우, 제2 다공 흡음판(130)으로 소음이 유입되어 고주파수 소음을 저감시키게 된다.
제2 다공 흡음판(140)은, 제2 몸체(141) 및 제2 몸체(141)에 다수 개 형성된 홀(143)을 포함한다.
제2 몸체(141)는 미리 설정된 두께를 가지며 판형으로 형성되며, 본 실시예에서는 직사각형 형상으로 형성되는 것으로 예시하였으나, 원형, 삼각형, 마름모, 사다리꼴, 타원형의 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.
제2 다공 흡음판(140)의 홀(143)은 제1 다공 흡음판(130)의 홀(133) 보다 그 크기가 작고 홀의 개수가 더 많으며, 이에 고주파수 소음을 저감시키게 된다.
분리부(150)는, 제3 몸체(151) 및 제3 몸체(151)의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제2 가이드(155)를 포함한다.
분리부(150)의 제3 몸체(151)에는 홀이 형성되어 있지 않으며, 이에 제1 다공 흡음판(130)과 제2 다공 흡음판(140)은 서로 분리되어, 유입된 소음은 선택적으로 각 다공 흡음판으로 유입될 수 있다.
제2 가이드(155)는 제2 가이드(155)를 동작하기 위한 모터(200)가 형성되며, 모터(200)는 스텝모터일 수 있으나 이에 한정되지 않고 제2 가이드(155)를 동작하기 위하여 액추에이터가 형성되는 것도 가능하다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 효과를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 가속시 종래보다 소음이 저감된 것을 알 수 있으며, 도 5b를 참조하면, 1,000Hz 이상의 고주파수에서 종래보다 소음이 저감된 것을 알 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 차량의 가속시 가속부밍(중저주파:80~150Hz)을 저감하도록 제1 다공 흡음판을 이용하며, 차량의 고속정속 주행 시 고주파 소음(500Hz 이상)을 저감하도록 제2 다공 흡음판을 선택적으로 적용하여, 차량의 운행상황에 따라 탄력적으로 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 주파수 튜닝이 가능하므로 차량의 종류 엔진의 종류, 도로의 종류에 따라 문제되는 다양한 영역의 소음을 저감시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 4를 참조할 때, 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제어방법은, 차량의 주행상태를 판단하는 단계(S100); 상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 정속 모드일 경우, 제2 다공 흡음판(140)에 의해 고주파 소음을 저감하는 단계(S200); 및 상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 가속 모드일 경우, 제1 다공 흡음판(130)에 의해 중저주파 소음을 저감하는 단계(S300);를 포함한다.
즉, 본 발명에 따른 가변형 엔진 소음저감 장치의 제어방법은, 차량의 주행상태에 따라 선택적으로 고주파 소음과 중저주파 소음을 저감시킬 수 있다.
고주파 소음을 저감하는 단계(S200)는, 소음이 제1 다공 흡음판(130)으로 유입되지 못하도록 제1 가이드부(135)를 동작하여, 상기 제2 다공 흡음판(140)에 의해 고주파 소음을 저감하도록 한다.
이때, 제1 및 제2 가이드(135,155)가 제1 및 제2 다공 흡음판(130,140)과 수직하도록 형성되는 경우, 제2 다공 흡음판(130)으로 소음이 유입되어 고주파수 소음을 저감시키게 된다.
중저주파 소음을 저감하는 단계(S300)는, 소음이 제2 다공 흡음판(140)으로 유입되지 못하도록 제2 가이드부(155)를 동작하여, 상기 제1 다공 흡음판(130)에 의해 중저주파 소음을 저감하도록 한다.
이때, 제1 및 제2 가이드(135,155)가 제1 및 제2 다공 흡음판(130,140)과 평행하도록 위치하는 경우, 제1 다공 흡음판(130)으로 소음이 유입되어 중저주파수 소음을 저감시키게 된다.
이에, 본 발명에 따르면, 차량의 가속시 가속부밍(중저주파:80~150Hz)을 저감하도록 제1 다공 흡음판을 이용하며, 차량의 고속정속 주행 시 고주파 소음(500Hz 이상)을 저감하도록 제2 다공 흡음판을 선택적으로 적용하여, 차량의 운행상황에 따라 탄력적으로 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 다양한 주파수 튜닝이 가능하므로 차량의 종류 엔진의 종류, 도로의 종류에 따라 문제되는 다양한 영역의 소음을 저감시킬 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
110: 하우징
120: 소음 유입구
130: 제1 다공 흡음판
140: 제2 다공 흡음판
150: 분리부
200: 모터

Claims (13)

  1. 차량의 후드 내측에 장착되어 소음을 저감시키는 소음저감 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징의 하부에 형성되는 제1 다공 흡음판;
    상기 하우징의 상부에 형성되는 제2 다공 흡음판; 및
    상기 제1 다공 흡음판과 제2 다공 흡음판의 사이에 형성되는 분리부;를 포함하며,
    모터부에 의해 소음이 상기 제1 다공 흡음판 또는 상기 제2 다공판으로 선택적으로 유입되도록 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 하부에는 소음 유입구가 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다공 흡음판의 홀의 반경은 상기 제2 다공 흡음판의 홀의 반경보다 크도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 다공 흡음판은,
    제1 몸체;
    상기 몸체에 다수 개 형성된 홀; 및
    상기 제1 몸체의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제1 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 가이드에는 상기 제1 가이드를 동작하기 위한 모터가 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제2 다공 흡음판은,
    제2 몸체; 및
    상기 제2 몸체에 다수 개 형성된 홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는,
    제3 몸체; 및
    상기 제3 몸체의 중앙부에 형성되며, 유입된 소음의 전달방향을 가이드하는 제2 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 가이드에는 상기 제2 가이드를 동작하기 위한 모터가 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다공 흡음판은 두께, 홀 반경, 홀의 전체 면적에 의해 주파수 튜닝을 하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치.
  10. 차량의 주행상태를 판단하는 단계;
    상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 정속 모드일 경우, 제2 다공 흡음판에 의해 고주파 소음을 저감하는 단계; 및
    상기 판단하는 단계에서, 상기 차량의 주행상태가 가속 모드일 경우, 제1 다공 흡음판에 의해 중저주파 소음을 저감하는 단계;를 포함하는 가변형 엔진 소음저감 장치 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고주파 소음을 저감하는 단계는,
    소음이 제1 다공 흡음판으로 유입되지 못하도록 제1 가이드부를 동작하여, 상기 제2 다공 흡음판에 의해 고주파 소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 중저주파 소음을 저감하는 단계는,
    소음이 제2 다공 흡음판으로 유입되지 못하도록 제2 가이드부를 동작하여, 상기 제1 다공 흡음판에 의해 중저주파 소음을 저감하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치 제어방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    제1 가이드부 및 제2 가이드부는 스텝모터에 의해 작동하는 것을 특징으로 하는 가변형 엔진 소음저감 장치 제어방법.
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