KR20190122459A - 전력설비의 불량지점 진단장치 및 진단방법 - Google Patents

전력설비의 불량지점 진단장치 및 진단방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부, 상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 초음파 데이터, 복사열 데이터 및 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치와 진단방법에 관한 것이다.

Description

전력설비의 불량지점 진단장치 및 진단방법{DIAGNOSTIC EQUIPMENT FOR ELECTRICAL POWER FACILITIES AND THE METHOD THEROF}
본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치 및 진단방법에 관한 것으로, 상세하게는 열-초음파-영상을 오버레이하여 전력설비의 불량지점을 진단하는 장치 및 진단방법에 관한 것이다.
기존 초음파 진단장비는 전력설비의 이상신호인 초음파를 가청 주파수 대역으로 변환시켜 측정자가 청력으로 기자재의 결함 유무를 판단하는 장비이고, 기존 열화상 진단장비는 불량 전력설비 표면의 복사열 강도를 측정하여 강도에 따라 각각의 색상으로 표현하여 기자재 결함 유무를 판단하는 장비이나, 기존의 초음파 진단은 불량설비 신호를 청력으로 진담함에 따라 적출률 편차(최대 2.48%, 최소 0.03%)가 심하게 발생되며, 노이즈 계속 청취로 진단자의 청력 및 집중력 저하로 불량설비 적출 누락 등 진단의 정확성이 저하되고, 배전 전력설비 진단을 매년 초음파 및 열화상진단을 각각 별도로 시행함으로써 진단 효율성 저하 및 업무의 피로도가 증가되고 있다.
또한, 매년 초음파 및 열화상진단을 각각 별도로 시행함에 따라 진단 용역비가 이중으로 지출되고 있고, 고압 수전설비 진단을 열화상진단 위주로 시행함에 따라 초음파 발생 기자재 열화 고장을 사전에 적출하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 불량 전력설비에서 발생되는 초음파와 열을 영상화하여 동시에 보여줌으로써 초음파 진단과 열화상 진단이 별로도 실행할 필요없는 전력설비의 불량지점 진단장치와 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 상기 초음파 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치이다.
본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치이다.
본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부, 상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 초음파 데이터, 복사열 데이터 및 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치이다.
본 발명은 전력설비 영상을 촬영하면서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파 및 복사열을 동시에 검출하는 초음파 및 열 동시검출단계, 상기 초음파 및 복사열로부터 이상 초음파 데이터 및 불량 복사열 데이터를 찾아 불량지점을 판단하는 단계, 상기 이상 초음파 데이터, 상기 불량 복사열 데이터 및 상기 촬영된 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계를 포함하는 전력설비의 불량지점 진단방법이다.
본 발명에 따른 전력설비의 불량지점 진단장치에 따르면 초음파 및 열화상 진단결과의 개선과 기술력 확보로 전기품질의 향상을 기대할 수 있다.
전력설비의 불량지점을 적기에 적출하고 처리함으로써 전력공급에 대한 공급 신뢰도 향상을 기대할 수 있다.
초음파 진단과 열화상 진단을 동시에 진행함으로써 각각의 점검 시 대비, 점검장치 및 진단비용을 감축함으로써 예산을 절감할 수 있다.
초음파 진단과 열화상 진단을 동시에 진행함으로써 각각의 점검 시 대비, 진단 업무의 공정수를 감축으로 전력설비의 효율적인 운용이 가능하다.
전력설비뿐 아니라 철도 등 타기관의 점검에도 적용 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 전력설비의 불량지점 진단장치(초음파-열-영상 이용)의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력설비의 불량지점 진단장치(초음파-열-영상 이용)의 정면도(a) 및 측면도(b)이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력설비의 불량지점 진단장치(초음파-열-영상 이용)의 작동 흐름도이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
본 발명은 전력설비의 불량지점 진단장치에 관한 것으로, 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치(실시예 1), 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치(실시예 2), 열-영상을 이용하는 전력설비의 불량지점 진단장치(실시예 3)를 포함하고 있으며, 도면 및 작동 방법에 있어서 실시예 1을 적용하였다.
실시예 1은, 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부(10), 상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부(20), 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부(30), 초음파 데이터, 복사열 데이터 및 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치(100)에 관한 것이다.
도 1은 실시예 1의 사시도이고, 도 2는 실시예 1의 정면도 및 측면도이며, 도 3은 실시예 1의 작동 흐름도이다.
상기 초음파 검출부(10)는 빔포밍에 의해 음원의 위치를 추정하며, 상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 신간 지연의 합을 계산함으로서 음원의 위치를 추정하는 기술이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 초음파 검출부(10)는 복수의 초음파 센서를 포함하며, 상기 초음파 센서의 어레이는 방사형으로 배열되며, 상기 출력부(40)는 상기 추정된 음원의 위치와 상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)하여 상기 불량지점을 시각화 시킨다.
상기 초음파 검출부(10)는 상기 초음파를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하는 변환부, 상기 디지털 신호로 상기 초음파의 발생위치와 세기를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.
상기 열 검출부(20)는 적외선 대구경 렌즈를 통해 상기 복사열을 검출할 수 있다.
실시예 2는, 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 상기 초음파 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치에 관한 것이다.
상기 초음파 검출부는 빔포밍에 의해 음원의 위치를 추정하며, 상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 신간 지연의 합을 계산함으로서 음원의 위치를 추정하는 기술이다.
상기 초음파 센서의 어레이는 방사형으로 배열될 수 있으며, 상기 출력부는 상기 추정된 음원의 위치 이미지와 상기 전력설비 영상의 이미지를 오버레이(overlay)하여 상기 불량지점을 시각화 시킨다.
상기 전력설비의 영상 이미지는 광학카메라로 촬영될 수 있다.
상기 초음파 검출부는 상기 초음파를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하는 변환부, 상기 디지털 신호로 상기 초음파의 발생위치와 세기를 연산하는 연산부를 포함할 수 있다.
실시예 3은, 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서, 상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부, 상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부, 상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치에 관한 것이다.
상기 전력설비의 영상 이미지는 광학카메라로 촬영될 수 있으며, 상기 열 검출부는 적외선 대구경 렌즈를 통해 상기 복사열을 검출할 수 있다.
상기 출력부는 상기 전력설비 영상의 이미지를 배경으로 상기 복사열 데이터를 오버레이(overlay)하여 상기 불량지점을 시각화 시킨다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 전력설비 불량지점 진단장치는 이동 및 안정적인 진단이 가능하도록 손잡이(50)를 포함할 수 있으며, 상기 손잡이는 좌-우용 2개를 적용할 수 있다.
실시예 1 또는 실시예 2에 있어서, 상기 초음파 데이터를 상기 전력설비 영상과 오버레이하기 위해 초음파 신호 측정기술, 빔포밍(Beamforming) 기술, 이미지 오버레이 기술이 필요하다.
초음파 신호 측정기술은 전력설비에서 방출되는 초음파 영역신호의 검출을 위해 필터와 다단 증폭회로로 구성되며, 디지털 신호 변환 및 FPGA 기술을 적용하여 초당 연산속도를 향상하여 짧은 시간에 발생하는 초음파 신호의 위치를 추적하는 기술이다.
빔포밍(Beamforming)기술은 초음파센서로 구성된 어레이를 통해 측정되는 초음파 신호들의 시간 지연 합을 계산하여 음원의 위치를 추정하는 기술이다.
이미지 오버레이기술은 빔포밍기술을 통해 분석된 데이터와 광학카메라를 통해 수신된 영상이미지를 실시간으로 오버레이하여 불량설비의 위치를 시각적으로 표시하는 기술이다.
실시예 1 또는 실시예 3에 있어서, 상기 열 데이터를 상기 전력설비 영상은 열 융합기술로 오버레이되어 불량지점의 위치를 실시간으로 표시한다.
또한, 본 발명은 전력설비 영상을 촬영하면서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파 및 복사열을 동시에 검출하는 초음파 및 열 동시검출단계(S10), 상기 초음파 및 복사열로부터 이상 초음파 데이터 및 불량 복사열 데이터를 찾아 불량지점을 판단하는 단계(S20), 상기 이상 초음파 데이터, 상기 불량 복사열 데이터 및 상기 촬영된 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계(S30)를 포함하는 전력설비의 불량지점 진단방법에 관한 것이다.
상기 불량지점을 판단하는 단계(S20)에서 빔포밍에 의해 상기 이상 초음파 데이터의 음원의 위치를 추정하며, 상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 시간 지연의 합을 계산함으로서 상기 음원의 위치를 추정한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 상기 어레이는 방사형으로 배열될 수 있다.
상기 불량지점을 판단하는 단계(20)에서 상기 불량 복사열 데이터는 적외선 대구경 렌즈를 통해 검출될 수 있다.
상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계(S30)에서 추정된 상기 음원의 위치 이미지와 상기 전력설비 영상의 이미지를 오버레이(overlay)하는 초음파-영상 오버레이 단계, 상기 전력설비 영상의 이미지를 배경으로 상기 복사열 데이터를 오버레이(overlay)하는 열-영상 오버레이 단계, 상기 초음파-영상 오버레이 단계에서 취득한 영상과 상기 열-영상 오버레이 단계에서 취득한 영상을 오버레이(overlay)하는 초음파-열-영상 오버레이 단계를 포함한다.
도 3은 실시예 1의 작동 흐름도이나, 실시예 2 및 실시예 3의 경우에도 적용가능하다.
예를 들어 상기 초음파 및 열 동시검출단계(S10)에서 실시예 2의 경우 초음파 검출단계만 진행하고, 실시예 3의 경우 열 검출단계만 진행할 수 있다.
상기 불량지점을 판단하는 단계(S20)에서 실시예 2의 경우 상기 초음파로부터 이상 초음파 데이터를 찾아 불량지점을 판단하게 되고, 실시예 3의 경우 상기 복사열로부터 상기 불량 복사열 데이터를 찾아 불량지점을 판단할 수 있다.
상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계(S30)에서 실시예 2의 경우 상기 초음파 데이터와 상기 전력설비 영상을 오버레이하여 출력할 수 있고, 실시예 3의 경우 상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상을 오버레이하여 출력할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 전력설비의 불량지점 진단장치
10 : 초음파 검출부
20 : 열 검출부
30 : 영상부
40 : 출력부
50 : 손잡이

Claims (24)

  1. 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서,
    상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부;
    상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부;
    상기 초음파 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 검출부는 빔포밍에 의해 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 신간 지연의 합을 계산함으로서 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어레이는 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 추정된 음원의 위치 이미지와 상기 전력설비 영상의 이미지를 오버레이(overlay)하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력설비의 영상 이미지는 광학카메라로 촬영되는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 검출부는
    상기 초음파를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하는 변환부;
    상기 디지털 신호로 상기 초음파의 발생위치와 세기를 연산하는 연산부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  8. 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서,
    상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부;
    상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부;
    상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열 검출부는 적외선 대구경 렌즈를 통해 상기 복사열을 검출하는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 전력설비 영상의 이미지를 배경으로 상기 복사열 데이터를 오버레이(overlay)하는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 전력설비의 영상 이미지는 광학카메라로 촬영되는 것을 특징으로 하는 열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  12. 전력설비의 불량지점 진단장치에 있어서,
    상기 전력설비로부터 전달되는 초음파를 검출하는 초음파 검출부;
    상기 전력설비로부터 전달되는 복사열을 검출하는 열 검출부;
    상기 전력설비 영상을 촬영하는 영상부;
    초음파 데이터, 복사열 데이터 및 상기 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 출력부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 검출부는 빔포밍에 의해 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 신간 지연의 합을 계산함으로서 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 어레이는 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 출력부는 상기 추정된 음원의 위치와 상기 복사열 데이터와 상기 전력설비 영상의 이미지를 오버레이(overlay)하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 초음파 검출부는
    상기 초음파를 증폭하고, 디지털 신호로 변환하는 변환부;
    상기 디지털 신호로 상기 초음파의 발생위치와 세기를 연산하는 연산부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 열 검출부는 적외선 대구경 렌즈를 통해 상기 복사열을 검출하는 것을 특징으로 하는 초음파-열-영상을 이용한 전력설비의 불량지점 진단장치.
  19. 전력설비 영상을 촬영하면서, 상기 전력설비로부터 전달되는 초음파 및 복사열을 동시에 검출하는 초음파 및 열 동시검출단계;
    상기 초음파 및 복사열로부터 이상 초음파 데이터 및 불량 복사열 데이터를 찾아 불량지점을 판단하는 단계;
    상기 이상 초음파 데이터, 상기 불량 복사열 데이터 및 상기 촬영된 전력설비 영상의 이미지를 실시간으로 오버레이(overlay)함으로서 상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계; 를 포함하는 전력설비의 불량지점 진단방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 불량지점을 판단하는 단계에서
    빔포밍에 의해 상기 이상 초음파 데이터의 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 전력설비의 불량지점 진단방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 빔포밍은 초음파 센서의 어레이(array)를 통해 시간 지연의 합을 계산함으로서 상기 음원의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 불량지점 진단방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 어레이는 방사형으로 배열되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 불량지점 진단방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 불량지점을 판단하는 단계에서
    상기 불량 복사열 데이터는 적외선 대구경 렌즈를 통해 검출되는 것을 특징으로 전력설비의 불량지점 진단방법.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 불량지점의 위치를 시각적으로 표시하는 단계에서
    추정된 상기 음원의 위치 이미지와 상기 전력설비 영상의 이미지를 오버레이(overlay)하는 초음파-영상 오버레이 단계;
    상기 전력설비 영상의 이미지를 배경으로 상기 복사열 데이터를 오버레이(overlay)하는 열-영상 오버레이 단계;
    상기 초음파-영상 오버레이 단계에서 취득한 상과 상기 열-영상 오버레이 단계에서 취득한 영상을 오버레이(overlay)하는 초음파-열-영상 오버레이 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비의 불량지점 진단방법.
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WO2021215600A1 (ko) * 2020-04-21 2021-10-28 (주)에스엠인스트루먼트 열화상 카메라를 탑재한 휴대용 초음파 가시화 장치

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