KR20210105136A - 방열 성능 향상 및 아크 확산 방지를 위한 배전반 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전반에 관한 것으로, 다수의 통풍구를 포함하여 배전반의 외면을 이루는 외함과, 상기 외함의 내부에 위치하여 실을 구획하는 격벽부와, 작업자의 위치에 따라 상기 외함의 통풍구를 열거나 닫는 커버부를 포함할 수 있다.

Description

방열 성능 향상 및 아크 확산 방지를 위한 배전반{Switchgear for improved heat dissipation and protection against arc diffusion}

본 발명은 배전반에 관한 것으로, 더 상세하게는 방열 성능을 향상시킴과 아울러 아크 사고 발생시 아크의 외부 유출을 방지할 수 있는 배전반 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 배전반은 주로 빌딩이나 공장 등의 대형시설에서 전력 생산자가 공급하는 고압의 전력을 받아 시설내에서 사용할 수 있는 전압으로 변환하고, 간선을 통해 분산 설치되어 있는 분전반에 분배하는 역할을 한다.

최근 배전반의 대용량화 및 밀집화가 진행됨에 따라 내부 부스바 등의 구조물에서 발생하는 열의 배출이 용이하지 않다.

본 발명의 출원인의 공개특허 10-2019-0111695(배전반 방열구 커버장치, 2019년 10월 2일 공개) 등 공개된 다양한 문헌들에는 배전반 외함의 저면과 상면에 통풍구를 형성하고, 그 통풍구를 통한 자연 대류 또는 강제 대류 방식을 사용하여 배전반 내부 온도를 낮추고 있다.

이처럼 종래의 배전반들이 저면과 상면에만 통풍구를 가지는 구조로 제조되는 이유는 아크 사고에 대한 방호 성능을 향상시키기 위한 것이다.

고압회로인 배전반 내부에서 아크가 발생하면 굉음을 동반한 폭발과 함께 화염이 외부로 배출될 수 있으며, 배전반의 전면 등에 작업자가 있는 경우 매우 심각한 안전 사고를 유발할 수 있기 때문이다.

이와 같은 내아크 방호 성능을 확보하기 위하여 종래의 배전반들은 외함의 저면과 상면에만 통풍구를 설치하고 있으며, 앞서 설명한 바와 같이 저면과 상면에 형성한 통풍구만으로는 충분한 방열 효과를 얻기 어려운 상태이다.

따라서 현재 시장에서는 아크 사고로부터 작업자를 보호함과 아울러 방열성능을 향상시킬 수 있는 배전반 개발에 대한 요구가 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 통풍구의 수를 늘려 방열이 용이하면서도 아크 사고 발생시 인체에 대한 안전사고 발생을 방지할 수 있는 배전반을 제공함에 있다.

좀 더 구체적으로, 외함의 저면과 상면 외에 전면에도 통풍구를 확보하여 방열 효과를 높임과 아울러 인체가 감지되면 통풍구를 닫아 인체에 대한 안전사고 발생을 방지할 수 있는 배전반을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 배전반은, 다수의 통풍구를 포함하여 배전반의 외면을 이루는 외함과, 작업자의 위치에 따라 상기 외함의 통풍구를 열거나 닫는 커버부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 통풍구는 상기 외함의 상면에 위치하는 상부 통풍구와, 외함의 저면에 위치하는 하부 통풍구과, 상기 외함의 상면 및 저면을 제외한 타면에 위치하는 통풍구를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 외함의 내부에 위치하여 실을 구획하는 격벽부를 더 포함하여, 상기 격벽부에 의해 구획되는 실은 외함의 내측 전면으로부터 차단기실, 모선실, 배선실일 수 있으며, 상기 차단기실의 하부를 구획하는 격벽부의 일부에는 내부 통풍구가 형성되고, 상기 커버부는 상기 내부 통풍구에도 마련되어 내부 통풍구를 열거나 닫을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 타면에 위치하는 통풍구는, 차단기실의 아래쪽 공간을 외부에 노출시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 타면에 위치하는 통풍구가 형성된 외함의 일부는 개폐 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 작업자의 위치를 검출하는 센서와, 상기 센서의 검출신호에 따라 구동 제어신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 구동제어신호에 따라 로드의 인입 또는 인출 상태 변화를 통해 상기 차단판을 변위시키는 구동부를 더 포함하여, 작업자의 위치가 안전 거리 이내인 경우 모든 커버부를 닫아 아크 사고로부터 인체 손상을 방지하며, 아크 발생시 상기 통풍구 중 상면에 위치하는 통풍구를 통해 배출되도록 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 가이드 프레임에 결합되는 가이드 레일부와, 상기 차단판에 결합되어 상기 가이드 레일부에 접하여 이동을 가이드하는 원형 가이드를 더 포함하고, 상기 원형 가이드는 상기 가이드 레일부에 접하는 중앙부의 직경이 타부분의 직경에 비해 더 작은 것이며, 상기 가이드 레일부는, 상기 원형 가이드가 삽입되어 이동을 할 수 있으며, 이탈을 방지할 수 있는 가이드 홀을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 상기 센서는 적외선 센서를 포함하는 광학 센서 또는 초음파센서를 포함하는 음향센서이고, 상기 구동부는 전동실린더 또는 마그네틱 액츄에이터일 수 있다.

본 발명은 작업자가 배전실 내부 또는 배전반과 인접한 위치와 같이 설정된 영역 내에 없는 경우, 통풍구들을 열어 방열 성능을 향상시키고, 인체가 설정된 영역 내에 있는 경우 통풍구들을 막아 아크 사고 발생시 인체에 대한 안전사고 발생을 방지할 수 있도록 함으로써, 내아크 성능을 유지하면서도 만족할만한 방열 성능을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명 배전반의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 전면 커버부의 사시도이다.
도 4는 전면 커버부의 분해 사시도이다.
도 5와 도 6은 전면 커버부의 동작 상태도이다.
도 7은 하부 커버부의 사시도이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 배전반에 대하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배전반의 일부 분해 사시도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배전반은, 상부 통풍구(11), 하부 통풍구(12) 및 전면 통풍구(13)를 가지는 외함(10)과, 상기 외함의 내에서 마련되어 차단기실(20), 모선실(30) 및 배선실(40)을 구획하는 격벽부(14)와, 상기 차단기실(20) 하부측의 격벽부(14)에 마련된 내부 통풍구(15)와, 상기 하부 통풍구(12)의 상면에 위치하여 제어부(도면 미도시)의 제어에 따라 하부 통풍구(12)를 열거나 닫는 하부 커버부(50)와, 상기 전면 통풍구(13)의 내측에 위치하여 제어부의 제어에 따라 전면 통풍구(13)를 열거나 닫는 전면 커버부(60)와, 상기 차단기실(20)의 하부측 격벽부(14)의 상면에 위치하여 제어부의 제어에 따라 상기 내부 통풍구(15)를 열거나 닫는 내부 커버부(70)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배전반의 구성과 작용에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명 배전반의 외함(10)은 상부 통풍구(11) 및 하부 통풍구(12) 외에 전면 통풍구(13)를 더 포함할 수 있다.

여기서 전면 통풍구(13)는 하나의 실시예이며, 외함(10)의 상면과 저면을 제외한 다른 영역에 형성될 수 있으며, 그 수도 하나가 아닌 복수로 형성될 수 있다.

대표적으로 '전면 통풍구(13)'로 외함(10)의 전면에 배치된 통풍구를 설명하지만, 본 발명의 설명이나 청구항에서 수직면에 형성된 통풍구로 설명될 수 있으며, 이에 의해 본 발명의 기재가 명확하지 않은 것으로 판단되지 않는 것으로 한다.

외함(10)은 배전반의 외형을 이루는 것으로 통상 내아크성을 확보할 수 있는 재질 및 두께를 가지고 있다. 배전반의 외함(10)은 필요에 따라 상호 격리되는 복수의 실로 이루어진다.

이러한 복수의 실 구분을 위하여 외함의 내측에는 격벽부(14)가 마련되어 있다.

도 1과 도 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이 격벽부(14)는 전면측 상부에 위치하는 차단기실(20)과, 중앙측 상부에 위치하는 모선실(30)과, 배면측에 위치하는 배선실(40)을 구획한다.

본 발명의 특징적인 구성 중 하나는 차단기실(20)의 하부를 구획하는 격벽부(14)에도 내부 통풍구(15)가 마련되고, 그 내부 통풍구(15)를 개방 또는 폐쇄하는 내부 커버부(70)를 설치한 것이다.

본 발명의 격벽부(14)를 이용한 실 구획의 구체적인 예는 하나의 예시일뿐이며 본 발명은 내부 구획의 구체적인 구성과 관계없이 다양한 내부 구획의 배전반에 적용될 수 있다.

다만, 전면 통풍구(13)는 차단기실(20) 하단측 공간을 외부와 연통시키도록 형성된 것으로 한다. 즉, 전면 통풍구(13)가 차단기실(20)을 직접 노출시키지 않는 것으로 한다.

전면 통풍구(13)가 형성된 외함(10)의 일부는 도 2와 같이 개폐되는 도어일 수 있다.

외함(10)의 상면에는 다수의 상부 통풍구(11)가 마련되어 있으며, 이때 상부 통풍구(11)들은 차단기실(20), 모선실(30) 및 배선실(40)의 상부에 각각 위치할 수 있다. 도면에는 강제 대류 방식의 외함(10)을 도시하였다.

이처럼 본 발명에 적용되는 외함(10)은 상부 통풍구(11)와 하부 통풍구(12) 외에 전면 통풍구(13)를 더 포함하여, 배전반 내부의 열을 방출하는데 매우 효과적인 구조이다.

상기 전면 통풍구(13)에는 외함(10)의 내측에서 결합되는 전면 커버부(60)가 말착되어 있다.

전면 커버부(60)는 필요에 따라 전면 통풍구(13)를 통해 외기가 통하도록 하거나, 전면 통풍구(13)를 막아서 통풍이 이루어지지 않도록 할 수 있다.

전면 커버부(60)의 구체적인 구성과 작용은 이후에 상세하게 설명하기로 한다.

또한, 외함(10)의 저면에 형성된 하부 통풍구(12)와 상기 차단기실(20)의 저면을 이루는 격벽부(14)에 형성된 내부 통풍구(15)에도 각각 하부 커버부(50)와 내부 커버부(70)가 결합되어 있으며, 각각 하부 통풍구(12)와 내부 통풍구(15)를 통해 통풍이 이루어지거나 통풍이 이루어지지 않도록 막는 역할을 한다.

이처럼 상기 전면 커버부(60), 내부 커버부(70), 하부 커버부(50)를 동작시키는 기준은 작업자의 위치가 될 수 있다.

본 발명의 전면 커버부(60), 내부 커버부(70), 하부 커버부(50)는 각각 전면 통풍구(13), 내부 통풍구(15), 하부 통풍구(12)를 열거나 닫는 역할을 하며, 그 통풍구들이 모두 동일한 상태가 되도록 제어하는 제어부 또는 제어기를 포함할 수 있다.

이때 제어부의 제어 기준은 작업자가 전기실 내에 있는지와 또는 배전반으로 설정된 거리 이내에 위치하는지가 될 수 있다.

작업자의 위치는 센서를 이용하여 검출할 수 있다. 이때의 센서는 적외선 센서를 포함하는 광범위한 광학 센서, 초음파센서를 포함하는 광범위한 음향센서를 사용할 수 있다.

즉, 작업자가 배전반과 가까운 위치에 있으면 제어부는 상기 하부 커버부(50), 전면 커버부(60), 내부 커버부(70)를 제어하여 하부 통풍구(12), 전면 통풍구(13) 및 내부 통풍구(15)를 닫는 제어를 수행한다.

따라서 작업자가 배전반과 근접하게 위치한 경우 아크 사고가 발생하더라도 작업자 인체가 손상되는 안전사고의 발생을 방지할 수 있다.

작업자가 배전반과 가까운 위치에 없는 경우, 제어부는 하부 통풍구(12), 전면 통풍구(13) 및 내부 통풍구(15)를 열도록 상기 하부 커버부(50), 전면 커버부(60) 및 내부 커버부(70)를 제어한다.

이와 같은 상태에서는 공기의 흐름이 원활하게 되어 방열 효과를 높일 수 있게 된다.

상기 하부 커버부(50), 전면 커버부(60) 및 내부 커버부(70)의 구성은 필요에 따라 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 구체적인 구성의 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

도 3은 전면 커버부(60)의 사시도이고, 도 4는 전면 커버부(60)의 분해 사시도이다.

도 3과 도 4를 각각 참조하면 상기 전면 커버부(60)는 외함(10)의 내측부에 결합되는 한 쌍의 가이드 프레임(63)과, 상기 전면 통풍구(13)가 형성된 외함(10)의 내측면에 접하며 다수의 통풍구(62)가 형성된 차단판(61)과, 상기 한 쌍의 가이드 프레임(63)의 마주보는 면에 결합되은 가이드 레일부(67, 68)와, 볼트(64)에 의해 상기 차단판(61)에 회전 가능한 상태로 결합되어, 가이드 레일부(67, 68)을 따라 상기 차단판(61)이 이동 가능하도록 하는 원형 가이드(65)와, 상기 차단판(61)의 양측면에 결합되어 제어부의 제어에 따라 로드의 인입 또는 인출인 가동상태를 변환하는 구동부(66)를 포함할 수 있다.

구동부(66)는 전동실린더를 사용할 수 있으며, 모터의 회전운동을 직선 운동으로 변환하여 차단판(61)이 외함(10)의 내측에 접촉된 상태에서 변위되도록 하는 장치들을 사용할 수 있다.

상기 가이드 프레임(63)은 상기 전면 통풍구(13)를 기준으로 상부측과 하부측의 외함에 결합됨과 아울러 상기 차단판(61)의 이동을 가이드하기 위하여 절곡된 구조일 수 있으며, 상기 차단판(61)의 가이드를 위한면에는 가이드홀이 형성된 것일 수 있다.

전면 통풍구(13)를 기준으로 상부측에 위치하는 가이드 프레임(63)의 저면과 하부측에 위치하는 가이드 프레임의 상면에는 가이드 레일부(67, 68)이 결합되며, 가이드 레일부(67, 68)에는 서로 다른 폭이며 일방향으로 긴 형태의 가이드 홀이 형성된 것일 수 있다.

상기 가이드 레일부(67, 68)의 가이드 홀에는 원형 가이드(65)의 중앙부가 접하여, 원형 가이드(65)가 회전하면서 가이드 레일부(67, 68)를 따라 이동할 수 있다.

원형 가이드(65)는 가이드 레일부(67, 68)에 접하는 중앙부의 직경이 다른 부분인 상부와 하부에 비하여 더 작은 것으로 하여, 이탈을 방지할 수 있다.

원형 가이드(65)는 볼트(64)에 의해 회전 가능한 상태로 차단판(61)의 상부와 하부에 각각 다수로 결합되는 것으로 한다.

차단판(61)은 전면 통풍구(13)가 형성된 외함(10)에 밀착되며, 상기 볼트(64)가 결합되는 면의 제공을 위해 상단과 하단이 외함(10) 내측 방향으로 절곡되어 있으며, 좌우 양측단은 상기 구동부(66)의 로드와 결합을 위하여 외함(10) 내측 방향으로 절곡된 것일 수 있다.

구동부(66)의 로드와 결합되는 다른 결합수단을 적용할 때에는 좌우 양측단은 절곡되지 않은 것일 수 있다.

차단판(61)에는 전면 통풍구(13)를 이루는 다수의 통풍과 크기와 배치가 동일한 통풍구(62)들이 마련되어 있으며, 차단판(61)의 이동에 따라 전면 통풍구(13)와 통풍구(62)를 일치시킬 수 있고, 어긋나게 배치하여 차단판(61)으로 전면 통풍구(13)를 막아 통풍이 이루어지지 않도록 할 수 있다.

도 5와 도 6은 각각 전면 커버부(60)의 동작 상태 정면도이다.

도 5는 전면 통풍구(13)를 닫은 상태이고, 도 6은 전면 통풍구(13)와 통풍구(62)를 일치시켜 전면 통풍구(13)를 열은 상태이다.

즉, 작업자의 위치에 따라 제어부의 제어에 의해 상기 구동부(66)들은 로드의 인입 상태를 변경하여 차단판(61)을 변위시키고, 차단판(61)의 변위에 따라 전면 통풍구(13)가 열리거나 닫힌 상태가 될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 전면 통풍구(13)는 배전반으로부터 작업자가 설정된 거리 이내에 있을 때 닫히고, 그 거리 이내에 있지 않을 때 열리는 것으로 한다.

도 7은 하부 커버부(50)의 사시도이다.

하부 커버부(50)는 가이드 프레임(53), 통풍구(62)가 형성된 차단판(51), 원형 가이드(55) 및 볼트(54), 가이드 레일부(57, 58), 구동부(56)를 포함하여 상기 전면 커버부(60)와 동일하게 구성될 수 있으며, 다만 전면 커버부(60)가 수직방향으로 설치되는 것에 반해 하부 커버부(50)는 수평방향으로 설치되는 차이가 있다.

하부 커버부(50)의 상세한 구성과 작용은 앞서 설명한 전면 커버부(60)의 구성과 작용으로부터 쉽게 이해될 수 있으므로, 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 내부 커버부(70)는 하부 커버부(50)와 동일한 구성일 수 있다.

이와 같이 본 발명 배전반은 작업자가 근접해 있는 경우 상부와 하부 및 측면부에 위치하는 통공부들을 닫아 아크 사고 발생시에도 인체에 대한 안전사고의 발생을 방지할 수 있으며, 작업자가 설정된 범위 내에 없는 경우에는 통공부들을 모두 열어 방열 효과를 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10:외함 11:상부 통풍구
12:하부 통풍구 13:전면 통풍구
14:격벽부 15:내부 통풍구
20:차단실 30:모선설
40:배선실 50:하부 커버부
60:전면 커버부 61:차단판
62:통풍구 63:가이드 프레임
64:볼트 65:원형 가이드
66:구동부 67, 68:가이드 레일부
70:내부 커버부

Claims (9)

1. 다수의 통풍구를 포함하여 배전반의 외면을 이루는 외함; 및
   작업자의 위치에 따라 상기 외함의 통풍구를 열거나 닫는 커버부를 포함하는 배전반.
2. 제1항에 있어서,
   상기 통풍구는,
   상기 외함의 상면에 위치하는 상부 통풍구와, 외함의 저면에 위치하는 하부 통풍구과, 상기 외함의 상면 및 저면을 제외한 타면에 위치하는 통풍구를 포함하는 배전반.
3. 제2항에 있어서,
   상기 외함의 내부에 위치하여 실을 구획하는 격벽부를 더 포함하여,
   상기 격벽부에 의해 구획되는 실은 외함의 내측 전면으로부터 차단기실, 모선실, 배선실일 수 있으며,
   상기 차단기실의 하부를 구획하는 격벽부의 일부에는 내부 통풍구가 형성되고,
   상기 커버부는,
   상기 내부 통풍구에도 마련되어 내부 통풍구를 열거나 닫는 것을 특징으로 하는 배전반.
4. 제3항에 있어서,
   상기 타면에 위치하는 통풍구는,
   차단기실의 아래쪽 공간을 외부에 노출시키는 것을 특징으로 하는 배전반.
5. 제4항에 있어서,
   상기 타면에 위치하는 통풍구가 형성된 외함의 일부는 개폐 가능한 것을 특징으로 하는 배전반.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 커버부는,
   외함 또는 격벽부에 고정되는 가이드 프레임;
   상기 가이드 프레임을 따라 변위하는 차단판; 및
   상기 차단판에 형성되어, 차단판의 변위에 따라 상기 통풍구들과 일치하거나 어긋나게 배치되는 차단판 통풍구들을 포함하는 배전반.
7. 제6항에 있어서,
   작업자의 위치를 검출하는 센서;
   상기 센서의 검출신호에 따라 구동 제어신호를 출력하는 제어부; 및
   상기 제어부의 구동제어신호에 따라 로드의 인입 또는 인출 상태 변화를 통해 상기 차단판을 변위시키는 구동부를 더 포함하여,
   작업자의 위치가 안전 거리 이내인 경우 모든 커버부를 닫아 아크 사고로부터 인체 손상을 방지하며, 아크 발생시 상기 통풍구 중 상면에 위치하는 통풍구를 통해 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 배전반.
8. 제7항에 있어서,
   상기 가이드 프레임에 결합되는 가이드 레일부; 및
   상기 차단판에 결합되어 상기 가이드 레일부에 접하여 이동을 가이드하는 원형 가이드를 더 포함하고,
   상기 원형 가이드는 상기 가이드 레일부에 접하는 중앙부의 직경이 타부분의 직경에 비해 더 작은 것이며,
   상기 가이드 레일부는, 상기 원형 가이드가 삽입되어 이동을 할 수 있으며, 이탈을 방지할 수 있는 가이드 홀을 포함하는 배전반.
9. 제7항에 있어서,
   상기 센서는 적외선 센서를 포함하는 광학 센서 또는 초음파센서를 포함하는 음향센서이고,
   상기 구동부는 전동실린더 또는 마그네틱 액츄에이터인 것을 특징으로 하는 배전반.

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