KR20230010902A - 공기압 배분장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압을 필요로 하는 공급라인에 공기압을 순차 배분할 수 있도록 한 공기압 배분장치를 제공한다.
이를 위하여 본 발명은 선단에 공기압 일측홀과 타측홀이 각 형성된 원통 케이싱, 원통 케이싱 내에 설치되고 일측홀과 타측홀이 행정실에 연통된 실린더부, 선단에 일측공과 타측공이 각 형성되고 후단이 일측홀과 타측홀에 각 접속되어 실린더부의 피스톤부재 운전시 일측홀과 타측홀을 선택적으로 개폐하여 공기압 유로를 개폐하거나 공기압 유로를 전환하는 유로 전환부, 선단에 공기압 공급관과 접속되는 공기압 분배홀이 각 형성되고 후단이 일측공과 타측공에 각 접속되되 공기압 공급관에 대응하는 통공이 천공되고 통공을 선택적으로 개폐하여 공기압 분배홀로 공기압을 분배하는 공기압 배분부로 구성된다.

Description

공기압 배분장치{Pneumatic distribution equipment}

본 발명은 공기압 배분장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치에 적용 가능하고, 여러 공기압 공급라인에 공기압을 순차 배분함으로써 공기압을 필요로 하는 장치에 널리 활용할 수 있는 공기압 배분장치에 관한 것이다.

근래 들어 화석연료의 고갈로 인한 자원확보 경쟁 및 고유가의 지속 등으로 에너지 공급방식이 다양화하고 있다.

예컨대 햇빛·물·지열·강수 등 재생 가능한 에너지를 변환시켜 이용하는 기술보급이 촉진되고 있다.

그러나 상기와 같은 재생에너지의 기술은 일조량, 강수량, 풍속, 낙차 등 특수한 자연환경이 갖추어진 곳에서만 운용이 가능하다는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2010-0136262호(2010. 12. 28. 공개)는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 벨트에 길이방향을 따라 연속되게 다수의 부구들을 설치하고 부구들이 부력에 의해 벨트와 함께 이동하면서 회전체를 회전시켜 동력을 발생시키는 동력발생장치를 제안하고 있다.

상기의 종래기술에 의하면 부력을 이용함으로써 저수조, 하천, 호수, 바다 등과 같이 물의 흐름이 완만한 곳에서도 동력을 용이하게 얻을 수 있다는 장점이 있으나 부력에 의해 일정한 회전수의 동력만을 얻을 수 있어 부하량에 따른 대응이 곤란할뿐만 아니라 물속에서 물과 격리되도록 하는 밀폐구조의 채택으로 상용화가 어렵다는 문제점이 있게 된다.

한편, 본 발명자는 2021. 3. 6. 특허출원 제10-2021-0029778호로 '공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치 및 그 방법'에 관하여 특허출원한 바가 있다.

본 발명은 위 장치에 양호하게 적용 가능하고, 공기압 배분을 필요로 하는 장치에 다양하게 응용할 수 있을 것이다.

본 발명은 공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치에 적용 가능하고, 여러 공기압 공급라인에 공기압을 순차 배분함으로써 공기압을 필요로 하는 장치에 널리 활용할 수 있는 공기압 배분장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 상기의 과제를 달성하기 위하여, 선단에 공기압 일측홀과 타측홀이 각 형성된 원통 케이싱, 원통 케이싱 내에 설치되고 일측홀과 타측홀이 행정실에 연통된 실린더부, 선단에 일측공과 타측공이 각 형성되고 후단이 일측홀과 타측홀에 각 접속되어 실린더부의 피스톤부재 운전시 일측홀과 타측홀을 선택적으로 개폐하여 공기압 유로를 개폐하거나 공기압 유로를 전환하는 유로 전환부, 선단에 공기압 공급관과 접속되는 공기압 분배홀이 각 형성되고 후단이 일측공과 타측공에 각 접속되되 공기압 공급관에 대응하는 통공이 천공되고 통공을 선택적으로 개폐하여 공기압 분배홀로 공기압을 분배하는 공기압 배분부로 구성된다.

상기의 실린더부는 행정실의 상사점과 하사점 사이를 왕복운동하는 피스톤부재, 행정실 후방 원통 케이싱 내에 회전 가능하게 설치된 원판 휠, 원판 휠과 피스톤부재 사이에 연결되어 원판 휠의 회전운동을 피스톤부재의 왕복운동으로 변환하는 크랭크부재, 원판 휠과 체인 결합되어 피스톤부재를 구동하기 위한 구동부 및, 원판 휠 축에 부착되어 회전에너지를 일시 저장하기 위한 플라이 휠이 구성된다.

상기의 유로 전환부는 일측홀과 타측홀에 각 접속되는 일측홀 접속부와 타측홀 접속부가 형성된 전환배판과, 전환배판과 이격되고 일측홀과 타측홀에 대응하는 일측공과 타측공이 각 형성된 전환상판과, 전환배판과 전환상판 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재, 밀폐링 부재에 의해 밀폐된 전환배판과 전환상판 사이에 회전 가능하게 설치되고 하나의 관통공이 천공되어 일측공과 타측공에 선택적으로 정렬됨에 따라 공기압 유로를 개폐하거나 공기압 유로를 전환하는 전환격판 및, 전환격판으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 관통공이 일측공과 타측공에 선택적으로 위치하도록 구동하는 전환격판 구동부가 구성된다.

상기의 공기압 배분부는 일측공과 타측공에 각 접속되는 일측공 접속부와 타측공 접속부가 형성되고 내측에 일측공과 연통된 일측공기압실과 타측공과 연통된 타측공기압실이 격벽에 의해 구획되고 전면에 공기압 공급관에 대응하여 통공이 천공된 배분배판과, 배분배판과 이격되고 공기압 공급관과 접속되는 공기압 분배홀이 형성된 배분상판과, 배분배판과 배분상판 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재와, 밀폐링 부재에 의해 밀폐된 배분배판과 배분상판 사이에 회전 가능하게 설치되고 축을 중심으로 대칭되는 한 쌍의 관통공이 천공되어 공기압 배분홀에 선택적으로 정렬됨에 따라 공기압 공급관으로 공기압을 배분하는 배분격판 및, 배분벽판으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 관통공이 공기압 배분홀에 선택적으로 위치하도록 구동하는 배분격판 구동부가 구성된다.

그리고 상기의 구동부는 원판 휠과 체인 결합되고 전동기 축에 회전 가능하게 결합된 스프라켓과, 전동기 회전력을 스프리켓에 전달하기 위한 래칫이 구성된다.

본 발명에 따르면, 여러 공기압 공급라인에 공기압을 순차 배분함으로써 공기압을 필요로 하는 장치에 널리 활용할 수 있다는 효과가 있다.

특히, 본 발명자의 특허출원 제10-2021-0029778호 '공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치 및 그 방법'에 적용할 경우 부구 일부에 공기압을 충전하고 이를 분배하여 사용함으로써 수중에서도 운용이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 부구에서 실린더부로 유입되는 공기압에 의해 피스톤부재가 후퇴할 경우 플라이 휠에 의해 에너지가 저장되어 실린더부 구동시 에너지를 절감할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 공기압 배분장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 공기압 배분장치의 내부 구조를 보인 분해사시도,
도 3 및 4는 본 발명에 따른 공기압 배분장치의 상세 구조를 보인 분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 공기압 배분장치의 적용 예시도이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 공기압 배분장치의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공기압 배분장치는 선단에 공기압 일측홀(10a)과 타측홀(10b)이 각 형성된 원통 케이싱(100), 원통 케이싱(100) 내에 설치되고 일측홀(10a)과 타측홀(10b)이 행정실(110)에 연통된 실린더부(120), 선단에 일측공(20a)과 타측공(20b)이 각 형성되고 후단이 일측홀(10a)과 타측홀(10b)에 각 접속되어 실린더부(120)의 피스톤부재(121) 운전시 일측홀(10a)과 타측홀(10b) 관로를 선택적으로 개폐하여 공기압 유로를 단속하거나 공기압 유로를 전환하는 유로 전환부(200), 선단에 공기압 공급관(410)과 접속되는 공기압 분배홀(30)이 각 형성되고 후단이 일측공(20a)과 타측공(20b)에 각 접속되되 공기압 공급관(410)에 대응하는 통공이 천공되고 통공을 선택적으로 개폐하여 공기압 분배홀(30)로 공기압을 분배하는 공기압 배분부(300)로 구성된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 실린더부(120)는 유로 전환부(200)와 공기압 배분부(300)에 의해 어느 하나의 공기압 공급관(410)으로부터 공기압을 유입받아 다른 하나의 공기압 공급관(410)으로 공기압을 배분할 수 있게 된다.

더욱 상세하게는, 상기의 실린더부(120)는 행정실(110)의 상사점과 하사점 사이를 왕복운동하는 피스톤부재(121), 행정실(110) 후방 원통 케이싱(100) 내에 회전 가능하게 설치된 원판 휠(122), 원판 휠(122)과 피스톤부재(121) 사이에 연결되어 원판 휠(122)의 회전운동을 피스톤부재(121)의 왕복운동으로 변환하는 크랭크부재(123), 원판 휠(122)과 체인(124) 결합되어 피스톤부재(121)를 구동하기 위한 구동부(125) 및, 원판 휠(122) 축에 부착되어 회전에너지를 일시 저장하기 위한 플라이 휠(126)이 구성된다. 미설명부호 127은 피스톤부재(121)가 행정실(110) 내를 왕복운동시 더욱 부드럽게 이동할 수 있도록 마련된 가이드 레일이다.

상기의 구성에 의하면, 구동부(125)에 의해 체인(124)을 매개로 원판 휠(122)에 동력이 전달되고, 원판 휠(122)의 회전으로 크랭크부재(123)에 의해 회전운동이 직선운동으로 변환되어 피스톤부재(121)는 행정실(110) 내에서 가이드 레일(127)을 따라 왕복운동하게 된다.

따라서 전술한 바와 같이 유로 전환부(200)와 공기압 배분부(300)에 의해 어느 하나의 공기압 공급관(410)으로부터 공기압을 유입받아 다른 하나의 공기압 공급관(410)으로 공기압을 공급할 수 있게 된다.

다음, 도 3 및 4를 참조하면 상기의 유로 전환부는 일측홀(10a)과 타측홀(10b)에 각 접속되는 일측홀 접속부(21a)와 타측홀 접속부(21b)가 형성된 전환배판(210)과, 전환배판(210)과 이격되고 일측홀(10a)과 타측홀(10b)에 대응하는 일측공(20a)과 타측공(20b)이 각 형성된 전환상판(220)과, 전환배판(210)과 전환상판(220) 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재(230), 밀폐링 부재(230)에 의해 밀폐된 전환배판(210)과 전환상판(220) 사이에 회전 가능하게 설치되고 하나의 관통공(241)이 천공되어 일측공(20a)과 타측공(20b)에 선택적으로 정렬됨에 따라 공기압 유로를 단속하거나 공기압 유로를 전환하는 전환격판(240) 및, 전환격판(240)으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 관통공(241)이 일측공(20a)과 타측공(20b)에 선택적으로 위치하도록 구동하는 전환격판 구동부(250)가 구성된다.

상기의 구성에 의하면, 공기압 공급관(410)과 실린더부(120) 사이의 공기압 유로는 전환격판(240)에 의해 유로가 단속(개폐)되거나 유로가 전환되게 된다.

예컨대, 전환격판(240)의 관통공(241)이 일측공(20a)과 일측홀 접속부(21a) 사이에 정렬된 경우 개방 유로가 형성되고, 타측공(20a)과 타측홀 접속부(21b)는 유로가 폐쇄되게 된다.

따라서 실린더부(120)의 구동에 의해 피스톤부재(121)의 상사점 또는 하사점 위치시 전환격판 구동부(250)에 의해 전환격판(240)이 연동하여 회전함으로써 어느 하나의 공기압 공급관(410)으로부터 유입된 공기를 압축하여 다른 하나의 공기관 공급관(410)으로 공급할 수 있게 된다.

나아가 실린더부(120)의 구동에 의해 피스톤부재(121)의 상사점 또는 하사점 위치시 전환격판 구동부(250)에 의해 전환격판(240)이 일시 정지한 후 피스톤부재(121)의 하사점 또는 상사점 위치시 연동하여 회전함으로써 공기압 유로를 전환할 수도 있다.

다음, 상기의 공기압 배분부(300)는 일측공(20a)과 타측공(20b)에 각 접속되는 일측공 접속부(31a)와 타측공 접속부(31b)가 형성되고 내측에 일측공(20a)과 연통된 일측공기압실(32a)과 타측공(20b)과 연통된 타측공기압실(32b)이 격벽(32)에 의해 구획되고 전면에 공기압 공급관(410)에 대응하여 통공(311)이 천공된 배분배판(310)과, 배분배판(310)과 이격되고 공기압 공급관(410)과 접속되는 공기압 분배홀(321)이 형성된 배분상판(320)과, 배분배판(310)과 배분상판(320) 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재(330)와, 밀폐링 부재(330)에 의해 밀폐된 배분배판(310)과 배분상판(320) 사이에 회전 가능하게 설치되고 축을 중심으로 대칭되는 한 쌍의 관통공(341)이 천공되어 공기압 배분홀(321)에 선택적으로 정렬됨에 따라 공기압 공급관(410)으로 공기압을 배분하는 배분격판(340) 및, 배분격판(340)으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 관통공(341)이 공기압 배분홀(321)에 선택적으로 위치하도록 구동하는 배분격판 구동부(350)가 구성된다.

상기의 구성에 따르면, 격판(32)으로 구획된 배분배판(310)의 일측공기압실(32a)과 연통된 공기압 공급관(410) 그룹과 타측공기압실(32b)과 연통된 공기압 공급관(410) 그룹은 배분격판 구동부(350)에 의해 배분격판(340)이 회전할 경우 공기압 공급관(410)에 순차적으로 공기압이 배분되게 된다.

물론, 배분격판(340)의 관통공(341)이 격벽(32)을 경과할 경우 그전에 전술한 유로 전환부(200)에 의해 유로가 전환되어 일측공기압실(32a)과 타측공기압실(32b)의 환경이 전환됨에 따라 지속적으로 공기압 공급관(410)에 순차적으로 공기압을 배분할 수 있게 된다.

그리고 도 5를 참조하면, 실린더부(120)에서 피스톤부재(121)를 구동하기 위한 구동부(125)는 원판 휠(122)과 체인(124) 결합되고 전동기(미도시) 축(131)에 회전 가능하게 결합된 스프라켓(132)과, 전동기 회전력을 스프리켓(132)에 전달하기 위한 래칫(133)으로 구성된다.

상기의 구성에 따르면, 일측홀(10a) 또는 유로 전환에 따른 타측홀(10b)을 통해 원통 케이싱(100) 내의 행정실(110)로 고압의 공기압이 인입될 경우 피스톤부재(121)가 밀려 원판 휠(122) 및 체인(124)으로 결합된 스프라켓(132)이 고속으로 회전하게 되는데, 래칫(133)에 의해 전동기의 축(131)과 분리되어 기어박스를 포함한 전동기를 보호할 수 있게 된다.

물론, 전동기가 구동할 경우 래칫(133)에 의해 스프라켓(132)이 축(131)과 맞물려 피스톤부재(121)를 작동시킬 수 있게 된다.

다음은 본 발명의 적용 예에 대하여 설명한다. 물론, 공기압 배분을 필요로 하는 장치에 다양하게 응용할 수 있을 것이다.

앞서 밝힌 바와 같이, 본 발명자는 2021. 3. 6. 특허출원 제10-2021-0029778호로 '공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치 및 그 방법'에 관하여 특허출원한 바가 있다.

그 구성은 물이 담긴 수조, 수조에 회전 가능하게 축설된 축부, 축부로부터 수직되게 양 방향으로 연장 형성되어 단부에 공기압에 따라 수축 및 팽창하는 부구가 설치되고 상부 축부와 일체로 회전하는 회전체, 부구 중 일측 부구에 미리 공기압을 충전해 두고 충전된 공기압을 배분하여 양 부구의 수축 및 팽창에 따른 부력 차에 의해 회전체가 회전하도록 하는 공기압 배분수단 및, 축부로부터 회전 동력을 얻기 위해 동력전달부재가 구비된 공기압 배분에 따른 부력을 이용한 동력발생장치의 구성으로 이루어진다.

여기서, 본 발명은 도 1에 도시한 바와 같이 원통형 케이싱(100)이 분할 제작되고, 그 내부에 유로 전환부(200)와 공기압 배분부(300) 등이 모두 수용되어 밀폐 구조로 이루어진다.

따라서 원통형 케이싱 양 축(130)이 수조(미도시)를 관통하여 기밀 베어링을 매개로 회전 가능하게 수조에 안치된다.

또한, 원통형 케이싱(100)으로부터 방사상으로 연장 형성된 공기압 공급관(410)에는 부구(미도시)가 각각 설치된다.

이로써, 유로 전환부(200)에 의해 회전 방향에서 수직선을 경과하는 상측 부구는 그 공기압이 실린더부(120)로 유입되어 부력을 잃게 되고, 수직선을 경과하는 하측 부구는 실린더부(120)로부터 공기압을 공급받아 팽창함으로써 원통형 케이싱이(100) 부력에 의해 회전력을 갖게 된다.

이때, 그 다음 부구가 수직선을 경과하는 경우 공기압 배분부(300)를 통해 순차적으로 공기압 공급관(410)에 공기압 배분이 이루어져 원통형 케이싱(100)은 연속으로 회전하게 된다.

물론, 실린더부(120), 유로 전환부(200), 공기압 배분부(300) 등은 설정된 프로그램에 따라 구동 및 공기압 유로의 단속, 전환을 수행함으로써 원통형 케이싱(100)의 회전을 제어하게 된다.

미설명부호 140은 원통형 케이싱으로부터 회전 동력을 얻기 위한 동력전달부재이다.

한편, 본 발명의 적용 예는 부구 일부에 미리 공기압을 충전하고 그 충전된 공기압을 실린더부(120)를 경유하여 다른 부구에 분배함으로써 수중에서도 구동이 가능한데, 도 2를 참조하면 부구의 공기압이 낮아질 경우 외부에서 행정실(110)에 공기압을 보충할 수 있도록 원통형 케이싱 축(130)을 통해 공기압 공급 라인(150)이 설치될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 실시 예로서 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 사항의 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다.

10a: (공기압) 일측홀
10b: 타측홀(10b)
100: 원통 케이싱
110: 행정실
120: 실린더부
121: 피스톤부재
122: 원판 휠
123: 크랭크부재
124: 체인
125: 구동부
126: 플라이 휠
127: 가이드 레일
20a: 일측공
20b: 타측공
200: 유로 전환부
210: 전환배판
220: 전환상판
230: 밀폐 링부재
240: 전환격판
250: 전환격판 구동부
30: 공기압 분배홀
300: 공기압 배분부
310: 배분배판
320: 배분상판
330: 밀폐 링부재
340: 배분격판
341: 관통공
410: 공기압 공급관

Claims (5)

1. 선단에 공기압 일측홀과 타측홀이 각 형성된 원통 케이싱,
   상기 원통 케이싱 내에 설치되고 상기 일측홀과 타측홀이 행정실에 연통된 실린더부,
   선단에 일측공과 타측공이 각 형성되고 후단이 상기 일측홀과 타측홀에 각 접속되어 상기 실린더부의 피스톤부재 운전시 상기 일측홀과 타측홀을 선택적으로 개폐하여 공기압 유로를 전환하는 유로 전환부,
   선단에 공기압 공급관과 접속되는 공기압 분배홀이 각 형성되고 후단이 상기 일측공과 타측공에 각 접속되되 상기 공기압 공급관에 대응하는 통공이 천공되고 상기 통공을 선택적으로 개폐하여 상기 공기압 분배홀로 공기압을 분배하는 공기압 배분부로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기압 분배장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더부는 상기 행정실의 상사점과 하사점 사이를 왕복운동하는 피스톤부재,
   상기 행정실 후방 상기 원통 케이싱 내에 회전 가능하게 설치된 원판 휠,
   상기 원판 휠과 상기 피스톤부재 사이에 연결되어 상기 원판 휠의 회전운동을 상기 피스톤부재의 왕복운동으로 변환하는 크랭크부재,
   상기 원판 휠과 체인 결합되어 상기 피스톤부재를 구동하기 위한 구동부 및,
   상기 원판 휠 축에 부착되어 회전에너지를 일시 저장하기 위한 플라이 휠이 구비된 것을 특징으로 하는 공기압 분배장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유로 전환부는 상기 일측홀과 타측홀에 각 접속되는 일측홀 접속부와 타측홀 접속부가 형성된 전환배판과,
   상기 전환배판과 이격되고 상기 일측홀과 타측홀에 대응하는 상기 일측공과 타측공이 각 형성된 전환상판과,
   상기 전환배판과 상기 전환상판 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재,
   상기 밀폐링 부재에 의해 밀폐된 상기 전환배판과 상기 전환상판 사이에 회전 가능하게 설치되고 하나의 관통공이 천공되어 상기 일측공과 타측공에 선택적으로 정렬됨에 따라 공기압 유로를 개폐하거나 공기압 유로를 전환하는 전환격판 및,
   상기 전환격판으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 상기 관통공이 상기 일측공과 타측공에 선택적으로 위치하도록 구동하는 전환격판 구동부가 구비된 것을 특징으로 하는 공기압 분배장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 공기압 배분부는 상기 일측공과 타측공에 각 접속되는 일측공 접속부와 타측공 접속부가 형성되고 내측에 상기 일측공과 연통된 일측공기압실과 상기 타측공과 연통된 타측공기압실이 격벽에 의해 구획되고 전면에 공기압 공급관에 대응하여 통공이 천공된 배분배판과,
   상기 배분배판과 이격되고 상기 공기압 공급관과 접속되는 공기압 분배홀이 형성된 배분상판과,
   상기 배분배판과 상기 배분상판 사이 테두리를 따라 설치되어 내측을 밀폐하는 밀폐 링부재와,
   상기 밀폐링 부재에 의해 밀폐된 상기 배분배판과 상기 배분상판 사이에 회전 가능하게 설치되고 축을 중심으로 대칭되는 한 쌍의 관통공이 천공되어 상기 공기압 배분홀에 선택적으로 정렬됨에 따라 상기 공기압 공급관으로 공기압을 배분하는 배분격판 및,
   상기 배분벽판으로부터 외부로 인출된 축과 결합되어 상기 관통공이 상기 공기압 배분홀에 선택적으로 위치하도록 구동하는 배분격판 구동부가 구비된 것을 특징으로 하는 공기압 분배장치.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 구동부는 상기 원판 휠과 체인 결합되고 전동기 축에 회전 가능하게 결합된 스프라켓과, 상기 전동기 회전력을 상기 스프리켓에 전달하기 위한 래칫이 구비된 것을 특징으로 하는 공기압 분배장치.
   

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