KR20230080916A - 엘엔지 운반선용 극저온밸브시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 설치와 유지보수가 용이한 새로운 구조의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템은 극저온밸브(A)의 밸브바디(10)에 압력센서(42)와 유량센서(43) 및 제어수단(44)이 일체로 구비되어, 배관(1)의 중간부에 극저온밸브(A)를 설치하고, 제어수단(44)을 상기 관리PC(50)에 연결하는 것만으로 시스템의 설치를 완료할 수 있음으로, 극저온밸브(A)와 압력센서(42) 및 유량센서(43)가 별도로 구성된 종래의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템에 비해 설치와 유지보수가 용이한 장점이 있다.

Description

엘엔지 운반선용 극저온밸브시스템 {the cryogenic valve system for the LNG carrier}
본 발명은 엘엔지 운반선용 극저온밸브시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 설치와 유지보수가 용이한 새로운 구조의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 LNG운반선에는 엘엔지(LNG-liquefied natural gas)를 이송하기 위한 다수개의 배관이 구비되고, 상기 배관에는 배관을 통과하는 LNG의 흐름을 제어하는 극저온밸브시스템이 구비된다.
상기 극저온밸브시스템은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 배관(1)의 중간부에 구비된 극저온밸브(A)와, 상기 배관(1)에 구비되며 중간부에 배관(1)을 통과하는 LNG의 압력과 유량을 측정하는 압력센서(6) 및 유량센서(7)와, 상기 압력센서(6) 및 유량센서(7)의 신호를 수신하며 상기 극저온밸브(A)의 작동을 제어하는 컨트롤러(8)로 구성된다.
상기 극저온밸브(A)는 도 1에 도시한 바와 같이, 공급단(2a)과 배출단(2b)이 형성되며 상기 배관(1)의 중간부에 연결되는 밸브바디(2)와, 상기 밸브바디(2)에 회전가능하게 결합된 밸브스템(3)과, 상기 밸브스템(3)에 결합되며 밸브스템(3)과 함께 회전되어 상기 밸브바디(2)의 중간부를 개폐하는 밸브체(4)와, 상기 밸브바디(2)의 외측에 구비되며 상기 컨트롤러(8)의 제어에 따라 작동되어 상기 밸브스템(3)을 회전시키는 구동수단(5)으로 구성된다.
상기 컨트롤러(8)는 LNG운반선의 제어실에 구비된 것으로 유선으로 상기 압력센서(6) 및 유량센서(7)와 상기 구동수단(5)에 연결된 PLC를 이용한다.
따라서, 관리자가 상기 컨트롤러(8)를 제어하여 상기 구동수단(5)을 제어하여 상기 밸브스템(3)과 밸브체(4)를 회전시킴으로써, 극저온밸브(A)의 개폐량을 조절할 수 있다.
그런데, 이러한 LNG운반선은 다수개의 배관(1)이 구비되며, 이에 따라, 상기 극저온밸브(A)와 압력센서(6) 및 유량센서(7)의 개수 역시 매우 많아서, 이와 같이, 극저온밸브(A)와 압력센서(6) 및 유량센서(7)를 밸브에 각각 설치할 경우, 작업시간이 많이 소요되고, 유지관리가 번거로우며, 극저온밸브(A)와 압력센서(6) 및 유량센서(7)를 상기 컨트롤러(8)와 연결하기 위한 신호선의 배선 역시 매우 번거로워지는 문제점이 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
KR 등록특허 제10-2209409호.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 설치와 유지보수가 용이한 새로운 구조의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, LPG선에 구비된 배관(1)을 통과하는 LPG의 흐름을 제어하기 위한 것으로, 상기 배관(1)의 중간부에 구비된 극저온밸브(A)와, 상기 극저온밸브(A)와 데이터통신가능하게 연결된 관리PC(50)를 포함하며, 상기 극저온밸브(A)는 공급단(11)과 배출단(12)이 형성되며 상기 배관(1)의 중간부에 연결되는 밸브바디(10)와, 상기 밸브바디(10)에 회전가능하게 결합된 밸브스템(20)과, 상기 밸브스템(20)에 결합되며 밸브스템(20)과 함께 회전되어 상기 밸브바디(10)의 중간부를 개폐하는 밸브체(30)와, 상기 밸브바디(10)의 외측에 구비되며 상기 컨트롤러(8)의 제어에 따라 작동되어 상기 밸브스템(20)을 회전시키는 구동수단(41)과, 상기 밸브바디(10)의 내부 일측에 구비된 압력센서(42) 및 유량센서(43)와, 상기 밸브체(30)의 일측에 구비되며 상기 구동수단(41)과 압력센서(42) 및 유량센서(43)에 연결되며 상기 관리PC(50)와 데이터통신가능하게 연결된 제어수단(44)을 포함하고, 상기 제어수단(44)은 상기 압력센서(42)와 유량센서(43)에 의해 측정된 압력값과 유량값을 상기 관리PC(50)로 실시간으로 전송하고, 상기 관리PC(50)에서 전송된 제어명령에 따라 상기 구동수단(41)의 작동을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 밸브바디(10)의 일측에는 상기 밸브스템(20)이 관통하는 관통공(13)이 형성되고 상기 밸브바디(10)의 외측면에는 상기 관통공(13)에 연결되는 연장관(14)이 구비되어, 상기 밸브스템(20)이 상기 관통공(13)을 통해 연장관(14)의 내부로 연장되도록 구비되며, 상기 연장관(14)의 중간부 내주면에는 확경부(14a)가 형성되어 상기 밸브스템(20)의 중간부 외측에 공간부(14b)가 형성되도록 구성되고, 상기 밸브체(30)의 내부에는 공급챔버(31)가 형성되며, 상기 밸브체(30)의 둘레면에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 다수개의 배출공(32)이 형성되고, 상기 밸브스템(20)의 내부에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 공급통로(21)가 형성되며, 상기 밸브스템(20)의 중간부 둘레면에는 상기 공급통로(21)와 공간부(14b)를 연결하는 연통공(22)이 형성되고, 상기 밸브바디(10)의 공급단(11)에는 배출공(15)이 형성되고, 상기 배출공(15)에 연결된 배출관(45)과, 상기 배출관(45)에 연결되어 배출관(45)을 통과하는 LNG를 가열하는 가열수단(46)과, 상기 가열수단(46)과 상기 확경부(14a)를 연결하는 순환관(47)과, 상기 순환관(47)에 구비되어 순환관(47)을 통과하는 LNG를 고압으로 가압하는 고압펌프(48)와, 상기 순환관(47)의 내부에 구비되어 고압펌프(48)를 통과한 LNG의 온도를 측정하는 온도센서(49)를 더 포함하며, 상기 제어수단(44)은 상기 온도센서(49)의 신호를 수신하며 상기 가열수단(46) 및 고압펌프(48)의 작동을 제어하여 상기 순환관(47)을 통해 공간부(14b)로 공급되는 LNG가 비리 설정된 온도로 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템이 제공된다.
본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템은 극저온밸브(A)의 밸브바디(10)에 압력센서(42)와 유량센서(43) 및 제어수단(44)이 일체로 구비되어, 배관(1)의 중간부에 극저온밸브(A)를 설치하고, 제어수단(44)을 상기 관리PC(50)에 연결하는 것만으로 시스템의 설치를 완료할 수 있음으로, 극저온밸브(A)와 압력센서(42) 및 유량센서(43)가 별도로 구성된 종래의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템에 비해 설치가 용이하고 설치비용이 절감될 뿐만아니라 사용중 오류에 대한 대응이 빠르고 수리시간과 비용이 절감됨으로써, 유지관리 및 유지보수가 용이한 효과가 많은 장점이 있다.
도 1은 종래의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템을 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템을 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 회로구성도,
도 4는 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 제2 실시예를 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 제2 실시예의 밸브체의 정단면도,
도 6은 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 제2 실시예의 회로구성도ㅗ,
도 7은 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 제2 실시예의 작용을 도시한 참고도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템을 도시한 것으로, LPG선에 구비된 배관(1)을 통과하는 LPG의 흐름을 제어하기 위한 것이다.
이에 따르면, 본 발명에 따른 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템은 상기 배관(1)의 중간부에 구비된 다수개의 극저온밸브(A)와, 상기 극저온밸브(A)와 데이터통신가능하게 연결된 관리PC(50)로 구성된다.
상기 극저온밸브(A)는 공급단(11)과 배출단(12)이 형성되며 상기 배관(1)의 중간부에 연결되는 밸브바디(10)와, 상기 밸브바디(10)에 회전가능하게 결합된 밸브스템(20)과, 상기 밸브스템(20)에 결합되며 밸브스템(20)과 함께 회전되어 상기 밸브바디(10)의 중간부를 개폐하는 밸브체(30)와, 상기 밸브바디(10)의 외측에 구비되며 상기 컨트롤러(8)의 제어에 따라 작동되어 상기 밸브스템(20)을 회전시키는 구동수단(41)과, 상기 밸브바디(10)의 내부 일측에 구비된 압력센서(42) 및 유량센서(43)와, 상기 밸브체(30)의 일측에 구비되며 상기 구동수단(41)과 압력센서(42) 및 유량센서(43)에 연결되며 상기 관리PC(50)와 데이터통신가능하게 연결된 제어수단(44)으로 구성된다.
상기 밸브바디(10)는 측방향으로 연장된 관체형상으로 구성되어, 양단 즉, 상기 공급단(11)과 배출단(12)이 상기 배관(1)에 기밀하게 연결되는 것으로, 상기 밸브바디(10)의 일측, 즉 중앙부에는 상기 밸브스템(20)이 관통하는 관통공(13)이 형성되고, 상기 밸브바디(10)의 외측면에는 상기 관통공(13)에 연결되는 연장관(14)이 구비되어, 상기 밸브스템(20)이 상기 관통공(13)을 통해 연장관(14)의 내부로 연장되도록 구성된다.
상기 밸브스템(20)과 밸브체(30) 및 구동수단(41)은 종래의 극저온밸브(A)에 구비된 것과 동일함으로, 이에 대한 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
상기 제어수단(44)은 상기 구동수단(41)의 일측에 구비되는 것으로, 상기 압력센서(42)와 유량센서(43)에 의해 측정된 압력값과 유량값을 상기 관리PC(50)로 실시간으로 전송하고, 상기 관리PC(50)에서 출력된 제어명령에 따라 자체적으로 상기 압력센서(42)와 유량센서(43)의 신호를 피드백하여 상기 구동수단(41)의 작동을 제어함으로써, 극저온밸브(A)의 개폐량을 조절하도록 구성된다.
상기 관리PC(50)는 모니터가 구비되며 LNG운반선의 제어실에 구비된 것으로, 랜선이나 CAN 등의 통신방법을 통해 상기 제어수단(44)에 연결되며, 다수개의 극저온밸브(A)의 작동을 제어하기 위한 제어프로그램(51)이 탑재되어, 관리PC(50)에 연결된 다수개의 극저온밸브(A)의 상태를 모니터에 디스플레이하고, 관리자가 입력한 조건에 따라 적정한 제어명령을 각각의 극저온밸브(A)에 구비된 제어수단(44)에 전송하도록 구성된다.
따라서, 관리자가 상기 관리PC(50)를 조작하여, 원하는 작업에 따른 조건을 입력하면, 상기 관리PC(50)가 각각의 극저온밸브(A)에 제어명령을 전송하며, 제어명령을 수신한 제어수단(44)은 수신된 제어명령에 따라, 상기 압력센서(42)와 유량센서(43)에 의해 측정된 압력값과 유량값을 피드백하여 상기 구동수단(41)의 작동을 제어함으로써, 각각의 극저온밸브(A)의 개폐량을 조절한다.
예를 들어, 관리자가 일부의 배관(1)을 통해 LNG가 흐르도록 조절하고자 할 때, 상기 관리PC(50)의 제어프로그램(51)을 통해 LNG가 통과할 배관(1)과 유속 등을 지정하면, 상기 제어프로그램(51)은 해당 배관(1)에 LNG가 통화되도록 할 때 개방되어야 할 극저온밸브(A)를 지정하고, 해당 극저온밸브(A)에 구비된 제어수단(44)에 유속값을 전송한다.
그러면, 이를 수신한 제어수단(44)은 상기 유량센서(43)의 신호를 피드백하면서 상기 구동수단(41)을 제어하여 밸브스템(20)을 회동시킴으로써, 입력된 유속값 만큼 LNG가 흐르도록 밸브체(30)의 개폐량을 조절한다.
이와 같이 구성된 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템은 극저온밸브(A)의 밸브바디(10)에 압력센서(42)와 유량센서(43) 및 제어수단(44)이 일체로 구비되어, 배관(1)의 중간부에 극저온밸브(A)를 설치하고, 제어수단(44)을 상기 관리PC(50)에 연결하는 것만으로 시스템의 설치를 완료할 수 있음으로, 극저온밸브(A)와 압력센서(42) 및 유량센서(43)가 별도로 구성된 종래의 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템에 비해 설치와 유지보수가 용이한 장점이 있다.
특히, 각각의 극저온밸브(A)에는 관리PC(50)에 연결된 각각 제어수단(44)이 구비되어, 극저온밸브(A)와 관리PC(50)를 랜선 등과 같은 단순한 연결라인을 통해 상호 연결할 수 있음으로, 설치와 유지보수가 더욱 용이해지며, 관리자가 각각의 극저온밸브(A)를 제어 및 관리하는 것이 더욱 용이해지는 장점이 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 연장관(14)의 중간부 내주면에는 확경부(14a)가 형성되어 상기 밸브스템(20)의 중간부 외측에 상기 밸브스템(20)의 둘레부로부터 이격되는 공간부(14b)가 형성되도록 구성된다.
그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 밸브체(30)의 내부에는 공급챔버(31)가 형성되고, 상기 밸브체(30)의 둘레면에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 다수개의 배출공(32)이 형성된다.
또한, 상기 밸브스템(20)의 내부에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 공급통로(21)가 형성되고, 상기 밸브스템(20)의 중간부 둘레면에는 상기 공급통로(21)와 공간부(14b)를 연결하는 연통공(22)이 형성된다.
그리고, 상기 밸브바디(10)의 공급단(11)에는 배출공(15)이 형성된다.
그리고, 상기 배출공(15)에 연결된 배출관(45)과, 상기 배출관(45)에 연결되어 배출관(45)을 통과하는 LNG를 가열하는 가열수단(46)과, 상기 가열수단(46)과 상기 확경부(14a)를 연결하는 순환관(47)과, 상기 순환관(47)에 구비되어 순환관(47)을 통과하는 LNG를 고압으로 가압하는 고압펌프(48)와, 상기 순환관(47)의 내부에 구비되어 고압펌프(48)를 통과한 LNG의 온도를 측정하는 온도센서(49)가 더 구비된다.
상기 가열수단(46)은 상기 제어수단(44)에 의해 on-off제어되는 히터를 이용하는 것으로, 상기 배출관(45)을 통해 공급된 LNG를 가열하여 기체상태로 증발시킨다.
상기 고압펌프(48)는 상기 가열수단(46)을 통과하면서 기체상태로 증발된 LNG를 가압하여 액체상태로 응축시키는 기능을 한다.
이때, 상기 고압펌프(48)에 의해 액체상태로 응축된 LNG는 온도가 상승된다.
이와 같이 구성된 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.
우선, 상기 극저온밸브(A)에 작동이상이 발생될 경우, 상기 제어수단(44)은 이를 확인하고 상기 관리PC(50)로 극저온밸브(A)의 작동이상을 알리는 신호를 출력하며, 관리PC(50)는 극저온밸브(A)의 작동이상을 알리는 문자를 모니터에 디스플레이한다.
그리고, 관리자가 이를 확인하고, 상기 관리PC(50)를 조작하여 이상이 발생된 극저온밸브(A)에 구비된 제어수단(44)에 비상작동명령을 전송하면, 이를 수신한 제어수단(44)은 상기 온도센서(49)의 신호를 피드백하면서 상기 가열수단(46)과 고압펌프(48)를 제어하여, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 밸브바디(10)를 통과하는 LNG 중에서 일부가 상기 배출관(45)을 통해 가열수단(46)으로 순환되어 기체로 증발된 후, 고압펌프(48)에서 액체로 응축된 후, 상기 순환관(47)을 통해 공간부(14b)로 공급되도록 한다.
그리고, 상기 공간부(14b)로 공급된 LNG는 상기 밸브스템(20)의 연통공(22)과 공급통로(21)를 통과한 후 밸브체(30)의 공급챔버(31)와 배출공(32)을 통해 밸브체(30)의 둘레부로 배출된다.
이때, 상기 고압펌프(48)를 통과한 LNG는 가열되어 온도가 상승됨으로, 상기 밸브스템(20)을 통과하여 밸브체(30)로 공급된 후 밸브체(30)의 둘레부로 배출되면서 밸브스템(20)과 밸브체(30)를 가열하게 된다.
즉, 상기 극저온밸브(A)의 내부를 통과하는 LNG는 매우 낮은 상태를 유지함으로, 극저온밸브(A)가 장시간 개방 또는 밀폐된 경우, 밸브스템(20)이나 밸브체(30)가 과도하게 냉각되어 축소되거나, 밸브체(30)의 둘레부에 수분 등과 같은 이물질이 결빙되어 달라붙게 되며, 이에 따라 극저온밸브(A)에 작동이상이 발생되는 경우가 있는데, 전술한 바와 같이, 밸브스템(20)과 밸브체(30)를 조금 가열함으로써, 이러한 문제점이 해결될 수 있다.
한편, 상기 제어수단(44)은 상기 가열수단(46)을 on시킬 때 온도센서(49)의 신호를 피드백하여 가열수단(46)의 발열정도 또는 on-off를 적절히 제어하여, 가열수단(46)을 통과하는 LNG가 과도하게 가열되지 않도록 한다.
이와 같이 구성된 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템은 극저온밸브(A)에 이상이 발생될 경우, 극저온 밸브 내부의 LNG를 배출관(45)과 순환관(47)을 통해 순환시키면서 가열하여 온도를 상승시키고, 이와 같이 온도가 상승된 LNG를 이용하여 밸브스템(20)과 밸브체(30)의 온도를 상승시킴으로써, 극저온밸브(A)의 이상을 신속하게 해결할 수 있는 장점이 있다.
A. 극저온밸브 10. 밸브바디
20. 밸브스템 30. 밸브체
41. 구동수단 42. 압력센서
43. 유량센서 44. 제어수단
50. 관리PC

Claims (2)

  1. LPG선에 구비된 배관(1)을 통과하는 LPG의 흐름을 제어하기 위한 것으로,
    상기 배관(1)의 중간부에 구비된 극저온밸브(A)와,
    상기 극저온밸브(A)와 데이터통신가능하게 연결된 관리PC(50)를 포함하며,
    상기 극저온밸브(A)는
    공급단(11)과 배출단(12)이 형성되며 상기 배관(1)의 중간부에 연결되는 밸브바디(10)와,
    상기 밸브바디(10)에 회전가능하게 결합된 밸브스템(20)과,
    상기 밸브스템(20)에 결합되며 밸브스템(20)과 함께 회전되어 상기 밸브바디(10)의 중간부를 개폐하는 밸브체(30)와,
    상기 밸브바디(10)의 외측에 구비되며 상기 컨트롤러(8)의 제어에 따라 작동되어 상기 밸브스템(20)을 회전시키는 구동수단(41)과,
    상기 밸브바디(10)의 내부 일측에 구비된 압력센서(42) 및 유량센서(43)와,
    상기 밸브체(30)의 일측에 구비되며 상기 구동수단(41)과 압력센서(42) 및 유량센서(43)에 연결되며 상기 관리PC(50)와 데이터통신가능하게 연결된 제어수단(44)을 포함하고,
    상기 제어수단(44)은 상기 압력센서(42)와 유량센서(43)에 의해 측정된 압력값과 유량값을 상기 관리PC(50)로 실시간으로 전송하고, 상기 관리PC(50)에서 전송된 제어명령에 따라 상기 구동수단(41)의 작동을 제어하도록 된 것을 특징으로 하는 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밸브바디(10)의 일측에는 상기 밸브스템(20)이 관통하는 관통공(13)이 형성되고 상기 밸브바디(10)의 외측면에는 상기 관통공(13)에 연결되는 연장관(14)이 구비되어,
    상기 밸브스템(20)이 상기 관통공(13)을 통해 연장관(14)의 내부로 연장되도록 구비되며,
    상기 연장관(14)의 중간부 내주면에는 확경부(14a)가 형성되어 상기 밸브스템(20)의 중간부 외측에 공간부(14b)가 형성되도록 구성되고,
    상기 밸브체(30)의 내부에는 공급챔버(31)가 형성되며,
    상기 밸브체(30)의 둘레면에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 다수개의 배출공(32)이 형성되고,
    상기 밸브스템(20)의 내부에는 상기 공급챔버(31)에 연결된 공급통로(21)가 형성되며,
    상기 밸브스템(20)의 중간부 둘레면에는 상기 공급통로(21)와 공간부(14b)를 연결하는 연통공(22)이 형성되고,
    상기 밸브바디(10)의 공급단(11)에는 배출공(15)이 형성되고,
    상기 배출공(15)에 연결된 배출관(45)과,
    상기 배출관(45)에 연결되어 배출관(45)을 통과하는 LNG를 가열하는 가열수단(46)과,
    상기 가열수단(46)과 상기 확경부(14a)를 연결하는 순환관(47)과,
    상기 순환관(47)에 구비되어 순환관(47)을 통과하는 LNG를 고압으로 가압하는 고압펌프(48)와,
    상기 순환관(47)의 내부에 구비되어 고압펌프(48)를 통과한 LNG의 온도를 측정하는 온도센서(49)를 더 포함하며,
    상기 제어수단(44)은 상기 온도센서(49)의 신호를 수신하며 상기 가열수단(46) 및 고압펌프(48)의 작동을 제어하여 상기 순환관(47)을 통해 공간부(14b)로 공급되는 LNG가 비리 설정된 온도로 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 엘엔지 운반선용 극저온밸브 시스템.
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