KR20230162488A - 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분사 세척 과정에서 추진력을 함께 발생시켜 관 내부에 위치시킨 세척기가 별도의 동력없이 자체적으로 추진 이동을 수행할 수 있고, 추진노즐과 회전노즐이 모두 회전하면서 강력한 선회와류를 후미로 발생시킴으로서 세척력이 증대되도록 한 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체를 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 로테이팅 노즐 조립체는, 수압을 공급받기 위한 수압유입포트를 갖는 노즐 샤프트와; 상기 노즐 샤프트의 외주면에 회전 자유롭게 결합되어 있는 회전노즐 몸체과; 상기 수압유입포트와 연결되어 관세척과 로테이팅 노즐 조립체에 추진력을 발생시키도록 추진노즐 후방경사각도와 추진노즐 측방경사각도를 갖도록 상기 회전노즐 몸체에 결합되어 있는 복수개 이상의 추진노즐과; 상기 수압유입포트와 연결되어 관세척의 수행과 회전노즐 몸체에 회전력을 발생시키도록 회전노즐 후방경사각도와 회전노즐 측방경사각도를 갖도록 회전노즐 몸체에 결합되어 있는 복수개 이상의 회전노즐;을 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체{Rotating nozzle assembly for pipe cleaning and propulsive function}

본 발명은 관 내부를 세척하기 위해 사용되는 로테이팅 노즐 조립체에 관한 것으로, 특히 분사 세척 과정에서 추진력을 함께 발생시켜 관 내부에 위치시킨 세척기가 별도의 동력없이 자체적으로 추진 이동을 수행할 수 있고, 추진노즐과 회전노즐이 모두 회전하면서 강력한 선회와류를 후미로 발생시킴으로서 세척력이 증대되도록 한 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 상수도관은 장기간 시간이 경과되면 관 내부에 스케일 및 이물질이 형성된다. 이 경우 상수의 이송과 함께 상수의 품질을 떨어뜨리게 됨으로써 관 내부 청소가 필요하게 된다. 통상 관로 내부에 공기압 또는 노즐에 의한 고압 물분사를 수행하여 세척을 진행하거나 브러시를 회전시키는 장비를 관로에 투입하여 세척을 진행하는 것이 알려져 있다.

그러나 공기압에 의한 경우 세척/추진력을 높이는데 한계가 있고, 노즐에 의한 고압수 분사 세척/추진을 하는 경우에는 수도관 직경이 300mm 이상에 서는 할정자관 등 수도관의 직경과 동일한 이형관을 수도관에 별도로 연결 설치하여, 이를 점검구 및 세척/추진을 위한 세척기 투입구로 이용하며, 이 투입구를 통하여 세척기를 투입하게 되지만, 200mm 이하 수도관의 경우에 세척기를 넣기 위한 점검구를 설치하기에는 수도관 세척/추진 효과 대비 비용 부담이 커지는 문제가 있다.

300mm 이상의 수도관에 대하여도 투입구의 구경을 가능한 한 작게 하는 것이 경제적일 수 있으므로 이형관의 투입구를 작게 하는 것이 유리할 수 있으므로 300mm 이상의 수도관 세척에 적용 가능하다.

따라서 수도관에 세척/추진을 위한 투입구를 설치하되, 가능한 한 투입구의 직경을 가장 작게 하는 경제적인 방법이 필요하며, 작은 투입구를 통하여 수도관에 삽입되되, 삽입된 후에는 세척기의 중심선이 가능한 한 수도관 중심선에 가깝게 되도록 세척기가 구성되어야 한다. 또한 전방 노즐의 분사력만으로 얻어진 회전력으로는 브러시의 세척력을 증대시키 수 없다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-2217529호(특허문헌 1)로서, '상하수도관의 관로 세척장치'가 제안되어 있다. 이는 세척장치의 고정몸체 외부면에 방사방향으로 설치되는 수개의 바퀴장치부가 하수관의 관로 내부에 고형물체를 포함한 침적물이 있는 경우에도 침적물을 넘어서 주행할 수 있도록 탄력적으로 설치하되, 이 바퀴장치부가 세척장치의 몸체부 중심선을 기준으로 방사방향과 경사방향으로 탄력적으로 신축되게 함으로써, 관로 내부에 침적물이 적체된 경우에도 세척장치가 관로 내부를 원활하게 이동하면서 관로 내측에 쌓인 각종 오염물질을 포함한 침적물을 용이하게 세척할 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기 배경기술은 바퀴장치부가 유연한 구조로 제작되어 있지 않기 때문에 수도관의 투입구 직경을 작게 할 수 없어 경제적인 활용성이 낮다. 또한 관로 세척장치를 작게 하더라도 투입구를 통과할 시 굽힐 수가 없어 관로내로 투입할 수 없는 문제가 있다. 또한 전방 노즐과 후방노즐이 상호 전,후방으로 멀리 이격되어 있어 세척분사력을 증대시킬 수 없다.

본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-2259539호(특허문헌 2)로서, '고압에어를 이용한 상수도관 세척장치'가 제안되어 있다. 이는 각각의 독립된 기능들을 각각의 모듈 구조로 구성하여 각도로 휘어진 된 도입관을 용이하게 통과할 수 있도록 하고, 외부 전원 없이 자체 배터리 전력을 이용하여 고압의 공기를 상수도관 내벽에 충돌시켜 상수도관 내부를 세척시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 각 모듈마다 다수의 롤러로드가 설치되어 복잡해질 뿐만 아니라 롤러로드가 휘어지는 구조가 아니라 힌지 연결구조로서 투입구의 직경이 커져 경제성이 떨어지며, 노즐을 이용하여 세척장치를 추진하는 방안이 제시되어 있지 않다.

한국 등록특허 등록번호 제10-2217529호 한국 등록특허 등록번호 제10-2259539호

본 발명은 분사 세척 과정에서 추진력을 함께 발생시켜 관 내부에 위치시킨 세척기가 별도의 동력없이 자체적으로 추진 이동을 수행할 수 있고, 추진노즐과 회전노즐이 모두 회전하면서 강력한 선회와류를 후미로 발생시킴으로서 세척력이 증대되도록 한 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 로테이팅 노즐 조립체는, 수압을 공급받기 위한 수압유입포트를 갖는 노즐 샤프트와; 상기 노즐 샤프트의 외주면에 회전 자유롭게 결합되어 있는 회전노즐 몸체과; 상기 수압유입포트와 연결되어 관세척과 로테이팅 노즐 조립체에 추진력을 발생시키도록 추진노즐 후방경사각도와 추진노즐 측방경사각도를 갖도록 상기 회전노즐 몸체에 결합되어 있는 복수개 이상의 추진노즐과; 상기 수압유입포트와 연결되어 관세척의 수행과 회전노즐 몸체에 회전력을 발생시키도록 회전노즐 후방경사각도와 회전노즐 측방경사각도를 갖도록 회전노즐 몸체에 결합되어 있는 복수개 이상의 회전노즐;을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 회전노즐은 이웃한 추진노즐의 사이사이에 설치되되, 회전노즐 측방경사각도는 추진노즐 측방경사각도보다 크게 구성되며, 회전노즐 후방경사각도는 추진노즐 후방경사각도보다 크게 구성되어, 회전노즐의 배출구 반경은 추진노즐의 배출구 반경보다 커져 내측 선회 와류와 외측 선회 와류를 후미로 형성시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐 샤프트의 전단부에는 세척기 지지대와 연결되기 위한 노즐 접속부를 갖고 후단부에 접속배관의 커플링과 체결되기 위한 나사체결부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회전노즐 몸체에 착탈 가능하게 결합되어 회전노즐 몸체과 일체로 회전하는 브러쉬 홀더와; 상기 브러쉬 홀더에 설치되어 수도관의 내면에 밀착되는 관청소용 브러쉬를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관청소용 브러쉬는 선재를 원형 다발로 묶어 브러쉬 홀더에 원주방향으로 일정 각도마다 배치시켜 반경방향으로 뻗어나가도록 설치된 것을 특징으로 한다.

또한, 세척기 지지대는 상기 노즐 샤프트의 노즐 접속부에 연결되는 일정 길이의 플렉시블 보호관과; 코일스프링으로 제작되어 상기 플렉시블 보호관의 내부에 동일 길이만큼 삽입되어 있는 자세복원용 센터링 샤프트와; 상기 플렉시블 보호관의 복수 개소에 고정 설치된 아암 홀더와; 코일스프링으로 제작되어 상기 아암 홀더에 원주 방향을 따라 일정 간격마다 설치된 지지아암과; 상기 지지아암의 말단에 고정되어 수도관의 내면에 지지되는 지지구를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 아암 홀더에는 위치 이동 조절 후 고정을 위한 잠금너트가 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지구는 볼, 스키드, 바퀴 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체에 따르면, 노즐 샤프트에 설치된 추진노즐의 고압분사로 세척기는 별도의 동력없이 자체 추진력과 세척력을 얻을 수 있고, 회전노즐로 회전노즐 몸체을 회전 구동시켜 관청소용 브러쉬를 통해 벽 내면의 강제적인 청소를 수행할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 추진노즐과 회전노즐이 노즐 샤프트에서 동시에 모두 회전하여 강력한 선회와류를 후미로 발생시킴으로서 세척력이 증대된다.

또한, 로테이팅 노즐 조립체에 결합되는 세척기 지지대의 유연한 복원 구조에 의해 수도관의 좁은 천공홀을 통과할 수 있고, 수도관에 완전 삽입된 후에는 관 중심축에 세척기 지지대의 중심이 일치되어 세척 과정 중에 이동이 원활하여 세척 시간을 단축시킬 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 로테이팅 노즐 조립체의 조립단면도.
도 2는 도 1에 도시된 로테이팅 노즐 조립체의 일측면도.
도 3은 도 1에 도시된 로테이팅 노즐 조립체의 분해도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 로테이팅 노즐 조립체를 적용한 세척기가 수도관내에 삽입되어 있는 상태도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 로테이팅 노즐 조립체를 지지하는 세척기 지지대측 지지아암의 휨 동작상태도.
도 6은 도 5에 도시된 아암 지지구의 다양한 형태를 나타낸 예시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 도 1의 로테이팅 노즐 조립체(30)는 도 4와 같이 수도관(5)의 내부 세척과 세척기(100)의 자체 추진력을 얻기 위해 사용된다. 여기서 세척기(100)는 선두에 설치된 카메라 모듈(10)을 갖고 관 내부를 촬상할 수 있다.

도 1 내지 도 3과 같이 로테이팅 노즐 조립체(30)는 노즐 샤프트(32), 회전노즐 몸체(33), 회전노즐 몸체(33)의 원주방향에 등간격으로 설치된 추진노즐(34) 및 회전노즐(36)을 포함한다.

노즐 샤프트(32)는 수압을 공급받기 위한 수압유입포트(32b), 수압유입포트(32b)와 연통되는 복수개 이상의 추진노즐 공급포트(32c) 및 회전노즐 공급포트(32d)를 갖는다. 따라서 수압유입포트(32b)를 통해 유입된 압유는 복수개 이상의 추진노즐 공급포트(32c) 및 회전노즐 공급포트(32d)을 통해 분배된다.

또한 노즐 샤프트(32)의 전단부에는 도 4의 세척기 지지대(20)와 연결되기 위한 노즐 접속부(32e)를 갖고 후단부에 접속배관(200)의 커플링(202)과 체결되기 위한 나사체결부(32f)를 갖는다. 따라서 접속배관(200)을 통해 노즐 샤프트(32)는 수압을 공급받을 수 있다.

회전노즐 몸체(33)는 노즐 샤프트(32)의 외주면에 베어링(41)을 매개로 회전이 자유롭도록 결합되어 있다. 따라서 회전노즐 몸체(33)는 베어링(B)을 매개로 노즐 샤프트(32)에서 원활한 회전을 할 수 있게 된다. 미설명 부호 '42'는 '수밀유지용 실'이다.

복수개 이상의 추진노즐(34)은 회전노즐 몸체(33)에 나사 결합됨과 동시에 수압유입포트(32b)와 연결되어 후방측으로 고압분사를 발생시킨다. 추진노즐(34)은 노즐 샤프트(32)의 수평중심축선(X)에 대하여 일정하게 후방으로 기울어진 추진노즐 후방경사각도(α2)를 갖고 수직중심축선(Y)에 대하여 일정하게 측후방으로 기울어진 추진노즐 측방경사각도(β2)를 갖는다.

이때 추진노즐(34)은 후방측으로의 관세척을 실시함과 함께 고압분사에 따른 추진력(F)을 발생시키게 된다. 따라서 추진노즐(34)을 통해 얻어진 추진력(F)으로 세척기(100)의 관내 전진 이동을 자동적으로 얻을 수 있다.

복수개 이상의 회전노즐(36)은 회전노즐 몸체(33)에 나사 결합됨과 동시에 수압유입포트(32b)와 연결되어 원주 접선방향의 고압분사를 발생시킨다. 이때 각기 회전노즐(36)은 선회되는 분사유체에 의해 관세척이 수행되며, 회전노즐 몸체(33)에 회전력(T)을 발생시키게 된다. 이로 인해 회전노즐(36)에서 분사가 이루어지는 동안에는 회전노즐 몸체(33)는 회전을 계속적으로 유지하게 된다.

여기서, 회전노즐(36)은 노즐 샤프트(32)의 수평중심축선(X)에 대하여 일정하게 후방으로 기울어진 회전노즐 후방경사각도(α1)를 갖고 수직중심축선(Y)에 대하여 일정하게 측후방으로 기울어진 회전노즐 측방경사각도(β1)를 갖는다.

여기서, 회전노즐 측방경사각도(β1)는 추진노즐 측방경사각도(β2)보다 크게 구성되며, 회전노즐 후방경사각도(α1)는 추진노즐 후방경사각도(α2)보다 크게 구성된다. 따라서 회전노즐(36)의 배출구 반경(R1)은 추진노즐(34)의 배출구 반경(R2)보다 커져 2중의 강력한 선회 와류 즉, 내측 선회 와류(S1)와 외측 선회 와류(S2)를 후미로 형성시켜 세척력을 높이게 된다.

이같이 추진노즐(34)과 회전노즐(36)은 회전노즐 몸체(33)에 모두 설치되어 추진노즐 후방경사각도(α2)와 회전노즐 후방경사각도(α1)를 갖고 있어 강력한 2중의 선회와류를 후방으로 형성시켜 세척력의 향상을 도모한다.

본 실시 예에서 추진노즐(34)은 6개, 회전노즐(36)은 3개로 구성하였으나 이러한 설치 개수에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

이와 같이 로테이팅 노즐 조립체(30)는 추진노즐(34)과 회전노즐(36)을 이용하여 분사되는 선회 와류의 분사력으로 수도관(5)의 내부 세척력이 증대되고 세척기(100)의 자체 이동을 위한 추진력을 얻을 수 있다.

한편, 로테이팅 노즐 조립체(30)는 회전노즐 몸체(33)에 착탈 가능하게 볼트(40)로 결합되어 회전노즐 몸체(33)와 일체로 회전하는 브러쉬 홀더(38)와, 브러쉬 홀더(38)에 설치되어 수도관(5)의 내면에 밀착되는 관청소용 브러쉬(39)를 더 포함할 수 있다.

여기서 관청소용 브러쉬(39)는 선재를 원형 다발로 묶어 브러쉬 홀더(38)에 원주방향으로 일정 각도마다 배치시켜 반경방향으로 뻗어나가도 록 설치되어 있다. 여기서 선재는 관 내면의 손상을 주지 않으면서 이물질을 제거할 수 있는 합성수지 등으로 제작된 것이 될 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5와 같이 세척기 지지대(20)는 노즐 샤프트(32)의 노즐 접속부(32a)에 연결되는 일정 길이의 플렉시블 보호관(28)과, 코일스프링으로 제작되어 상기 플렉시블 보호관(28)의 내부에 동일 길이만큼 삽입되어 있는 자세복원용 센터링 샤프트(22)와, 플렉시블 보호관(28)의 복수 개소에 고정 설치된 아암 홀더(24)와, 코일스프링으로 제작되어 상기 아암 홀더(24)에 원주 방향을 따라 일정 간격마다 설치된 지지아암(26)과, 상기 지지아암(26)의 말단에 고정되어 수도관(5)의 내면에 지지되는 지지구(27)를 포함할 수 있다.

여기서 아암 홀더(24)에는 위치 이동 조절 후 고정을 위한 잠금너트(25)가 나사 결합됨이 바람직하다.

또한 지지구(27)는 볼 형태로 구성하였으나 도 6의 (가),(나)와 같이 스키드나 바퀴 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.

이같이 세척기 지지대(20)는 플렉시블 보호관(28)이 유연한 탄성을 가지며, 지지아암(26) 및 자세복원용 센터링 샤프트(22)가 코일스프링으로 제작되어 수도관(5)의 좁은 천공홀(도시안됨)을 유연하게 휘어지면서 수도관(5)의 내부로 삽입시킬 수 있다. 또한 수도관(5)의 내부로 세척기 지지대(20)가 위치된 후에는 자세복원용 센터링 샤프트(22)과 지지아암(26)이 원상태로 복귀하여 수도관(5)의 중심축에 로테이팅 노즐 조립체(30)의 중심을 일치시켜 세척과 추진을 양호하게 진행할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

20: 세척기 지지대
22: 자세복원용 센터링 샤프트
24: 아암 홀더
26: 지지아암
27: 지지구
30: 로테이팅 노즐 조립체
32: 노즐 샤프트
33: 회전노즐 몸체
34: 추진노즐
36: 회전노즐
38: 브러쉬 홀더
39: 관청소용 브러쉬

Claims (8)

1. 수도관(5)의 내부 세척과 세척기(100)의 자체 추진력을 얻기 위해 사용되는 로테이팅 노즐 조립체(30)에 있어서,
   수압을 공급받기 위한 수압유입포트(32b)를 갖는 노즐 샤프트(32)와;
   상기 노즐 샤프트(32)의 외주면에 회전 자유롭게 결합되어 있는 회전노즐 몸체(33)와;
   상기 수압유입포트(32b)와 연결되어 관세척과 로테이팅 노즐 조립체(30)에 추진력(F)을 발생시키도록 추진노즐 후방경사각도(α2)와 추진노즐 측방경사각도(β2)를 갖도록 상기 회전노즐 몸체(33)에 결합되어 있는 복수개 이상의 추진노즐(34)과;
   상기 수압유입포트(32b)와 연결되어 관세척의 수행과 회전노즐 몸체(33)에 회전력(T)을 발생시키도록 회전노즐 후방경사각도(α1)와 회전노즐 측방경사각도(β1)를 갖도록 회전노즐 몸체(33)에 결합되어 있는 복수개 이상의 회전노즐(36);을 포함한 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전노즐(36)과 추진노즐(34과 34)은 원주방향에 등간격으로 설치되되, 회전노즐 측방경사각도(β1)는 추진노즐 측방경사각도(β2)보다 크게 구성되며, 회전노즐 후방경사각도(α1)는 추진노즐 후방경사각도(α2)보다 크게 구성되어, 회전노즐(36)의 배출구 반경(R1)은 추진노즐(34)의 배출구 반경(R2)보다 커져 내측 선회 와류(S1)와 외측 선회 와류(S2)를 후미로 형성시키는 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 노즐 샤프트(32)의 전단부에는 세척기 지지대(20)와 연결되기 위한 노즐 접속부(32e)를 갖고 후단부에 접속배관(200)의 커플링(202)과 체결되기 위한 나사체결부(32f)를 갖는 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 회전노즐 몸체(33)에 착탈 가능하게 결합되어 회전노즐 몸체(33)와 일체로 회전하는 브러쉬 홀더(38)와; 상기 브러쉬 홀더(38)에 설치되어 수도관(5)의 내면에 밀착되는 관청소용 브러쉬(39)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 관청소용 브러쉬(39)는 선재를 원형 다발로 묶어 브러쉬 홀더(38)에 원주방향으로 일정 각도마다 배치시켜 반경방향으로 뻗어나가도록 설치된 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
6. 제 3항에 있어서,
   세척기 지지대(20)는
   상기 노즐 샤프트(32)의 노즐 접속부(32a)에 연결되는 일정 길이의 플렉시블 보호관(28)과; 코일스프링으로 제작되어 상기 플렉시블 보호관(28)의 내부에 동일 길이만큼 삽입되어 있는 자세복원용 센터링 샤프트(22)와; 상기 플렉시블 보호관(28)의 복수 개소에 고정 설치된 아암 홀더(24)와; 코일스프링으로 제작되어 상기 아암 홀더(24)에 원주 방향을 따라 일정 간격마다 설치된 지지아암(26)과; 상기 지지아암(26)의 말단에 고정되어 수도관(5)의 내면에 지지되는 지지구(27)를 포함한 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 아암 홀더(24)에는 위치 이동 조절 후 고정을 위한 잠금너트(25)가 나사 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 지지구(27)는 볼, 스키드, 바퀴 중 어느 하나의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 관세척과 추진 기능을 갖는 로테이팅 노즐 조립체.

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