KR101149834B1 - 공타방지장치가 구비된 유압브레이커 - Google Patents

Abstract

공타방지장치가 구비된 유압브레이커가 개시된다.
본 발명에 따른 공타방지장치가 구비된 유압브레이커는 공타방지용 유체의 제1 및 제2이송통로에 장착되어 유체 흐름을 단속하는 공타방지선택밸브를 포함하며, 상기 공타방지선택밸브는, 고압 유체가 유입되는 제1이송통로에 통하며, 타측에 제2이송통로가 형성된 챔버에 결합되는 것으로, 상기 챔버에 결합되고 일단부에 유입로가 형성되며 측면에 유출로가 형성되고 내부에 작동 통로가 형성된 본체; 상기 본체의 내부 작동 통로에 삽입되어 작동되면서 유입로를 개폐시키는 플런저; 상기 플런저의 내부에 삽입되는 탄성체; 상기 본체의 외부에 결합되어 밀봉시키며 상기 탄성체를 지지하는 플러그를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 유압브레이커(A)를 장기간 사용하지 않을 경우 유체의 누유를 방지하고, 이물질의 유입을 차단하여 최상의 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따르면 공타방지선택밸브의 플런저와 탄성체를 용이하게 교환할 수 있는 효과도 있다.

Description

공타방지장치가 구비된 유압브레이커{OIL PRESSURE BREAKER PREVENTED NO-LOAD STRIKES}

본 발명은 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압의 유체가 통과될 수 있도록 자동으로 개방되며, 일정 압력 보다 낮은 저압의 유체는 이동을 차단시키도록 하여 공타방지장치를 정확하게 작동시킬 수 있도록 한 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 관한 것이다.

일반적으로 유압브레이커는 피스톤의 왕복운동시 발생된 운동에너지를 타격에 의해 치즐로 전달하여 암반이나 콘크리트 등과 같은 피파쇄물을 파쇄하는 장치로서, 공급라인과 리턴라인을 통해 굴삭기의 유압동력원과 연결되어 굴삭기로부터 압유를 공급받아 작동된다.

일반적으로 브레이커는 크게 구분하여 브레이커 몸체를 이루는 실린더와, 실린더에 운동 가능하게 설치되는 피스톤과, 피스톤에 의해 타격되도록 실린더 하부에 설치되는 치즐과, 실린더하실과 실린더상실에 압유를 선택적으로 공급하여 피스톤을 왕복운동시키기 위한 밸브장치로 이루어진 유압시스템으로 구성된다.

피스톤은 유압에 의해 구동되어 상승위치와 타격위치 사이를 왕복운동하는 것으로, 타격위치에서 치즐을 타격하도록 구성된다.

치즐은 피스톤의 운동에너지를 충격에너지로 바꾸어 피파쇄물에 전달하는 것으로, 피스톤이 상승위치로부터 타격 위치로 하강시 피스톤에 의해 타격된다.

브레이커의 유압시스템은 브레이커로 유입되어 실린더로 공급되는 작동유의 방향을 제어하는 밸브장치를 갖추고 있다.

제어밸브는 왕복운동하는 피스톤의 위치에 따라 피스톤에 종속적으로 제 1위치와 제 2위치 사이를 왕복운동하는 것으로, 제 1위치에서는 실린더상실을 저압유로에 연결시켜 실린더하실에 상시 작용하는 고압에 의하여 피스톤을 타격위치에서 상승위치로 운동시킨다.

그리고 제 2위치에서는 실린더상실을 고압유로에 연결하여 피스톤을 상승위치에서 타격위치로 운동시킨다.

피스톤의 상단에는 압축가스가 주입된 실린더가스실이 구비되어 피스톤이 상승하면서 더욱더 압축되도록 구성되는데, 이 가스압력은 피스톤 하강시 피스톤의 운동속도를 높이는 기능을 한다.

치즐은 실린더 하부에 제한된 거리만큼 운동 가능하게 설치되며, 브레이커에서 이탈되지 않도록 치즐핀에 의해 지지된다.

굴삭기를 조작하여 치즐을 피파쇄물에 접촉시키고 브레이커를 누르면 치즐이 위로 밀려 올라가면서 피스톤을 타격위치까지 상승시키게 된다.

이와 같이 브레이커에 기계적인 외력을 가하여, 치즐을 피파쇄물에 접촉시켜 가압함으로써, 치즐을 왕복운동하는 피스톤에 의해 타격될 수 있는 위치로 이동시키는 것을 브레이커의 "예압"이라 칭한다.

치즐이 예압되지 않은 상태 즉, 치즐이 치즐핀에 걸려있는 상태에서, 피스톤이 상승위치에서 타격위치로 운동하게 되면 피스톤이 치즐을 타격하지 못하고 실린더를 직접 타격하게 되어 피스톤과 실린더에 과도한 응력을 발생시키게 된다. 이러한 현상을 "공타(空打:no-load strikes 또는 idle blow)"라고 하며, 공타는 브레이커의 고장을 유발하여 수명을 단축시키는 주요 원인 중의 하나이다.

브레이커를 이용한 파쇄작업시, 피파쇄물이 완전히 파쇄되는 순간 이후에는 치즐이 더 이상 피파쇄물에 의해 지지되지 못하고 밑으로 하강하게 되는데, 이때 운전자가 브레이커 작동을 즉시 멈추지 못하면 브레이커는 계속 공타 상태로 작동하게 된다.

브레이커는 통상 5~15 Hz의 빠른 타격주파수로 작동하는 장치로서, 피파쇄물이 파쇄된 후 운전자가 파쇄가 끝남을 인지하고 작동을 멈추는데 까지 일정한 시간이 소요되므로 일반적으로 한차례의 파쇄작업시 마다 수회의 공타발생이 일어나는 것이 보통이다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 일부 브레이커 제조업체에서는 상기와 같은 공타발생 상태를 브레이커가 자체적으로 감지하여 운전자가 브레이커 작동을 멈추지 않더라도 브레이커가 공타상태로 계속 작동되지 못하도록 하기 위한 기술이 제안된 바 있다.

이러한 브레이커의 공타방지장치의 일례로서, 국내특허공보 제1996-4277호와 미국특허 제 6,334,495호가 제안되고있다.

이 기술은 피스톤이 타격위치로부터 더 하강하여 실린더에 접촉되는 최하부위치(이하, "공타위치"로 칭함.)로 이동하면, 피스톤과 제어밸브를 유압적으로 구속하고 이들을 제어하는 유압시스템을 폐쇄함으로써 공타발생을 원천적으로 방지하는 공타방지장치를 갖는다.

또한 국내 등록특허 제0510966호에는 "유압브레이커의 공타방지장치"가 개시되어 있다.

상기 국내 등록특허 제0510966호를 살펴보면, 공타방지라인을 차단할 수 있는 유로차단수단을 더 구비하며, 상기 유로차단수단은 상기 흐름저항수단과 일체로 구성되는 공타방지선택밸브이고, 상기 공타방지선택밸브는 사용자의 조작에 따라 유로차단수단과 흐름저항수단 중 어느 하나로 전환시킬 수 있도록 구성된다.

상기 공타방지라인에 대한 구체적인 설명은 특허공보에 상세하게 기재되어 있으므로 이를 참조하기 바란다.

그런데 상기 종래 기술에 따른 공타방지선택밸브는 유로공이 형성된 오리피스타입인데 이는 유체의 흐름 압력을 미리 계산하여 이 압력에 가장 최적화된 직경을 갖는 유로공을 설계한 것으로, 유체의 압력이 변동되면 유로공의 유속 및 유량이 설계치와 상이해지게 되어 유압 조절이 정확하게 이루어지지 못하므로 이로 인해 공타방지기능의 오작동을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 유압브레이커에 장착된 공타방지장치에 연결되어 가해지는 유압에 의해 능동적으로 개폐작동될 수 있는 공타방지선택밸브를 구비함으로써 설계된 압력보다 변동된 유압이 적용되더라도 정확한 개폐작동을 유지할 수 있도록 하여 공타방지장치의 성능이 안정적으로 유지될 수 있도록 한 공타방지장치가 구비된 유압브레이커를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공타방지장치가 구비된 유압브레이커는 공타방지용 고압 유체의 제1이송통로와 제2이송통로 사이에 마련된 챔버 내부에 장착되어 유체 흐름을 단속하는 공타방지선택밸브를 포함하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 있어서, 상기 제2이송통로는 상기 챔버에서 상기 제1이송통로와 동일하지 않은 방향으로 형성되며; 상기 공타방지선택밸브는 상기 제1이송통로와 마주하는 일단부에 상기 고압 유체가 유입되는 유입로가 형성되며, 측면에 상기 유입된 고압 유체가 유출되는 유출로가 형성되고, 내부에 상기 고압 유체의 유입을 개폐시키기 위한 작동 통로가 형성된 본체와; 상기 본체의 작동 통로에 삽입되어 상기 고압 유체의 유입을 개폐시키기 위해 상기 유입로를 개폐시키는 플런저와; 상기 플런저가 상기 유입로를 폐쇄시키도록 탄발하는 탄성체와; 상기 본체에 형성된 상기 작동통로를 밀봉시키며, 상기 탄성체를 지지하는 플러그;를 포함하며, 상기 본체는 챔버 내에 설치되고, 상기 본체와 상기 플러그는 상기 제1이송통로와 동일한 방향에서 나사결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명에 따른 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 있어서, 상기 플런저는 내부에 유로가 형성되며, 내주연에 상기 탄성체가 지지되도록 단턱이 형성되고, 외주면에는 상기 유로와 통하는 홀이 다수개 형성되며, 상기 플런저는 일단부에 디스크가 부착되어 상기 유입로에 밀착되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공타방지장치가 구비된 유압브레이커는 공타방지용 고압 유체의 제1이송통로와 제2이송통로 사이에 마련된 챔버 내부에 장착되어 유체 흐름을 단속하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 있어서, 상기 제1이송통로와 마주하는 일단부에 상기 고압 유체가 유입되는 유입로가 형성되고, 측면에 상기 유입된 고압 유체가 유출되는 유출로가 형성되며, 내부에 상기 유출로를 단속하기 위한 작동 통로가 형성된 본체와; 전단부에 폐쇄구가 일체로 형성되고, 상기 본체의 작동 통로에 상기 폐쇄구가 삽입되어 상기 고압 유체의 유입을 차단하는 밀봉수단;을 포함하고, 상기 제2이송통로는 상기 챔버에서 상기 제1이송통로와 동일하지 않은 방향으로 형성되고, 상기 본체는 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 본체와 상기 밀봉수단은 상기 본체에 형성된 작동 통로에서 상기 제1이송통로와 동일한 방향으로 나사결합에 의해 결합되어 상기 유입로를 폐쇄시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 공타방지선택밸브를 구비함으로써, 유체의 압력 변동에 능동적으로 대응하여 정확한 개폐작동을 유지할 수 있어 공타방지장치의 성능이 안정적으로 유지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 유압브레이커(A)를 장기간 사용하지 않을 경우 유체의 누유를 방지하고, 이물질의 유입을 차단하여 최상의 상태를 유지할 수 있는 효과도 있다.
또한, 본 발명에 따르면 공타방지선택밸브의 부품인 플런저와 탄성체를 용이하게 교환할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유압브레이커를 나타낸 도면,
도 2a는 상기 도 1에서 "공타방지선택밸브"를 확대한 도면,
도 2b는 공타방지선택밸브를 대체하는 "밀봉수단"을 나타낸 도면,
도 3 내지 도 9는 본 발명에 따른 유압브레이커의 작동을 순차적으로 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 유압브레이커를 나타낸 도면, 도 2a는 상기 도 1에서 "공타방지선택밸브"를 확대한 도면, 도 2b는 공타방지선택밸브를 대체하는 "밀봉수단"을 나타낸 도면, 도 3 내지 도 9는 본 발명에 따른 유압브레이커의 작동을 순차적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압브레이커(A)는, 유압공급수단(1)이 장착되며 유체가 집중되는 상부실(22)과 회수실(23) 및 하부실(21)이 형성된 실린더(2); 상기 실린더(2)의 내부에 결합되어 유체의 압력에 의해 승강작동되는 피스톤(3); 상기 피스톤(3)의 타격력을 전달받아 출몰작동을 반복하면서 대상물에 대한 타격을 가하는 치즐(5) 및 유체의 흐름을 단속하는 제어밸브(4)를 포함하여 구성된다.

상기 피스톤(3)의 외주면에는 상부실(22), 회수실(23), 하부실(21) 등에 대응되는 다수의 대경부(32)가 형성된다.

상기 유압공급수단(1)은 고압의 유체(도면에서 실선으로 표시)가 공급되는 어큐믈레이터(11)와, 상기 어큐믈레이터(11)와 통하며 실린더(2)의 내부에 형성된 하부실(21)로 통하는 제1이송로(L1); 상기 하부실(21)에 통하며 제어밸브(4)에 통하도록 형성된 제2이송로(L2); 상기 제어밸브(4)의 개방에 의해 고압의 유체가 상부실(22)로 유입되도록 형성된 제3이송로(L3); 상기 제2이송로(L2)와 통하며 회수실(23)로 연결되는 제1 및 제2이송통로(L4,L5); 상기 회수실(23)에 연결되며 저압의 유체(도면에서 점선으로 표시)를 회수하는 회수통로(L8)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 및 제2이송통로(L4,L5)는 챔버(70)에 통하도록 연결되고, 상기 챔버(70)에는 제1 및 제2이송통로(L4,L5)의 유체 흐름을 단속하는 공타방지선택밸브(6)가 결합된다.

상기 공타방지선택밸브(6)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(70)에 결합되고 일단부에 유입로(72)가 형성되며 측면에 유출로(75)가 형성되고 내부에 작동 통로(71)가 형성된 본체(7); 상기 본체(7)의 내부 작동 통로(71)에 삽입되어 작동되면서 유입로(72)를 개폐시키는 플런저(8); 상기 플런저(8)의 내부에 삽입되는 탄성체(9); 상기 본체(7)의 외부에 결합되어 밀봉시키며 상기 탄성체(9)를 지지하는 플러그(10)를 포함하여 구성된다.

상기 챔버(70)는 대략 원통형으로 형성되며, 입구에 가까운 내주면에 나사산이 형성되어 본체(7)가 나사결합된다.

상기 본체(7)는 원통형상이며 중간부위의 외주면에 나사산이 형성되는 돌출부(76)가 형성되고, 전단의 외주면에는 오링(77)이 개재되어 챔버(70)의 결합단부에 밀착되어 기밀되게 결합된다.

또 상기 본체(7)의 내부에 형성된 작동통로(71)의 입구에 인접된 내주면에도 나사산이 형성되어 플러그(10)가 나사결합되도록 한다.

상기 플런저(8)는 본체(7)의 내부 작동 통로(71)에 삽입되어 승강 작동되면서 그 선단의 디스크(81)가 유입로(72)를 개방 또는 폐쇄시키게 된다.

또 플런저(8)는 내부에 유로(84)가 형성되며, 내주연에 상기 탄성체(9)가 지지되도록 단턱(83)이 형성되고, 외주면에는 상기 유로(84)와 통하는 홀(82)이 다수개 형성되며, 일단부에 디스크(81)가 부착되어 상기 유입로(72)를 개폐시킨다.

상기 탄성체(9)는 통상의 코일스프링이 바람직하다.

상기 플러그(10)는 본체(7)를 막아 밀봉시키기 위한 것으로, 본체(7)의 내주면에 형성된 나사산에 나사결합되도록 외주면에 나사산이 형성된다.

한편 상기 공타방지선택밸브(6)를 대체하여 밀봉시키는 밀봉수단(11)이 더 포함된다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 밀봉수단(11)은 외주면에 나사산이 형성되어 챔버(70)에 나사결합되며, 전단부에 폐쇄구(112)가 일체로 형성되어 제1이송통로(L4)를 막아 밀봉할 수 있다.

이는 유압브레이커(A)를 장기간 사용하지 않을 경우 유체의 누유를 방지하고, 이물질의 유입을 차단하여 최상의 상태를 유지할 수 있도록 하기 위해 선택된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 최초의 상태이며, 유체의 이송이 없는 초기 단계이다.

이후 도 3에 도시된 바와 같이, 고압의 유체가 제1이송로(L1)를 통해 유입되어 실린더(2)의 하부실(21)로 공급되기 시작하면서 피스톤(3)의 상승이 준비되어 우측으로 이동되어 타격 위치로 이동된다.

이때 상부실(22)에 체류해있던 저압의 유체는 제3이송로(L3)를 통해 제어밸브(4)로 공급되어 제어밸브(4)가 하강상태로 유지한다.

이 상태에서는 공타방지선택밸브(6)는 탄성체(9)의 가압에 의해 플런저(8)가 본체(7)의 유입로(72)를 막아 폐쇄 상태를 유지하고 있다.

이후 도 4에 도시된 바와 같이, 고압의 유체가 더 많이 실린더(2)의 하부실(21)로 공급되면 그 압력에 의해 피스톤(3)이 상승(도면상 우측임.)되고 치즐(5)로부터 이격된 상태가 된다.

아울러 하부실(21)로 유입된 고압의 유체가 제2이송로(L2)로 유입되어 제어밸브(4)로 공급되며, 제어밸브(4)가 상승(도면상 우측임.)된다.

이후 도 5에 도시된 바와 같이, 제어밸브(4)로 유입된 고압의 유체로 인해 개방되면서 고압의 유체는 제3이송로(L3)로 유입되기 시작하고, 곧바로 상부실(22)로 집중되므로 피스톤(3)을 하강시켜 좌측으로 이동시키는 파워를 생성한다.

이후 도 6에 도시된 바와 같이, 상부실(22)로 집중된 고압 유체에 의해 피스톤(3)이 하강(도면상 좌측임.)되기 시작한다. 이때 저압의 유체는 회수실(23)을 통해 회수된다.

이후 도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤(3)이 하강하여 치즐(5)을 가격함으로써 타격력이 발휘될 수 있고, 아울러 고압 유체는 상부실(22)에 충만되면서 제1이송통로(L4)에 근접하게 된다.

이후 도 8에 도시된 바와 같이, 피스톤(3)이 완전히 하강된 상태가 되면 상부실(22)에 충만된 고압 유체는 제1이송통로(L4)를 통해 챔버(70) 내로 유입되어 공타방지선택밸브(6)를 개방시키게 된다.

즉 고압 유체가 제1이송통로(L4)를 통해 본체(7)의 유입로(72)를 경유하여 유입되면서 플런저(8)를 밀어 개방시키게 되고, 이후 유출로(75)를 통해 제2이송통로(L5)로 공급되어 제어밸브(4)로 유입된다.

제어밸브(4)로 유입된 고압 유체는 다시 제3이송로(L3)를 통해 상부실(22)로 유입되는 순환을 하게 된다.

이때 피스톤(3)은 공타방지 위치에 놓이게 된다. 즉 고압의 유체가 더이상 공급되더라도 피스톤(3)을 하강시키지 못하고 공타방지선택밸브(6)를 경유하여 순환을 하게 되므로 공타는 발생되지 않는다.

이후 도 9에 도시된 바와 같이, 피스톤(3)이 더 하강하게 되면, 고압의 유체는 회수실(23)로 유입되어 회수로(L8)를 통해 회수되어 저압포트(L7)로 드레인된다.

따라서 고압의 유체 중 일부가 회수되어 드레인 됨으로써 제1이송통로(L4)를 통해 유입되는 유체는 감압된 상태가 되고, 공타방지선택밸브(6)의 탄성체(9)의 복원력에 의해 플런저(8)가 작동되어 유입로(72)를 차단함으로써 제2이송통로(L5)는 유체의 이송이 차단된다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

1 : 유압공급수단 2 : 실린더
4 : 제어밸브 5 : 치즐
6 : 공타방지선택밸브 7 : 본체
9 : 탄성체 21 : 하부실
22 : 상부실 23 : 회수실

Claims (4)

1. 공타방지용 고압 유체의 제1이송통로와 제2이송통로 사이에 마련된 챔버 내부에 장착되어 유체 흐름을 단속하는 공타방지선택밸브를 포함하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 있어서,
   상기 제2이송통로는 상기 챔버에서 상기 제1이송통로와 동일하지 않은 방향으로 형성되며;
   상기 공타방지선택밸브는 상기 제1이송통로와 마주하는 일단부에 상기 고압 유체가 유입되는 유입로가 형성되며, 측면에 상기 유입된 고압 유체가 유출되는 유출로가 형성되고, 내부에 상기 고압 유체의 유입을 개폐시키기 위한 작동 통로가 형성된 본체와; 상기 본체의 작동 통로에 삽입되어 상기 고압 유체의 유입을 개폐시키기 위해 상기 유입로를 개폐시키는 플런저와; 상기 플런저가 상기 유입로를 폐쇄시키도록 탄발하는 탄성체와; 상기 본체에 형성된 상기 작동통로를 밀봉시키며, 상기 탄성체를 지지하는 플러그;를 포함하며,
   상기 본체는 챔버 내에 설치되고, 상기 본체와 상기 플러그는 상기 제1이송통로와 동일한 방향에서 나사결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 플런저는 내부에 유로가 형성되며, 내주연에 상기 탄성체가 지지되도록 단턱이 형성되고, 외주면에는 상기 유로와 통하는 홀이 다수개 형성되며, 상기 플런저는 일단부에 디스크가 부착되어 상기 유입로에 밀착되도록 한 것을 특징으로 하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커.
3. 삭제
4. 공타방지용 고압 유체의 제1이송통로와 제2이송통로 사이에 마련된 챔버 내부에 장착되어 유체 흐름을 단속하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커에 있어서,
   상기 제1이송통로와 마주하는 일단부에 상기 고압 유체가 유입되는 유입로가 형성되고, 측면에 상기 유입된 고압 유체가 유출되는 유출로가 형성되며, 내부에 상기 유출로를 단속하기 위한 작동 통로가 형성된 본체와;
   전단부에 폐쇄구가 일체로 형성되고, 상기 본체의 작동 통로에 상기 폐쇄구가 삽입되어 상기 고압 유체의 유입을 차단하는 밀봉수단;을 포함하고,
   상기 제2이송통로는 상기 챔버에서 상기 제1이송통로와 동일하지 않은 방향으로 형성되고, 상기 본체는 상기 챔버 내에 설치되며,
   상기 본체와 상기 밀봉수단은 상기 본체에 형성된 작동 통로에서 상기 제1이송통로와 동일한 방향으로 나사결합에 의해 결합되어 상기 유입로를 폐쇄시키는 것을 특징으로 하는 공타방지장치가 구비된 유압브레이커.

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