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KR100492385B1 - 소형 인덕터 - Google Patents

소형 인덕터 Download PDF

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KR100492385B1
KR100492385B1 KR10-2003-0044210A KR20030044210A KR100492385B1 KR 100492385 B1 KR100492385 B1 KR 100492385B1 KR 20030044210 A KR20030044210 A KR 20030044210A KR 100492385 B1 KR100492385 B1 KR 100492385B1
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KR
South Korea
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shaped core
rod
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port
inductor
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KR10-2003-0044210A
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김성규
박준성
이시카와미치오
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코리아코일엔지니어링(주)
지이티플러스(주)
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Abstract

본 발명은 소형이면서 구조가 간단하여 제작이 용이한 소형 인덕터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 인덕터는 중심부 및 상기 중심부의 일측단에 형성된 플랜지를 구비하는 봉형 코어부와, 상기 봉형 코어부로부터 유도되는 자속을 수속하고, 상기 봉형 코어부 전체가 삽입 가능한 구조를 갖는 포트형 코어부와, 상기 봉형 코어부의 중심부에 형성되는 권선을 포함한다. 본 발명에 따르면, 봉형 코어부 및 포트형 코어부 사이에 형성되는 공극이 상기 포트형 코어부 내측에 존재하기 때문에 외부로 누설되는 자속양이 현저히 감소되어, 높은 자기 효율 및 우수한 자기 차폐성을 갖게 된다.

Description

소형 인덕터 {SMALL-SIZED INDUCTOR}
본 발명은 소형 인덕터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형이면서 구조가 간단하여 제작이 용이하고 높은 자기 효율 및 낮은 직류 저항을 가지며 우수한 자기 차폐 효과를 갖는 소형 인덕터에 관한 것이다.
최근의 디지털 앰프 기술에서는 PCM 신호를 PWM 신호로 변환하는 성능이 좋은 로직이 구현 가능하고, 대전력 디지털 신호의 고속 및 고정도 스위칭이 가능해짐에 따라, 디지털 상태에서 음을 충실하게 증폭하는 것이 가능하게 되었다. 이렇게 증폭된 신호를 사람이 듣기 위해서는, 증폭된 신호에서 고주파 캐리어 신호를 제거하여 스피커로부터 출력되지 않게 하여야 한다. 이를 위하여, 디지털 앰프에는 인덕터가 포함되는 저대역 필터(LPF; Low Pass Filter)가 사용된다.
도 1은 종래의 디지털 오디오용 앰프에 사용되는 인덕터용 코어(core)의 구조를 개략적으로 나타낸 측면 단면도이다
도 1을 참조하면, 도 1(a) 내지 도 1(c)에 도시된 인덕터용 코어는 드럼(DRUM)형 코어부(10a,10b,10c)와, 포트(POT)형 코어부(12a) 또는 링(RING)형 코어부(12b,12c)로 구성된다.
상기 드럼형 코어부는 권선 작업성이 좋고, 인덕터의 자속이 상하 양측 플랜지에 수속(收束)되기 때문에 그 성능 면에서 효과적이다. 또한, 상기 드럼형 코어부의 플랜지에서 나오는 자속은 상기 포트형 코어부(12a) 또는 링형 코어부(12b,12c)에 의하여 수속(收束) 순환되기 때문에 자기 효율이 향상됨은 물론 외부로부터의 자기 영향을 차단하는 차폐(shielding) 효과를 얻게 된다.
그러나, 상기 드럼형 코어부는 분체성형(粉體成形) 공정만으로 형성되지 않고, 양측에 플랜지를 형성하기 위하여 중심부를 회전연삭해야 한다. 이 과정에서 재료의 파손, 손실 등이 발생하며, 이는 제조 원가 상승에 주된 원인이 된다.
한편, 도 1(d) 및 도 1(e)의 인덕터용 코어는 일측단에만 플랜지가 형성된 봉(俸; bar)형 코어부(10d,10e)와, 포트형 코어부(12d,12e)로 구성된다.
상기 봉형 코어부의 경우 일측단에만 플랜지가 형성되기 때문에 장축 방향의 분체성형 공정만으로도 제작될 수 있다.
그러나, 도 1(d)의 인덕터용 코어의 경우 포트형 코어부(12d)가 봉형 코어부(10d)의 플랜지 상면에 배치된다. 이 경우, 봉형 코어부의 플랜지가 외부로 노출되기 때문에, 자속의 일부가 포트형 코어부로 수속(收束)되지 않고 외부로 누설되는 문제점이 있다.
또한, 도 1(e)의 인덕터용 코어의 경우 포트형 코어부(12e)의 상면 중앙부에는 개구부(13)가 형성되어 있고, 상기 개구부(13)에 봉형 코어부(10e)의 중심부가 삽입되는 구성을 취하고 있다. 상기 구조에서 봉형 코어부(10e)의 플랜지와 중심부의 상단이 외부로 노출되어 있기 때문에, 봉형 코어부에서 유도된 자속의 일부가 포트형 코어부로 수속되지 않고 외부로 누설되어 인덕터의 성능을 저하시키는 문제를 발생시킨다.
한편, 전술한 종래의 인덕터용 코어는 낮은 직류 저항, 높은 인덕턴스(inductance), 대전류에 대한 적응력을 높이기 위하여, 드럼형 코어부 및 봉형 코어부로서 Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 압분 코어를 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 상기 Mn계 페라이트 또는 금속계 압분 코어는 절연 저항이 낮기 때문에 권선과 코어 사이에 별도의 절연 수단이 필요하게 된다. 상기 절연 수단으로는 수지 성형품의 보빈(bobbin) 또는 베이스(base;단자대)가 이용된다.
그러나, 도 1(a) 내지 도 1(c)와 같이 드럼형 코어부를 사용하는 인덕터용 코어의 경우, 보빈 또는 베이스를 제작시 그 구조가 복잡하기 때문에 일반적으로 액상 수지 또는 분체 수지에 의한 절연 도장이 행해지고 있다. 그러나, 상기 절연 도장은 일정한 치수로 이루어지기 힘들고, 절연상 안정성을 보장하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 도 1(d) 및 도 1(e)의 인덕터용 코어의 경우, 보빈 또는 베이스의 제작이 비교적 용이하긴 하나 보빈 또는 베이스 제작으로 인한 부품수의 증가로 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 자속의 누설을 적게 하여 자기 손실을 줄이고, 높은 자기 효율 및 고차폐성을 갖는 인덕터용 코어를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 권선과 코어 사이에 별도의 절연체가 필요없는 인덕터용 코어를 제공하는 것이다.
전술한 본 발명의 목적 및 장점 이외에 다른 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통하여 명백해 질 것이다.
본 발명의 제1 특징에 따른 인덕터용 코어는 봉형 코어부와, 상기 봉형 코어부로부터 유도되는 자속을 수속(收束)하는 포트형 코어부를 포함하며, 상기 봉형 코어부는 권선이 형성되는 중심부와 상기 중심부의 일측단에 형성된 플랜지를 구비하고, 상기 봉형 코어부 전체는 상기 포트형 코어부에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 포트형 코어부의 장축 방향의 길이는 상기 봉형 코어부의 장축 방향의 길이 보다 크고, 상기 포트형 코어부의 내경은 상기 봉형 코어부의 플랜지의 외경 보다 크다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 봉형 코어부는 Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 코어이다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 봉형 코어부는 Ni 계 페라이트 코어이다.
본 발명의 제2 특징에 따른 인덕터는 중심부 및 상기 중심부의 일측단에 형성된 플랜지를 구비하는 봉형 코어부와, 상기 봉형 코어부로부터 유도되는 자속을 수속하고, 상기 봉형 코어부 전체가 삽입 가능한 구조를 갖는 포트형 코어부와, 상기 봉형 코어부의 중심부에 형성되는 권선을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 인덕터는 상기 봉형 코어부의 중심부와 상기 권선 사이에 소정의 절연체를 더 포함한다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 절연체는 상기 봉형 코어부의 중심부가 삽입될 수 있는 형상을 갖는 보빈이다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 절연체는 상기 봉형 코어부의 외주면에 액상 수지 또는 분체 수지에 의하여 도장된 절연막이다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 인덕터는 권선의 와이어와 결합되는 접속 단자를 구비하고 상기 봉형 코어부 및 상기 포트형 코어부를 지지하는 베이스를 더 포함한다.
상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 봉형 코어부의 중심부 상단과 상기 포트형 코어부 사이에 비자성체 플레이트가 더 포함된다.
본 발명에 의하면, 봉형 코어부 및 포트형 코어부 사이에 형성되는 공극이 상기 포트형 코어부 내측에 존재하기 때문에 외부로 누설되는 자속 양이 현저히 감소되어, 높은 자기 효율 및 우수한 자기 차폐성을 갖게 된다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 측면 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 상기 인덕터용 코어는 한 쪽에만 플랜지가 있는 봉형 코어부(20)와, 이 봉형 코어부 전체가 삽입될 수 있는 내경 및 높이를 갖는 포트형 코어부(22)를 포함한다.
상기 구조에서는 봉형 코어부(20)의 중심부 상면 및 포트형 코어부(22) 사이와, 봉형 코어부(20)의 플랜지 외주면과 포트형 코어부(22) 사이에 공극(gap)이 형성되며, 상기 공극들은 포트형 코어부(22) 내측에 존재하기 때문에 외부로 누설되는 자속의 양이 현저히 감소하게 된다.
도 2b는 도 2a의 인덕터용 코어의 구조에서 자속의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2b를 참조하면, 봉형 코어부(20)의 중심부에는 권선(24)이 형성되어 있다. 상기 권선에 흐르는 전류 변화에 따라 상기 봉형 코어부(20)에서 유도되어진 자속은 상기 봉형 코어부(20)의 중심부 상면과, 플랜지의 외주면을 경유하여 포트형 코어부(22)로 수속(收束)된다.
상기 인덕터용 코어의 경우 공극이 포트형 코어부 내측에 모두 형성되어 외부로 노출되어 있지 않기 때문에 누설 자속은 극히 적게 되며, 자기 차폐성이 우수하게 된다.
상기 봉형 코어부(20)의 재질은 특정 종류로 한정되지 않으나, Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 코어, Ni 계 페라이트 코어가 바람직하다.
Mn 계 페라이트 코어 또는 금속계 코어는 최대 자속 밀도 및 투자율이 높고 축적 에너지가 커서 인덕터 소자가 더욱 소형화될 수 있다. 반면, 절연성이 낮기 때문에 권선(24)과 봉형 코어부(20) 사이에 소정의 절연체(예컨대, 보빈, 베이스, 절연 도장)가 필요하다.
한편, Ni 계 페라이트 코어는 최대 자속 밀도 및 투자율이 비교적 낮지만 절연성이 높기 때문에 권선과 봉형 코어부 사이에 절연체가 필요 없다. 따라서, 상기 봉형 코어부의 절연에 필요한 보빈, 베이스 등이 불필요하게 되어 이에 상당하는 양만큼의 코어의 용적률을 증가시킬 수 있게 된다.
도 3a는 본 발명에 따른 인덕터용 코어의 구조에 있어서, 봉형 코어부에 절연체가 장착된 일례를 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 상기 봉형 코어부(20)의 외주면에는 빗금 처리된 형상의 구조를 갖는 보빈(26)이 결합되어 있다.
상기 보빈은 수지 성형품으로서 절연 저항이 높은 재료로 구성되며, 그 저면에는 봉형 코어부에 형성될 권선과 연결되는 2개의 접속 단자(28)가 구비되어 있다.
상기 봉형 코어부(20)는 Mn계 페라이트 코어, 금속계 코어 등과 같이 절연 저항이 낮은 재료인 것이 바람직하다.
도 3b는 본 발명에 따른 인덕터용 코어의 구조에 있어서, 봉형 코어부에 절연체가 장착되지 않은 경우의 일례를 나타낸 도면이다.
도 3b를 참조하면, 봉형 코어부(20)에는 어떠한 절연체도 부가되지 않다. 다만, 상기 봉형 코어부를 지지하기 위한 베이스(30)가 배치되며, 상기 베이스에는 권선이 연결되는 2개의 접속 단자(28)가 형성되어 있다. 또한, 도시된 바와 같이 상기 베이스(30)의 상면에는 돌출부가 형성되어 있는데, 상기 돌출부는 상기 봉형 코어부(20)와 포트형 코어부(22) 사이에 삽입되어 양자간의 간격, 즉 공극의 크기를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
상기 봉형 코어부는 Ni 계 페라이트 코어 등과 같이 절연 저항이 높은 재료인 것이 바람직하다.
이제, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 인덕터용 코어 구조에 대한 다양한 실시예를 설명한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다.
도 4를 참조하면, 상기 인덕터용 코어(100)는 포트형 코어부(122), 보빈(126), 봉형 코어부(120) 및 베이스(130)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 상기 인덕터용 코어(100)는 상기 봉형 코어부(120)와 이 봉형 코어부에 형성될 권선 사이의 절연체로서 보빈(126)을 채용하고 있다. 상기 보빈의 재질은 절연 저항이 높은 재료로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 봉형 코어부(120)는 Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 코어인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 베이스(130)는 상기 봉형 코어부, 포트형 코어부 및 보빈을 지지하며, 그 저면에는 2개의 접속 단자를 구비한다.
상기 각 구성 요소가 모두 결합되는 경우 봉형 코어부(120) 및 보빈(126)은 포트형 코어부(122) 내에 수납된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다.
도 5를 참조하면, 상기 인덕터용 코어(200)는 포트형 코어부(222), 보빈과 베이스가 일체로 형성되어 있는 절연부(226) 및 봉형 코어부(220)를 포함한다.
제2 실시예의 경우 역시, 보빈 및 베이스가 일체로 형성된 절연부(226)가 구비되어 있으므로, 상기 봉형 코어부(220)는 Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 코어인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이다.
도 6을 참조하면, 상기 인덕터용 코어(300)는 포트형 코어부(322), 공심 권선(321), 봉형 코어부(320) 및 베이스(330)를 포함한다.
상기 공심 권선(321)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 봉형 코어부(320)가 결합되어 고정될 수 있는 구조를 갖는다.
상기 봉형 코어부(320)는 Ni 계 페라이트 코어 등과 같은 절연성이 높은 재료를 채용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 봉형 코어부(30)의 재료로서 Mn 계 페라이트 또는 금속계 코어를 채용하는 것도 가능하며, 이 경우 봉형 코어부(320)의 외주면은 액상 수지 또는 분체 수지 등으로 절연 도장되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서와 같이, 공심 권선을 이용하는 경우 보빈이 차지하는 공간을 제거할 수 있게 되어 인덕터 소자를 보다 소형으로 제작할 수 있게 된다.
도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 각 구성 요소가 조립된 형태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 인덕터용 코어(400)는 포트형 코어부(422), 비자성체 플레이트(425), 공심 권선(421) 및 봉형 코어부(420)를 포함한다.
상기 인덕터용 코어(400)는 별도의 베이스를 구비하지 않는 대신에, 공심 권선의 와이어(wire; 동선)를 단자로서 이용하고 있다.
또한, 상기 봉형 코어부는 Ni 계 페라이트 코어 등과 같이 절연성이 낮은 재료를 채용하거나, 절연 도장된 Mn 페라이트 코어를 또는 금속계 코어를 채용하는 것이 바람직하다.
상기 비자성체 플레이트(425)는 포트형 코어부(722)와 봉형 코어부(420) 상면 사이에 공극(gap)의 형성을 보장하기 위하여 배치된 것이다.
도 8a는 본 발명의 제5 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도이며, 도 8b는 제5 실시예에 따른 인덕터의 구조를 개략적으로 나타낸 측면 단면도이다.
도 8a를 참조하면, 상기 인덕터용 코어(500)는 포트형 코어부(522), 보빈(526) 및 봉형 코어부(520)를 포함한다.
상기 봉형 코어부(520)는 절연성이 낮은 Mn계 페라이트 코어 또는 금속계 코어인 것이 바람직하다.
도 8b를 참조하면, 권선(521)의 와이어가 접속 단자의 기능을 수행하도록 구성되기 때문에, 별도의 베이스가 포함되지 않는다.
본 발명에 따른 인덕터용 코어는 일측단에만 플랜지가 형성된 봉형 코어부가 포트형 코어부의 내측에 수납되도록 구성되기 때문에, 자속이 외부로 노출되는 양이 현저히 감소되어 코어의 자기 효율 및 자기 차폐성을 높인다.
또한, 자기 효율이 높아지는 결과로 권선수가 적게 형성되므로 직류 저항을 낮출 수 있게 되며, 이로써 발열 손실의 감소화와 소자의 소형화에도 일조 하게 된다.
이상으로, 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 이 분야의 당업자라면 본 발명이 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능하므로, 전술한 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 1은 종래의 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 측면 단면도.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 측면 단면도.
도 2b는 도 2a의 인덕터용 코어의 구조에서 자속의 흐름을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명에 따른 인덕터용 코어의 구조에 있어서, 봉형 코어부에 절연체가 장착된 일례를 나타낸 도면.
도 3b는 본 발명에 따른 인덕터용 코어의 구조에 있어서, 봉형 코어부에 절연체가 장착되지 않은 경우의 일례를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 분해도.
도 7a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 인덕터용 코어의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 : 봉형 코어부
22 : 포트형 코어부
24 : 권선
26 : 보빈
28 : 접속 단자
30 : 베이스

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 중심부 및 상기 중심부의 일측단에 형성된 플랜지를 구비하는 봉형 코어부와,
    상기 봉형 코어부로부터 유도되는 자속을 수속하고, 상기 봉형 코어부 전체가 삽입 가능한 구조를 갖는 포트형 코어부와,
    상기 봉형 코어부의 외주면에 결합된 소정 형상의 절연체와,
    상기 절연체의 저면에 상기 봉형 코어부에 형성되는 권선과 연결되는 접속 단자를 포함하고,
    상기 절연체가 결합된 봉형 코어부의 중심부 상면 및 상기 포트형 코어부 사이와, 상기 절연체가 결합된 봉형 코어부의 플랜지 외주면 및 상기 포트형 코어부 사이에는 소정 간격의 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 절연체는 상기 봉형 코어부의 외주면에 액상 수지 또는 분체 수지에 의하여 도장된 절연막인 것을 특징으로 하는 인덕터.
  9. 중심부 및 상기 중심부의 일측단에 형성된 플랜지를 구비하는 봉형 코어부와,
    상기 봉형 코어부로부터 유도되는 자속을 수속하고, 상기 봉형 코어부 전체가 삽입 가능한 구조를 갖는 포트형 코어부와,
    상기 봉형 코어부 및 상기 포트형 코어부를 지지하는 베이스로서, 그 상면에는 돌출부가 형성되어 있고, 그 저면에는 상기 봉형 코어부의 중심부에 형성되는 권선과 결합되는 접속 단자가 구비되어 있는 베이스를 포함하고,
    상기 봉형 코어부의 중심부 상면 및 상기 포트형 코어부 사이와, 상기 봉형 코어부의 플랜지 외주면 및 상기 포트형 코어부 사이에는 소정 간격의 공극이 형성되어 있고, 상기 베이스의 돌출부는 상기 봉형 코어부의 플랜지 외주면 및 상기 포트형 코어부 사이에 형성되는 공극 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
  10. 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 봉형 코어부의 중심부 상단과 상기 포트형 코어부 사이에 비자성체 플레이트가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 인덕터.
  11. 제6항, 제8항 또는 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 봉형 코어부는 Ni 계 페라이트 코어인 것을 특징으로 하는 인덕터.
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