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머플러 (자동차)

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머플러(muffler)

머플러(muffler)는 자동차내연기관에서 배기가스가 배출되면서 생성되는 폭음을 줄이거나 없애는 장치를 가리킨다. 배기구 또는 소음기(消音器, silencer)라고도 한다. '머플러'라는 용어는 북미와 호주에서 많이 사용하며 영국에서는 싸일런서(silencer)라고 사용한다. 마후라라고 하는 경우도 있다. 머플러는 소음기의 일종으로, 주로 자동차모터사이클의 배기 구멍을 통해 바깥으로 연소되는 장치이다.

개요[편집]

머플러는 배기가스가 배출될 때 발생하는 소리유해물질을 정화하는 역할을 한다. 차량의 배기 장치로 엔진에서 발생한 배기가스를 촉매 장치와 소음기를 통하여 최소화하는 기능이 있다. 머플러의 구성은 배기 매니폴드, 1번 머플러, 촉매 장치, 중간 머플러(2번 머플러), 테일 머플러 5가지로 분류한다.[1] 자동차는 배기가스가 잘 빠지지 않으면 차에 문제가 발생하는데, 흔히 머플러에 의해 차량 출력이 받는 영향은 약 15%라고 말한다. 머플러의 가장 큰 역할은 소음을 줄이는 것으로, 배출 가스가 머플러 내의 여러 필터를 거치면서 소음이 줄어드는 방식이다. 그래서 머플러를 메인 사일런스(main silence, 소음기)라고 부르기도 하지만, 출력을 높이려고 머플러의 성능을 현저히 떨어뜨리면 경주용 자동차들처럼 차에서 굉음이 발생한다. 주행 중인 차량의 머플러 끝에서 물이 또르르 떨어지는 것은 공기와 연료가 섞여 있는 혼합기가 연소하여 생기는 정상적인 물이지만, 이렇게 생긴 물은 강한 산성을 포함하기 때문에 머플러를 부식시키는 원인이 된다. 머플러를 잡고 흔들었을 때 내부에서 부품이 흔들리는 느낌이 들거나 소음이 발생하면 부식을 의심할 수 있는데, 머플러가 부식되면 외관에도 구멍이 생기는 경우가 있다. 최근에는 알루미늄이나 티타늄 등으로 만들어진 비싼 튜닝 머플러들이 사용되기도 한다. 이러한 제품은 엔진의 고속 회전 영역에서 배기 흐름이 좋아 마니아들 사이에 선호도가 높지만, 기본적으로 소음도 효과적으로 줄이고 배기가스도 잘 빠져나가게 하는 제품이 우수한 머플러라고 할 수 있다.[2]

설계 및 구조[편집]

머플러는 자동차 내연기관 배기 시스템의 일부분이며 통상적으로 차량 뒷부분 바닥 밑에 설치되어 있다. 머플러는 배기가스의 배출에서 생성되는 소리를 흡수하고 분산시키며, 배기가스를 배출하고, 앞 두 목적을 달성하는 조건에서 엔진 출력과 성능을 유지한다. 엔진의 내연기관이 작동할 때 엔진은 고압 펄스 형태의 배기가스를 배출하며 이에 따라 고압 펄스는 강한 음파를 형성하게 되고 이때 머플러가 강한 소리를 통제하여 접수할 수 있는 수준으로 만든다. 과정에 관한 기술은 간단하지만 이런 역할을 달성하기 위한 작업내역은 다양하고 복잡하다. 제작하고자 하는 머플러의 스타일에 따라 제조사에서는 배플(baffles), 챔버(chambers), 구멍이 뚫린 튜브(perforated tubes) 및 방음재 등을 조합하여 설정한 목표를 달성한다. 소음이 사람들에게 미치는 영향들이 거론되면서 1905년 5월 18일에 미국 오리건주는 법을 제정하여 자동차들에 라이트, 머플러와 효율적인 브레이크를 설치할 것을 요구하였다. 자동차 원시 배기 시스템의 변경에 관한 적법성은 관할 구역에 따라 틀리며 미국, 캐나다, 호주와 같은 선진국들은 이러한 변경에 엄한 규제를 실행하거나 금지시켰다.[3] [4] 또한 머플러는 엔진 작동 중에 실린더에서 폭발이 발생하여 강한 소음이 동반되는데 배기가스 소리를 억제한다. 또 파이프에서 가스가 고속으로 이동하기 때문에 직접 배기는 지나가는 사람과 그러한 기계를 따르는 차량에게 상당한 불편을 초래할 수 있어 이것을 방지하기 위해 배기가스 속도를 줄인다. 또한 폐가스를 냉각한다. 내연 기관은 공기, 연료 혼합물의 연소 중에 방출되는 에너지로 구동된다. 배기 시스템에서 이러한 가스의 온도는 수백 도에 이르며 기계를 지나가는 사람을 다치지 않게 하고 인화성 물체의 우발적 점화를 방지하기 위해 배기 온도를 낮춘다. 또한 신체 외부의 배기가스 배출, 전체 배기 시스템은 차량이 정지되어 있는 동안 배기가스가 차 아래에 축적되지 않도록 설계되었다.[5]

소음을 제거하는 방식과 구조로 머플러는 멀티 배플 머플러, 터보 머플러, 관통 머플러 등으로 나뉜다. 머플러는 고압 배기가스를 취급해야 하고 도로 파편의 충격도 흡수해야 하며 부식에도 견디어야 하기에 제품이 견고해야 하며 제조사들은 통상적으로 외곽, 내벽 밑 외곽과 내벽 사이의 엷은 방음층(slightly insulated layer)의 3층 구조로 구성되는 바디를 사용한다. 바디는 알루미늄이나 스테인리스 스틸로 제작된다. 알루미늄 도금 스틸 머플러를 선택하는 주요 요인은 원가이며 이는 스테인리스 스틸 대비 좀 싸다. 하지만 스테인리스 스틸 머플러는 알루미늄 도금 스틸 머플러 대비 월등한 방부식 성능, 내구성, 수명을 제공한다. 머플러의 흡입 파이프는 배기 매니 폴드에 연결된다. 모터의 모든 리드를 하나의 캐비티로 결합하는 것인데 촉매는 배기가스의 일부인 유해 물질을 중화하고 이 요소 덕분에 배기가스는 환경에 많이 해롭지 않다. 또한 공진기는 겉으로는 메인 머플러의 작은 버전과 비슷하지만 배기가스의 소리를 억제한다.[5]

문제점[편집]

머플러로 인해 발생하는 단점도 있다. 소음을 줄이는 만큼 엔진의 출력이 떨어진다는 점이 대표적이다. 실제로 엔진 출력의 약 10~20%는 이 과정에서 그대로 소모된다. 자동차 경주를 위해 개발된 자동차들이 엄청난 소음을 내는 것도 출력을 조금이라도 높이기 위해 배기 시스템 전반을 간소화시켰기 때문이다. 이런 이유로 각 제조사에서는 설계 과정에서 소음 효과와 출력 향상의 균형을 맞추기 위해 꾸준한 연구를 거듭하고 있다.[6]

분류[편집]

멀티 배플 소음기[편집]

멀티 배플 소음기(Multiple Baffle Silencers, 다중 방해판 소음기)는 챔버 머플러(chambered mufflers)라고도 한다. 실린더 바디 내부에 점용접(spot weld) 방식으로 여러 배플을 설치하여 내부 공간을 형성하고 이로서 반사되는 음파가 서로 부딪히게 하여 산란된 음파 간에 상쇄되는 방식으로 배기 소음을 감소시킨다. 소음의 감소는 내부 공간의 치수와 내부 공간 개수와 연관된다. 일부 제조사들에서는 챔버에 방음 재질의 배플을 사용하여 소음 통제 효과를 향상시킨다.[7]

터보 소음기[편집]

터보 소음기(Turbo Silencers)는 구멍이 뚫려 있는 튜브 세트를 사용하여 S-형태의 패턴으로 배기가스를 통과시킨다. 비록 이러한 디자인이 다른 디자인 대비 배기가스의 통과에 방해를 주지만 S-디자인은 배기가스가 더 많은 튜브를 통과하게 하여 소음의 감소에 유리하다.[7]

관통 소음기[편집]

관통 소음기(Straight-Through Silencers)는 배기가스 흐름을 최대한 유지하여 엔진 출력의 감소를 막자는 차원에서 개발되었다. 관벽에 구멍이 뚫린 직선형 파이프에 유리섬유와 같은 방음재를 씌웠다. 경주에 이상적인데 멀티 배플 소음기 대비 소음 통제 효과가 약간 떨어지는 반면에 배기가스의 배출은 거의 제한이 없다. 관통 소음기 디자인은 기타 유형의 소음기보다 부피가 작으며 핫 로드나 주문 제작차들의 보편적인 선택으로 되고 있다.[7]

내부 구조
멀티 배플 소음기 터보 소음기 관통 소음기
멀티 배플.jpg 터보 소음기 내부 구조.png 관통 소음기 내부 구조.jpg

종류[편집]

  • 수도꼭지 머플러: 대부분의 구형 차량들에 붙어 장착되어 있는데 머플러를 최대한 숨기면서 범퍼 디자인에 영향을 주지 않는다. 범퍼 양쪽이 대칭이 되고 깔끔해 보이지만 밋밋해 보일 수 있다.[8]
  • 싱글 머플러: 싱글 머플러는 보급형 자동화에서 많이 사용되는 머플러로, 배기구가 한 개만 장착된 것이 특징이다.[9] 가장 대중적인고 기본적인 머플러인데 밖에서 보이는 돌출된 타입과 자동차 머플러가 밖에서 보이지 않게 뒤 범퍼 안쪽에 수도꼭지처럼 생긴 머플러 배출구를 넣어두는 숨겨진 타입이 있다.[10]
  • 듀얼 머플러: 듀얼 머플러는 범퍼 양쪽에 배기구가 한 개씩 장착된 것이다.[9] 듀얼 머플러는 뒤 범퍼 양쪽 끝에 배기구가 자리하는 것이 기본이며 중형 세단 이상부터 대부분 장착을 하는데 그 이유는 머플러는 자동차의 엔진의 성능에 비례하기 때문이다.[10]
  • 싱글 트윈 머플러: 싱글 트윈 머플러는 범퍼 한쪽에 배기구가 두 개씩 장착된 것이다.[9] 싱글 트윈 머플러의 경우 대한민국 차량 중 대표적으로 현대 자동차 벨로스터 모델에 장착되어 있고 주로 스포티한 차량에 자주 장착된다.
  • 듀얼 트윈 머플러: 듀얼 트윈 머플러는 범퍼 양쪽에 배기구가 두 개씩 장착된 것이며, 주로 고성능 차량에서 볼 수 있다.[9] 또한 기존 듀얼 머플러와 위치는 같지만 배기구에 붙어있는 팁이 트윈 머플러처럼 트윈 팁이 장착이 된다. 고성능 차량일수록 원활한 배기가스 배출을 위해 듀얼 머플러와 트윈 머플러를 사용한다.
  • 트리플 머플러: 트리플 머플러는 중앙에 세 개의 배기구가 장착된 것으로 슈퍼카 중에서도 일부에만 적용된다.[9]
  • 페이크 머플러: 머플러 구멍이 아님에도 가짜로 머플러 팁의 모양을 만들어 머플러가 있는 것처럼 보이게 하는 형태이다. 요즘 제조사들은 배기가스나 효율에 있어서 유리한 엔진 다운사이징을 많이 한다. 자동차의 엔진이 작아지니 자동으로 머플러의 크기도 작아지기 때문이다. 하지만 큰 차에 작은 배기구를 달려니 자동차의 이미지에 맞지 않아 디자인으로 큰 머플러의 느낌을 내고자 생겼다. 주로 르노삼성자동차㈜ QM6, SM6, 메르세데스-벤츠 C220, S350d 등 많은 차들이 페이크 머플러를 사용하고 있다.[8]
  • 사이드 머플러: 해외에서는 사이드 이그저스트(side exhaust)라고 부르는데 사이드 머플러는 자주 보기 힘든 종류이다. 일반적인 차들은 배기구가 차의 뒷범퍼에 위치한 것에 반해 사이드 머플러가 달린 차들은 차량의 옆면에 배기구가 위치한다. 주로 메르세데스-벤츠 SLR 맥라렌, 닷지 바이퍼(viper) 등 개성 있고 독특한 고성능 차량에 쓰인다.[8]

튜닝[편집]

머플러는 엔진 형식과 배기량에 따라 크기와 모양이 다르게 제작된다. 엔진 내의 폭발과 연소를 마친 후 배기가스를 밖으로 보내기 위한 경로이며, 소음기의 역할을 담당하고 있기 때문에 엔진에 맞는 사이즈로 자동차마다 다르게 만들어지며 그에 따라 원하는 대로 튜닝도 한다. 머플러 튜닝의 장점은 소재를 선택할 수 있다는 것이다. 머플러 튜닝을 할 때 녹에 강한 스테인리스와 가격은 조금 비싸지만 경량 고강도 티타늄 소재를 선택할 수 있으며 이들은 외형과 사운드의 차이도 분명하다. 또한 배기 효율이 증가한다. 대부분의 사람들은 배기 효율 때문에 머플러 튜닝을 하는 경우가 많다. 머플러를 튜닝하는 것만으로도, 배기 효율이 올라가는 것은 맞지만 배기 효율이 좋아진다고 해서 좋은 결과만 얻을 수 있는 것은 아니다. 또 머플러의 외형도 튜닝의 관점에서 보면 중요한데 원형이나 타원형, 듀얼 타입 등으로 자동차 후면에 개성과 스포티함을 줄 수 있다. 머플러 튜닝은 배기음이 커지는 경우가 대부분이므로 한밤중에 주택가에서 자동차를 사용하는 경우에는 주의하는 것이 좋다. 배기음에 따라 민폐가 되며 요즘같이 소음 공해에 이슈가 많은 사회에서는 화를 입는 경우 있기 때문에 최근에는 가변 배기를 하는 사람들이 많다. 제조사의 정품이 아닌 사제품으로 바꾸는 작업이기에 원하는 모양과 성능 사운드를 모두 갖추기에는 많은 비용이 발생하다. 또한 선택한 머플러에 맞는 뒤쪽 범퍼 튜닝 파츠가 없는 경우에는 우스꽝스러운 모양이 나올 수도 있으니 주의해야 하며 머플러 튜닝으로 배기 효율이 좋아져도 저속으로 운행하는 경우에는 연비에 좋지 않은 결과가 나올 수 있다.[11]

배기튜닝[편집]

일반적으로 머플러 부분의 튜닝으로 생각할 수 있으나 좀 더 살펴보면 배기 매니폴드, 중간 파이프 등도 배기 튜닝에 포함된다. 보통 튜닝 머플러를 좋은 배기음만을 내기 위한 것으로 생각하기 쉽지만 배기음의 목적 외에도 배기를 원활하게 하여 출력을 높이는 목적으로 많이 작업한다. 머플러의 1차 목적은 배기 폭발음의 감소에 있고 2차 목적은 적절한 배기압을 유지하여 배기 맥동을 최적화하는 데 있다고 할 수 있으므로 튜닝 시 자신의 엔진과 가장 잘 어울리는 제품을 선택해야 한다. 순정 배기 매니폴더는 보통 주물로 만들어지고, 형상의 단순화와 원가 절감을 위해 각 배기관의 길이가 일정하지 않고 배기 저항을 많이 받는 구조로 설계되어 있다. 이에 반해 튜닝 매니폴더는 주물 형상에 비해 단가가 상당히 높은 스테인리스 재질로 제작되어지는데, 배기관 길이의 적절한 세팅과 소재의 매끈함으로 배기 저항을 낮추고 무게 또한 절반 이상 감소가 가능하다. 그러나 스테인리스 매니 폴더는 온도가 높아 흡기계통족의 공기가 팽창하여 엔진 출력에 영향을 미칠 수 있으므로 세팅 시 단열 테이프를 같이 작업해 주는 것이 출력 향상에 큰 도움이 된다.[12]

매니폴더 튜닝[편집]

엔진이 고속으로 회전하면 진동에 의해 움직이게 되는데 이 때문에 엔진 마운트는 엔진의 움직임이 가능하도록 설계되어 있다. 따라서 배기관 또한 어느 정도 엔진의 움직임을 견딜 수 있어야 한다. 매니폴더는 엔진의 움직임을 따라 같이 움직임 수 있도록 유동성을 가진 관으로 주름관에 철망을 씌운 구조도 되어 있다. 매니폴더는 4기통 실린더에서 배출되는 가스가 합쳐지는 부분이므로 배기 다기관의 내경보다 지름이 커야 한다. 4-2-1 방식에서는 2개의 관이 다시 하나로 합쳐지는데 여기서 다시 관의 지름이 커진다. 튜닝용품의 경우 순정품에 비해 관의 내경을 키워 배기 효율 증대를 추구한다. 관의 내경뿐 아니라 길이 또한 유량과 유속을 결정하는데 지대한 영향을 미치므로 얻고자 하는 토크 밴드를 설정하고 거기에 맞추어 관의 길이를 세팅하게 된다. 매니폴더의 경우 관의 내경이 같을 때 일반적으로 고회전용으로는 긴 것을 저회전 및 중속용으로는 짧은 것을 사용한다. 따라서 자신이 원하는 토크 대역을 설정하여 그에 맞는 세팅값을 찾는 것이 가장 중요한 관건이라고 할 수 있다.[12]

중간 머플러 튜닝[편집]

중간 머플러는 고나의 중간에 소음기가 부착된 형태이다. 여기서 소음기는 배기가스 배출 시 저항 요인으로 작용하므로 없는 편이 출력 면에서 유리하다. 따라서 배기 튜닝 시 중간 머플러를 생략하고 직관으로 테일 머플러로 바로 연결하는 경우가 많다. 다만 중간 소음기가 없을 경우 배기 소음이 증가하는 단점이 있다. 중간 머플러 튜닝의 경우 배기량에 따라 관의 내경을 적절히 설정하는 것이 가장 중요한다. 국내에서는 보통 1500cc의 경우 φ50.8mm-φ54mm, 2000cc의 경우 φ58mm-φ63mm 정도의 관을 사용하는 경우가 많다. 관의 길이 또한 배기가스의 유량과 유속에 큰 영향을 끼치므로 튜닝 시 관의 내경과 함께 고려해야 할 사항이다.[12]

엔드 머플러 튜닝[편집]

엔드 머플러는 배기계의 말단에 위치하며 최종적인 배기 저항으로 작용한다. 순정 엔진의 경우 엔드에서의 출력 손실이 5~10%에 이른다는 연구결과가 있다. 보통 엔드 머플러는 알코트, 스테인리스 등의 소재로 만드는 경우가 많은데, 차체 경량화의 측면에서도 소재와 내구성의 선택은 매우 중요하다.[12]

점검[편집]

주행 중인 차량의 머플러 끝에서 물이 떨어지는 경우가 있다. 이는 공기와 연료가 섞여 있는 혼합기가 연소하여 생기는 정상적인 물이지만, 이렇게 생긴 물은 강한 산성을 포함하기 때문에 머플러를 부식시키는 원인이 된다. 머플러를 잡고 흔들었을 때 내부에서 부품이 흔들리는 느낌이 들거나 소음이 발생하면 부식을 의심할 수 있는데, 머플러가 부식되면 외관에도 구멍이 생기는 경우가 있다. 알루미늄이나 티타늄 등으로 만들어진 비싼 튜닝 머플러들이 사용되기도 하는데 이러한 제품은 엔진의 고속 회전 영역에서 배기 흐름이 좋아 마니아들 사이에 선호도가 높지만, 기본적으로 소음도 효과적으로 줄이고 배기가스도 잘 빠져나가게 하는 제품이 우수한 머플러라고 할 수 있다. 가장 기초적인 머플러 점검은 배기음을 통해 평상시보다 소음이 커졌는지, 이상 소음은 없는지 확인하는 것이다. 머플러를 쳤을 때 안에서 달그락 소리가 나면 머플러 내부가 손상되었거나 외부에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 정상적인 자동차는 배기가스가 무색이거나 연한 청색을 띤다. 그런데 만약 머플러에서 흰색 연기가 나온다면 엔진오일이 연소실에서 연소되고 있는 것을 의심할 수 있다. 또 머플러에서 검은색 연기가 나온다면 불완전 연소가 일어나고 있는 것이고, 배출가스가 역하거나 축축하다면 엔진 관련 계통에 문제가 생겼을 가능성이 높으니 가까운 정비소를 방문하여 점검을 받아야 한다.[13]

주요 제조회사[편집]

트래쉬[편집]

트래쉬(THRUSH)는 테네코(Tenneco Automotive)가 구축한 자동차 머플러 브랜드이며 머플러 사업분야에서 가장 오래된 브랜드 중에 하나이다. 1996년에 설립되었으며 핫 로드와 머슬카의 머플러를 주력으로 한다. 회사는 NHRA 드래그 레이싱(drag racing)과 애프터마켓 카 월드(aftermarket car world)에서 강력한 영향력을 갖고 있으며 우수한 소음 성능으로 자동차 애호가들의 인정을 받고 있다.[14]

플로우마스터[편집]

플로우마스터(FLOWMASTER)는 머플러 사업분야에서 가장 오래되고 가장 잘 알려진 브랜드 중 하나이다. 미국 캘리포니아의 발명가이자 사업가인 레이 플러거(Ray Flugger)가 1983년에 창립한 회사이자 브랜드이며 설립한 회사명은 플로우마스터 인코퍼레이션(Flowmaster Inc.)이었다. 아직까지 머플러 사업분야의 주요 브랜드로 역할한다. 플로우마스터는 배기장치, 머플러, 고성능 공기 흡입구(performance air intakes), 터보 부스트 모듈(turbo boost modules), 촉매 변환기, 경주용 머플러, 헤드 및 기타 배기 시스템에 적용되는 액세서리를 제조한다.[15][16][17]

볼라[편집]

볼라(Borla Performance Industries)는 미국 테네시주(Tennessee) 존슨시티(Johnson City)에 본부를 두고 있는 배기 시스템 개발과 제조회사이다. 1979년에 알렉스 볼라(Alex Borla)와 알리제 볼라(Alyse Borla) 부부가 창시자로 설립하였다. 볼라는 스테인리스 스틸(Stainless steel) 고성능 배기장치 분야의 디자인과 제조에서 전 세계를 리딩하고 선구자로 역할한다. 볼라의 머플러는 탁탁 으르렁거리는 소리(low crackling growl)가 낮은 특징으로 유명하다.[18]

각주[편집]

  1. 머플러〉, 《네이버 지식백과》
  2. 머플러〉, 《네이버 지식백과》
  3. Muffler〉, 《위키피디아》
  4. 머플러〉, 《나무위키》
  5. 5.0 5.1 자동차 머플러 란 무엇이며 작동 원리〉, 《아브토타기》
  6. 이동익 기자, 〈머플러, 네 정체가 궁금해〉, 《모토야》, 2016-02-22
  7. 7.0 7.1 7.2 David Fuller, 〈A Quick Guide to Selecting the Right Muffler〉, 《On All Cylinders》, 2012-06-29
  8. 8.0 8.1 8.2 워터베어, 〈(자동차 상식) 듀얼 머플러, 트윈 머플러? 머플러의 종류〉, 《네이버 블로그》, 2018-08-17
  9. 9.0 9.1 9.2 9.3 9.4 ALL ABOUT CAR, 〈기능부터 디자인까지! 자동차 머플러에 대한 모든 것〉, 《Bullsone Love My Car》, 2020-06-09
  10. 10.0 10.1 BMW 이건희 주임, 〈자동차 머플러 종류 및 간단 설명〉, 《네이버 블로그》, 2019-06-01
  11. 막차페차 공시포스트, 〈머플러 튜닝의 장점과 단점〉, 《네이버 포스트》, 2017-06-30
  12. 12.0 12.1 12.2 12.3 카챔 한국지사, 〈(튜닝) 배기튜닝 상식 + 자동차 머플러 + 가변배기 + 자동차 튜닝〉, 《네이버 블로그》, 2015-01-05
  13. 정태욱, 김치현 작가, 〈내 차 사용설명서 - 머플러〉, 《연두m&b》, 2013-05-08
  14. Tenneco〉, 《위키피디아》
  15. Flowmaster - The Muffler and Exhaust〉, 《Holley》
  16. Flowmaster Founder Ray Flugger Passes Away〉, 《AfterMarketNews》, 2020-03-02
  17. Holley Performance Products〉, 《위키피디아》
  18. Borla Cat Back Exhaust Systems: Engine-Specific Mufflers〉, 《Borla Exhaust》

참고자료[편집]

같이 보기[편집]


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