QRA에서 Individual Risk와 Societal Risk의 차이
정량적 위험성평가(QRA, Quantitative Risk Assessment)를 수행하면 다양한 사고 시나리오의 발생빈도와 피해영향을 하나의 위험도 값으로 통합하게 됩니다.
이때 가장 많이 사용하는 평가개념이 개인위험도(Individual Risk)와 사회적위험도(Societal Risk)입니다.
두 지표는 모두 사람의 사망위험을 평가하지만 질문 자체가 다릅니다.
Individual Risk는 “특정 위치에 있는 한 사람이 얼마나 위험한가”를 평가하고, Societal Risk는 “하나의 사고로 여러 사람이 동시에 사망할 가능성이 얼마나 되는가”를 평가합니다.
따라서 같은 공정이라도 Individual Risk는 낮고 Societal Risk는 높을 수 있으며, 반대의 경우도 가능합니다.
1. QRA에서 Risk를 계산하는 기본 개념
QRA에서는 사고의 심각성만 보지 않고 사고가 얼마나 자주 발생할 수 있는지까지 함께 고려합니다.
기본적인 개념은 다음과 같습니다.
Risk = Frequency × Consequence
| 요소 | 의미 |
|---|---|
| Frequency | 사고 발생빈도 |
| Consequence | 사고 발생 시 피해규모 |
| Risk | 발생빈도와 피해를 결합한 위험수준 |
예를 들어 매우 큰 피해를 일으키는 사고라도 발생빈도가 극히 낮다면 위험도는 낮아질 수 있습니다.
반대로 피해범위가 상대적으로 작더라도 사고빈도가 높다면 무시할 수 없는 Risk가 될 수 있습니다.
2. Individual Risk의 의미
개인위험도(Individual Risk)는 특정 위치에 있는 한 사람이 사고로 인해 사망할 확률을 나타냅니다.
일반적으로 다음과 같은 단위로 표현합니다.
1/year
또는
사망확률/년
예를 들어 특정 위치의 Individual Risk가
1 × 10⁻⁵ /year
라면 해당 위치에 사람이 지속적으로 존재한다고 가정할 때 연간 사고 사망위험이 10만 분의 1 수준이라는 의미로 해석할 수 있습니다.
3. Individual Risk가 묻는 질문
Individual Risk는 다음 질문에 답하기 위한 지표입니다.
“이 위치에 사람이 있다면 얼마나 위험한가?”
따라서 Individual Risk는 주로 위치(Location)와 연결됩니다.
| 평가대상 | Individual Risk 활용 |
|---|---|
| 공정지역 | 작업자 위험 |
| Control Room | 근무자 위험 |
| 사무동 | 상주인원 위험 |
| Plant Boundary | 사업장 외부 영향 |
| 인근 도로 | 외부인 노출 |
| 주거지역 | 주민 위험 |
QRA 결과에서는 이러한 위험도를 Plot Plan이나 지도 위에 Risk Contour 형태로 표시하는 경우가 많습니다.
4. Individual Risk Contour
Individual Risk는 위치에 따라 값이 달라지기 때문에 등위험선(Risk Contour)으로 표현하기 좋습니다.
예를 들어 다음과 같은 Contour를 나타낼 수 있습니다.
| Risk Contour | 의미 |
|---|---|
| 1 × 10⁻³ /yr | 상대적으로 매우 높은 위험지역 |
| 1 × 10⁻⁴ /yr | 높은 위험지역 |
| 1 × 10⁻⁵ /yr | 중간 위험지역 |
| 1 × 10⁻⁶ /yr | 낮은 위험지역 |
일반적으로 사고원에 가까울수록 Individual Risk가 높고 거리가 멀어질수록 감소하는 형태를 보입니다.
다만 실제 Contour는 사고종류, 풍향, 설비배치 등에 따라 원형이 아닌 불규칙한 형태가 될 수 있습니다.
5. Individual Risk 계산 개념
Individual Risk는 여러 사고 시나리오의 위험을 특정 위치에서 모두 합산하여 계산합니다.
개념적으로는 다음 관계를 가집니다.
Individual Risk = Σ(Scenario Frequency × 해당 위치에서의 Fatality Probability)
| 입력요소 | 의미 |
|---|---|
| Scenario Frequency | 사고발생빈도 |
| Consequence | 사고 영향범위 |
| Fatality Probability | 해당 위치의 사망확률 |
| Weather Condition | 풍향·풍속 영향 |
| Ignition Probability | 점화확률 |
| Exposure Condition | 실제 노출조건 |
따라서 하나의 시나리오만으로 Individual Risk가 결정되는 것이 아니라 모든 관련 사고 시나리오가 누적된 결과입니다.
6. Societal Risk의 의미
사회적위험도(Societal Risk)는 하나의 사고 또는 사고군으로 인해 여러 사람이 동시에 사망할 가능성을 평가하는 지표입니다.
Individual Risk가 특정 개인의 위험에 집중한다면 Societal Risk는 사고 한 번이 사회에 미치는 대규모 인명피해 가능성을 봅니다.
예를 들어 다음 두 사고를 생각할 수 있습니다.
| 사고 | 사망자 | 발생빈도 |
|---|---|---|
| 사고 A | 1명 | 상대적으로 높음 |
| 사고 B | 50명 | 매우 낮음 |
Individual Risk만 보면 사고 A가 더 중요하게 나타날 수 있습니다.
하지만 Societal Risk에서는 사고 B처럼 한 번에 많은 사람이 사망할 수 있는 사건을 중요하게 평가합니다.
7. Societal Risk가 묻는 질문
Societal Risk는 다음 질문에 답하기 위한 개념입니다.
“한 번의 사고로 많은 사람이 사망할 가능성이 얼마나 되는가?”
따라서 다음 요소가 중요합니다.
| 요소 | 영향 |
|---|---|
| 사고빈도 | F 증가 |
| 피해범위 | 사망자 수 증가 |
| 인구밀도 | N 증가 |
| 근무인원 | N 증가 |
| 건물 위치 | 피해인원 변화 |
| 주야간 인구 | N 변화 |
여기서 N은 사고로 인해 발생할 수 있는 사망자 수(Number of Fatalities)를 의미합니다.
8. FN Curve의 의미
Societal Risk는 일반적으로 FN Curve로 표현합니다.
여기서
F = N명 이상의 사망자가 발생할 누적빈도
N = 사망자 수
를 의미합니다.
예를 들어
F(10) = 1 × 10⁻⁴ /year
이라면 10명 이상의 사망자가 발생하는 사고의 누적빈도가 연간 10⁻⁴ 수준이라는 의미입니다.
9. FN Curve가 누적빈도를 사용하는 이유
Societal Risk에서는 특정 사망자 수 하나만 보지 않습니다.
예를 들어 N = 10에서의 F 값은 정확히 10명이 사망하는 사고만 의미하지 않습니다.
10명 이상 사망하는 모든 사고의 빈도를 합산한 값입니다.
| N | F가 포함하는 사고 |
|---|---|
| 1 | 1명 이상 사망하는 사고 |
| 10 | 10명 이상 사망하는 사고 |
| 50 | 50명 이상 사망하는 사고 |
| 100 | 100명 이상 사망하는 사고 |
따라서 N이 증가할수록 F는 일반적으로 감소합니다.
10. Individual Risk와 Societal Risk의 가장 큰 차이
두 지표의 차이는 다음과 같이 정리할 수 있습니다.
| 구분 | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 평가대상 | 한 사람 | 여러 사람 |
| 질문 | 특정 위치가 얼마나 위험한가 | 대규모 인명피해 가능성이 얼마나 되는가 |
| 주요변수 | 위치, 사고빈도, 사망확률 | 사고빈도, 사망자 수 |
| 인구수 영향 | 상대적으로 작음 | 매우 큼 |
| 결과표현 | Risk Contour | FN Curve |
| 단위 | /year | /year |
| 주요 활용 | 위치별 위험평가 | 대형사고 위험평가 |
11. 같은 공정에서도 결과가 다를 수 있는 이유
Individual Risk가 높은 지역이라고 해서 반드시 Societal Risk도 높은 것은 아닙니다.
예를 들어 공정 중심부의 위험도가 높더라도 해당 지역에 작업자가 거의 없다면 Societal Risk는 상대적으로 낮을 수 있습니다.
| 조건 | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 위험도 높고 인원 적음 | 높음 | 상대적으로 낮을 수 있음 |
| 위험도 중간이고 인원 많음 | 중간 | 높을 수 있음 |
| 위험도 낮고 인원 적음 | 낮음 | 낮음 |
| 위험도 높고 인원 많음 | 높음 | 매우 높을 수 있음 |
즉, Societal Risk에서는 Population Distribution이 매우 중요합니다.
12. 인구분포(Population Distribution)의 영향
Societal Risk 계산에서는 피해범위 안에 몇 명이 존재하는지를 알아야 합니다.
따라서 다음 자료가 필요할 수 있습니다.
| 인구자료 | 확인내용 |
|---|---|
| 공정 작업자 | Shift별 인원 |
| Control Room | 상주인원 |
| Office Building | 근무인원 |
| Contractor | 공사기간 인원 |
| Visitor | 비상주 인원 |
| 인근 도로 | 차량·보행자 |
| 주변 사업장 | 외부 근로자 |
| 주거지역 | 주민수 |
특히 정비기간(Turnaround)에는 평상시보다 많은 인원이 공정지역에 투입될 수 있어 Societal Risk가 달라질 수 있습니다.
13. Occupancy가 중요한 이유
Individual Risk와 Societal Risk 모두 실제 사람이 해당 위치에 얼마나 오래 존재하는지와 관련될 수 있습니다.
이를 점유율(Occupancy)이라고 합니다.
예를 들어 어떤 건물에 하루 8시간만 근무자가 존재한다면 24시간 상주한다고 가정한 경우와 실제 위험도는 달라질 수 있습니다.
| Occupancy 조건 | 영향 |
|---|---|
| 24시간 상주 | 노출 가능성 높음 |
| 주간근무 | 노출시간 감소 |
| 주기적 순찰 | 낮은 Occupancy |
| 무인설비 | 인명위험 낮음 |
| Turnaround | 일시적으로 크게 증가 |
따라서 QRA에서 인원수만 입력하고 Occupancy를 무시하면 실제 위험과 차이가 날 수 있습니다.
14. Individual Risk에서 인원수의 의미
Individual Risk는 기본적으로 특정 위치의 개인 한 명에 대한 위험도이므로 해당 위치에 1명이 있든 100명이 있든 위치 자체의 Individual Risk 값은 동일할 수 있습니다.
예를 들어 어떤 위치의 Individual Risk가
1 × 10⁻⁵ /year
이라면 해당 위치의 개인 한 명이 받는 위험도는 같은 기준으로 평가합니다.
하지만 같은 위치에 100명이 모여 있다면 Societal Risk는 크게 증가할 수 있습니다.
15. Societal Risk에서 인원수가 중요한 이유
Societal Risk는 동시에 사망할 수 있는 사람의 수를 평가하기 때문에 인구밀도가 직접적으로 영향을 줍니다.
예를 들어 동일한 폭발 시나리오라도 다음과 같은 차이가 있습니다.
| 조건 | 예상 사망자 |
|---|---|
| 무인 Process Area | 0명 |
| 작업자 5명 존재 | 최대 5명 영향 |
| 작업자 30명 존재 | 최대 30명 영향 |
| Office Building 포함 | 수십 명 이상 가능 |
따라서 QRA에서 건물을 위험원 가까이에 배치하는 문제는 Societal Risk와 직접 연결될 수 있습니다.
16. Risk Contour와 FN Curve의 차이
두 결과는 시각적으로도 다릅니다.
| 구분 | Risk Contour | FN Curve |
|---|---|---|
| 적용 Risk | Individual Risk | Societal Risk |
| X축 | 위치 | 사망자 수 N |
| Y축 | Risk Level | 누적빈도 F |
| Plot Plan 연결 | 직접 가능 | 직접 표현 어려움 |
| 주요 질문 | 어디가 위험한가 | 대형사고 위험이 얼마나 큰가 |
따라서 두 그래프를 서로 대신해서 사용할 수 없습니다.
17. Individual Risk 계산에 영향을 주는 사고 시나리오
Individual Risk는 QRA에서 선정한 다양한 사고결과가 합산됩니다.
| 사고유형 | 주요 영향 |
|---|---|
| Jet Fire | 열복사 |
| Pool Fire | 열복사 |
| Flash Fire | 화염범위 |
| VCE | 폭발과압 |
| Toxic Release | 독성농도 |
| Fireball | 복사열 |
| BLEVE | 열복사·파편 등 |
특정 위치가 여러 사고의 영향범위에 포함된다면 각 Scenario Frequency와 Fatality Probability가 누적됩니다.
18. Fatality Probability의 역할
Consequence Analysis에서 단순히 특정 Heat Flux나 Overpressure가 도달했다고 해서 해당 위치의 사람이 반드시 사망한다고 보는 것은 아닙니다.
QRA에서는 영향강도를 사망확률로 변환하는 모델을 사용할 수 있습니다.
| 영향 | Fatality 평가에 사용되는 요소 |
|---|---|
| Thermal Radiation | Heat Flux + Exposure Time |
| Explosion | Overpressure + Impulse |
| Toxic Gas | Concentration + Exposure Time |
| Flash Fire | Flame Envelope |
이렇게 계산된 Fatality Probability가 사고빈도와 결합되어 Risk를 구성합니다.
19. Individual Risk의 주요 활용
Individual Risk는 사업장 내외의 특정 위치가 허용 가능한 위험수준인지 판단할 때 유용합니다.
| 활용분야 | 주요 검토 |
|---|---|
| Plant Layout | 설비간 배치 |
| Control Room | 위치 적정성 |
| Office | 위험지역과 거리 |
| Plant Boundary | 외부 위험도 |
| 신규공정 | 기존 Risk와 중첩 |
| Occupied Building | 위치 검토 |
| Land Use Planning | 주변 토지이용 |
특히 공장 Boundary 밖으로 높은 Individual Risk Contour가 확대되는 경우 외부 영향검토가 필요할 수 있습니다.
20. Societal Risk의 주요 활용
Societal Risk는 대형사고의 사회적 영향을 평가할 때 유용합니다.
| 활용분야 | 주요 검토 |
|---|---|
| 대규모 VCE | 다수 사망 가능성 |
| 독성가스 누출 | 주민 영향 |
| 대형 Storage | 주변 인구 영향 |
| Plant Layout | 인원집중시설 위치 |
| Office Building | 다수 인원 위험 |
| 신규공정 | 전체 사회적 위험 증가 |
| 주변 개발 | 인구증가에 따른 Risk 변화 |
특히 공장 주변에 새로운 주거지역이나 다중이용시설이 들어오면 공정 자체가 변하지 않아도 Societal Risk가 증가할 수 있습니다.
21. ALARP와 Risk 평가
QRA에서는 계산된 위험도가 허용 가능한 수준인지 판단하기 위해 위험허용기준(Risk Acceptance Criteria)을 적용할 수 있습니다.
대표적인 개념이 ALARP(As Low As Reasonably Practicable)입니다.
일반적으로 위험도를 다음과 같은 영역으로 구분하는 방식이 사용됩니다.
| 영역 | 일반적인 의미 |
|---|---|
| Intolerable | 위험저감 필요 |
| ALARP | 합리적으로 실행 가능한 추가 저감 검토 |
| Broadly Acceptable | 상대적으로 낮은 위험 |
Individual Risk와 Societal Risk 각각에 별도의 Acceptance Criteria를 적용하는 경우가 많습니다.
22. Individual Risk Acceptance Criteria
Individual Risk 기준은 일반적으로 특정 연간 사망확률과 비교하는 방식입니다.
예를 들어 평가기관이나 회사 내부기준에서 다음과 같은 형태로 관리할 수 있습니다.
| Risk Level | 판단방식 |
|---|---|
| 높은 Risk | 추가 위험저감 필요 |
| ALARP 영역 | 추가 저감방안 검토 |
| 낮은 Risk | 일반적으로 수용 가능 |
구체적인 숫자는 국가, 회사, 프로젝트 기준에 따라 다를 수 있으므로 QRA 수행 시 적용한 Acceptance Criteria의 출처와 적용대상을 명확히 해야 합니다.
23. Societal Risk Acceptance Criteria
Societal Risk는 일반적으로 FN Curve에 허용기준선을 함께 표시하여 평가합니다.
| 위치 | 의미 |
|---|---|
| Criteria 상부 | 위험저감 검토 필요 |
| ALARP 영역 | 합리적인 추가 저감 검토 |
| Criteria 하부 | 상대적으로 낮은 위험 |
특히 N 값이 커질수록 허용 가능한 F 값이 더 낮아지는 형태를 적용하는 경우가 많습니다.
이는 대규모 인명피해 사고에 더 엄격한 기준을 적용하기 위한 개념입니다.
24. Risk Reduction의 접근방법
Individual Risk와 Societal Risk를 줄이는 방법은 완전히 동일하지 않을 수 있습니다.
| Risk Reduction | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 사고빈도 감소 | 매우 효과적 | 매우 효과적 |
| Leak Detection | 감소 | 감소 |
| ESD 개선 | 감소 | 감소 |
| Inventory 감소 | 감소 | 감소 |
| 설비 거리 증가 | 특정 위치 감소 | 영향인원 감소 |
| Building 이전 | 해당 위치 Risk 감소 | 다수 사망 가능성 감소 |
| Occupancy 감소 | 제한적 영향 | 크게 감소 가능 |
| 인원분산 | 제한적 영향 | Societal Risk 감소 |
| Blast Wall | 위치별 영향 감소 | 다수 피해 감소 가능 |
특히 인원을 위험지역 밖으로 이동하거나 집중된 인원을 분산하는 조치는 Societal Risk 저감에 효과가 클 수 있습니다.
25. Control Room 이전의 Risk 효과
예를 들어 50명이 근무하는 Control Room이 VCE 영향범위 안에 있다고 가정해 보겠습니다.
Control Room을 위험원에서 더 멀리 이전하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있습니다.
| 변경 | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 위험원과 거리 증가 | 감소 | 감소 |
| Blast Exposure 감소 | 감소 | 대규모 사망 가능성 감소 |
| Occupied Population 이동 | 해당 위치 Risk 감소 | N 크게 감소 가능 |
따라서 Occupied Building Siting은 두 Risk 지표 모두와 연결됩니다.
26. QRA 결과에서 둘 다 봐야 하는 이유
Individual Risk만 평가하면 다수 인원이 동시에 피해를 입는 위험을 충분히 표현하지 못할 수 있습니다.
반대로 Societal Risk만 보면 특정 위치에 지속적으로 노출되는 개인의 위험수준을 놓칠 수 있습니다.
| 상황 | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 위험지역에 한 명 근무 | 높을 수 있음 | 낮을 수 있음 |
| 중간위험지역에 100명 근무 | 중간 | 높을 수 있음 |
| 무인 위험지역 | 높게 계산 가능 | 낮음 |
| 밀집 사무동 | 위치 Risk 중간 | 집단 Risk 높음 |
따라서 두 값을 서로 보완적인 Risk Indicator로 보는 것이 적절합니다.
27. QRA에서 자주 발생하는 오류
| 잘못된 접근 | 실제 검토방향 |
|---|---|
| Individual Risk와 Societal Risk를 같은 개념으로 사용 | 평가대상 구분 |
| Risk Contour만 확인 | FN Curve도 확인 |
| FN Curve만 확인 | 위치별 Individual Risk 검토 |
| 인원수만 입력 | Occupancy 반영 |
| 공정작업자만 포함 | Office·Contractor·외부인 검토 |
| 주야간 인원 동일 적용 | 시간대별 Population 검토 |
| Turnaround 인원 무시 | Temporary Population 검토 |
| 피해범위 내 모두 100% 사망 가정 | Fatality Model 확인 |
| 최종 Risk 값만 확인 | 주요 Contributor 확인 |
| Criteria만 만족하면 종료 | ALARP 저감 가능성 검토 |
28. Risk Contributor 분석
QRA에서는 전체 Risk 숫자만 확인하는 것보다 어떤 Scenario가 Risk를 지배하는지 확인하는 것이 중요합니다.
| 분석항목 | 활용 |
|---|---|
| Scenario Contribution | 주요 위험사고 확인 |
| Equipment Contribution | 위험설비 확인 |
| Location Contribution | 고위험 위치 확인 |
| Consequence Type | Fire, Explosion, Toxic 비교 |
| Frequency Contribution | 고빈도 사고 확인 |
예를 들어 Individual Risk의 70%가 Pump Seal Leak에서 발생한다면 Seal Reliability 개선이 효과적인 Risk Reduction 방안이 될 수 있습니다.
29. PSM에서 QRA 결과를 검토하는 순서
| 단계 | 확인항목 | 주요 내용 |
|---|---|---|
| ① | Scenario | 누출·화재·폭발·독성 사고 확인 |
| ② | Frequency | 사고발생빈도 |
| ③ | Consequence | 피해범위 계산 |
| ④ | Fatality Model | 사망확률 계산 |
| ⑤ | Population | 인원분포 |
| ⑥ | Occupancy | 체류시간 |
| ⑦ | Individual Risk | 위치별 Risk |
| ⑧ | Risk Contour | Plot Plan 확인 |
| ⑨ | Societal Risk | 다수 인명피해 Risk |
| ⑩ | FN Curve | Acceptance Criteria 비교 |
| ⑪ | Risk Contributor | 주요 Scenario 확인 |
| ⑫ | Control Room | 위치 적정성 |
| ⑬ | Occupied Building | 인원집중 위험 |
| ⑭ | Plant Boundary | 외부 Risk |
| ⑮ | Risk Reduction | 저감방안 검토 |
| ⑯ | ALARP | 추가 저감 가능성 확인 |
| ⑰ | MOC | 변경 후 Risk 변화 확인 |
| ⑱ | Revalidation | 최신 Population·Layout 반영 |
30. Individual Risk와 Societal Risk 비교 정리
| 항목 | Individual Risk | Societal Risk |
|---|---|---|
| 한글 | 개인위험도 | 사회적위험도 |
| 평가대상 | 개인 한 명 | 여러 사람 |
| 주요 질문 | 내가 이 위치에 있으면 얼마나 위험한가 | 한 번의 사고로 몇 명이 동시에 피해를 입을 수 있는가 |
| 주요 입력 | 사고빈도, 위치, 사망확률 | 사고빈도, 사망자 수, Population |
| 인구밀도 영향 | 상대적으로 작음 | 매우 큼 |
| Occupancy 영향 | 존재 | 매우 중요 |
| 대표 결과 | Risk Contour | FN Curve |
| 위치정보 | 중요 | 간접적 |
| 대형사고 영향 | 일부 반영 | 강하게 반영 |
| 주요 활용 | Plant Layout, Boundary Risk | 대규모 인명피해 평가 |
| 저감방향 | 사고빈도·영향범위 감소 | 사고빈도·영향범위·노출인원 감소 |
31. 정리
QRA에서 Individual Risk와 Societal Risk는 모두 사고로 인한 사망위험을 평가하지만 서로 다른 질문에 답합니다.
Individual Risk는 특정 위치에 존재하는 개인 한 명이 사고로 사망할 연간 위험도를 평가합니다.
따라서 주로 Risk Contour를 이용하여 공정지역, Control Room, Office, Plant Boundary 등 위치별 위험수준을 확인합니다.
반면,
Societal Risk는 하나의 사고로 여러 사람이 동시에 사망하는 대규모 인명피해의 빈도를 평가합니다.
따라서 인구분포와 Occupancy가 중요하며 일반적으로 FN Curve를 이용해 표현합니다.
두 개념을 간단하게 구분하면 다음과 같습니다.
Individual Risk = “어디가 위험한가?”
Societal Risk = “한 번에 얼마나 많은 사람이 피해를 입을 수 있는가?”
QRA에서는 둘 중 하나만 선택해서 평가하기보다 함께 검토하는 것이 좋습니다.
Individual Risk가 낮더라도 대규모 사무동이나 Control Room이 사고영향 범위에 있으면 Societal Risk가 높아질 수 있고, 반대로 Individual Risk가 높은 공정지역이라도 거의 무인으로 운영된다면 Societal Risk는 상대적으로 낮을 수 있습니다.
따라서 PSM 실무에서는 Risk Contour를 통해 위치별 위험을 확인하고, FN Curve를 통해 다수 인명피해 가능성을 확인한 뒤, 두 결과를 함께 이용해 설비배치·Occupied Building·비상대응·Risk Reduction 방안을 검토하는 방식이 적절합니다.
Analyst
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