현장 접지 불량 개선 사례 완벽 정리 | PLC 랜덤 리셋·인버터 노이즈 해결법

현장에서 흔한 접지 불량 문제점과
개선 사례 모음 완벽 정리

📌 글번호 98 🎯 제어·자동화 / 트러블슈팅 🔴 고급 👤 현장 전기기술자 대상

01 / 문제 제기

접지 불량, 왜 반복되는가?

PLC가 이유 없이 재기동되거나, 인버터가 지속적으로 에러 코드를 출력하는 상황은 현장 전기기술자라면 누구나 한 번쯤 경험했을 것입니다. 문제를 추적해보면 결국 원인의 상당수는 접지 불량으로 인한 노이즈 유입과 전위차 문제로 귀결됩니다. 그런데도 많은 현장에서 임시방편으로 재시공만 반복하고 근본 원인을 해소하지 못하는 경우가 많습니다.

접지는 단순히 "선 하나 묻는 것"이 아닙니다. KEC 140 계통접지 및 보호접지 기준에 따라 접지 저항값, 접지 도체 단면적, 등전위 본딩 연결 방식 등을 종합적으로 설계해야 안정적인 전기 시스템을 구성할 수 있습니다. 특히 인버터, PLC, 통신 네트워크가 혼재하는 자동화 설비에서 접지 공유나 저항 불량은 치명적인 오작동을 유발합니다.

본 글에서는 현장 접지 불량의 대표 증상 5가지와 실제 개선 사례, 접지 저항 측정 방법, KEC 기준 정리, 그리고 단계별 개선 가이드를 완벽하게 정리합니다. 반복되는 접지 문제를 이 글 하나로 해결하시기 바랍니다.

📌 이 글에서 배우는 핵심 내용
접지 불량 증상 식별 → 접지 저항 측정법 → 개선 사례 분석 → KEC 기준 적용 → 재발 방지 체크리스트

02 / 증상 분류

접지 불량의 5가지 대표 증상

접지 불량은 단일 증상으로 나타나지 않고 복합적인 형태로 표출되어 초기 진단이 어렵습니다. 아래의 5가지 증상이 복합적으로 나타난다면 접지 계통 전면 점검을 우선적으로 실시해야 합니다. 특히 인버터 드라이브와 PLC가 같은 접지 도체를 공유하는 시스템에서는 고주파 노이즈가 디지털 신호에 직접 영향을 주기 때문에 증상이 더욱 뚜렷하게 나타납니다.

⚡

PLC 랜덤 리셋

부하 변동 시 PLC CPU가 갑자기 재시작됩니다. 전원 불안정이 아닌 접지 전위 변동이 주요 원인입니다.

📡

RS-485 통신 오류

PLC↔인버터 통신에서 CRC 에러가 빈발합니다. 접지 루프 전류가 통신 신호에 중첩되어 발생합니다.

🔊

인버터 노이즈 에러

인버터가 OC(과전류) 또는 GF(지락) 에러를 반복합니다. PE 단자 접속 불량이나 공통 접지 임피던스 문제입니다.

📊

아날로그 신호 불안정

4~20mA 또는 0~10V 센서 신호가 흔들립니다. 접지 전위차가 기준 전압에 영향을 주기 때문입니다.

🖥️

HMI 화면 오류

터치스크린이 오동작하거나 화면이 깜빡입니다. 접지된 패널과 HMI 프레임 간 전위차가 원인입니다.

증상별 긴급도 분류표

증상	발생 빈도	긴급도	주요 원인	최우선 점검 항목
PLC 랜덤 리셋	일 1회 이상	🔴 긴급	접지 전위 변동	PE 단자 저항 측정
통신 CRC 에러	수시 발생	🔴 긴급	접지 루프 전류	통신선 실드 접지 확인
인버터 GF 에러	간헐적	🟡 주의	PE 임피던스 불량	인버터 PE 단자 접속 점검
아날로그 신호 편차	지속 발생	🟡 주의	접지 전위차	신호선 실드 단점 접지
HMI 오동작	간헐적	🟢 보통	프레임 접지 미흡	HMI 케이스 접지 확인
전원 라인 노이즈	항시	🟡 주의	고주파 공통 임피던스	EMI 필터 + 접지 분리

03 / 블록 다이어그램

접지 불량 시스템 전체 구성 파악

자동화 설비에서 접지 문제가 발생하는 경로를 이해하려면 인버터, PLC, 통신 네트워크의 접지 경로를 블록 수준에서 파악해야 합니다. 아래 블록 다이어그램은 접지 불량이 발생한 전형적인 현장 구성을 나타냅니다. 각 기기에서 발생한 노이즈가 공통 접지선을 통해 다른 기기에 영향을 주는 경로를 확인하십시오.

【블록 다이어그램】 접지 불량 발생 경로 분석

⚠ 블록 다이어그램 핵심 포인트: 인버터의 IGBT 고주파 스위칭 노이즈(수 kHz~수십 kHz)가 공통 접지 도체를 통해 PLC 전원 및 아날로그 신호선으로 역유입됩니다. 공통 접지 임피던스가 높을수록 전위 변동폭이 커져 오동작 빈도가 증가합니다.

04 / 계통도 (SLD)

접지 계통도 — 불량 전후 비교

아래 단선결선도(SLD)는 접지 불량 상태와 개선 후 상태를 비교하여 보여줍니다. 인버터와 PLC의 접지를 분리하고 독립 접지 도체를 사용하는 것이 가장 효과적인 개선 방법입니다. KEC 140.3에 따라 저압 전기설비의 보호 접지 도체는 최소 단면적 기준을 만족해야 하며, 계통접지는 TN, TT, IT 방식 중 현장 조건에 적합한 방식을 선택해야 합니다.

【계통도 / SLD】 접지 계통 개선 전후 비교

개선 전 상태에서는 인버터와 PLC가 하나의 공통 접지 도체를 공유하며, 접지봉의 저항이 25Ω으로 KEC 140.6의 10Ω 이하 기준을 초과한 상태입니다. 인버터에서 발생한 고주파 노이즈 전류가 공통 접지선을 타고 PLC 전원 회로에 유입되어 랜덤 리셋이 발생합니다. 개선 후에는 각 기기별 독립 접지봉을 설치하고 저항을 3~4Ω으로 유지하며, 등전위 본딩 도체로 연결하여 전위차를 최소화합니다.

05 / 배선도

실제 접지 배선 연결도 및 단자대 구성

현장에서 접지 공사를 수행할 때는 단선도만으로는 부족합니다. PE 단자대 배선 방법과 각 기기의 접지 단자 연결 순서를 정확히 이해해야 합니다. 특히 인버터의 경우 제조사 매뉴얼에서 PE 단자를 지정 위치에만 연결하도록 규정하며, 임의로 다른 접지 경로와 공유하면 노이즈 문제가 재발합니다. 아래 배선도는 인버터, PLC, 센서의 접지를 분리하여 단자대(TB)에 연결하는 방법을 나타냅니다.

【배선도】 PE 단자대 분리 접지 배선도

접지 도체 단면적 선정 기준 (KEC 142.3.2)

상도체 단면적 (mm²)	PE 도체 최소 단면적 (mm²)	적용 기기 예시	전선 색상 (KEC)	비고
S ≤ 16	S (동등)	PLC 전원, 소용량 기기	녹/황 2색 연선	동일 단면적 사용
16 < S ≤ 35	16	인버터 5.5kW급	녹/황 2색 연선	최소 16mm² 확보
S > 35	S/2	대용량 전동기	녹/황 2색 연선	계산값 이상 선정
통신·신호선 실드	2.5 이상	RS-485, 4~20mA	드레인선 단점 접지	수신 측 1점만 접지
판넬 케이스	6 이상	MCC, 제어반 외함	녹/황 연선	등전위 본딩 겸용
접지 간선 (메인)	25 이상	접지 버스바~접지봉	녹/황 또는 나동선	부식 방지 처리 필수

06 / 접속도

등전위 본딩 접속도 — 기기 간 연결

등전위 본딩(Equipotential Bonding)은 서로 다른 기기의 도전성 부분을 동일 전위로 만들어 접지 전위차로 인한 감전 및 노이즈를 방지하는 필수 작업입니다. KEC 143.2에 따르면 TN-S 계통에서 모든 노출 도전 부분과 계통외 도전 부분은 보호 도체(PE)로 주접지 단자(MET)에 접속해야 합니다. 특히 인버터와 전동기 사이의 금속 배관, 케이블 트레이도 반드시 등전위 본딩 경로에 포함시켜야 합니다.

【접속도】 등전위 본딩 및 기기 간 접지 연결도

✅ 등전위 본딩 핵심 원칙:
① 모든 도전성 기기 외함은 MET(주접지 단자)로 연결합니다.
② 인버터 PE 단자는 전용 접지선으로 직접 MET에 연결하며, 다른 기기와 공유하지 않습니다.
③ 통신선 실드는 수신 측 1점만 접지합니다(송신 측 접지 시 루프 전류 발생).
④ 금속 케이블 트레이와 금속 배관도 본딩 도체로 연결합니다.

07 / 개선 사례

현장 실제 개선 사례 3건 분석

아래 사례들은 실제 공장 및 플랜트 현장에서 접지 불량으로 오동작이 반복되었다가 개선 후 완전히 해소된 사례들입니다. 공통점은 단순히 접지봉을 추가하는 것만으로는 부족하고, 접지 경로 설계와 등전위 본딩 체계를 함께 개선해야 한다는 것입니다.

사례 1 — 인버터 노이즈로 PLC 랜덤 리셋 (식품 공장)

현상

55kW 인버터 기동 시 PLC CPU 리셋

대형 냉각 팬 인버터가 기동할 때마다 PLC CPU가 재시작되는 현상이 발생했습니다. 변환기 측정 결과 PE 도체에서 2~3kHz 노이즈 전압이 관찰되었습니다. 접지봉 저항은 28Ω으로 기준의 2.8배였습니다.

원인

공통 접지 + 고저항 접지봉 복합 원인

인버터 PE와 PLC PE가 단일 접지 도체를 공유하고 있었습니다. 인버터 스위칭 전류가 공통 임피던스를 통해 PLC 전원에 전위 변동을 일으켰고, 이것이 CPU 전원 감시 회로를 오동작시켰습니다.

개선

인버터 전용 접지봉 + EMI 필터 추가

인버터 전용 접지봉(동봉 1.5m, 3본)을 별도 설치하여 저항을 3.2Ω으로 낮췄습니다. 인버터 입력 측에 EMI 라인 필터를 추가하고, PLC 전원 회로에는 절연 트랜스를 설치했습니다. 개선 후 6개월간 리셋 0회로 완전 해소되었습니다.

사례 2 — RS-485 통신 CRC 에러 (자동화 물류 창고)

현상

PLC↔인버터 10개 축 Modbus 통신 에러 빈발

물류 컨베이어 시스템에서 RS-485 Modbus RTU 통신이 수시로 에러를 일으켰습니다. 특정 인버터에서 에러가 집중되었으며, 오후 시간대에 빈도가 높아지는 패턴을 보였습니다.

원인

통신 케이블 실드 양단 접지로 루프 전류 발생

RS-485 통신선 실드를 양단(PLC 측 + 인버터 측)에서 모두 접지한 것이 원인이었습니다. 양단 접지 시 접지 간 전위차에 의한 루프 전류가 흘러 통신 신호에 노이즈가 중첩되었습니다. 오후 에러 증가는 여름철 기온 상승으로 접지 저항이 변동하기 때문이었습니다.

개선

실드 단점 접지로 변경 + 종단 저항 재설치

통신 케이블 실드를 PLC 수신 측 1점만 접지하고 인버터 측은 절연 테이프로 처리했습니다. 아울러 RS-485 종단 저항(120Ω)이 탈락된 것을 재설치했습니다. 개선 후 에러율이 98% 감소했으며, 안정적인 통신 품질을 확보했습니다.

사례 3 — 센서 아날로그 신호 편차 (반도체 장비)

현상

4~20mA 압력 센서 신호 ±0.8mA 편차 발생

클린룸 반도체 장비에서 압력 제어 루프의 정밀도가 규격 미달 상태였습니다. 압력 설정값과 실제 피드백 사이에 ±0.8mA 이상의 편차가 발생하여 공정 불량이 간헐적으로 나타났습니다.

원인

AI 모듈 기준 전위 변동 (접지 전위차 0.4V)

측정 결과 PLC AI 모듈의 아날로그 GND와 현장 센서 케이스 접지 사이에 0.4V의 전위차가 존재했습니다. 이 전위차가 4~20mA 신호 루프에 영향을 주어 0.8mA의 오차를 유발하고 있었습니다.

개선

AI 모듈 전원 분리 + 신호 아이솔레이터 추가

PLC AI 모듈 전용 24VDC 전원을 절연형 SMPS로 교체하고, 신호 아이솔레이터(4~20mA 1:1 분리기)를 센서와 PLC 사이에 삽입했습니다. AI 모듈의 아날로그 GND를 별도 접지 단자에 연결하여 전위차를 0.02V 이하로 낮췄습니다. 개선 후 센서 편차는 ±0.05mA로 규격 이내를 달성했습니다.

08 / 측정 방법

접지 저항 측정 절차 및 판정 기준

접지 저항 측정은 전위강하법(3극법)이 가장 정확한 방법으로, 접지 저항계(어스테스터)를 사용합니다. 단순히 멀티미터로 도통을 확인하는 것만으로는 접지 저항값을 판정할 수 없습니다. KEC에서는 저압 전기설비의 접지 저항을 정기적으로 측정하고 기록하도록 규정하며, 전기사업법에 따라 산업용 시설은 연 1회 이상 측정이 권장됩니다.

01

측정 전 준비 — 계통 분리 및 안전 확인

측정 대상 접지 도체를 계통에서 분리하기 전, 반드시 차단기를 개방하고 검전기로 무전압을 확인합니다. 활선 상태에서 접지 도체를 분리하면 감전 위험이 있습니다. 젖은 환경에서는 측정값이 부정확할 수 있으므로 건조한 날씨에 측정합니다.

02

보조 접지봉 설치 (C극, P극)

측정 대상 접지봉(E극)으로부터 10m 간격으로 P극(전압 보조봉), C극(전류 보조봉)을 일직선으로 설치합니다. E-P-C 간격은 최소 5m 이상이어야 하며, 총 거리 20m 이상을 권장합니다. 보조봉은 지표면에 수직으로 깊이 30cm 이상 삽입합니다.

03

접지 저항계 연결 및 측정

접지 저항계의 E 단자를 측정 대상 접지봉, P 단자를 P극 보조봉, C 단자를 C극 보조봉에 연결합니다. 측정 버튼을 눌러 내부 교류 전원(62.5~128Hz)으로 전류를 흘리고 저항값을 판독합니다. 3회 측정하여 평균값을 기록합니다.

04

판정 및 기록

측정값을 KEC 기준과 비교하여 합격/불합격을 판정합니다. 불합격 시에는 접지봉 추가 타입, 접지극 크기 확대, 심타공법 적용 등의 개선 방법을 검토합니다. 측정 날짜, 기상 조건, 측정값을 점검 기록부에 반드시 기재합니다.

접지 저항 기준 비교표 (KEC + 전기기술기준)

접지 종류	접지 저항 기준	적용 계통	측정 주기	KEC 조항
제1종 접지 (고압 계통)	10Ω 이하	고압·특고압 기기 외함	연 1회	KEC 142.5
제2종 접지 (변압기 중성점)	150/Ig Ω 이하	저압 계통 중성점	연 1회	KEC 142.4
제3종 접지 (저압 기기)	100Ω 이하	저압 기기 외함 (단, PLC·인버터: 10Ω 이하 권장)	연 1회	KEC 142.5
특별 제3종 접지	10Ω 이하	400V 초과 저압 기기	연 1회	KEC 142.5
인버터·PLC 전용 접지	10Ω 이하 권장	자동화 제어 설비	6개월 1회	제조사 기준 + KEC
통신 설비 접지	10Ω 이하	서버, HMI, 네트워크	연 1회	정보통신부 기준

09 / KEC 기준

접지 관련 KEC 핵심 조항 정리

한국전기설비규정(KEC) 140 계통접지 및 보호접지 챕터는 접지 불량 방지를 위한 핵심 기준을 규정합니다. 2021년 KEC 전면 개정으로 기존 내선규정과 전기설비기술기준의 접지 관련 조항이 통합되었습니다. 전기기술사 시험에서도 KEC 접지 조항은 자주 출제되는 영역이므로 핵심 조항을 숙지해야 합니다.

KEC 140

계통접지 일반 원칙: TN, TT, IT 계통별 접지 방식 요구사항 규정

KEC 141

계통접지 설계: 접지극 형상, 접지 저항값 산출 방법, 병렬 접지 기준

KEC 142

보호접지 도체: 단면적 선정, 연결 방법, PE/PEN 도체 구분 기준

KEC 143

등전위 본딩: 주본딩·보조본딩 설치 의무 규정, 도전 부분 연결 기준

KEC 144

접지 계통 감시: 접지 연속성 감시, IT 계통 절연감시장치(IMD) 설치

KEC 310

전동기 회로 보호: 인버터 구동 전동기의 접지 및 EMC 추가 요구사항

📋 KEC 143.2 등전위 본딩 핵심 요약:
① 주접지 단자(MET)에는 보호 도체(PE), 접지 도체, 주본딩 도체를 연결해야 합니다.
② 건축물의 금속 구조물, 금속 배관, 케이블 트레이는 모두 주본딩 대상입니다.
③ 욕실 등 특수 장소에는 보조 등전위 본딩을 추가 시설해야 합니다.
④ 본딩 도체의 최소 단면적은 설비의 최대 PE 도체 단면적의 1/2 이상이어야 합니다.

10 / 흔한 실수와 주의사항

현장에서 반복되는 접지 실수 6가지

접지 공사는 완료 후 외관상으로 확인이 어렵기 때문에 시공 단계에서 주의를 기울이지 않으면 수년 후 예기치 못한 트러블로 이어집니다. 아래 6가지는 현장 점검에서 반복적으로 발견되는 대표적인 실수입니다. 접지 공사 완료 후 접지 저항 측정 성적서를 반드시 보관해야 추후 트러블 시 원인 파악이 용이합니다.

❌ 실수 1: 접지 공유

인버터, PLC, 조명 등 모든 기기가 하나의 접지선을 공유합니다. 고주파 노이즈 원인과 민감한 제어 기기가 같은 경로를 사용하게 됩니다.
✅ 해결: 인버터 전용 독립 접지 경로 구성

❌ 실수 2: 저항 측정 생략

접지봉 타입 후 저항 측정 없이 완료 처리합니다. 토양 조건에 따라 저항이 기준을 훨씬 초과할 수 있습니다.
✅ 해결: 시공 직후 + 연 1회 정기 측정 및 기록

❌ 실수 3: 통신선 실드 양단 접지

RS-485, Profibus 등 통신 케이블 실드를 양끝 모두 접지합니다. 접지 루프 전류가 통신 신호를 교란합니다.
✅ 해결: 제어반(수신) 측 1점만 접지

❌ 실수 4: 접지 도체 단면적 부족

배선 비용 절감을 위해 접지선을 상도체보다 가는 것으로 시공합니다. 고장 전류 통전 시 소손되어 보호 기능을 상실합니다.
✅ 해결: KEC 142.3.2 단면적 기준 준수

❌ 실수 5: 접지봉 부식 방치

수년이 지나면 접지봉이 부식되어 저항이 증가합니다. 처음에 기준을 만족해도 시간이 지나면 불량이 됩니다.
✅ 해결: 동봉 또는 동피복 강봉 사용, 정기 측정

❌ 실수 6: 접지 단자 토크 관리 미흡

진동이 많은 현장에서 접지 단자가 느슨해져 접촉 저항이 증가합니다. 간헐적 접지 불량의 가장 찾기 어려운 원인입니다.
✅ 해결: 스프링 와셔 + 지정 토크로 조임, 정기 점검

안전 수칙

⚡

반드시 정전 후 작업

접지 도체 분리·연결 작업은 반드시 해당 회로 차단기를 개방하고 검전기로 무전압 확인 후 수행합니다.

🧤

절연 장갑 착용

접지 저항 측정 시에도 보조봉 설치 및 케이블 연결 작업 중에는 절연 장갑을 착용합니다.

📋

작업 전 회로도 확인

접지 계통도를 사전에 파악하고 분리할 도체의 범위를 확인한 후 작업을 시작합니다.

📏

측정 기록 보관

모든 접지 저항 측정 결과는 날짜, 측정자, 기상 조건과 함께 기록하여 최소 3년 이상 보관합니다.

11 / 실전 적용 가이드

접지 불량 개선 단계별 체크리스트

접지 불량 개선 작업은 순서를 지키는 것이 중요합니다. 무작정 접지봉을 추가하거나 접지선을 교체하는 것만으로는 근본적인 해결이 어렵습니다. 측정-분석-설계-시공-검증의 5단계 프로세스를 따라야 재발을 방지할 수 있습니다. 특히 개선 후 노이즈 측정과 시스템 안정성 테스트를 반드시 수행하여 효과를 정량적으로 확인해야 합니다.

단계	작업 내용	사용 장비	판정 기준	담당
1. 측정	접지 저항 측정 (전위강하 3극법)	접지 저항계(어스테스터)	10Ω 이하	전기기술자
2. 분석	접지 계통도 확인, 공유 경로 파악	설계도면, 검전기	공유 경로 없음	전기기술사
3. 설계	분리 접지 경로 및 등전위 본딩 설계	CAD, KEC 기준	KEC 140 준수	전기기술사
4. 시공	접지봉 추가, 도체 교체, 본딩 연결	전동 해머, 압착 공구	각 단자 규정 토크	전기공사업자
5. 검증	개선 후 저항 재측정 + 노이즈 테스트	오실로스코프, 노이즈 측정기	저항 ≤10Ω, 노이즈 감소 확인	전기기술자
6. 기록	측정 성적서 및 도면 업데이트	점검 기록부	3년 이상 보관	설비 관리자

💡 노이즈 테스트 방법: 개선 후 인버터를 정격 부하로 운전하면서 오실로스코프로 PLC 24V 전원 라인의 노이즈 피크값을 측정합니다. 일반적으로 200mVp-p 이하이면 양호한 상태입니다. 아날로그 신호 품질은 클램프미터로 4~20mA 루프 전류 편차를 측정하여 ±0.1mA 이내를 목표로 합니다.

FAQ

자주 묻는 질문

접지 불량으로 나타나는 가장 흔한 증상은 무엇인가요?

현장에서 가장 많이 보고되는 증상은 PLC 랜덤 리셋과 RS-485 통신 CRC 에러입니다. 특히 인버터가 기동할 때마다 PLC가 재시작된다면 접지 공유와 고저항 접지봉이 복합된 원인인 경우가 대부분입니다. 이 두 가지 증상이 동시에 발생한다면 접지 계통 전면 점검을 최우선으로 진행하셔야 합니다.

접지 저항 기준은 몇 Ω 이하여야 하나요?

KEC 기준으로 저압 기기는 100Ω 이하, 400V 초과 기기와 고압 기기는 10Ω 이하입니다. 그러나 인버터와 PLC 같은 자동화 제어 설비는 제조사 기준과 EMC 요구사항상 10Ω 이하를 강력히 권장합니다. 특히 반도체, 식품, 정밀 기계 등 고정밀 공정에서는 5Ω 이하를 목표로 시공하는 것이 바람직합니다.

KEC 접지 기준에서 등전위 본딩 의무 규정은 어디에 있나요?

KEC 143.2에 등전위 본딩 의무가 규정되어 있습니다. 건축물 내 모든 도전성 부분(금속 배관, 구조물, 케이블 트레이)과 계통외 도전 부분을 주접지 단자(MET)에 연결해야 합니다. 특히 욕실과 의료 장소에는 보조 등전위 본딩을 추가로 시설해야 하는 강화 규정이 있습니다.

접지 개선 후 효과를 어떻게 확인하나요?

개선 효과는 정량적으로 확인해야 합니다. 접지 저항계로 저항값을 재측정하고 10Ω 이하임을 확인한 뒤, 오실로스코프로 PLC 전원 라인의 노이즈 피크값이 200mVp-p 이하인지 측정합니다. 아울러 통신 에러 카운터를 초기화하고 24시간 이상 운전하여 에러 발생 유무를 모니터링하는 것이 가장 신뢰할 수 있는 검증 방법입니다.

전기기술사 시험에서 접지 불량이 출제되나요?

네, 전기기술사 실기 시험에서 접지 개선 사례와 KEC 접지 기준 문제는 자주 출제됩니다. 특히 TN-S 계통에서의 등전위 본딩 방법, 접지 도체 단면적 선정 계산, PLC/인버터 설비의 EMC 대응 접지 방법이 주요 출제 포인트입니다. KEC 140~144 조항과 등전위 본딩 개념을 정리해 두시면 도움이 됩니다.

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