KR100597724B1 - 원전 수조내 중수로형 핵연료다발 취급기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원전 수조내 중수로형 핵연료다발을 수중에서 안전하게 이동시키기 위한 핵연료다발 취급기기에 관한 것이다.

본 발명은 원통형 핵연료다발의 둘레를 감싸잡을 수 있도록 형성된 원통형 집게부와, 상기 집게부의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된 크랭크를 구비하는 그립부; 전단에는 상기 크랭크와 회동가능하게 연결되는 그립홀더부가 형성되고 후단에는 중공 내주면에 암나사가 형성된 노브 홀더를 구비하는 컬럼파이프; 외주면에 수나사가 형성되어 회전에 의해 상기 노브 홀더내에서 전진후진하는 노브; 전단은 상기 그립부의 지지축에 연결되고 후단은 상기 그립 홀더부를 통해 상기 컬럼파이프의 전단측내부로 연결되는 제 1샤프트; 후단은 크레인 후크와 연결되고 전단은 상기 노브를 관통하여 상기 컬럼파이프의 후단측 내부로 연결되며 상기 노브와 함께 전진 후진하는 제 2 샤프트; 및 상기 컬럼파이프의 내부 중공에 구비되고 상기 제 1샤프트의 후단과 제 2샤프트의 전단을 연결하여 길이방향 운동을 전달하는 커넥팅 로드; 를 포함하는 원전 수조내 중수로형 핵연료다발 취급기기를 제공한다.

핵연료다발 취급기기, 그립부, 노브, 커넥팅 로드, 컬럼파이프

Description

원전 수조내 중수로형 핵연료다발 취급기기 {Handling Tool of CANDU Fuel Bundle at In-Bay of a CANDU Power Plant}

도 1은 종래의 핵연료다발 취급기기를 도시한다.

도 2는 본 발명에 의한 중수로형 핵연료다발 취급기기의 상면을 도시한다.

도 3은 본 발명에 의한 중수로형 핵연료다발 취급기기의 측면을 도시한다.

도 4 및 5는 본 발명에 의한 취급기기의 그립부에 대한 사시도이다.

도 6은 본 발명에 의한 노브와 홀더의 평면도이다.

도 7은 본 발명에 의한 컬럼파이프의 상세 평면도이다.

도 8은 본 발명에 의한 커넥팅 로드의 상세 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100... 종래 취급기기 110... 원터치 레버

120... 집게부 1... 핵연료다발

10... 그립부 11... 원통형 집게부

12... 크랭크 13... 지지축

14... 그립홀더부 20... 컬럼파이프

21... 중공 22... 제 1체결구

23... 제 2 체결구 30... 노브

31... 노브홀더 40... 제 1샤프트

50... 제 2샤프트 60... 커넥팅 로드

61... 소켓 62... 볼

70... 크레인 후크

본 발명은 중수원전 수조내 중수로형 핵연료다발의 취급기기(handling tool)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원전 수조내 중수로형 핵연료다발을 수중에서 안전하게 이동시키기 위한 취급기기에 관한 것이다.

일반적으로 원자로는 노심, 반사체, 차폐체, 냉각장치 및 계측제어장치로 구성되어 있다. 원자로의 심장부에 해당하는 노심은 핵연료와 고속중성자를 열중성자로 감속시키기 위한 감속재, 발생된 열을 제거하는 냉각재 등으로 구성된다. 상기 감속재와 냉각재로 중수(heavy water)를 사용하는 원자로를 중수로(heavy water reactor)라고 한다.

여기서 중수는 수소보다 무거운 중수소와 산소가 화합하여 만들어진 물을 말 하며, 이러한 중수를 사용하는 중수로로는 캐나다에서 최초로 개발된 캔두(CANDU)가 있고, 현재 국내에는 4기의 가압중수로가 가동중에 있다.

이러한 중수로에는 천연우라늄의 산화물 연료에 지르칼로이를 피복한 연료봉 여러개를 다발로 한 핵연료다발을 만들어 수평으로 놓여있는 원통모양의 칼란드리아에 장전하여 냉각수를 가열하게 된다. 상기 핵연료다발 즉, 원자로에 장전된 핵연료다발은 고온, 고압, 고 방사능 등의 환경에 의해 변형이 일어날 수 있다. 특히 중수로의 경우 변형이 일어난 핵연료다발은 핵연료채널에 영향을 미칠 수 있으므로 중수로에서 조사 방출된 핵연료다발에 대한 제원 측정이 필요하며, 이러한 측정데이터는 핵연료채널의 건전성 평가에도 이용될 수 있다.

따라서 중수원전의 수용조 또는 저장조에서 사용후핵연료의 검사를 위해 핵연료다발을 이동시키거나 사용후핵연료저장바스켓에 옮기는 경우 이를 안전하게 이동시킬 수 있는 장치가 필요하다.

이에 따라 종래에 도 1에서 도시된 바와 같은 취급기기가 제안된 바 있고, 이를 설명하면 다음과 같다.

종래의 사용후핵연료다발 취급기기(100)는 원터치 레버(lever, 110)와, 도시된 바와 같이 핵연료다발을 2/3 정도를 감싸는 집게부(120)를 구비한다. 상기 원터치 레버(110)를 취급기기(100)의 길이방향과 수직되게 하면 집게부(120)가 닫혀서 핵연료다발을 감싸고, 상기 원터치 레버(110)를 회동시켜 취급기기(100)의 길이 방향과 일직선되게 하면 상기 집게부(120)가 열리도록 구성되어 있다. 이처럼, 종래 의 사용후핵연료다발 취급기기(100)는 상기 레버(110)를 간단하게 회동시킴으로써(화살표방향) 상기 집게부(120)를 작동시킬 수 있었다.

그러나 이러한 장치는 상기 레버를 원터치로 회동시킴으로써 집게부를 손쉽게 작동시킬 수는 있지만, 반면 실수 등으로 상기 레버를 건드린 경우 상기 집게부가 열리게 되어 핵연료다발을 떨어트릴 수 있어 안전성 결여라는 큰 문제가 있다.

또한, 이러한 장치는 도시된 바와 같이 집게부가 핵연료다발의 2/3만을 감싸므로 상기 집게부와 핵연료다발의 접촉면적이 작아지고, 이로 인해 상기 접촉부분의 응력(stress)이 커져 핵연료다발의 변형 손상의 우려가 있는 문제가 있다.

이에 더하여 종래의 핵연료다발 취급기기는 전체 길이가 고정되어 있어, 원전 수조내의 원하는 깊이까지 핵연료다발을 이동시킬 수 없는 문제가 있었다.

따라서 상기와 같은 문제를 방지할 수 있는 중수로형 핵연료다발 취급기기가 당해 기술분야에서 요구되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 원통형 집게부로 핵연료다발의 둘레 전체를 감싸고, 노브(knob)를 나사방식으로 회전시켜 상기 집게부를 작동시킴으로써 안전성을 높히며, 또한 길이조정이 가능하도록 형성되어 원하는 깊이까지 핵연료다발을 이동시킬 수 있는 중수로형 핵연료다발 취급기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 해결하기 위하여 본 발명은 지지축을 중심으로 벌려지거나 오므려져서 원통형 핵연료다발의 둘레를 감싸잡을 수 있도록 형성된 원통형 집게부와, 상기 집게부의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된 크랭크를 구비하는 그립(grip)부; 전단에는 상기 크랭크와 회동가능하게 연결되는 그립홀더부가 형성되고 후단에는 중공 내주면에 암나사가 형성된 노브 홀더(knob holder)를 구비하며 전단부터 후단까지 원통형의 중공을 제공하는 컬럼파이프(column pipe); 외주면에 수나사가 형성되어 회전에 의해 상기 노브 홀더내에서 전진후진하는 노브; 전단은 상기 그립부의 지지축에 연결되고 후단은 상기 그립 홀더부를 통해 상기 컬럼파이프의 전단측내부로 연결되는 제 1샤프트(shaft); 후단은 크레인 후크(crane hook)와 연결되고 전단은 상기 노브를 관통하여 상기 컬럼파이프의 후단측 내부로 연결되며 상기 노브와 함께 전진 후진하는 제 2 샤프트; 및 상기 컬럼파이프의 내부 중공에 구비되고 상기 제 1샤프트의 후단과 제 2샤프트의 전단을 연결하여 길이방향 운동을 전달하는 커넥팅 로드(connecting rod); 를 포함하며, 상기 노브를 회전시키면 제 2샤프트와, 커넥팅로드 및 제 1샤프트가 길이방향으로 전진 후진 운동하여 상기 그립부를 작동시키는 중수로형 핵연료다발 취급기기를 제공한다.

여기서, 상기 커넥팅 로드 및 컬럼 파이프는 소정 단위 길이로 양단에 연결가능하도록 형성되어 상기 커넥팅 로드 또는 컬럼 파이프의 연결갯수에 따라 길이조절이 가능한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 커넥팅 로드는 양단이 소켓과 볼 형상으로 각각 형성되는 것이 바람직하며, 이로써 길이방향의 운동은 전달하고 축 중심의 회전 운동은 전달하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 3은 본 발명에 의한 중수로형 핵연료다발 취급기기의 상면과 측면을 각각 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 원통형 집게부(11)와 상기 집게부(11)의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된 크랭크(12)를 구비하는 그립부(10)와, 전단부터 후단까지 원통형의 중공을 제공하는 컬럼파이프(20), 외주면에 수나사가 형성되어 회전에 의해 노브홀더 (31)내에서 전진 또는 후진하는 노브(30), 상기 컬럼파이프(20)의 전단측 내부로 연결되는 제 1샤프트(40), 상기 컬럼파이프(20)의 후단측 내부로 연결되는 제 2 샤프트(50) 및 상기 컬럼파이프(20)의 내부 중공에 구비되는 커넥팅 로드(60)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 상기 노브(30)를 회전시킴으로써 제 2샤프트(50), 커넥팅로드(60) 및 제 1샤프트(40)가 길이방향으로 전진 후진 운동하도록 하고, 이로써 상기 그립부(10)가 작동되어 핵연료다발을 안전하게 이동시킬 수 있다.

도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 그립부(10)는 지지축(13)을 중심으로 벌려지거나 오므려져서 원통형 핵연료다발(1)의 둘레 전체를 감싸잡을 수 있도록 형성된 원통형 집게부(11)와, 상기 집게부(11)의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된 크랭크(12)를 구비하고 있다. 이처럼 본 발명은 종래의 취급기기와 달리 원통형 집게부(11)를 가짐으로써 핵원료다발의 둘레 전체를 감싸잡을 수 있어 핵연료다발(1)의 이동에 안전성을 크게 높일 수 있을 뿐만 아니라, 상기 핵연료다발(1)과 상기 원통형 집게부(11)의 접촉면적을 균일하게 함으로써 핵연료다발의 변형손상을 방지할 수 있다.

상기 컬럼파이프(20)는 상기 그립부(10)와 연결되어 있는데, 전단에는 그립홀더부(14)가 형성되어 상기 그립부(10)의 크랭크(12)와 회동가능하게 연결되고, 후단에는 노브 홀더(31)가 구비된다. 또한 상기 컬럼파이프(20)는 전단부터 후단까지 원통형의 중공을 제공하여 후술할 커넥팅 로드(60)를 그 내부에 구비할 수 있다.

본 발명은 종래의 취급기기가 원터치 레버를 사용하여 집게부를 작동시키는 것과 달리 노브를 나사방식으로 회전시켜 상기 그립부를 작동시킨다. 이는 상기 핵연료다발을 이동시키는 도중에 실수 등으로 레버를 수직으로 올려 상기 집게부가 열려서 핵연료다발을 떨어뜨릴 수 있는 위험을 방지하기 위함이다.

즉, 외주면에 수나사가 형성된 노브(30)는, 고정된 노브 홀더(31)내에서 회전에 의해 전진후진을 함으로써 상기 그립부(10)를 작동시키게 되고, 이로써 상기 그립부의 작동이 보다 더 안전하게 이루어질 수 있는 것이다.

또한 본 발명은 도시된 바와 같이 제 1 샤프트(40)와 제 2샤프트(50)를 포함하는데, 상기 제 1샤프트(40)는 전단은 상기 그립부의 지지축(13)에 연결되고 후단은 상기 그립 홀더부(14)를 통해 상기 컬럼파이프(20)의 전단측 내부로 연결된다. 또, 상기 제 2샤프트(50)는 후단은 크레인 후크(70)와 연결되고 전단은 상기 노브(30)를 관통하여 상기 컬럼파이프(20)의 후단측 내부로 연결되며 상기 노브(30)와 함께 전진 후진한다.

상기에서 언급한 바와 같이 상기 컬럼파이프(20)의 내부 중공에 구비되는 커넥팅 로드(60)는 상기 제 1샤프트(40)의 후단과 제 2샤프트(50)의 전단을 연결하여 길이방향 운동을 전달한다.

여기서, 상기 커넥팅 로드(60) 및 컬럼 파이프(20)는 소정 단위 길이로 양단에 연결가능하도록 형성되어 있으며, 이는 전체 길이가 고정된 종래 취급기기와 달리 원하는 소정 단위 길이로 연장가능한 장점이 있다. 이에 대해서는 이하에서 도 7 및 8을 참조하여 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 및 5는 본 발명에 의한 핵연료다발 취급기기의 그립부를 상세하게 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 집게부(11)가 지지축(13)을 중심으로 오므려져서 원통형 핵연료다발의 둘레 전체를 감싸잡는 형태의 그립부를 도시하고 있다. 반면 도 5에서는 집게부(11)가 지지축(13)을 중심으로 벌려져 원통형 핵연료다발을 놓은 형태의 그립부를 도시하고 있다.

상기 그립부(10)는 상기에서 설명한 바와 같이, 원통형 집게부(11)와 크랭크(12)를 구비하며, 상기 원통형 집게부(11)는 상기 지지축(13)을 중심으로 오므려지거나 벌려져서 원통형 핵연료다발의 둘레 전체를 감싸잡을 수 있도록 형성된다. 또한 상기 크랭크(12)는 상기 집게부(11)의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된다.

즉, 본 발명은 노브의 일 방향 회전에 의한 제 1샤프트, 커넥팅 로드 및 제 2샤프트의 전진운동에 따라 상기 크랭크(12)가 회동하면서 상기 집게부(11)가 닫힐 수 있고(도 4참조), 또는 상기 노브의 반대 방향 회전에 의한 제 1샤프트, 커넥팅 로드 및 제 2샤프트의 후진운동에 따라 상기 크랭크가 회동하면서 상기 집게부(11)가 열릴 수 있다(도 5 참조). 이처럼 본 발명은, 도시된 바와 같이 핵연료다발의 둘레 전체를 감싸잡을 수 있어 핵연료다발 이동에 안전성을 크게 높일 뿐 만 아니라, 핵연료다발과 집게부의 접촉면적을 균일하게 하여 핵연료다발의 변형손상을 방지할 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에 의한 노브와 홀더가 결합된 상태를 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 노브(30)는 외주면에 수나사가 형성되고, 상기 노브 홀더(31)는 내주면에 암나사가 형성된다. 이로써 상기 노브(30)는 상기 노브 홀더(31)내에서 나사방식 회전에 의해 전진후진을 할 수 있는 것이다.

다시말해, 상기 노브 홀더(31)는 고정되어 있으며, 상기 노브(30)의 회전시 상기 노브(30)를 관통하고 있는 제 2샤프트는 상기 노브(30)와 함께 전진 또는 후진 운동을 하게 될 것이다.

이처럼 본 발명은 노브를 나사방식으로 회전시켜 상기 그립부를 작동시킴으로써, 상기 핵연료다발을 이동시키는 도중 실수로 원터치 레버를 건드려 핵연료다발을 떨어뜨리는 위험을 방지할 수 있다.

도 7 및 8은 본 발명에 의한 컬럼파이프와 커넥팅 로드의 평면을 도시하고 있으며, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 컬럼파이프(20)는 도 7에서 도시된 바와 같이, 전단부터 후단까지 원통형의 중공(21)을 제공하여 커넥팅 로드를 그 내부에 구비할 수 있도록 형성된다. 그리고 상기 컬럼파이프(20)는 전단에는 그립홀더부(14)가 형성되어 상기 그립부의 크랭크와 회동가능하게 연결되고, 후단에는 중공 내주면에 암나사가 형성된 노브 홀더를 구비한다.

이때 상기 컬럼 파이프(20)는 소정 단위 길이로 양단에 연결가능하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 그 연결갯수에 따라 길이조절이 가능하도록 하기 위함이며, 이 경우는 그 내부 중공에 구비되는 커넥팅 로드도 마찬가지로 소정의 길이 단위로 연장되도록 할 수 있을 것이다.

또한 이경우 상기 컬럼 파이프(20)는 소정 단위 길이로 연결되는 일단에 수나사가 형성된 제 1체결구(22)가 구비되고, 타단에 내주면에 암나사가 형성된 제 2체결구(23)가 구비되어 상기 제 1체결구(22)와 제 2 체결구(23)가 체결됨으로써 소 정 단위 길이로 연장되고, 또한 고정될 수 있는 것이다.

상기 컬럼파이프(20)의 내부 중공(21)에 구비되는 커넥팅 로드(60)는 도 8에서 도시된 바와 같이 상기 제 1샤프트(40)의 후단과 제 2샤프트(50)의 전단을 연결하고 있으며, 상기 제 2샤프트(50)의 전진 또는 후진운동을 제 1샤프트(40)로 전달하는 역할을 한다.

여기서, 상기 커넥팅 로드(60) 역시 소정 단위 길이로 양단에 연결가능하도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 그 연결갯수에 따라 길이조절이 가능하도록 하기 위함이며, 이로써 본 발명은 종래의 취급기기와 달리 소정 단위 길이로 연장가능한 장점을 갖는다.

또한 이때, 상기 커넥팅 로드(60)는 그 양단이 소켓(61)과 볼(62) 형상으로 각각 형성되어 결합될 수 있으며, 이로 인해 상기와 같이 길이방향의 운동은 전달하고 축 중심의 회전 운동은 전달하지 않게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 중수로형 핵연료다발 취급기기의 작동을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

원전 수조내 핵연료다발(1)을 이동하기 위해서 본 발명에 의한 취급기기를 이용하는 경우, 먼저 상기 노브(30)를 일방향으로 회전시키면, 상기 고정된 노브 홀더(31)내에서 나사방식으로 회전되면서 취급기기의 길이방향으로 상기 노브(30)가 전진 또는 후진운동하게 된다. 이때 상기 노브(30)를 관통하여 컬럼파이프(20)의 후단측 내부로 연결된 제 2 샤프트(50)는 상기 노브(30)와 함께 전진 또는 후진 하게 된다. 상기 제 2샤프트(50)의 전진 또는 후진 즉, 길이방향 운동은 상기 칼럼파이프(20)의 내부에 구비되고 상기 제 2샤프트(50)의 전단에 연결된 커넥팅 로드(60)로 전달된다. 이는 또 상기 커넥팅 로드(60)의 전단 즉, 상기 컬럼파이프(20)의 전단측 내부로 연결되는 제 1샤프트(40)로 전달된다. 결국 상기 제 1 샤프트(40)의 길이방향운동은 상기 제 1 샤프트(40)의 전단에 연결된 상기 그립부(10)를 작동시키게 되는 것이다.

즉, 상기 노브(30)로부터 전달된 길이방향의 운동은 상기 원통형 집게부(11)의 양후단에 연결된 크랭크(12)를 회동시키고, 이에 의해 상기 원통형 집게부(11)가 지지축(13)을 중심으로 벌려지거나 오므려져서 원통형 핵연료다발(1)의 둘레를 감싸잡을 수 있도록 한다.

다시 말해, 본 발명은 상기 노브(30)를 회전시키고, 상기 노브의 회전에 의한 전진 또는 후진 운동을 연속적으로 연결된 제 2샤프트(50), 커넥팅로드(60) 및 제 1샤프트(40)로 차례로 전달하여 상기 그립부(10)를 작동시키는 것이다.

여기서, 상기 커넥팅 로드(60) 및 컬럼 파이프(20)는 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이 소정 단위 길이로 양단에 연결할 수 있고, 그 연결갯수에 따라 길이조절이 가능하다.

이처럼 본 발명은 상기 노브를 나사방식으로 회전시켜 그립부를 작동시키고, 원통형 집게부로 핵연료다발 둘레 전체를 감쌀 수 있음으로써 핵연료다발의 이동에 안전성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

이상은 본 발명에 대하여 실시예를 통하여 상세히 설명한 것으로, 이는 예시이며 본 발명을 이에 한정하는 것은 아니다.

본 발명에 의한 중수로형 핵연료다발 취급기기는 그립부가 원통형 집게부를 구비하여 핵연료다발 둘레 전체를 안전하게 감싸므로 안전성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 노브를 나사방식으로 회동시켜 그립부를 작동시킴으로써 수중에서 핵연료다발의 이동시 안전성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

이에 더하여, 본 발명에 의하면 핵연료다발 취급기기의 길이를 조정할 수 있어, 원전 수조내에서 원하는 깊이까지 핵연료다발을 안전하게 이동시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 지지축을 중심으로 벌려지거나 오므려져서 원통형 핵연료다발의 둘레를 감싸잡을 수 있도록 형성된 원통형 집게부와, 상기 집게부의 양후단에 각각 회동 가능하게 연결된 크랭크를 구비하는 그립부;

   전단에는 상기 크랭크와 회동가능하게 연결되는 그립홀더부가 형성되고, 후단에는 중공 내주면에 암나사가 형성된 노브 홀더를 구비하며, 전단부터 후단까지 원통형의 중공을 제공하는 컬럼파이프;

   외주면에 수나사가 형성되어 회전에 의해 상기 노브 홀더내에서 전진후진하는 노브;

   전단은 상기 그립부의 지지축에 연결되고, 후단은 상기 그립 홀더부를 통해 상기 컬럼파이프의 전단측내부로 연결되는 제 1샤프트;

   후단은 크레인 후크와 연결되고, 전단은 상기 노브를 관통하여 상기 컬럼파이프의 후단측 내부로 연결되며, 상기 노브와 함께 전진 후진하는 제 2 샤프트; 및

   상기 컬럼파이프의 내부 중공에 구비되고, 상기 제 1샤프트의 후단과 제 2샤프트의 전단을 연결하여 길이방향 운동을 전달하는 커넥팅 로드; 를 포함하며,

   상기 노브를 회전시키면 제 2샤프트와, 커넥팅로드 및 제 1샤프트가 길이방향으로 전진 후진 운동하여 상기 그립부를 작동시키는 중수로형 핵연료다발 취급기기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 커넥팅 로드 및 컬럼 파이프는 소정 단위 길이로 양단에 연결가능하도록 형성되어, 상기 커넥팅 로드 또는 컬럼 파이프의 연결갯수에 따라 길이조절이 가능한 것을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발 취급기기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 커넥팅 로드는 양단이 소켓과 볼 형상으로 각각 형성됨으로써 길이방향의 운동은 전달하고 축 중심의 회전 운동은 전달하지 않는 것을 특징으로 하는 중수로형 핵연료다발 취급기기.

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