KR100911419B1 - 발광다이오드 센서등 - Google Patents
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Abstract
일정거리이내에서 인체를 감지하여 자동으로 점등과 소등이 이루어지는 발광다이오드 센서등에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 인체를 감지하여 감지신호를 출력하는 인체감지센서부; 상기 감지신호에 응답하여 교류전원을 일정시간동안 스위칭하는 제어부; 상기 스위칭에 의해 인가되는 교류전원이 전압강하 및 정류된 직류전원으로 발광하는 발광부; 및 상기 발광부에서 발생된 빛을 확산시키며, 상기 발광부쪽 표면에 유백색확산체가 도포되어 눈부심을 방지하는 확산부를 구비하여 이루어진다.
센서등, 발광다이오드, 확산, 정류
Description
본 발명은 센서등에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 일정거리이내에서 인체를 감지하여 자동으로 점등과 소등이 이루어지는 복수의 발광소자(LEDs)가 장착된 발광다이오드 센서등에 관한 것이다.
일반적인 센서등은 현관, 계단, 복도, 화장실, 주차장 등과 같은 곳에서 인체의 움직임을 센서가 감지할 경우, 백열등이나 형광등 등에 의해 설정된 시간동안 자동으로 조명되고, 설정된 시간이 경과하면 자동으로 소등되도록 하는 것이다.
이와 같은 센서등에는 통상적으로 백열등이나 형광등이 주로 사용된다. 센서등에 적용된 백열등은 센서의 감지와 동시에 점등이 되지만, 조도가 낮고 수명이 짧은 단점이 있다. 그리고 센서등에 적용되는 형광등의 경우에는 안정기를 필요로 하고 점등시간이 긴 단점이 있다.
따라서, 최근에는 이러한 백열등이나 형광등의 단점을 개선하면서, 고휘도 및 고수명을 갖는 발광다이오드(LED)를 센서등에 많이 적용하고 있다. 대한민국 등 록실용신안공보 제20-421150호(2006.07.07. 공고)에는 발광다이오드를 이용한 센서등이 개시되어 있다. 상기 문헌에 의하면, 발광다이오드를 이용한 센서등은 교류를 직류로 변환하는 직류변환장치, 직류변환장치가 장착되는 하우징, 직류변환장치로부터 연결 접속되는 발광다이오드, 발광된 빛을 확산시키는 커버, 인체의 온도를 감지하는 인체감지센서, 센서의 감지신호로 발광다이오드를 점소등시키는 제어장치가 포함하여 이루어진다.
그러나, 상기 발광다이오드를 이용한 센서등은 인체감지센서가 인체에서 발산되는 열에 의한 주변온도의 변화를 감지하는 것이므로 스위칭 속도가 느리거나, 겨울철에는 인체로부터 열의 감지가 용이하지 않아 발광다이오드의 점등이 되지 않는 등의 문제가 있다.
또한, 상기 발광다이오드를 이용한 센서등은 빛을 확산하는 커버는 반구형으로 발광다이오드에서 발광된 빛을 효과적으로 확산하지 못할 뿐만 아니라, 발광다이오드의 강렬한 빛이 커버를 통과하여 눈부심을 발생시키는 문제가 있으며, 더욱이 직류변환장치에서 인가된 교류전원을 정류하여 직류전원으로 제어장치와 발광다이오드로 공급할 수 있도록 준비된 상태이므로 직류변환장치에서 많은 열이 발생되어 회로부품의 망실을 초래할 수 있는 여러 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 눈부심을 최대한 억제할 수 있으며, 인체감지에 따른 발광다이오드 센서등의 보다 빠른 스위칭을 유도하고, 발광부의 발열을 효과적으로 통풍시킬 수 있는 케이스 구조를 갖는 발광다이오드 센서등을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 인체를 감지하여 감지신호를 출력하는 인체감지센서부; 상기 감지신호에 응답하여 교류전원을 일정시간동안 스위칭하는 제어부; 상기 스위칭에 의해 인가되는 교류전원이 전압강하 및 정류된 직류전원으로 발광하는 발광부; 및 상기 발광부에서 발생된 빛을 확산시키며, 상기 발광부쪽 표면에 규불화소다(60~65 이하, 중량부), 소다회(20~30), 빙정석(1~3), 리사지(0.8~2), 수산화알루미나(0.5~2), 형석(0.5~1.5), 탄산가리(0.5~1.5), 초석(1.5~2.5), 탄산바륨(0.5~1.5), 알루미나(0.5~1.5) 및 아연화(0.5~1.5)가 혼합되어 광투과율(55~60%), 광확산율(50~55%), 광산란율(90~98%)을 갖는 유백색확산체가 도포되어 눈부심을 방지하는 확산부를 구비하여 이루어진다.
본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 확산부를 통해 발광부로부터 방사된 빛의 확산을 향상시켜 눈부심을 최소화시키고, 센서의 감지와 동시에 보다 향상된 교류전원의 스위칭을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 발광부의 저전력 설계와 더불어 발광부의 발열에 대응하는 케이스 구조를 제공하며, 한 쌍의 발광부로 조도를 향상시켜 센서등의 기능을 부가하고, 고휘도의 발광다이오드의 적용으로 고수명 및 고효율의 센서등을 구현할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발광다이오드 센서등에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등을 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발광다이오드 센서등의 결합사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 센서등의 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등(100)은 케이스(10), 전면플레이트(11), 적어도 하나의 수용체(20), 인체감지센서부(42), 제어부(40) 및 확산부(32)를 구비하여 이루어진다.
상기 케이스(10)는 현관, 계단, 화장실, 주차장 등의 천장 내부에 매입되어, 천정 내부, 구체적으로는 천정 내부의 구조물에 수평으로 고정되어 있는 브래킷(50)에 결합된다. 케이스의 재질은 합성수지가 될 수도 있으나, 금속재질인 것이 바람직하다. 케이스(12)의 고정을 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 케이스 양쪽 측면에는 일정 길이 및 일정 폭을 갖는 고정슬릿(12)이 형성되어 있고, 브래킷(50)의 양쪽 측면에는 홀이 형성되어 있다. 따라서, 케이스(10)의 고정슬릿(12)과 브래킷(50)의 홀을 관통하는 볼트(51)에 의해 케이스(10)가 브래킷(50)에 고정된다. 물 론, 고정슬릿(12)에서 볼트(51)가 관통하는 고정 위치에 따라 브래킷(50)의 높이 조절도 이루어질 수 있다.
도 1 및 도 2와 같이, 케이스(10)에 적어도 하나의 통풍구(15)가 형성되어 있는 경우, 발광부(27)에서 발생되는 열이 통풍구(15)를 통해서 외부로 용이하게 방출될 수 있다. 이러한 통풍구(15)는 케이스(10)의 측면에 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다.
전면플레이트(11)는 인체감지센서부(42)의 삽입 고정을 위한 센서공(14)과 수용체(20) 삽입 고정을 위한 적어도 하나의 통공(13)이 형성되어 있으며, 천장 표면에 밀착되어 케이스(10) 전면에 부착된다. 물론, 전면플레이트(11)는 케이스와 일체로 구성될 수 있다. 전면플레이트(11)는 케이스(10)보다 큰 사이즈를 갖도록 구성되어 케이스(10)가 천장의 내부에 매입되는 반면에, 전면플레이트(11)의 가장자리는 천장에 형성되는 관통부분의 가장자리 표면에 밀착되어 외부로 드러난다.
도 1 내지 도 3에 도시된 예에서는 발광다이오드 센서등(100)의 케이스(10)를 직육면체 형태로 나타내고, 전면플레이트(11)를 직사각형 형태로 나타내었지만, 디자인의 설계에 따라 다른 형태들로도 변형 제작할 수도 있다. 예컨대, 전면플레이트(11)를 삼각형, 오각형, 원형 등의 형태로 나타낼 수 있고, 케이스(10)를 육각 기둥 등의 형태로 나타낼 수 있다.
수용체(20)는 전면플레이트(11)에 형성된 통공(13)에 각각 삽입되며, 전면에 발광부(27)를 수용한다. 발광부(27)의 수용을 위해, 수용체(20)는 반구형이 될 수 있다. 수용체(20)에 발광부(27)이 고정되도록 하기 위하여, 캡(25)과 고정링(26)이 마련된다. 캡(25)은 수용체(20)의 내측에 고정되며, 발광부(27) 배면의 돌출부분이 삽입되도록 전면에 홈이 형성되어 있다. 고정링(26)은 내주면이 발광부(27)의 외주면에 결합되고, 외주면이 수용체(20)의 내주면에 결합되어, 발광부(27)의 유동을 제한시킨다. 따라서 발광부(27)는 캡(25)에 의해 배면이 지지되고, 고정링에 의해 측면이 고정된다. 이때, 고정링(26)은 고무재질과 같은 절연체 재질로 되어 있는 것이 바람직하다.
발광부(27)의 전면에는 기판(28)에 실장된 복수의 발광다이오드(LEDs, 29)가 일정 간격으로 배열되어 있으며, 발광부(27)의 배면에는 교류전원을 전압강하 및 정류시켜 복수의 발광다이오드(29)로 인가시키기 위한 회로가 마련된다.
수용체(20)는 배면에 복수의 통공(23)이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 발광부(27)에서 발생하는 열은 복수의 통공(23)을 통하여 케이스(10) 내부 공간으로 방출되고, 이 열은 케이스(10)에 마련된 통풍구(15)를 통하여 외부로 빠져나가게 된다.
인체감지센서부(42)는 전면플레이트(11)에 형성된 센서공(14)에 삽입되며, 인체를 감지하여 감지신호를 출력한다. 인체감지센서부(42)는 인체를 감지할 수 있는 감지센서라면 어느 것이든 이용할 수 있으나, 특히 온도변화 등에 크에 민감하지 않은 모션감지센서, 적외선감지센서, 초음파감지센서 중 어느 하나를 이용하는 것이 바람직하다. 인체감지센서부(42)는 제어부(40)에 전기적으로 연결된다. 도 1 및 도 2에는 인체감지센서부(42)의 배면이 제어부(40)에 구조적으로 결합되는 예가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전면플레이트(11)의 센서공(14) 전면에는 보호미러(16)가 장착되어 있다. 보호미러(16)는 인체감지센서부(42)를 커버하여 외부로부터 보호하는 역할을 하며, 또한 인체나 적외선 등의 용이한 감지가 이루어지도록 하는 역할을 한다.
제어부(40)는 케이스(10) 내부에 미리 정해진 위치에 고정되며, 인체감지센서부(42)의 감지신호에 응답하여 발광부(27)로 인가되는 전원을 제어한다. 인체감지센서부(42)로부터 감지신호를 입력되면, 제어부(40)는 일정시간동안 발광부(27)에 전원을 인가하고, 정해진 일정시간이 경과하면 전원 인가를 중지한다.
이때 제어부(40)는 스위칭회로(44)의 스위칭신호가 발생한 후에 일정 시간을 카운트한다. 이를 위해 제어부(40)에는 미리 정해진 스위칭 시간을 카운트하는 타이머(미도시)가 내장되어 있다. 제어부(40)는 발광부(27)에 전원을 인가하여 점등과 동시에 설정된 시간, 예를 들어 10초 내지 1분을 카운트하여, 설정된 시간이 경과하면 발광부(27)로 인가되는 전원을 차단시켜 소등한다.
도 4는 제어부 및 발광부를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 인체감지센서부(42)의 감지신호에 따라서 점등 및 소등이 이루어지도록, 교류전원(AC)이 스위칭에 의해 발광부에 인가되는 것이다.
이를 위해, 제어부(40)에는 교류전원에 각각 연결되는 정류회로(43) 및 스위칭회로(44)를 구비한다. 정류회로(43)는 교류전원을 직류전원으로 정류하는 것으로, 정류회로(43)에 의해 정류된 직류전원은 제어부(40) 작동에 필요한 직류 구동전원으로 이용된다.
스위칭회로(44)는 인체감지센서부(42)의 감지신호에 응답하여 인가되는 교류전원을 일정시간동안 스위칭시킨다. 스위칭회로(44)를 거쳐 인가되는 교류전원은 발광부(27)에 인가된다. 제어부(40)까지 인가되는 교류전원은 스위칭회로(44)에서 스위칭신호가 발생되지 않으면 발광부(27)로는 전원이 공급되지 않는다. 따라서, 발광부(27)의 정류부(35)에 필요한 경우에만 전원이 공급되어, 무리한 정류로 인한 열 발생을 억제할 수 있어서, 종래와 같은 회로부품의 망실이 초래되는 것을 방지할 수 있다.
발광부(27)는 전압강하부(34), 정류부(35) 및 복수의 발광다이오드(29)를 구비한다. 저항 및 콘덴서가 병렬로 구성되는 전압강하부(34)는 스위칭회로(44)를 거쳐 인가된 교류전원의 전압을 강하시킨다. 브릿지 다이오드가 포함되는 정류부(35)는 전압강하부(34)에 의해 강하된 교류전원을 직류전원으로 정류한다. 직병렬로 연결되는 복수의 발광다이오드(29)는 정류부(35)에 의해 정류된 직류전원으로 각각 발광한다.
제어부(40)에는 절환스위치(45)가 더 구비될 수 있다. 절환스위치(45)는 일정조도이하 또는 일정시간대에서만 스위칭회로(44)에서의 스위칭이 이루어지도록 한다. 물론, 절환스위치(45)가 일정조도이하에서만 스위칭회로(44)에서의 스위칭이 이루어지도록 하는 경우 절환스위치(45)는 외부의 조도를 감지하여 결과신호를 출력하는 조도센서(미도시)와 연결되고, 일정시간대에서만 스위칭회로(44)에서의 스위칭이 이루어지도록 하는 경우 절환스위치(45)는 디지털시계(미도시) 등과 연결됨은 당연하다.
확산부(32)는 발광부(27)를 커버하도록 수용체(20)에 결합되어, 발광부(27)에서 발생된 빛을 확산시키는 역할을 한다. 확산부(32)는 다양한 형태로 이루어질 수 있지만, 원통형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 확산부(32)의 재질로 불투명의 합성수지를 이용할 수 있지만, 불투명의 유리를 이용하는 것이 더 바람직하다.
확산부(32)는 수용체(20)에 나사 결합될 수 있다. 이를 위하여, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수용체(20)의 내측에는 중심방향으로 복수의 돌기(22)가 형성되어 있고, 확산부(32) 배면의 가장자리에는 나사홈(33)이 형성되어 있다. 또한, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 수용체(20)의 전면 가장자리에 플랜지(21)가 형성되어 있는 경우, 확산부(32)가 수용체(20)에 나사 결합될 때, 플랜지(21)가 전면플레이트(11)의 통공(13) 가장자리에 밀착된다.
수용체(20)의 플랜지(21)와 확산부(32) 사이에 마감링(30)이 더 삽입되어 있을 수 있다. 마감링(30)은 확산부(32) 배면의 가장자리에 형성된 나사홈(33)이 수용체(20)의 돌기(22)와 나사 결합되면서 고정될 때에 수용체(20)의 플랜지(21)를 밀면서 고정되도록 하며, 외관을 미려하게 마무리할 수 있도록 한다.
확산부(32)의 내측표면에는 전체 100중량부에 대하여 규불화소다(Sodium Silicofluoride) 60~65중량부, 소다회(Soda ash) 20~30중량부, 빙정석(Cryolite) 1~3중량부, 리사지(Lead oxide) 0.8~2중량부, 수산화알루미나(Aluminum Hydroxide) 0.5~2중량부, 형석(Fluorite) 0.5~1.5중량부, 탄산가리(Potassium carbonate) 0.5~1.5중량부, 초석(Niter) 1.5~2.5중량부, 탄산바륨(Barium Carbonate) 0.5~1.5중량부, 알루미나(Aluminum oxide) 0.5~1.5중량부 및 아연화(Zinc oxide) 0.5~1.5중량부가 혼합된 유백색확산체가 0.01~0.1mm 정도의 두께로 도포되어 있다. 상기 유백색확산체로, 광투과율, 광확산율, 광산란율을 측정한 결과는 다음과 같다.
유백색확산체는 전체 100중량부에 대하여 규불화소다(63.5, 이하 중량부), 소다회(25.0), 빙정석(2.0), 리사지(1.3), 수산화알루미나(1.2), 형석(1.0), 탄산가리(1.0), 초석(2.0), 탄산바륨(1.0), 알루미나(1.0) 및 아연화(1.0)를 혼합하여 제조하였으며, 광투과율 및 광산란율은 헤이즈미터(∑80, 일본전색공업주식회사)로 측정하였고, 광확산율은 변각광도계(GC-5000L, 일본 덴쇼쿠)로 수직 입사광에 대한 투과각 0도, 20도, 70도에 따른 강도(I0, I20, I70)를 측정하고, (I20 + I70) / (2 X I0) X 100 공식에 근거하여 계산하였다.
그 결과, 상기 조성을 갖는 유백색확산체의 경우, 광투과율이 57.12%, 광확산율이 53.64%, 광산란율이 94.72%로, 특히 광산란율이 매우 우수한 값을 가지는 것이 확인되었다. 확산부(32) 내측 표면에서 광산란율이 높은 것은 조명기구 내부 광원의 은폐 효과가 그만큼 높은 것을 의미하고, 광원이 은폐됨에 따라, 눈부심이 방지되는 효과를 얻을 수 있다. 이외에도 눈부심을 방지하고, 효과적인 빛의 확산을 위해서 확산부(32) 표면에 요철 패턴을 형성하거나, 무늬 등을 부가할 수 있다.
이상에서는 발광다이오드 센서등(100)이 천장에 장착되는 예를 주로 들었으나, 본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 일정시간동안 조명을 필요로 하는 어떠 한 공간에도 장착이 가능한 것으로, 천장뿐만 아니라 벽면 또는 정원이나 독립된 장소나 위치 등에도 장착될 수 있다. 이는 도 5에 도시된 발광다이오드 센서등 동작을 위한 블록도를 참조하면 쉽게 알 수 있다.
도 1 내지 도 3이 주로 구조적인 측면에서 접근한 발광다이오드 센서등이라면, 도 5는 전기적인 측면에서 접근한 발광다이오드 센서등을 나타낸다는 점에서 차이가 있을 뿐, 근본적인 동작 원리는 그 차이가 없다.
도 5에 도시된 발광다이오드 센서등(200)은 인체를 감지하여 감지신호를 출력하는 인체감지센서부(210), 인체감지센서부(210)의 감지신호에 응답하여 교류전원을 일정시간동안 스위칭하는 제어부(220), 제어부(220)의 스위칭에 의해 인가되는 교류전원이 전압강하 및 정류된 직류전원으로 발광하는 발광부(230) 및 발광부(230)에서 발생된 빛을 확산시키며, 발광부(230)쪽 표면에 유백색확산체(241)이 도포되어 눈부심을 방지하는 확산부(240)를 구비한다.
여기서, 인체감지센서부(210)는 도 1의 인체감지센서부(42)에, 제어부(220)는 도 1의 제어부(40)에, 발광부(230)는 도 1의 발광부(27)에, 그리고 확산부(240)는 도 1의 확산부(32)에 각각 대응한다. 따라서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 발광다이오드 센서등(100, 200)은 발광부의 개수에 따라 케이스와 전면 플레이트의 구조나 디자인이 달라질 수 있다. 도 1 내지 도 3에서는 1쌍의 발광부에 대하여 도시하였으나, 이는 발광다이오드 센서등이 적용되는 장소나 위치 등에 따라 달라질 수도 있다. 그리고 발광부에 포함되는 발광다이오드는 휘도나 밝기 또는 크기에 따라 그 개수가 달라질 수도 있다.
본 발명에 따른 발광다이오드 센서등은 발광다이오드의 적용으로 100,000시간 정도까지 반영구적으로 사용할 수 있으며, 저전력, 고효율 및 고휘도에 의한 전기에너지 소비의 절감도 기대할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 발광다이오드 센서등을 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발광다이오드 센서등의 결합사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 발광다이오드 센서등의 단면도이다.
도 4는 제어부 및 발광부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 발광다이오드 센서등을 나타낸 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 케이스 11: 전면플레이트 12: 고정슬릿
13, 23: 통공 14: 센서공 15: 통풍구
16: 보호미러 20: 수용체 21: 플랜지
22: 돌기 25: 캡 26: 고정링
27: 발광부 28: 기판 29: 발광다이오드
30: 마감링 32: 확산부 33: 나사홈
34: 전압강하부 35: 정류부 40: 제어부
42: 인체감지센서부 43: 정류회로 44: 센서회로
45: 절환스위치 50: 브래킷 51: 볼트
210: 인체감지센서부 220: 제어부 230: 발광부
240: 확산부 241: 유백색확산체
Claims (7)
- 인체를 감지하여 감지신호를 출력하는 인체감지센서부;상기 감지신호에 응답하여 교류전원을 일정시간동안 스위칭하는 제어부;상기 스위칭에 의해 인가되는 교류전원의 전압을 강하하는 전압강하부, 상기 전압이 강하된 교류전원을 직류전원으로 정류하는 정류부 및 상기 정류된 직류전원으로 각각 발광하는 복수의 발광다이오드를 구비하는 발광부; 및상기 발광부에서 발생된 빛을 확산시키며, 상기 발광부쪽 표면에 규불화소다(63.5, 이하 중량부), 소다회(25.0), 빙정석(2.0), 리사지(1.3), 수산화알루미나(1.2), 형석(1.0), 탄산가리(1.0), 초석(2.0), 탄산바륨(1.0), 알루미나(1.0) 및 아연화(1.0)가 혼합된 유백색확산체가 도포되어 눈부심을 방지하는 확산부를 구비하고,상기 제어부는상기 교류전원에 연결되는 정류회로를 포함하여, 상기 정류회로에 의해 상기 교류전원이 정류된 직류전원으로 구동하고,상기 발광부에 교류전원을 인가하기 위한 스위칭이 이루어지는 스위칭회로 및 미리 정해진 스위칭 시간을 카운트하는 타이머를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 센서등.
- 제1항에 있어서, 상기 인체감지센서부는모션감지센서, 적외선감지센서, 초음파감지센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 발광다이오드 센서등.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 제어부는일정조도이하 또는 일정시간대에서만 상기 스위칭회로에서의 스위칭이 이루어지도록 하는 절환스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 센서등.
- 제1항에 있어서, 상기 유백색확산체는,0.01~0.1mm의 두께로 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 발광다이오드 센서등.
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