KR101022110B1 - 심지식 연소장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 심지식 연소장치에 관한 것으로, 특히 식물유(폐식용유 포함)와 같이 비교적 높은 점도와 타르 발생이 많은 연료유를 연소시킬 수 있도록 함에 있어서, 모세관 현상을 촉진시킬 수 있도록 심지의 구조를 변경시킨 것이고, 또한 심지가 연료유와 이격될 수 있도록 하여 심지의 하측부에서 점화가 이루어지고, 소화 시 심지의 잔여 연료유를 모두 공연소시킬 수 있도록 하여 사용 기간이 경과되어도 점화의 용이함과 원활한 연소 유지가 가능하도록 한 것이다.
종래에 식물유를 연료유로 사용할 수 있도록 된 심지식 연소장치가 제안된 바 있으나, 이것은 심지의 점화가 심지 상단에서 이루어져 점화 시 점화원의 고온열기가 심지 상부로만 상승되게 됨으로써 심지 전체로의 열 확산이 제대로 이루어지지 않고, 점화원의 고온열기로 인하여 심지 상단에서의 연료유 증발이 촉진되어 연료유가 증발되기 전에 화학 변화에 의하여 발생되어진 타르볼이 심지에 점차 눌러 붙어 쌓이게 되고, 소화 후에도 심지에 잔류되어 있는 연료유에 의하여 타르 발생량이 많아지게 되는 문제점이 있다.
따라서 사용 기간이 경과됨에 따라 점화가 이루어지지 않게 됨은 물론 연소율이 점차 떨어지게 되고, 또한 심지의 수명이 매우 짧아지게 되는 것이다.
따라서 본 발명에서는 심지의 구조를 하측단에 수 개의 심지다리가 형성되도록 하고, 상기 심지는 심지고정틀에 의하여 심지작동기와 이격되도록 결합시켜 심지를 최상측까지 이동시키면 심지가 연료유로부터 이격될 수 있도록 한 것이다.

Description

심지식 연소장치 {combustion device with a wick}

본 발명은 심지의 모세관 현상을 이용하여 연소시킬 수 있도록 한 심지식 연소장치에 관한 것으로, 특히 식물유(폐식용유 포함)와 같이 비교적 높은 점도와 타르 발생이 많은 연료유를 연소시킬 수 있도록 함에 있어서, 모세관 현상을 촉진시킬 수 있도록 심지의 구조를 변경시킨 것이고, 또한 심지가 연료유와 이격될 수 있도록 하여 심지의 하측부에서 점화가 이루어지고, 소화 시 심지의 잔여 연료유를 모두 공연소시킬 수 있도록 하여 사용 기간이 경과되어도 점화의 용이함과 원활한 연소 유지가 가능하고, 심지의 수명을 길게 유지할 수 있도록 한 것이다.

종래의 통상적인 심지식 연소장치는, 도9에 도시된 바와 같이, 연료유를 내부에 저장하기 위한 연료저장기(100)와, 상기 연료저장기(100)에 저장되어 있는 연료유에 하측부가 침지되어지는 심지(200)와, 상기 심지(200)가 수용되어지는 심지수용기(300)와, 상기 심지수용기(300)에 수용되어져 상기 심지(200)의 상,하 수직 이동이 이루어지도록 하기 위한 심지조절수단(400)과, 상기 심지수용기(300) 상측에 구비되어져 심지(200)에의 점화 시 연소가 이루어지도록 하기 위한 연소실통(500)로 구성되고, 이러한 연소장치에는 석유가 연료유로 사용되었던 것이다.

그러나 이러한 심지식 연소장치의 경우 심지(200)의 하측부만이 연료유에 침지되어져 심지(200)의 모세관 현상에 의하여 연료유가 심지(200)이 상측부까지 빨려올라가 연소가 이루어지도록 하는 것이기 때문에 폐식용유를 포함한 다양한 종류의 식물유를 연료유로 사용할 경우 식물유의 고 점도 특성으로 심지의 모세관 현상이 석유를 사용할 경우보다 약화되어 식물유가 심지의 점화가 이루어지는 상측단까지 빨려 올라가지 못하게 됨으로써 점화의 어려움은 물론 연소가 제대로 이루어지지 않는다는 것이다.

따라서 최근 화석연료의 고갈로 인한 석유 대체 에너지로써 폐식용유를 포함한 다양한 종류의 식물유를 연료유로 사용하여 활용하는 방안이 대두되고는 있으나 식물유를 연료유로 사용할 수 있는 심지식 연소장치의 제공이 어려웠던 것이다.

따라서 본 출원인에 의하여 등록된 특허 제10-908899호에서는, 도10에 도시된 바와 같이 심지수용기(600)를 내통(601)과 외통(602) 사이에 연료유가 공급되어 수용되도록 하기 위한 환상공간(603)이 마련되는 구조로 형성시켜 연료저장기와 별도로 구비될 수 있도록 하고, 상기 심지수용기(600)의 환상공간(603)으로는 심지(700)의 상측단부를 제외한 대부분이 연료유에 침지되도록 함으로써 점도가 높은 식물유를 연료유로 사용할 경우에도 연료유가 심지의 상측부까지 빨려 올라와 연소가 가능하도록 한 기술이 제시되어 있다.

그러나 이러한 연소장치는, 심지(700)의 점화가 심지(700)의 상단에서 이루어지도록 되어 있어 점화 시 점화원의 고온열기가 심지 상단으로만 국소적으로 작용되어 열의 확산이 심지의 상부로만 상승되게 됨으로써 심지 전체로의 열 확산이 잘 이루어지지 않고, 점화원의 고온열기로 심지 상단에서의 연료유 증발이 이루어지게 되는 것으로 이때 연료유는 증발되기 전에 화학변화되어 끈적끈적한 상태의 타르볼로 변하여 심지에 눌러 붙게 되는 데 이러한 타르볼은 심지 상측부부터 굳어져 점차 하측부까지 굳어지게 됨으로써 심지의 모세관 현상을 점차 방해하게 되고, 또한 소화 시 심지에는 미연소된 상태의 잔류 연료유가 남아 있어 연소 시 새로운 연료와 만나 타르볼이 발생되게 되는 문제점이 있는 것이다.

따라서 초기 사용 시와는 달리 사용 기간이 경과됨에 따라 점화가 이루어지지 않게 됨은 물론 연소율이 점차 떨어지게 되고, 또한 타르볼에 의한 심지의 수명이 매우 짧아 유지, 관리가 어렵다는 것이다.

따라서 본 발명에서는 고 점도 및 타르 발생이 많은 식물유를 연료유로 사용할 수 있는 심지식 연소장치를 제공함에 있어서, 심지에의 타르 부착을 최소화시킬 수 있도록 하면서도 심지의 모세관 현상을 촉진시킬 수 있도록 함으로써 종래의 문제점들을 해결할 수 있고, 또한 부가적으로는 심지의 수명 연장이 가능하고, 심지의 제작 비용을 절감시킬 수 있도록 하고자 함이다.

이를 위하여 본 발명의 심지식 연소장치는, 심지를 하측단에 수 개의 심지다리가 형성되도록 하여 연료유의 모세관 현상을 촉진시킬 수 있도록 한 것이고, 또한 상기 심지는 심지고정틀의 심지지지대에 의하여 심지작동기와 이격되도록 결합시켜 심지를 최상측까지 수직 이동시키면 심지가 연료유로부터 이격될 수 있도록 하여 이격된 공중에서 심지다리에 점화가 이루어질 수 있도록 한 것이고, 또한 소화 시에는 이격된 공중에서 심지에 남아 있게 되는 잔류연료의 완전 연소가 이루어지도록 한 것이다.

또한 점화 시 안정된 화염이 형성될 때까지 많은 양의 공기가 유입되도록 연소실통을 들어올릴 수 있도록 하기 위한 올림수단를 구비한 것이다.

따라서 본 발명의 심지식 연소장치는, 높은 점도에 의한 연소의 어려움과 높은 인화점으로 인한 점화의 어려움과 조성 특성상 타르 발생량이 많은 식물유를 연료유로 사용할 경우에도, 심지에의 타르 부착이 최소화되고 심지다리에 의한 모세관 현상의 촉진으로 사용 기간이 경과되어도 심지의 점화가 용이하게 이루어질 수 있음은 물론 원활한 연소 유지가 가능하고, 또한 심지의 수명을 종래보다 길게 유지시킬 수 있어 연소장치의 유지 관리 비용을 종래보다 절감시킬 수 있고, 또한 심지의 높이를 종래보다 줄일 수 있어 심지 제작 비용을 종래보다 절감시킬 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 구성을 나타낸 분해 사시도.
도2는 본 발명의 결합 사시도.
도3은 심지가 연료유에 침지된 상태의 단면도.
도4는 심지가 연료유와 이격된 상태의 단면도.
도5는 본 발명에 구비된 올림수단의 구조도..
도6은 올림수단에 의하여 연소통이 들어올려지는 상태의 참고도.
도7은 본 발명이 조리기구에 장착된 상태의 참고도.
도8은 본 발명의 심지 제작 공정도.
도9는 종래에 일반적인 심지식 연소장치의 구조도.
도10은 본 출원인에 의하여 등록된 심지식 연소장치의 구조도.

이하에서는 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 하겠다.

우선, 본 발명의 심지식 연소장치는, 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 내통(11)과 외통(12)의 하단이 연결되어 연료유(1)가 수용될 수 있는 환상공간(14)을 갖는 심지수용기(10)와, 상기 심지수용기(10)의 환상공간(14)에 삽입되어져 환상공간(14)에 채워져 있는 연료유에 심지(20)의 상측부를 제외한 부분이 침지되도록 심지(20)가 결합되어 작동수단(34)에 의한 상,하 수직 이동으로 심지(20)의 상,하 수직 이동이 가능하도록 하기 위한 심지작동기(30)와, 상기 심지수용기(10) 상측에 구비되어 심지(20)의 점화로 인한 연료유의 연소가 이루어지는 연소실통(40)으로 구성된 것으로서, 상기 심지(20)는 본체(21)의 하측단으로 수 개의 심지다리(22)가 형성되도록 한 것이 특징이다.

이때 상기 심지다리(22)는 이격 간격을 두고 다발을 이루는 필라멘트의 형태로 이루어지고, 꼬임 없이 직립된 상태로 이루어지도록 하여 연료유의 모세관 현상이 극대화될 수 있도록 되어 있다.

따라서 이러한 형태로의 심지 제작을 위하여, 상기 심지(20)는 실을 가로 방향과 세로 방향으로 교차시켜 직조시킨 섬유로 이루어져, 도8에 도시된 바와 같이, 하측부의 가로실(20a)을 일정 높이만큼 제거하여 남아 있는 세로실(20b)에 의하여 심지다리(22)가 형성되도록 하는 것으로, 이때 남아 있는 세로실(20b)을 일정 간격마다 묶거나 일정 간격마다 제거함으로써 이격 간격을 두고 다발을 이루는 심지다리(22)가 형성되게 하는 것이다.

따라서 가로실(20a)과 세로실(20b)로 직조되어 있는 나머지 부분, 즉 섬유의 상측부가 본체(21)가 되도록 함으로써 별도의 심지제조방법 및 심지직조기를 사용치 않고도 심지(20)를 용이하게 대량이면서도 저가로 제작할 수 있도록 하는 것이다.

또한 상기 심지(20)는 가능한 열에 강하고 내구성이 뛰어나고 환경오염에도 영향을 미치지 않는 소재, 예를 들면, 세라믹실로 직조된 섬유를 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 기능을 갖는 다양한 소재의 섬유를 사용하여도 가능한 것이다.

또한 상기 심지(20)는 심지고정틀(50)에 의하여 심지작동기(30)와 일정한 이격거리(2)가 유지되도록 결합되고, 상기 이격거리(2)는 심지작동기(30)에 의하여 심지(20)가 최상부까지 올려지면 심지(20)가 연료유(1)로부터 이격되어 닿지 않을 만큼의 거리로 이루어지도록 하여, 심지(20)를 최상부까지 올려 연료유(1)와 이격된 공중에서 심지다리(21)에의 점화가 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

이때 상기 심지고정틀(50)는 수 개의 타공구멍(52a)이 형성되어 망상체로 이루어져 심지(20) 본체(21)가 결합되어지는 본체(52)와, 상기 본체(52)의 하측단에 형성되어 상기 심지작동기(30)에 결합되어 심지작동기(30)와의 이격거리(2) 유지가 가능하도록 하기 위한 심지지지대(51)로 이루어지고, 상기 심지고정틀(50)의 심지지지대(51)는 심지작동기(30)에 형성된 결속홈(35)에 삽입시켜 결합될 수 있도록 되어 있다.

따라서 이러한 심지고정틀(50)은 심지(20)의 열기가 타공구멍(52a)을 통하여 자유로이 방출될 수 있도록 함으로써 심지의 형태 고정은 물론 원활한 연소가 이루어질 수 있도록 하는 것이고, 심지작동기(30)와 심지(20)가 이격되게 결합시킬 수 있는 것이다.

또한 상기 연소실통(40)은 내연소통(41)과 외연소통(42)으로 이루어지며, 상기 외연소통(42)의 외측으로는 바람막이통(43)이 형성되는 것이고, 이들 내연소통(41)과 외연소통(42) 사이 그리고 외연소통(42)과 바람막이통(43) 사이에는 각각 제1공간(44) 및 제2공간(45)이 형성되도록 되어 있고, 내연소통(41)과 외연소통(42)에는 상기 심지수용기(10)의 내부공간(16)을 통하여 유입된 공기와 더불어, 상기 제1공간(44) 속으로 연소에 필요한 공기를 부분적으로 공급할 수 있도록 된 관통구멍(47)이 형성되어 있고, 내연소통(41)은 외연소통(42)에 의해 둘러싸여 있으며, 그 상부에는 후 연소기로 작용하는 화염집중부(46)가 마련되어 있는 것이다.

또한 상기 심지수용기(10)는 내통(11)과 외통(12)을 포함하는 원통체로 이루어지도록 하되, 상기 내통(11)에는 중공의 내부공간(16)이 형성되며 상면에는 다수의 관통구멍(17)이 형성되어 상기 관통구멍(17)을 통하여 상기 연소실통(40)의 내연소통(41)과 외연소통(42) 사이에 있는 제1공간(44)으로 연소에 필요한 공기가 도입되게 되는 것이고, 상기 외통(12)과 내통(11)은 서로 그 하단이 연결되어 일체로 되어 있으며, 이들 사이에 형성되는 환상공간(14)이 심지(20)를 수직이동시키는 데에 충분할 정도의 공간이 확보되도록 서로 동심으로 배치되는 것이고, 상기 환상공간(14)은 상기 연소실통(20)의 제1공간(44)에 연통되어 연소시 심지(20)의 상단이 제1공간(44)까지 올려지도록 되어 있는 것이다.

또한 상기 심지수용기(10)의 하측에는 본 발명의 연소장치와 별도로 구비되어지는 연료저장기(60)에, 도7에 도시된 바와 같이, 호스(70)를 매개로 연결되어 연료유가 환상공간(14)내로 채워지도록 하기 위한 유입구(15)가 형성되도록 하고, 상측에는 상기 심지작동기(30)의 삽입 시 연료유의 넘침 방지를 위한 유출구(13)가 형성되도록 하여 연료유가 심지수용기(10)의 어느 일정 레벨까지만 채워지도록 되어 있는 것으로, 이때 상기 유출구(13)를 통하여 넘쳐나오는 연료유는 심지수용기(10)의 하측에 별도의 수집통(미도시)을 마련하여 수집이 가능하도록 하면 수집된 연료유를 재사용할 수 있는 것이다.

이때 상기 연료저장기(60)는 본 발명 연소장치의 심지수용기(10)보다 높은 위치에 구비시켜 연료저장기(60)의 내부와 심지수용기(10)의 환상공간(14) 내부의 압력 차에 의하여 연료유(1)가 자연유동하여 심지수용기(10)의 환상공간(14)으로 공급되도록 하고, 유입구(15)에 밸브를 형성시켜 심지수용기(10)의 환상공간(14) 내에 연료유가 채워지면 유입구 차단을 통한 연료유의 유입을 차단시킬 수 있도록 하거나 또는 호스(70) 사이에 연료유 자동공급장치(90)를 설치하여 심지수용기(10)의 환상공간(14)내에 연료유가 설정 높이로 채워지면 자동으로 연료유의 공급이 차단되고 설정 높이 이하로 내려가면 연료유의 자동 공급이 이루어지도록 함으로써 사용의 편리함을 더욱 도모할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

또한 상기 심지작동기(30)는 심지(20)를 보유지지하는 심지유지판(31)과, 상기 심지수용기(10)의 환상공간(14) 내에서 심지유지판(31)을 회전시키기 위해 일측에 부착된 작동판(32)과, 상기 작동판(32)에 형성되어진 랙(33)과, 상기 랙(33)에 대응하여 피니언(34a)이 끝단에 고정되고, 작동을 위한 손잡이(34b)가 타단에 형성된 심지작동축(34c)으로 이루어지는 심지작동수단(34)을 포함하는 것이다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명의 심지식 연소장치는, 도3에 도시된 바와 같이 심지수용기(10)의 환상공간(14) 내에 연료유(2)가 채워진 상태에서는 심지(20)의 상측단부를 제외한 대부분이 연료유(2)에 침지되어 있게 되고, 도4에 도시된 바와 같이 심지작동기(30)의 심지작동축(34)을 손잡이(34b)를 사용하여 회전 작동시키면 심지작동축(34)이 심지(20)를 올리는 방향으로 회전될 때 피니언(34b)이 회전하여 랙(33)이 이동하고, 그 결과 작동판(32)과 심지유지판(31)이 회전하면서 심지(20)가 상승하게 되고, 심지(20)가 최상측까지 상승하게 되면 연료유(2)로부터 심지(20)가 이격되어져 심지(20)가 공중에 떠 있게 되고, 심지(20)를 내리는 방향으로 회전시키면 심지(20)가 다시 원위치로 하강되어 연료유(2)에 잠기게 되는 것이다.

따라서 이격된 공중에서 심지(20)의 심지다리(22)에 점화원을 대면, 심지다리(22)에 의하여 점화가 신속하게 이루어지게 되는 것이고, 심지다리(22)에의 점화가 이루어지면 점화된 심지다리(22)의 고온 열기가 상승되어 심지(20) 본체(21)로의 신속한 열의 확산이 이루어지게 됨으로써 심지 전체에의 용이하고 신속한 점화 및 원활한 연소 유지가 가능하게 되는 것이다.

이후 심지(20)에의 점화가 이루어진 후, 심지(20)를 하강시키면 연료유(2)에 심지(20)가 침지되어 심지다리(22)에 의한 모세관 현상의 촉진으로 연료유(2)가 심지 본체(21)의 상측단까지 빠르게 공급되어져 연소 중 내내 원활한 연소가 이루어지게 되는 것이다.

또한 이러한 구조의 심지(20)는 심지(20) 전체의 높이를 종래보다 2~3센티 정도로 줄일 수 있게 됨으로써 심지(20) 제작에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 것이다.

또한, 소화 시에는, 심지(20)를 다시 최상위치로 올려 연료유(2)와 이격되도록 하면 심지(20)에 남아 있는 연료유가 모두 공연소되어 심지(20)에의 잔류 연료유를 모두 소비할 수 있도록 됨으로써 타르의 발생을 최소화시킬 수 있게 되는 것이다.

또한, 본 발명에는 점화 시 연소실통(40)을 들어올려 심지수용기(10)와의 이격공간을 통한 심지다리에 점화를 용이하게 하기 위한 공간확보와 공기의 유입이 가능하도록 하기 위한 올림수단(80)이 추가로 구비되는 것으로, 상기 올림수단(80)은, 도5에 도시된 바와 같이, 연소실통(40)의 상측단에 형성된 고리(48)에 걸려지는 고리(81a)가 구비된 지지대(81)와, 상기 지지대(81)의 일측단에 형성된 나사부(81b)에 나사식으로 결합되어 지지대(81) 나사부(81b) 상에서의 전,후방 이동되어지는 조정기(82)와, 상기 조정기(82)의 하측에 받쳐져 조정기(82)의 전,후방 이동에 따른 원뿔체의 반경에 의하여 연소실통(40)의 올림 높낮이 폭을 조절할 수 있도록 하기 위한 고정대(83)로 이루어지는 것이다.

따라서 도6에 도시된 바와 같이, 심지(20)에의 점화가 이루어진 후 올림수단(80)을 이용하여 연소실통(40)을 올리면 심지수용기(10)와 연소실통(40) 사이로 다량의 공기를 유입시킬 수 있도록 함으로써 열의 확산을 보다 빠르게 할 수 있는 것이고, 어느 정도 열 확산이 이루어지고 안정된 불꽃이 이루어지면 다시 연소기통(40)을 내려 안정된 연소가 이루어지도록 하는 것이다.

1: 연료유 2: 이격간격
10: 심지수용기 11: 내통
12: 외통 13: 유출구
14: 환상공간 15: 유입구
16: 내부공간 20: 심지
21: 본체 22: 심지다리
30: 심지작동기 31: 심지유지판
32: 작동판 33: 렉
34: 심지작동축 40: 연소실통
41: 내연소통 42: 외연소통
43: 바람막이통 44: 제1공간
45: 제2공간 46: 화염집중부
50: 심지고정틀 51: 심지지지대
60: 연료저장기 70: 호스
80: 올림수단

Claims (6)

1. 내통(11)과 외통(12)의 하단이 연결되어 연료유(1)가 일정 높이를 유지하면서 수용될 수 있는 환상공간(14)을 갖는 심지수용기(10), 상기 심지수용기(10)의 환상공간(14) 내에서 상하 이동 가능하도록 결합되는 심지작동기(30), 상기 심지작동기(30)에 결합되며 본체(21)의 하단에 수 개의 심지다리(22)가 형성된 심지(20), 상기 심지작동기(30)와 상기 심지(20)를 상하로 이동시키기 위한 심지작동수단(34) 및 상기 심지수용기(10) 상부에 구비되는 연소실통(40)으로 구성된 공지의 심지식 연소장치에 있어서,
   상기 심지(20)는 심지고정틀(50)을 이용하여 상기 심지작동기(30)의 상부에 상기 심지작동기(30)와 이격거리(2)가 유지되도록 결합되되, 최고 높이까지 상승되면 상기 심지수용기(10)의 상단과 이격되고, 하강하면 상기 환상공간(14)에 일정 높이를 유지하면서 수용되어 있는 연료유(1)에 침지되도록 결합되는 것을 특징으로 하는 심지식 연소장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 심지(20)의 심지다리(22)는 이격 간격을 두고 다발을 이루는 필라멘트 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 심지식 연소장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 심지(20)는 실이 가로, 세로로 교차되어 직조된 섬유로 이루어져 섬유의 하부의 가로실(20a)을 일정 높이만큼 제거하여 남아 있는 세로실(20b)에 의하여 심지다리(22)가 형성되도록 한 심지식 연소장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 심지고정틀(50)은 타공구멍(52a)을 갖는 망상체의 본체(52)와, 상기 본체(52)의 하단에 형성되어 심지작동기(30)에 결합되는 심지지지대(51)로 이루어진 것을 특징으로 하는 심지식 연소장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 연소실통(40)의 상단에 형성된 고리(48), 상기 고리(48)에 걸리는 고리(81a)가 형성된 지지대(81), 상기 지지대(81) 상에서 전후방으로 이동되는 원뿔체의 조정기(82), 상기 조정기(82)의 하단을 받쳐서 상기 연소실통(40)의 올림 폭을 조절할 수 있도록 하기 위한 고정대(83)로 이루어진 올림수단(80)을 갖는 심지식 연소장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 연소실통(40)의 상단에 형성된 고리(48), 상기 고리(48)에 걸리는 고리(81a)가 형성된 지지대(81), 상기 지지대(81) 상에서 전후방으로 이동되는 원뿔체의 조정기(82), 상기 조정기(82)의 하단을 받쳐서 상기 연소실통(40)의 올림 폭을 조절할 수 있도록 하기 위한 고정대(83)로 이루어진 올림수단(80)을 갖는 심지식 연소장치.

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