KR101280537B1 - 해양 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박 - Google Patents

해양 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해수 공급 시스템을 가지는 선박에 관한 것으로, 본 발명은 해수 공급 시스템은 선박에 공급되는 해수를 처리하는 해수 처리 장치를 포함하고, 해수 처리 장치의 제어부는 선박에 공급되는 해수 유량에 따라 해수 처리 장치의 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어하는 것을 포함하여 구성되는 것이다.

Description

해양 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박{MARINE GROWTH PREVENTING SYSTEM AND SEA WATER SUPPLYING SYSTEM AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 해수 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박에 관한 것으로, 해수를 유입하여 해양 생물을 살균 처리하고, 살균 처리된 해수를 선박에 이용한 후 바다에 유출시키는 선박에 관한 것이다.
선박에서는 엔진의 냉각과 선박균형(BALLAST)을 위해 해수 공급이 필수적이다. 그러나 해수 공급 부위에는 해양 생물의 번식으로 효과적인 해수의 유출이 안되고, 연료의 소모량이 증가하고, 부식이 증가되는 문제가 있다. 즉 해수의 효과적인 유, 출입이 불가하여 엔진 냉각 효율이 떨어져 연료 소모량이 증가하고, 해수가 흐르는 배관에는 해양 생물로 인한 부식 증가로 수리, 보수 비용이 증가하고 있다.
이에 선박은 해수의 해양 생물을 살균 처리하고 배관의 부식을 방지하는 해수 처리 장치를 이용하여 선박 운용 경비 절감할 필요성이 있다. 통상 해수 처리 장치는 구리와 알루미늄 (혹은 철) 전극봉에 전류를 발생시켜 구리 전극봉에서는 구리이온이 방출되도록 하고, 알루미늄 전극봉에서는 알루미늄 수산화물이 방출되도록 한다. 구리 이온은 해양 생물을 살균하고, 알루미늄 수산화물은 배관에 얇은 피막을 형성하여 부식을 방지한다. 구리와 알루미늄 전극봉에는 미리 설정된 전류 값에 따라 일정한 전류가 흐르게 되고, 이에 따라 전극봉이 소모된다.
그런데 선박이 해수를 많이 필요로 하지 않은 경우에도 해수 처리 장치는 일정한 전류를 공급하여 전극봉에서 구리이온과 알루미늄 수산화물이 발생되도록 한다. 이렇게 살균 처리된 해수는 선박에 공급되지 않고 바다로 버려지게 되고, 이는 해양 오염을 일으킬 수 있다.
이에 아래의 특허문헌과 같이 기존의 전극봉을 가지는 해수 처리 장치를 이용하지 않고 해수를 직접 전기 분해하여 해수를 처리하는 시스템이 개발되고 있으나, 이처럼 새로운 시스템을 선박에 적용하기 위해서는 종래 선박의 구조를 변경해야 하는 등의 제반 문제점이 있다.
특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제2008-0057469호(2008. 6. 25 공개) 특허문헌 2: 대한민국 공개특허 제2010-0057644호(2010. 05. 31 공개)
본 발명의 목적은 기존의 해수 처리 장치를 이용하면서 해수의 공급량에 따라 해수의 처리량을 조절할 수 있는 해수 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박을 제공하는데 있다.
일 기술적 사상에 따른 선박은 선박에 해수를 공급하는 해수 공급 시스템을 가지는 선박에 있어서, 상기 해수 공급 시스템은, 상기 선박에 공급되는 해수를 처리하는 해수 처리 장치;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치는, 전극봉;과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 선박에 공급되는 해수 유량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 해수 공급 시스템은, 해수를 펌핑하는 해수 펌프;를 더 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 해수 펌프가 펌핑하는 해수 유량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어 할 수 있다.
또한, 상기 해수 공급 시스템과 연결되어 해수와 청수를 열교환하는 냉각 시스템;을 더 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 냉각 시스템의 냉각 요구량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어 할 수 있다.
또한, 상기 냉각 시스템은, 해수와 청수의 열교환량을 제어하는 밸브;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 밸브의 개폐량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어 할 수 있다.
또한, 상기 냉각 시스템은, 청수의 온도를 측정하는 온도 센서;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 온도 센서의 측정값에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어 할 수 있다.
또한, 상기 전극봉은 알루미늄(AL) 전극봉으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 전극봉은 구리(Cu) 전극봉으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 해수 공급 시스템과 연결되어 해수를 공급 받아 선박의 균형을 맞추는 선박 균형 시스템;을 더 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 선박 균형 시스템의 해수 요구량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어할 수 있다.
한편, 다른 일 기술적 사상에 따른 해수 공급 시스템은 선박에 해수를 공급하는 해수 공급 시스템에 있어서, 상기 해수 공급 시스템은, 상기 선박에 공급되는 해수를 처리하는 해수 처리 장치;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치는, 전극봉;과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 선박에 공급되는 해수 유량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어할 수 있다.
한편, 또 다른 기술적 사상에 따른 해수 처리 장치는 선박에 공급되는 해수를 처리하는 해수 처리 장치에 있어서, 전극봉;과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 선박에 공급되는 해수 유량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어할 수 있다.
한편, 또 다른 기술적 사상에 따른 선박은 복수 개의 운항 모드를 가지는 선박에 있어서, 상기 선박에 공급되는 해수를 처리하는 해수 처리 장치;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치는, 전극봉;과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부;를 포함하고, 상기 해수 처리 장치의 제어부 상기 복수 개의 운항 모드에 따라서 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 조절할 수 있다.
일 실시예에 따른 해수 처리 장치는 구리 및 알루미늄 전극봉의 소모량을 줄일 수 있으므로 해양 오염을 줄일 수 있다.
또한, 배관에 과도한 알루미늄 피막이 형성되는 것을 방지하여 해수 배관이 좁아지는 것을 막을 수 있다.
또한, 해수의 유, 출입이 효과적으로 이루어져서 연료 소모량을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 해수 처리 장치를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 해수 처리 장치 및 복수 개의 운항 모드를 가지는 선박을 나타낸 도면이다.
이하에서는 일 실시예에 따른 해수 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 시스템 및 선박에 대하여 첨부 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 일 실시예에 따른 해수 처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 선박은 엔진을 냉각하기 위한 냉각 시스템(10)과, 선박에 해수를 공급하기 위한 해수 공급 시스템(20)을 포함하여 구성될 수 있다.
냉각 시스템(10)은 청수를 해수와 열교환시키는 열교환기(11)와, 열교환된 청수를 펌핑하는 청수 펌프(12)를 포함하여 구성된다.
열교환기(11)는 청수를 차가운 해수와 열교환시킨다. 청수 펌프(12)는 차가워진 청수를 선박 곳곳에 보내기 위해 펌핑한다. 이에 청수는 제너레이터 엔진(13), 메인 엔진(14), 이외에 냉각이 필요한 장소(15)로 이동하여 제너레이터 엔진(13), 메인 엔진(14) 등을 냉각시키고, 이후 메인 엔진 재킷(16)으로 이동하여 메인 엔진 재킷(16)을 냉각시킨다. 이후 다시 뜨거워진 청수의 일부는 열교환기(11)를 거치지 않고 밸브(17)로 이동하고, 나머지는 열교환기(11)를 거치면서 차가운 해수와 열교환한 후 밸브(17)로 이동한다.
또한, 냉각 시스템(10)은 청수 펌프(12)의 전방에 마련되는 밸브(17)와 청수 펌프(12)의 후방에 마련되는 온도 센서(18)를 포함하여 구성된다.
온도 센서(18)는 청수 펌프(12)에서 펌핑되는 청수의 온도를 측정한다. 밸브(17)는 3방 밸브로 형성되어 온도 센서(18)로부터 신호를 받아 청수와 해수의 열교환량을 조절한다. 예를 들면 온도 센서(18)에서 측정되는 청수의 온도가 기준치 보다 높은 경우 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 증가시킨다. 반대로 온도 센서(18)에서 측정되는 청수의 온도가 기준치보다 낮은 경우 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 감소시킨다.
해수 공급 시스템(20)은 해수가 저장되어 잇는 해수 탱크(21)와, 해수 탱크(21)에 저장되어 있는 해수를 펌핑하는 해수 펌프(22), 해수 탱크(21)와 해수 펌프(22) 사이에 마련되는 해수 처리 장치(30)를 포함하여 구성된다.
해수 펌프(22)는 냉각 시스템(10)의 열교환기(11)로 해수를 공급한다. 열교환기(11)에서 해수 펌프(22)에 의해서 공급되는 차가운 해수와 냉각 시스템(10)을 순환하는 청수가 열교환된다. 이후 열교환된 해수는 바다로 버려지게 된다.
해수 처리 장치(30)는 해수가 해수 탱크(21)에서 해수 펌프(22)로 이동하는 동안에 해수 생물을 살균 처리하고, 해수가 이동하는 배관(23)에 피막을 입혀 부식을 방지한다. 이러한 해수 처리 장치(30)는 전극봉(31, 32)과, 전극봉(31, 32)에 전류를 공급하는 제어부(33)를 포함하여 구성된다.
전극봉(31)은 구리(Cu) 전극봉(31)과 알루미늄(AL) 전극봉(32)을 포함한다. 구리 전극봉(31)에 전류가 공급되면 구리 이온이 방출되어 해양 생물을 살균하고, 알루미늄 전극봉(32)에 전류가 공급되면 알루미늄 수산화물이 방출되어 배관에 얇은 피막을 형성하여 부식을 방지한다.
제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 제어한다. 제어부(33)는 해수 펌프(22)에서 펌핑되는 해수의 유량에 기초하여 전류 세기를 제어한다. 즉 해수 펌프(22)에서 펌핑되는 해수의 유량이 증가하는 경우 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시킨다. 반대로 해수 펌프(22)에서 펌핑되는 해수의 유량이 감소하는 경우 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다. 이에 불필요한 전극봉(31, 32)의 소모를 방지하고 배관(23)에 과도한 피막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 해수 처리 장치 및 이를 가지는 해수 공급 장치 및 선박의 동작에 대해서 설명한다.
선박 운항 중 선박에 공급되는 해수의 유량을 증가시켜야 하는 경우가 발생할 수 있다. 예를 들면 선박의 엔진이 과열되어 냉각 시스템(10)의 냉각 효율을 높이고자 하는 경우가 발생할 수 있다. 이때 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 높게 나타나고, 온도 센서(18)의 신호는 밸브(17)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 증가시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 증가시키기 위해서 해수 탱크(21)에 저장된 해수를 펌핑하는 유량을 증가시키고, 해수 펌프(22)의 신호는 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)로 전달된다. 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시킨다.
한편, 선박 운항 중 선박에 공급되는 해수의 유량을 감소시켜야 할 경우가 발생할 수 있다. 예를 들면 선박의 엔진이 충분히 냉각되어(또는 엔진이 정지된 상태에 있는 경우) 냉각 시스템(10)의 냉각 효율을 낮추고자 하는 경우가 발생할 수 있다. 이때 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 낮게 나타나고, 온도 센서(18)의 신호는 밸브(17)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 감소시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 감소시키기 위해서 해수를 펌핑하는 유량을 감소시키고, 해수 펌프(22)의 신호는 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)로 전달된다. 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다.
도 3은 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 선박은 엔진을 냉각하기 위한 냉각 시스템(10)과, 선박에 해수를 공급하기 위한 해수 공급 시스템(20)을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 도 3의 냉각 시스템(10) 및 해수 공급 시스템(20)은 도 1의 냉각 시스템(10) 및 해수 공급 시스템(20)과 실질적으로 동일한 구성요소를 가진다.
다만, 도 1에서 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 해수 펌프(22)의 펌핑 유량에 따라서 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 조절하고 있으나, 도 3에서 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 밸브(17)의 개폐량에 따라 전류 세기를 조절한다.
이에 도 3의 냉각 시스템(10) 및 해수 공급 시스템(20)은 다음과 같이 동작한다.
먼저 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 높게 나타나면 이 신호는 밸브(17)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 증가시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)와 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 증가시키기 위해서 해수 탱크(21)에 저장된 해수를 펌핑하는 유량을 증가시키고, 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시킨다.
한편, 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 낮게 나타나면 이 신호는 밸브(17)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 감소시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)와 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 감소시키기 위해서 해수를 펌핑하는 유량을 감소시키고, 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 선박에 포함된 냉각 시스템과 해수 공급 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 선박은 엔진을 냉각하기 위한 냉각 시스템(10)과, 선박에 해수를 공급하기 위한 해수 공급 시스템(20)을 포함하여 구성될 수 있다. 이처럼 도 4의 냉각 시스템(10) 및 해수 공급 시스템(20)은 도 1의 냉각 시스템(10)과 해수 공급 시스템(20)과 실질적으로 동일한 구성요소를 가진다.
다만, 도 1에서 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 해수 펌프(22)의 펌핑 유량에 따라서 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 조절하고 있으나, 도 4에서 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 온도 센서(18)에 의해서 측정된 온도 측정값에 따라서 전류 세기를 조절한다.
이에 도 4의 냉각 시스템(10) 및 해수 공급 시스템(20)은 다음과 같이 동작한다.
먼저 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 높게 나타나면 이 신호는 밸브(17)와 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 증가시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 증가시키기 위해서 해수를 펌핑하는 유량을 증가시킨다. 그리고 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 온도 센서(18)로부터 신호를 전달 받아 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시킨다.
한편, 냉각 시스템(10)의 온도 센서(18)에서 측정된 청수의 온도가 기준치보다 낮게 나타나면 이 신호는 밸브(17)와 해수 처리 장치(30)로 전달된다. 밸브(17)는 해수와 열교환된 청수의 유입량을 감소시키고, 밸브(17)의 신호는 해수 펌프(22)로 전달된다. 해수 펌프(22)는 해수와 청수의 열교환량을 감소시키기 위해서 해수를 펌핑하는 유량을 감소시킨다. 그리고 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 온도 센서(18)로부터 신호를 전달 받아 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 해수 처리 장치 및 복수 개의 운항 모드를 가지는 선박을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 선박은 복수 개의 운항 모드를 가진다. 선박이 쾌속 운항 모드(sea going mode)(1)와 정박 운항 모드(floating mode)(2)를 가질 수 있다. 선박이 쾌속 운항 모드(1)인 경우 선박에는 많은 양의 해수가 필요하게 되고, 정박 운항 모드(2)인 경우 선박에는 많은 양의 해수가 필요하지 않는 것이 일반적이다.
이에 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 선박의 운항 모드에 따라 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 조절할 수 있다. 선박이 쾌속 운항 모드(1)인 경우 해수 공급량이 증가하므로 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시킨다. 한편, 선박이 정박 운항 모드(2)인 경우 해수 공급량이 감소하므로 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 선박 균형 시스템을 가지는 선박을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 선박은 선박 균형(BALLAST)을 위해 선박 균형 시스템(40)을 포함할 수 있다. 이때 해수 공급 시스템(20)은 선박 균형(Ballst)을 위해서 선박 균형 시스템(40)에 해수를 공급한다. 이때에도 해수 처리 장치(30)는 선박에 공급되는 해수 유량에 따라 전류 세기를 조절할 수 있다. 즉 선박 균형을 위해 해수 유량이 많이 필요한 경우 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 증가시키고, 해수 유량이 적게 필요한 경우 해수 처리 장치(30)의 제어부(33)는 전극봉(31, 32)에 공급되는 전류 세기를 감소시킨다.
1: 쾌속 운항 모드 2: 정박 운항 모드
10: 냉각 시스템 20: 해수 공급 시스템
30: 해수 공급 장치 40: 선박 균형 시스템

Claims (11)

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  4. 선박에 해수를 공급하는 해수 공급 시스템을 가지는 선박에 있어서,
    상기 해수 공급 시스템은,
    상기 선박에 공급되는 해수를 처리하며, 전극봉과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부를 포함하는 해수 처리 장치; 및
    상기 해수 공급 시스템과 연결되어 해수와 청수를 열교환하며, 해수와 청수의 열교환량을 제어하는 밸브를 포함하는 냉각 시스템;을 포함하되,
    상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 밸브의 개폐량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어하는 선박.
  5. 선박에 해수를 공급하는 해수 공급 시스템을 가지는 선박에 있어서,
    상기 해수 공급 시스템은,
    상기 선박에 공급되는 해수를 처리하며, 전극봉과 상기 전극봉에 전류를 공급하는 제어부를 포함하는 해수 처리 장치; 및
    상기 해수 공급 시스템과 연결되어 해수와 청수를 열교환하며, 청수의 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하는 냉각 시스템;을 포함하되,
    상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 온도 센서의 측정값에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어하는 선박.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 전극봉은 알루미늄(AL) 전극봉 및 구리(Cu) 전극봉 중 하나 이상을 포함하는 선박.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 해수 공급 시스템은,
    해수를 펌핑하는 해수 펌프;를 더 포함하고,
    상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 해수 펌프가 펌핑하는 해수 유량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어하는 선박.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 해수 공급 시스템과 연결되어 해수를 공급 받아 선박의 균형을 맞추는 선박 균형 시스템;을 더 포함하고,
    상기 해수 처리 장치의 제어부는 상기 선박 균형 시스템의 해수 요구량에 따라 상기 전극봉에 공급되는 전류 세기를 제어하는 선박.
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