KR101392743B1 - Rotor blade for turbine engine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터빈 엔진용 로터 블레이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 로터와 버킷의 결합구조가 개선된 터빈 엔진용 로터 블레이드에 관한 것이다.
The present invention relates to a rotor blade for a turbine engine, and more particularly to a rotor blade for a turbine engine having an improved coupling structure of a rotor and a bucket.
터빈은 보일러 또는 증기발생기에서 생성된 증기의 열에너지를 기계적에너지로 변환하여 발전기를 구동시켜 전력을 생산하거나, 항공기의 추진력을 생산하는 것으로서, 증기의 흐름에 의하여 회전하는 로터를 구비하고 있다.
The turbine includes a rotor that rotates by the flow of steam, which converts the thermal energy of the steam generated in the boiler or the steam generator into mechanical energy to drive the generator to produce electric power, or to produce propulsion of the aircraft.
도 1은 일반적인 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 사시도이다.
1 is a perspective view showing a rotor blade for a general turbine engine.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 터빈 엔진용 로터 블레이드에 있어서, 로터(10)는 증기의 흐름방향(F)에 수직하게 설치되어 있으며, 로터(10)의 외주면에는, 유선형의 단면 형상을 가지는 블레이드(Blade, 21)를 구비한 다수의 버킷(Bucket, 20)이 조립되어 있다. 보일러 또는 연소기 등에서 생성된 증기가 블레이드(21)를 통과하여 흐르면, 블레이드(21) 상하면의 압력차에 의하여 회전력이 발생하게 됨으로써, 로터(10)는 도 1의 화살표 R 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 로터(10)의 회전력은 도시하지 않은 발전기에 전달되어 전력을 생산하거나 항공기의 추진력을 생산하게 되는 것이다.1, in a rotor blade for a general turbine engine, a
한편, 종래의 로터(10)와 버킷(20)의 결합구조는, 다수의 홈과 돌기가 연속된 더브테일(Dovetail) 형상이 상호 결합된 형태로 이루어진다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 버킷(20)의 하단에는 더브테일 돌기(23)가 형성되어 있으며, 로터(10)의 외주면에는 상기 더브테일 돌기(23)에 대응하는 형상의 더브테일 홈(13)이 형성되어 있어, 더브테일 돌기(23)가 더브테일 홈(13)에 결합됨으로써 버킷(20)이 로터(10)에 결합되게 된다. Meanwhile, the conventional coupling structure of the
그러나 종래 기술은 더브테일 돌기와 더브테일 홈이 결합된 결합부위가 로터에 매설됨으로써, 상기 결합부위의 R 방향 냉각이 용이하지 않은 문제점이 있다.
However, in the prior art, there is a problem in that the coupling portion where the dovetail projection and the dovetail groove are combined is embedded in the rotor, so that cooling of the coupling portion in the R direction is not easy.
상술한 문제점을 해결하기 위해 종래기술 한국공개특허 제2004-0100686호는 발전 터빈의 로터와, 블레이드를 구비한 다수의 버킷과의 결합구조에 있어서, 상기 버킷의 하단에는 더브테일 돌기가 형성되고, 상기 로터의 외주면에는 상기 더브테일 돌기에 대응하는 형상으로 더브테일 홈이 형성되어, 상기 더브테일 돌기가 상기 더브테일 홈에 결합됨으로써 상기 버킷은 상기 로터의 외주면에 결합되며, 상기 더브테일 돌기 및 상기 더브테일 홈은 상기 로터의 축방향을 따라 라운드지게 형성된 결합구조를 개시하였으나, 이 역시 상기 결합부위의 R 방향 냉각이 용이하지 않은 문제점이 있다.In order to solve the above-described problems, Korean Unexamined Patent Publication No. 2004-0100686 discloses a coupling structure of a rotor of a power generation turbine and a plurality of buckets provided with a blade, in which a dovetail projection is formed at a lower end of the bucket, The rotor has an outer circumferential surface formed with a dovetail groove in a shape corresponding to the dovetail protrusion. The dovetail protrusion is coupled to the dovetail groove so that the bucket is coupled to the outer circumferential surface of the rotor. The dovetail groove has been disclosed to be formed in a round shape along the axial direction of the rotor, but this also has a problem in that cooling of the coupling portion in the R direction is not easy.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 터빈 엔진용 로터 블레이드의 개발이 필요한 실정이다.
Therefore, it is necessary to develop a rotor blade for various turbine engines to solve the above-mentioned problems.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 로터와 버킷이 결합된 결합부위의 냉각 효율을 극대화할 수 있는 터빈 엔진용 로터 블레이드를 제공하려는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotor blade for a turbine engine capable of maximizing the cooling efficiency of a coupling portion where a rotor and a bucket are combined.
본 발명은 터빈 엔진용 로터 블레이드에 있어서, 일면에 체결돌기(110)가 돌출 형성되는 로터(100); 및 일면에 블레이드(300)가 설치되며, 타면에 상기 체결돌기(110)에 대응하는 체결홈(210)이 함몰 형성되는 버킷(200);을 포함하며, 상기 체결돌기(110)가 상기 체결홈(210)에 끼워져서 상기 로터(100)와 버킷(200)이 결합되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a rotor blade for a turbine engine, comprising: a rotor (100) in which a fastening protrusion (110) protrudes from a surface; And a
또한, 상기 체결돌기(110)는 상기 체결홈(210)에 맞닿는 면에 다수개의 걸림턱(111)이 상기 체결돌기(110)의 폭방향으로 배열 형성되는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 걸림턱(111)들은 상기 로터(100)에서 먼 곳에 형성된 것일수록 가까운 곳에 형성된 것보다 단면적이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the stopping
또한, 상기 체결돌기(110)는 상기 체결돌기(110)의 수평방향 중심축(M110)을 기준으로 비대칭 형태로 다수개 형성되는 것을 특징으로 한다.The
또한, 상기 버킷(200)은 외면에 상기 체결홈(210)과 연통되는 다수개의 냉각홀(220), 상기 블레이드(300)로 냉각유체를 유입하는 냉각유로(240)와 연통되는 냉각구(230), 소정 영역이 함몰된 냉각홈(250)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
The
이에 따라, 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드는 일면에 체결돌기가 돌출 형성되는 로터, 일면에 블레이드가 설치되며 타면에 체결돌기에 대응하는 체결홈이 함몰 형성되는 버킷을 포함하며, 체결돌기가 체결홈에 끼워져서 로터와 버킷이 결합됨으로써, 로터의 체결돌기와 로터의 체결홈이 결합된 결합부위가 외부로 노출되어 상기 결합부위가 외부 공기에 의해 용이하게 냉각될 수 있는 효과가 있다.Accordingly, the rotor blade for a turbine engine according to the present invention includes a rotor having a fastening protrusion protruded on one surface thereof, a bucket having a blade on one surface and a fastening groove corresponding to the fastening protrusion on the other surface, And the rotor and the bucket are engaged with each other by engaging with the fastening groove. Thus, the engaging portion where the fastening protrusion of the rotor is engaged with the fastening groove of the rotor is exposed to the outside, so that the engaging portion can be easily cooled by the external air.
또한, 본 발명에 따른 체결돌기는 체결홈에 맞닿는 면에 다수개의 걸림턱이 체결돌기의 수평방향으로 배열 형성됨으로써, 체결돌기가 체결홈에 용이하게 고정될 수 있는 효과가 있다.In addition, the fastening protrusion according to the present invention has a plurality of fastening protrusions arranged in the horizontal direction of the fastening protrusions on a surface abutting the fastening recesses, so that the fastening protrusions can be easily fixed to the fastening recesses.
또한, 본 발명에 따른 걸림턱들은 로터에서 먼 곳에 형성된 것일수록 가까운 곳에 형성된 것보다 면적이 더 넓게 형성됨으로써, 체결돌기가 체결홈에 끼움 고정되는 고정력이 극대화될 수 있는 효과가 있다.In addition, since the engaging jaws according to the present invention are formed so as to have a larger area than those formed closer to the rotor, the engaging jaws have the effect of maximizing the clamping force of the engaging projections being fixedly inserted into the engaging grooves.
또한, 본 발명에 따른 체결돌기는 체결돌기의 수평방향 중심축을 기준으로 비대칭 형태로 형성됨으로써, 로터의 체결돌기가 버킷의 체결홈에 일방향으로만 끼워질 수 있어, 로터의 체결돌기가 버킷의 체결홈에 잘못된 방향으로 끼워져서 블레이드가 잘못된 방향으로 설치되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.Further, since the fastening protrusion according to the present invention is formed in an asymmetrical shape with respect to the horizontal central axis of the fastening protrusion, the fastening protrusion of the rotor can be fitted only in one direction to the fastening groove of the bucket, It is possible to prevent the blade from being installed in the wrong direction by being inserted in the wrong direction in the groove.
또한, 본 발명에 따른 버킷은 외면에 함몰된 냉각홈과 외면에 체결홈과 연통되는 다수개의 냉각홀이 형성됨으로써, 체결돌기와 체결홈이 결합된 결합부위의 냉각 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
Further, the bucket according to the present invention has a cooling groove recessed in the outer surface and a plurality of cooling holes communicating with the coupling groove on the outer surface, thereby maximizing the cooling efficiency of the coupling portion where the coupling protrusion and the coupling groove are coupled .
도 1은 일반적인 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 분해사시도
도 4는 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명에 따른 로터의 실시예를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명에 따른 버킷의 실시예를 나타낸 단면도1 is a perspective view showing a rotor blade for a general turbine engine;
2 is a perspective view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention;
3 is an exploded perspective view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention
5 is a cross-sectional view showing an embodiment of the rotor according to the present invention
6 is a cross-sectional view of an embodiment of a bucket according to the present invention
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the technical idea of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the technical concept of the present invention, are incorporated in and constitute a part of the specification, and are not intended to limit the scope of the present invention.
본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드는 가스 터빈 엔진에 있어서, 압축기나 터빈 엔진에 이용되는 것을 지칭하는 것으로, 압축기용 로터 블레이드로 구성될 수 있고, 터빈 엔진용 로터 블레이드로 구성될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.A rotor blade for a turbine engine according to the present invention refers to a compressor or a turbine engine in a gas turbine engine and may be constituted by a rotor blade for a compressor and a rotor blade for a turbine engine, The invention is not limited thereto.
본 발명의 방향표시에 있어서, 도면의 상하방향을 폭방향, 도면의 좌우방향을 수평방향으로 정의하기로 한다.
In the direction display of the present invention, the vertical direction in the drawing is defined as a width direction, and the horizontal direction in the drawing is defined as a horizontal direction.
도 2는 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 분해사시도, 도 4는 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드를 나타낸 단면도이다.FIG. 2 is a perspective view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention, FIG. 3 is an exploded perspective view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention, and FIG. 4 is a sectional view showing a rotor blade for a turbine engine according to the present invention.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)는 로터(100), 버킷(200), 및 블레이드(300)를 포함하여 구성된다.2 to 4, a
로터(100)는 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)의 회전축으로, 버킷(200)이 끼워지기 위한 체결돌기(110)가 방사상으로 돌출 형성된다.The
버킷(200)은 일면에 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)의 날개인 블레이드(300)가 설치되며, 타면에 체결돌기(110)에 대응하는 체결홈(210)이 함몰 형성된다.The
블레이드(300)는 오목하게 형성된 에어포일로서, 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)가 회전하면 그 회전력을 이용하여 압축공기를 생성하거나 추진력을 생성하는 역할을 한다.The
한편, 로터(100)와 버킷(200)은 로터(100)의 체결돌기(110)가 버킷(200)의 체결홈(210)에 끼워져서 상호 결합된다. 즉, 로터(100)의 체결돌기(110)가 숫나사 역할을 하고 버킷(200)의 체결홈(210)이 암나사 역할을 하는 것이다.The
즉, 로터(100)와 버킷(200)은 로터(100)와 버킷(200)의 결합부위가 외부로 노출됨으로써, 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)가 회전하면 로터(100)와 버킷(200)의 결합부위로 외부공기가 용이하게 주입될 수 있다.That is, when the
이에 따라, 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)는 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)에 있어서, 일면에 체결돌기(110)가 돌출 형성되는 로터(100), 일면에 블레이드(300)가 설치되며 타면에 체결돌기(110)에 대응하는 체결홈(210)이 함몰 형성되는 버킷(200)을 포함하며, 체결돌기(110)가 체결홈(210)에 끼워져서 로터(100)와 버킷(200)이 결합됨으로써, 로터(100)의 체결돌기(110)와 버킷(200)의 체결홈(210)이 결합된 결합부위가 외부로 노출되어 상기 결합부위가 외부 공기에 의해 용이하게 냉각될 수 있는 효과가 있다.
The
한편, 본 발명에 따른 체결돌기(110)는 체결돌기(110)가 돌출된 방향으로 갈수록 면적이 넓게 형성되는 더브테일형태로 형성될 수 있으며, 이에 대해 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
Meanwhile, the fastening
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 체결돌기(110)는 체결홈(210)에 맞닿는 면에 다수개의 걸림턱(111)이 체결돌기(110)의 폭방향으로 돌출되어 배열 형성된다. 이 때, 체결홈(210)은 체결돌기(110)에 대응하는 형태로 형성된다.2 to 4, the
이에 따라, 본 발명에 따른 체결돌기(110)는 체결홈(210)에 맞닿는 면에 다수개의 걸림턱(111)이 체결돌기(110)의 폭방향으로 돌출되어 배열 형성됨으로써, 체결돌기(110)가 체결홈(210)에 용이하게 끼움 고정될 수 있는 효과가 있다.
The
또한, 걸림턱(111)들은 로터(100)에서 먼 곳에 형성된 것일수록 가까운 곳에 형성된 것보다 면적이 더 넓게 형성된다. 이 때, 체결홈(210)은 체결돌기(110)에 대응하는 형태로 형성된다.In addition, the
이에 따라, 본 발명에 따른 걸림턱(111)들은 로터(100)에서 먼 곳에 형성된 것일수록 가까운 곳에 형성된 것보다 단면적이 더 넓게 형성됨으로써, 체결돌기(110)가 체결홈(210)에 끼움 고정되는 고정력이 극대화될 수 있는 효과가 있다.
As a result, the
일반적으로 블레이드(300)는 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)의 회전 방향으로 최대한 저항 없이 회전하면서 압축공기를 생성하여야 하나, 로터(100)에 형성된 체결돌기(110)가 체결돌기(110)의 수평방향 중심축을 기준으로 대칭 형태로 형성되면, 로터(100)의 체결돌기(110)가 버킷(200)의 체결홈(210)에 잘못된 방향(블레이드(300)가 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)의 회전 방향으로 최대한 저항 없이 회전하는 방향의 반대방향)으로 끼워지게 되어 다시 끼워야 되는 문제점이 발생할 수 있다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 로터(100)의 실시예가 개시된다.
Generally, the
도 5는 본 발명에 따른 로터의 실시예를 나타낸 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing an embodiment of a rotor according to the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 로터(100)의 실시예는 체결돌기(110)의 면적 크기 또는 형상이 서로 비대칭하게 형성되는 실시예가 개시된다.As shown in FIG. 5, an embodiment of the
로터(100)의 실시예에 구성된 체결돌기(110)는 체결돌기(110)의 수평방향 중심축(M110)을 기준으로 단면을 바라보아 좌측과 우측의 형태가 비대칭하게 형성되어, 버킷(200)의 체결홈(210)에 잘못된 방향(블레이드(300)가 터빈 엔진용 로터 블레이드(1000)의 회전 방향으로 최대한 저항 없이 회전하는 방향의 반대방향)으로 끼워지는 것을 방지할 수 있다.The
이에 따라, 본 발명에 따른 로터(100)의 실시예에 구성된 체결돌기(110)는 체결돌기(110)의 수평방향 중심축을 기준으로 비대칭 형태로 형성됨으로써, 로터(100)의 체결돌기(110)가 버킷(200)의 체결홈(210)에 일방향으로만 끼워질 수 있어, 로터(100)의 체결돌기(110)가 버킷(200)의 체결홈(210)에 잘못된 방향으로 끼워져서 블레이드(300)가 잘못된 방향으로 설치되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.The
한편, 체결돌기(110)는 체결돌기(110)의 수평방향 중심축(M110)을 기준으로 체결돌기(110)의 단면을 바라보아 좌측과 우측의 형태가 비대칭하게 배열 형성되는 걸림턱(111)을 비대칭하게 형성하거나, 체결돌기(110)의 수평방향 중심축(M110)을 기준으로 체결돌기(110)의 일측과 타측을 비대칭 형태로 형성하여 구성될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
The
도 6은 본 발명에 따른 버킷(200)의 실시예를 나타낸 단면도.6 is a sectional view showing an embodiment of a
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 버킷(200)의 실시예는 외면에 체결홈(210)과 연통되는 다수개의 냉각홀(220)이 형성된 실시예가 개시된다.As shown in FIG. 6, an embodiment of the
버킷(200)의 실시예는 다수개의 냉각홀(220)을 통해 로터(100)의 체결돌기(110)와 버킷(200)의 체결홈(210)이 결합된 결합부위로 외부의 공기가 유입되어 상기 결합부위가 냉각될 수 있다.The embodiment of the
또한, 본 발명에 따른 버킷(200)의 실시예는 외면에 블레이드(300)로 냉각유체를 유입하는 냉각유로(240)와 연통되는 냉각구(230)가 형성되어 좀 더 용이하게 냉각유로(240)로 냉각유체를 유입할 수 있다.In the embodiment of the
또한, 본 발명에 따른 버킷(200)의 실시예는 외면에 소정 영역이 함몰된 냉각홈(250)이 형성되고, 냉각홈(250)에 냉각홀(220)과 냉각구(230)가 형성되어 냉각 유체가 더 용이하게 주입될 수 있다.In the embodiment of the
이에 따라, 본 발명에 따른 버킷(200)은 외면에 체결홈(210)과 연통되는 다수개의 냉각홀(220)과 냉각홈(250)이 형성됨으로써, 체결돌기(110)와 체결홈(210)이 결합된 결합부위의 냉각 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있고, 블레이드의 냉각을 위한 냉각 공기의 유입량을 확대할 수 있는 효과가 있다. A plurality of
1000 : 본 발명에 따른 터빈 엔진용 로터 블레이드
100 : 로터 110 : 체결돌기
111 : 걸림턱
200 : 버킷 210 : 체결홈
220 : 냉각홀 230 : 냉각구
240 : 냉각유로 250 : 냉각홈
300 : 블레이드1000: rotor blade for turbine engine according to the present invention
100: rotor 110: fastening projection
111: hanging jaw
200: bucket 210: fastening groove
220: cooling hole 230: cooling hole
240: cooling channel 250: cooling groove
300: blade
Claims (5)
일면에 체결돌기(110)가 돌출 형성되는 로터(100); 및
일면에 블레이드(300)가 설치되며, 타면에 상기 체결돌기(110)에 대응하는 체결홈(210)이 함몰 형성되는 버킷(200);을 포함하며,
상기 체결돌기(110)가 상기 체결홈(210)에 끼워져서 상기 로터(100)와 버킷(200)이 결합되며,
상기 체결돌기(110)는 상기 체결돌기(110)의 수평방향 중심축(M110)을 기준으로 비대칭 형태로 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 엔진용 로터 블레이드.
A rotor blade for a turbine engine,
A rotor (100) having a fastening protrusion (110) protruded on one surface thereof; And
And a bucket 200 in which a blade 300 is installed on one surface and a coupling groove 210 corresponding to the coupling protrusion 110 is formed on the other surface,
The coupling protrusion 110 is fitted in the coupling groove 210 to couple the rotor 100 and the bucket 200,
Wherein the plurality of fastening protrusions (110) are formed asymmetrically with respect to a horizontal central axis (M110) of the fastening protrusions (110).
상기 체결홈(210)에 맞닿는 면에 다수개의 걸림턱(111)이 상기 체결돌기(110)의 폭방향으로 배열 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 엔진용 로터 블레이드.
2. The apparatus of claim 1, wherein the fastening protrusion (110)
Wherein a plurality of engaging protrusions (111) are arranged in a width direction of the fastening protrusions (110) on a surface abutting the fastening recesses (210).
상기 로터(100)에서 먼 곳에 형성된 것일수록 가까운 곳에 형성된 것보다 단면적이 더 넓게 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 엔진용 로터 블레이드.
[3] The apparatus according to claim 2,
And the rotor blade (100) has a larger cross sectional area than that formed near the rotor (100).
외면에 상기 체결홈(210)과 연통되는 다수개의 냉각홀(220), 상기 블레이드(300)로 냉각유체를 유입하는 냉각유로(240)와 연통되는 냉각구(230), 소정 영역이 함몰된 냉각홈(250)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈 엔진용 로터 블레이드.
The bucket according to claim 1, wherein the bucket (200)
A plurality of cooling holes 220 communicating with the coupling grooves 210 on the outer surface thereof; a cooling hole 230 communicating with the cooling passage 240 through which the cooling fluid flows into the blades 300; And a groove (250) is formed in the rotor blade.
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JP2005076636A (en) | 2003-09-02 | 2005-03-24 | General Electric Co <Ge> | Method and device for cooling rotor assembly of gas turbine engine |
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