KR101440455B1 - 적층구조를 갖는 일체형 피씨비로 구성된 플렉서블 엘이디 바. - Google Patents

적층구조를 갖는 일체형 피씨비로 구성된 플렉서블 엘이디 바. Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉서블 LED 바에 대한 것으로, 종래 편조동선과 방열판을 사용하던 것을 적층의 PCB를 사용함으로써 하부의 전원공급 PCB를 두터운 동판을 사용하여 전원공급 및 방열판의 역할을 수행함과 동시에 굴곡 형태를 자유자재로 하는 것이 가능하고 제조공정을 자동화할 수 있으며 전원 전송을 멀리 할 수 있는 장점이 있고, 설치시 별도의 장치 없이 고정홀에 고정부재를 삽입하여 간단하게 고정할 수 있고 플렉서블 LED 바를 서로 연결함에 있어서 상판에서 연결하지 않고 하판인 전원공급 PCB를 서로 연결할 수 있는 장점이 있는 적층 구조의 플렉서블 LED에 관한 것이다.

Description

적층구조를 갖는 일체형 피씨비로 구성된 플렉서블 엘이디 바. {Flexible LED Bar with Multiple Layer PCB.}
본 발명은 플렉서블 LED 바에 관한 것으로, 구체적으로 PCB가 상판 및 하판이 결합하여 구성하는 일체형 PCB에 대한 것이다. 상세하게는 상판과 하판이 연질의 재료를 사용하여 상판에는 직렬 또는 병렬형 LED 부착 회로를 구성하게 되고, 하판은 병렬의 연질 동판을 사용하며 이때 하판에 수직 또는 수평의 절연층을 형성하여 전원 전송을 멀리까지 공급함과 동시에 방열판 역할을 수행하게 되는 플렉서블하고 적층구조를 갖는 플렉서블 LED 모듈에 관한 것이다.
LED는 경관용 조명으로 사용되고 있으며, 일정한 형상이나 특수한 무늬를 나타내기 위해서는 LED 모듈이 휘어지게 하여 사용할 필요가 있다. 그래서 종래에는 연질의 물질 내에 LED와 전선을 인입하여 사용하거나, 플렉서블한 FPCB에 LED를 부착하여 사용하였다. 그러나 종래기술은 전송선로가 얇아 전원공급원과 멀리 떨어진 LED가 충분한 전력을 공급받지 못하여 휘도가 떨어지는 문제가 발생하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 띠형의 전선을 중심으로 코팅되어 있는 피복선을 적층으로 사용하는 방법을 사용할 수 있으나, 이 또한 편조동선을 사용하여 제조를 할 경우 PCB와 일체형으로 제조되지 않는 단점으로 인하여 제조 시 많은 수공의 노동력을 필요로 하고 일체형으로 제조하기 힘들어 일직선으로 제품을 정상적으로 제조하는데 애로사항이 있음은 물론 굴곡 된 부분에서 편조 동선이 분리하거나 이탈되는 현상이 나타나 모듈이 분리되어 간격이 벌어지는 단점도 있다.
대한민국 등록특허공보 등록특허 10-1167497은 상호 연결이 용이한 바 타입의 LED 모듈을 갖는 LED 조명장치에 관한것으로서, 기판상에 복수개의 LED 칩들이 길이 방향으로 장착되고, 상기 기판의 일단에 제1 입력단자 및 제1 출력단자가 형성되며, 상기 기판의 타단에는 제2 출력단자가 형성되고, 상기 제2 출력단자 및 상기 제1 출력단자를 연결하는 도전성 패턴이 형성되는 복수개의 바 타입의 LED 모듈들 및 상기 제1 입력단자와 연결되어 상기 복수개의 LED 칩들의 발광을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다. 바 타입의 LED 모듈의 일단에 입력단자와 출력단자를 형성함으로써, 바 타입의 LED 모듈 상호간의 병렬 연결에 있어 LED 모듈의 일단에 연결선을 배치할 수 있어 설치 및 교체가 용이하고, 연결선이 짧아져 비용이 절감되며, 복수개의 LED 모듈을 같은 방향으로 배치할 수 있어 화질이 선명해지는 효과가 있다.
본 발명은 적층구조의 플렉서블 LED 바를 선행기술로 하고 더욱 보완된 기술로서 편조동선을 사용하여 제조를 할 경우 PCB와 일체형으로 제조되지 않는 단점과 굴곡 된 부분에서 편조 동선이 분리 또는 이탈되는 현상이 나타나 모듈이 분리되어 간격이 벌어지는 단점을 해결하기 위하여 편조 동선 없이 PCB만으로 전원을 사용함으로써 자동생산에 따른 노동력 손실을 줄여 제조능력을 향상하고자 한다.
상기 목적을 해결하기 위하여 종래에 PCB로만 전원을 공급하여 오던 것을 개서선하여, PCB를 상판 및 하판을 결합하는 형태로 상판과 하판에 맞물림 구조로 되어 있는 연결 홈을 두어 상판과 하판은 전기적으로 연결될 수 있도록 일체로 제조하여 상판 PCB 뿐만 아니라 하판 PCB를 통해서도 전원을 공급할 수 있도록 한다. 하판을 전원공급부로 사용하는데 있어, 하판의 두께를 상판보다 더 두껍게 할 수 있어 저항을 줄일 수가 있을 뿐만 아니라 완제품의 결합시 하판만 결합해주어도 전기적으로 연결이 가능한 장점이 있다. 따라서 멀리까지 전원공급이 가능하고 하판은 방열 기능도 수행할 수 있으므로 별도의 방열판을 사용하지 않아도 되며, 상기 상판과 하판은 연질의 재료로 구성함으로써 플렉서블 LED 바의 제조에 사용할 수 있게 된다. 따라서 동선을 사용했을 때와 같이 선이 분리 또는 이탈 등의 파손되는 단점을 크게 개선할 수 있다. 또한 완제품의 연결에 있어서, 종래에는 상판부에서 연결부위에 납땜으로 하게 되어 조립하는데 시간과 노력이 많이 들었으나, 본 발명은 하판 PCB를 연결함으로써 이러한 단점을 극복할 수 있다.
본 발명은 편조 동선 없이 상판 및 하판으로 결합된 PCB만으로 전원을 사용함으로서 길게 사용할 수 있고, 일체형의 제품을 생산하는 것이 가능하다.
PCB의 상판과 하판의 결합는 자동화된 공정으로 제조 할 수 있고 수공으로 연결 댐을 해 오던 것을 스포트 자동 용접 또는 로봇 자동생산, 두터운 동판을 사용함으로서 접속 연결단자에 의한 결합도 가능하고, 지그에 의하여 자동으로 납땜을 할 수 있어 제품의 대량생산이 가능하다.
또한, 알루미늄 방열판을 별도로 제품의 후면 또는 밑면에 설치할 필요 없이 연질의 두터운 동판으로 제작함으로서 알루미늄 보다 방열이 더 우수한 두터운 동판 제품으로 이중의 효과를 나타내는 기술로서 별도의 방열판을 부착하는 번거로움이 필요 없으며 윗 상단의 직렬부분과 밑면의 병렬부분의 동판을 일체형으로 제조함으로서 기존 편조동선에 의해 제조한 플렉시블 모듈의 굴곡 된 부분의 이탈 형상을 방지함은 물론 일체형으로 제조함으로서 보기 좋고 사용하기 편리한 제품으로 생산하는데 최적으로 제조할수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 동선을 사용했을 때와 같이 선이 분리 또는 이탈 등의 파손되는 단점을 크게 개선할 수 있다. 완제품의 연결에 있어서, 종래에는 상판부에서 연결부위에 납땜으로 하게 되어 조립하는데 시간과 노력이 많이 들었으나, 본 발명은 하판 PCB를 연결함으로써 이러한 단점을 극복할 수 있다.
본 발명은 고정 펀칭 홀을 만들어 시공현장에서 간편한 스크류 또는 나사로 직접 설치할 수 있는 장점이 있고, 완제품의 연결부위를 통해 길이 방향 또는 측면으로 서로 연결하여 사용할 수 있으며 이때 하판 PCB를 연결하여 기존의 단점을 개선할 수 있다.
도 1, 2는 본 발명인 플렉서블 LED 바의 구성도이다.
도 3은 본 발명인 플렉서블 LED 바의 단면을 보여주는 구성도이다.
도 4는 연성 재질을 사용하여 굴곡된 형상으로 플렉서블 LED 바를 사용할 수 있는 일실시예를 보여주는 구성도이다.
도 5는 본 발명인 플렉서블 LED 바의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명인 플렉서블 LED 바의 설치방법을 단계별로 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명인 플렉서블 LED 바의 완제품 각각을 연결할 수 있는 방법을 보여주는 구성도이다.
도 8은 본 발명인 플렉서블 LED 바의 완제품 각각을 연결할 수 있는 방법에서 연결부위가 서로 결합하는 원리를 나타내는 구성도이다.
본 발명인 플렉서블 LED 바, 플렉서블 LED 바의 제조방법 및 설치방법의 일실시예를 하기 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1과 도 2는 본 발명인 플렉서블 LED 바(100)의 구성도로서, 플렉서블 LED 바(100)는 복수 개의 LED(111)가 일렬로 배열된 연성 LED PCB, 연성 LED PCB(110)와 하부 전원공급 PCB(130)를 전기적으로 절연하기 위한 제 1 절연재, 연성 LED PCB(110)에 전원을 공급하기 위한 전원공급 PCB(130), 전원공급 PCB(130)를 외부와 절연하기 위한 제 2 절연재(140)를 포함하여 구성된다. 이때, 연성 LED PCB(110)는 고정용 홀(112)을 더 포함하여 구성된다.
전원공급 PCB(130)는 연성 LED PCB(110)의 (+) 단자의 전원을 공급하기 위한 제 1 전원부(131)와 (-) 단자의 전원을 공급하기 위한 제 2 전원부(132), 제 1 전원부(131)와 제 2 전원부(132)를 절연시키기 위해 중앙부에 투입된 중간 절연재(133), 연성 LED PCB(110)의 고정용 홀과 대응되는 위치에 형성되는 고정용 홀(112)을 포함하여 구성하게 된다.
도 3은 본 발명인 플렉서블 LED 바(100)의 단면을 보여주는 구성도로서, 중간 절연재(133)는 수평 또는 수직으로 투입하는 것이 가능한 것을 확인할 수 있다. 또한, 중간 절연재(133)의 삽입 위치에 따라서 제 1 전원부(131)와 제 2 전원부(132)는 상하 또는 좌우로 배열되어 위치하게 된다. 중간 절연재(133)의 삽입 위치에 따라 상하 또는 좌우로 굴곡되는 정도가 달라지기 때문에, 플렉서블 LED 바(100)를 상하 또는 좌우로 굴곡하는 용도에 따라서 중간 절연재(133)의 투입위치를 결정할 수 있다.
삭제
플렉서블 LED 바(100)에 사용되는 제 1 절연재(120)와 중간 절연재(133)는 실리콘, 에폭시, 우레탄, 레신 중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
전원공급 PCB(130)의 재질은 구리 또는 알루미늄을 사용할 수 있고, 구리를 사용하는 것이 바람직하나, 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이고 연성이 있고 전기전도성, 열전도성이 있는 금속을 사용할 수 있다. 전원공급 PCB(130)는 전원을 공급하는 역할을 수행함과 동시에 방열판의 기능을 수행하기 때문에 본 발명에서는 별도의 방열판이 필요하지 않다. 또한 전원공급 PCB(130)는 2~4 SQ로 두텁게 제작함으로써 저항을 줄일 수 있고 전원을 멀리까지 공급할 수 있어 종래 기술의 단점을 극복하는 것이 가능하다. 또한 연성이 있는 재질이기 때문에 굴곡이 가능하다.
도 4는 연성 재질을 사용하여 굴곡된 형상으로 플렉서블 LED 바(100)를 사용할 수 있는 일실시예를 보여주는 구성도로서, 본 발명인 플렉서블 LED 바(100)는 좌우 또는 상하로의 굴곡이 모두 가능하다. 따라서 플렉서블 LED 바(100)를 설치할 때 원하는 형상을 가지도록 할 수 있고 또한 일체형으로 제작되고 굴곡이 가능하여 수송이 용이한 장점이 있다. 굴곡의 형태를 별도의 틀이나 고정장치 없이도 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 플렉서블 LED 바(100)의 제조방법을 단계별로 나타낸 순서도로서, 복수 개의 LED가 일렬로 배열된 연성 LED PCB(110)를 제조하는 단계, 전원공급 PCB(130)를 제조하는 단계, 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)에 일정한 간격으로 고정용 홀(112)을 형성하는 단계, 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)의 접합부의 홈(134)을 이용한 맞물림 구조를 이용하여 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)를 조립하는 단계, 상기 전원공급 PCB(130)와 연성 LED PCB(110) 사이의 공간에 액체상태의 절연재를 투입하는 단계, 절연재 투입 후 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)를 압착하는 단계, 연성 LED PCB(110)와 상기 전원공급 PCB(130)를 고정하는 단계, 상기 전원공급 PCB(130)의 외측면에 마감용의 절연재를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. 이때, 액체 절연재를 투입하는 경우 제 1 절연재(120)와 중간 절연재(133)가 위치하는 공간에 액체 절연재가 투입하게 되고 압착하게 되면 절연재가 고체상태로 변하면서 절연, 코팅 및 접합의 기능을 수행하게 된다. 또한 연성 LED PCB(110)와 전원 공급 PCB(130)의 맞물림 구조는 홈(134)이 서로 맞물려 들어갈 수 있도록 제조되어 있는데 서로 맞물리는 홈(134)을 통해 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)가 전기적으로 연결되게 되고 홈(134)이 아닌 나머지 부분은 절연재가 코팅되어 절연이 되게 된다. 즉, 서로 맞물리는 홈(134)을 통해 연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)가 전기적으로 연결되게 되고 홈(134)이 아닌 나머지 부분은 절연재가 코팅되어 절연이 되는 구성을 위해서는 상기의 액체 절연재가 홈(134)으로 흘러들어가야 한다. 따라서 상기 액체 절연재의 적용은 본 발명의 필수불가결의 요소가 된다.
연성 LED PCB(110)와 전원공급 PCB(130)를 고정하는 단계에서 고정은 볼트, 스포트 자동용접, 납땜, 솔더링, 상하층에 단자를 연결하여 양쪽에서 접속하는 방법 중 적어도 어느 하나의 공정을 통해 할 수 있으나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다. 기계를 사용한 자동화로 공정을 수행할 수 있기 때문에 대량생산을 하는 것이 가능하다.
전원공급 PCB(130)를 제조하는 단계에서 전원공급 PCB(130)의 재질은 구리 또는 알루미늄을 사용할 수 있고, 구리를 사용하는 것이 바람직하나, 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이고 연성이 있고 전기전도성, 열전도성이 있는 금속을 사용할 수 있다. 전원공급 PCB(130)는 전원을 공급하는 역할을 수행함과 동시에 방열판의 기능을 수행하기 때문에 본 발명에서는 별도의 방열판이 필요하지 않다. 또한 전원공급 PCB(130)를 두텁게 제작함으로써 저항을 줄일 수 있고 전원을 멀리까지 공급할 수 있어 종래 기술의 단점을 극복하는 것이 가능하다. 또한 연성이 있는 재질이기 때문에 굴곡이 가능하다.
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삭제
절연재의 재질은 액체 절연재로서 실리콘, 에폭시 우레탄, 레신 중 적어도 어느 하나를 포함하게 되나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
도 6은 플렉서블 LED 바(100)를 설치하는 방법을 단계별로 나타낸 순서도로서, 플렉서블 LED 바(100)의 설치는 설치면에 상기 플렉서블 LED 바(100)를 구부려 원하는 형상으로 위치시키는 단계, 플렉서블 LED 바(100)의 고정용 홀(112)에 고정부재를 삽입하는 단계, 고정부재를 설치면에 삽입하여 플렉서블 LED 바(100)를 설치면에 고정시키는 단계를 포함하여 이루어진다. 고정부재는 볼트, 너트, 나사, 피스 중 적어도 어느 하나를 포함하나 본 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.
도 7은 본 발명인 플렉서블 LED 바(100)의 완제품을 서로 연결할 수 있는 방법을 보여주는 구성도로서, 플렉서블 LED 바(100)의 완제품은 길이방향으로 서로 연결이 가능한 구조로 되어 있고, 연결부위(150)는 톱니형상 또는 돌출되고 함몰된 형상이 서로 맞물려 결합할 수 있게 하고, 전원공급 PCB(130)만 연결하여도 전기적으로 연결이 가능한 장점이 있다. 기존에는 연결부위를 상판부에서 납땜하는 방법으로 조립하여 시간이 많이 걸리는 단점과 조립의 어려움이 있었으나, 본 발명은 하단부에서 연결이 가능한 장점이 있다.
도 8은 본 발명인 플렉서블 LED 바(100)의 완제품 각각을 연결할 수 있는 방법에서 연결부위(150)가 서로 결합하는 원리를 나타내는 구성도로서, 플렉서블 LED 바(100)를 연결하는 방법에 있어서, 플렉서블 LED 바(100)의 전원공급 PCB(130)에서 제 1 전원부(131)와 제 2 전원부(132)에 각각 위치한 연결부위(150)를 이용하여 길이 방향으로 결합할 수 있게 된다. 연결부위(150)는 일면에는 돌출된 형상으로 되어 있고 이와 결합하게 되는 다른 일면에는 함몰된 형상으로 되어 서로 맞물릴 수 있게 된다. 이때, 결합방식으로는 단자커넥터(151) 또는 스큐류홀(152)을 이용할 수 있는데, 플렉서블 LED 바의 제조 후에 필요에 따라 적합한 연결부위를 부착할 수 있다.
도 8a에서 보는 바와 같이 단자커넥터(151)를 이용하여 연결하는 경우, 플렉서블 LED 바(100)의 길이 방향으로 돌출된 단자 커넥터(151)와 함몰된 단자 커넥터(151)가 서로 결합하게 되고, 도 8b에서 보는 바와 같이 스크류홀(152)을 이용하는 경우에는, 스크류홀(152)은 상기 플렉서블 LED 바(100)의 길이 방향으로 돌출된 연결부위와 함몰된 연결부위에서 서로 대응되는 부분에 위치하게 되어 스크류홀(152)에 피스 또는 볼트를 삽입하여 고정하거나 또는 스크류홀(152)에 납땜을 하여 고정할 수 있게 된다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
100: 플렉서블 LED 바 110: 연성 LED PCB
111: LED 112: 고정용 홀
120: 제 1 절연재 130: 전원공급 PCB
131: 제 1 전원부 132: 제 2 전원부
133: 중간 절연재 134: 홈
140: 제 2 절연재 150: 연결부위
151: 단자 커넥터 152: 스크류 홀

Claims (21)

  1. 플렉서블 LED 바에 있어서,
    복수 개의 LED가 일렬로 배열된 연성 LED PCB,
    상기 연성 LED PCB와 하부 전원공급 PCB를 전기적으로 절연하기 위한 제 1 절연재,
    상기 연성 LED PCB에 전원을 공급하기 위한 전원공급 PCB,
    상기 전원공급 PCB를 외부와 절연하기 위한 제 2 절연재를 포함하고,
    상기 연성 LED PCB는 고정용 홀을 더 포함하며,
    상기 전원공급 PCB는 상기 연성 LED PCB의 고정용 홀과 대응되는 위치에 형성되는 고정용 홀을 포함하고,
    상기 전원공급 PCB와 상기 연성 LED PCB는 접합부에 홈을 이용한 맞물림 구조를 가지며,
    상기 맞물림 구조의 홈에 의해 접촉되어 전원공급 PCB와 연성 LED PCB가 전기적으로 연결되고,
    상기 전원공급 PCB는 상기 연성 LED PCB의 (+) 단자의 전원을 공급하기 위한 제 1 전원부와 (-) 단자의 전원을 공급하기 위한 제 2 전원부, 상기 제 1 전원부와 제 2 전원부를 절연시키기 위해 중앙부에 위치하는 중간 절연재를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 절연재와 중간 절연재는 액체 절연재로서 실리콘, 엑폭시, 우레탄, 레신 중 선택되는 적어도 어느 하나의 재질로 구성되고,
    전원공급 PCB의 재질은 구리 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 바.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 절연재는 수평으로 위치하고,
    상기 제 1 전원부와 제 2 전원부는 상하로 배열되어 위치하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 바.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 중간 절연재는 수직으로 위치하고,
    상기 제 1 전원부와 제 2 전원부는 좌우로 배열되어 위치하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 바.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항, 제 6항, 제 7항 중 어느 한 항의 플렉서블 LED 바를 제조하는 방법에 있어서,
    (i) 복수 개의 LED가 일렬로 배열된 연성 LED PCB를 제조하는 단계;
    (ii) 전원공급 PCB를 제조하는 단계;
    (iii) 연성 LED PCB와 전원공급 PCB에 일정한 간격으로 고정용 홀을 형성하는 단계;
    (iv) 상기 연성 LED PCB와 상기 전원공급 PCB의 접합부에서 홈을 이용한 맞물림 구조를 이용하여 연성 LED PCB와 전원공급 PCB를 조립하는 단계;
    (v) 상기 전원공급 PCB와 연성 LED PCB 사이의 공간에 액체상태의 절연재를 투입하는 단계;
    (vi) 상기 절연재 투입 후 상기 연성 LED PCB와 상기 전원공급 PCB를 압착하는 단계;
    (vii) 상기 연성 LED PCB와 상기 전원공급 PCB를 고정하는 단계;
    (viii) 상기 전원공급 PCB의 외측면에 마감용의 절연재를 형성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지며,
    상기 (ii) 단계의 전원공급 PCB의 재질은 구리 또는 알루미늄이고,
    상기 (v) 전원공급 PCB와 연성 LED PCB 사이의 공간에 액체상태의 절연재를 투입하는 단계에서의 절연재의 재질은 실리콘, 에폭시, 우레탄, 레신 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하며,
    상기 (vii) 단계의 고정은 볼트, 스포트 자동용접, 납땜, 솔더링 중 적어도 어느 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 LED 바의 제조방법.
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