KR102244689B1 - 차량용 살균 정화 모듈, 차량용 살균 정화 장치 및 차량용 살균 정화 모듈의 설치 방법 - Google Patents

차량용 살균 정화 모듈, 차량용 살균 정화 장치 및 차량용 살균 정화 모듈의 설치 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 살균 정화 모듈은, 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트에 장착되어 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 살균 및 정화하기 위한 살균 정화 모듈로서, 광촉매 반응에 의해 차량의 상기 에어 벤트 내의 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부; 상기 광촉매 필터부를 향해 자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부; 상기 에어 벤트 내의 공기를 살균하기 위한 항균 필터부를 포함할 수 있다.

Description

차량용 살균 정화 모듈, 차량용 살균 정화 장치 및 차량용 살균 정화 모듈의 설치 방법{VEHICLE STERILIZATION AND PURIFICATION MODULE, VEHICLE STERILIZATION AND PURIFICATION DEVICE, AND METHOD FOR INSTALLING VEHICLE STERILIZATION AND PURIFICATION MODULE}
본 발명은 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 차량 내부의 공기를 살균 및 정화하기 위한 차량용 살균 정화 기술에 관한 것이다.
차량의 외부로부터 유입되거나 또는 내부에서 자체적으로 생성되어 실내 공기를 오염시키는 먼지, 세균, 유해 가스, 악취 등의 유해물질은 탑승자의 건강을 위협할 뿐 아니라 운행의 안전성을 저감시킬 수 있다.
먼지와 같은 입자성 물질은 차량 내에 장착된 정화 필터에 의해 제거될 수 있지만, 세균, 유해 가스 및 악취성 물질은 정화 필터로는 제거되지 못하고 에어콘 및 히터의 가동에 의해 그 농도가 짙어지고 이에 따라 실내 공기오염의 악순환을 유발시킬 수 있다.
차량의 실내 공기 오염을 방지하기 위하여 세균이 번식하여 악취가 발생할 수 있는 증발기를 직접 살균하는 이오나이저(ionizer) 등과 같은 장치가 개발되어 오고 있다. 그러나, 증발기를 살균하더라도, 증발기로부터의 공기가 에어 덕트를 통과하여 에어 벤트로부터 토출되는 동안에 오염되거나 에어 덕트 내에 세균 번식에 의해 에어 벤트로부터 토출되는 공기에서 악취가 발생할 수 있으며, 종래의 장치에 의해서는 이러한 오염, 악취 문제를 해결하기가 어렵다.
또한, 증발기를 직접 살균하는 이오나이저의 경우에는 차량의 제조시에 증발기에 장착하는 방식으로 이오나이저를 설치하거나, 또는 차량의 공조 시스템 전체를 탈착한 후에 이오나이저를 설치하는 등의 시공이 필요하기 때문에 이러한 이오나이저를 설치하기 위해서는 비용 및 시간이 많이 소요되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있는 살균 정화 모듈, 살균 정화 장치 및 살균 정화 모듈의 설치 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 살균 정화 모듈은, 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트에 장착되어 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 살균 및 정화하기 위한 살균 정화 모듈로서, 광촉매 반응에 의해 차량의 상기 에어 벤트 내의 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부; 상기 광촉매 필터부를 향해 자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부; 상기 에어 벤트 내의 공기를 살균하기 위한 항균 필터부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광촉매 필터부는 광촉매 조성물을 포함하는 광촉매 메쉬망을 구비하고, 상기 항균 필터부는 항균 기능을 갖는 금속 원소를 포함하는 항균 메쉬망을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광촉매 메쉬망 또는 상기 항균 메쉬망은 단면이 지그재그 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 광촉매 필터부, 상기 제1 자외선 발광부 및 상기 항균 필터부는 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 상기 에어 벤트의 도입구에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 에어 벤트의 도입구에서 공기가 흐르는 상류로부터 하류 방향으로 상기 광촉매 필터부, 상기 제1 자외선 발광부 및 상기 항균 필터부가 순차적으로 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 자외선 발광부는 상기 항균 필터부의 중앙부에 지지되고, 상기 제1 자외선 발광부로부터 조사되는 자외선이 상기 광촉매 필터부에 도달하는 광조사 면적이 최대가 되도록 상기 제1 자외선 발광부와 상기 광촉매 필터부 사이의 간격이 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 에어 벤트 내의 공간에 자외선을 조사하기 위한 제2 자외선 발광부를 더 포함하고, 상기 제2 자외선 발광부는, 길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈; USB와 연결 가능하고, 상기 자외선 발광 모듈에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터; 상기 베이스 부재의 타단부에 배치되고, 상기 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인에 장착하기 위한 클립을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 자외선 발광부 또는 상기 제2 자외선 발광부에 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 공급 모듈을 더 포함하고, 상기 전원 공급 모듈은 미리 정해진 동작 시간(TA)이 경과하면 전원 공급을 중지한 후에 미리 정해진 휴지 시간(TB)이 지나면 전원 공급을 재개하는 ON/OFF 동작을 반복할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 살균 정화 장치는, 차량의 에어 벤트 내의 공기를 살균 및 정화하기 위한 차량용 살균 정화 장치로서, 길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재; 상기 베이스 부재의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈; USB와 연결 가능하고, 상기 자외선 발광 모듈에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터; 상기 베이스 부재의 타단부에 배치되고, 상기 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인에 장착하기 위한 클립을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 살균 정화 모듈의 설치 방법은, 차량의 에어 벤트를 통과하는 공기를 살균 및 정화하기 위한 살균 정화 모듈을 상기 에어 벤트에 설치하기 위한 살균 정화 모듈 설치 방법으로서, 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 상기 에어 벤트의 도입구에 공기를 살균하기 위한 항균 필터부를 장착하는 단계; 자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부를 상기 항균 필터부 상에 장착하는 단계; 광촉매 반응에 의해 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부를 상기 항균 필터부와 미리 결정된 간격 만큼 이격하여 장착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트에 장착되는 광촉매 필터부, 자외선 발광부 및 항균 필터부를 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있는 살균 정화 모듈이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈과, USB와 연결 가능하고, 상기 자외선 발광 모듈에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터와, 상기 베이스 부재의 타단부에 배치되고, 상기 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인에 장착하기 위한 클립을 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있는 살균 정화 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 에어 벤트의 도입구에 공기를 살균하기 위한 항균 필터부를 장착하는 단계와, 자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부를 상기 항균 필터부 상에 장착하는 단계와, 광촉매 반응에 의해 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부를 상기 항균 필터부와 미리 결정된 간격 만큼 이격하여 장착하는 단계를 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있는 살균 정화 모듈의 설치 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 일반적인 차량의 공조 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈을 장착하기 위한 에어 벤트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈이 에어 벤트에 설치된 것을 나타내는 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부의 사진이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터부의 사진이다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부 또는 항균 필터부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 살균 정화 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈의 설치 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈(50)이 장착될 수 있는 차량의 공조 시스템을 나타내는 사시도이다.
자동차는 실내의 공기 온도를 조절하기 위한 공조 시스템을 갖추고 있다. 공조 시스템은 겨울철에는 히터에서 온기를 발생시켜 실내를 따듯하게 유지시키고, 여름철에는 증발기로부터 냉기를 발생시켜 실내를 시원하게 유지할 수 있다.
도 1을 참조하면, 자동차의 공조 시스템은 공조 케이스(10), 복수의 에어 덕트(20, 30, 40), 복수의 에어 벤트(22, 32)를 포함할 수 있다.
공조 케이스(10)는 그 내부에 증발기(12)와 히터(14)를 구비할 수 있다. 증발기(12)는 내부를 따라 이동하는 공기를 냉각시켜 냉기를 발생시킨다. 히터(14)는 내부를 따라 이동하는 공기를 가열하여 온기를 발생시킨다.
공조 시스템은 히터(14) 또는 증발기(12)를 통과한 공조 케이스(10)의 공기를 실내의 중앙 앞부분으로 보내는 센터 에어 덕트(20), 실내의 양쪽 앞부분으로 보내는 사이드 에어 덕트(30), 실내의 양쪽 센터 필러(미도시) 방향으로 보내는 센터 필러 에어 덕트(40)를 구비할 수 있다. 센터 필러 에어 덕트(40) 각각은 양쪽의 사이드 에어 덕트(30)로부터 각각 분지되도록 구성될 수 있다.
센터 에어 덕트(20)의 말단에는 센터 에어 벤트(24)가 설치되고, 사이드 에어 덕트(30)의 말단에는 사이드 에어 벤트(34)가 설치되며, 센터 필러 에어 덕트(40)의 말단에는 센터 필러 에어 벤트(미도시)가 설치될 수 있다.
센터 에어 벤트(24)는 센터 에어 덕트(20)를 따라 흐르는 공기를 실내의 중앙 앞부분으로 토출할 수 있다. 사이드 에어 벤트(34)는 사이드 에어 덕트(30)를 따라 흐르는 공기를 실내의 앞부분 양쪽으로 토출할 수 있다. 센터 필러 에어 벤트(미도시)는 센터 필러 에어 덕트(40)를 따라 흐르는 공기를 실내의 뒷자석으로 토출할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈(50)을 장착하기 위한 차량의 에어 벤트(24)를 나타내는 사시도이다.
에어 벤트(24)는 차량의 공조기를 통해 제공되는 공기를 차량의 실내로 토출하며, 차 실내를 향해 연통 가능한 구조로 대쉬 보드와 센터 콘솔 등을 비롯한 각종 내장 설비에 장착될 수 있다.
도 2를 참조하면, 에어 벤트(24)는 차량의 에어 덕트(20)의 말단에 연결되어 에어 덕트(20)에 의해 송풍되는 공기가 도입되는 도입부(21)와 공기가 차량의 실내로 배출되는 토출부(25)를 구비할 수 있다.
도입부(21)와 토출부(25)는 공기가 흐를 수 있는 튜브 형태의 연결부(23)에 의해 연통되도록 구성될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 본 발명에 따른 차량용 살균 정화 모듈(50)이 설치될 수 있다.
토출부(25)는 공기의 토출을 상하 방향으로 조절하기 위한 복수의 베인(22), 토출되는 공기의 상하 방향의 각도를 조절하기 위한 조작 노브(27)를 구비할 수 있다. 도 2에 예시된 토출부(25)는 복수의 베인(22)이 공기의 토출을 상하 방향으로 조절하도록 구성되어 있으나, 다른 실시예에서는 복수의 베인(22)이 공기의 토출을 좌우 방향 등 다양한 방향으로 조절하도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈(50)이 에어 벤트(24) 에 설치된 것을 나타내는 단면도이다.
에어 벤트(24)의 도입부(21)는 에어 덕트(20)의 단부에 장착될 수 있다. 에어 덕트(20)의 단부의 크기는 에어 벤트(24)의 도입부(21)의 크기 보다 약간 크게 설정될 수 있다. 에어 벤트(24)의 도입부(21)는 에어 덕트(20)의 단부에 끼워맞춤될 수 있다. 에어 덕트(20)로부터 송풍되는 공기는 에어 벤트(24)의 도입부(21), 연결부(23) 및 토출부(25)를 통과하여 차량의 실내 공간으로 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈(50)은 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트(24)에 장착되어 에어 벤트(24)를 통과하는 공기를 살균 및 정화할 수 있다. 일 실시예에서, 살균 정화 모듈(50)은 에어 벤트(24)의 도입부(22)에 장착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 살균 정화 모듈(50)은 광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)를 포함할 수 있다.
광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)는 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 배치될 수 있다. 에어 벤트(24)의 도입부(21)에서 공기가 흐르는 상류로부터 하류 방향으로 광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)가 순차적으로 배치될 수 있다.
광촉매 필터부(52)는 광촉매 반응에 의해 에어 벤트(24) 내의 공기를 정화할 수 있다. 일 실시예에서, 광촉매 필터부(52)는 광촉매 조성물을 포함하는 광촉매 메쉬(mesh) 망을 포함할 수 있다. 광촉매 조성물은 광촉매 메쉬망에 코팅될 수 있다.
일 실시예에서, 광촉매 필터부(52)는 부직포 테이프 등의 접착 테이프를 이용하여 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 광촉매 필터부(52)는 광촉매 메쉬망을 지지하며 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 끼워맞춤되는 프레임을 구비할 수 있다.
광촉매 필터부(52)는 자외선 발광부(54)의 자외선 조사에 의해 전자(e-) 및 정공(h+)이 형성되면서 산화력이 우수한 하이드록시 라디칼(OH-) 이온 및 슈퍼 옥사이드 라디칼(O2 -) 이온이 생성되게 한다. 하이드록시 라디칼(OH-) 이온 및 슈퍼 옥사이드 라디칼(O2 -) 이온은 악취, 세균 등의 유해한 유기 화합물과 반응하여 유기 화합물을 산화 및 분해시켜 인체에 무해한 물(H2O)과 탄산가스(CO2)로 변환되도록 한다. 이러한 작용에 의해 광촉매 필터부(52)는 차량의 에어 벤트(24)로 도입되는 오염된 공기를 쾌적한 상태로 정화시킬 수 있다.
광촉매 필터부(52)에 포함되는 광촉매 조성물은 TiO2, ZnO, WO3, Fe, Fe2O3, Fe3O4와, 산소가 결핍된 형태인 TiO2-x,ZnOx, WO3-x, Fe, Fe2O3-x, Fe3O4-x 와, Ag, Pd, Pt, Rh, PdO 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 광촉매 조성물은 오존의 제거를 위한 Mn, MnO2, MnO2-x, Mn2O3, Mn3O4, MnCl2, Mn(NO3)2, MnSO4, Mn(CH3COO)2, Fe, CeO2 및 이들의 혼합물과, 촉매의 지지체로서 Al2O3, SiO2 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 광촉매 필터부(52)는 합성 섬유의 필라멘트를 위사와 경사로 하여 만들어진 망지에 광촉매 조성물을 코팅하여 제조된 광촉매 메쉬망을 포함할 수 있다. 광촉매 메쉬망은 위사와 경사에 의해 구획되는 수 많은 미세 구멍을 포함하므로, 광촉매 필터부(52)를 통과하는 유동 공기의 풍량이 저하되는 것이 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 광촉매 필터부(52)는 허니컴 구조체에 광촉매 담체를 담지하여 구성할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 광촉매 필터부(52)를 통과하는 공기의 저항이 최소화되어 풍량의 저하를 최소화할 수 있다.
자외선 발광부(54)는 광촉매 필터부(52)를 향하여 자외선을 조사할 수 있다. 자외선 발광부(54)가 조사하는 자외선은 1㎚ 내지 280㎚의 UVC 대역, 280㎚ 내지 320㎚의 UVB 대역, 및 320㎚ 내지 400㎚의 UVA 대역 중 하나 이상의 대역의 파장을 가질 수 있다.
자외선 발광부(54)는 자외선 광을 조사하는 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 자외선 발광부(54)가 발광 다이오드에 의해 자외선 광을 조사함으로써 작은 전력으로 효과적인 광 조사가 가능하고, 살균 정화 모듈(50)을 반영구적으로 사용할 수 있다.
자외선 발광부(54)가 광촉매 필터부(52)를 향하여 자외선을 조사하면, 광촉매 필터부(52)에 포함되어 있는 광촉매 조성물이 광 에너지를 흡수하고, 전자가 채워져 있는 가전자대(Valence Band:VB)의 전자는 광 에너지를 흡수하여 전자가 비어있는 전도대(Conduction Band:CB)로 점프하게 된다. 가전자대의 빈 전자 자리인 정공(Hole)은 표면에 물 분자를 산화시켜 자신은 원래의 상태로 되고, 산화된 물분자는 ·OH 라디칼을 형성한다. 아울러, 전도대로 여기된 여기 전자(Excited Electron)라 하는 전자는 산소와 반응하여 강한 산화력의 과산소 라디칼(·O2-)을 생성한다.
이와 같이, 광촉매 필터부(52)와 자외선 발광부(54)를 이용한 광촉매 반응에 의해 라디칼을 발생시키는 방식은, 악취가 포함된 오염 공기를 흡착하여 탈취시키는 구조와 비교하여, 별도로 필터를 교체하지 않아도 된다. 따라서, 광촉매 조성물의 종류 선택 또는 발광 다이오드(LED)의 적절한 온/오프 제어를 통해 살균 정화 모듈(50)을 거의 반영구적으로 사용할 수 있다.
에어 벤트(22) 내의 공기를 살균하기 위한 항균 필터부(56)는 항균 기능을 갖는 금속 원소를 포함하는 항균 메쉬망을 구비할 수 있다. 일 실시예에서, 항균 기능을 갖는 금속 원소는 항균 메쉬망에 코팅될 수 있다. 다른 실시예에서, 항균 메쉬망은 항균 기능을 갖는 금속 원소로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 항균 필터부(56)는 순도 80% 이상의 구리 또는 은으로 이루어진 금속 필라멘트 또는 구리 또는 은 함량이 60% 이상인 합금으로 이루어진 금속 필라멘트로 형성된 망사체 또는 메쉬망을 포함할 수 있다.
구리 또는 은은 항균성을 갖는 금속이므로, 공기 중의 세균, 박테리아, 곰팡이균이 항균 필터부(56)를 통과하면서 박멸될 수 있다. 이러한 메쉬망을 형성하는 금속 필라멘트는 순도 80% 이상의 구리 또는 은으로 이루어진 금속 필라멘트 또는 구리 또는 은 함량이 60% 이상인 합금으로 이루어진 금속 필라멘트로 형성될 수 있다.
순도 80% 이상인 금속 구리 또는 구리 함량이 60% 이상인 구리 화합물의 경우, 구리 자체가 지닌 천연 항균성으로 인해 교차 오염 등의 위험이 있는 전염성 감염 질환 예방에 효과적이다.
항균 동(Antimicrobial Copper)은 미국의 환경보호청(Environmental Protec tion Agency)에 등록된 유일한 터치 표면 소재로서, 의료 기관 감염(Healthcare- Associated Infections)을 유발하는 박테리아의 99.9% 이상을 2시간 이내에 박멸한다고 알려지고 있다.
이러한 항균 동을 포함하는 구리 필라멘트로 이루어진 항균 필터부(56)의 구조는 공기의 투과성의 향상과, 경량성 및 접촉 단면적을 높이기 위해 네트형 또는 메쉬형으로 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 항균 필터부(56)는 부직포 테이프 등의 접착 테이프를 이용하여 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 항균 필터부(56)는 항균 메쉬망을 지지하며 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 끼워맞춤되는 프레임을 구비할 수 있다.
자외선 발광부(54)는 항균 필터부(56)의 중앙부에 지지될 수 있다. 항균 필터부(56)의 중앙부에 지지되는 자외선 발광부(54)는 광촉매 필터부(52)를 향하여 자외선을 조사할 수 있다.
자외선 발광부(54)가 항균 필터부(56)의 중앙부에 지지되는 경우에 자외선 발광부(54)로부터 조사되는 자외선은 대향하는 광촉매 필터부(52)의 상하좌우 방향으로 전체적으로 조사될 수 있다. 이에 따라, 자외선 발광부(54)가 항균 필터부(56)의 중앙부에 지지되는 경우에, 항균 필터부(56)의 가장자리부에 지지되는 경우 보다 더 넓은 면적의 광촉매 필터부(52)에 대하여 광촉매 반응을 일으킬 수 있다.
자외선 발광부(54)로부터 조사되는 자외선이 광촉매 필터부(52)에 도달하는 광조사 면적이 최대가 되도록 자외선 발광부(54)와 광촉매 필터부(52) 사이의 간격이 설정될 수 있다.
자외선 발광부(54)는 항균 필터부(56)의 표면과 접촉하도록 설치될 수 있다. 발광 다이오드가 장시간 구동하는 경우에 자외선 발광부(54)의 온도가 상승하게 된다. 자외선 발광부(54)가 고온에서 장시간 동작하는 경우에는 발광 다이오드의 동작에 악영향을 줄 수 있고, 발광 다이오드의 수명이 저하될 수 있다.
항균 필터부(56)는 구리 또는 은 등의 금속 재료를 포함하는 필라멘트로 구성되며, 자외선 발광부(54)가 항균 필터부(56)의 표면과 직접 접촉하도록 설치되면, 자외선 발광부(54)로부터 발생한 열이 항균 필터부(56)의 표면을 따라 항균 필터부(56)의 중앙부로부터 가장자리부로 전달될 수 있다. 이에 따라 자외선 발광부(54)로부터 발생한 열이 효율적으로 방출될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부(52)의 사진이다.
도 4a를 참조하면, 광촉매 필터부(52)는 필라멘트를 위사와 경사로 하여 만들어진 메쉬망에 광촉매 조성물을 코팅하여 제조될 수 있다. 광촉매 메쉬망은 위사와 경사에 의해 구획되는 수 많은 미세 구멍을 포함하므로, 광촉매 필터부(52)를 통과하는 유동 공기의 풍량이 저하되는 것이 최소화될 수 있다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 항균 필터부(56)의 사진이다.
도 4b를 참조하면, 항균 필터부(56)는 순도 80% 이상의 구리로 이루어진 필라멘트로 형성된 메쉬망으로 제조될 수 있다. 구리 메쉬망은 위사와 경사에 의해 구획되는 수 많은 미세 구멍을 포함하므로, 항균 필터부(56)를 통과하는 유동 공기의 풍량이 저하되는 것이 최소화될 수 있다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광촉매 필터부(52)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4c를 참조하면, 광촉매 필터부(52)는 복수의 제1 경사(1), 복수의 제2 위사(2), 복수의 제2 경사(4), 복수의 제2 위사(5) 및 위사(2,5) 및 경사(1, 4)에 의해 구획되는 망 구멍(3)을 포함할 수 있다.
광촉매 필터부(52)는 저융점 폴리에스테르 필라멘트 연합사를 제1 경사(1)와 제2 위사(2)로 선택하고, 폴리에스테르 모노필라멘트사를 제2 경사(4)와 제2 위사(5)로 선택하여, 제1 경사(1)와 제1 경사(1) 사이의 간격과 제1 위사(2)와 제1 위사(2) 사이의 간격을 1.2mm~1.7mm 가 되도록 배치하고, 제2 경사(4)를 2개의 제1 경사(1) 사이에 5~20 개 범위에서 선택하여 등간격으로 배치하고, 제2 위사(5)를 2개의 제1 위사(2) 사이에 5~20개 범위에서 선택하여 등간격으로 배치함으로써, 망 구멍(3)의 가로 또는 세로 길이가 0.1mm~0.5mm 사이의 범위를 갖는 메쉬망이 제작될 수 있다.
제작된 메쉬망에 그래핀 용액, 이산화티타늄, 텅스텐옥사이드, 백금, 실리카, 폴리머수지, 에탄올 및 물을 포함하는 광촉매 조성물을 분사하여 코팅하고, 평탄화 작업 및 열처리를 통하여 광촉매 필터부(52)를 얻을 수 있다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 자외선 발광부(54)의 구성을 도시하는 도면이다.
도 4d를 참조하면 자외선 발광부(54)는 3개의 UV-LED 모듈(541, 542, 543) 및 전원 공급 모듈(544)을 포함할 수 있다. 전원(미도시)으로부터 전원 공급 모듈(544)에 전류가 공급되고, 전원 공급 모듈(544)는 3개의 UV-LED 모듈(541, 542, 543) 각각에 전류를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 자외선 발광부(54)는 UVC 대역인 274nm의 파장을 갖는 자외선을 조사하는 제1 UV-LED 모듈(541), UVA 대역인 365nm의 파장을 갖는 자외선을 조사하는 제2 UV-LED 모듈(542) 및 UVA 대역인 380nm의 파장을 갖는 자외선을 조사하는 제3 UV-LED 모듈(543)을 포함할 수 있다. 본 발명의 기술적 범위는 이러한 실시예로 한정되지 않으며, 다른 실시예에서 제1 내지 제3 UV-LED 모듈이 조사하는 광의 파장은 UVA 또는 UAC 대역에 포함되는 여하의 파장을 포함할 수 있다.
광촉매 필터부(52)는 광촉매로서 이산화티타늄을 포함할 수 있고, 이산화티타늄의 광촉매 반응이 활성화되기 위한 자외선 파장은 380nm 이하의 범위이다. 또한, UVC 대역 파장의 자외선을 발광하는 모듈은 비교적 고가이지만, 광촉매 반응을 활성화시키는 작용을 함과 동시에 자외선이 조사되는 범위에 대하여 직접 살균 기능을 수행하여 살균 효율을 향상시킬 수 있다.
UVA 대역인 365nm의 파장은 광촉매 조성물인 이산화티타늄의 광촉매 반응에서 가장 활성도가 높은 파장이므로, 제2 UV-LED 모듈로부터 조사되는 자외선에 의해 광촉매 필터(51)의 광촉매 반응이 활성화될 수 있다.
UVA 대역인 380nm의 파장은 광촉매 조성물인 이산화티타늄의 광촉매 반응을 활성화하는 파장 대역일 뿐만 아니라, 가시광선 영역과 겹치는 파장 대역이다. 따라서, 사용자는 제3 UV-LED 모듈(543)을 포함하는 자외선 발광부(54)의 동작 여부를 육안으로 식별할 수 있다.
UV-LED 모듈(541, 542, 543) 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 공급 모듈(544)은 미리 정해진 동작 시간(TA)이 경과하면 전원 공급을 중지한 후에 미리 정해진 휴지 시간(TB)이 지나면 전원 공급을 재개하는 ON/OFF 동작을 반복할 수 있다.
일 실시예에서, 미리 정해진 동작 시간(TA)이 15분으로 설정되고, 미리 정해진 휴지 시간(TB)이 2분으로 설정될 수 있다. 자외선 발광부(54)는 15분 동안 자외선을 발광한 후, 2분 동안 자외선 발광을 중지하며, 다시 15분 동안 자외선을 발광할 수 있다. 이러한 ON/OFF 동작의 반복을 통하여 자외선 발광부(54)을 동작을 안정화할 수 있고, 자외선 발광부(54)의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 4d에는 자외선 발광부(54)가 3개의 UV-LED 모듈(541, 542, 543)을 포함하는 것이 예시되어 있으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 자외선 발광부(54)가 2개의 UV-LED 모듈을 포함하는 경우, 자외선 발광부(54)가 3 이상의 UV-LED 모듈을 포함하는 경우, 및 복수의 UV-LED 모듈이 어레이 형태로 배열된 경우 등 본 발명은 자외선 발광부(54)가 복수의 UV-LED 모듈을 포함하는 여하의 실시예를 포함할 수 있다.
도 5는 광촉매 필터부(52) 또는 항균 필터부(56)의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.
광촉매 필터부(52) 또는 항균 필터부(56)는 단면이 지그재그 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 공기와 접촉하는 광촉매 필터부(52) 또는 항균 필터부(56)의 면적이 크게 할 수 있기 때문에, 편평한 단면을 갖는 경우와 비교하여 광촉매 작용 및 항균 작용을 더 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 살균 정화 모듈(50)은 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트에 장착되는 광촉매 필터부(2), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)를 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 막대 타입의 차량용 살균 정화 장치(60)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 살균 정화 장치(60)는 베이스 부재(62), 자외선 발광 모듈(64), 전원 커텍터(66) 및 클립(68)을 구비할 수 있다. 사용자는 살균 정화 장치(60)를 에어 벤트(22)의 토출부(25)의 베인(22)에 장착하고, 에어 벤트(22) 내의 공간에 자외선을 조사함으로써, 에어 벤트(22) 내의 공기를 살균 및 정화시킬 수 있다.
베이스 부재(62)는 길이 방향으로 연장된 막대 형상으로 구성될 수 있다. 베이스 부재(62)는 합성 수지 또는 금속 등의 재료를 포함할 수 있다. 금속 재료를 포함하는 경우에 자외선 발광 모듈(64)로부터 발생되는 열 배출이 용이하다.
자외선 발광 모듈(64)은 베이스 부재(62)의 일단부에 배치되고, 자외선을 조사하는 발광 다이오드(LED)로 구성될 수 있다. 자외선 발광 모듈(64)은 자외선 발광부(54)의 3개의 UV-LED 모듈(541, 542, 543)과 동일하게 구성될 수 있다. 자외선 발광 모듈(64)의 구성 및 동작에 대하여는 UV-LED 모듈(541, 542, 543)에 대한 설명이 참조될 수 있다.
전원 커넥터(66)는 USB 커넥터(70)와 연결 가능하고, 자외선 발광 모듈(64)에 구동 전원을 공급할 수 있다. USB 커넥터(70)의 제1 단자(74)는 차량의 USB 접속 단자와 결합되어 전원을 공급받을 수 있다. USB 커넥터(70)의 제1 단자(74)를 통하여 공급된 전원은 USB 커넥터(70)의 제2 단자(72)를 통하여 전원 커텍터(66)로 공급될 수 있다.
클립(68)은 베이스 부재(62)의 타단부에 배치되고, 에어 벤트(24) 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인(22)에 장착될 수 있다.
사용자는 실내 공기를 살균 또는 정화하고자 하는 경우에, 자외선 발광 모듈(64)이 설치된 베이스 부재(62)의 일단부를 에어 벤트(24) 안으로 삽입하고, 클립(68)을 이용하여 살균 정화 장치(60)를 에어 벤트(24)에 고정할 수 있다. 사용자는 USB 커넥터(70)를 이용하여 차량의 전원을 전원 커넥터(77)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 자외선 발광 모듈(64)로부터 조사되는 자외선에 의해 에어 벤트(24) 내의 공기가 살균될 수 있다.
자외선 발광 모듈(64)는 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 공급 모듈을 더 포함할 수 있다. 자외선 발광 모듈(64)의 전원 공급 모듈과 관련하여 자외선 발광부(54)의 전원 공급 모듈에 대한 설명이 참조될 수 있다.
살균 정화 장치(60)를 살균 정화 모듈(50)이 설치된 에어 벤트(24) 내에 삽입하여 작동시키는 경우에, 자외선 발광부(54)로부터 조사되는 자외선의 광량에 살균 정화 장치(60)로부터 조사되는 자외선의 광량이 추가됨으로써 광촉매 필터부(52)의 광촉매 반응이 촉진될 수 있다.
이상 설명한 살균 정화 장치(60)은 길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재(62)와, 베이스 부재(62)의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈(64)과, USB와 연결 가능하고, 자외선 발광 모듈(64)에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터(66)와, 베이스 부재(62)의 타단부에 배치되고, 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인(22)에 장착하기 위한 클립(68)을 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 살균 정화 모듈(50)을 에어 벤트(24)에 설치하기 위한 살균 정화 모듈의 설치 방법을 나타내는 흐름도이다.
살균 정화 모듈(50)을 차량의 에어 벤트(24)에 장착하는 경우에, 설치자는 살균 정화 모듈(50)을 구성하는 광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)을 준비하고, 살균 정화 모듈(50)을 장착할 대상인 에어 벤트(24)를 차량으로부터 탈거하여 장착을 준비할 수 있다.
설치자는 에어 벤트(24)의 도입부(21)의 크기에 따라 광촉매 필터부(52) 및 항균 필터부(56)를 적절한 크기로 재단할 수 있다. 광촉매 필터부(52) 및 항균 필터부(56)가 메쉬망을 지지하는 프레임을 포함하는 경우에 재단 작업이 생략될 수 있다.
광촉매 필터부(52) 및 항균 필터부(56)를 부직포 테이프 등의 접착 테이프로 에어 벤트(24)에 장착하는 경우에, 에어 벤트(24)의 도입부(21)의 면적 보다 광촉매 필터부(52) 및 항균 필터부(56)의 면적이 약간 크도록 재단하는 것이 바람직하다.
광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)가 준비되면, 설치자는 에어 벤트(24)의 도입부(21)에 공기를 살균하기 위한 항균 필터부(56)를 장착할 수 있다(단계 S110).
항균 필터부(56)이 장착된 후에, 설치자는 자외선을 조사하기 자외선 발광부(54)를 항균 필터부(56) 상에 장착할 수 있다(단계 S120). 자외선 발광부(54)는 항균 필터부(56)의 중앙부의 표면에 직접 접촉하도록 장착될 수 있다.
그 후, 설치자는 광촉매 반응에 의해 에어 벤트(24)를 통과하는 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부(52)를 항균 필터부(56)와 미리 결정된 간격 만큼 이격하여 장착할 수 있다.
광촉매 필터부(52), 자외선 발광부(54) 및 항균 필터부(56)가 에어 벤트(24)에 설치되면, 설치자는 차량의 파워 뱅크의 전원이 자외선 발광부(54)에 공급되도록 차량의 파워 뱅크의 단자와 자외선 발광부(54)의 전원 단자를 연결할 수 있다(단계 S140). 자외선 발광부(54)의 전원 단자와 연결되는 파워 뱅크의 단자는 자동차 실내 휴즈 박스에서 시거 잭에 대한 휴즈에 (+)극을 결선하고, 차체에 (-)극을 접지한다.
이상 설명한 살균 정화 모듈(50)의 설치 방법은 항균 필터부(52)를 장착하는 단계(S110), 자외선 발광부(54)를 장착하는 단계 및 항균 필터부(56)을 장착하는 단계를 포함함으로써, 저비용으로 간편하게 차량에 설치하여 차량의 실내 공기를 살균 및 정화할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위에 기재된 발명의 범위에 속한다.
20: 에어 덕트 24: 에어 벤트
21: 도입부 22: 베인
23: 연결부 25: 토출부
27: 조작 노브 50: 살균 정화 모듈
52: 광촉매 필터부 54: 자외선 발광부
56: 항균 필터부 541: 제1 UV-LED 모듈
542: 제2 UV-LED 모듈 543: 제3 UV-LED 모듈
544: 전원 공급 모듈 60: 살균 정화 장치
62: 베이스 부재 64: 자외선 발광부
66: 전원 커넥터 68: 클립
70: USB 커넥터 72, 74: USB 커넥터 단자

Claims (11)

  1. 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 토출되는 에어 벤트에 장착되어 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 살균 및 정화하기 위한 살균 정화 모듈로서,
    광촉매 반응에 의해 차량의 상기 에어 벤트 내의 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부;
    상기 광촉매 필터부를 향해 자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부;
    상기 에어 벤트 내의 공기를 살균하기 위한 항균 필터부
    를 포함하고,
    상기 제1 자외선 발광부는 1 nm ~ 280 nm 사이의 UVC 대역의 파장을 갖는 제1 UV-LED 모듈과 320 nm ~ 400 nm 사이의 UVA 대역의 파장을 갖는 제2 UV-LED 모듈를 포함하고,
    상기 제2 UV-LED 모듈은 가시광선 영역과 중첩하는 대역의 파장을 갖는 광을 방출하고, 상기 UV-LED 모듈로부터 방출되는 광은 육안으로 식별 가능하며,
    상기 제1 자외선 발광부는 상기 항균 필터부의 표면과 접촉하도록 설치되고,
    상기 항균 필터부는 항균 기능을 갖는 금속 원소를 포함하는 항균 메쉬망을 구비하는 차량용 살균 정화 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 필터부는 광촉매 조성물을 포함하는 광촉매 메쉬망을 구비하는 차량용 살균 정화 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광촉매 메쉬망 또는 상기 항균 메쉬망은 단면이 지그재그 형상을 갖는 차량용 살균 정화 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매 필터부, 상기 제1 자외선 발광부 및 상기 항균 필터부는 차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 상기 에어 벤트의 도입구에 배치되는 차량용 살균 정화 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에어 벤트의 도입구에서 공기가 흐르는 상류로부터 하류 방향으로 상기 광촉매 필터부, 상기 제1 자외선 발광부 및 상기 항균 필터부가 순차적으로 배치되는 차량용 살균 정화 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자외선 발광부는 상기 항균 필터부의 중앙부에 지지되고, 상기 제1 자외선 발광부로부터 조사되는 자외선이 상기 광촉매 필터부에 도달하는 광조사 면적이 최대가 되도록 상기 제1 자외선 발광부와 상기 광촉매 필터부 사이의 간격이 설정되는 차량용 살균 정화 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 에어 벤트 내의 공간에 자외선을 조사하기 위한 제2 자외선 발광부를 더 포함하고,
    상기 제2 자외선 발광부는,
    길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈;
    USB와 연결 가능하고, 상기 자외선 발광 모듈에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터;
    상기 베이스 부재의 타단부에 배치되고, 상기 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인에 장착하기 위한 클립
    을 포함하고,
    상기 베이스 부재는 상기 에어 벤트 내로 삽입 가능한 형상으로 구성되는 차량용 살균 정화 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 자외선 발광부 또는 상기 제2 자외선 발광부에 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 공급 모듈을 더 포함하고,
    상기 전원 공급 모듈은 미리 정해진 동작 시간(TA)이 경과하면 전원 공급을 중지한 후에 미리 정해진 휴지 시간(TB)이 지나면 전원 공급을 재개하는 ON/OFF 동작을 반복하는 차량용 살균 정화 모듈.
  9. 차량의 에어 벤트 내의 공기를 살균 및 정화하기 위한 차량용 살균 정화 장치로서,
    길이 방향으로 연장된 막대 형상의 베이스 부재;
    상기 베이스 부재의 일단부에 배치되고, 자외선을 발산하는 자외선 발광 모듈;
    USB와 연결 가능하고, 상기 자외선 발광 모듈에 구동 전원을 공급하기 위한 전원 커넥터;
    상기 베이스 부재의 타단부에 배치되고, 상기 에어 벤트 내의 공기가 배출되는 토출구의 베인에 장착하기 위한 클립
    을 포함하고,
    상기 베이스 부재는 차량의 에어 벤트 내로 삽입 가능한 형상으로 구성되고,
    상기 자외선 발광 모듈은 1 nm ~ 280 nm 사이의 UVC 대역의 파장을 갖는 제1 UV-LED 모듈과 320 nm ~ 400 nm 사이의 UVA 대역의 파장을 갖는 제2 UV-LED 모듈을포함하고,
    상기 제2 UV-LED 모듈은 가시광선 영역과 중첩하는 대역의 파장을 갖는 광을 방출하고, 상기 UV-LED 모듈로부터 방출되는 광은 육안으로 식별 가능한 차량용 살균 정화 장치.
  10. 차량의 에어 벤트를 통과하는 공기를 살균 및 정화하기 위한 살균 정화 모듈을 상기 에어 벤트에 설치하기 위한 살균 정화 모듈 설치 방법으로서,
    차량의 공조기로부터 송풍되는 공기가 도입되는 상기 에어 벤트의 도입구에 공기를 살균하기 위한 항균 필터부를 장착하는 단계;
    자외선을 조사하기 위한 제1 자외선 발광부를 상기 항균 필터부 상에 장착하는 단계;
    광촉매 반응에 의해 상기 에어 벤트를 통과하는 공기를 정화하기 위한 광촉매 필터부를 상기 항균 필터부와 미리 결정된 간격 만큼 이격하여 장착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 자외선 발광부는 1 nm ~ 280 nm 사이의 UVC 대역의 파장을 갖는 제1 UV-LED 모듈과 320 nm ~ 400 nm 사이의 UVA 대역의 파장을 갖는 제2 UV-LED 모듈를 포함하고,
    상기 제2 UV-LED 모듈은 가시광선 영역과 중첩하는 대역의 파장을 갖는 광을 방출하고, 상기 UV-LED 모듈로부터 방출되는 광은 육안으로 식별 가능하며,
    상기 제1 자외선 발광부는 상기 항균 필터부의 표면과 접촉하도록 설치되고,
    상기 항균 필터부는 항균 기능을 갖는 금속 원소를 포함하는 항균 메쉬망을 구비하는 살균 정화 모듈 설치 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    차량의 파워 뱅크의 전원이 상기 제1 자외선 발광부에 공급되도록 상기 파워 뱅크의 전원 단자와 상기 제1 자외선 발광부를 연결하는 단계를 더 포함하는 살균 정화 모듈 설치 방법.
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