KR102259271B1 - 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 dc/dc 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈 - Google Patents
소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 dc/dc 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 복수개의 제어 명령에 의해 복수개의 메인 보드와 서브 보드의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능하고 모듈화로 컨버터 문제 발생시 교체 가능한 소자 보호 및 Damage 방지와 교체가 가능한 DC/DC 컨버터 및 상기 DC/DC 컨버터를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈에 관한 것으로,
태양광을 전압으로 변환하여 공급하는 PV 패널부(Photovoltaic panel); 전압을 충전하고 방전하는 배터리부; 상기 PV 패널부 또는 배터리부로부터 전력을 공급받아 승압시키는 DC/DC 컨버터부를 포함하는 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터부에는 입력 신호의 전압을 증폭시키는 FET 소자; 상기 입력 신호의 리플 성분을 제거하는 파워 인덕터; 상기 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서;를 포함하고, 상기 DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 소자 보호, 손상 방지 및 교체 가능한 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.
태양광을 전압으로 변환하여 공급하는 PV 패널부(Photovoltaic panel); 전압을 충전하고 방전하는 배터리부; 상기 PV 패널부 또는 배터리부로부터 전력을 공급받아 승압시키는 DC/DC 컨버터부를 포함하는 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터부에는 입력 신호의 전압을 증폭시키는 FET 소자; 상기 입력 신호의 리플 성분을 제거하는 파워 인덕터; 상기 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서;를 포함하고, 상기 DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 소자 보호, 손상 방지 및 교체 가능한 DC/DC 컨버터에 관한 것이다.
Description
본 발명은 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 DC/DC 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수개의 제어 명령에 의해 복수개의 메인 보드와 서브 보드의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능하고 모듈화로 컨버터 문제 발생시 교체 가능한 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 DC/DC 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 운용 방식에 따라 독립형과 계통 연계형으로 구분될 수 있다.
독립형은 태양광 발전 자체의 전력만을 사용하는 시스템으로서 계통선(상용전원)과 무관하게 계통과 독립되어 있는 형태이고, 계통 연계형 시스템은 태양광 발전 시스템의 출력이 계통선과 연결되어 있는 형태이다.
독립형은 고립지역 등과 같이 상용전원을 사용할 수 없는 지역에 설치되며, 계통 연계형은 주택 등에 적용되며 태양전지에서 발생된 전력을 자체 부하기기에 사용하고 잉여전력은 계통으로 역송전하고, 일사량이 부족하거나 야간에는 계통선으로부터 전력을 공급 받는다.
그러나 이러한 종래의 계통 연계형 태양광 발전 시스템들은 모두 계통과 연계해서만 사용이 가능하기 때문에, 고장이나 단전 등으로 인하여 계통선으로부터 전기를 공급받을 수 없을 경우에 대한 대비가 불충분하다는 문제가 있다.
또한, 발전 시스템이 계통선과 항상 연결되어 있어야 하므로 이동성이 떨어져서 다양한 장소에서 시스템을 사용할 수 없는 문제가 있다.
한편 일반적으로 DC-DC 컨버터는 DC(직류) 입력을 수신하여 DC(직류) 출력을 공급하는 장치이다.
DC-DC 컨버터의 트랜스포머는 단순하게는 두 개의 권선과 두 개의 권선 사이에 코어를 포함하는 구조를 가질 수 있다.
두 개의 권선 중 일측의 권선에 전기를 흘리면 자력이 발생하고, 이 자력은 타측의 권선에 전기를 발생시키는 원리를 이용한 것으로, 렌쯔의 법칙(Lenz's law)이 적용된다.
그러나 DC-DC 컨버터는 보드에 일체형으로 입력부와 출력부와 함께 실장된 상태이므로 고장 시 전체적인 보드의 교체가 필요하므로 유지비가 상승하는 문제가 발생하였다.
또한, DC-DC 컨버터에 사용되는 전력 FET가 점점 더 안정화되고 있기는 하지만 이 소자도 역시 정격이 초과되면 빠르게 동작 실패를 일으키기 쉽다.
최대 동작전압이 초과되면 전력 FET는 애벌런치 항복에 들어간다.
상기 전력 FET는 순시 과전압에 들어있는 에너지가 정격 애벌런치 에너지 레벨보다 커지면 소자의 동작은 이미 실패한 것이다.
이로 인해 연기와 화염이 발생되며 납땜을 떨어지게 하는 파괴적인 열 사고를 유발하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 상기 제어부는 메인 보드와 서브 보드와 절연 보드로 볼트와 너트를 결합하여 복수개의 제어 명령에 의해 복수개의 메인 보드와 서브 보드의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능한 DC/DC 컨버터를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 컨버터를 사용하고 전압을 증폭시키는 FET 소자를 사용하여 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호할 수 있는 DC/DC 컨버터를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 메인 보드와 서브 보드의 마주보는 측단에는 삽입요홈이 형성되어 선단면의 체결볼트와 너트로 체결 고정되는 체결공이 형성된 DC/DC 컨버터를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 메인 보드와 서브 보드의 충격 등의 보호를 위해 PCB 케이싱 하단에 댐퍼를 부착한 DC/DC 컨버터를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상술한 특징을 갖는 DC/DC 컨버터를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 태양광을 전압으로 변환하여 공급하는 PV 패널부(Photovoltaic panel); 전압을 충전하고 방전하는 배터리부; 상기 PV 패널부 또는 배터리부로부터 전력을 공급받아 승압시키는 DC/DC 컨버터부를 포함하는 DC/DC 컨버터에 있어서, 상기 DC/DC 컨버터부에는 입력 신호의 전압을 증폭시키는 FET 소자; 상기 입력 신호의 리플 성분을 제거하는 파워 인덕터; 상기 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서;를 포함하고, 상기 DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 교체 가능하다.
상기 DC/DC 컨버터는 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 컨버터를 사용하고 전압을 증폭시키는 FET 소자를 사용하여 FET 소자 하단 부분에 있는 리플 성분을 제거한 파워 인덕터와 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서에 열이 발생되어 파괴되는 것을 방지하여 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호한다.
상기 메인 보드와 서브 보드의 손상 보호를 위해 컨버터 케이싱 하단에 고무 댐퍼를 부착한다.
상기 각각의 DC/DC 컨버터를 제어하는 제어 명령에 의해 복수개의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능한 제어부;를 더 포함한다.
상기 DC/DC 컨버터를 포함하는 메인 보드와 서브 보드의 개별 교체가 가능하도록, 볼트 및 점퍼선을 이용하여 절연 보드로 결합한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 제어부를 통해 메인 보드와 서브 보드와 절연 보드로 볼트와 너트를 결합하여 복수개의 제어 명령에 의해 복수개의 메인 보드와 서브 보드의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능하도록 하고, DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 해당 DC/DC 컨버터만 교체가 가능하다.
또한, 본 발명은 절연 보드를 이용하여 진동ㆍ충격 흡수력으로 작용하여 외부 진동ㆍ충격을 자동적으로 흡수하고 시스템의 진동을 억제한다.
또한, 본 발명은 메인 보드와 서브 보드의 파워 인덕터와 콘덴서 등의 진동에 대한 충격에 대해 보호할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 컨버터를 사용하고 전압을 증폭시키는 FET 소자를 사용하여 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 회로도 사진을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 DC/DC 컨버터의 회로도 사진을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명은 태양광을 전압으로 변환하여 공급하는 PV 패널부(Photovoltaic panel, 1); 전압을 충전하고 방전하는 배터리부(2); 상기 PV 패널부 또는 배터리부로부터 전력을 공급받아 승압시키는 DC/DC 컨버터부(3)를 포함한다.
상기 DC/DC 컨버터부는 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 컨버터를 사용하고 전압을 증폭시키는 FET 소자(31)를 사용하여 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호할 수 있다.
또한, DC/DC 컨버터부는 메인 보드(130)와 서브 보드(110)로 나뉘어지는 데, 추가되는 절연 보드(120)에 의해 볼트와 너트로 결합되어 필요시 교체가 용이하게 된다.
또한 본 발명은 상기 DC/DC 컨버터부로부터 전압을 공급받아 교류 전압으로 변환하는 부하부(4); 상기 부하부로부터의 전압을 부하에 독립적으로 출력하거나, 상기 DC/DC 컨버터부(3), 부하부 및 출력부의 동작을 제어하는 제어부; 등으로 구성된다.
따라서 상기 제어부는 메인 보드(130)와 서브 보드(110)와 절연 보드(120)로 볼트와 너트를 결합하여 복수개의 제어 명령에 의해 복수개의 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능하다.
상기 제어부는 부하부(4)와 DC/DC 컨버터부(3) 사이에 설치되는 콘덴서와, 교류 전력의 전압, 교류 리액터에 흐르는 전류 및 임피던스에 의한 전압 변화, 상기 콘덴서에 각각 흐르는 전류, 및 각 직류 전력의 전압에 기초하여 일정 목표치로 설정한다.
또한, 본 발명은 상기 DC/DC 컨버터를 이용하여 차체 일체형 태양광 모듈을 제공하고, 차체에 일체형으로 결합된 PV 패널부의 전력을 DC/DC 컨버터를 통해 특정 전압으로 조정하여 차체의 각 부하에 공급할 수 있다.
일실시예로서 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 DC/DC 컨버터를 제어하기 위해 복수의 제어 요청들 각각에 대응하는 복수의 제어 명령들이 제어부를 통해 롬(ROM) 메모리에 저장된다.
상기 복수의 제어 명령들과 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호하기 위해 관련된 제어 명령 이력을 저장하는 롬(ROM) 메모리에는 상기 제어 명령 이력을 이용하여 상기 복수의 제어 명령들 각각에 대한 우선 순위 정보가 저장되고, 우선 순위 정보에 따른 계산 결과에 기초하여 상기 복수의 제어 명령들 중 어느 하나의 제어 명령을 DC/DC 컨버터부에 전송한다.
상기 제어 명령 이력에는 부하부와 DC/DC 컨버터부의 사이에 설치되는 콘덴서와, 교류 전력의 전압, 교류 리액터에 흐르는 전류 및 임피던스에 의한 전압 변화, 상기 콘덴서에 각각 흐르는 전류, 및 각 직류 전력의 전압에 따라 목표치에 도달하기 위해 최적화된 이력 정보이다.
이 때, 복수의 DC/DC 컨버터부를 순차적으로 제어하는 기설정된 제어 패턴이 감지되면, 감지된 제어 패턴에 대응되는 매크로 정보를 생성하여 사용자 단말 장치로 전송하도록 제어할 수도 있다.
일실시예로서 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 DC/DC 컨버터부에는 전압을 증폭시키는 FET 소자(31; F), 리플 성분을 제거하는 파워 인덕터(32; S), FET 소자(31; F)의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서(33; C) 등을 포함하여 파워 인덕터(32; S)와 콘덴서(33; C) 등에 열이 발생하여 파괴되는 것을 방지한다.
따라서 상기 FET 소자는 FET 소자 하단 부분의 소자들을 보호할 수 있다.
도 3에서처럼 방열판을 포함하는 전계효과트랜지스터(F)는 트랜지스터의 일종으로 전압을 증폭시키는 소자이고, 트랜지스터 보다 스위칭 속도가 빠르다.
상기 스위칭 소자로서 FET 이외에 금속산화막 반도체전계효과트랜지스터(MOSFET) 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 개별 교체가 가능하도록, DC/DC 컨버터를 포함하는 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 체결을 볼트 및 점퍼선을 이용할 수 있다.
일실시예로서 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 체결 방법으로는 볼트 및 점퍼선 등을 사용할 수 있다.
본 발명은 다수개의 컨버터 제어를 위해 복수개의 컨버터 체결을 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 사이에 절연 보드(120)를 두고 볼트 형식으로 연결한다.
따라서 DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시, 해당 컨버터만을 교체할 수 있다.
즉 상기 DC/DC 컨버터를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈에서 DC/DC 컨버터 만 교체가 가능하다.
상기 DC/DC 컨버터를 포함하는 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 마주보는 측단에는 삽입요홈이 형성되어 선단면의 체결볼트와 너트로 체결 고정되는 체결공이 형성될 수 있다.
삽입요홈(140)이 형성된 절연 보드(120)에 점퍼선이 압축 접속되는 점퍼부의 접속판이 볼트와 너트에 의해 체결 결합되는 구조를 갖는다.
또한 본 발명은 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 충격 등 손상 보호를 위해 PCB 케이싱(Casing) 하단에 댐퍼(Damper)를 부착한다.
즉, 메인 보드(130)와 서브 보드(110)의 파워 인덕터(S)와 콘덴서(C) 등의 진동에 대한 충격에 대해 보호할 수 있다.
또한 복수개의 DC/DC 컨버터 모듈화로 특정 컨버터 문제 발생시 해당 컨버터만을 교체 가능하고, 절연 보드(120)에 의해 공간적 분리가 이루어져 임의의 보드의 충격에 의한 타 보드의 손상을 방지할 수 있고, 손상시 해당 보드만을 교체 가능하다.
본 발명은 DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 교체 가능을 용이하게 하도록 통신 모듈과 함께 각 IP 주소를 부여할 수 있는 데, PV 패널부에 연결된 복수개의 DC/DC 컨버터에 부여된 각기 특정 IP주소에 관한 정보를 파악하는 제어부와, 상기 제어부를 통해 각 특정 IP주소에 관한 정보에 따라 상기 복수개의 PV 패널부로 외부 네트워크망을 통해 통신 모듈로 입력되는 제어명령을 처리하여 상기 특정 IP주소로 해당 제어명령을 전송하는 서버가 더 추가될 수 있다.
1 : PV 패널부
2 : 배터리부
3 : DC/DC 컨버터부
4 : 부하부
110 : 서브 보드
120 : 절연 보드
130 : 메인 보드
2 : 배터리부
3 : DC/DC 컨버터부
4 : 부하부
110 : 서브 보드
120 : 절연 보드
130 : 메인 보드
Claims (6)
- 태양광을 전압으로 변환하여 공급하는 PV 패널부(Photovoltaic panel); 전압을 충전하고 방전하는 배터리부; 상기 PV 패널부 또는 배터리부로부터 전력을 공급받아 승압시키는 DC/DC 컨버터부를 포함하는 DC/DC 컨버터에 있어서,
상기 DC/DC 컨버터부에는 입력 신호의 전압을 증폭시키는 FET 소자;
상기 입력 신호의 리플 성분을 제거하는 파워 인덕터;
상기 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서;를 포함하되,
상기 DC/DC 컨버터를 모듈화하고,
상기 각각의 DC/DC 컨버터를 제어하는 제어 명령에 의해 복수개의 DC/DC 컨버터의 제어가 가능하고, DC/DC 컨버터 모듈화로 컨버터 문제 발생시 교체 가능을 용이하게 하도록 통신 모듈과 함께 각 IP 주소를 부여하여, PV 패널부에 연결된 복수개의 DC/DC 컨버터에 부여된 각 특정 IP주소에 관한 정보를 파악하는 제어부;를 가지며,
메인 보드와 서브 보드의 손상 보호를 위해 컨버터 케이싱 하단에 고무 댐퍼를 부착하고,
상기 DC/DC 컨버터는 복수개의 제어 명령에 의해 제어가 가능한 복수개의 컨버터를 사용하고 전압을 증폭시키는 FET 소자를 사용하여 FET 소자 하단 부분에 있는 리플 성분을 제거한 파워 인덕터와 FET 소자의 스위칭에 의한 전류 변화를 저감하는 콘덴서에 열이 발생되어 파괴되는 것을 방지하여 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호하며,
상기 복수의 제어 명령들과 FET 소자 하단 부분의 소자들을 전기적으로 보호하기 위해 관련된 제어 명령 이력을 저장하는 롬(ROM) 메모리에 상기 제어 명령 이력을 이용하여 상기 복수의 제어 명령들 각각에 대한 우선 순위 정보가 저장되고, 우선 순위 정보에 따른 계산 결과에 기초하여 상기 복수의 제어 명령들 중 어느 하나의 제어 명령을 DC/DC 컨버터부에 전송하고,
상기 DC/DC 컨버터를 포함하는 메인 보드와 서브 보드의 개별 교체가 가능하도록 볼트 또는 점퍼선을 이용하여 절연 보드로 결합하며,
복수의 DC/DC 컨버터부를 순차적으로 제어하는 기설정된 제어 패턴이 감지되면, 감지된 제어 패턴에 대응되는 매크로 정보를 생성하여 사용자 단말 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 소자 보호, 손상 방지 및 교체 가능한 DC/DC 컨버터. - 삭제
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- 청구항 1의 소자 보호, 손상 방지 및 교체 가능한 DC/DC 컨버터를 이용한 것을 특징으로 하는 차체 일체형 태양광 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190138716A KR102259271B1 (ko) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 dc/dc 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190138716A KR102259271B1 (ko) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 dc/dc 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210052996A KR20210052996A (ko) | 2021-05-11 |
| KR102259271B1 true KR102259271B1 (ko) | 2021-06-01 |
Family
ID=75915080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190138716A KR102259271B1 (ko) | 2019-11-01 | 2019-11-01 | 소자 보호, 손상 방지, 교체 가능한 dc/dc 컨버터와, 이를 이용한 차체 일체형 태양광 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102259271B1 (ko) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR101116430B1 (ko) * | 2010-06-07 | 2012-02-27 | 삼성에스디아이 주식회사 | 에너지 저장 시스템 |
| KR101262022B1 (ko) | 2011-09-16 | 2013-05-08 | 주식회사 케이티이엔지 | 태양광 발전 설비 실험 장치 |
| KR102643801B1 (ko) * | 2017-09-07 | 2024-03-07 | 상라오 신위안 웨동 테크놀러지 디벨롭먼트 컴퍼니, 리미티드 | 태양광 모듈, 트렁크 케이블, 및 이를 구비하는 태양광 시스템 |
| KR20190111690A (ko) | 2018-03-23 | 2019-10-02 | 주식회사 우진산전 | 독립형 시스템하의 태양광용 dc-dc 컨버터 제어방법 |
| KR102088893B1 (ko) | 2019-09-24 | 2020-03-13 | 주식회사 경신 | 양방향 dc-dc 컨버터의 보호 장치 및 방법 |
-
2019
- 2019-11-01 KR KR1020190138716A patent/KR102259271B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 현동엽 외, 배터리 에너지 저장 장치를 위한 2단 DC-DC-AC 컨버터의 모델링 방법, 전력전자학회논문지, vo.19, no.5, pp.422-430 (2014.10.31.)* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210052996A (ko) | 2021-05-11 |
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