KR102440400B1 - 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 히팅부의 챔버 내에 열풍을 공급함과 동시에 상기 챔버 내로 상/중/하 종이띠가 이송되는 통로에 인접하여 열선을 배열시킨 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부에 관한 것이다.

Description

종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부{heat section of paper straw manufacturing system}
본 발명은, 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열봉합성 물질이 도포되어 경화되어 있는 상/중/하 종이띠를, 열풍에 의한 대류와 전기코일에 의한 복사에 의해, 가열하는 히팅부에 관한 것이다.
종래의 빨대는 플라스틱 소재로 형성되는 경우가 많았다. 플라스틱 소재의 빨대는 가공이 용이하고 제조 비용이 낮으며, 무게가 가볍고, 사용시 음료에 다른 성분이 섞일 문제가 발생하지 않는다는 장점이 있다. 하지만 물질 특성상 버려진 이후 분해되는데 상당히 오랜 시간이 소요되며, 인체에도 유해하므로 이를 대체해야 한다는 목소리가 커지고 있다.
이러한 요구에 대한 해결책으로 제조한 빨대를 재사용하는 방법, 또는 빨대의 성분 자체를 친환경적인 소재로 대체하는 방안에 대해 지속적으로 개발이 이루어지고 있다. 예를 들어 재사용 가능한 플라스틱 또는 금속으로 제조된 빨대 등이 제안된다. 하지만 빨대는 업소용으로 사용되는 경우가 많으며, 이 경우 빨대를 재사용하여 사용하는 것은 위생이나 각 업소의 인프라 구조상 한계가 있다.
이러한 이유로 최근에는 종이 소재로 구성된 일회용 빨대가 제안되고 있다. 종이 소재로 구성된 일회용 빨대는 인체에 무해할 뿐만 아니라 환경 오염을 최소화한다는 점에서 종래의 플라스틱 소재의 빨대를 대체하기에 충분한 가치가 있다.
종이 빨대는 종이띠가 사선 방향으로 복수회 감겨 고정되는 방식으로 제조된다. 그런데 종래의 종이 빨대는 종이띠를 감은 이후에 풀을 발라 경화시켜 형상이 고정된다.
하지만 이러한 풀 접착 방식의 종이 빨대는 제조 과정 중간에 건조 과정을 거쳐야 한다는 점에서 시간적, 공간적 비효율성을 가져온다. 뿐만 아니라 건조 과정에서 이물질이 붙어 함께 굳어버리는 경우도 있다. 나아가 생산된 종이 빨대가 음료에 투입되어 사용될 때 고형화된 풀이 다시 녹아 음료의 성분을 변질시킬 수도 있다. 또 풀이 쉽게 녹음으로 인해 빨대의 종이에 음료가 쉽게 스며들 우려가 있으며, 이는 빨대 형상을 망가뜨려 제 기능을 수행할 수 없게 만든다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종이 빨대 제조 시스템이 한국등록 특허 제2197630호에 개시되어 있다.
상기 개시된 종이 빨대 제조 시스템은, 적어도 일면에 열접착 코팅 물질이 구비된 종이띠를 구비하는 롤; 롤에서 풀린 종이띠가 외주면에 감기는 맨드릴; 상기 종이띠의 열접착 코팅 물질을 가열하는 히팅부; 상기 맨드릴에 종이띠를 꼬아 예비 빨대를 형성하는 벨트; 및 상기 벨트에 의해 공급된 예비 빨대를 절단하여 빨대를 형성하는 절단부를 포함하는 것으로 되어 있다.
특히 상기 개시된 종이 빨대 제조 시스템에 구비된 히팅부에서는, 아크릴레이트계의 열봉합성 물질인 수성 코팅제가 도포되어 경화되어 있는 상/중/하 종이띠가 히팅부에 형성된 슬롯통로를 지나가게 하면서 슬롯통로에서 토출되는 열풍(350도 내지 380도)의 대류에 의해 상/중/하 종이띠에 접착 경화된 수성 코팅제를 용융시킨 후에, 맨드릴에 휘감긴 벨트에 의해 맨드릴에 나선형으로 감기게 하는 구성으로 되어 있다.
하지만, 상기 개시된 히팅부는, 열풍의 대류에 의해서만 수성 코팅제를 용융시키는 방식을 채용하고 있기 때문에, 수성 코팅제 전체가 제대로 용융되지 않아 수성 코팅제의 일부만이 접착에 이용되어 빨대의 강도가 약하다는 문제를 가진다.
이 문제를 극복하기 위해서는, 히팅부의 길이를 길게 하면 되지만, 히팅부의 크기가 비대해져, 제조비용, 유지보수비용 및 　상/중/하 종이띠의 처짐이 발생하여 상/중/하 종이띠가 히팅부의 슬롯통로 내면에 접촉될 염려가 있으며, 특히, 수성 코팅제가 가열되게 되면, 수성 코팅제에 함유된 수분이 증발되면서 순수 코팅제가 용융되게 되는 데, 열풍에 의해서만 수성 코팅제를 가열하게 되면, 수성 코팅제에 함유된 수분이 습윤기화되어 히팅부의 슬롯통로를 바로 빠져나가지 못하고 슬롯통로 내에서 유동하게 되면서 일정 시간이 지나간 후에, 건기화되어 히팅부의 슬롯통로를 빠져나가게 되므로, 히팅부의 슬롯통로 내에는 가동 중에 항상 습윤기화상태가 되어 히팅부에서 배출되는 상/중/하 종이띠가 수분을 머금게 되어 자연건조시에 뒤틀리게 된다고 하는 부수적인 문제도 발생한다.
본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.
본 발명은, 히팅부의 챔버 내에 열풍을 공급함과 동시에 상기 챔버 내로 상/중/하 종이띠가 이송되는 통로에 인접하여 열선을 배열시킴으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 해결수단에 의해, 열풍의 대류현상과 열선의 복사현상에 의해 표면과 이면에 수성 코팅제가 도포된 상/중/하 종이띠 중에서 상/중 종이띠의 표면과 이면에 도포된 수성 코팅제가 겔 상태로 신속하게 용융되게 하고, 하 종이띠의 이면에 도포된 수성 코팅제가 겔 상태로 신속하게 용융되게 하여, 이들 수성 코팅제가 접착작용에 이용되게 하기 때문에, 종래보다 현저하게 빨대 강도를 증대시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 실시예의 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부에 대한 사시도,
도 2는 도 1의 히팅부의 내부를 도시한 정면도, 및
도 3은 도 1의 히팅부의 내부를 도시한 평면도.
이하, 본 발명에 따른 실시예의 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부가 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
하기의 설명에서 상/중/하 종이띠는 제조된 빨대에서 내지/중지/외지에 해당하며, 상/중/하 종이띠의 윗면과 밑면은 제조된 빨대에서 내면과 외면에 해당한다.
도 1에는 본 실시예의 히팅부가 부호 100으로서 지시되어 있다.
상기 히팅부(100)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향을 안내하는 가이드롤러부(1)와 상/중/하 종이띠(a, b, c)가 맨드릴(2)의 아래에서 위로 나선형으로 감겨지는 맨드릴(2) 사이에 배치된 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향으로 기다랗게 뻗은 챔버(10); 상기 챔버(10) 내에 열풍을 공급하기 위해 일단이 도시되지 않은 열풍원에 접속되고 타단이 상기 챔버(10)에 접속된 열풍공급관(20); 및 상기 챔버(10)의 길이방향으로 상기 챔버(10) 내부를 관통하여 이송되는 상/중/하 종이띠(a, b, c)를 따라 뻗은 상/중/하 전기히팅관(30A, 30B, 30C)을 포함하고 있다.
상기 챔버(10)는, 내부공간을 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향에 수직한 상기 챔버(10)의 폭방향에서 제1공간(S1)과 제2공간(S2)으로 나누는 칸막이벽(11); 상기 챔버(10)의 폭방향 일측에 상기 챔버(10)의 내부 공간을 개폐하는 커버(12); 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 하류단에 위치된 하류단벽부 부위중 상기 맨드릴(2)에 마주하면서 상기 제2공간(S2)을 구획형성하는 부위에 형성된 상/중/하 종이띠 수렴출구(14); 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류단에 위치된 상류단벽부에 상기 챔버(10)의 높이방향에서 간격을 두고 형성되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 상 종이띠(a)가 하향 경사진 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게, 하 종이띠(c)가 상향 경사지진 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게, 그리고 중 종이띠(b)가 상/하 종이띠(a, c)의 사이에 배치된 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게 배치된 상/중/하 종이띠 슬롯입구(13a, 13b 13c); 및 상기 챔버(10) 내에서 상/중/하 종이띠(a, b, c)가 뻗은 방향으로 따라 뻗어서 상/중/하 종이띠(a, b, c)에 인접하여 상기 칸막이벽(12)에 형성된 상/중/하 열풍슬롯토출구(15a, 15b, 15c)를 포함하고 있다.
상기 제1공간(S1)에는 열풍공급관(20)이 접속되어 있기 때문에, 열풍공급관(20)에서 공급되는 열풍이 상기 제1공간(S1) 내로 진입하였다가 상기 상/중/하 열풍슬롯토출구(15a, 15b, 15c)를 경유하여 상기 제2공간(S2) 내로 유통하였다가 상기 상/중/하 종이띠 슬롯입구(13a, 13b 13c)와 상기 상/중/하 종이띠 수렴출구(14)를 통하여 상기 챔버(10) 밖으로 배기되게 된다.
상기 상 열풍슬롯토출구(15a)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a)와 중 종이띠(b) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상 종이띠(a)의 밑면에 인접하게 배치되고; 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a)와 중 종이띠(b) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 중 종이띠(b)의 윗면에 인접하게 배치되고; 그리고 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 중 종이띠(a)와 하 종이띠(c) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 하 종이띠(c)의 윗면에 인접하게 배치되어 있다.
또한, 상 전기히팅관(30A)은 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류에서 상기 상 열풍슬롯토출구(15a)와 상기 상 전기히팅관(30A) 사이에 상 종이띠(a)가 배치되게 상기 상 열풍슬롯토출구(15a)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a) 의 윗면에 인접하게 상기 상 종이띠(a) 위에 배치되고; 중 전기히팅관(30B)은 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)에 마주하여 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 중 종이띠(b)의 윗면에 인접하게 배치되고, 그리고 하 전기히팅관(30C)은 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측에서 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)와 하 종이띠(c) 사이에 상기 하 전기히팅관(30C)이 배치되게 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 하 종이띠(c)의 윗면에 인접하게 상기 하 종이띠(c) 위에 배치되어 있다.
상기 상/중/하 전기히팅관(30A, 30B, 30C)은 도시되지 않은 전원에 접속된 저항 코일과 상기 저항 코일을 에워싸고 있는 석영 유리관을 포함하는 공지된 전기히팅관이다.
상기와 같이 구성된 히팅부(100)는 다음과 같이 작동될 수 있다.
먼저, 가이드롤러부(1)에 배치된 상/중/하 종이띠(a, b, c)를 상/중/하 종이띠 슬롯입구(13a, 13b 13c) 및 상/중/하 종이띠 수렴출구(14)를 순차적으로 거치게 한 다음, 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 선단을 맨드릴(2)에 일부 감아 놓는다.
그 다음, 열풍공급관(20)에서 토출되는 열풍을 제1공간(S1) 및 상/중/하 열풍슬롯토출구(15a, 15b, 15c)를 경유하여 제2공간(S2)에 공급한 상태에서, 그리고 상/중/하 전기히팅관(30A, 30B, 30C)에 전원을 인가시켜 상/중/하 전기히팅관(30A, 30B, 30C)의 석영유리관을 가열한 상태에서, 종래와 같이 벨트를 가동하여 상/중/하 종이띠(a, b, c)와 함께 맨드릴을 감아 돌리게 되면, 맨드릴에 연속적으로 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c)가 나선형으로 감기게 된다.
이때에, 상기 챔버(10)를 관통하는 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c)는, 상/중/하 열풍슬롯토출구(15a, 15b, 15c)에서 제2공간(S2) 내로 토출되어 대류현상에 의해 유동하는 열풍에 의해 전체적으로 가열되게 된다.
하지만, 본 실시예에서는, 종래와 달리, 상기 챔버(10)를 관통하는 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 상 종이띠(a)의 밑면은, 상 열풍슬롯토출구(15a)를 통하여 토출되는 열풍과 중 열풍슬롯토출구(15b)에서 나와 중 전기히팅관(30B)에 부딪쳐 위로 분기되는 토출상승기류의 열풍에 직접적으로 접촉되어 대류방식으로 가열됨과 동시에, 중 전기히팅관(30B)에서 발생하는 열에 복사방식으로 가열되고, 그리고 상 종이띠(a)의 윗면은, 상 전기히팅관(30A)에서 발생하는 열에 복사방식으로 가열되어, 상기 상 종이띠(a)의 밑면 및 윗면에 접착 경화된 수성 코팅제가 종래보다 신속하게 겔 상태로 용융되게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 종래와 달리, 상기 챔버(10)를 관통하는 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 중 종이띠(b)의 윗면은, 중 열풍슬롯토출구(15b)에서 나와 중 전기히팅관(30B)에 부딪쳐 아래로 분기되는 토출하강기류의 열풍에 직접 접촉되어 대류방식으로 가열됨과 동시에, 중 전기히팅관(30B)에서 발생하는 열에 복사방식으로 가열되고, 그리고 중 종이띠(a)의 밑면은, 하 전기히팅관(30C)에서 발생하는 열에 복사방식으로 가열됨과 동시에, 하 열풍슬롯토출구(15c)를 통하여 토출되는 열풍에 직접적으로 접촉되어 대류방식으로 가열되어서, 상기 중 종이띠(b)의 밑면 및 윗면에 접착 경화된 수성 코팅제가 종래보다 신속하게 겔 상태로 용융되게 된다.
또한, 본 실시예에서는, 종래와 달리, 상기 챔버(10)를 관통하는 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 하 종이띠(c)의 윗면은, 하 열풍슬롯토출구(15c)를 통하여 토출되는 열풍에 직접적으로 접촉되어 대류방식으로 가열됨과 동시에, 하 전기히팅관(30C)에서 발생하는 열에 복사방식으로 가열되어, 상기 하 종이띠(b)의 윗면에 접착 경화된 수성 코팅제가 종래보다 신속하게 겔 상태로 용융되게 된다.
상기 챔버(10)를 관통하는 상기 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 하 종이띠(c)의 밑면은 제조된 빨대에서의 외지의 외면에 해당하여, 빨대 접착에 관여되지 않기 때문에, 상기 하 종이띠(b)의 밑면에 접착 경화된 수성 코팅제가 복사방식과 대류방식에 의해 신속하게 겔 상태로 용융될 필요가 없다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 실시의 히팅부(100)에 의하면, 열풍의 대류방식과 열선의 복사방식에 의해 표면(밑면)과 이면(윗면)에 수성 코팅제가 도포된 상/중/하 종이띠 중에서 상/중 종이띠의 표면과 이면에 도포된 수성 코팅제가 신속하게 겔 상태로 용융되게 하고, 하 종이띠의 이면에 도포된 수성 코팅제가 신속하게 용융되게 하여, 이들 수성 코팅제가 접착작용에 이용되게 하기 때문에, 히팅부를 상/중/하 종이띠의 이송방향으로 길게 만들지 않고서도 종래보다 저렴한 비용으로 현저하게 빨대 강도를 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 히팅부에서 수성 코팅제가 가열되어 수성 코팅제에 함유된 수분이 습윤기화되어서 챔버 내에 존재하여도, 상/중/하 전기히팅관에 의해 복사방식으로 습윤기화상태의 수분이 신속하게 건기화 상태가 되어, 이후의 자연건조 시에 빨대의 뒤틀림 현상을 방지할 수 있다.
a: 상 종이띠, b: 중 종이띠, c: 하 종이띠, 1: 가이드롤러부, 2: 맨드릴, 10: 챔버, 11: 칸막이벽, 12: 커버, 13a: 상 종이띠 슬롯입구, 13b: 중 종이띠 슬롯입구, 13c: 하 종이띠 슬롯입구, 14: 상/중/하 종이띠 수렴출구, 15a: 상 열풍슬롯토출구, 15b: 중 열풍슬롯토출구, 15c: 하 열풍슬롯토출구, 20: 열풍공급관, 30A: 상 전기히팅관, 30B: 중 전기히팅관, 30C: 하 전기히팅관, 100: 히팅부

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향을 안내하는 가이드롤러부(1)와 상/중/하 종이띠(a, b, c)가 맨드릴(2)의 아래에서 위로 나선형으로 감겨지는 맨드릴(2) 사이에 배치된 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향으로 기다랗게 뻗은 챔버(10);
    상기 챔버(10) 내에 열풍을 공급하기 위해 일단이 열풍원에 접속되고 타단이 상기 챔버(10)에 접속된 열풍공급관(20); 및
    상기 챔버(10)의 길이방향으로 상기 챔버(10) 내부를 관통하여 이송되는 상/중/하 종이띠(a, b, c)를 따라 뻗은 상/중/하 전기히팅관(30A, 30B, 30C)을 포함하며,
    상기 챔버(10)는,
    내부공간을 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향에 수직한 상기 챔버(10)의 폭방향에서 제1공간(S1)과 제2공간(S2)으로 나누는 칸막이벽(11);
    상기 챔버(10)의 폭방향 일측에 상기 챔버(10)의 내부 공간을 개폐하는 커버(12);
    상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 하류단에 위치된 하류단벽부 부위중 상기 맨드릴(2)에 마주하면서 상기 제2공간(S2)을 구획형성하는 부위에 형성된 상/중/하 종이띠 수렴출구(14);
    상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류단에 위치된 상류단벽부에 상기 챔버(10)의 높이방향에서 간격을 두고 형성되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c) 중 상 종이띠(a)가 하향 경사진 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게, 하 종이띠(c)가 상향 경사지진 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게, 그리고 중 종이띠(b)가 상/하 종이띠(a, c)의 사이에 배치된 자세로 상기 챔버(10)의 제2공간(S2)을 관통하게 배치된 상/중/하 종이띠 슬롯입구(13a, 13b 13c); 및
    상기 챔버(10) 내에서 상/중/하 종이띠(a, b, c)가 뻗은 방향으로 따라 뻗어서 상/중/하 종이띠(a, b, c)에 인접하여 상기 칸막이벽(11)에 형성된 상/중/하 열풍슬롯토출구(15a, 15b, 15c)를 포함하며,
    상기 상 열풍슬롯토출구(15a)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a)와 중 종이띠(b) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상 종이띠(a)의 밑면에 인접하게 배치되고; 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a)와 중 종이띠(b) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 중 종이띠(b)의 윗면에 인접하게 배치되고; 그리고 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)는 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 중 종이띠(a)와 하 종이띠(c) 사이에 배치되되, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 하 종이띠(c)의 윗면에 인접하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부.
  3. 제 2항에 있어서
    상 전기히팅관(30A)은 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류에서 상기 상 열풍슬롯토출구(15a)와 상기 상 전기히팅관(30A) 사이에 상 종이띠(a)가 배치되게 상기 상 열풍슬롯토출구(15a)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 상 종이띠(a) 의 윗면에 인접하게 상기 상 종이띠(a) 위에 배치되고;
    중 전기히팅관(30B)은 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)에 마주하여 상기 중 열풍슬롯토출구(15b)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 중 종이띠(b)의 윗면에 인접하게 배치되고, 그리고
    하 전기히팅관(30C)은 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측에서 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)와 하 종이띠(c) 사이에 상기 하 전기히팅관(30C)이 배치되게 상기 하 열풍슬롯토출구(15c)를 따라 상기 제2공간(S2)에서 뻗은 상태에서, 상/중/하 종이띠(a, b, c)의 이송방향의 상류측이 상기 챔버(10) 내부를 관통하는 하 종이띠(c)의 윗면에 인접하게 상기 하 종이띠(c) 위에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 종이 빨대의 제조 시스템에 구비된 히팅부.
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