KR102547913B1 - 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 관한 것으로, 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성이 낮아 안정적인 기밀성을 갖고, 접합 시 낮은 가압력과 적은 통전량만을 필요로 하기 때문에 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다.
이러한 본 발명은, 구리관의 선단부에 경사 축관부를 형성하는 단계; 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 용입홈을 형성하되 서로 간에 이격을 두고 복수 형성하는 단계; 알루미늄관의 선단부에 경사 확관부를 형성하는 단계; 상기 알루미늄관의 선단부 내측으로 상기 구리관의 선단부를 밀어 넣어 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면과 상기 구리관의 경사 축관부 외주면이 가압접촉되도록 상기 구리관과 알루미늄관을 접속하는 단계; 상기 구리관과 상기 알루미늄관에 각각 서로 다른 극성의 전극으로부터 전원을 인가하여 전기저항열에 의해 상기 구리관의 경사 축관부에 접촉하고 있는 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시키며, 상기 알루미늄관의 경사 확관부로부터 용융된 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태가 되도록 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태에서 고형화되도록 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이러한 본 발명은, 구리관의 선단부에 경사 축관부를 형성하는 단계; 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 용입홈을 형성하되 서로 간에 이격을 두고 복수 형성하는 단계; 알루미늄관의 선단부에 경사 확관부를 형성하는 단계; 상기 알루미늄관의 선단부 내측으로 상기 구리관의 선단부를 밀어 넣어 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면과 상기 구리관의 경사 축관부 외주면이 가압접촉되도록 상기 구리관과 알루미늄관을 접속하는 단계; 상기 구리관과 상기 알루미늄관에 각각 서로 다른 극성의 전극으로부터 전원을 인가하여 전기저항열에 의해 상기 구리관의 경사 축관부에 접촉하고 있는 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시키며, 상기 알루미늄관의 경사 확관부로부터 용융된 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태가 되도록 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태에서 고형화되도록 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 공조기기의 구리관 및 알루미늄관의 접합방법에 관한 것으로, 특히 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성이 낮아 안정적인 기밀성을 갖고, 접합 시 낮은 가압력과 적은 통전량만을 필요로 하기 때문에 에너지를 절감할 수 있도록 한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 관한 것이다.
일반적으로 공조기기는 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기로 이루어진 냉동 사이클 장치를 이용하여 실내를 냉방 또는 난방시키는 장치로서, 냉매가 압축기와 응축기와 팽창기구와 증발기를 순환할 수 있도록 냉매 순환관으로 연결된다.
상기 응축기와 증발기는 냉매가 통과하는 유로가 형성되어 냉매가 유로를 통과하면서 응축 또는 증발되어 주변과 열교환되는 열교환기로 작용하고, 이러한 열교환기는 핀앤튜브형 열교환기와 플랫튜브형 열교환기 등이 사용된다. 핀앤튜브형 열교환기의 경우 냉매가 통과하는 유로를 제공하는 냉매 순환관과, 냉매 순환관과 결합되어 열교환 능력을 높여주는 열교환핀의 형태로 형성된다.
이같은 냉매 순환관은 열전도도가 높은 구리관을 전통적으로 사용하였으나 근래 들어 등록실용신안공보 제20-0406575호(2006.01.12)의 '응축기용 헤더 파이프 연결구'에 개시된 것처럼 중간에 구리관 대신 알루미늄관을 대체하여 용접하는 방식을 통하여 설치비용을 절감할 수 있도록 한 기술이 활용되고 있다.
하지만 이처럼 구리관과 알루미늄관을 용접방식으로 접합하는 경우 용접재가 구리관과 알루미늄관 사이에 개입되어야 하는데 구리관과 알루미늄관의 상호 융점의 차이(동 1,080 ℃ / 알루미늄 660 ℃)로 인해 숙련된 기술자가 접합작업을 한다 하더라도 시간이 많이 소요되고 긴밀한 연결접합이 곤란하였다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성이 낮아 안정적인 기밀성을 갖고 접합 시 낮은 가압력과 적은 통전량만을 필요로 하기 때문에 에너지를 절감할 수 있도록 한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법은, 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 있어서, 구리관의 선단부에 점진적으로 관경이 축소되는 경사 축관부를 형성하는 단계; 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 용입홈을 형성하되 서로 간에 이격을 두고 복수 형성하는 단계; 알루미늄관의 선단부에 점진적으로 관경이 확대되는 경사 확관부를 형성하는 단계; 상기 알루미늄관의 선단부 내측으로 상기 구리관의 선단부를 밀어 넣어 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면과 상기 구리관의 경사 축관부 외주면이 가압접촉되도록 상기 구리관과 알루미늄관을 접속하는 단계; 상기 구리관과 상기 알루미늄관에 각각 서로 다른 극성의 전극으로부터 전원을 인가하여 전기저항열에 의해 상기 구리관의 경사 축관부에 접촉하고 있는 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시키며, 상기 알루미늄관의 경사 확관부로부터 용융된 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태가 되도록 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태에서 고형화되도록 냉각하는 단계; 를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 용입홈은 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 둘레방향을 따라 360도로 형성한 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용입홈은 상기 구리관의 경사 축관부 두께의 1/2보다 깊게 형성되며 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 표면에 가까울수록 점진적으로 폭이 넓어지거나 동일하도록 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 용입홈의 깊이는 300~500um로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에는 3개 이상의 용입홈이 등간격으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 경사 확관부를 형성하는 단계 이후에 상기 구리관과 상기 알루미늄관의 접속 시 상기 알루미늄관이 접촉하게 될 구리관의 외주면 중에서 경사 축관부를 제외한 나머지 부위에 미리 절연막을 형성하는 단계;를 더 포함하여, 전기저항열에 의해 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시킬 때 통전량을 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법은 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성이 낮아 안정적인 기밀성을 갖고, 접합 시 낮은 가압력과 적은 통전량만을 필요로 하기 때문에 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 설명하기 위한 흐름도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 의해 접합된 구리관 및 알루미늄관 접합 연결체의 접합구조를 설명하기 위한 단면도
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 설명하기 위한 일련의 참조도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 의해 접합된 구리관 및 알루미늄관 접합 연결체의 접합구조를 설명하기 위한 단면도
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 설명하기 위한 일련의 참조도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 지니고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 지니는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
<실시예>
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 의해 접합된 구리관 및 알루미늄관 접합 연결체의 접합구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법을 설명하기 위한 일련의 참조도이다.
본 발명의 실시예에 의한 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법은 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성이 낮아 안정적인 기밀성을 갖고, 접합 시 낮은 가압력과 적은 통전량만을 필요로 하기 때문에 에너지를 절감할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명은 도 1에 도시된 것처럼 구리관의 경사 축관부 형성단계(S110), 복수의 용입홈 형성단계(S120), 절연막 형성단계(S130), 알루미늄관의 경사 확관부 형성단계(S140), 구리관과 알루미늄관 접속단계(S150), 알루미늄의 경사 확관부 용융단계(S160), 알루미늄 용융액의 냉각단계(S170)를 거치게 된다.
아래에서는 상기 각 단계들에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 구리관의 경사 축관부 형성단계(S110)에서는 도 3a에 도시된 통상의 구리관(110)에 대하여 도 3b와 같이 그 선단부에 점진적으로 관경이 축소되는 경사 축관부(110a)를 형성하게 된다. 이처럼 구리관(110)의 선단부 관경을 축소시키는 축관공정은 특허등록공보 제2338089호(2021.12.07) 등에 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 복수의 용입홈 형성단계(S120)에서는 도 3c와 같이 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면에 용입홈(111)을 형성하게 된다. 상기 용입홈(111)은 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면에 둘레방향을 따라 360도로 형성하는 것이 바람직하며 서로 이격을 두고 복수 형성한다. 상기 용입홈(111)의 깊이는 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 두께의 1/2보다 깊게 형성되도록 한다. 그리고 상기 용입홈(111)은 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 두께의 1/2보다 깊게 형성되는 것이 바람직하며 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면 표면에 가까울수록 점진적으로 폭이 넓어지거나 동일하게 형성되도록 한다. 상기 용입홈(111)의 깊이는 300~500um로 형성되는 것이 바람직하다. 만일 상기 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면에 3개 이상의 용입홈(111)이 형성되는 경우에는 서로간에 등간격을 두고 배치한다.
상기 절연막 형성단계(S130)에서는 도 3d에 도시된 것처럼 구리관(110)과 알루미늄관(120)의 접속 시 알루미늄관(120)이 접촉하게 될 구리관(110)의 외주면 중에서 경사 축관부(110a)를 제외한 나머지 부위에 미리 절연막(112a,112b)을 형성한다. 상기 절연막(112a,112b)은 높은 내열성을 갖는 실리콘을 얇게 도포하여 형성할 수 있다. 이처럼 구리관(110)에 절연막(112a,112b)을 미리 형성시켜주면 알루미늄의 경사 확관부 용융단계(S160)에서 통전에 의한 전기저항열에 의해 알루미늄관(120)의 경사 확관부(120a) 내주면을 용융시킬 때 불필요한 통전량을 최소화할 수 있다는 점에서 장점이 있다.
상기 알루미늄관의 경사 확관부 형성단계(S140)에서는 도 3e에 도시된 알루미늄관(120)에 대하여 도 3f에 도시된 것처럼 그 선단부에 점진적으로 관경이 확대되는 경사 확관부(110a)를 형성한다. 관의 선단부 관경을 확대시키는 확관공정은 특허등록공보 제2305721호(2021.09.17) 등에 이미 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 한편, 상기 알루미늄관(120)의 경사 확관부 형성단계(S140)는 다음 단계인 구리관과 알루미늄관 접속단계(S150)에서 알루미늄관(120)의 선단부 내측으로 경사 축관부(110a)가 형성된 구리관(110)의 선단부를 가압하여 밀어 넣는 방법으로 동시에 진행하는 것도 가능하다. 즉, 알루미늄관(120)의 선단부 내측으로 경사 축관부(110a)가 형성된 구리관(110)의 선단부를 강제로 가압하여 밀어 넣게 되면 구리관(110)의 경사 축관부(110a)에 대응하여 알루미늄의 선단부가 확관되면서 경사 확관부(110a)를 형성하게 된다. 이렇게 하면 두 개의 공정을 하나의 공정으로 공정으로 단축할 수 있는 장점이 있다.
상기 구리관과 알루미늄관 접속단계(S150)에서는 도 3g에 도시된 것처럼 알루미늄관(120)의 선단부 내측으로 구리관(110)의 선단부를 밀어 넣어 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a) 내주면과 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면이 가압접촉되도록 한다.
상기 알루미늄의 경사 확관부 용융단계(S160)에서는 도 3h에 도시된 것처럼 구리관(110)과 알루미늄관(120)에 각각 서로 다른 극성의 전극으로부터 전원을 인가하여 전기저항열에 의해 구리관(110)의 경사 축관부(110a)에 접촉하고 있는 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a)를 용융시켜 준다. 구리의 경우 융점이 섭씨 1,080도인데 비해 알루미늄의 경우 융점이 섭씨 650도로 400도 가량 낮기 때문에 구리관(110)의 경사 축관부(110a)에 접촉하고 있는 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a) 내주면이 용융되면서 고상과 액상의 중간 정도의 알루미늄 용융액(121)이 발생한다. 이때 일정시간이 지나면 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a) 내주면으로부터 용융되는 알루미늄 용융액(121)의 양이 증가하면서 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면 용입홈(111)에 용입되어 채워진 상태가 된다.
여기서 구리관(110)과 알루미늄관(120)을 접합하기 위하여 전원을 인가할 때 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면에 형성된 용입홈(111)으로 인해 구리관(110)과 알루미늄관(120) 사이의 접촉면적이 적어져서 통전량을 낮출 수 있으며, 이로써 통전에 필요한 에너지 소모량을 절감할 수 있게 된다. 또한, 구리관(110)에 비해 상대적으로 용융점이 낮아 접촉면이 용융되는 알루미늄관(120)이 구리관(110)의 내측이 아닌 외측으로 위치하도록 하고, 내측에 위치하는 구리관(110)의 경사 축관부(110a)에는 용입홈(111)이 형성되도록 한 구성을 통해 외측에서 충분한 양의 알루미늄 용융액(121)이 생성된 후 내측에 위치하는 용입홈(111)으로 용입되어 채워지는 일련의 과정이 보다 원활하게 이루어질 수 있게 된다. 만일 구리관(110)과 알루미늄관(120)의 위치가 바뀌거나 용입홈(111)이 구리관(110)이 아닌 알루미늄관(120)에 형성되는 경우에는 위와 같이 일련의 과정이 원활하게 이루어지지 않게 된다.
상기 알루미늄 용융액의 냉각단계(S170)에서는 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a) 내주면으로부터 용융되는 알루미늄 용융액(121)이 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면 용입홈(111)에 용입되어 채워진 상태 그대로 고형화되도록 냉각한다.
위와 같은 단계들을 통해 구현된 구리관(110) 및 알루미늄관(120) 접합 연결체의 내부구조를 살펴보면 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 구리관(110)의 경사 축관부(110a) 외주면과 알루미늄관(120)의 경사 확관부(110a) 내주면 사이에서 고형화된 알루미늄 용융액(121)이 접합부를 이루게 된다. 특히 상기 접합부 중 복수의 용입홈(111)으로 유입된 복수의 돌출부위가 앵커(121a)가 되면서 구리관(110)과 알루미늄관(120) 사이에 인장력이 가해지는 경우를 비롯하여 혹독한 환경 하에서 접합부의 부분 박리 및 부식, 유격, 틈새 확장 가능성을 현저히 감소시킬 수 있으며 매우 안정적으로 기밀성을 확보하는 것이 가능해진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
110: 구리관 110a: 경사 축관부
111: 용입홈 112a, 112b: 절연막
120: 알루미늄관 120a: 경사 확관부
121: 알루미늄 용융액 121a: 앵커
111: 용입홈 112a, 112b: 절연막
120: 알루미늄관 120a: 경사 확관부
121: 알루미늄 용융액 121a: 앵커
Claims (8)
- 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 있어서,
구리관의 선단부에 점진적으로 관경이 축소되는 경사 축관부를 형성하는 단계; 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 용입홈을 형성하되 서로 간에 이격을 두고 복수 형성하는 단계; 알루미늄관의 선단부에 점진적으로 관경이 확대되는 경사 확관부를 형성하는 단계; 상기 알루미늄관의 선단부 내측으로 상기 구리관의 선단부를 밀어 넣어 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면과 상기 구리관의 경사 축관부 외주면이 가압접촉되도록 상기 구리관과 알루미늄관을 접속하는 단계; 상기 구리관과 상기 알루미늄관에 각각 서로 다른 극성의 전극으로부터 전원을 인가하여 전기저항열에 의해 상기 구리관의 경사 축관부에 접촉하고 있는 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시키며, 상기 알루미늄관의 경사 확관부로부터 용융된 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태가 되도록 일정시간 대기하는 단계; 및 상기 알루미늄 용융액이 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 용입홈에 용입되어 채워진 상태에서 고형화되도록 냉각하는 단계;를 포함하며,
상기 용입홈은 상기 구리관의 경사 축관부 외주면에 둘레방향을 따라 360도로 형성되되, 상기 구리관의 경사 축관부 두께의 1/2보다 깊게 형성되며 상기 구리관의 경사 축관부 외주면 표면에 가까울수록 점진적으로 폭이 넓어지거나 동일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 용입홈의 깊이는 300~500um로 형성된 것을 특징으로 하는 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법. - 제1항에 있어서,
상기 구리관의 경사 축관부 외주면에는 3개 이상의 용입홈이 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법. - 제1항에 있어서,
상기 경사 확관부를 형성하는 단계 이후에 상기 구리관과 상기 알루미늄관의 접속 시 상기 알루미늄관이 접촉하게 될 구리관의 외주면 중에서 경사 축관부를 제외한 나머지 부위에 미리 절연막을 형성하는 단계;를 더 포함하여, 전기저항열에 의해 상기 알루미늄관의 경사 확관부 내주면을 용융시킬 때 통전량을 감소시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법. - 제1항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항의 공조기기의 구리관 및 알루미늄관 접합방법에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 구리관 및 알루미늄관 접합 연결체.
- 제7항의 구리관 및 알루미늄관 접합 접합 연결체를 구비한 것을 특징으로 하는 공조기기.
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-
2022
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