KR102551712B1 - 발전기용 실링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치되어 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 실링장치에 관한 것으로, 엔진과 발전기 사이의 중간 프레임에 고정되게 결합한 홀더; 상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠을 향해 연장한 실링부재; 및 상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 상기 홀더에 고정되게 결합한 차폐판을 포함할 수 있다.

Description

발전기용 실링장치 {Sealing apparatus for generator}
본 발명은 예컨대 선박의 메인 엔진에 직접 장착되는 발전기용 실링장치에 관한 것이다.
선박을 추진하는 데에 사용되는 메인 엔진의 에너지 효율을 향상시키기 위해, 프로펠러의 구동축에 축발전기가 적용될 수 있다. 이러한 축발전기는 통상 메인 엔진과 프로펠러 사이의 구동축에 직접 설치되거나, 기어 박스를 매개로 구동축과 구동축에 평행한 축발전기의 회전축을 연동시켜 증속된 회전속도로 발전할 수 있게 설치된다.
하지만, 전술한 형태로 축발전기를 배치하는 경우에, 메인 엔진과 프로펠러 사이에 발전기가 위치함에 따라 설치공간이 크게 요구되며, 선박 내 엔진룸의 크기가 축방향으로 증대되어 선박의 적재량을 감소시키는 단점이 있다. 이 때문에, 메인 엔진의 앞 끝 부분, 즉 프로펠러의 반대쪽으로 프로펠러로부터 멀리 떨어진 메인 엔진의 끝 부분에 발전기를 직접 설치하는 구성이 제안되고 있다.
한편, 선박의 메인 엔진은 실린더, 피스톤, 크랭크 샤프트 등을 포함할 수 있다. 크랭크 샤프트는 베어링에 의해 지지됨과 더불어, 커넥팅 로드에 의해 실린더 내 피스톤과 연결됨으로써, 피스톤의 왕복 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 역할을 한다. 이러한 크랭크 샤프트에 발전기를 설치하면 에너지 효율을 높일 수 있을 것이다. 하지만, 메인 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 발전기의 성능이 저하되지 않게 해야 한다.
(특허문헌 1) KR 2020-0112685 A
본 발명은, 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치되어 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지할 수 있는 발전기용 실링장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발전기용 실링장치는, 엔진과 발전기 사이의 중간 프레임에 고정되게 결합한 홀더; 상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠을 향해 연장한 실링부재; 및 상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 상기 홀더에 고정되게 결합한 차폐판을 포함하고, 상기 차폐판은, 축방향으로 연장한 곡면부; 상기 곡면부의 일단으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장한 제1 평탄부; 및 상기 곡면부의 타단으로부터 방사상 안쪽으로 연장한 제2 평탄부를 포함하고, 상기 제2 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 적어도 상기 실링부재의 엔진측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치됨으로써, 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 하고 발전기의 신뢰성 확보에 기여할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 의하면, 엔진의 에너지 효율성이 향상될 수 있음은 물론, 이러한 엔진을 선박에 설치하는 경우에 선박의 공간 활용성이 증대되는 장점을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치가 적용되고 엔진에 직접 장착된 발전기를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치의 단면도이다.
이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치가 적용되고 엔진에 직접 장착된 발전기를 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 엔진(3)에 직접 장착된 발전기(Engine Mounted Generator, EMG; 2)에 적용될 수 있다. 이러한 발전기는 선박에 사용될 수 있으나, 그 사용처는 반드시 이에 한정되지 않는다.
엔진(3)에 직접 장착된 발전기(2)의 회전자(4)는, 엔진을 구성하는 크랭크 샤프트(5)의 일측 단부에 연결될 수 있다. 예를 들어, 엔진에 직접 장착된 발전기가 선박에 사용되는 경우에, 크랭크 샤프트의 타측 단부에는 선박의 프로펠러(미도시)가 연결되어 선박에 동력을 제공할 수 있다.
또한, 발전기(2)는 중간 프레임(9)을 매개로 하여 엔진(3)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 중간 프레임은 대략 링(Ring) 형상의 원반으로 형성될 수 있으며, 이로써 중간 프레임에는 크랭크 샤프트(5)의 일측 단부가 삽입 또는 관통할 수 있는 관통구멍이 형성될 수 있다.
하지만, 발전기(2)와 엔진(3)의 연결은 반드시 이에 한정되지 않으며, 예컨대 발전기의 본체가 엔진에 직접 연결될 수도 있다. 본 명세서에서는, 발전기와 엔진 사이에 위치하고 발전기의 본체의 배면을 덮어씌우는 커버도 중간 프레임(9)으로 칭한다.
크랭크 샤프트(5)의 일측 단부에는 튜닝 휠(6)이 견고하게 고정되어 크랭크 샤프트와 함께 회전할 수 있다. 튜닝 휠은 대략 링 형상의 부재로서, 튜닝 휠의 방사상 안쪽에는 튜닝 휠 허브(7)가 구비될 수 있다. 튜닝 휠의 방사상 바깥쪽 단부에는 회전자 허브(8) 및 회전자(4)의 조립체가 장착되어 튜닝 휠과 함께 회전할 수 있다.
튜닝 휠(6)의 결합을 위해, 예를 들어 크랭크 샤프트(5)의 단부에는 단턱부가 형성될 수 있으며, 이 단턱부에 튜닝 휠 허브(7)가 안착된 후 나사, 볼트 및 너트 등과 같은 고정구에 의해 튜닝 휠 허브가 크랭크 샤프트에 고정되게 결합될 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분 확대도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치의 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 홀더(10), 실링부재(20), 차폐판(30)을 포함할 수 있다.
홀더(10)는 엔진과 발전기 사이의 중간 프레임(9)에 고정되게 결합할 수 있다. 이러한 홀더는 실링부재(20)를 지지하고 고정시키기 위한 링 형상의 부재로서, 홀더가 엔진(3)과 발전기(2) 사이의 중간 프레임에 결합함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 전체적으로 발전기와 엔진 사이에 위치될 수 있게 된다.
홀더(10)는 예컨대 대략 T자 형상의 단면을 가질 수 있다. 이에 따라 홀더의 내주면에는 방사상 안쪽으로 연장한 웹(Web; 11)이 마련될 수 있다. 홀더는 예컨대 강재 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있다.
또한, 홀더(10)는 원주방향으로 일정 각도로 분할된 복수의 분할부로 형성될 수 있다. 각 분할부가 중간 프레임(9)에 예컨대 볼팅 등에 의해 결합함으로써 링 형상의 홀더를 구성할 수 있다.
이를 위해, 각 분할부의 외주면, 즉 홀더(10)의 외주면에는 방사상 바깥쪽으로 연장한 플랜지(12)가 마련될 수 있다. 플랜지의 일측면이 중간 프레임(9)에 접촉한 상태에서 복수의 분할부가 예컨대 볼팅되어 홀더가 구성되고 홀더가 중간 프레임에 견고하게 결합될 수 있다.
웹(11)의 양측으로 한 쌍의 실링부재, 다시 말해 제1 실링부재(21)와 제2 실링부재(22)가 배치될 수 있다. 이들 실링부재는 각각 일측이 홀더(10)에 고정되고, 타측은 엔진(3)의 크랭크 샤프트(5)에 장착된 튜닝 휠(6)을 향해 연장할 수 있다. 각 실링부재는 링 형상의 부재로서, 홀더(10)와 튜닝 휠 허브(7) 사이에 위치될 수 있다.
제1 실링부재(21)는 홀더(10)의 웹(11)을 기준으로 발전기(2)측에 보다 인접하게 배치될 수 있다. 제1 실링부재는 장착부(23)와 적어도 하나의 립(Lip; 24)을 포함할 수 있다.
장착부(23)는 홀더(10)가 중간 프레임(9)에 결합될 때, 홀더의 웹(11)과 중간 프레임(9) 사이에 억지끼워맞춤되어 고정될 수 있다.
적어도 하나의 립(24)은 제1 실링부재(21)의 방사상 안쪽에서 튜닝 휠(6)을 향해 연장하도록 형성될 수 있다. 복수의 립이 형성된 경우에 이들 립은 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.
선택적으로, 장착부(23)와 립(24) 사이에는 브릿지(Bridge; 25)가 개재될 수 있다. 브릿지는 절곡되거나 만곡되게 형성되어, 일단은 장착부의 방사상 내면에 연결되고, 타단은 립의 축방향 일측면에 연결될 수 있다. 이렇게 하여 브릿지는 장착부와 립 사이에 간극을 형성할 수 있으며, 립은 장착부에 대해 탄성적으로 변위 또는 변형될 수 있다.
립(24)은, 튜닝 휠 허브(7)의 외주면과 접촉할 수 있으며, 이로 인하여 엔진(3)으로부터 발전기(2)를 향해 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출을 신뢰성 있게 차단할 수 있다.
제2 실링부재(22)는 홀더(10)의 웹(11)을 기준으로 엔진(3)측에 보다 인접하게 배치될 수 있다. 제2 실링부재는 장착부(23)와 적어도 하나의 립(24)을 포함할 수 있다.
장착부(23)는 홀더(10)와 후술하는 차폐판(30)이 결합될 때, 홀더의 웹(11)과 차폐판(30) 사이에 억지끼워맞춤되어 고정될 수 있다.
적어도 하나의 립(24)은 제2 실링부재(22)의 방사상 안쪽에서 튜닝 휠(6)을 향해 연장하도록 형성될 수 있다. 복수의 립이 형성된 경우에 이들 립은 축방향으로 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다.
선택적으로, 장착부(23)와 립(24) 사이에는 브릿지(25)가 개재될 수 있다. 브릿지는 절곡되거나 만곡되게 형성되어, 일단은 장착부의 방사상 내면에 연결되고, 타단은 립의 축방향 일측면에 연결될 수 있다. 이렇게 하여 브릿지는 장착부와 립 사이에 간극을 형성할 수 있으며, 립은 장착부에 대해 탄성적으로 변위 또는 변형될 수 있다.
립(24)은, 튜닝 휠 허브(7)의 외주면과 접촉할 수 있으며, 이로 인하여 엔진(3)으로부터 발전기(2)를 향해 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출을 신뢰성 있게 차단할 수 있다.
제1 실링부재(21)와 제2 실링부재(22)는 홀더(10)의 웹(11)을 기준으로 서로 대칭되게 위치될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
각 실링부재(20; 21, 22)는 예컨대 고무나 수지 등과 같은 탄성 재질로 형성될 수 있으며, 장착부(23)와 적어도 하나의 립(24) 및 브릿지(15)는 일체로 성형될 수 있다.
예를 들어, 실링부재(20)는 적어도 하나의 절단부를 가져 개단면을 갖도록 만들어진 후, 홀더(10)에 장착되면서 인접하게 된 절단면들이 서로 접착되어 링 형상의 실링부재를 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 실링부재(20)는 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치되고 엔진의 크랭크 샤프트(5)에 장착된 튜닝 휠(6)의 튜닝 휠 허브(7)를 둘러싸면서 접촉하도록 설치되어, 엔진에서 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출로부터 발전기를 보호할 수 있게 되는 것이다.
각 실링부재(20; 21, 22)의 립(24)이 튜닝 휠 허브(7)의 외주면과 접촉하고 있으므로, 발전기(2)가 구동(회전)할 때, 실링부재에는 마찰에 의한 열과 마모가 필연적으로 발생하게 된다.
이를 해소하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 추가로 실링부재를 위한 윤활수단을 포함할 수 있다.
윤활수단은, 공급원에 연결되고, 중간 프레임(9)의 상부로부터 홀더(10)까지 연장한 윤활유 주입관(27); 윤활유 주입관에 연통되고, 홀더의 상부에서 방사상 바깥쪽으로부터 안쪽으로 관통하여 형성된 주입홀(17); 홀더의 하부에서 방사상 안쪽으로부터 바깥쪽으로 관통하여 형성된 배출홀(18); 및 배출홀에 연통되고 홀더의 하부로부터 중간 프레임의 하부까지 연장한 윤활유 배출관(28)을 포함할 수 있다.
윤활유 주입관(27)과 홀더(10)의 주입홀(17)은 복수로 마련될 수 있다. 이 경우에, 복수의 윤활유 주입관은 중간 프레임(9)의 상부에서 원주방향으로 소정의 각도를 두고 떨어져 배치될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 주입홀은 홀더에서 원주방향으로 소정의 각도를 두고 떨어져 배치될 수 있다.
하나의 배출홀(18)이 홀더(10)의 내주면 중 최하부로부터 방사상 바깥쪽으로 연장하여 형성될 수 있다. 이어서, 하나의 윤활유 배출관(28)이 배출홀에 연통되게 설치될 수 있다.
예를 들어, 주입홀(17)과 배출홀(18)은 홀더(10)의 웹(11)을 관통하여 방사상으로 연장되게 형성될 수 있다. 주입홀을 통하여 예컨대 그리스 등과 같은 윤활유가 제1 실링부재(21) 및 제2 실링부재(22)에 공급될 수 있다.
이로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)는 튜닝 휠 허브(7)와 실링부재(20) 간 실링 성능 및 윤활 성능이 향상되고, 동시에 실링부재의 마모가 감소될 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.
차폐판(30)은 링 형상의 판재로서, 크랭크 샤프트(5)의 외주면을 둘러싸면서 홀더(10)에 고정되게 설치될 수 있다.
차폐판(30)은, 축방향으로 연장한 곡면부(33); 곡면부의 일단으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장한 제1 평탄부(31); 및 곡면부의 타단으로부터 방사상 안쪽으로 연장한 제2 평탄부(32)를 포함할 수 있다. 이에 따라 차폐판은 단차지고 절곡된 형상의 단면을 가질 수 있다.
제1 평탄부(31)가 방사상으로 연장한 길이는 차폐판(30)을 홀더(10)에 고정되게 설치할 수 있을 정도의 충분한 길이면 된다.
제2 평탄부(32)가 방사상으로 연장한 길이는, 실링부재(20)가 홀더(10)로부터 방사상으로 연장한 길이보다 길게 될 수 있다. 바람직하기로, 제2 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 적어도 실링부재의 엔진(3)측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설정되는 것이 좋다.
차폐판(30)은 예컨대 강판 등과 같은 금속 재질로 형성될 수 있으며, 제1 평탄부(31) 및 제2 평탄부(32)와 곡면부(33)는 일체로 성형될 수 있다.
또한, 차폐판(30)은 원주방향으로 일정 각도로 분할된 복수의 분할부로 형성될 수 있다. 각 분할부가 홀더(10)에 예컨대 볼팅 등에 의해 결합함으로써 링 형상의 차폐판을 구성할 수 있다.
제1 평탄부(31)의 일측면이 홀더(10)에 접촉한 상태에서 복수의 분할부가 예컨대 볼팅되어 차폐판(30)이 구성되고 차폐판이 홀더에 견고하게 결합될 수 있다.
전술한 바와 같이, 차폐판(30)과 홀더(10)가 예컨대 볼팅으로 결합될 때, 제2 실링부재(22)의 장착부(23)는 홀더의 웹(11)과 차폐판(30) 사이에 억지끼워맞춤되어 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치(1)의 차폐판(30)은 발전기(2)와 엔진(3) 사이에 위치되고 실링부재(20)보다 엔진측에 인접하여 배치됨과 동시에 적어도 실링부재의 엔진측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설치되어, 엔진으로부터 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출을 실링부재, 특히 제2 실링부재(22)보다 먼저 선행적으로 차단할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 실링장치는, 엔진의 오일이 발전기 쪽으로 침투하기 이전에 미리 엔진 쪽에서 차단할 수 있게 됨으로써, 엔진에서 불규칙적이고 산발적으로 발생되는 오일의 누출로부터 발전기를 보호할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 실링장치가 메인 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠에 대해 설치됨으로써, 엔진의 오일이 발전기로 침투하는 것을 방지하여 엔진에 직접 장착되는 발전기의 성능 저하를 없게 하고 발전기의 신뢰성 확보에 기여할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 의하면, 엔진의 에너지 효율성이 향상될 수 있음은 물론, 이러한 엔진을 선박에 설치하는 경우에 선박의 공간 활용성이 증대되는 장점을 얻을 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 실링장치 2: 발전기
3: 엔진 5: 크랭크 샤프트
6: 튜닝 휠 7: 튜닝 휠 허브
9: 중간 프레임 10: 홀더
11: 웹 12: 플랜지
17: 주입홀 18: 배출홀
20: 실링부재 21: 제1 실링부재
22: 제2 실링부재 23: 장착부
24: 립 25: 브릿지
27: 윤활유 주입관 28: 윤활유 배출관
30: 차폐판 33: 곡면부
31: 제1 평탄부 32: 제2 평탄부

Claims (10)

  1. 엔진과 발전기 사이의 중간 프레임에 고정되게 결합한 홀더;
    상기 홀더에 일측은 고정되고, 타측은 엔진의 크랭크 샤프트에 장착된 튜닝 휠을 향해 연장한 실링부재; 및
    상기 실링부재보다 엔진측에 인접하여 상기 홀더에 고정되게 결합한 차폐판
    을 포함하고,
    상기 차폐판은,
    축방향으로 연장한 곡면부;
    상기 곡면부의 일단으로부터 방사상 바깥쪽으로 연장한 제1 평탄부; 및
    상기 곡면부의 타단으로부터 방사상 안쪽으로 연장한 제2 평탄부
    를 포함하고,
    상기 제2 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 적어도 상기 실링부재의 엔진측으로 노출된 영역을 차폐할 수 있도록 설정된 발전기용 실링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더의 내주면에는 방사상 안쪽으로 연장한 웹이 형성되고,
    상기 홀더의 외주면에는 방사상 바깥쪽으로 연장한 플랜지가 형성된 발전기용 실링장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 실링부재는 상기 웹의 양측에 배치되는 제1 실링부재와 제2 실링부재를 포함하고,
    상기 제1 실링부재는 상기 웹을 기준으로 발전기측에 보다 인접하게 배치되며, 상기 제2 실링부재는 상기 웹을 기준으로 엔진측에 보다 인접하게 배치된 발전기용 실링장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 실링부재는,
    상기 홀더가 상기 중간 프레임에 결합될 때, 상기 홀더의 웹과 상기 중간 프레임 사이에 고정되게 형성된 장착부; 및
    상기 장착부의 방사상 안쪽에서 상기 튜닝 휠을 향해 연장하도록 형성된 적어도 하나의 립
    을 포함하는 발전기용 실링장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 실링부재는,
    상기 홀더와 상기 차폐판이 결합될 때, 상기 홀더의 웹과 상기 차폐판 사이에 고정되게 형성된 장착부; 및
    상기 장착부의 방사상 안쪽에서 상기 튜닝 휠을 향해 연장하도록 형성된 적어도 하나의 립
    을 포함하는 발전기용 실링장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 장착부와 상기 립 사이에는 브릿지가 개재되고,
    상기 브릿지는 절곡되거나 만곡되게 형성되어, 상기 장착부와 상기 립 사이에 간극을 형성한 발전기용 실링장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 립은 튜닝 휠 허브의 외주면과 접촉하고,
    상기 실링장치는, 상기 실링부재를 위한 윤활수단을 더 포함하는 발전기용 실링장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 윤활수단은,
    공급원에 연결되고, 상기 중간 프레임의 상부로부터 상기 홀더까지 연장한 윤활유 주입관;
    상기 윤활유 주입관에 연통되고, 상기 홀더의 상부에서 방사상 바깥쪽으로부터 안쪽으로 관통하여 형성된 주입홀;
    상기 홀더의 하부에서 방사상 안쪽으로부터 바깥쪽으로 관통하여 형성된 배출홀; 및
    상기 배출홀에 연통되고 홀더의 하부로부터 중간 프레임의 하부까지 연장한 윤활유 배출관
    을 포함하는 발전기용 실링장치.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 평탄부가 방사상으로 연장한 길이는 상기 차폐판을 상기 홀더에 고정되게 설치할 수 있도록 설정된 발전기용 실링장치.
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