KR102568814B1 - 가스절연개폐기용 방폭장치 - Google Patents

가스절연개폐기용 방폭장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 가스절연개폐기의 탱크 일면에 형성되는 개방구; 상기 개방구에 마련되는 것으로서, 상기 탱크 내부가 설정 압력을 초과함에 따라 자동 개방되는 방압변; 상기 개방구로부터 외부로 이어지는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스의 유동 경로를 제공하는 관체; 및 상기 관체에 내장되는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스와 접촉하여 온도를 저하시키고 입자를 거르는 금속제의 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치에 관한 것이다.

Description

가스절연개폐기용 방폭장치{explosion proof apparatus for gas insulated switchgear}
본 발명은 가스절연개폐기용 방폭장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가스절연개폐기의 폭발로 인한 화염 및 고온 가스 방출을 완화함으로써 폭발 이후 2차 피해 발생을 최소화할 수 있도록 하는 가스절연개폐기용 방폭장치에 관한 것이다.
산업 발달 등의 이유로 건축 구조물의 대형화 및 고층화가 이루어지고 있다.
그리고 건축 구조물의 대형화 및 고층화로 인하여 전력 수요가 증가함에 따라 전기설비 또한 점차로 대형화 및 고압화가 이루어지고 있다.
한편, 고압의 전기설비에 가스절연개폐기(GIS, Gas Insulated Switchgear)가 적용되고 있다.
가스절연개폐기는, 차단기, 단로기, 접지개폐장치, 계기용 변류기 및 모선 등이 내장된 금속 탱크 내에 소호 특성이 우수한 절연가스, 더욱 구체적으로 SF6가스(육불화황가스)가 충전된 것이다.
이와 같은 가스절연개폐기는, 이상전류가 발생할 경우 내부의 차단기가 작동하여 선로를 차단하며, 이때 발생하는 아크는 절연가스에 의해 제어, 다시 말해 소호된다.
그러나 가스절연개폐기는 절연가스가 아크를 제어하는 과정에서 아크로부터 발생하는 고열로 인하여 절연가스가 팽창되어 내부의 압력이 급격히 증가하므로 폭발 위험이 따르는 문제가 있었다.
또한, 가스절연개폐기는 전극표면의 전계집중, 접촉면 크랙, 불완전한 접촉, 도전성 이물질 및 수분 접촉 등에 의한 폭발 위험이 따르는 문제가 있었다.
이때, 가스절연개폐기의 폭발은 자체의 손상에 그치지 않고 폭발시 화염 및 고온 가스가 주변에 미침에 따라 화재 피해 및 인명 피해 등의 2차 피해를 유발하므로 그 피해가 한층 커지는 문제가 있었다.
상기의 이유로 해당 분야에서는 가스절연개폐기의 폭발로 인한 화염 및 고온 가스 방출을 완화함으로써 폭발 이후 2차 피해 발생을 최소화할 수 있도록 하는 가스절연개폐기용 방폭장치의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0002471호
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 가스절연개폐기의 폭발로 인한 화염 및 고온 가스 방출을 완화함으로써 폭발 이후 2차 피해 발생을 최소화할 수 있도록 하는 가스절연개폐기용 방폭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
가스절연개폐기의 탱크 일면에 형성되는 개방구; 상기 개방구에 마련되는 것으로서, 상기 탱크 내부가 설정 압력을 초과함에 따라 자동 개방되는 방압변; 상기 개방구로부터 외부로 이어지는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스의 유동 경로를 제공하는 관체; 및 상기 관체에 내장되는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스와 접촉하여 온도를 저하시키고 입자를 거르는 금속제의 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치를 제안한다.
상기 방압변은 트리거 작동에 의해 격발되는 핀부재를 포함한다.
상기 관체는 상기 방압변에 인접하는 길이 방향 일 단부에 타 부위에 비해 상대적으로 더 큰 직경으로 형성되는 확관부를 포함한다.
상기 관체는 길이 방향 일단과 타단 사이에 형성되는 굴곡부를 포함한다.
상기 관체는 상기 방압변으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 길이 방향 일 단부의 개방을 차단하는 덮개를 포함한다.
상기 스크린은 그물눈을 형성하는 격벽을 포함한다.
상기 스크린은 복수 개가 전후로 서로 맞대지도록 배치된다.
본 발명은, 상기 관체 내에 배치되어 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스에 물을 분사하는 분사노즐;을 더 포함한다.
본 발명은, 상기 방압변으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 상기 관체의 길이 방향 일 단부에 내장되어 상기 관체를 따라 유동하는 화염 및 고온 가스를 회전 운동시키는 스크류부재;를 더 포함한다.
본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치는, 관체가 확관부 및 굴곡부를 포함하는바, 가스절연개폐기 폭발시 화염 및 고온 가스가 확관부 및 굴곡부를 거치는 과정에서 압력 및 속도가 감소되므로 화염 및 고온 가스의 외부 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치는, 스크린을 포함하는바, 가스절연개폐기 폭발시 화염 및 고온 가스가 스크린을 거치는 과정에서 열전달을 통한 온도가 저하되면서 입자가 걸러지므로 화염 및 고온 가스의 외부 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치는, 분사노즐을 더 포함하는바, 분사노즐로부터 분사되는 물이 관체를 따라 유동하는 화염 및 고온 가스에 미침에 따라 온도가 저하되므로 화염 및 고온 가스의 외부 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치는, 스크류부재를 더 포함하는바, 가스절연개폐기 폭발시 화염 및 고온 가스가 스크류부재와 접촉하며 회전 운동함에 따라 압력 및 속도가 감소되므로 화염 및 고온 가스의 외부 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치는, 방압변이 트리거 작동에 의해 격발되는 핀부재를 포함하는바, 가스절연개폐기 내부 압력의 이상 상승 감지시 핀부재를 통해 방압변을 인위적으로 개방함으로써 더 이상의 가스절연개폐기 내부 압력 상승이 방지되므로 가스절연개폐기의 폭발을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 폭발에 의한 방압변의 개방을 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 방압변의 인위적 개방을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 관체의 확관부에 의한 화염 및 고온 가스의 압력 및 속도 감소를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 관체의 굴곡부에 의한 화염 및 고온 가스의 압력 및 속도 감소를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 스크린의 설치를 설명하기 위한 분리사시도이다.
도 7은 는 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 스크린에 의한 화염 및 고온 가스의 온도 저하를 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 분사노즐의 물 분사에 의한 화염 및 고온 가스의 온도 저하를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 분사노즐의 물 분사에 의한 화염 및 고온 가스의 온도 저하를 설명하기 위한 다른 예시도이다.
도 10은 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치에서 스크류뷰재를 통한 화염 및 고온 가스의 압력 및 속도 감소를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치(A)는, 개방구(10); 방압변(20); 관체(30); 및 스크린(40);을 포함한다.
본 발명의 개방구(10)는 가스절연개폐기(100)의 탱크(110) 일면에 형성된다.
따라서 가스절연개폐기(100) 폭발시 내부에서 발생하는 화염 및 고온 가스가 개방구(10)를 통해 탱크(110) 외부로 방출된다.
이와 같은 개방구(10)는 화염 및 고온 가스의 방출이 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것이라면 통상의 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다.
본 발명의 방압변(20)은, 개방구(10)에 마련되는 것으로서, 탱크(110) 내부가 설정 압력을 초과함에 따라 자동 개방된다.
따라서 도 2에 도시된 바와 같은 방압변(20)의 자동 개방에 의해 탱크(110) 내부 압력이 저하되므로 내부 압력의 과도 상승으로 인한 탱크(110)의 손상이 방지된다.
이때, 방압변(20)은 트리거(도면상 미도시) 작동에 의해 격발되는 핀부재(21)를 포함한다.
따라서 가스절연개폐기(100) 내부 압력의 이상 상승이 감지되었을 때 도 3에 도시된 바와 같이 핀부재(21)의 타격에 의해 방압변(20)이 인위적으로 개방됨으로써 더 이상의 가스절연개폐기(100) 내부 압력 상승이 방지되므로 가스절연개폐기(100)의 폭발 방지가 이루어질 수 있다.
이때, 가스절연개폐기(100) 내부 압력의 이상 상승 감지는 통상의 어떠한 수단을 통해 이루어지더라도 무방하며, 그 일례로는 압력감지센서일 수 있다.
한편, 방압변(20)은 탱크(110) 내부가 설정 압력을 초과할 때 자동 개방될 수 있는 것이라면 통상의 어떠한 구조 및 방식의 것이어도 무방한바, 방압변(20)에 관한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 관체(30)는, 개방구(10)로부터 외부로 이어지는 것으로서, 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스의 유동 경로를 제공한다.
따라서 가스절연개폐기(100) 폭발시의 화염 및 고온 가스가 일정한 경로로 유동하게 된다.
이때, 관체(30)는 방압변(20)에 인접하는 길이 방향 일 단부에 타 부위에 비해 상대적으로 더 큰 직경으로 형성되는 확관부(31)를 포함함으로써 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 확관부(31)에 이르면서 유동 폭이 커짐에 따라 압력과 속도가 감소된다.
그리고 관체(30)는 길이 방향 일단과 타단 사이에 형성되는 굴곡부(32)를 포함함으로써 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 굴곡부(32)와 접촉하며 유동 방향이 전환되는 과정에서 압력과 속도가 감소된다.
여기서, 굴곡부(32)는 입자 형태의 이물질을 흡착하는 흡착패드(32a)를 포함함으로써 흡착패드(32a)에 의해 화염 및 고온 가스에 포함된 금속 입자 등의 이물질 흡착이 이루어진다.
그리고 굴곡부(32)는 개폐 가능한 맨홀(32b)을 포함함으로써 맨홀(32b) 개방을 통해 관체(30) 내부의 점검이 용이하다.
그리고 관체(30)는 방압변(20)으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 길이 방향 일 단부의 개방을 차단하는 덮개(33)를 포함한다.
따라서 덮개(33)를 폐쇄함으로써 관체(30)의 길이 방향 다른 단부를 통한 물기 및 이물질 등의 유입이 방지된다.
본 발명의 스크린(40)은, 관체(30)에 내장되는 것으로서, 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스와 접촉하여 온도를 저하시키고 입자를 거른다.
따라서 스크린(40) 이후로 온도 저하된 화염 및 고온 가스의 유동이 이루어진다.
이때, 스크린(40)은 그물눈(도면부호 미표시)을 형성하는 격벽(41)을 포함함으로써 격벽(41)에 의해 그물눈이 일정한 깊이를 갖게 되므로 화염 및 고온 가스와의 접촉 시간이 연장되어 온도 저하 및 이물질 거름이 원활해진다.
그리고 스크린(40)은 복수 개가 전후로 서로 맞대지도록 배치됨으로써 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 복수 개 스크린(40)과 접촉하게 되므로 스크린(40)에 의한 화염 및 고온 가스의 온도 저하 및 이물질 거름이 원활해진다.
여기서, 스크린(40) 어느 하나와 다른 하나의 그물눈은 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
따라서 화염 및 고온 가스가 스크린(40)을 통과하는 과정에서 그에 포함된 이물질이 어느 하나 스크린(40)의 그물눈을 통과하더라도 다른 하나 스크린(40)의 그물눈에 걸릴 수 있다.
한편, 스크린(40)은 금속으로 형성됨으로써 화염 및 고온 가스 접촉 과정에서의 손상이 방지된다.
그리고 본 발명은, 관체(30) 내에 배치되어 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스에 물을 분사하는 분사노즐(50);을 더 포함한다.
따라서 분사노즐(50)을 통한 물 분사에 의해 화염 및 고온 가스의 온도가 더욱 저하된다.
이때, 분사노즐(50)은 도 8에 도시된 바와 같이 물공급관(51)을 통해 공급되는 물을 분사할 수 있다.
여기서, 물공급관(51)은 물 유동을 단속하는 밸브(51a)를 포함하되, 밸브(51a)는 관체(30) 내부의 온도 또는 압력을 감지하는 감지센서(도면상 미도시)로부터의 신호에 의해 개방됨으로써 가스절연개폐기(100) 폭발에 따라 관체(30) 내부의 온도 또는 압력이 상승할 때 물공급관(51)을 통해 공급되는 물이 분사노즐(50)에 의해 분사될 수 있다.
또한, 분사노즐(50)은 도 9에 도시된 바와 같이 저수관(52)에 저장된 물을 분사할 수 있다.
여기서, 저수관(52)은 분사노즐(50)에 연결되는 길이 방향 일단 외의 다른 일단이 관체(30) 내부와 연통함으로써 가스절연개폐기(100) 폭발에 따라 관체(30) 내부의 압력이 상승할 때 저수관(52)에 저장된 물이 관체(30) 내부의 압력에 의해 가압되어 분사노즐(50)에 의해 분사될 수 있다.
한편, 분사노즐(50)은 복수 개가 스크린(40)에 분산 배치되어 스크린(40) 후방으로 물을 분사할 수 있다.
그리고 본 발명은, 방압변(20)으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 관체(30)의 길이 방향 일 단부에 내장되어 관체(30)를 따라 유동하는 화염 및 고온 가스를 회전 운동시키는 스크류부재(60);를 더 포함한다.
따라서 화염 및 고온 가스가 스크류부재(60)에 의해 회전 운동하는 과정에서 압력 및 속도가 감소된다.
본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치(A)를 통한 가스절연개폐기(100) 폭발시의 화염 및 고온 가스 방출 완화에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 개방구(10)는 가스절연개폐기(100)의 탱크(110) 일면에 형성되는바, 가스절연개폐기(100)의 폭발시 내부에서 발생하는 화염 및 고온 가스가 개방구(10)를 통해 외부로 방출된다.
이때, 개방구(10)에는 방압변(20)이 마련됨으로써 방압변(20) 개방에 따라 개방구(10)를 통한 화염 및 고온 가스의 방출이 이루어지므로 내부 압력의 과도 상승으로 인한 탱크(110)의 손상이 방지된다.
한편, 본 발명에서 가스절연개폐기(100) 폭발시 내부에서 발생하는 화염 및 고온 가스는 방압변(20)을 거쳐 관체(30) 내부로 유입되어 관체(30)를 따라 유동한다.
이때, 관체(30) 내부로 유입되는 화염 및 고온 가스는 고온일 뿐만 아니라 고압이므로 그대로 외부에 방출되는 경우 화재 발생 등의 2차 피해가 따를 수 있다.
그러나 본 발명의 관체(30)는, 방압변(20)에 인접하는 길이 방향 일 단부에 형성되는 확관부(31)를 포함하는바, 도 4에 도시된 바와 같이 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 확관부(31)에 이르면서 유동 폭이 증가함에 따라 압력과 속도가 현저히 감소되므로 화염 및 고온 가스 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
그리고 본 발명의 관체(30)는, 길이 방향 일단과 타단 사이에 형성되는 굴곡부(32)를 포함하는바, 확관부(31)를 거치며 압력과 속도가 감소한 화염 및 고온 가스가 도 5에 도시된 바와 같이 굴곡부(32)에 이르러 유동 방향이 전환되는 과정에서 재차 압력과 속도가 감소되므로 화염 및 고온 가스 방출로 인한 2차 피해를 더욱 줄일 수 있다.
여기서, 굴곡부(32)는 입자상의 이물질을 흡착하는 흡착패드(32a)를 포함하는바, 흡착패드(32a)에 의해 화염 및 고온 가스에 포함된 금속 입자 등의 흡착이 이루어지므로 금속 입자의 방출로 인한 2차 피해를 줄일 수 있다.
그리고 본 발명은, 관체(30)에 내장되는 금속제의 스크린(40)을 포함하는바, 도 7에 도시된 바와 같이 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 스크린(40)과 접촉하는 과정에서 온도가 저하되고 입자가 걸러지므로 화염 및 고온 가스 방출로 인한 2차 피해를 더욱 줄일 수 있다.
이때, 스크린(40)은 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개가 전후로 서로 맞대지도록 배치됨으로써 방압변(20)을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스가 복수 개 스크린(40)과 접촉하므로 스크린(40)에 의한 화염 및 고온 가스의 온도 저하 및 이물질 거름이 원활할 수 있다.
그리고 본 발명은, 관체(30) 내에 배치되는 분사노즐(50)을 더 포함하는바, 분사노즐(50)에 의해 분사되는 물이 스크린(40)을 거치며 온도 저하된 화염 및 고온 가스에 미침으로써 화염 및 고온 가스 온도가 더욱 저하되므로 화염 및 고온 가스 방출로 인한 2차 피해를 더욱 줄일 수 있다.
그리고 본 발명은, 관체(30)의 길이 방향 일 단부에 내장되는 스크류부재(60)를 더 포함하는바, 도 10에 도시된 바와 같이 관체(30)를 따라 유동하는 화염 및 고온 가스가 스크류부재(60)와의 접촉에 의해 회전 운동하는 과정에서 또 다시 압력과 속도가 감소되므로 화염 및 고온 가스 방출로 인한 2차 피해를 더욱 줄일 수 있다.
한편, 이상에서는 가스절연개폐기(100) 폭발시의 화염 및 고온 가스 방출 완화에 관하여만 설명하였으나, 본 발명에 의한 가스절연개폐기용 방폭장치(A)는 가스절연개폐기(100)의 폭발을 방지할 수도 있다.
즉, 본 발명의 방압변(20)은, 트리거 작동에 의해 격발되는 핀부재(21)를 포함하는바, 가스절연개폐기(100) 내부 압력의 이상 상승이 감지되었을 때 핀부재(21)를 통해 방압변(20)을 인위적으로 개방함으로써 더 이상의 가스절연개폐기(100) 내부 압력 상승이 방지되므로 가스절연개폐기(100)의 폭발을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하므로 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 가능하며, 그와 같은 변경은 이하 청구범위 기재에 의하여 정의되는 본 발명의 보호범위 내에 있게 된다.
10 : 개방구 20 : 방압변
21 : 핀부재 30 : 관체
31 : 확관부 32 : 굴곡부
32a : 흡착부재 32b : 맨홀
33 : 덮개 40 : 스크린
41 : 격벽 50 : 분사노즐
51 : 물공급관 51a : 밸브
52 : 저수관 60 : 스크류부재
100 : 가스절연개폐기 110 : 탱크
A : 방폭장치

Claims (9)

  1. 가스절연개폐기의 탱크 일면에 형성되는 개방구;
    상기 개방구에 마련되는 것으로서, 상기 탱크 내부가 설정 압력을 초과함에 따라 자동 개방되는 방압변;
    상기 개방구로부터 외부로 이어지는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스의 유동 경로를 제공하는 관체; 및
    상기 관체에 내장되는 것으로서, 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스와 접촉하여 온도를 저하시키고 입자를 거르는 금속제의 스크린;을 포함하고,
    상기 관체 내에 배치되어 상기 방압변을 거쳐 유입되는 화염 및 고온 가스에 물을 분사하는 분사노즐;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방압변은 트리거 작동에 의해 격발되는 핀부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 관체는 상기 방압변에 인접하는 길이 방향 일 단부에 타 부위에 비해 상대적으로 더 큰 직경으로 형성되는 확관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관체는 길이 방향 일단과 타단 사이에 형성되는 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 관체는 상기 방압변으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 길이 방향 일 단부의 개방을 차단하는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은 그물눈을 형성하는 격벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스크린은 복수 개가 전후로 서로 맞대지도록 배치되는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 방압변으로부터 상대적으로 더 원거리에 위치하는 상기 관체의 길이 방향 일 단부에 내장되어 상기 관체를 따라 유동하는 화염 및 고온 가스를 회전 운동시키는 스크류부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연개폐기용 방폭장치.
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