KR102612294B1 - 소화 캡슐 및 소화 장치 - Google Patents

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Abstract

순차적으로 파열되는 복수의 셀을 포함하는 소화 캡슐 및 소화 장치가 개시된다. 소화 캡슐은, 열에 의해 기화하는 소화 물질을 수용하고, 상기 소화 물질의 기화에 의해 팽창되면서 파열되는 캡슐 케이스, 상기 캡슐 케이스 내부 공간을 복수의 셀로 구획하는 분리막, 및 상기 복수의 셀 내부에 각각 수용되며 열이 가해지면 기화되는 소화 물질을 포함하고, 상기 복수의 셀은 서로 다른 온도에서 기화하도록 소화 물질이 수용되도록 형성된다.

Description

소화 캡슐 및 소화 장치{FIRE EXTINGUISH CAPSULE AND FIRE EXTINGUISH DEVICE}
아래의 실시예는 화재를 순차적으로 진화할 수 있는 소화 캡슐 및 소화 장치에 관한 것이다.
노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고 있고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 재충전이 가능한 고성능 배터리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
배터리는 그 사용 환경이나 자체적인 노화 등으로 인해 과열되는 경우가 빈번히 발생하여, 화재로 이어질 수 있다. 배터리의 과열을 억제하기 위해, 다양한 냉각 구조들과 냉각 방법들이 존재한다. 그러나, 기존의 냉각 구조 및 냉각 방법들을 이용하더라도 배터리의 과열에 따른 화재 발생을 완전히 방지하는 것을 불가능하다.
이에, 배터리의 화재 발생 시 신속하게 화재를 진화할 수 있는 장치의 개발이 요구되고 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
실시예의 목적은, 드론과 같은 소형 장치에서 발생하는 화재를 소화할 수 있는 소화 캡슐 및 소화 장치를 제공하는 것이다.
실시예들에서 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
실시예에 따른 소화 캡슐 및 소화 장치에 대해서 설명한다.
소화 캡슐은, 열에 의해 기화하는 소화 물질을 수용하고, 상기 소화 물질의 기화에 의해 팽창되면서 파열되는 캡슐 케이스, 상기 캡슐 케이스 내부 공간을 복수의 셀로 구획하는 분리막, 및 상기 복수의 셀 내부에 각각 수용되며 열이 가해지면 기화되는 소화 물질을 포함하고, 상기 복수의 셀은 서로 다른 온도에서 기화하도록 소화 물질이 수용되도록 형성된다.
일 측에 따르면, 상기 분리막은 상기 캡슐 케이스의 길이 방향을 따라 분할하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 분리막은 상기 소화 물질을 통과시키지 않는 재질로 형성될 수 있다. 상기 분리막은, 상기 소화 물질이 팽창하여 상기 캡슐 케이스가 파열될 때 파열되지 않는 재질로 형성되거나 상기 캡슐 케이스보다 지연되어서 파열되는 재질로 형성될 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 복수의 셀은 상기 캡슐 케이스의 중앙에 대해서 선대칭으로 배치될 수 있다.
또한, 소화 장치는, 서로 다른 온도에서 파열되도록 파열 기준 온도가 서로 다른 소화 물질을 수용하는 복수의 셀이 형성되는 소화 캡슐, 및 상기 소화 캡슐을 수용하는 하우징을 포함하여 구성된다.
일 측에 따르면, 상기 소화 캡슐은 상기 복수의 셀 중 적어도 하나 이상의 셀 내부에 파열 보조 부재가 더 구비되고, 상기 파열 보조 부재는 형상 기억 합금을 포함하고, 온도에 의해서 형상이 변화됨에 따라 상기 소화 캡슐에 압력을 가하도록 구비될 수 있다. 상기 파열 보조 부재는 저온에서 파열되는 셀 내부에 구비될 수 있다. 또한, 상기 파열 보조 부재는 상기 소화 캡슐의 파열 기준 온도와 유사하거나 더 낮은 온도에서 변형되도록 형성될 수 있다.
실시예들에 따르면, 온도에 따라 셀들이 순차적으로 파열됨으로써 소화 물질이 방출되면서 화재가 전이되는 경우에도 효과적으로 화재를 진화할 수 있다.
실시예에 따른 소화 캡슐 및 소화 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 소화 캡슐 및 소화 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 소화 장치에서 소화 캡슐의 단면도다.
도 3은 변형 실시예에 따른 소화 캡슐의 단면도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 실시예들에 따른 소화 캡슐(12) 및 이를 포함하는 소화 캡슐(12) 및 소화 장치(10)에 대해서 설명한다. 참고적으로, 도 1은 일 실시예에 따른 소화 장치(10)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 소화 장치(10)에서 소화 캡슐(12)의 단면도이고, 도 3은 변형 실시예에 따른 소화 캡슐(12)의 단면도이다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 소화 장치(10)는 화재를 진화하기 위한 소화 물질(121)을 수용하는 소화 캡슐(12)과 하우징(11)을 포함하여 구성된다. 이하에서는, 소화 캡슐(12)이 파열되는 온도를 "파열 기준 온도"라 한다.
소화 장치(10)는 드론과 같이 소형 장치에 사용할 수 있도록 소형 및 경량으로 형성된다. 또한, 소화 장치(10)는 소형 장치에서 화재의 전이가 발생하는 경우에도 순차적으로 소화 물질(121)을 방출함으로써 화재를 효과적으로 진화할 수 있다.
소화 장치(10)는 화재가 발생하면 열에 의해 소화 물질(121)을 자동으로 외부로 방출되어서 화재를 진화한다. 즉, 소화 장치(10)는 화재 발생 시 발생하는 열에 의해 소화 물질(121)이 가열되어 기화됨에 따라 소화 캡슐(12)이 팽창 및 파열되고, 소화 물질(121)이 외부로 방출 및 확산되어 화재를 진화하게 된다.
소화 장치(10)는 소화 캡슐(12)을 수용하는 하우징(11)을 포함하여 구성된다.
하우징(11)은 내부에 소화 캡슐(12)을 수용하고 소화 장치(10)의 외관을 형성한다. 하우징(11)은 소화 캡슐(12)이 수용되는 공간을 제공하는 본체(111)와 커버(112)를 포함하여 구성된다.
본체(111)는, 예를 들어, 금속 재질로 형성되며, 소화 캡슐(12)이 파열되었을 때 소화 물질(121)이 본체(111) 외부로 배출될 수 있도록 다수의 홀이 형성된 메시 형태를 가질 수 있다. 다만, 도면에서는 본체(111)의 형상이 대략 직육면체 형태인 것으로 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며 본체(111)의 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
커버(112)는 하우징(11)의 적어도 일측 또는 양측에 구비되어서 본체(111)를 개폐 가능하게 한다. 또한, 커버(112)는 하우징(11) 내부에서 소화 캡슐(12)을 고정시키는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 커버(112)는 내측에 소화 캡슐(12)의 단부가 끼워지도록 홈이나 돌출부가 형성될 수 있다. 다만, 커버(112)에 소화 캡슐(12)을 고정시키지 않고, 본체(111)의 내부면에 소화 캡슐(12)을 고정시키도록 형성할 수도 있다.
소화 캡슐(12)은 소화 물질(121)을 수용하는 복수의 셀(221, 222, 223, 224)과 캡슐 케이스(122)를 포함하여 구성된다.
소화 물질(121)은 화재가 발생하였을 때 기화되어서 화재를 진화하기 위한 물질로서, 분말 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 소화 물질(121)은 80℃ 내지 120℃에서 팽창되어서 가스 상태가 되는 물질이 사용될 수 있다. 또한, 소화 물질(121)은 플루오르화 케톤을 포함할 수 있다. 여기서, 플루오르화 케톤은 무색, 무취에, 점성이 물과 유사하지만, 안정된 성질을 가지고 있기 때문에, 전자제품과 접촉했을 때 전기가 통하지 않고, 접촉한 물질의 산화현상이 적다는 장점이 있다. 또한, 플루오르화 케톤이 화재현장에 분사되는 경우, 플루오르화 케톤은 열기와 접촉함과 동시에 빠르게 증발하기 때문에, 화재 현장의 열기는 제거하면서도 사물에는 잔류하지 않기 때문에 특히, 전자제품으로 인해 발생하는 화재 진화에 효과적으로 사용할 수 있다.
캡슐 케이스(122)는 소화 캡슐(12)의 외관을 형성하고, 내부에 소화 물질(121)이 수용된다. 예를 들어, 캡슐 케이스(122)는 소정의 튜브 형상을 가질 수 있된다. 다만, 도면에서는 캡슐 케이스(122)의 형상을 튜브 형상으로 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며 캡슐 케이스(122)의 형상이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
캡슐 케이스(122)는 다층 필름으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 캡슐 케이스(122)의 내층은 PP(polypropylene), OPP(oriendted polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate)를 포함할 수 있다. 그리고, 캡슐 케이스(122)의 외층은 소화 물질(121)을 자외선으로부터 보호하는 알루미늄 필름을 포함할 수 있다. 다만, 캡슐 케이스(122)는 실질적으로 다양한 재질로 형성될 수 있고, 2층 이상의 다층으로 형성될 수 있다.
캡슐 케이스(122)는 소화 물질(121)이 팽창하여 파열될 때 균일하게 파열될 수 있도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 캡슐 케이스(122)의 표면 또는 내측면에 점선 형태의 파열선 등이 형성되어서, 캡슐 케이스(122)가 쉽게 파열될 수 있도록 하고 파열되는 위치를 한정하여 소화 물질(121)이 비산하는 방향을 유도하도록 형성될 수 있다.
복수의 셀(221, 222, 223, 224)은 캡슐 케이스(122) 내부에 구비되는 복수의 분리막(123)에 의해서 내부 공간이 구획되어서 형성된다. 예를 들어, 복수의 셀(221, 222, 223, 224)은 캡슐 케이스(122)의 길이 방향을 따라 형성된다. 도면에서는 제1 내지 제4 셀(221, 222, 223, 224)가 구비되는 것으로 예시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 셀(221, 222, 223, 224)의 수는 실질적으로 다양하게 적용될 수 있다. 또한, 각 셀(221, 222, 223, 224)의 크기 및 부피는 서로 동일하게 형성되거나 또는 온도에 따라 서로 다르게 형성될 수 있다.
여기서, 분리막(123)은 캡슐 케이스(122)의 길이 방향에 대해서 수직하는 방향으로 형성되며 길이 방향을 따라 복수개가 구비된다. 또한, 분리막(123)은 서로 이웃하는 셀(221, 222, 223, 224) 사이에서 소화 물질(121)이 서로 혼합되지 않도록 소화 물질(121)이 통과되지 않는 재질로 형성된다. 또는 분리막(123)은 소화 물질(121)의 일부는 통과시키는 재질로 형성될 수도 있다. 그리고 분리막(123)은 소화 물질(121)이 팽창하여 셀(221, 222, 223, 224)이 파열될 때 이웃하는 셀(221, 222, 223, 224)은 파열되지 않도록 소화 캡슐(12)과 같이 파열되지 않는 재질로 형성된다. 또는 분리막(123)은 적어도 캡슐 케이스(122)보다 지연되어서 파열되는 재질로 형성될 수 있다.
복수의 셀(221, 222, 223, 224)은 서로 다른 온도에서 파열되도록 파열 기준 온도가 다른 소화 물질(121)들이 채워진다.
이하의 설명에서는 제1 셀(221)의 파열 기준 온도가 가장 저온이고, 제4 셀(224)의 파열 기준 온도가 가장 고온인 것으로 설명한다.
복수의 셀(221, 222, 223, 224)은 파열 기준 온도에 따라 캡슐 케이스(122)의 길이 방향을 따라 순차적으로 배열되며, 예를 들어, 캡슐 케이스(122)의 일단에서 타단까지 파열 기준 온도가 가장 저온인 제1 셀(221)부터 가장 고온인 제4 셀(224)이 배치될 수 있다. 또는 소화 캡슐(12)은 캡슐 케이스(122)의 중앙에 대해서 대칭이 되도록 제1 셀(221)이 양 단부에 배치되고, 제4 셀(224)이 그 내측에 배치될 수도 있다. 또는 소화 캡슐(12)은 상기와 반대로 제1 셀(221)이 캡슐 케이스(122)의 중앙에 배치되고, 제4 셀(224)이 양 단부에 배치될 수도 있다.
소화 캡슐(12)은 화재가 발생한 초기에는 저온인 제1 셀(221)이 파열되어서 화재가 진화된다. 그러나 제1 셀(221)이 파열되어도 화재가 진화되지 않은 경우, 화재가 전이됨에 따라 점차 온도가 상승되므로, 온도 상승에 따라 점차 고온의 제2 셀(222) 내지 제4 셀(224)이 순차적으로 파열되면서 화재를 진화하게 된다. 또한, 소화 캡슐(12)은 셀(221, 222, 223, 224)이 1개씩만 파열되는 것은 아니고, 화재 발생에 의한 온도에 따라 2개 이상 복수의 셀(221, 222, 223, 224)이 동시에 파열될 수도 있다.
한편, 도 3에 도시한 바와 같이, 소화 캡슐(12)은 파열이 용이하도록 내부에 파열 보조 부재(13)가 구비될 수 있다.
파열 보조 부재(13)는 소정 온도에서 형상이 변화되는 형상 기억 합금이고, 소정 온도에서 형상이 변화되어서 캡슐 케이스(122)에 압력을 가함으로써 해당 위치에서 파열되도록 할 수 있다.
파열 보조 부재(13)는 변형되었을 때 변형된 부분이 캡슐 케이스(122)에 압력을 가하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 파열 보조 부재(13)는 각 셀(221, 222, 223, 224) 내부에서 분리막(123) 인근에 구비되며, 가열되기 전에는 절곡된 상태였다가, 화재 발생시에는 펼쳐지면서 캡슐 케이스(122)에 압력을 가하도록 형성될 수 있다. 다만, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며 파열 보조 부재(13)의 형상과 위치가 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
파열 보조 부재(13)는 모든 셀(221, 222, 223, 224)에 구비되거나, 파열 기준 온도가 낮은 셀(221, 222, 223, 224)에만 구비될 수도 있다. 이는, 온도가 낮은 경우에는 소화 물질(121)이 충분히 팽창되지 않아서 해당 셀(221, 222, 223, 224)이 파열될 수 있는 압력이 충분하지 않을 수 있으므로, 파열 보조 부재(13)에서 가해지는 압력에 의해서 캡슐 케이스(122)가 보다 용이하게 파열될 수 있도록 한다.
또한, 파열 보조 부재(13)는 셀(221, 222, 223, 224)의 파열 기준 온도와 유사하거나 더 낮은 온도에서 변형되도록 형성된다. 즉, 파열 보조 부재(13)는 셀(221, 222, 223, 224)이 파열되기 전에 또는 파열되는 온도에서 파열 보조 부재(13)가 변형되어서 캡슐 케이스(122)에 압력을 가하게 되므로, 소화 물질(121)의 팽창에 의한 압력과 파열 보조 부재(13)에 의한 압력이 같이 작용하게 되므로 보다 효과적으로 소화 캡슐(12) 및 해당 셀(221, 222, 223, 224)이 파열되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 소화 장치(10) 및 소화 캡슐(12)은 서로 다른 온도에서 파열되며 온도 상승에 따라 순차적으로 파열되도록 복수의 셀(221, 222, 223, 224)이 형성됨으로써 화재가 발생하였을 때 및 화재가 전이되었을 때 온도에 따라 순차적으로 소화 물질(121)을 방출함으로써 효과적으로 화재를 진화할 수 있다. 또한, 소화 장치(10)는 하나의 소화 캡슐(12)이 순차적으로 소화 물질(121)을 방출하도록 형성되므로, 소화 캡슐(12) 및 소화 장치(10)를 소형 및 경량으로 제작할 수 있으므로 드론 등과 소형과 경량화가 요구되는 장치에 사용할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
10: 소화 장치
11: 하우징
111: 본체
112: 커버
12: 소화 캡슐
121: 소화 물질
122: 캡슐 케이스
123: 분리막
221, 222, 223, 224: 제1 내지 제4 셀
13: 파열 보조 부재

Claims (9)

  1. 열에 의해 기화하는 소화 물질을 수용하고, 상기 소화 물질의 기화에 의해 팽창되면서 파열되는 캡슐 케이스;
    상기 캡슐 케이스 내부 공간을 복수의 셀로 구획하는 분리막; 서로 다른 온도에서 기화하는 소화 물질이 수용되는 복수의 셀로 구획하는 분리막;
    상기 복수의 셀 내부에 각각 수용되며 열이 가해지면 기화되는 소화 물질; 및
    상기 복수의 셀 중 다른 셀보다 낮은 온도에서 기화하는 소화 물질을 수용하는 적어도 하나 이상의 셀 내부에 구비되는 파열 보조 부재;
    를 포함하고,
    상기 파열 보조 부재는 형상 기억 합금을 포함하고, 상기 분리막 인근에 구비되어서 온도에 의해서 형상이 변화됨에 따라 상기 캡슐 케이스에 압력을 가하여 파열시키는 소화 캡슐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 캡슐 케이스의 길이 방향을 따라 분할하도록 구비되는 소화 캡슐.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은 상기 소화 물질을 통과시키지 않는 재질로 형성되는 소화 캡슐.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리막은, 상기 소화 물질이 팽창하여 상기 캡슐 케이스가 파열될 때 파열되지 않거나 상기 캡슐 케이스보다 지연되어서 파열되도록 형성되는 소화 캡슐.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 셀은 상기 캡슐 케이스의 중앙에 대해서 선대칭으로 배치되는 소화 캡슐.
  6. 서로 다른 온도에서 파열되도록 파열 기준 온도가 서로 다른 소화 물질을 수용하는 복수의 셀이 형성되는 소화 캡슐; 및
    상기 소화 캡슐을 수용하는 하우징;
    을 포함하고,
    상기 소화 캡슐은,
    상기 소화 캡슐 내부 공간을 복수의 셀로 구획하는 분리막; 및
    상기 복수의 셀 중 파열 기준 온도가 낮은 소화 물질을 수용하는 적어도 하나 이상의 셀 내부에 구비되되 상기 분리막 인근에 구비되며, 형상 기억 합금을 포함하여 온도에 의해서 형상이 변화됨에 따라 상기 소화 캡슐에 압력을 가하여 파열시키는 파열 보조 부재;
    를 포함하는 소화 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 파열 보조 부재는 상기 소화 캡슐의 파열 기준 온도와 유사하거나 더 낮은 온도에서 변형되도록 형성되는 소화 장치.
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