KR20070075909A - 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리니어 압축기에 사용되는 오일 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리니어 압축기의 오일공급장치에 구비된 오일밸브 어셈블리에 있어서, 오일공급유로의 개방된 일면측에 위치하며, 오일펌핑수단에 의해 작동되는 오일밸브와; 상기 오일밸브 측에 위치하며, 오일저장공간을 제공하는 오일커버와; 상기 오일밸브와 연동하도록 상기 오일밸브와 상기 오일커버 사이에 위치하며, 쉘의 하부에 저장된 오일이 상기 오일저장공간으로 공급되는 오일홈을 구비하는 오일시트로서, 상기 오일홀에 거름망이 구비된 오일시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리이다.
리니어 압축기, 오일 공급 장치, 오일 거름, 오일 시트

Description

리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리{A OIL VALVE ASSEMBLY USED IN A LINEAR COMPRESSOR}
도 1은 종래의 기술에 따른 리니어 압축기의 오일 공급 장치의 일단면도.
도 2는 종래의 기술에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리의 작동 단면도 및 오일시트의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리의 일단면도.
도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리의 작동 단면도 및 오일시트의 측 단면도.
도 5a는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리에 구비된 오일 시트의 측 단면도.
도 5b는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리에 구비된 오일 시트의 평면도.
<도면의 주요부분에 대한 도번의 설명>
52-실린더 53-본체프레임
54-피스톤 62-오일공급유로
70-오일펌핑수단 79-오일시트
79a-거름망 79b-고정부
79h-오일홀
본 발명은 쉘 내측에 실린더, 피스톤 및 리니어 모터로 이루어진 구조체가 탄성 지지되도록 설치되는 동시에 피스톤이 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 쉘 하부에 저장된 오일을 펌핑하여 실린더와 피스톤 사이로 공급하는 리니어 압축기에 사용되는 오일밸브 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 오일공급유로 내에 거름망을 구비한 오일시트를 설치하여 실린더 내주면의 마모 및 피스톤 외주면의 마모를 방지하고, 오일 공급 장치의 공급 능력을 유지시키는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리이다.
일반적으로 압축기(Compressor)는 전기모터나 터빈 등의 동력발생장치로부터 동력을 전달받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 다양한 작동가스를 압축시켜 압력을 높여주는 기계장치로써, 냉장고와 에어컨 등과 같은 가전기기 또는 산업전반에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
이러한 압축기를 크게 분류하면, 피스톤(Piston)과 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 피스톤이 실린더 내부에서 직선 왕복 운동하면서 냉매를 압축시키는 왕복동식 압축기(Reciprocating compressor)와, 편심 회전되는 롤러(Roller)와 실린더(Cylinder) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 롤러가 실린더 내벽을 따라 편심 회전되면서 냉매를 압축시키는 회전식 압축기(Rotary compressor)와, 선회 스크롤(Orbiting scroll)과 고정 스크롤(Fixed scroll) 사이에 작동가스가 흡,토출되는 압축공간이 형성되도록 하여 선회 스크롤이 고정 스크롤을 따라 회전되면서 냉매를 압축시키는 스크롤식 압축기(Scroll compressor)로 나뉘어진다.
최근에는 왕복동식 압축기 중에서 특히 피스톤이 왕복 직선 운동하는 구동모터에 직접 연결되도록 하여 운동전환에 의한 기계적인 손실이 없어 압축효율을 향상시킬 뿐 아니라 구조가 간단한 리니어 압축기가 많이 개발되고 있다.
보통, 리니어 압축기는 밀폐된 쉘 내부에서 피스톤이 리니어 모터에 의해 실린더 내부에서 왕복 직선 운동하도록 움직이면서 냉매를 흡입하여 압축시킨 다음, 토출시키도록 구성되되, 상기 피스톤이 상기 실린더 내부에서 왕복 직선 운동함에 따라 마찰되더라도 냉각 및 윤활시키기 위하여 상기 쉘 하부에 저장된 오일을 펌핑하여 상기 실린더와 피스톤 사이에 형성된 간극을 따라 유동되도록 하는 오일공급장치가 설치된다.
도 1은 종래의 기술에 따른 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리의 일단면도이고, 도 2는 종래의 기술인 특허공개공보 10-2005-0080495에 기재된 바와 같은 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리의 작동 단면도 및 오일시트의 평면도이다. 종래 기술에 따른 리니어 압축기의 오일공급장치는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 밀폐된 쉘(5) 내부에 설치된 실린더(2), 피스톤(4) 및 리니어 모터(미도시)로 이루어진 구조체(1) 하부에 설치되는데, 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 오일순환유로(10)와 연통되도록 일측 본체 프레임(3)에 오일공급유로(12)과 오일회수유로(14)가 형성되고, 상기 오일공급유로(12) 하측에 연통되도록 설치된 오일실린더(22) 내부에 질량부재(24)가 오일스프링(26a,26b)에 의해 탄성 지지된 상태로 왕복 직선 운동하면서 압력차를 발생시키되, 상기 오일실린더(22) 일측에 상기 쉘 하부에 저장된 오일에 담겨지는 오일공급관(21)이 연통되도록 설치되는 동시에 상기 오일공급유로(12)와 오일실린더(22) 사이에는 오일공급을 조절하는 오일밸브 어셈블리(28a,28b,28c,29)가 설치된다.
여기서, 상기 본체 프레임(3)은 상기 실린더(2)와 리니어 모터를 고정시키되, 상기 피스톤(4)이 상기 실린더(2) 내측에서 상사점(TDC)과 하사점(BDC) 사이에서 왕복 직선 운동하면서 그 사이에 형성된 압축공간(P)으로 냉매를 흡입하는 흡입행정 후, 압축하여 토출시키는 압축행정을 반복적으로 수행하게 된다. 이때, 상기 피스톤(4) 일단에는 냉매를 흡입하는 흡입밸브(6)가 설치되는 동시에 상기 실린더(2) 일단에는 압축된 냉매를 토출시키는 토출밸브(8a)가 상기 실린더(2) 일단에 고정된 토출커버(8b) 내측에 스프링(8c)에 의해 탄성 지지되어 개폐 가능하도록 설치된다.
다음, 상기 오일공급유로(12)와 오일회수유로(14)는 상기 본체 프레임(3) 내부 및 실린더(2) 내부에 형성되어 상기 실린더(2)와 피스톤(4) 사이에 형성된 오일순환유로(10)로 오일을 공급 및 회수할 수 있도록 하고, 상기 오일순환유로(10)는 상기 실린더(2) 내주면과 피스톤(4) 외주면에 각각 링 형상의 실린더 홈(2h)과 피 스톤 홈(4h)이 서로 겹쳐지도록 형성되어 오일이 순환되도록 한다.
다음, 상기 오일실린더(22)는 상기 구조체(1)와 함께 동일하게 진동될 수 있도록 상기 구조체(1) 하부의 오일공급유로(12) 끝단과 연통되도록 설치되고, 상기 질량부재(24)는 상기 오일실린더(22)의 진동에 대한 관성력에 의해 상기 오일실린더(22) 내부에서 왕복 직선 운동 가능하게 설치되며, 상기 오일스프링(26a,26b)은 상기 질량부재(24)의 양단을 축방향으로 탄성 지지하여 상기 오일실린더(22) 내부에 압력차를 발생시킨다. 물론, 상기 오일실린더(22)가 연결되는 상기 오일공급유로(12)의 끝단에는 상기 오일공급관(21)이 연통되도록 설치되며, 상기 오일공급관(21)은 그 끝단이 상기 쉘(5)에 저장된 오일에 담겨지도록 설치된다.
다음, 상기 오일밸브 어셈블리(28a,28b,28c,29)는 상기 오일실린더(22)와 오일공급유로(12)가 연통되는 본체 프레임(3) 일측에 설치되어 오일을 흡입하는 오일흡입밸브(미도시) 및 오일을 토출시키는 오일토출밸브(미도시)가 개폐 가능하게 형성된 판 형상의 오일밸브(28a)와, 상기 오일밸브(28a)의 외측에 각각 겹쳐지도록 설치되어 오일이 일시적으로 저장될 수 있는 오일저장공간(A)과 오일저장공간(B)을 형성하는 오일커버(28b)를 구비한다. 이때, 상기 오일밸브(28a)와 상기 본체프레임(3)에 일면이 개방되도록 형성된 상기 오일공급유로(12) 사이에는 오일의 누설을 방지하기 위하여 오일개스킷(28c)이 더 포함되도록 설치된다. 또한, 상기 오일밸브(28a)와 상기 오일커버(28b)사이에는 오일이 지나가도록 관통되어 형성된 오일홀(29h)을 제공하는 오일시트(29)가 구비된다. 따라서, 상기와 같이 구성된 오일공급장치는 상기 구조체(1)와 함께 상기 오일실린더(22)가 진동되면, 상기 질량부재 (24)가 관성력에 의해 상기 오일실린더(22) 내부에서 왕복 직선 운동하고, 그에 따라 상기 오일실린더(22) 내부의 일측 공간에 압력차가 발생되어 상기 쉘(5) 하부에 저장된 오일이 상기 오일공급관(21)으로 유입되어 상기 오일시트(29)의 상기 오일홀(29h)을 거쳐 상기 오일저장공간(A)에 저장된 다음, 진동에 따른 상기 질량부재(24)의 작동에 따른 상기 오일밸브(28a)의 오일흡입밸브 및 오일토출밸브의 개폐에 따라 상기 오일저장공간(B)을 거쳐 상기 오일공급유로(12)를 따라 공급되어 상기 오일순환유로(10)를 순환하면서 냉각 및 윤활 작용을 하고, 다시 상기 오일회수유로(14)를 따라 상기 쉘(5) 하부로 회수된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 오일 공급 장치는 리니어 압축기의 작동에 따른 이물질이 포함된 오일이 상기 오일시트(29)가 설치된 상기 오일공급 어셈블리(28a,28b,28c,29)를 통과하여 상기 오일공급유로(12)를 통해 공급됨에 따라, 각종 이물질도 오일과 함께 공급/순환되어 상기 실린더(2) 및 피스톤(4)의 마모를 유발할 뿐만 아니라, 이물질이 상기 오일공급유로(12)상의 오일밸브(28a)등의 표면에 부착되어 오일 급유 능력 저하를 야기하여 리니어 압축기의 급유 불능을 유발하는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 오일공급유로 내에 거름망을 구비한 오일시트를 설치하여 실린더 내주면의 마모 및 피스톤 외주면의 마모를 방지하고, 오일 공급 장치의 공급 능력을 유지시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 장기간에 걸친 리니어 압축기의 사용에도 원활한 오일 공급을 통해 리니어 압축기의 내구성을 유지하여 품질을 향상시키는 것을 다른 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부수용공간을 제공하는 쉘과; 상기 쉘 내부에 탄성지지 되도록 설치된 본체프레임과; 상기 본체프레임에 설치된 실린더와; 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동을 하며 흡입된 냉매를 압축하도록 탄성부재에 의해 탄성지지되는 피스톤을 구비하는 리니어 압축기에서, 상기 본체프레임에 설치되고, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이로 오일을 공급하도록 연결되되, 일면이 개방된 오일공급유로와; 상기 본체프레임에 고정되되, 상기 오일공급유로의 하부에 연결되어 상기 쉘하부에 저장된 오일을 펌핑하는 오일펌핑수단과; 상기 오일공급유로의 개방된 일면을 덮어 막는 오일밸브 어셈블리를 구비하는 리니어 압축기의 오일 공급 장치에 사용되는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리에 있어서, 상기 오일공급유로의 개방된 일면측에 위치하며, 상기 오일펌핑수단에 의해 작동되는 오일밸브와; 상기 오일밸브 측에 위치하며, 오일저장공간을 제공하는 오일커버와; 상기 오일밸브와 연동하도록 상기 오일밸브와 상기 오일커버 사이에 위치하며, 상기 쉘의 하부에 저장된 오일이 상기 오일저장공간으로 공급되는 오일홈을 구비하는 오일시트로서, 상기 오일홀에 거름망이 구비된 오일시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리이다.
또한, 상기 오일홀에는 고정부가 구비되고, 상기 고정부에 상기 거름망이 삽 입 고정되는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 상기 거름망은 상기 오일홀의 내측에 삽입 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 후술되는 실시예들 또는 첨부된 도면에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 용이하게 실시할 수 있는 것이 본 발명의 범위에 해당하는 것은 물론이며, 본 발명의 권리범위는 오직 특허청구범위에 의해서 한정된다.
도 3은 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 공급 장치의 일단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 공급 장치의 작동 단면도 및 오일시트의 측 단면도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 공급 장치에 구비된 오일 시트의 측 단면도이고, 도 5b는 본 발명에 따른 리니어 압축기의 오일 공급 장치에 구비된 오일 시트의 평면도이다.
리니어 압축기의 오일공급장치는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 밀폐공간인 쉘(50) 내측에서 실린더(52)와 피스톤(54) 및 리니어 모터(55)로 구성된 구조체(51)의 하측에 설치된 오일펌핑수단(70)이 상기 쉘 하부에 저장된 오일을 펌핑하여 상기 구조체(51) 내부에 형성된 각각의 유로를 따라 오일이 유동되도록 구성된다.
여기서, 상기 실린더(52)는 상기 피스톤(54)의 일단이 내부에서 왕복 직선 운동되도록 설치되고, 그 사이에 형성된 압축공간(P)으로 냉매가 흡입될 수 있도록 상기 피스톤(54)의 일단에는 흡입홀(54h)이 형성되는 동시에 상기 흡입홀(54h)을 개폐시키도록 박형의 흡입밸브(56)가 설치되고, 상기 압축공간(P)에서 압축된 냉매가 토출될 수 있도록 상기 실린더(52) 일단에 토출밸브(58a)가 상기 실린더(52) 일단에 고정된 토출커버(58b) 내측에 토출밸브 스프링(58c)에 의해 탄성 지지되어 개폐 가능하게 설치된다. 이때, 상기 실린더(52) 내주면 및 피스톤(54) 외주면에는 링 형상의 실린더 홈(미도시) 및 피스톤 홈(미도시)이 형성되고, 상기 실린더 홈 및 피스톤 홈이 서로 맞물려져 오일이 순환될 수 있는 오일순환유로(60)를 형성한다.
다음, 상기 리니어 모터(55)는 복수개의 라미네이션이 원주방향으로 적층된 이너스테이터(552)와, 상기 이너스테이터(552) 외주면에 소정 간격을 두고 위치되어 권선된 코일(554a) 주변에 역시 복수개의 라미네이션이 적층된 코어 블록(554b)들이 일정 간격을 두고 설치된 아우터스테이터(554)와, 상기 이너스테이터(552)와 아우터스테이터(554) 사이에 위치되어 상호 전자기력에 의해 왕복 직선 운동하는 영구자석(556)으로 이루어지되, 상기 영구자석(556)이 연결부재(558)에 의해 상기 피스톤(54) 타단과 직접 연결되어 상기 피스톤(54)을 구동시키도록 구성된다.
다음, 상기 본체 프레임(53)은 중앙에 상기 실린더(54)의 일단이 관통된 상태에서 고정되는 동시에 상기 실린더(52) 방향의 본체 프레임(53) 일면에 상기 아우터스테이터(554)의 일단이 지지되도록 설치되며, 그 내측에는 상기 오일순환유로(60)로 오일을 공급하거나, 공급된 오일을 회수할 수 있도록 오일공급유로(62) 및 오일회수유로(64)가 형성된다.
다음, 리니어 압축기의 오일 공급 장치는 상기 오일펌핑수단(70)과 상기 오 일공급유로(62)를 포함하는데, 상기 오일펌핑수단(70)은 상기 오일공급유로(62)와 연통되도록 상기 본체 프레임(53)과 하단에 형성된 단차진 고정홈(53h)에 일단이 안착되는 오일실린더(72)와, 상기 오일실린더(72) 내측에 왕복 직선 운동 가능하게 설치되는 질량부재(74)와, 상기 질량부재(74) 양단을 탄성 지지하는 오일탄성부재(76a,76b)를 포함한다.
이와 더불어, 상기 오일 공급 유로(62)는 상기 쉘 하부의 오일이 공급될 수 있도록 하단이 상기 쉘 하부의 오일에 담겨지는 동시에 상단이 상기 오일실린더(72)와 연통되는 공간에 위치된 오일공급관(71)을 구비한다. 아울러, 상기 오일공급유로(62)와 오일실린더(72) 사이에 오일 공급을 조절할 수 있도록 본 발명에 따른 오일공급밸브 어셈블리(78a,78b,78c,79)가 설치되는데, 상기 오일공급밸브 어셈블리(78a,78b,78c,79)는 상기 오일공급유로(62)가 연통되는 본체 프레임(53) 일측에 밀착되어 상기 오일펌핑수단(70)에 의해 발생하는 압력차에 의해 오일을 흡입하는 오일흡입밸브(미도시) 및 오일을 토출시키는 오일토출밸브(미도시)가 개폐 가능하게 형성된 판 형상의 오일밸브(78a)가 오일의 누유 등을 막기위해 상기 오일공급유로(62)의 개방된 일면에 설치된 오일개스킷(78c)의 위에 적층된다. 또한, 상기 오일밸브(79a)의 위에는 오일이 지나가도록 관통되어 형성된 오일홀(79h)을 제공하는 오일시트(79)가 적층된다. 이때, 상기 오일홀(79h)는 상기 쉘(50)의 하부에 저장된 오일이 상기 오일펌핑수단(70)에 펌핑되어 공급될 때 이물질을 제거하는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 오일공급유로(62)의 끝단, 즉 상기 오일공급유로(62)와 상기 오일공급관(71)이 연결되는 곳과 상기 오일펌핑수단(70)의 사이에 위치되어야 한다. 이에 따라, 상기 쉘(50)의 하부에 저장된 오일에 담겨진 상기 오일공급관(71)을 통해 상기 오일펌핑수단(70)에서 발생하는 압력차에 의해 상기 오일공급유로(62)로 유동하는 오일의 이물질을 효과적으로 제거하게 된다. 또한, 상기 오일시트(79)의 외측에 적층되도록 설치되어 오일이 일시적으로 저장될 수 있는 오일저장공간(A)과 오일저장공간(B)을 형성하는 오일커버(78b)가 설치된다. 이때, 상기 오일실린더(72)는 원통형상으로 형성되어 일단이 상기 본체 프레임(53)의 하단 일면에 단차지게 형성된 고정홈(53h)에 끼움되어 고정되고, 그 내측에 상기 오일실린더(72)의 내경과 동일한 직경을 가진 질량부재(74)가 축방향으로 왕복 직선 운동 가능하게 설치되는데, 상기 질량부재(74)의 일단이 상기 본체 프레임의 고정홈(53h)에 압축 코일스프링의 일종인 제1오일탄성부재(76a)에 의해 지지되는 동시에 상기 질량부재(74)의 타단이 역시 압축 코일스프링의 일종인 제2오일탄성부재(76b)에 의해 지지되도록 설치된다.
보다 자세하게, 도 5에서 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 상기 오일시트(79)는 박판형상으로 오일이 지날 수 있도록 오일홀(79h)이 관통되어 형성된다. 이때, 상기 오일시트(79)는 상기 오일홀(79h)을 통과하는 오일의 이물질을 제거하기 위해 이물질은 통과할 수 없고 오일만 통과할 수 있는 거름망(79a)를 더 구비하는데, 상기 오일시트(79)의 표면으로 돌출되지 않도록 상기 오일시트(79)의 내측으로 단차지도록 형성된 고정부(79b)에 고정 삽입된다. 상기 거름망(79a)을 고정 삽입하기 위하여 용접, 압착등의 방법이 사용된다. 이는 상기 오일시트(79)를 설치할 때 기존의 부품과의 조립성을 확보하기 위함이다. 더불어, 상기 거름망(79a)은 상기 오일홀(79h)의 면적보다 크게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 이물질이 걸리는 범위를 예측하여 설치된다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명은 오일공급유로 내에 거름망을 구비한 오일시트를 설치하여 실린더 내주면의 마모 및 피스톤 외주면의 마모를 방지하고, 오일 공급 장치의 공급 능력을 유지시키는 효과가 있다.
또한, 장기간에 걸친 리니어 압축기의 사용에도 원활한 오일 공급을 통해 리니어 압축기의 내구성을 유지하여 품질을 향상시키는 다른 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 내부수용공간을 제공하는 쉘과; 상기 쉘 내부에 탄성지지 되도록 설치된 본체프레임과; 상기 본체프레임에 설치된 실린더와; 상기 실린더 내부에서 직선왕복운동을 하며 흡입된 냉매를 압축하도록 탄성부재에 의해 탄성지지되는 피스톤을 구비하는 리니어 압축기에서, 상기 본체프레임에 설치되고, 상기 실린더와 상기 피스톤 사이로 오일을 공급하도록 연결되되, 일면이 개방된 오일공급유로와; 상기 본체프레임에 고정되되, 상기 오일공급유로의 하부에 연결되어 상기 쉘하부에 저장된 오일을 펌핑하는 오일펌핑수단과; 상기 오일공급유로의 개방된 일면을 덮어 막는 오일밸브 어셈블리를 구비하는 리니어 압축기의 오일 공급 장치에 사용되는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리에 있어서,
    상기 오일공급유로의 개방된 일면측에 위치하며, 상기 오일펌핑수단에 의해 작동되는 오일밸브와;
    상기 오일밸브 측에 위치하며, 오일저장공간을 제공하는 오일커버와;
    상기 오일밸브와 연동하도록 상기 오일밸브와 상기 오일커버 사이에 위치하며, 상기 쉘의 하부에 저장된 오일이 상기 오일저장공간으로 공급되는 오일홈을 구비하는 오일시트로서, 상기 오일홀에 거름망이 구비된 오일시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오일홀에는 고정부가 구비되고, 상기 고정부에 상기 거름망이 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 오일밸브 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 거름망은 상기 오일홀의 내측에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 리니어 압축기의 오일 공급 장치.
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