KR20080068963A - 냉각탑 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각탑에 관한 것으로서, 본 발명은 케이싱(10) 내부에서 토출구(11)의 직하부에 구비되어 상향 배출되는 공기로부터 물방울을 걸러지게 하여 순수한 공기만이 배출되도록 하는 엘리미네이터(20)와; 상기 엘리미네이터(20)의 하부로 가열된 물이 유도되도록 하여 하부면 주면을 따라 다수 형성한 분사 노즐(31)을 통해 냉각수가 하향 분사되도록 하는 급수관(30)과; 상기 급수관(30)의 하부에 구비되면서 상부로부터 낙하하는 냉각수와 하부로부터 상승하는 공기가 상호 열교환이 이루어지도록 하는 필러(40)와; 상기 케이싱(10)의 하단부에서 열교환되어 낙하하는 냉각수를 모아 일측의 배관(51)을 통하여 배출되도록 하는 저수 탱크(50)로 이루어지는 구성에서 케이싱(10)의 일측에서 공기를 발생시켜 필러(40)와 저수 탱크(50) 사이의 일측을 통해 케이싱(10) 내부로 공기가 압송되도록 송풍기(60)를 구비하고, 송풍기(60)를 내부에 수용되도록 하면서 흡음재(71)에 의해 송풍기(60)로부터 발생되는 소음을 흡수하여 외부로의 소음 방출이 차단되도록 하는 소음 방지 수단(70)이 구비되도록 함으로써 송풍팬(60)의 장착 및 유지 관리의 편의와 설치 및 유지 비용의 절감과 함께 작동 소음과 냉각수 낙수 소음을 감소시켜 보다 조용한 구동이 이루어질 수 있도록 하는 특징이 있다

냉각탑, 대향류형, 압입통풍, 소음감소

Description

냉각탑{Cooling tower}

도 1은 일반적인 냉각탑을 예시한 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 냉각탑을 도시한 측단면 구조도,

도 3은 본 발명에 따른 급수관을 예시한 일부 확대도,

도 4는 본 발명에 따른 급수관에 형성되는 분사 노즐의 형상을 예시한 요부도,

도 5는 본 발명에 따른 소음 방지 수단의 적용 구조를 예시한 측단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 케이싱

11 : 토출구

20 : 엘리미네이터(eliminate)

30 : 급수관

31 : 분사 노즐

40 : 필러(filler)

50 : 저수 탱크

60 : 송풍기

70 : 소음 차단 수단

본 발명은 냉각탑에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정에서 냉각에 필요한 냉각수의 열교환을 공기는 수직으로 상향 이동하고 물은 수직으로 하향 이동하는 대향류형이면서 공기는 소음 방출이 방지되도록 커버한 송풍기에 의해 하부로부터 상부로 압입 통풍되도록 함으로써 편리하고 경제적인 설치와 유지 관리 및 탁월한 저소음을 구현할 수 있도록 하는 냉각탑에 관한 것이다.

일반적으로 냉각탑은 냉각수와 공기의 열교환에 의해 냉각수 또는 공기의 냉각효과를 얻도록 하는 것이다.

따라서 냉기를 얻고자 할 때에는 냉매를 물로서 사용하게 되나 만일 냉각수를 얻고자 할 때에는 공기가 냉매로서 사용되도록 하는 것이다.

반도체를 제조하는 과정에서 공정 수행 중에는 대단히 많은 냉각 작용이 요구되고 있으며, 이러한 냉각을 위한 수단으로서 주로 냉각수를 사용하도록 하고 있다.

즉 냉각수를 공정 설비에 순환시키면서 데워진 물을 찬 공기와의 접촉에 의해 냉각이 이루어지도록 한 후 재공급하는 방식으로 냉각수 순환을 통해 냉각을 수행하도록 하는 것이다.

이렇게 데워진 물을 냉각시키기 위해 구비되는 냉각탑은 이미 실용신안등록 제154768호(1999년 5월 21일 등록) 등과 같이 다양하게 제안된 바 있다.

도 1은 일반적인 냉각탑을 예시한 측단면도이다.

냉각탑은 통상 외부의 케이싱(10)과 이 케이싱(10) 내부에서 상부에 구비되는 엘리미네이터(20, eliminate)와 그리고 그 하부에 차례로 필러(40, filler)와 저수 탱크(50)가 구비되고, 케이싱(10)의 상단부에는 흡입팬(80)을 구비하면서 엘리미네이터(20)와 필러(40)의 사이에는 주면의 저면으로 다수의 분사 노즐(31)을 형성한 급수관(30)을 구비한 구성이다.

이때 케이싱(10)의 내부에서 필러(40)와 저수 탱크(50)의 사이에는 공간을 형성하면서 이 공간에 위치하는 케이싱(10)에는 외부와 연통되도록 하는 통기공인 루버(13)가 다수 형성되도록 하고 있다.

한편 저수 탱크(50)에는 공정 설비측으로 냉각수가 흐를 수 있도록 하는 배관(51)이 연결되도록 하고 있다.

상기한 구성의 냉각탑은 급수관(30)을 통해 공정 설비를 순환하여 데워진 상태로 유도되는 냉각수가 케이싱(10) 내부로 유입되면서 주면의 저면에 형성한 다수의 분사 노즐(31)을 통하여 하향 분사되도록 하면 케이싱(10) 최상단에 구비한 흡입팬(80)에 의해 외기가 루버(13)를 통하여 필러(40)를 거쳐 엘리미네이터(20)를 통과해서 흡입팬(80)을 통해 배출이 되도록 하면서 필러(40)에서의 공기와 물간 열교환에 의하여 데워졌던 물이 차게 식어 저수 탱크(50)로 떨어지고, 다시 배관(51)을 통하여 공정 설비측으로 공급되도록 하고 있다.

이와 같이 케이싱(10)의 저부측 측벽에 형성한 루버(13)를 통하여 외기가 강제 도입되도록 하여 필러(40)가 냉각되도록 하고, 이 필러(40)에는 그 상부에서 분사되는 데워진 물이 지나게 되므로 이 필러(40)를 지나게 되는 외기와의 열교환에 의해 물이 일정한 온도로 냉각이 이루어지도록 하는 것이다.

하지만 현재의 냉각탑에서는 최상단에 구비되는 흡입팬(80)으로부터 발생되는 운전 중 소음(125Hz~500Hz)이 대단히 먼 거리에까지 영향을 미치게 되고, 또한 케이싱(10)의 내부에서 냉각수가 저수 탱크(50)에 떨어지면서 발생하게 되는 낙수 소음이 케이싱(10)에 다수 형성한 루버(13)를 통하여 외부로 전달되면서 대단히 심각한 소음 발생의 원인이 되고 있다.

따라서 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 냉매로 사용하는 공기를 케이싱 하부의 일측에서 발생시켜 케이싱 내부로 공급하는 송풍 방식으로 구비되도록 하여 케이싱에 가해지는 하중 부담을 절감하는 동시에 유지 보수가 간편해지도록 하는 냉각탑을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 송풍팬을 외부와 격리되도록 흡음재가 내장된 챔버에 의해 커버되도록 하면서, 케이싱에는 송풍팬과 연통하는 송풍홀만을 형성함으로써 시끄러운 낙수 소음이 외부로 방출되지 않도록 하는 냉각탑을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부가 개방되도록 하여 공기가 배출되도록 토출구를 형성한 케이싱과; 상기 케이싱 내부에서 토출구의 직하부에 구비되어 배출되는 공기로부터 수분을 여과하는 엘리미네이터와; 순환하여 가열된 물을 상기 엘리미네이터의 하부로 유도되도록 하여 다수의 분사 노즐을 통해 물을 하향 분사하는 급수관과; 상기 급수관의 하부에서 다수의 시트로 형성되는 팩이 복수로 이루어지며, 상부로부터 낙하하는 물과 하부로부터 상승하는 공기의 열교환이 이루어지는 필러와; 상기 케이싱의 하단부에 구비되어 상기 필러를 통해 낙하하는 냉각수를 모아 일측의 배관을 통하여 냉각수가 공급되도록 하는 저수 탱크와; 상기 필러와 상기 저수 탱크 사이의 일부 개방시킨 상기 케이싱의 측면으로 일단이 연결되는 에어 덕트의 타단에 연결되면서 상기 케이싱 내부로 공기를 공급하는 송풍기 ;및 상기 송풍기를 내부에 수용되도록 하면서 내부에 채워지는 흡음재에 의해 상기 송풍기에서 발생되는 소음을 흡수하여 외부로의 소음 방출이 차단되도록 하는 소음 방지 수단을 결합한 구성이다.

본 발명의 냉각탑은 공기를 상향 유동되도록 하면서 냉각수는 하향 유동되도록 하는 대향류형(counter flow type) 및 외기를 열교환부로 압입 공급하여 열교환된 고온의 공기가 외부로 배출되도록 하는 압입통풍식을 결합한 구성이다.

즉 외기를 하부로부터 상부로 유동되도록 하여 열교환부를 통과하도록 하면서 냉각수는 반대로 상부로부터 하부로 유동되면서 열교환부를 통과하도록 하여 냉각수는 자연낙하하고, 고온화된 공기는 상향 유동하여 외부로 배출되도록 하는 것 이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 구성 중 종래의 구성과 동일한 구성에는 동일 부호를 적용하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각탑을 도시한 측단면 구조도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 냉각탑은 크게 외부의 케이싱(10)과 그 내부에 엘리미네이터(20)와 급수관(30)과 필러(40)와 저수 탱크(50)를 구비하는 구성에 송풍기(60)와 소음 방지 수단(70)을 결합한 구성이다.

케이싱(10)은 외부를 감싸는 통형상의 구성으로서, 상부는 소정의 크기로 개방되도록 하여 내부의 공기가 배출될 수 있도록 하는 토출구(11)를 형성한다.

엘리미네이터(20)는 케이싱(10)의 내부에서 케이싱(10)의 상단부에 형성한 토출구(11) 바로 하부에 구비되도록 하는 구성이다.

엘리미네이터(20)는 토출구(11)를 통해 공기를 배출시키게 될 때 물방울이 동시에 빠져나가지 못하도록 물방울을 걸러지도록 한다.

이를 위하여 엘리미네이터(20)는 통상 판면을 굴곡지게 하여 요철면을 이루는 박판이 상호 일정한 간격을 유지하면서 적층되도록 한 구성으로 이루어지도록 하며, 특히 엘리미네이터(20)는 합성수지 재질의 비교적 굴곡이 심한 박판을 겹친 구조로 이루어지도록 하는 것이 가장 바람직하다.

급수관(30)은 외부로부터 데워진 냉각수가 유입되도록 하면서 케이싱(10) 내 부에서는 하향 분사되도록 하는 구성이다.

따라서 급수관(30)은 케이싱(10)의 외부에서는 설비측 냉각 라인과 연결되고, 케이싱(10)의 내부로 구비되는 부위는 엘리미네이터(20)의 하부에 위치되도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 급수관을 예시한 일부 확대도이고, 도 4는 본 발명에 따른 급수관에 형성되는 분사 노즐의 형상을 예시한 요부도이다.

특히 케이싱(10)의 내부에 구비되는 급수관(30)은 하부의 주면을 따라서 다수의 분사 노즐(31)이 형성되도록 하며, 이때의 분사 노즐(31)은 하부를 향해 급수관(30)의 주면에 미세한 사이즈의 직경으로 구멍을 다수 형성시킨 구성으로서, 분사 노즐(31)은 도시한 바와 같이 다양한 형상으로 형성이 가능하며, 다만 하향 방사상으로 냉각수가 분사되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

필러(40)는 본 발명에서 실질적으로 열교환이 이루어지는 열교환부이다.

필러(40)는 급수관(30)의 하부에 구비되며, 필름 형태의 시트가 여러 장 겹친 팩을 다수 연결한 타입으로 이루어진다.

이러한 필러(40)를 통해 하부로부터는 공기가 상향 유동하고, 상부로부터는 급수관(30)의 분사 노즐(31)을 통해 분사되는 냉각수가 하향 유동하면서 이들간 상호 열교환이 이루어지도록 한다.

따라서 필러(40)는 공기는 수직으로 올라가고 물은 수직으로 떨어지는 대향류형 필러를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

저수 탱크(50)는 필러(40)로부터 소정의 높이를 이격하여 케이싱(10)의 하단 부에 구비되는 구성으로서, 도시되어 있는 바와 같이 케이싱(10) 하단에 일체로 형성되는 구성으로 형성할 수도 있으나 케이싱(10)과는 별도의 구조로 구비되면서 하향 개방된 케이싱(10)의 외주연부와 결합되게 할 수도 있다.

다만 저수 탱크(50)는 케이싱(10)의 내부 공간과 연통되도록 하면서 케이싱(10)과 외경이 같거나 그보다는 작게 형성되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

특히 저수 탱크(50)는 일정량의 냉각수가 채워질 수 있도록 하며, 일측으로는 배관(51)이 연결되어 이 배관(51)을 통해 배출되도록 하고, 이때의 배관(51)은 설비측 냉각 라인에 연결된다.

즉 배관(51)은 설비측 냉각 라인의 선단부이고, 후단부는 급수관(30)으로 연결되는 구성이다.

이와 같은 냉각탑에서 본 발명은 공기를 케이싱(10)의 필러(40) 하부로 강제 송풍시켜 상향 이동하도록 하고, 이러한 공기 발생용 송풍기(60)는 외부를 소음 방지 수단(70)에 의해 커버되도록 하는데 가장 두드러진 특징이 있다.

이를 위해 케이싱(10)의 필러(40)와 저수 탱크(50) 사이의 일측면은 소정의 크기로 개방되도록 하고, 이 개구면의 외측면으로는 에어 덕트(61)의 일단이 연결되도록 한다.

케이싱(10)에 일단이 연결되는 에어 덕트(61)의 타단은 케이싱(10)의 외부 일측에 구비되도록 하는 송풍기(60)와 연결되도록 하며, 송풍기(60)는 일정 파워를 갖는 모터(미도시)에 의해 송풍팬(미도시)이 회전하면서 공기를 발생시켜 케이싱(10)으로 강제 압입되도록 하는 것이다.

이때 송풍팬은 축류팬을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

그리고 소음 방지 수단(70)은 송풍기(60)로부터 발생되는 진동 및 소음을 외부로 방출되지 않도록 차폐시키게 되는 구성이다.

도 5는 본 발명에 따른 소음 방지 수단의 적용 구조를 예시한 측단면도이다.

소음 방지 수단(70)은 도시한 바와 같이 내부에 송풍기(60)가 수용되도록 하면서 견고하게 고정되도록 하고, 송풍기(60)와는 일정한 공간을 이격하여 흡음재(71)로서 내벽이 감싸지도록 하는 챔버 형상으로 형성되도록 한다.

특히 송풍기(60)에서 가장 소음이 심한 부위는 모터로서, 모터는 완벽하게 외부가 감싸지도록 하고, 다만 송풍팬은 일측이 케이싱(10)에 일단이 연결되는 에어 덕트(61)와 연결되나 이 에어 덕트(61)의 외부는 다시 흡음재(71)에 의해 내벽이 감싸지도록 한 소음 방지 수단(70)에 의해 커버되고, 그와 반대면으로도 외기가 도입될 수 있도록 하는 흡기구(72)를 형성하는 소음 방지 수단(70)이 구비되도록 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 작용에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 전술한 바와 같이 대향류형과 압입통풍식을 결합시킨 반도체 공정 설비의 냉각을 위해 공급되는 순환 냉각수를 열교환시키도록 하는 냉각탑에 관한 것이다.

즉 본 발명은 이미 반도체 공정 설비를 순환하여 가열된 물을 급수관(30)을 통해 케이싱(10)의 내부로 유도되도록 하면 케이싱(10)의 내부에서 급수관(30)의 하부의 주면을 따라 다수 형성되도록 한 분사 노즐(31)을 통하여 가열된 물이 하향 분사되도록 한다.

이와 동시에 케이싱(10)의 외부에서는 일측으로부터 소음 방지 수단(70)에 의해 외부가 소음 방출이 방지되도록 커버한 송풍기(60)의 구동에 의해서 외기를 도입하여 케이싱(10)의 내부로 공기를 강제 압입시킨다.

송풍기(60)에 의해 강제 압입시킨 공기는 케이싱(10)에서 상향 통풍되어 필러(40)를 지나게 되고, 이때 필러(40)를 하향 유동하면서 지나는 고온의 냉각수로부터 열을 흡수하는 열교환이 이루어지게 된다.

필러(40)에서의 열교환에 의해 하부로부터 상향 통풍되는 공기는 고온화되어 필러(40) 상부의 엘리미네이터(20)를 통과하게 되고, 냉각수는 자연 낙하하여 케이싱(10) 하부의 저수 탱크(50)에 모여지도록 한다.

이때 필러(40)를 통과하면서 열교환에 의해 고온화된 공기는 하부로부터의 송풍력에 의해 상향 이동하면서 필러(40) 및 급수관(30)으로부터 냉각수 일부가 함께 따라 비산되는데 이러한 냉각수 일부의 물방울은 엘리미네이터(20)를 통과하면서 엘리미네이터(20)에서 걸러져 다시 하향 낙하하게 된다.

엘리미네이터(20)를 거치면서 순수하게 고온화된 공기만이 케이싱(10) 상단부의 토출구(11)를 통해 외부로 배출된다.

이와 같이 본 발명은 케이싱(10)의 하부에서 일측으로부터 송풍기(60)에 의해 강제 송풍되는 공기가 케이싱(10)의 일측을 통해서만 압입되면서 상향 통풍되도록 하여 공기를 유동시키게 되므로 종전과 같이 케이싱(10) 상부로 팬을 장착시켜야 하는 불편을 간단히 해소시킬 수가 있도록 한다.

이렇게 케이싱(10)을 일측으로만 개방시켜 공기가 흡입되도록 하면 케이싱(10) 내부에서 냉각수가 필러(40)를 통과하면서 열교환에 의해 냉각되어 저수 탱크(50)에 떨어지게 될 때 발생하는 낙수 소음이 외부로 방출되는 것을 최대한 차단시킬 수가 있게 된다.

즉 케이싱(10)에는 송풍기(60)와 연통하는 일측으로만 개방되도록 하고, 실제 케이싱(10)의 내부와 외부를 직접적으로 연통되도록 하는 부위는 상단부의 토출구(11) 외에는 별도로 형성하지 않게 함으로써 케이싱(10) 내부에서 발생되는 냉각수의 낙수 소음에 대해서는 최대한 외부로 방출되지 않게 한다.

또한 본 발명은 공기를 발생시켜 강제 압송시키는 송풍기(60)를 소음 방지 수단(70)을 이용하여 외부와 차폐되도록 하는 동시에 송풍기(60)로부터 발생되는 소음을 흡수하여 외부로부터 방출되는 소음을 최대한 저감시킬 수 있도록 한다.

특히 본 발명은 공기를 발생시키는 팬을 케이싱(10)의 상부가 아닌 하부에 구비되게 함으로써 케이싱(10)의 상부에서보다는 지면에 가까운 곳에서 팬을 유지 관리하기가 매우 쉬울 뿐만 아니라 과중한 중량의 팬이 케이싱(10)의 상부에 위치하게 되면 케이싱(10)에도 과도한 하중 부담이 되므로 케이싱(10)으로부터 분리시켜 위치시키게 되면 그만큼 케이싱(10)에서의 하중 부담이 제거되면서 보다 손쉬운 레이 아웃을 제공할 수가 있다.

무엇보다도 송풍팬(60)이 케이싱(10)과 분리시켜 지면에 구비하게 되므로 보다 저렴한 비용으로 설치 및 유지 관리를 할 수가 있다.

한편 상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발 명의 범위를 한정하는 것이라기보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 케이싱의 일측 하부에서 발생되는 공기는 케이싱의 내부로 강제 압입시켜 상향 유동되게 하는 동시에 냉각수는 케이싱의 상부에서 하부로 하향 유동되도록 하는 대향류형으로 이루어지게 하면서 상호 열교환되도록 함으로써 공기를 발생 및 송출하는 송풍팬이 케이싱 일측의 지면에 장착되도록 하여 송풍팬의 장착 및 유지 관리를 보다 용이하게 수행할 수 있도록 함과 동시에 보다 경제적인 설치 및 유지 비용이 기대된다.

또한 본 발명은 케이싱을 상단부의 토출구 외에는 모두 폐쇄되도록 하면서 송풍팬 또한 소음 방지 수단에 의해 커버되면서 작동 소음과 냉각수 낙수 소음을 철저하게 감소시켜 보다 조용한 관리가 가능한 매우 유용한 이점이 있다.

Claims (9)

1. 상단부에는 공기가 배출되도록 하는 토출구를 형성한 케이싱과;

   상기 케이싱 내부에서 토출구의 직하부에 구비되어 상향 배출되는 공기로부터 물방울을 걸러지게 하여 순수한 공기만이 배출되도록 하는 엘리미네이터와;

   공정 설비를 순환하면서 가열된 물을 상기 엘리미네이터의 하부로 유도되도록 하여 하부면 주면을 따라 다수 형성한 분사 노즐을 통해 냉각수가 하향 분사되도록 하는 급수관과;

   상기 급수관의 하부에 구비되면서 상부로부터 낙하하는 냉각수와 하부로부터 상승하는 공기가 상호 열교환이 이루어지도록 하는 필러와;

   상기 케이싱의 하단부에 구비되어 상기 필러를 통해 낙하하는 냉각수를 모아 일측의 배관을 통하여 냉각수가 공급되도록 하는 저수 탱크와;

   상기 케이싱의 일측에서 공기를 발생시켜 상기 필러와 상기 저수 탱크 사이의 일측을 통해 상기 케이싱 내부로 공기가 압송되도록 하는 송풍기; 및

   상기 송풍기를 내부에 수용되도록 하면서 내부에 채워지는 흡음재에 의해 상기 송풍기에서 발생되는 소음을 흡수하여 외부로의 소음 방출이 차단되도록 하는 소음 방지 수단;

   을 결합한 냉각탑.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 엘리미네이터는 판면을 굴곡지게 하여 요철면을 이루는 박판이 상호 일정한 간격을 유지하면서 겹쳐지도록 한 냉각탑.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 급수관의 분사 노즐은 상기 필러를 향하여 방사상으로 냉각수를 분사하도록 형성되는 냉각탑.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 필러는 필름 형태의 시트를 여러 장 겹쳐지게 한 팩을 다수 연결한 형상인 냉각탑.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 필러는 공기는 수직으로 올라가고 물은 수직으로 떨어지는 대향류형 필러로 이루어지는 냉각탑.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 저수 탱크는 상기 케이싱의 외경보다는 크지 않게 형성되는 냉각탑.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 송풍기는 상기 필러와 상기 저수 탱크 사이의 상기 케이싱 측면과는 에어 덕트에 의해 연결되는 냉각탑.
8. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 송풍기는 축류팬으로 이루어지는 냉각탑.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 소음 방지 수단은 상기 송풍기를 수용하는 공간을 형성한 챔버로서 구비되고, 상기 챔버의 내벽에는 상기 송풍기와는 일정한 거리를 이격되도록 하여 흡음재가 구비되는 냉각탑.

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