KR20090096790A - 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명빙 제작을 위한 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에 의하여, 영하의 온도로 유지되는 제빙실 내부에서도 투명빙의 제작이 가능해지는 효과가 있다.
제빙, 투명빙, 히터
Description
본 발명은 투명빙 제작을 위한 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에 관한 것이다.
냉장고는 음식물을 냉장 또는 냉동 보관하기 위한 가전 기기이다.
최근에는, 다양한 형태와 종류의 냉장고가 출시되고 있으며, 그 예로서 냉장실과 냉동실이 좌우측에 각각 배치되는 사이드 바이 사이드 타입과, 냉장실이 냉동실의 상측에 제공되는 바텀 프리저 타입 및 냉장실이 냉동실의 하측에 제공되는 탑마운트 방식 등이 있다.
또한, 최근에는 냉장실 도어를 열지 않고도 음식물 또는 음료수를 인출할 수 있도록 하는 홈바 구조가 적용되는 냉장고가 많이 출시되고 있다. 그리고, 냉장고 내부에는 냉동 사이클을 구성하는 압축기와 응축기 및 팽창 부재가 제공되고, 냉장고 본체 배면에는 증발기가 제공된다.
또한, 냉장고의 내부에는 제빙 어셈블리가 제공되며, 상기 제빙 어셈블리는 냉동실 또는 냉장실에 장착되거나, 냉동실 도어 또는 냉장실 도어에 장착될 수 있 다.
또한, 최근에는 투명빙 생성에 대한 소비자의 요구가 커지면서 투명빙이 생성되도록 하는 제빙 어셈블리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상세히, 기존의 상업용 제빙기는 영상 온도에 노출이 가능하기 때문에 투명빙을 제조할 수 있다. 즉, 제빙 트레이가 주위 공기에 노출되기 때문에 얼음이 생성되는 시간이 길어지므로, 물속에 녹아 있는 공기가 물이 얼기 전에 빠져나올 수 있게 된다.
그러나, 냉장고의 내부에 장착되는 제빙 어셈블리, 특히 냉동실 내부에 장착되는 제빙 어셈블리 또는 냉장실 내부에 장착되지만 증발기로부터 공급되는 냉기를 직접 받는 제빙 어셈블리의 경우, 제빙실 온도가 영하의 온도로 유지된다. 따라서, 제빙 트레이는 제빙실 온도와 거의 같은 온도로 유지되어, 제빙 속도가 상업용 제빙기에 비하여 매우 빠르다.
그 결과, 물속에 녹아있는 공기가 밖으로 채 빠져나가기도 전에 얼음이 얼어버리기 때문에, 투명빙 제작이 매우 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하여 냉장고 내부에 장착된 제빙 어셈블리에서도 투명빙 제작이 가능한 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에는, 제빙 모드가 선택되는 과정; 트레이가 설정 온도로 가열되어, 트레이에 남은 잔수에 포함된 공기가 배출되는 과정; 상기 트레이로 급수가 진행되어, 냉기 전달을 위한 로드의 적어도 일부가 잠기는 과정; 냉기가 공급되어 상기 로드의 표면에서부터 얼음이 생성되는 과정;및 상기 트레이에 형성된 얼음이 분리되는 과정이 포함된다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에 의하여, 영하의 온도로 유지되는 제빙실 내부에서도 투명빙의 제작이 가능해지는 효과가 있다.
즉, 제빙 과정에서 트레이가 영상의 온도로 유지되도록 함으로써, 제빙 속도를 늦추고, 로드에서 아이스 홈의 내주면 방향으로 퍼지면서 얼음이 형성되도록 한다. 그러면, 제빙이 확산되는 과정에서 물속에 녹아 있는 공기가 얼음에 갇히기 전에 신속히 배출되어, 투명빙이 형성되도록 할 수 있다.
또한, 제빙이 시작되기 전에 트레이를 가열하여 잔수에 녹아 있는 공기가 외부로 배출되도록 함으로써, 투명빙 생성을 용이하게 하는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법에 대하여 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
이하에서는 제빙 어셈블리가 냉동실 도어에 장착되는 것을 일 실시예로 들어 설명하도록 한다. 그러나, 상기 제빙 어셈블리는 냉동실 또는 냉장실 및 냉장실 도어에도 장착 가능함을 밝혀 둔다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리 구조를 보여주는 외관 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리는 도어(10)의 배면에 장착되며, 상기 도어(10)의 배면에는 제빙 어셈블리(20)가 수용되는 제빙실(11)이 함몰 형성된다. 그리고, 상기 제빙실(11)의 일측면에는 증발기(미도시)로부터 공급되는 냉기가 유입되는 냉기 공급홀(111)과, 상기 제빙실(11)로 유입된 냉기가 다시 증발기 쪽으로 복귀되도록 하는 냉기 배출홀(112)이 형성된다.
상세히, 상기 제빙실(11)의 상측에는 제빙 어셈블리(20)가 장착되고, 상기 제빙 어셈블리(20)의 하측에는 상기 제빙 어셈블리(20)에서 생성된 얼음이 저장되는 아이스 뱅크(30)가 장착된다. 그리고, 상기 제빙 어셈블리(20)는 제빙 커버(31)에 의하여 보호된다. 뿐만 아니라, 상기 제빙 커버(31)에 의하여 상기 제빙 어셈블 리(20)로부터 분리되는 얼음이 제빙실(11) 밖으로 비산되지 않고 안전하게 상기 아이스 뱅크(30)로 낙하된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리의 외관 사시도이고, 도 4는 아이스 뱅크로 이빙되기 직전의 제빙 어셈블리의 모습을 보여주는 외관 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리(20)에는, 특정 형태의 얼음이 생성되도록 하는 아이스 홈(211)이 다수 개 배열되는 트레이(21)와, 상기 트레이(21)의 상측에 이동 및 회전 가능하게 적층되는 다수 개의 핀(24)과, 상기 핀(24)을 관통하여 상기 아이스 홈(211)에 삽입되는 다수 개의 로드(23)와, 상기 다수 개의 핀(24)의 최하측에 제공되는 이빙 히터(25)와, 상기 이빙 히터(25), 핀(24) 및 상기 로드(23)가 단일체로 형성되도록 지지하는 지지판(27)과, 상기 트레이(21)의 일측 가장자리에 제공되는 물공급부(26)와, 상기 트레이(21)의 타측 가장자리에 제공되는 컨트롤 박스(28)가 포함된다.
상세히, 상기 트레이(21)의 저면에는 히터(미도시)가 장착되어, 상기 트레이(21)가 결빙 온도보다 높은 온도로 유지되도록 한다. 그리고, 상기 지지판(27)의 전단에는 지지 레버(271)가 연장되고, 일측 가장자리에는 힌지(272)가 형성된다. 그리고, 제빙이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 로드(23)의 외주면에 상기 아이스 홈(211)과 동일한 형상의 얼음(24)이 부착 형성된다.
또한, 상기 컨트롤 박스(28) 내부에는 캠(29)과, 상기 캠(29)을 구동하는 구동 모터가 제공된다. 그리고, 상기 힌지(272)는 상기 캠(29)에 연결되며, 상기 캠(29)의 회전 동작에 따라 상승 및 회전하게 된다. 여기서, 상기 이빙 히터(25) 가 판 형태로 상기 로드(23)와 접하도록 할 수도 있으며, 다른 방법으로서 상기 로드(23) 내부에 히터가 매설되도록 할 수도 있다. 그리고, 상기 지지판(27)에 의하여 상기 트레이(21)의 개구된 상부면은 차폐된다. 그리고, 상기 제빙실(11)로 공급되는 냉기는 상기 로드(23)를 통하여 상기 트레이(21)에 공급된 물을 간접적으로 냉각하게 된다.
이하에서는 상기 제빙 어셈블리(20)에서 이루어지는 제빙 및 이빙 과정에 대하여 설명하도록 한다.
먼저, 상기 제빙 어셈블리(20)에 의하여 생성되는 얼음이 투명빙을 형성하도록 하기 위하여, 상기 트레이(21)에 부착된 히터가 구동하여 상기 트레이(21)가 영상의 온도로 유지되도록 한다.
상세히, 종래의 제빙 장치는 증발기로부터 공급되는 냉기에 의하여 물이 급속도로 결빙되는 구조이기 때문에, 물속에 용해된 공기가 물밖으로 배출되지 못한다. 즉, 물속에 용해된 기체가 포함된 채로 얼음이 형성되기 때문에 투명빙의 생성이 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 제빙 어셈블리(20)는 상기 트레이(21)가 결빙 온도 이상으로 유지되도록 하여, 얼음 생성 속도를 늦춤으로써 물속에 녹아있는 공기가 결빙 전에 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명에 따른 제빙 어셈블리(20)에 의하여 투명빙이 용이하게 생성된다.
한편, 상기 로드(23)가 상기 아이스 홈(211)에 삽입된 상태에서 급수가 이루 어지고, 급수가 완료되면 제빙이 시작된다. 그리고, 제빙이 시작되면 상기 제빙실(11)로 냉기가 공급된다. 그리고, 공급된 냉기에 의하여 상기 핀(24)이 결빙 온도 이하로 냉각된다. 그리고, 상기 로드(23)는 상기 핀(24)들과 열전도를 통하여 결빙 온도 이하로 냉각된다. 여기서, 상기 로드(23)의 일부분은 상기 트레이(21)의 아이스 홈(211)에 삽입되어 물에 잠긴 상태이다. 그러면, 상기 로드(23)의 외주면에 접촉되는 물은 점진적으로 결빙되어 상기 로드(23)의 외주면에 부착된다. 그리고, 상기 로드(23)의 외주면으로부터 상기 아이스 홈(211)의 내주면으로 결빙이 확산된다.
또한, 제빙이 완료되면, 상기 캠(29)이 회전하여 상기 로드(23)가 아이스 홈(211)으로부터 이탈되도록 한다. 즉, 상기 캠(29)이 회전하여 상기 로드(23)가 상승하도록 하고, 상기 로드(23)가 상승하여 얼음(24)이 상기 아이스 홈(211)으로부터 완전히 이탈하면 상기 캠(29)이 더 회전하여 상기 로드(23)가 소정 각도로 틸팅되도록 한다.
여기서, 제빙 완료 시점은 제빙이 시작된 시점으로부터 설정 시간이 경과 여부에 따라 판단될 수 있다. 즉, 제빙이 시작된 후 설정 시간이 경과하면 제빙이 완료된 것으로 판단할 수 있다.
다른 방법으로서, 제빙이 시작된 시점으로부터 소정 시간이 경과하면, 상기 캠(29)이 구동하여 상기 로드(23)가 소정 높이 상승하도록 한다. 여기서 소정 높이라 함은 상기 로드(23)에 응결된 얼음이 상기 아이스 홈(211)으로부터 완전히 분리되기 전까지의 높이를 말한다. 그리고, 상기 로드(23)가 상승한 상태에서 상기 아 이스 홈(211)에 남아 있는 잔수가 설정 양 이하 또는 미만인 경우 제빙이 완료된 것으로 판단될 수 있다. 그리고, 상기 잔수의 양은 상기 트레이(21)에 장착된 수위 센서에 의하여 감지될 수 있다. 반대로, 상기 아이스 홈(211)에 남아 있는 잔수가 설정 양 이상인 경우에는 상기 로드(23)가 다시 원위치로 하강하여 제빙이 계속 수행된다. 상기 수위 센서에 대해서는 하기에서 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
한편, 상기와 같은 판단 방법을 통하여 제빙 완료를 감지하면, 상기 로드(23)는 상승하게 된다. 그리고, 상기 로드(23)가 상승하여 로드(23)에 부착된 얼음이 상기 제빙 트레이(21)로부터 완전히 분리된 상태에서, 상기 힌지(272)가 회전하게 된다. 상기 힌지(272)의 회전은 상기 캠(29)의 구동에 의하여 이루어진다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이 로드(23)가 소정 각도로 회전된 상태를 이루고, 이 상태에서 상기 이빙 히터(25)가 동작하게 된다.
상세히, 상기 히빙 히터(25)가 동작하면 상기 로드(23)의 온도가 상승하면서 상기 로드(23)의 표면과 얼음이 분리된다. 그리고, 분리된 얼음은 상기 아이스 뱅크(30)로 낙하하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리를 구성하는 트레이의 외관 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리(20)를 구성하는 트레이(21)에는 복수 개의 아이스 홈(211)이 배열된다. 그리고, 상기 아이스 홈(211)과 아이스 홈(211) 사이에는 소정 깊이의 그루브(213)가 형성된다.
상세히, 상기 그루브(213)를 통하여 인접하는 그루브(213)로 물의 전달이 이루어진다. 그리고, 상기 그루브(213)는 상기 아이스 홈(211)의 하단으로부터 소정 높이 이격된 지점으로부터 시작하여, 상기 아이스 홈(211)의 상단부까지 연장된다.
또한, 상기 트레이(211)의 일측 가장자리에는 공급되는 물이 상기 아이스 홈(211)으로 안내되도록 하는 가이드(212)가 형성된다. 따라서, 상기 물공급부(26)를 통하여 공급되는 물은 상기 가이드(212)에 의하여 상기 아이스 홈(211)으로 안내된다. 그리고, 상기 가이드(212)에 근접한 아이스 홈(211)으로부터 순차적으로 물이 전달되어, 상기 가이드(212)로부터 가장 멀리 있는 쪽의 아이스 홈(211)까지 채워진다.
또한, 상기 가이드(212)가 형성된 부분의 반대쪽 측면에 형성된 아이스 홈(211)의 측면에는 수위 센서(40)가 장착된다. 그리고, 상기 트레이(21)의 일측에는 온도 센서(50)가 장착되어, 상기 트레이(21)가 일정한 온도로 유지되도록 제어된다. 그리고, 상기 트레이(21)에는 트레이 히터(미도시)가 장착되며, 상기 트레이 히터는 상기 트레이(21)에 매설되는 구조로 장착되거나, 상기 트레이(21)의 외주면에 부착되는 구조로 장착될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리에서 투명빙이 형성되는 과정을 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리(20)를 구성하는 트레이(21)에는 트레이 히터(60)가 장착된다. 그리고, 상기 트레이(21)에 함몰 형성되는 아이스 홈(21)에는 제빙용 물이 채워지고, 상기 로드(23)는 하강하여 상기 상기 아이스 홈(21)에 채워진 물에 잠기게 된다.
이 상태에서, 제빙이 시작되면 냉기가 상기 복수 개의 핀(24)에 부딪히고, 열전도에 의하여 냉기가 상기 핀(24)으로부터 상기 로드(23)로 전달된다. 그리고, 상기 로드(23)의 온도가 결빙 온도 이하로 하강하면 상기 로드(23) 주위에 얼음이 생성된다. 그리고, 상기 트레이 히터(60)가 구동하여 상기 트레이(21)는 영상의 온도로 유지된다. 제시 가능한 실시예로서, 상기 트레이(21)는 영상 1℃ ~ 2℃로 유지되도록 할 수 있다. 그리고, 헨리의 법칙에 의하여, 물의 온도가 높을수록 기체 용해도는 낮아지므로, 상기 트레이 히터(60)가 작동하면 물속에 녹아 있는 공기가 밖으로 빠져나가게 된다. 그리고, 상기 로드(23) 주위로부터 상기 트레이(21) 쪽으로 얼음이 성장하게 된다.
여기서, 상기 트레이(21)는 결빙 온도 이상으로 유지되기 때문에, 제빙이 완료되더라도 얼음이 상기 트레이(21)의 내주면에 부착되지 않는다. 뿐만 아니라, 제빙이 완료되더라도 상기 아이스 홈(211) 내부에는 소정 량의 물이 남아 있게 된다.
한편, 제빙 과정에서 물속에 녹아 있는 공기가 외부로 배출되어서 제빙 완료 후에 남은 잔수에 녹아 있는 공기가 없거나 매우 적은 양이 녹아 있다고 볼 수 있다. 그러나, 상기 잔수가 그 다음 제빙 과정에서 공급되는 물과 섞이기 전에 잔수에 남아 있는 공기를 완전히 제거하기 위하여 다음과 같은 처리 과정이 수행된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 투명빙 제작 과정을 보여주는 플로차트이다.
도 7을 참조하면, 먼저 제빙 모드가 온된다(S11).
상세히, 상기 제빙 모드가 온되는 것은 사용자의 선택에 의하여 설정되거나, 아이스 뱅크(30)에 저장된 얼음의 양이 부족하여 제어부에 의하여 자동으로 설정될 수 있다.
상세히, 제빙 모드가 온되면 트레이에 장착된 히터가 구동하게 되고, 상기 트레이에 장착된 온도 센서(50)를 통하여 트레이(21)의 온도가 감지된다. 그리고, 상기 온도 센서(50)에 의하여 감지된 온도값은 제어부로 전달되고, 상기 제어부에서는 트레이 온도(T)가 제 1 설정 온도(T1)보다 높은지 여부가 판단된다(S12). 여기서, 상기 제 1 설정 온도(T1)는 상기 트레이(21)에 공급된 물 속에 포함된 공기가 배출될 수 있을 정도의 온도로서, 제빙 과정에서 유지되는 트레이 온도보다 높다.
상세히, 감지된 트레이 온도(T)가 제 1 설정 온도(T1) 이하인 경우 트레이 히터가 온되고(S14), 감지된 트레이 온도(T)가 제 1 설정 온도(T1)보다 높은 경우는 트레이 히터가 오프된다(S13). 여기서, 트레이 히터가 온/오프 된다는 것에는, 이전 상태와 동일하게 유지되는 것도 포함되는 것으로 해석됨을 밝혀 둔다. 예를 들어, 이전에 트레이 히터가 오프 상태였고, 제어부에서 트레이 온도 판단에 의하여 트레이 히터가 오프 되도록 한다는 것은 오프 상태로 유지된다는 것으로 해석되어야 한다.
한편, 상기 제어부에서는 상기 트레이(21)가 설정 온도(T1)로 유지되는 시간이 설정 시간을 경과 하였는지 여부를 판단한다(S15). 그리고, 설정 시간이 경과되면 급수가 시작되고(S16), 급수가 완료되면(S17) 냉각팬이 구동하여 냉기가 제빙실 로 공급된다.
또한, 트레이 온도(T)가 제 2 설정 온도(T2)로 유지되는지 여부가 재차 판단된다. 여기서, 상기 제 2 설정 온도(T2)는 제빙 과정 동안 유지되는 상기 트레이(21)의 온도를 말하는 것이다. 즉, 상기 트레이(21)가 결빙 온도 이상으로 유지되도록 하는 온도로서, 영상 1℃ ~ 2℃로 유지될 수 있다. 그리고, 상기 트레이 온도(T)가 제 2 설정 온도(T2)로 유지되도록 하기 위하여 트레이 히터가 온되거나(S21) 오프되도록 한다(S20). 그리고, 제빙이 완료되었는지 여부를 판단하여(S22), 이빙 과정이 수행되고(S23) 제빙 모드가 오프되거나(S24), 제빙이 완료되지 않은 경우 트레이 온도(T)가 제 2 설정 온도(T2)로 유지되도록 하는 과정(S19)이 반복 수행된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제빙 과정에서 트레이 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
도 8을 참조하면, 상기 도 7에 제시된 제어 방법에 따라 제빙이 수행되는 경우, 상기 트레이(21)는 제 1 설정 온도(T1)로 상승하여 설정 시간(t1) 동안 유지된다. 즉, 설정 시간(t1) 동안 잔수 내에 포함된 공기가 외부로 배출되도록 한다. 그리고, 제빙 과정에서 트레이 온도(T)가 제 2 설정 온도(T2)로 유지된다.
그래프 상에서 점선 표시된 부분은, 트레이 온도(T)가 제빙 과정에서 단계적으로 하강하도록 하는 경우 나타날 수 있는 온도 변화를 의미한다. 즉, 제빙 과정에서 트레이 온도(T)가 다단 제어되도록 하여 투명빙 제작이 가능함과 동시에 제빙 속도를 증가시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리 구조를 보여주는 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리의 외관 사시도.
도 4는 아이스 뱅크로 이빙되기 직전의 제빙 어셈블리의 모습을 보여주는 외관 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리를 구성하는 트레이의 외관 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제빙 어셈블리에서 투명빙이 형성되는 과정을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 투명빙 제작 과정을 보여주는 플로차트.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 냉장고용 제빙 어셈블리의 제빙 과정에서 트레이 온도 변화를 보여주는 그래프.
Claims (7)
- 제빙 모드가 선택되는 과정;트레이가 설정 온도로 가열되어, 트레이에 남은 잔수에 포함된 공기가 배출되는 과정;상기 트레이로 급수가 진행되어, 냉기 전달을 위한 로드의 적어도 일부가 잠기는 과정;냉기가 공급되어 상기 로드의 표면에서부터 얼음이 생성되는 과정;및상기 트레이에 형성된 얼음이 분리되는 과정이 포함되는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 트레이는 상기 설정 온도 상태에서 설정 시간 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,냉기 공급이 시작되면 상기 트레이는 상기 설정 온도보다 낮은 임의의 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제 3 항에 있어서,냉기 공급이 시작된 이후부터 상기 트레이의 온도가 단계적으로 하강하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제3 항에 있어서,상기 임의의 온도는 결빙 온도 이상인 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 임의의 온도는 영상 1℃ ~ 2℃ 인 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
- 제 1 항에 있어서,제빙 어셈블리가 냉동실에 수용된 상태에서 제빙이 수행되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙 어셈블리의 제어 방법.
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