KR20120110695A - 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자체적으로 전기에너지를 별도로 저장해 두었다가, 외부 환경 조건에 따라 저장된 전기에너지를 작동하도록 하여 시간, 조건에 따라 전기에너지를 이용할 수 있는 발전장치의 개선방법에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 태양광의 위치를 감지하여 태양광 집전판이 설치된 태양광 집전부의 위치를 태양광과 상시 수직이 되도록 하여 최적의 태양광 집전 효율을 가지도록 하고, 태양광을 집속하여 발전된 전력을 배터리에 축전하여 그 축전된 전원과 외부전원을 혼용하여 엘이디 램프로 된 가로등의 점등이 이루어지도록 하며, 가로등 주변의 광량과 동작을 감지하는 센서를 설치하여 엘이디 램프로 된 가로등을 점등 또는 소등, 불빛밝기를 제어하는 솔라셀을 이용한 하이브리드 가로등에 관한 것이다.

Description

태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등 {Photovoltaic Light Emitting Diode Streetlamp}

본 발명은 자체적으로 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 저장해 두었다가, 외부 환경 조건에 따라 저장된 전기에너지를 작동하도록 하여 시간, 조건에 따라 전기에너지를 이용할 수 있는 태양광 발전장치를 이용한 가로등의 개선방법에 관한 것이다. 좀 더 자세하게는 태양광의 위치를 감지하여 태양광 집전판이 설치된 태양광 집전부의 위치를 태양광과 상시 수직이 되도록 하여 최적의 태양광 집전 효율을 가지도록 하고, 태양광을 집속하여 발전된 전력을 배터리에 축전하여 그 축전된 전원과 외부전원을 혼용하여 엘이디 램프로 된 가로등의 점등이 이루어지도록 하며, 가로등 주변의 광량과 동작을 감지하는 센서를 설치하여 엘이디 램프로 된 가로등을 점등 또는 소등, 불빛밝기를 제어하는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 관한 것이다.

일반적으로 태양광은 태양 에너지의 무공해성, 무한정성에 힘입어 지구 환경 문제와 미래 에너지원의 다각화 대책으로서 선진 각국에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있다.

특히, 우리나라는 자원이 부족하기 때문에 대체에너지의 개발이 절대적으로 필요하며, 특히 환경오염을 방지하기 위한 친환경적 에너지 개발이 필요하다.

최근, 대체 에너지로 사용되고 있는 태양광 발전은 태양광 집전판에서 생산된 전기를 출력조절장치를 거쳐 축전지에 충전하지만, 이는 발전량이 일사 시간 및 상기 태양광 집전판에 입사되는 태양광의 각도에 따라 좌우된다는 단점이 있다.

또한, 최근에는 전력소모량이 비교적 적은 엘이디 를 이용한 가로등이 제안되고 있으나. 이 또한 일몰시간에 일률적으로 높은 조도의 엘이디 램프 불빛을 발산하고 불필요한 전력이 낭비되기 때문에 절전효율성이 떨어져서 태양광 집전판에 의해 발전되는 발전용량을 효과적으로 활용하지 못하는 등 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 과제는 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 태양의 고도에 따라 태양광 집전판의 각도가 자동으로 조절되도록 하는 트랙커를 포함한 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등을 제공하는 것을 과제로 한다.

둘째, 본 발명은 전원부를 배터리와 외부전원으로 구성하여 악천후가 수일동안 지속되어 태양광을 이용한 발전이 불가능하더라도 외부전원을 이용하여 점등이 가능한 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등을 제공하는 것을 과제로 한다.

셋째, 본 발명은 가로등 주변의 광량을 감지하는 조도감지센서를 설치하여 상기 조도감지센서에 감지된 광량에 따라 가로등을 점등 또는 소등이 이루어지도록 하는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등을 제공하는 것을 과제로 한다.

넷째, 본 발명은 물체 움직임을 감지하는 동작감지센서를 설치하여 가로등이 점등되었을 때 가로등 주변에 물체의 움직임이 감지되는 여부에 따라 램프의 밝기를 제어하도록 이루어지는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 태양광 집전부, 전원부, 발광부, 제어부 및 센서부를 포함하여 구성되는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등을 제공한다.

상기 태양광 집전부는 태양전지가 구비된 태양광 집전판, 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 태양광 집전판을 상시 태양광과 수직으로 이동시키는 이축 회전을 하는 트랙커를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 배터리는 상기 태양광 집전부에서 태양광을 집속하여 발전된 전력의 축전이 이루어지도록 구성된다.

상기 외부전원은 상기 배터리에 축전된 전력이 일정량 이하일 때 발광부에 공급되도록 이루어진다.

상기 발광부는 상기 배터리의 전원 또는 상기 외부전원에 의해 점등 또는 소등되며, 상기 발광부는 엘이디 램프인 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는 상기 배터리의 잔량에 따라 외부 전원을 제어하고, 발광부의 점등과 소등, 밝기 등을 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다.

상기 센서부는 가로등 주변의 자연광 밝기를 감지하고, 감지된 신호를 상기 제어부에 전달하는 조도감지센서를 포함하여 구성될 수 있다.

이 때, 상기 제어부는 상기 발광부에 설치된 상기 조도감지센서에 감지된 가로등 주변의 자연광 밝기가 설정된 조도 이상일 때는 상기 발광부를 소등하고, 감지된 자연광의 밝기가 설정된 조도 이하일 때는 상기 발광부를 점등하도록 이루어짐이 바람직하다.

상기 센서부는 근접위치에 있는 물체의 움직임 등을 감지하고, 감지된 신호를 제어부에 전달하는 동작인식센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.,

이 때, 상기 제어부는 상기 발광부에 설치된 상기 동작감지센서에 근접위치에 있는 물체의 움직임등이 감지되었을 때 상기 발광부의 조도가 높아지고, 상기 동작감지센서에 일정 시간 동안 물체의 움직임이 감지되지 않으면 상기 발광부의 조도가 낮아지도록 이루어짐이 바람직하다.

상기 센서부는 상기 태양광 집전판에 부착 되어 태양광이 비치는 위치를 인지하는 태양광센서를 포함하여 구성될 수 있다.

이 때, 상기 제어부는 상기 태양광센서에 감지된 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 상기 트랙커를 조정하여 상기 태양광 집전판이 상시 태양광과 수직이 되도록 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제어부는 상기 배터리에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이상일 때에는 상기 배터리의 전원을, 상기 배터리에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이하일 때에는 상기 외부 전원을 발광부에 공급하도록 이루어진다.

또한, 상기 제어부는 상기 태양광센서에 태양광이 일정시간 이상 감지되지 않을 경우 상기 태양광 집전판을 지면과 수직으로 접히도록 이루어질 수 있다.

본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 태양의 고도에 따라 솔라 패널의 각도가 자동으로 조절되도록 하는 태양광 집전판 각도조절장치를 제공하여 상기 태양광 집전판이 항상 태양을 바라볼 수 있어 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 가로등 주변의 광량을 감지하는 조도감지센서를 설치하여 상기 조도감지센서에 감지된 광량에 따라 가로등을 점등 또는 소등이 이루어지도록 구성하여 효율적인 에너지 사용이 가능하다는 장점이 있다.

셋째, 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 또한, 물체 움직임을 감지하는 동작감지센서를 설치하여 가로등이 점등되었을 때 가로등 주변에 물체의 움직임이 감지되는 여부에 따라 발광부의 밝기를 제어하도록 이루어지므로 효율적인 에너지 사용이 가능한 효과가 있다.

넷째, 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 태양광센서에 태양광이 일정시간 이상 감지되지 않을 경우 태양광 집전판이 수직으로 접히도록 함으로써 상기 태양광 집전판의 표면에 대기중의 이물질이 응착되는 것을 방지하여 태양광의 효율적인 집전이 이루어질 수 있다.

다섯째, 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등에 의하면 수일동안 지속된 악천후 때문에 태양광에 의한 발전이 불가능하여 배터리에 축전된 전력이 부족한 경우에도 외부전원의 공급으로 본 발명의 모든 기능이 수행될 수 있다.

아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 출원의 기구를 예시하기 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1 은 본 발명의 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 솔라 집전판이 접히고 엘이디 램프가 점등된 것을 나타냔 도면;
도 2 는 본 발명의 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 이축 회전 동작을 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 작동 블록도;
도 4는 본 발명의 해바라기 타입 LED 솔라 가로등의 태양광에 따른 트랙커의 단면도;
도 5는 본 발명의 해바라기 타입 LED 솔라 가로등의 태양광에 따른 트랙커의 위치 이동을 표시한 단면도; 및
도 6은 본 발명의 해바라기 타입 LED 솔라 가로등의 일몰 후 트랙커와 태양광 집전판의 위치를 표시한 단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 태양광 집전부(100), 전원부(200), 발광부(300), 제어부(400) 및 센서부(500)를 포함하여 구성된다.

상기 태양광 집전부(100)는 다시 태양광 집전판(110)과 트랙커(120)를 포함하여 이루어지는데, 상기 태양광 집전판(110)에는 집전된 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있는 태양전지가 구비된다.

그리고, 상기 트랙커(120)는 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 태양광 집전판(110)을 상시 태양광과 수직으로 이축 이동시키는 역할을 한다.

한편, 상기 전원부(200)는 상기 발광부(300)의 점등이 이루어질 수 있도록 전원을 공급하는 역할을 하며, 이는 배터리(210)와 외부전원(220)으로 이루어진다.

상기 배터리(210)는 상기 태양광 집전부(100)에서 태양광을 집전하여 발전된 전력의 축전이 이루어지도록 구성된다.

상기 외부전원(220)은 상기 배터리(210)에 축전된 전력이 일정량 이하일 때 상기 발광부(300)에 공급되도록 이루어진다.

상기 발광부(300)는 상기 전원부(200)에서 전원을 공급받아 점등되며, 상기 발광부(300)는 엘이디 램프인 것을 특징으로 한다.

상기 제어부(400)는 상기 배터리(210)의 잔량에 따라 외부 전원을 제어하고, 상기 발광부(300)의 점등과 소등, 밝기 등을 제어하도록 이루어진다.

상기 센서부(500)는 상기 발광부(300)에 설치되어 가로등 주변의 자연광 밝기를 감지하고, 감지된 신호를 상기 제어부(400)에 전달하는 조도감지센서(510)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이 때, 상기 제어부(400)는 상기 발광부(300)에 설치된 상기 조도감지센서(510)에 감지된 가로등 주변의 자연광 밝기가 설정된 조도 이상일 때는 상기 발광부(300)를 소등하고, 감지된 자연광의 밝기가 설정된 조도 이하일 때는 상기 발광부(300)를 점등하도록 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 센서부(500)는 상기 발광부(300)에 설치되어 근접위치에 있는 물체의 움직임 등을 감지하고, 감지된 신호를 제어부(400)에 전달하는 동작인식센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.,

이 때, 상기 제어부(400)는 상기 발광부(300)에 설치된 상기 동작감지센서(520)에 근접위치에 있는 물체의 움직임등이 감지되었을 때 상기 발광부(300)의 조도가 높아지고, 상기 동작감지센서(520)에 일정 시간 동안 물체의 움직임이 감지되지 않으면 상기 발광부(300)의 조도가 다시 낮아지도록 이루어짐이 바람직하다.

이로써, 보다 효율적인 전력의 사용이 가능해진다.

그리고, 상기 센서부(500)는 상기 태양광 집전판(110)에 부착 되어 태양의 고도를 인지하는 태양광센서(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

이 때, 상기 제어부(400)는 상기 태양광센서(530)에 감지된 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 상기 트랙커(120)를 조정하여 상기 태양광 집전판(110)이 상시 태양광과 수직이 되도록 이루어지는 것이 바람직하다.

도 3은 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 트랙커(120)의 이축 회전동작을 나타낸 사시도로, 지구의 자전과 공전으로 움직이는 태양의 위치를 감지하는 상기 태양광센서(530)가 부착되어진 상기 태양광 집전판(110)이 상기 태양광센서(530)의 감지 신호에 의해 상기 트랙커(120)를 동작시켜 태양광과 상시 수직을 이루도록 구성하고, 상기 태양광 집전판(110)을 통하여 집전되는 전원을 상기 배터리(210)에 상시 충전이 되도록 하고, 충전 되어진 전원이 일몰 후 상기 발광부(300)를 동작 시킬 수 있는 전원을 공급 하도록 구성한다.

도 4는 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 태양광에 따른 상기 트랙커(120)의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 태양광 집전판(110) 하단부에 태양광 집전판 연결 홀더(121)를 체결하고 상기의 태양광 집전판 연결 홀더(121)와 트랙커 연결 홀더(122)를 연결하여 상기 태양광 집전판(110)과 상기 트랙커(120)를 연결 구성한다.

그리고, 상기 태양광센서(530)에 감지된 신호를 상기 제어부(400)에 전송하고 전송 되어진 신호를 X축 이동 조절 모터(124)와 Y축 이동 조절 모터(125)로 전송하여 지구 공전방향으로는 X축 방향 웜기어 세트를, 지구 자전 방향으로는 Y축 방향 이동 웜기어 세트를 작동하도록 구성한다.

상기의 동작에 의해 지구 공전 방향으로 X축 이동 고정 베어링(123)에 의하여 고정된 X축 이동 중심 축을 이동 시키고, 지구 자전 방향으로 Y축 이동 고정 베어링(126)에 의하여 고정된 Y축 이동 중심 축을 이동 시키도록 구성하여 항상 태양광과 수직으로 상기 태양광 집전판(110)이 위치 할 수 있도록 구성한다.

도 5는 본 발명의 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 태양광에 따른 트랙커(120)의 위치 이동을 표시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 태양광 집전판(110)이 X축 이동 중심축과 Y축 이동 중심축을 고정하고 있는 상기 고정 베어링(123, 126)에 의하여 태양광에서 발생 되고 있는 태양열을 집전하고 있도록 구성된다.

한편, 상기 제어부(400)는 상기 배터리(210)에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이상일 때에는 상기 배터리(210)의 전원을, 상기 배터리(210)에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이하일 때에는 상기 외부 전원을 발광부(300)에 공급하도록 이루어진다.

이로써, 악천후가 수일동안 지속되어 태양광을 이용한 발전이 불가능하더라도 외부전력을 이용하여 본 발명의 모든 기능이 정상적으로 수행될 수 있다.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 태양광센서(530)에 태양광이 일정시간 이상 감지되지 않을 경우 상기 태양광 집전판(110)을 지면과 수직으로 접히게 함으로써 표면에 대기 중의 이물질이 응착되는 것을 방지하여 태양광의 효율적인 집전이 이루어지도록 하는 기능을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

도 6은 일몰 후 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등의 상기 트랙커(120)와 상기 태양광 집전판(110)의 위치를 나타낸 단면도이다.

이제 도시된 바와 같이, 상기 X축 이동 조절 모터(124)의 동작에 의하여 X축 이동 중심 축에 고정되어진 상기 태양광 집전판(110)이 수직으로 고정 되어 이물질이 상기 태양광 집전판(110) 표면에 응착이 되는 것을 방지하도록 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 태양의 고도에 따라 상기 태양광 집전판(110)의 각도가 자동으로 조절되도록 하는 트랙커(120)를 제공하여 상기 태양광 집전판(110)이 항상 태양을 바라볼 수 있어 발전효율이 향상되는 효과가 있다.

둘째, 가로등 주변의 광량을 감지하는 상기 조도감지센서(510)를 설치하여 상기 조도감지센서(510)에 감지된 광량에 따라 가로등을 점등 또는 소등이 이루어지도록 구성하여 효율적인 에너지 사용이 가능하다는 장점이 있다.

셋째, 또한, 물체 움직임을 감지하는 상기 동작감지센서(520)를 설치하여 가로등이 점등되었을 때 가로등 주변에 물체의 움직임이 감지되는 여부에 따라 발광부(300)의 밝기를 제어하도록 이루어지므로 효율적인 에너지 사용이 가능한 효과가 있다.

넷째, 상기 태양광센서(530)에 태양광이 일정시간 이상 감지되지 않을 경우 상기 태양광 집전판(110)이 수직으로 접히도록 함으로써 상기 태양광 집전판(110)의 표면에 대기중의 이물질이 응착되는 것을 방지하여 태양광의 효율적인 집전이 이루어질 수 있다..

다섯째, 수일동안 지속된 악천후 때문에 태양광을 이용한 발전이 불가능하여 상기 배터리(210)에 축전된 전력이 부족한 경우에도 상기 외부전원(220)의 공급으로 본 발명의 모든 기능이 수행될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100 : 집전부 110 : 태양광집전판
120 : 트랙커 121 : 태양광집전판연결홀더
122 : 트랙커연결홀더 123 : X축이동고정베어링
124 : X축이동조절모터 125 : Y축이동조절모터
126 : Y축이동고정베어링 200 : 전원부
210 : 배터리 220 : 외부전원
300 : 발광부 400 : 제어부
500 : 센서부 510 : 조도감지센서
520 : 동작감지센서 530 : 태양광센서

Claims (7)

1. 태양전지가 구비된 태양광 집전판, 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 태양광 집전판을 상시 태양광과 수직이 되도록 이축 이동시키는 트랙커를 포함하여 이루어지는 태양광 집전부;
   상기 태양광 집전부에서 태양광을 집속하여 발전된 전력의 축전이 이루어지는 배터리와 상기 배터리에 축전된 전력의 잔량이 부족할 때 공급되는 외부전원을 포함하여 이루어지는 전원부;
   상기 배터리의 전원 또는 외부전원에 의해 점등 또는 소등되는 발광부;
   상기 배터리의 잔량에 따라 외부 전원을 제어하고, 발광부의 점등과 소등을 제어하는 제어부; 및
   외부의 상태를 감지하여 제어부에 전달하는 센서부;
   를 포함하여 구성되는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 발광부는,
   엘이디 램프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   상기 발광부에 설치되어 가로등 주변의 자연광 밝기를 감지하고, 감지된 신호를 제어부에 전달하는 조도감지센서를 더 포함하여 구성되며,
   상기 제어부는,
   상기 발광부에 설치된 상기 조도감지센서에 감지된 가로등 주변의 자연광 밝기가 설정된 조도 이상일 때는 상기 발광부를 소등하고, 감지된 자연광의 밝기가 설정된 조도 이하일 때는 상기 발광부를 점등하도록 이루어지는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 센서부는,
   상기 발광부에 설치되어 근접위치에 있는 물체의 움직임 등을 감지하고, 감지된 신호를 제어부에 전달하는 동작감지센서를 더 포함하여 구성되며,
   상기 제어부는,
   상기 발광부에 설치된 상기 동작감지센서에 근접위치에 있는 물체의 움직임 등이 감지되었을 때 상기 발광부의 조도가 높아지고, 상기 동작감지센서에 일정 시간 동안 물체의 움직임이 감지되지 않으면 상기 발광부의 조도가 낮아지도록 이루어지는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부는,
   상기 태양광 집전판에 부착 되어 태양의 고도를 인지하는 태양광센서를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 태양광센서에 감지된 태양의 고도에 따라 지구의 자전 방향 축과 과 공전 방향 축으로 상기 트랙커를 조정하여 상기 태양광 집전판이 상시 태양광과 수직이 되도록 이루어지는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 배터리에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이상일 때에는 상기 배터리의 전원을, 상기 배터리에 축전된 전력의 잔량이 일정량 이하일 때에는 상기 외부 전원을 발광부에 공급하도록 이루어지는 솔라셀을 이용한 하이브리드 가로등.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 태양광센서에 태양광이 감지되지 않을 때, 상기 태양광 집전판이 지면과 수직으로 접히도록 이루어지는 태양광발전으로 구동되는 엘이디 가로등

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