KR20130061500A - 직류 전원을 이용한 온도 조절 장치 및 그를 갖는 돌침대 - Google Patents

직류 전원을 이용한 온도 조절 장치 및 그를 갖는 돌침대 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직류 전원을 이용한 온도 조절 장치 및 그를 갖는 돌침대에 대한 관한 것으로, 전기를 이용하여 세라믹 소재의 매트리스를 가열하는 과정에서 전기장 뿐만 아니라 자기장의 발생을 억제하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 돌침대는 세라믹 매트리스와, 세라믹 매트리스의 온도를 제어하는 온도 제어 장치를 포함한다. 온도 제어 장치는 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부와, 세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며, 직류 변환부로부터 직류 전원을 공급받아 세라믹 매트리스를 가열하는 카본 발열 필름을 포함한다.

Description

직류 전원을 이용한 온도 조절 장치 및 그를 갖는 돌침대{Apparatus for controlling temperature using DC power source and stone bed having the same}
본 발명은 돌침대에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 세라믹 소재의 매트리스를 가열하는 과정에서 전기장 뿐만 아니라 자기장의 발생을 억제할 수 있는 직류 전원을 이용하는 온도 조절 장치 및 그를 돌침대에 관한 것이다.
일반적으로 침대는 일정한 형틀에 탄성체의 스프링을 다수 설치하고 섬유재로 감싼 매트리스를 설치하여 취침시 사용하는 것이다.
주로 매트리스는 취침시 편안한 자세를 유지시켜주고 내구성이 뛰어나며 원형복구 기능을 겸한 라덱스가 많이 사용되고 있으며, 매트리스 내부에는 쿠션기능을 갖도록 하기 위하여 스프링이 설치된다.
스프링은 완충작용이 뛰어나기는 하나, 장기간 사용하는 경우에는, 외력에 의해 변형을 일으킨 물체의 힘이 제거되면, 원상태로 복귀되는 탄성력이 완화되어 사용시 허리가 굽어진 상태를 계속 유지하게 되는 악영향, 즉, 허리가 굽어지므로 인한 디스크 및 척추변형의 주원인이 되는 폐단을 안고 있다.
이러한 기존의 매트리스 침대에서 발생되는 폐단을 해소하기 위한 것으로, 온돌 기능을 갖는 돌침대가 최근 각광을 받고 있는 추세이며, 현재 널리 알려져 사용되고 있다.
이러한 돌침대는 인체와 맞닿는 매트리스가 세라믹판으로 구성되고, 그 세라믹판 내부에는 열을 가열시키기 위한 히팅 장치가 내설된 구성으로 이루어진다. 히팅 장치는 상용 교류 전원을 가열원으로 하여 세라믹판을 적정 온도로 가열한다.
그런데 상용 교류 전원을 사용할 경우, 세라믹판 위로 전자기장이 과다하게 방출되어 인체에 악영향을 줄 수 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해서, 세라믹판과 히팅 장치 사이에 동판을 주로 사용하고 있다. 이러한 동판을 사용할 경우 일부 전기장과 자기장을 세라믹판 위로 방출되는 것을 억제할 수 있지만, 특히 자기장의 경우 동판을 사용하더라도 차단하는 데는 한계가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 세라믹 매트리스를 가열하는 과정에서 발생되는 자기장의 발생을 억제할 수 있는 직류 전원을 이용한 온도 조절 장치 및 그를 갖는 돌침대를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 직류 변환부와 카본 발열 필름을 포함하는 돌침대용 온도 제어 장치를 제공한다. 상기 직류 변환부는 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환한다. 상기 카본 발열 필름은 세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며, 상기 직류 변환부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 세라믹 매트리스를 가열한다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 상기 직류 변환부는 상기 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여 상기 카본 발열 필름으로 제공하는 정류기와, 상기 정류기에서 변환될 직류 전원의 세기를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 상기 교류 전원은 85 내지 265V이고, 상기 직류 전원은 250V 이상이다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 300V, 680W의 직류전원이 한 쌍의 카본 발열 필름에 인가되어 발열 시, 상기 세라믹 매트리스의 상부면에서 0.386mG 이하의 자기장이 발생한다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 상기 카본 발열 필름은 카본 시트와, 상기 카본 시트의 길이 방향으로 양쪽에 형성되어 상기 직류 전원을 공급받아 상기 카본 시트에 제공하여 열을 발생시키는 전원 공급 패턴, 및 상기 카본 시트 및 상기 전원 공급 패턴을 덮어 보호하는 보호 필름을 포함한다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 상기 카본 발열 필름의 전원 공급 패턴의 소재는 구리 또는 은을 포함하고, 상기 보호 필름의 소재는 우레탄, PE 또는 PET를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 돌침대용 온도 제어 장치에 있어서, 상기 카본 발열 필름은 상기 카본 시트와 상기 보호 필름 사이에 개재되는 절연성 접착 필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 세라믹 매트리스와, 상기 세라믹 매트리스의 온도를 제어하는 온도 제어 장치를 포함하는 돌침대를 제공한다. 이때 상기 온도 제어 장치는 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부와, 상기 세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며 상기 직류 변환부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 세라믹 매트리스를 가열하는 카본 발열 필름을 포함한다.
본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 돌침대는 상기 세라믹 매트리스와 상기 카본 발열 필름이 설치되는 프레임을 더 포함한다. 이때 상기 직류 변환부는 상기 프레임에 설치되거나 상기 프레임과는 별도로 설치될 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 돌침대에 있어서, 상기 직류 변환부는, 상기 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여 상기 카본 발열 필름으로 제공하는 정류기와, 상기 정류기에서 변환될 직류 전원의 세기를 조절하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따르면 세라믹 매트리스의 가열원으로 직류 전원을 사용함으로써, 세라믹 매트리스의 위로 전기장 및 자기장이 방출되는 것을 억제할 수 있다. 특히 직류 전원을 공급받은 카본 발열 필름이 세라믹 매트리스를 가열하기 때문에, 세라믹 매트리스의 위로 전기장 및 자기장이 방출되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 돌침대용 온도 제어 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 카본 발열 필름을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 카본 발열 필름을 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 장치를 갖는 돌침대를 보여주는 분해 사시도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하자고 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 돌침대용 온도 제어 장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 돌침대용 온도 제어 장치(10)는 교류 전원 공급부(11), 직류 변환부(13), 및 카본 발열 필름(15)을 포함한다. 교류 전원 공급부(11)는 외부의 교류 전원 공급원으로부터 교류 전원을 공급받아 직류 변환부(13)로 제공한다. 직류 변환부(13)는 교류 전원 공급부(11)로부터 제공받은 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환한다. 그리고 카본 발열 필름(15)은 세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며, 직류 변환부(13)로부터 직류 전원을 공급받아 세라믹 매트리스를 가열한다.
여기서 교류 전원 공급부(11)는 교류 전원으로 85 내지 265V의 상용 교류 전원을 사용한다.
직류 변환부(13)는 정류기(23)와 제어부(21)를 포함한다. 정류기(23)는 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여 카본 발열 필름(15)으로 제공한다. 제어부(21)는 정류기(23)에서 변환될 직류 전원의 세기를 조절한다. 이때 정류기(23)는 제어부(21)의 제어에 따라 교류 전원을 250V 이상의 직류 전원으로 변환할 수 있다. 이와 같이 250V 이상의 직류 전원으로 변환시키는 이유는, 세라믹 매트리스를 가열하기 위해서이다. 즉 250V 보다 낮은 직류 전원에서도 카본 발열 필름(15)에서 열이 발생되지만, 세라믹 매트리스를 가열하기에는 부족하다. 따라서 카본 발열 필름(15)을 통하여 세라믹 매트리스를 가열하기 위해서, 250V 이상이 필요하다. 한편 직류 전원의 세기가 증가하면 전력 소모량도 증가하기 때문에, 270 내지 330V 범위의 직류 전원을 사용하는 것이 바람직하다.
더불어 세라믹 매트리스의 가열원으로 직류 전원을 사용하는 이유는, 세라믹 매트리스의 위로 전기장 및 자기장이 방출되는 것을 억제하기 위해서이다. 특히 직류 전원을 공급받은 카본 발열 필름(15)이 세라믹 매트리스를 가열하기 때문에, 세라믹 매트리스의 위로 전기장 및 자기장이 방출되는 것을 억제할 수 있다. 상세한 설명은 도 4를 참조로 설명 부분에서 후술하도록 하겠다.
카본 발열 필름(15)에 대해서 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 2는 도 1의 카본 발열 필름(150을 보여주는 분해 사시도이다. 도 3은 도 2의 카본 발열 필름(15)을 보여주는 평면도이다.
카본 발열 필름(15)은 카본 시트(31), 전원 공급 패턴(33), 보호 필름(37)을 포함하며, 절연성 접착 필름(33)을 더 포함할 수 있다.
카본 시트(31)는 직류 전원을 공급받아 열을 발생시키는 면상 발열체로서, 카본 파이버(carbon fiber)를 이용하여 제조된 카본 종이가 사용될 수 있다.
전원 공급 패턴(33)은 카본 시트(31)의 길이 방향으로 양쪽에 형성되어 직류 전원을 공급받아 카본 시트(31)에 제공하여 열을 발생시킨다. 전원 공급 패턴(33)의 소재로는 전기전도성이 양호한 소재가 사용되며, 예컨대 구리 또는 은이 사용될 수 있다. 전원 공급 패턴(33)으로 직류 전원을 공급하기 위한 케이블(39)이 전원 공급 패턴(33)에 연결되어 카본 발열 필름(15) 밖으로 인출되어 있다.
보호 필름(37)은 카본 시트(31) 및 전원 공급 패턴(33)을 덮어 보호하는 절연성 소재의 플라스틱 필름이다. 보호 필름(37)의 카본 시트(31)의 전체를 덮을 수 있도록 카본 시트(31)의 양면에 형성된다. 보호 필름(37)으로는 우레탄, PE, PET 등이 사용될 수 있다. 바람직하게는 보호 필름(37)으로는 탄성을 갖고 있는 우레탄이 사용될 수 있다. 예컨대 보호 필름(37)으로 우레탄을 사용하는 경우, 카본 시트(31)에 우레탄을 코팅하여 보호 필름(37)을 형성할 수 있다.
그리고 절연성 접착 필름(35)은 카본 시트(31)와 보호 필름(37) 사이에 개재되어 카본 시트(31)와 보호 필름(37)을 서로 접착시킨다. 절연성 접착 필름(35)의 소재로는 프리프레그, PET 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 본 실시예에 따른 온도 제어 장치(10)를 갖는 돌침대(100)의 일 예를 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 온도 제어 장치(10)를 갖는 돌침대(100)를 보여주는 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 돌침대(100)는 세라믹 매트리스(50)와, 세라믹 매트리스(50)의 온도를 제어하는 온도 제어 장치(10)를 포함하며, 세라믹 매트리스(50)와 온도 제어 장치(10)가 설치되는 프레임(40)을 더 포함할 수 있다.
이때 세라믹 매트리스(50)의 소재로는 옥과 맥반석이 주로 사용되고, 그 외 인조석재가 사용될 수 있다. 인조 석재는 옥, 맥반석, 숯, 황토 등이 혼합된 석재이다. 그 외 다양한 세라믹 소재를 활용하여 세라믹 매트리스(50)를 제조할 수 있다.
온도 제어 장치(10)는 세라믹 매트리스(50)의 온도 제어를 수행한다. 전술된 바와 같이 온도 제어 장치(10)는 교류 전원 공급부(11), 직류 변환부(13) 및 카본 발열 필름(15)을 포함한다.
이때 교류 전원 공급부(11)는 상용 교류 전원을 입력받을 수 있는 전원 플러그를 포함한다. 직류 변환부(13)는 제어부(21) 및 정류기를 내장하는 컨트롤 박스(25)를 포함한다. 컨트롤 박스(25)는 프레임(40)에 설치되거나 프레임(40)과는 별도로 설치될 수 있다.
본 실시예에서는 컨트롤 박스(25)는 프레임(40)과 별도로 설치된 예를 개시하였다. 컨트롤 박스(25)에는 입력부(29)와 표시부(27)가 함께 설치될 수 있다.
입력부(29)는 온도 제어 장치(10)의 조작을 위한 복수의 키를 제공하며, 사용자의 키선택에 따른 선택 신호를 발생하여 제어부(21)로 전달한다. 사용자는 입력부(29)를 통해 온도 제어 장치(10)를 온/오프하고, 세라믹 매트리스(50)의 온도 조절을 수행할 수 있다. 입력부(29)로는 키패드, 터치패드와 같은 포인팅 장치, 터치스크린 등의 입력장치가 사용될 수 있다.
표시부(27)는 온도 제어 장치(10)에서 실행되는 각종 기능 메뉴를 비롯하여 돌침대의 사용과 관련된 다양한 정보를 표시할 수 있다. 표시부(27)는 제어부(21)의 제어에 따라 세라믹 매트리스(50)의 현재 온도와 목표 온도를 표시하고, 시간 등을 표시할 수 있다. 표시부(27)로는 LCD(Liquid Crystal Display)나 터치스크린이 사용될 수 있다. 터치스크린은 표시 장치와 입력 장치로서의 역할을 동시에 수행할 수 있다.
카본 발열 필름(15)은 세라믹 매트리스(50)의 면적에 따라 적정 수가 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 2인용 세라믹 매트리스(50)의 크기에 맞게 두 장의 카본 발열 필름(15)이 세라믹 매트리스(50)의 하부에 설치된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
그리고 프레임(40)은 세라믹 매트리스(50)와 카본 발열 필름(15)이 설치될 수 있는 포켓(41)이 형성되어 있다. 포켓(41)의 내측면의 일측에는 카본 발열 필름(15)에서 인출된 케이블(29)이 통과할 수 있는 구멍(43)이 형성되어 있다. 프레임(40)의 포켓(41)의 내측면에는 카본 발열 필름(15) 및 세라믹 매트리스(50)에서 발생된 열이 전달되어 손실되는 것을 억제할 수 있도록, 단열 부재가 더 설치될 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따른 온도 제어 장치(10)를 갖는 돌침대(100)가 전기장 및 자기장의 발생되는 억제되는 것은 한국기계전기전자시험연구원에 의뢰하여 받은 전자기장환경인증 시험성적서를 통해 확인할 수 있다. 본 시험성적서의 접수번호는 EMF-2011-008이고, 접수일자는 2011년 04월 13일이고, 발행일자는 2011년 11월 22일이다. 본 시험에 제공된 시료는 AC 220V, 60Hz, 680W의 전기침대(돌침대)로서, 자기장 감쇄를 위하여 온도조절기(온도 제어 장치)의 출력전압을 직류화하여 발열부(카본 발열 필름)에 인가하는 방식을 채택하였으며, 전기장 감쇄를 위하여 전기장 감쇄용 원자재(카본 시트)를 활용하여 접지부에 회로 결선하는 방식으로 설계된 1종기기 제품이다. 전기침대는 세라믹 매트리스의 하부에 두 장의 카본 발열 필름이 설치된다.
시험 방법은 전자기장환경(EMF) 인체노출과 관련된 가전제품 및 유사기기의 전자기장 시험방법 및 기준(EMF KTC 2002 : 2011)에 따르며, 주파수 범위는 5Hz~2kHz이고, 측정거리 0cm이다. 즉 세라믹 매트리스의 상부면에 직접 측정하였다.
본 시료의 시험 결과는 표1과 같고, 구체적인 전기장 및 자기장에 대한 시험결과는 표2와 같다. 이때 본 시험 결과는 온도 조절기의 교번저장 기능을 꺼짐(OFF) 상태로 시험한 결과이다.
시험종목 시험기준 시험결과
전기장 측정거리 0cm : 10[V/m]이하일 것 적합함
자기장 측정거리 0cm : 2[mG] 이하일 것 적합함
발열선단락 EMF KTC 2002 : 2011규격에 적합할 것 해당없음
시험기준
구분 자기장[5Hz~2kHz] 전기장[5Hz~2kHz] 시험결과
2[mG] 이하 [V/m] 이하
중앙지점 0.386 0.988 적합함
상부좌측 0.333 2.195 적합함
상부우측 0.338 1.431 적합함
하부우측 0.336 0.418 적합함
하부좌측 0.338 1.869 적합함
평균 0.346 1.380 적합함
표2에 따르면, 본 실시예에 따른 돌침대는 세라믹 매트리스의 상부면으로 0.386mG 이하의 아주 적은 양의 자기장이 방출됨을 확인할 수 있다. 전기장 또한 2.195V/m 이하의 아주 적은 양의 전기장이 방출됨을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.
10 : 온도 제어 장치 11 : 교류 전원 공급부
13 : 직류 변환부 15 : 카본 발열 필름
21 : 제어부 23 : 정류기
25 : 컨트롤 박스 27 : 표시부
29 : 입력부 31 : 카본 시트
33 : 전원 공급 패턴 35 : 절연성 접착 필름
37 : 보호 필름 39 : 케이블
40 : 프레임 41 : 포켓
43 : 구멍 50 : 세라믹 매트리스
100 : 돌침대

Claims (10)

  1. 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부;
    세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며, 상기 직류 변환부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 세라믹 매트리스를 가열하는 카본 발열 필름;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직류 변환부는,
    상기 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여 상기 카본 발열 필름으로 제공하는 정류기;
    상기 정류기에서 변환될 직류 전원의 세기를 조절하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교류 전원은 85 내지 265V이고, 상기 직류 전원은 250V 이상인 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    300V, 680W의 직류전원이 한 쌍의 카본 발열 필름에 인가되어 발열 시, 상기 세라믹 매트리스의 상부면에서 0.386mG 이하의 자기장이 발생하는 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 카본 발열 필름은,
    카본 시트;
    상기 카본 시트의 길이 방향으로 양쪽에 형성되어 상기 직류 전원을 공급받아 상기 카본 시트에 제공하여 열을 발생시키는 전원 공급 패턴;
    상기 카본 시트 및 상기 전원 공급 패턴을 덮어 보호하는 보호 필름;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전원 공급 패턴의 소재는 구리 또는 은을 포함하고, 상기 보호 필름의 소재는 우레탄, PE 또는 PET를 포함하고 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 카본 발열 필름은,
    상기 카본 시트와 상기 보호 필름 사이에 개재되는 절연성 접착 필름;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 돌침대용 온도 제어 장치.
  8. 세라믹 매트리스;
    상기 세라믹 매트리스의 온도를 제어하는 온도 제어 장치;를 포함하며,
    상기 온도 제어 장치는,
    교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하는 직류 변환부;
    상기 세라믹 매트리스의 하부면에 설치되며, 상기 직류 변환부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 세라믹 매트리스를 가열하는 카본 발열 필름;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치를 갖는 돌침대.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세라믹 매트리스와 상기 카본 발열 필름이 설치되는 프레임;을 더 포함하며,
    상기 직류 변환부는 상기 프레임에 설치되거나 상기 프레임과는 별도로 설치되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치를 갖는 돌침대.
  10. 제9항에 있어서, 상기 직류 변환부는,
    상기 교류 전원을 입력받아 직류 전원으로 변환하여 상기 카본 발열 필름으로 제공하는 정류기;
    상기 정류기에서 변환될 직류 전원의 세기를 조절하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 장치를 갖는 돌침대.
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KR20180006776A (ko) * 2016-07-11 2018-01-19 이노엘텍(주) 인체접지 카본 온열 매트

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