KR20140020385A - 댐퍼 필름형 평판스피커 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 댐퍼 필름형 평판스피커에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 진동패널의 변위가 커지고 높은 음압을 생성함과 동시에, 재생 주파수 대역을 넓히며, 음의 평탄도를 개선할 수 있는 댐퍼 필름형 평판스피커에 관한 것이다.
Description
본 발명은 댐퍼 필름형 평판스피커에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 진동패널의 변위가 커지고 높은 음압을 생성함과 동시에, 재생 주파수 대역을 넓히며, 음의 평탄도를 개선할 수 있는 댐퍼 필름형 평판스피커에 관한 것이다.
일반적으로 평판스피커에 사용되는 압전진동자는 전기적 에너지를 기계적 에너지 형태로 전환시켜주는 장치로서, 압전 성질을 이용하여 바이메탈과 같이 길이 방향 변형을 굽힘 변형으로 만들어서 이용한다.
이러한 압전진동자는 압전세라믹의 층 개수와 종류에 따라 유니모프(unimorph), 바이모프(bimorph), 트리플 레이어(triple-layer) 그리고 멀티 레이어(multi-layer) 벤더(bender) 등이 있다.
한편, 도 10 내지 도 11b는 종래의 압전진동자를 이용한 평판스피커의 구조를 도시한 단면도들이다.
상기 도 10을 참조하면, 종래의 평판스피커는 프레임(1)의 상단에 단턱이 형성되고, 상기 단턱에 진동판넬(3)이 고정되고, 상기 진동판넬(3)의 상면에는 압전진동자(4)가 부착되는 구조로 이루어져 있다.
도 11을 참조하면, 종래의 평판스피커는 (+)전원이 인가되어 압전진동자가 상하로 진동하더라도 진동판넬의 단부가 접착제(2)로 고정되어 있기 때문에, 진동판넬의 변위 폭이 크지 않게 된다.
즉, 프레임에 진동판넬에 직접 부착되기 때문에 상하로 움직일 수 있는 범위에 제한을 받기 때문이다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0338164호(공고일 : 2006.11.17.)에는 패널 부재를 포함하는 능동형 음향장치가 개시되어 있으나, 상기와 같은 문제를 해결하지는 못하고 있다.
따라서 종래의 진동판넬의 경우 변위의 폭이 작게 되므로, 음압도 약해지게 되는 문제가 있었다. 특히 저음특성을 향상시키기 어렵고, 음의 평활도도 고르지 못하게 분포될 수 있는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진동패널을 프레임에 직접 부착하지 않고 댐퍼필름을 매개로 하여 결합하기 때문에 진동패널의 변위가 커지고 음압을 높일 수 있는 댐퍼 필름형 평판스피커를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 재생 주파수 대역이 넓어지고, 음의 평탄도를 개선할 수 있는 댐퍼 필름형 평판스피커를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 저음 영역에서 높은 음압을 생성하여 저음 특성을 향상시킬 수 있는 댐퍼 필름형 평판스피커를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커는 상하로 개방된 틀 형상의 프레임과; 상기 프레임에 결합되는 연질의 댐퍼필름과; 상기 댐퍼필름의 일면에 결합하되, 상기 프레임과 이격되는 경질의 진동패널과; 상기 진동패널의 상면에 결합하는 압전진동자; 및 상기 압전진동자에 전압신호를 인가하는 전압인가수단;을 포함하며, 상기 프레임과 상기 진동패널이 댐퍼필름에 의해 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 댐퍼필름은 상기 프레임의 상면 또는 하면에 결합하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 댐퍼필름은 상기 프레임의 내측면에 인서트 사출되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 상기 진동패널은 나무, 폴리스티렌 및 다공질의 합성수지 중에서 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 압전진동자는 유니몰프(unimorph), 바이몰프(bimorph) 및 다층(multi-layer bender) 밴더 중에서 어느 하나의 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커에 의하면, 진동패널의 변위가 커지고 음압을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커에 의하면, 재생 주파수 대역이 넓어지고, 음의 평탄도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커에 의하면, 저음 영역에서 높은 음압을 생성하여 저음 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제3실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제4실시예를 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커가 상,하로 진동하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 주파수에 따른 음압을 측정한 값을 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 공진주파수의 개수를 도시한 그래프이다.
도 10 내지 도 11b는 종래의 압전진동자를 이용한 평판스피커의 구조를 도시한 단면도들이다.
도 2는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제2실시예를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제3실시예를 도시하는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제4실시예를 도시하는 단면도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커가 상,하로 진동하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 주파수에 따른 음압을 측정한 값을 도시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 공진주파수의 개수를 도시한 그래프이다.
도 10 내지 도 11b는 종래의 압전진동자를 이용한 평판스피커의 구조를 도시한 단면도들이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
다만, 본 발명의 설명에서 동일 또는 유사한 구성요소는 동일 또는 유사한 도면번호를 부여하고, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커는 크게 프레임(10)과, 댐퍼필름(20)과, 진동패널(30)과, 압전진동자(40) 및 전압인가수단을 포함하여 이루어진다.
구체적으로, 본 발명의 댐퍼 필름형 평판스피커는 상하로 개방된 틀 형상의 프레임(10)과, 상기 프레임(10)에 결합되는 연질의 댐퍼필름(20)과, 상기 댐퍼필름(20)의 상면에 결합하되, 상기 프레임(10)과 이격되는 경질의 진동패널(30)과, 상기 진동패널(30)의 상면에 결합하는 압전진동자(40) 및 상기 압전진동자(40)에 전압신호를 인가하는 전압인가수단을 포함한다.
먼저, 본 발명에 따른 프레임(10)은 상기 연질의 댐퍼필름(20)을 고정시키는 지지체의 역할을 하는 것으로서, 플라스틱으로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.
상기 프레임(10)은 사각 틀과 같은 다각 틀은 물론, 원형 또는 타원형 틀 등 다양한 형상으로 구성할 수 있다.
상기 프레임의 일측에는 PCB(Printed Circuit Board)가 부착되는 PCB 안착홈(11)이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 댐퍼필름(20)은 상기 프레임(10)과 진동패널(30)을 연결하여 상기 진동패널(30)이 보다 큰 변위를 가지고 진동할 수 있도록 해주는 역할을 하는 것이다.
그리고 상기 댐퍼필름(20)의 테두리는 상기 프레임에 고정되고, 내측 상면에는 상기 진동패널이 부착된다.
상기 댐퍼필름(20)은 상기 진동패널(30)을 통해 전달되는 진동에 의해 상하로 탄성을 제공할 수 있도록 연질 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 댐퍼필름(20)은 우레탄 및 실리콘과 같은 합성수지를 필름 형태로 성형하는 것을 예시할 수 있다.
그리고 상기 댐퍼필름의 두께는 상기 프레임, 진동패널의 크기 및 음향특성 등을 고려하여 결정할 수 있다.
이와 같이, 상기 연질의 댐퍼필름(20)은 상기 프레임(10)과 진동패널(30)이 서로 접하지 않고 결합할 수 있도록 해주기 때문에, 상기 진동패널(30)은 기존의 진동패널이 프레임에 직접 부착되는 구조에 비해 보다 큰 변위로 진동할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 진동패널(30)은 상기 압전진동자(40)에서 발생하는 진동에 따라 진동을 일으켜 음향을 재생하는 역할을 한다.
상기 진동패널(30)의 하면은 연질 소재로 이루어지는 댐퍼필름의 상면에 결합하고, 그 상면은 압전진동자(40)와 결합한다.
상기 진동패널(30)은 나무, 폴리스티렌 및 다공질의 합성수지 중에서 어느 하나의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 진동패널(30)은 압전진동자(40)에서 발생하는 진동을 충분히 흡수하여 큰 변위로 움직일 수 있도록 상기 댐퍼필름(20) 보다 단단한 경질의 소재로 이루어진다. 예를 들어, 상기 진동패널은 나무, 폴리스티렌 및 다공질의 합성수지 중에서 어느 하나의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 나무는, 예를 들어, 경량의 발사목(balsa)을 평판 형태로 가공한 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리스티렌은 발포시킨 것을 사용하되, 발포된 폴리스티렌을 압출, 평판가공을 통해 제조되는 우드락(woodlac)을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 압전진동자(40)는 압전 성질을 이용하여 바이메탈에서와 같이 길이방향 변형을 굽힘 변형으로 만들어서 진동을 발생시키는 역할을 한다.
상기 압전진동자(40)는 유니몰프(unimorph), 바이몰프(bimorph) 및 다층(multi-layer bender) 밴더 중에서 어느 하나의 구조로 이루어질 수 있다.
상기 유니몰프 구조의 압전진동자(40)는 하부에 구리판(43)을 매개로 그 상면(또는 하면)에 압전세라믹(45)이 부착되는 것으로서, 두께 방향으로 분극되어 분극과 평행한 전계를 인가할 때 발생되는 길이방향의 신축변위를 이용한다.
그리고 상기 바이몰프 구조의 압전진동자는 압전지지판을 매개로 그 상면과 하면에 각각 압전세라믹이 부착되는 것으로서, 상,하면의 각 압전세라믹에 서로 반대방향의 응력이 만들어지기 때문에 전계를 인가하면 굴곡변형이 발생하게 된다.
또한, 변위와 힘을 극대화하기 위해서 트리플 레이어(triple-layer) 이상 적층되는 다층 벤더를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 트리플 레이어 벤더는 기계적 안정성을 높이기 위해 중앙에 금속과 같은 다른 물질의 아래와 위에 압전세라믹을 부착시키는 것이다.
상기 압전세라믹(45)은 전기계와 기계계 사이에 에너지 변환을 일으키는 압전성 물질로서, 고출력의 압전재료인 플럼범 지르코늄 티타늄 산화물(PZT:PbZrTiO), 란탄첨가 플럼범 지르코늄 티타늄 산화물(Lanthanum doped PZT) 또는 리드 마그넴슘 니오베이트(PMN : lead Magnesium Niobate)와 같은 압전 특성을 갖는 강유전성 다결정 세라믹 물질을 예시할 수 있다.
본 발명에 따른 전압인가수단은 압전진동자(40)에 전압신호를 인가하는 역할을 하는 것으로서, PCB(50)를 포함하여 구성된다.
상기 전압인가수단은 PCB 안착홈(11)에 부착되는 PCB(50)를 통해 전압신호가 압전진동자(40)에 전달하게 되며, 상기 압전진동자(40)는 상기 전압신호에 따라 변위를 발생하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제1실시예를 도시하는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제2실시예를 도시하는 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제3실시예를 도시하는 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 제4실시예를 도시하는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼필름(20a)은 상기 프레임(10)의 상면에 부착되도록 구성할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼필름(20b)은, 상기 프레임(10)의 하면에 부착되도록 구성할 수 있으며, 상기 프레임(10) 내측에 상기 진동패널(30)과 압전진동자(40)가 삽입되기 때문에, 도 3의 구조에 비해 평판스피커의 크기/부피를 줄일 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼필름(20c)은 상기 프레임(10)의 내측면에 인서트 사출되어 일체로 형성되도록 구성할 수 있다.
상기 프레임(10)에 상기 댐퍼필름(20c)이 일체로 고정되기 때문에 이를 하나의 부품처럼 사용할 수 있어 평판스피커 제작공정을 간편하게 수행할 수 있다.
그리고 상기 댐퍼필름(20c)이 프레임의 내부로 인서트되기 때문에, 접착제에 의해 부착하는 방식과 달리 상기 프레임(10)과 댐퍼필름(20c) 사이에 벌어진 틈이 없이 결합될 수 있으며, 평판스피커를 장기간 사용하더라도 댐퍼필름이 떨어지지 않게 된다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 댐퍼필름(20d)은 중앙영역이 상하로 개방된 틀 형상으로 이루어질 수 있다. 따라서 도 3과 달리 댐퍼필름(20d)의 내측 테두리영역에 진동패널이 부착되게 된다. 이와 같이, 본 발명의 댐퍼필름(20d)은 다양한 형상과 모양으로 구성할 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커가 상,하로 진동하는 모습을 도시하는 단면도이다.
도 7a을 참조하면, 상기 압전진동자(40)에 (-)전원을 인가하게 되면 압전진동자(40) 및 그에 결합된 진동패널(30)의 중앙 영역은 내려가고, 단부(31)는 올라가게 된다. 그리고, 상기 진동패널(30)의 하부에 결합된 영역의 댐퍼필름(20)은 상기 진동패널(30)의 단부(31)의 움직임 방향과 같이 올라가게 된다.
도 7b를 참조하면, 상기 압전진동자(40)에 (+)전원을 인가하게 되면 압전진동자(40) 및 그에 결합된 진동패널(30)의 중앙 영역은 올라가고, 단부(31)는 내려가게 된다. 그리고, 상기 댐퍼필름(20)은 상기 진동패널(30)의 단부(31)와 같이 내려가게 된다.
결론적으로, 상기 압전진동자에 (-)전원이 인가되는 상태에서는 상기 진동패널 단부 및 댐퍼필름은 각각 그 이동방향과 반대방향으로 탄성력이 작용하게 된다. 따라서 이러한 탄성력은 (-)전원과 (+)전원이 변환되는 과정에서 상기 진동패널이 더 큰 변위로 진동할 수 있도록 해주게 된다.
이하에서는 본 발명에 따른 댐퍼 필름형 평판스피커의 바람직한 일 실시예를 통해 보다 상세하게 설명한다.
플라스틱 재질로 이루어지고, 상하로 개방된 사각틀 형상으로 프레임을 제작하였다. 우레탄으로 이루어지는 얇은 필름 형상의 댐퍼필름을 프레임의 하단에 부착한다. 그리고 우드락으로 이루어지고 상면에는 압전진동자가 부착된 진동패널을 상기 댐퍼필름의 상면에 부착한다. 여기서 압전진동자는 황동판 위에 압전세라믹이 부착된 유니몰프 구조로 이루어지며, 압전진동자와 연결된 리드선은 PCB기판에 연결하여 댐퍼 필름형 평판스피커를 제작하였다.
그리고 댐퍼 필름형 평판스피커의 성능을 측정하여 그 결과를 [도 8a,도 8b] 및 [도 9]에 도시하였다.
[비교예 1]
[비교예 1]은 평판스피커는 [실시예 1]에서 상기 댐퍼필름이 없고, 댐퍼필름의 단부가 프레임에 형성된 단턱에 부착되는 것을 제외하고는 [실시예 1]과 동일하게 제작하였다.
그리고 평판스피커의 성능을 측정하여 그 결과를 [도 8a,도 8b] 및 [도 9]에 도시하였다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 주파수에 따른 음압을 측정한 값을 도시하는 그래프이다.
도 8a에 도시된 바와 같이 [실시예 1]의 댐퍼 필름형 평판스피커의 재생대역은 600~20kHz인 반면에, [비교예 1]의 평판스피커는 800~20kHz로서 [실시예 1]의 재생대역이 저음영역에서 200Hz 정도 늘어난다는 것을 확인할 수 있다.
그리고 도 8b에 도시된 바와 같이, 기준이 되는 음압 레벨에서 변화가 없어야 이상적인 스피커인데, [실시예 1]의 댐퍼 필름형 평판스피커는 기준음압(70dB)에서 대략 ±5dB 정도인 반면에, [비교예 1]의 평판스피커의 음압은 ±15dB 정도로 음압의 변화 폭이 크다는 것을 확인할 수 있다.
따라서 [실시예 1]의 댐퍼 필름형 평판스피커가 [비교예 1]의 평판스피커에 비해, 재생 주파수 대역이 넓어지고, 음의 평탄도가 개선된다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1의 평판스피커의 공진주파수의 개수를 도시한 그래프로서, 도시된 바와 같이, [실시예 1]의 댐퍼 필름형 평판스피커는 2~20kHz 사이의 범위에서 공진주파수의 개수가 128개인 반면, [비교예 1]의 평판스피커는 107개이다.
이와 같이 [실시예 1]의 댐퍼 필름형 평판스피커가 진동패널의 공진모드에서 음압이 크고, 저음영역에서 높은 음압을 생성한다는 점을 통해 저음 특성이 향상된다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 프레임 11 : PCB 안착홈
13 : 개구부 20 : 댐퍼필름
30 : 진동패널 31 : 단부
40 : 압전진동자 41 : 리드선
43 : 구리판 45 : 압전세라믹
50 : PCB
13 : 개구부 20 : 댐퍼필름
30 : 진동패널 31 : 단부
40 : 압전진동자 41 : 리드선
43 : 구리판 45 : 압전세라믹
50 : PCB
Claims (5)
- 상하로 개방된 틀 형상의 프레임과;
상기 프레임에 결합되는 연질의 댐퍼필름과;
상기 댐퍼필름의 일면에 결합하되, 상기 프레임과 이격되는 경질의 진동패널과;
상기 진동패널의 상면에 결합하는 압전진동자; 및
상기 압전진동자에 전압신호를 인가하는 전압인가수단;을 포함하며,
상기 프레임과 상기 진동패널이 댐퍼필름에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 댐퍼필름형 평판스피커. - 제1항에 있어서,
상기 댐퍼필름은 상기 프레임의 상면 또는 하면에 결합하는 것을 특징으로 하는 댐퍼 필름형 평판스피커. - 제1항에 있어서,
상기 댐퍼필름은 상기 프레임의 내측면에 인서트 사출되어 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 댐퍼 필름형 평판스피커. - 제1항에 있어서,
상기 진동패널은 나무, 폴리스티렌 및 다공질의 합성수지 중에서 어느 하나의 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 필름형 평판스피커. - 제1항에 있어서,
상기 압전진동자는 유니몰프(unimorph), 바이몰프(bimorph) 및 다층(multi-layer bender) 밴더 중에서 어느 하나의 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐퍼 필름형 평판스피커.
Priority Applications (1)
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| KR1020120086542A KR101367453B1 (ko) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | 댐퍼 필름형 평판스피커 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120086542A KR101367453B1 (ko) | 2012-08-08 | 2012-08-08 | 댐퍼 필름형 평판스피커 |
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Family Applications (1)
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