KR20140081816A - 오리피스 내에 벤츄리 효과를 생성시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

오리피스 내에 벤츄리 효과를 생성시키는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벤츄리 효과를 생성시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 고체, 액체 및 가스와 함께 사용되는 장치 및 방법이다. 본 발명의 목적은 식품의 가속도를 증가시키고 식품의 압력을 감소시키는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 가속도를 감소시키고 압력을 증가시키는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 오리피스에 의해 형성되는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 파이프 내에 형성되는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다.

Description

오리피스 내에 벤츄리 효과를 생성시키는 시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR CREATING A VENTURI EFFECT WITHIN AN ORIFICE}
관련 출원
본 출원은 모두 2011년 9월 12일자로 출원된 출원번호 제13/199,910호의 일부 계속 출원인, 계류 중인 2011년 12월 29일자로 출원된 출원번호 제13/374,441호, 2011년 12월 27일자로 출원된 출원번호 제13/374,417호, 2011년 12월 27일자로 출원된 출원번호 제13/374,422호, 2011년 12월 27일자로 출원된 출원번호 제13/374,421호, 및 2011년 12월 27일자로 출원된 출원번호 제13/374,423호의 일부 계속 출원이다.
본 발명은 오리피스 내에 벤츄리 효과를 생성시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 식품의 포밍 기술은 품질이 떨어지는 식품을 생산하는 고압, 고속 및 복잡한 재료 유동 경로에 의존한다. 고압이 고기 셀에 작용하여, 압력이 보다 높을 수록 고기 셀을 보다 문지르고 짜내게 된다. 고속은 복잡한 유동 경로와 결합되고 육류 식품에 작용하며, 고기 셀에서 미오신/액틴을 방출시켜서 근육 섬유가 함께 묶이고 수축하게 한다(단백질 묶음).
방향을 변경하기 위해 액체 및 가스를 필요로 하는 유압 장치 및 건(gun)과 같은 종래의 장치는 에너지 손실에 대한 문제가 있다.
본 발명은 벤츄리 효과를 생성시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 고체, 액체 및 가스와 함께 사용되는 장치 및 방법이다. 본 발명의 목적은 식품의 가속도를 증가시키고 식품의 압력을 감소시키는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 가속도를 감소시키고 압력을 증가시키는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 오리피스에 의해 형성되는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 파이프 내에 형성되는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 식품의 섬유를 신장 및 정렬하기 위한 오리피스의 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 수직 또는 오목 측면으로 보다 큰 직경에서 보다 작은 직경으로 크기를 변화시키기 위한 홀 또는 오리피스를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 날카로운 에지를 갖는 측면을 제공하는 것이다. 이 원리는 벤츄리와 디자인 유사성을 갖는다. 이를 노즐, 벤츄리, 오리피스, 또는 오리피스를 통한 대응하는 압력 강하에 의해 식품 가속도가 야기되는 유동에 대한 제한이라고 한다.
물질이 통과하는 튜브의 직경을 감소시킴으로써, 속도가 증가한다. 이것은 질량 보존의 법칙이다. 이 속도가 증가하면 물질의 압력이 감소한다. 이것이 에너지 보존 법칙이다.
모든 액체에 대해, 횡단면적(C)과 온도 감소 또는 압력 증가에 의해 오로지 속도가 증가될 수 있는 횡단면적(c) 사이에 비가 존재한다. 이러한 동일한 개념이 육류에 적용된다. 무한 길이를 갖는오리피스와 작은 오리피스 사이에 변이부가 없다면 초크형 유동(choked flow)을 얻을 수가 없다.
벤츄리는 보다 큰 오리피스에서 보다 작은 오리피스로의 매끄러운 변이부를 허용한다. 이러한 변이부는 유동 변이를 최소화시키고 이로써 시스템 내에 제한을 감소시킨다. 변이부는 에너지 손실을 최소화하며 섬유 정렬을 지지한다.
벤츄리 내의 변이부는 식품 툴링 환경을 형성하는 것이 상당히 어렵다. 이 결과, 구체 또는 유사한 형상의 형상 특성을 이용함으로써 표준 식품 프랙티스를 이용하여 다수의 벤츄리 효과 특성을 얻을 수 있다.
구체의 모든 지점은 고정 지점에서 동일하다. 구체의 윤곽과 평면 섹션은 원형이다. 구체는 동일한 폭 및 둘레를 갖는다. 구체는 최소 표면적을 가지면서 최대 체적을 갖는다. 상술한 모든 특성으로 식품이 최소의 방해로 유동할 수 있다. 정적 또는 데드 존이 존재하지 않는다. 실린더가 구체와 어떤 각도로 교차하든지, 교차부는 항상 완벽한 원이다.
본 발명의 목적은 선형 섬유 정렬을 강제하도록 식품 속도를 증가시키는 것이다.
실린더 크기를 감소시키는 시스템을 이용하여 기류가 가속된다. ρ1A1V1 = ρ2A2V2 의 베르누이 정리의 공식을 이용하여, 횡단면적을 감소시킴으로써 속도가 증가한다.
이것을 달성하는 통상의 방법은 벤츄리 노즐의 사용이다. 그러나, 벤츄리는 점진적 영역 감소와 무한 길이 목부를 필요로 한다. 대부분의 기계적 관통부에 두께의 제한이 주어진다면, 이러한 장비의 관통부에 벤츄리를 넣기가 쉽지 않다.
그러나, 구체의 특성을 이용하면, 보다 큰 직경의 구체와 실린더를 교차시킴으로써 공기가 가속되는 것이 달성될 수 있다.
구체 압력은 모든 방향에서 동일하다. 따라서, 구체는 실린더와 교차되는 경우, 실린더와 동축인 방향에서 공기가 높은 속도로 이동할 것이다.
본 발명의 목적은 실린더 홀에 구체를 생성시킴으로써 홀 내에 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 이것은 벤츄리 효과 또는 벤츄리 펌프를 형성시킨다. 이것은 홀을 통해 식품을 가속시킨다. 본 발명의 목적은 자가-세척 홀 또는 오리피스를 형성하게 하는 것이다. 구형 컷은 모든 방향으로 동일한 압력을 형성시킨다. 본 발명의 목적은 사용된 액체, 가스 또는 고체에 대해 초크 유동 보다 크지 않은 연결된 실린더 섹션의 직경 비에 대한 직경 비를 갖도록 구형 반구체 또는 곡형 구조물을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 연결된 실린더 섹션의 직경 보다 크게 되도록 구형 반구체 또는 곡형 구조물의 직경을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 구형 반구체 또는 곡형 구조물이 이들과 교차하는 실린더 섹션 보다 1.1 내지 2.5 배 큰 직경을 갖도록 하는 것이다. 에지에서 홀까지 보다 날카로운 에지를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예는 고기 패티 머신의 브리더 플레이트(breather plate) 내부의 홀에 벤츄리 효과를 사용하는 것이다. 브리더 플레이트는 적어도 하나의 공기 압력 해제 통로를 포함하며, 복수의 소형 브리더 홀은 몰드 플레이트의 캐비티가 통로와 유체 소통하게 한다. 공기 통로는 머신이 고기의 캐비티 만충을 펌핑할 때 캐비티 내의 공기가 빠져나갈 수 있게 한다. 현재 브리더 플레이트의 경우에, 홀은 실린더이며 홀과 직경의 수에서 변화한다.
벤츄리 효과를 갖는 홀을 사용하는 추가의 실시예는 그라인딩 머신의 그라인더 플레이트 또는 오리피스 플레이트이다. 본 발명의 오리피스를 갖는 그라인더 플레이트의 이용은 섬유 정렬을 향상시킨다.
벤츄리 효과를 갖는 오리피스를 사용하는 추가의 실시예는 충진 플레이트를 통해 경로를 형성하도록 충진 오리피스를 갖는 충진 플레이트이며, 경로의 일부는 각각 몰드 플레이트의 충진 측면에 대해 비스듬히 경사지거나 또는 수직한 경로 부분을 갖는다. 이 경로는 구형 교차부 또는 곡형 구조물을 포함한다. 스트리퍼 플레이트와 접촉하는 충진 플레이트의 측면은, 사용된 액체, 가스 또는 고체에 대한 초크 유동 보다 크지 않고 연결된 실린더 부분의 직경 보다 작지 않은 직경을 갖는 구형 반구체 또는 곡형 구조물을 포함하며, 몰드 플레이트의 종방향에서 수직에서 보았을 때 바람직한 실시예에서 약 +/- 75도, 또는 약 +/- 45도 이하의 각도로 또는 수직하게 몰드 플레이트의 상부와 교차한다. "벤츄리"의 직경을 감소시킴으로써 조건이 생성된다. 구 섹션 또는 곡형 구조물을 이용함으로써, 실린더와 구체 또는 곡형 구조물 사이의 교차부가 벤츄리 스타일 시스템에 형상이 근접하게 제조될 수 있는 변이부(transition)를 형성한다. 에지로부터 홀까지 보다 날카로운 에지를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적은 그라인더에 의해 에지를 보다 날카롭게 하는 것이다. 본 발명의 목적은 모든 충진 경로가 수직의 약 +/- 75도, 바람직하게 수직의 약 +/- 45도 이하의 각도로 원통 형상과 교차되는 반구형 형상으로 이루어지게 하는 것이다.
본 발명의 목적은 실린더 교차부를 갖는 구형 형상, 및 대략 1.1 내지 2.5인 실린더의 직경에 의해 분리되는 구의 직경의 비를 사용함으로써, 향상된 셀 구조물을 유지시키는 고기 유동에 대한 조건을 형성한다.
불규칙한 형상은 직경을 갖지 않지만, 영역을 갖는다. 선형 아이템의 주어진 비에 대해, 이 비는 사각형의 선형 비가 된다. 곡형 또는 불규칙 형상에 대해, 초기 영역과 감소된 영역의 비는 대략 1.2 내지 6.25 이다.
본 발명의 다른 목적은 유압에 대해 벤츄리 효과를 이용하는 것이다. 구형 구성 및 벤츄리 효과의 이용에 의해 감소되는 유압부 내의 코너에 의해 형성되는 마찰이 존재한다. 본 발명의 목적은 이를 액체와 함께 사용하는 것이다.
본 발명의 목적은 가스에 대해 벤츄리 효과를 사용하는 것이다. 본 발명의 목적은 압력의 증가 및 감속을 형성하게 하는 벤츄리 효과를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 은 구체의 각도를 제어하는 것이다. 본 발명의 목적은 머즐 브레이크 건(muzzle break gun)에 벤츄리 효과를 사용하는 것이다.
도 1은 본 발명의 장치의 제 위치의 기술의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 장치의 확대 횡단면도이다.
도 3은 종래 기술의 디자인을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 장치의 일 구현예에 사용되는 기술을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 기술을 이용하는 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 장치의 일 구현예의 기술을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 장치의 일 구현예의 기술의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 장치의 확대 개략도이다.
도 9는 본 발명의 장치의 일 구현예의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 장치의 일 구현예의 확대 평면도이다.
도 11은 본 발명의 장치의 일 구현예의 측면도이다.
도 12는 본 발명의 장치의 일 구현예의 확대 측면도이다.
도 12A는 본 발명의 장치의 일 구현예의 측면 횡단면도이다.
도 12B는 본 발명의 장치의 일 구현예의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 유압 피팅 구현예의 도면이다.
도 14는 청구항 13의 유압 피팅 구현예의 절개도이다.
도 15는 본 발명의 총구 브레이크 구현예의 측면도이다.
도 16은 본 발명의 총구 브레이크 구현예의 절개도이다.
도 17은 본 발명의 장치의 일 구현예의 횡단면도이다.
도 18은 도 17의 확대도이다.
도 1은 구 섹션(12) 및 실린더 섹션(14)을 갖는 오리피스(10)를 도시한다.
도 2는 구 섹션(12) 및 실린더 섹션(14)을 갖는 오리피스(10)를 보여주는 장치의 측면도이다. 도 2는 구형 및 실린더 섹션 내부에 식품(16)을 추가로 나타낸다.
도 3은 직경(22), 각 변이부(24), 목 길이부(26) 및 배출부(28)를 포함하는 종래의 벤츄리(20)를 나타낸다.
도 4는 충진 플레이트(30), 스트리퍼 플레이트(32) 및 탑 플레이트(34)의 조립되지 않은 도면이다.
도 5는 충진 플레이트(30), 스트리퍼 플레이트(32) 및 탑 플레이트(34)의 조립도이며, 스트리퍼 플레이트 스페이서 및 홀드 다운(46), 실린더 섹션(48) 및 곡형 섹션(50)을 더 포함한다.
도 6은 브리더 플레이트(60) 내에 오리피스(62, 64)를 구비하는 플레이트(60)를 나타낸다.
도 7은 오리피스(72, 74)를 구비하는 브리더 플레이트(60)를 나타내며, 채널은 실린더 섹션(78)과 교차하는 구 섹션(76)으로 이루어진다.
도 8은 구 섹션(76) 실린더 섹션(78)을 구비하는 오리피스(74)를 더 나타낸다.
도 9는 오리피스(110)를 구비하는 그라인더 플레이트(100)를 나타낸다.
도 10은 구 섹션(112) 및 실린더 섹션(114)을 구비하는, 오리피스(110)를 나타내는 그라인더 플레이트(100)의 확대도이다.
도 11은 오리피스(110)를 구비하는 그라인더 플레이트(100)를 나타낸다. 오리피스는 구 섹션(112) 및 실린더 섹션(114)을 포함한다.
도 12는 구 섹션(112) 및 실린더 섹션(114)을 구비하는 오리피스(110)의 확대도이다.
도 12A는 폐기물 튜브(116), 폐기물 나사송곳(117), 구 섹션(121) 및 실린더 섹션(119)으로 이루어지는 FOT 뼈 추출 인서트(118)로 이루어지는 뼈 수집기 튜브(116)를 나타낸다.
도 12B는 구 직경(146) 및 원통 직경(48)으로 이루어지는 오리피스(144), 뼈 수집기 슬롯(142)을 갖는 그라인더 플레이트(140)를 나타내며, 화살표(150)는 고기 유동의 방향을 나타낸다.
도 13 및 도 14는 엘보우(122)를 갖는 유압 피팅(120)을 나타내며, 2개의 실린더 파이프(124, 126)는 실린더 섹션(128, 130)에 각각에 들어간다.
도 15는 실린더 섹션(132) 및 구 섹션(134)을 갖는 근육 브레이크(130)를 나타낸다.
도 16은 공기 흐름의 방향(136), 실린더 섹션(132) 및 구 섹션(134)을 나타내는 근육 브레이크(130)의 횡단면도이다.
도 17은 이후 벤츄리 장치 및 정렬된 섬유(170)에 들어가는 경우 램덤 섬유(168)를 나타내는 구체(164) 및 실린더(166)를 구비하는 충진 플레이트(160) 및 스트리퍼 플레이트(162)를 나타낸다.
도 18은 도 17의 확대도이다.
본 발명은 섬유 배향 기술에 관한 것이다. 본 섬유 배향 기술은 충진 플레이트를 가로지르는 압력을 떨어뜨리며, 발생하는 근육 섬유의 수축이 선택 방향에 있도록 고기의 섬유를 정렬시킨다. 본 섬유 배향 기술은 보다 넓은 개구를 이용하는 식품 흐름에 대한 보다 낮은 저항을 제공한다.
본 섬유 배향 기술은 클리너 컷에 대해 보다 양호한 시어 면(shear surface)을 제공한다. 본 섬유 배향 기술은 홀 내에 섬유을 정렬하여 시어링 작용이 근육 셀을 가능하면 적게 방해한다. 본 섬유 배향 기술은 고기 유동을 차단하는 금속 플레이트의 전체 면적을 감소시켜서, 고기에 작용하는 식품에 대해 보다 적은 방향 변경이 되게 한다. 본 섬유 배향 기술은 벤츄리 효과의 원리를 이용하여 밀어내기 대신에 홀을 통해 고기 섬유를 잡아당긴다.
섬유 배향 기술의 이들 모든 특징은 미오신과 액틴의 해제 및 혼합을 감소시키며, 순 효과는 모이신 활동이 거의 없이 섬유의 제어된 방향이다.
몰드 플레이트에 바로 인접한 충진 통로에 중첩하는 충진 플레이트는 몰드 플레이트가 충진 위치에 있는 경우 몰드 캐비티와 정렬되는 영역 도처에 미리정해진 패턴으로 분배되는 다수의 충진 오리피스를 구비한다. 충진 오리피스는 충진 플레이트를 통한 경로들을 형성하며, 이 경로들의 일부는 각각 몰드 플레이트의 충진측에 비스듬이 경사지거나 수직한 경로 부분을 갖는다. 이 경로는 구형 교차부 및 곡형 구조물로 이루어진다. 충진 플레이트의 측면은, 사용된 액체, 가스 또는 고체에 대한 초크 유동 보다 크지 않고 연결된 실린더 부분의 직경 보다 작지 않은 직경을 갖는 구형 반구체 또는 곡형 구조물로 이루어지는 스트리퍼 플레이트와 접촉하며, 몰드 플레이트의 종방향으로 수직에서 측정할 때 바람직한 구현예에서 약 +/- 75도, 또는 약 +/- 45도 이하의 각도로 또는 수직하게 몰드 플레이트의 상부와 교차한다. 횡단면적의 감소에 의해 "벤츄리" 상태가 생성된다. 구 섹션 또는 곡형 구조물를 이용함으로써, 실린더와 구체 또는 곡형 구조물 사이의 교차부는 그 형상이 벤츄리 스타일 시스템에 가깝게 제작될 수 있는 변이부를 형성한다. 모든 충진 경로는 수직의 약 +/- 75도, 바람직하게 수직의 약 +/- 45도 이하의 각도로 원통 형상과 교차되는 반구형 형상으로 이루어진다.
실린더 교차부를 갖는 구형 형상, 및 대략 1.1 내지 2.5인 실린더의 직경에 의해 분리되는 구의 직경의 비를 사용함으로써, 향상된 셀 구조물을 유지시키는 고기 유동에 대한 조건을 형성한다.
도면에서, 유체는 위에서 튜버의 좌측단에 유입된다. 질량 보존의 법칙 및 에너지 보존의 법칙을 이용하면, 체적 유량은 시스템 내의 모든 지점에서 동일하다. (ρ1A1V1) = (ρ2A2V2). ρ는 일정하므로, 속도는 역으로 횡단면적에 비례한다. 또한, 벤츄리는 어떤 무한 거리의 램프 및 역시 무한 거리의 목부(throat)를 필요로 한다.
원형 횡단면으로 공급되는 구형 형상은 고기에 대해 보다 일정한 압력을 유지하는 동안 증가된 식품 속도를 형성시킨다. 구체는 다음의 특성을 갖는다:
- 구체 상의 모든 지점은 고정 지점와 동일한 거리이다.
- 구체의 윤곽 및 평면 섹션은 원형이다.
- 구체는 동일한 폭 및 둘레를 갖는다.
- 구체는 최소 표면적으로 최대 체적을 갖는다.
- 이들 특성은 최소 방해로 고기가 유동하게 한다. 정적 또는 데드 존이 존재하지 않는다.
- 어떤 각도이든 실린더가 구체와 교차하며, 횡단면은 항상 완벽한 원이다.
- 구체의 내부 압력은 모든 방향으로 일정하다.
구체의 원형 횡단면을 통해 식품이 통과하는 경우, 압력이 구체 내에서 균일하다는 사실은 구체와 공통축인 힘을 형성하게 한다. 실험적으로 가속이 나타났으며 제1 유동 방향으로 식품 내에 섬유를 정렬시킨다. 따라서, 섬유 배향이 존재한다.

Claims (20)

  1. 벤츄리 효과를 생성시키는 실린더 섹션 안으로 들어가는 구 섹션을 포함하는 오리피스 또는 파이핑을 포함하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 벤츄리 효과는 상기 오리피스를 통해 배치되는 물질의 섬유를 배향 및/또는 정렬시키는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벤츄리 효과는 상기 오리피스를 통해 당겨지는 물질을 신장시키는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 상기 오리피스를 통과하는 물질을 통해 가장 낮은 횡단면을 형성하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스를 경로를 형성하고, 복수의 상기 경로는 각각 오리피스 수직축의 중심으로부터 약 0 내지 75도의 각도로 출구 경로 부분을 구비하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스를 경로를 형성하고, 복수의 상기 경로는 각각 오리피스 수직축의 중심으로부터 약 0 내지 45도의 각도로 출구 경로 부분을 구비하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 사용된 액체, 가스 또는 고체에 대한 초크 유동 보다 크지 않고 상기 연결된 실린더 섹션의 직경 보다 작지 않은 직경을 갖는 구체 반구형 또는 곡형 구조물을 갖는 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 상기 실린더 영역의 직경에 대한 구 섹션의 직경의 비가 대략 1.1 내지 2.5가 될 정도의 직경을 갖는 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 벤츄리 효과를 나타내는 횡단면을 형성하도록 실린더와 구 섹션의 교차부를 이용하는 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 실린더 섹션과 교차하는 구 섹션을 포함하며,
    상기 구 섹션의 직경과 상기 실린더 섹션의 직경의 비는 상기 오리피스를 통과할 때 식품에 대한 초크형 유동 효과까지의 비인 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 오리피스는 날카로운 에지를 갖는 수직 또는 오목한 측면을 갖는 보다 큰 횡단면에서 보다 작은 횡단면까지 크기가 변화하는 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    노즐, 벤츄리, 또는 상기 오리피스를 통한 대응하는 압력 강하에 의한 식품 가속도가 야기되는 유동에 대한 제한부를 포함하는 복수의 오리피스를 포함하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    고체 식품과 사용되는 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    액체 식품과 사용되는 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    가스 식품과 사용되는 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    유압 엘보우 내에 위치되는 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    근육 내에 사용되는 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 벤츄리 효과는 가속도의 증가 및 압력의 감소를 생성하는 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 벤츄리 효과는 가속도의 감소 및 압력의 증가를 생성하는 장치.
  20. 구체 또는 구 섹션에서 실린더로, 또는 실린더로부터 구체 또는 구 섹션으로 식품을 유동시키는 단계,
    상기 식품에 벤츄리 효과를 생성시키는 단계를 포함하는
    벤츄리 효과를 생성시키는 방법.
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