KR20140086478A - 낙뢰 보호 기능을 갖는 전원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 낙뢰 보호 기능을 갖는 전원 장치에 관한 것으로, 라이브 라인과 뉴트럴 라인을 갖는 AC 입력 커넥터; 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인중 적어도 하나 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 직렬 낙뢰 보호부; 및 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이의 낙뢰에 의한 서진 전압의 레벨을 감쇠시키는 병렬 낙뢰 보호부; 를 포함할 수 있다.

Description

낙뢰 보호 기능을 갖는 전원 장치{POWER SUPPLY APPARATUS HAVING LIGHTNING PROTECTION FUNCTION}

본 발명은, 낙뢰에 의한 공통모드 노이즈를 효과적으로 차단하도록 함으로써, 내부 소자 및 회로를 보호할 수 있는 전원 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전원 장치는 적용되는 장치 또는 시스템에서 필요로 하는 다수의 전원을 생성하여 공급한다.

이러한 전원 장치는, 안정적인 동작이나 내부 소자 및 회로를 보호하기 위해서, 정해진 전압레벨 보다 높은 과전압이 유입되는 것을 차단하기 위해 보호 회로를 포함한다.

기존의 LED-TV용 2-핀(Pin) 입력의 전원 장치는 외부에서 낙뢰/서지 발생시에 순간적으로 메인 회로단으로 서지 성분이 유입되어 회로의 오동작 및 파괴되는 문제가 있다.

한편, 기존의 라이브단과 뉴트럴 라인을 갖는 AC 입력(2핀 입력) 시스템(ClassⅡ)에서의 안전규격 최소요구 거리로써, 라이브 라인 또는 뉴트럴 라인과 프레임 그라운드(Frame Groud)간의 이격거리인 6mm를 만족하여야 하므로, 전원 입력라인과 프레임그라운드간의 공간거리가 멀게 설계되어야 한다.

이에 따라, 낙뢰가 라인(라이브 라인 또는 뉴트럴 라인)과 프레임그라운드(FG)(또는 안테나)로 유입되는 것을 차단하기 위해서는, 전용 서지 어레스터(Surge arrestor) 등의 추가적인 부품이 필요하다.

그런데, 이러한 전용 서지 어레스터(Surge arrestor)는 고가이므로, 이를 대체할 방안이 필요하다.

하기 선행기술문헌에 기재된 특허문헌 1은, 서지 전압 흡수 회로에 관한 것으로, 라이브 단과 뉴트럴 단을 갖는 AC 2입력단에서, 전류 및 전압을 순차적으로 제한하는 기술적인 사항을 개시하고 있지 않다.

일본 공개특허공보 제1997-172733호

본 발명의 과제는 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 본 발명은, 라이브 단과 뉴트럴 단을 갖는 AC 2입력단에서, 전류 제한, 전압 충전 및 방전 과정을 통해 낙뢰에 의한 공통모드 노이즈를 효과적으로 차단하도록 함으로써, 내부 소자 및 회로를 보호할 수 있는 전원 장치를 제공한다.

본 발명의 제1 기술적인 측면으로써, 본 발명은, 라이브 라인과 뉴트럴 라인을 갖는 AC 입력 커넥터; 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인중 적어도 하나 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 직렬 낙뢰 보호부; 및 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이의 낙뢰에 의한 서진 전압의 레벨을 감쇠시키는 병렬 낙뢰 보호부; 를 포함하는 전원 장치를 제안한다.

상기 직렬 낙뢰 보호부는, 상기 라이브 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제1 직렬 낙뢰 보호부를 포함할 수 있다.

상기 직렬 낙뢰 보호부는, 상기 뉴트럴 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제2 직렬 낙뢰 보호부; 를 포함할 수 있다.

상기 제1 직렬 낙뢰 보호부는, 상기 라이브 라인에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한하는 전류 제한 소자; 상기 전류 제한 소자의 타단에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전하는 커패시터; 및 상기 커패시터의 타단에 연결된 제1 방전패턴과 상기 프레임그라운드에 연결된 제2 방전패턴을 포함하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴과 제2 방전패턴간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드로 패스시키는 방전 패턴부; 를 포함할 수 있다.

상기 제2 직렬 낙뢰 보호부는, 상기 라이브 라인에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한하는 전류 제한 소자; 상기 전류 제한 소자의 타단에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전하는 커패시터; 및 상기 커패시터의 타단에 연결된 제1 방전패턴과 상기 프레임그라운드에 연결된 제2 방전패턴을 포함하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴과 제2 방전패턴간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드로 패스시키는 방전 패턴부; 를 포함할 수 있다.

상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴 각각은, 서로 대향하는 부분에 뾰족한 도출부가 형성되어 있으며, 이 뾰족한 돌출부간의 거리는 아크 방전이 가능한 거리로 설정될 수 있다.

상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴간의 최단거리는 0.1mm이고, 최대 거리는 2.9mm가 될 수 있다.

또한, 상기 전원 장치는, 상기 병렬 낙뢰 보호부에 병렬로 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하는 EMI 필터부를 더 포함할 수 있다.

상기 EMI 필터부는, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 갖는 제1 X타입 커패시터; 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 라인 필터; 및 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 갖는 제2 X타입 커패시터; 를 포함할 수 있다.

게다가, 상기 전원 장치는, 상기 라이브 라인에 연결되어, 과전류를 차단하기 위한 퓨즈; 를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 라이브 단과 뉴트럴 단을 갖는 AC 2입력단에서, 전류 제한, 전압 충전 및 방전 과정을 통해 낙뢰에 의한 공통모드 노이즈를 효과적으로 차단하도록 함으로써, 내부 소자 및 회로를 보호할 수 있다.

특히, 고가의 전용 서지 어레스터(Surge arrestor) 등의 추가적인 부품이 발생하지 않고 고객이 요구하는 낙뢰규격을 만족 가능하다. 회로구성이 간단하여 ClassⅡ용 전원장치의 토폴로지에 구애받지 않고 적용 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 직렬 낙뢰 보호부를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 직렬 낙뢰 보호부를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2 방전패턴을 도시한 도면이다.

이하에서는, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 설명되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 각 실시 예에 있어서, 일 예로써 설명되는 구조, 형상 및 수치는 본 발명의 기술적 사항의 이해를 돕기 위한 하나의 예시에 불과하므로, 이에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

그리고, 본 발명에 참조된 도면에서 본 발명의 전반적인 내용에 비추어 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위해서, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 전원 장치를 도시한 블록도이다.

본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시 예에 따른 전원 장치는, AC 입력 커넥터(50), 직렬 낙뢰 보호부(100) 및 병렬 낙뢰 보호부(200)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시 예에 따른 전원 장치는, EMI 필터부(300) 및 퓨즈(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 AC 입력 커넥터(50)는, 라이브(L) 라인과 뉴트럴(N) 라인을 갖는 2 입력 AC 커넥터로써, 교류 전원을 입력받기 위한 커넥터이다.

또한, 상기 AC 입력 커넥터(50)를 통해, 라이브 라인과 뉴트럴 라인을 통해 흐르는 차동모드 노이즈가 존재한다. 여기서, 상기 차동모드 노이즈는 정전기에 의한 전자기파 간섭 노이즈, 낙뢰에 의한 서지 전압 등이 될 수 있다.

또한 상기 라이브 라인에서 프레임그라운드(FG)간의 노이즈와, 상기 뉴트럴 라인과 프레임그라운드(FG)간의 노이즈에 해당되는 공통모드 노이즈가 존재한다. 여기서, 상기 공통모드 노이즈는 정전기에 의한 전자기파 간섭 노이즈, 낙뢰에 의한 서지 전압 등이 될 수 있다.

상기 직렬 낙뢰 보호부(100)는, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인중 적어도 하나 라인과 프레임그라운드(FG) 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시킬 수 있다.

상기 병렬 낙뢰 보호부(200)는, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이의 낙뢰에 의한 서진 전압의 레벨을 감쇠시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 상기 직렬 낙뢰 보호부는 제1 직렬 낙뢰 보호부(110)를 포함할 수 있다.

상기 제1 직렬 낙뢰 보호부(110)는, 상기 라이브 라인과 프레임그라운드(FG) 사이에 연결되어, 상기 라이브 라인에서 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 직렬 낙뢰 보호부는 제2 직렬 낙뢰 보호부(120)를 포함할 수 있다.

상기 제2 직렬 낙뢰 보호부(120)는, 상기 뉴트럴 라인과 프레임그라운드(FG) 사이에 연결되어, 상기 뉴트럴 라인에서 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시킬 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 직렬 낙뢰 보호부는, 상기 제1 및 제2 직렬 낙뢰 보호부(110, 120)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제1 직렬 낙뢰 보호부를 도시한 구성도이다.

도 4를 참조하면, 상기 제1 직렬 낙뢰 보호부(110)는, 상기 라이브 라인과 프레임 그라운드 사이에, 전류 제한 소자(111), 커패시터(112) 및 방전 패턴부(113)를 포함할 수 있다.

상기 전류 제한 소자(111)는 상기 라이브 라인에 연결된 일단과 상기 커패시터(112)에 연결된 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한할 수 있다. 여기서, 상기 전류 제한 소자(111)는 써미스터(thermistor) 또는 저항으로 이루어질 수 있다.

일 예로, 낙뢰 등에 의해서, 상기 커패시터(112)가 내 전류 이상의 대전류가 상기 라이브 라인에서 커패시터(112)로 흐르게 되면, 상기 커패시터(112)가 파괴될 수 있다. 따라서, 상기 전류 제한 소자(111)가 전류를 제한하여 상기 커패시터(112)를 보호할 수 있다.

상기 커패시터(112)는, 상기 전류 제한 소자(111)의 타단에 연결된 일단과 상기 방전 패턴부(113)에 연결된 타단을 갖고, 전류 소모를 방지하기 위해 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전할 수 있다.

그리고, 상기 방전 패턴부(113)는, 상기 커패시터(112)의 타단에 연결된 제1 방전패턴(DP1)과 상기 프레임그라운드(FG)에 연결된 제2 방전패턴(DP2)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 커패시터(112)에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴(DP1)과 제2 방전패턴(DP2)간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드(FG)로 패스시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 직렬 낙뢰 보호부를 도시한 구성도이다.

도 5를 참조하면, 상기 제2 직렬 낙뢰 보호부(120)는, 상기 뉴트럴 라인과 프레임 그라운드 사이에, 전류 제한 소자(121), 커패시터(122) 및 방전 패턴부(123)를 포함할 수 있다.

상기 전류 제한 소자(121)는 상기 뉴트럴 라인에 연결된 일단과 상기 커패시터(122)에 연결된 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한할 수 있다. 여기서, 상기 전류 제한 소자(121)는 써미스터(thermistor) 또는 저항으로 이루어질 수 있다.

일 예로, 낙뢰 등에 의해서, 상기 커패시터(122)가 내 전류 이상의 대전류가 상기 라이브 라인에서 커패시터(122)로 흐르게 되면, 상기 커패시터(122)가 파괴될 수 있다. 따라서, 상기 전류 제한 소자(121)가 전류를 제한하여 상기 커패시터(122)를 보호할 수 있다.

상기 커패시터(122)는, 상기 전류 제한 소자(121)의 타단에 연결된 일단과 상기 방전 패턴부(123)에 연결된 타단을 갖고, 전류 소모를 방지하기 위해 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전할 수 있다.

그리고, 상기 방전 패턴부(123)는, 상기 커패시터(122)의 타단에 연결된 제1 방전패턴(DP1)과 상기 프레임그라운드(FG)에 연결된 제2 방전패턴(DP2)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 커패시터(112)에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴(DP1)과 제2 방전패턴(DP2)간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드(FG)로 패스시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 및 제2 방전패턴을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 제1 방전패턴(DP1) 및 제2 방전패턴(DP2) 각각은, 서로 대향하는 부분에 뾰족한 도출부가 형성되어 있으며, 이 뾰족한 돌출부간의 거리는 아크 방전이 가능한 거리로 설정될 수 있다.

일 예로, 상기 제1 방전패턴(DP1) 및 제2 방전패턴(DP2)간의 아크 방전이 효율적으로 발생하도록, 상기 제1 방전패턴(DP1) 및 제2 방전패턴(DP2)간의 최단거리는 0.1mm가 될 수 있고, 최대 거리는 2.9mm가 될 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 예에 따른 전원 장치는 EMI 필터부(300) 및 퓨즈(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 EMI 필터부(300)는, 상기 병렬 낙뢰 보호부(200)에 병렬로 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거할 수 있다.

일 예로, 상기 EMI 필터부(300)는, 제1 X타입 커패시터(310), 라인 필터(320) 및 제2 X타입 커패시터(330)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 및 제2 X타입 커패시터(310,330) 각각은, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 포함할 수 있다.

상기 라인 필터(320)는, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거할 수 있다.

그리고, 상기 퓨즈(400)는, 상기 라이브 라인에 연결되어, 상기 라이브 라인을 통해 유입되는 과전류를 차단할 수 있다. 일 예로, 상기 퓨즈(400)는 내 전류가 설정되어 있어서, 내 전류 이상의 전류가 유입되는 경우에는 상기 퓨즈(400)가 전기적으로 분리되어, 전류 흐름을 차단할 수 있다.

50: AC 입력 커넥터
100: 직렬 낙뢰 보호부
110, 120: 제1 및 제2 직렬 낙뢰 보호부
200: 병렬 낙뢰 보호부
300: EMI 필터부
310: 제1 X타입 커패시터
320: 라인 필터
330: 제2 X타입 커패시터
400: 퓨즈
111: 전류 제한 소자
112: 커패시터
113: 방전 패턴부
DP1: 제1 방전패턴
DP2: 제2 방전패턴
L: 라이브
N: 뉴트럴
FG: 프레임그라운드

Claims (13)

1. 라이브 라인과 뉴트럴 라인을 갖는 AC 입력 커넥터;
   상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인중 적어도 하나 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 직렬 낙뢰 보호부; 및
   상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이의 낙뢰에 의한 서진 전압의 레벨을 감쇠시키는 병렬 낙뢰 보호부;
   를 포함하는 전원 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 직렬 낙뢰 보호부는,
   상기 라이브 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제1 직렬 낙뢰 보호부를 포함하는 전원 장치.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 직렬 낙뢰 보호부는,
   상기 뉴트럴 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제2 직렬 낙뢰 보호부; 를 포함하는 전원 장치.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 제1 직렬 낙뢰 보호부는
   상기 라이브 라인에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한하는 전류 제한 소자;
   상기 전류 제한 소자의 타단에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전하는 커패시터; 및
   상기 커패시터의 타단에 연결된 제1 방전패턴과 상기 프레임그라운드에 연결된 제2 방전패턴을 포함하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴과 제2 방전패턴간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드로 패스시키는 방전 패턴부; 를 포함하는 전원 장치.
   
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴 각각은
   서로 대향하는 부분에 뾰족한 도출부가 형성되어 있으며,
   이 뾰족한 돌출부간의 거리는 아크 방전이 가능한 거리로 설정된 전원 장치.
   
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴간의 최단거리는 0.1mm이고, 최대 거리는 2.9mm인 전원 장치.
   
7. 제3항에 있어서, 상기 제2 직렬 낙뢰 보호부는
   상기 라이브 라인에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 낙뢰에 의한 전류를 제한하는 전류 제한 소자;
   상기 전류 제한 소자의 타단에 연결된 일단 및 타단을 갖고, 전류 흐름을 억제하고 낙뢰에 의한 전압을 충전하는 커패시터; 및
   상기 커패시터의 타단에 연결된 제1 방전패턴과 상기 프레임그라운드에 연결된 제2 방전패턴을 포함하고, 상기 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1 방전패턴과 제2 방전패턴간의 아크 방전을 통해 상기 프레임그라운드로 패스시키는 방전 패턴부; 를 포함하는 전원 장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴 각각은
   서로 대향하는 부분에 뾰족한 도출부가 형성되어 있으며,
   이 뾰족한 돌출부간의 거리는 아크 방전이 가능한 거리로 설정된 전원 장치.
   
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 방전패턴 및 제2 방전패턴간의 최단거리는 0.1mm이고, 최대 거리는 2.9mm인 전원 장치.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 병렬 낙뢰 보호부에 병렬로 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하는 EMI 필터부를 더 포함하는 전원 장치.
    
11. 제1항에 있어서, 상기 EMI 필터부는,
    상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 갖는 제1 X타입 커패시터;
    상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 라인 필터; 및
    상기 라이브 라인과 뉴트럴 라인 사이에 연결되어, 차동모드 노이즈를 제거하기 위한 커패시터를 갖는 제2 X타입 커패시터;
    를 포함하는 전원 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 라이브 라인에 연결되어, 과전류를 차단하기 위한 퓨즈; 를 더 포함하는 전원 장치.
    
13. 제1항에 있어서, 상기 직렬 낙뢰 보호부는,
    상기 라이브 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제1 직렬 낙뢰 보호부; 및
    상기 뉴트럴 라인과 프레임그라운드 사이에 연결되어, 낙뢰에 의한 서진 전압을 상기 프레임그라운드로 바이패스시키는 제2 직렬 낙뢰 보호부; 를 포함하는 전원 장치.

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