KR20160017315A - 쇄빙기능을 가지는 선박 - Google Patents

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KR20160017315A
KR20160017315A KR1020140099921A KR20140099921A KR20160017315A KR 20160017315 A KR20160017315 A KR 20160017315A KR 1020140099921 A KR1020140099921 A KR 1020140099921A KR 20140099921 A KR20140099921 A KR 20140099921A KR 20160017315 A KR20160017315 A KR 20160017315A
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이선형
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Abstract

본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박은, 빙맥(ridge ice)을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성되는 선수부; 및 상기 선수부에 마련되되, 항해시에는 수납되고 빙맥 상에서는 걸림되도록 돌출되는 포어풋(forefoot)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박은, 빙맥을 경로하는 과정에서 해수면에 대하여 모서리를 가지는 선수부가 빙맥을 파쇄하되, 포어풋에 의해 빙맥에 걸려 쇄빙기능을 가지는 선박이 빙맥을 올라타는 것을 방지하면서도, open water(ice free)에서 운항 시에는 포어풋을 선수부 측에 수납시키거나 밀착시켜 저항이 증가하는 것을 방지함으로써 필요에 따라 선박이 걸림되도록 걸림턱을 형성하면서도 선박의 운항효율을 향상시키 수 있다.

Description

쇄빙기능을 가지는 선박{Ship with icebreaking function}
본 발명은 쇄빙기능을 가지는 선박에 관한 것이다.
알래스카, 캐나다 북부, 및 러시아 극지방을 포함하는 북극해 지역은 석유, 천연가스 등의 각종 천연자원이 풍부하게 매장되어 있으며, 1970년대 이후 북극 자원 개발이 활발해지면서 채굴한 자원의 수송과 저장을 위한 배후 거점 도시들이 북극해 연안을 따라 발달하고 있다.
또한 이들 북극해 연안 지방과 동아시아, 북미, 유럽 등의 중위도 소비지역을 연결하는 항로로서 북극해 항로가 개설되어 있고, 최근에는 이 항로가 동아시아와 대서양의 서유럽 국가를 연결하는 최단 항로로 활용되고 있다.
특히, 1991년 러시아가 북극해 항로를 공식적으로 대외 개방하면서, 북극해 항로는 북유럽과 동아시아 주요 경제지역을 연결할 최단 항로로 거리와 시간 단축을 통한 운항비 절감을 기대할 수 있다는 점에서 부각되고 있다.
북극해 항로를 운항하기 위해서는 영하 45℃ 이하의 외기 조건에서 두께가 대략 1.5m 이상인 얼음을 깨고 독자 항해가 가능한 쇄빙선이 필요하다. 극지방에서의 자원 수송은, 쇄빙선과 내빙 화물선 또는 유조선 등이 선단을 이루어, 쇄빙선이 앞에서 얼음을 깨며 나아가면 내빙 화물선 또는 유조선 등이 쇄빙선을 따라 깨진 얼음을 헤쳐가며 전진하는 방식으로 이루어진다. 이러한 방식은 각각 다른 기능의 선박 2척이 동시에 투입되어 경제성이 떨어지므로, 최근에는 쇄빙 기능을 갖춘 쇄빙 유조선이 개발되어 쇄빙 유조선 단독으로 극지방을 운항한다.
그런데, 쇄빙 기능을 가지는 선박들은 빙맥(ridge ice)을 통과하기 위해 빙맥을 들이받는 작업(ramming)을 하며, 얼음을 선체의 선수로 밀고 누르면서 운항하게 된다.
한편, 래밍 시 선박이 얼음위로 올라타는 것을 방지하기 위해 선수의 가장 아래 얼음 두께 정도 높이의 포어풋(forefoot)이 마련되는데, 선박은 open water(ice free)에서의 운항 비중이 절반 이상을 차지하고, 포어풋에 의해 open water에서의 성능저하가 우려되어 이를 개선할 필요가 있다.
(선행문헌1) 공개실용신안공보 제20-2010-0008568호(2010.08.30)
본 발명은 종래기술을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 쇄빙기능을 가지면서 open water 상에서의 선박 운항 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 쇄빙기능을 가지는 선박을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박은, 빙맥(ridge ice)을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성되는 선수부; 및 상기 선수부에 마련되되, 항해시에는 수납되고 빙맥 상에서는 걸림되도록 돌출되는 포어풋(forefoot)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 포어풋은, 회전 중심축을 이루는 힌지부재를 포함하여, 상기 힌지부재를 축으로 회전하여 상기 선수부에 수납되거나 돌출되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 포어풋을 회전시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 구동부는, 모터축을 포함하여 상기 힌지부재와 연결되는 모터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 구동부는, 상기 포어풋을 당겨 수납시키거나, 길이를 풀어 상기 포어풋을 돌출시키는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박은, 빙맥을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성되는 선수부; 및 상기 선수부에 마련되되, 항해시에는 슬라이딩되어 선수부측에 밀착되고, 빙맥 상에서는 걸림되도록 슬라이딩되어 돌출되는 포어풋을 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 포어풋은, 일단부에는 상기 선수부에 회전가능하도록 연결되는 제1 힌지가 마련되고, 타단부에는 돌기가 형성되는 제1 회전체; 및 일단부에는 상기 선수부에 회전가능하도록 연결되는 제2 힌지가 마련되고, 상기 돌기가 슬라이딩되도록 길이방향으로 가이드홈이 형성되는 제2 회전체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박은, 빙맥을 경로하는 과정에서 해수면에 대하여 모서리를 가지는 선수부가 빙맥을 파쇄하되, 포어풋에 의해 빙맥에 걸려 쇄빙기능을 가지는 선박이 빙맥을 올라타는 것을 방지하면서도, open water(ice free)에서 운항 시에는 포어풋을 선수부 측에 수납시키거나 밀착시켜 저항이 증가하는 것을 방지함으로써 필요에 따라 선박이 걸림되도록 걸림턱을 형성하면서도 선박의 운항효율을 향상시키 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 수납된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 돌출된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 펼쳐진 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 접혀진 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 수납된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 돌출된 상태를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박(100)은 선수부(110), 포어풋(forefoot, 120) 및 구동부(130)를 포함하며, 선박(100)은 경우에 따라 극지방을 항해하게 되며, 본 실시예는 선수부(110)에 의해 빙맥(ridge ice)이 파쇄되면서, 포어풋(120)에 의해 선박(100)이 빙맥 상부로 올라타는 것을 방지하는 구성으로 이루어진다.
구체적으로, 선수부(110)는 빙맥(ridge ice)을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성된다. 즉, 극지방을 운항하지 않아 빙맥을 파쇄할 필요가 없는 일반적인 선박의 경우에는 선박의 선수부인 수면 아래에 혹 모양의 구상돌기인 구상선수(bulbous bow)가 형성되어 조파저항을 감소시키도록 하나, 본 실시예의 선수부(110)는 빙맥을 파쇄하도록 모서리가 형성되는 것은 물론 해수면 아래 후술되는 포어풋(120)이 마련되어 빙맥을 올라타지 않도록 걸림턱을 이루는 것이 다르다.
포어풋(120)은 선수부(110)에서 해수면 아래에 마련되되, 항해시에는 수납되고 빙맥 상에서는 걸림되도록 돌출된다.
포어풋(120)은 일반적인 다른 선박의 구상돌기와 다르게 빙맥에서 걸림작용이 이루어지도록 선수부(110)에서 해수면 아래에 선수부(110)의 폭에 대응하여 이루어지는 박스형태, 기둥형태 등으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 포어풋(120)은 일면이 곡면을 이루는 삼각기둥형상을 이룰 수 있고, 평면도 상의 단면도는 선수부(110)에 대응하여 전방으로 갈수록 폭이 좁아져 사다리꼴을 이룰 수 있다.
즉, 구상돌기는 조파저항을 감소시키도록 구형을 이루나, 본 실시예의 포어풋(120)은 걸림작용이 원활히 이루어지도로 선수부(110)의 폭방향으로 길게 이루어지는 형태를 이룰 수 있다. 여기서, 포어풋(120)은 하나의 기둥이 선수부(110)의 폭을 따라 누운 형태를 이룰 수 있으나, 이와 달리, 선수부(110)의 폭 방향을 따라 복수개가 서로 이격되게 마련되어 개별적으로 또는 동시적으로 회전되게 구동될 수도 있다.
여기서, 포어풋(120)은 회전에 따라 선수부(110) 내에 수납되거나 선수부(110)의 전방을 향해 돌출되는데, 포어풋(120)의 수직절단면은 호형(부채꼴)을 이루어 호형의 모서리를 일측의 중심으로 하여 회전될 수 있다.
이러한, 포어풋(120)은 회전 중심축을 이루는 힌지부재(121)를 포함하여, 힌지부재(121)를 축으로 회전하여 선수부(110)에 수납되거나 돌출될 수 있다. 여기서, 힌지부재(121)는 포어풋(120) 호형의 모서리에 근접하게 마련될 수 있다.
구동부(130)는 회전력을 발생시켜 포어풋(120)에 전달함으로써 포어풋(120)을 회전시킬 수 있는데, 본 실시예의 구동부(130)는 모터로 이루어질 수 있으며, 모터는 모터축(도시하지 않음)을 포함하여 모터축과 힌지부재(121)가 일체화 되거나 전기적 연결로 이루어져 모터의 구동에 의해 포어풋(120)이 회전되어 선수부(110)에 수납되거나 돌출될 수 있다.
본 실시예에서는 도 1에 도시한 바와 같이, 쇄빙기능을 가지는 선박(100)이 open water(ice free)에서 운항 시에는 구동부(130)가 포어풋(120)을 선수부(110)의 내측으로 회전시켜, 포어풋(120)이 선수부의 내부에 수납된 상태로 운항되도록 함으로써 포어풋(120)에 의한 저항이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 쇄빙기능을 가지는 선박(100)이 극지방의 빙맥을 경로하는 경우에는, 구동부(130)가 포어풋(120)을 회전시켜 선수부(110)의 전방을 향해 돌출되도록 회전시킴으로써, 포어풋(120)이 선수부(110)의 방지턱 기능을 하도록 하여, 쇄빙기능을 가지는 선박(100)이 빙맥을 타고 올라가는 것을 방지하면서, 포어풋(120)의 전방인 선수부(110)의 모서리에 의해 빙맥이 선박(100)의 하중에 눌려 쪼개지도록 함으로써 선박(100)의 이동경로를 형성할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예에서는 구동부(130)가 모터축을 포함하는 모터로 이루어지고, 모터축에 연결되는 힌지부재(121)가 모터의 구동에 의해 회전됨에 따라, 포어풋(120)이 회전하여 선수부(110)에 수납되거나 돌출되는 것으로 설명하였다.
그러나 이는 일 실시예에 불과하고, 도 3에 도시한 바와 같이(제2 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박), 쇄빙기능을 가지는 선박(200)의 구동부(230)는 포어풋(120)을 당겨 수납시키거나, 길이를 풀어 포어풋(120)을 돌출시키는 와이어(부호도시하지 않음)를 포함하여 이루어지는 윈치로 이루어질 수 있다.
즉, 구동부(130, 230)는 모터축이 힌지부재(121)에 연결되어 모터의 구동에 의해 힌지부재(121)를 회전축으로 하여 회전하거나, 윈치의 드럼이 회전되는 방향에 따라 와이어가 감기거나 풀려 와이어의 단부에 연결되는 포어풋(120)이 당겨지거나 위치가 복귀하여 선수부(110) 내에 수납되거나 돌출될 수 있다.
여기서, 구동부(230)가 윈치로 이루어지는 경우, 포어풋(120)은 스프링에 의해 선수부(110)로부터 돌출된 상태로 탄성지지될 수 있으며, 구동부(230)가 와이어를 감는 경우 탄성지지되는 포어풋(120)이 선수부(110)의 내측으로 끌어당겨져 수납될 수 있다. 이와 같이, 구동부(130, 230)는 다양한 변형예가 가능하다.
이와 같이, 본 실시예는, 빙맥을 경로하는 과정에서 해수면에 대하여 모서리를 가지는 선수부(110)가 빙맥을 파쇄하되, 포어풋(120)에 의해 빙맥에 걸려 쇄빙기능을 가지는 선박(100)이 빙맥을 올라타는 것을 방지하면서도, open water(ice free)에서 운항 시에는 포어풋(120)을 선수부(110)의 내측으로 수납시켜 저항이 증가하는 것을 방지함으로써 필요에 따라 선박이 걸림되도록 걸림턱을 형성하면서도 선박의 운항효율을 향상시키 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박을 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 펼쳐진 상태를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 쇄빙기능을 가지는 선박의 포어풋이 접혀진 상태를 도시한 도면이다. 앞서 설명한 실시예들과 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 4 내지 도 6을 참조하여 쇄빙기능을 가지는 선박(300)을 설명하도록 한다. 본 실시예는 앞서 설명한 실시예의 포어풋(120)이 달리 이루어진다.
즉, 앞서 설명한 실시예의 포어풋(120)은 일측을 중심으로 회전하여, 회전에 따라 선수부(110)에 수납되거나 돌출되나, 본 실시예의 포어풋은 선수부(110)에 마련되되, 항해시에는 슬라이딩되어 선수부(110) 측에 밀착되고, 빙맥 상에서는 걸림되도록 슬라이딩되어 돌출된다.
구체적으로, 포어풋은 제1 회전체(320) 및 제2 회전체(330)를 포함한다. 여기서, 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)는 각각의 일단이 선수부(110)에 회전가능하게 연결되고, 각각의 타단이 겹쳐 회전에 따라 벌어진 각도를 달리하여 선수부(110)에 돌출되거나 접힌 상태가 될 수 있다.
제1 회전체(320)는 일단부에 제1 힌지(321)가 마련되되, 제1 힌지(321)가 선수부(110)에 회전가능하도록 연결되어 제1 회전체(320)의 회전축을 이룰 수 있다. 여기서, 도면에 도시하지는 않았으나 제1 힌지(321)는 회전력을 발생시키는 모터에 연결되어 회전될 수 있다. 이와 달리, 후술되는 제2 힌지(331)에 모터가 연결되어 제2 회전체(330)의 회전에 의해 벌어진 각도가 달리 이루어질 수도 있다.
제1 회전체(320)는 제1 힌지(321)를 회전축으로 하여 회전되는데, 제1 회전체(320)의 타단부에는 돌기(322)가 형성될 수 있다. 돌기(322)는 제2 회전체(330)에 연결되는 구성으로서, 자유단으로 이루어지나 제2 회전체(330)에 구속되어 최대 회전 각도가 제한된다.
제2 회전체(330)는 일단부에 제2 힌지(331)가 마련되되, 제2 힌지(331)가 제1 힌지(321)와 이격되게 선수부(110)에 회전가능하도록 연결되어 제2 회전체(330)의 회전축을 이룰 수 있다.
제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)는 벌어진 각도가 실질적으로 선수부(110)의 경사각에 대응하여 각도(예를 들어, 180도)를 이루도록 펼쳐져 실질적으로 일자로 이루어지거나, 빙맥에 걸림되도록 벌어진 각도가 둔각(또는 예각)을 이루도록 벌어질 수 있다.
여기서, 제2 회전체에는 길이방향을 따라 가이드홈(332)이 형성되며, 가이드홈(332)에 돌기(322)가 끼움되되 슬라이딩가능하여, 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)의 벌어진 각도에 따라 돌기(322)가 가이드홈(332)을 따라 이동한다.
이러한, 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)는 걸림턱을 이루는 구성으로서, 선수부(110)의 하단 정면을 향해 복수개가 일렬로 마련되는 바의 형태로 이루어지거나, 선수부(110)의 하단 정면을 향해 양단이 회전가능하게 고정되는 판의 형태로 이루어질 수 있다.
이는, 도 5에 도시한 바와 같이, 포어풋이 걸림턱을 이루도록 선수부(110)에 대하여 돌출된 형태를 가지는데, 이때, 제1 회전체(320)의 타단부인 돌기(322)는 선수부(110)로부터 멀어지도록 회전되고, 돌기(322)가 끼워진 가이드홈(332)은 돌기(322)가 슬라이딩되면서 선수부(110)의 전방을 향해 당겨져 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)의 각도는 둔각을 이루도록 벌어지게 된다.
한편, 도 6에 도시한 바와 같이, open water(ice free)에서 운항 시에는 포어풋에 의한 저항이 감소되도록 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)는 선수부(110)에 밀착된 형태를 이루도록, 제1 회전체(320)의 돌기(322)가 선수부(110)측에 가까워지도록 회전하고, 이때, 돌기(322)는 가이드홈(332)을 따라 제2 힌지(331)에 근접하게 이루어진다. 이에 따라, 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)는 선수부(110)의 경사각도에 대응하여 수평을 이룰 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 빙맥을 경로하는 과정에서 해수면에 대하여 모서리를 가지는 선수부(110)가 빙맥을 파쇄하되, 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)에 의해 빙맥에 걸려 쇄빙기능을 가지는 선박(100)이 빙맥을 올라타는 것을 방지하면서도, open water(ice free)에서 운항 시에는 제1 회전체(320)와 제2 회전체(330)이 실질적으로 180도 각도를 이루도록 일자 형상을 이루어 저항이 증가하는 것을 방지함으로써 필요에 따라 선박이 걸림되도록 걸림턱을 형성하면서도 선박의 운항효율을 향상시키 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100,200,300: 쇄빙기능을 가지는 선박 110: 선수부
120: 포어풋 121: 힌지부재
130,230: 구동부 320: 제1 회전체
321: 제1 힌지 322: 돌기
330: 제2 회전체 331: 제2 힌지
332: 가이드홈

Claims (7)

  1. 빙맥(ridge ice)을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성되는 선수부; 및
    상기 선수부에 마련되되, 항해시에는 수납되고 빙맥 상에서는 걸림되도록 돌출되는 포어풋(forefoot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포어풋은,
    회전 중심축을 이루는 힌지부재를 포함하여, 상기 힌지부재를 축으로 회전하여 상기 선수부에 수납되거나 돌출되는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포어풋을 회전시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  4. 제3항에 있어서, 상기 구동부는,
    모터축을 포함하여 상기 힌지부재와 연결되는 모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  5. 제3항에 있어서, 상기 구동부는,
    상기 포어풋을 당겨 수납시키거나, 길이를 풀어 상기 포어풋을 돌출시키는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  6. 빙맥을 파쇄하도록 해수면을 향하여 모서리가 형성되는 선수부; 및
    상기 선수부에 마련되되, 항해시에는 슬라이딩되어 선수부측에 밀착되고, 빙맥 상에서는 걸림되도록 슬라이딩되어 돌출되는 포어풋을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
  7. 제6항에 있어서, 상기 포어풋은,
    일단부에는 상기 선수부에 회전가능하도록 연결되는 제1 힌지가 마련되고, 타단부에는 돌기가 형성되는 제1 회전체; 및
    일단부에는 상기 선수부에 회전가능하도록 연결되는 제2 힌지가 마련되고, 상기 돌기가 슬라이딩되도록 길이방향으로 가이드홈이 형성되는 제2 회전체를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇄빙기능을 가지는 선박.
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