KR20190023896A - 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상온에서 경화가 가능한 재질을 이용하여 태양광 모듈을 신속하게 제조할 수 있는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 태양전지셀의 밀봉을 위한 밀봉재로서 상온에서 신속하게 경화가 가능한 소재를 이용하여 분사 또는 페인팅을 통해 매우 간편하게 태양전지셀들을 고정 및 밀봉하고, 그대로 경화시켜 모듈화하는 구조를 적용함으로써 제조 장비, 시설 등 제조 기반이 열악한 지역 또는 개발도상국에서도 쉽게 태양광 모듈을 현장 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 태양전지셀의 밀봉을 위한 밀봉재로서 상온에서 신속하게 경화가 가능한 소재를 이용하여 분사 또는 페인팅을 통해 매우 간편하게 태양전지셀들을 고정 및 밀봉하고, 그대로 경화시켜 모듈화하는 구조를 적용함으로써 제조 장비, 시설 등 제조 기반이 열악한 지역 또는 개발도상국에서도 쉽게 태양광 모듈을 현장 제조할 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상온에서 경화가 가능한 재질을 이용하여 태양광 모듈을 신속하게 제조할 수 있는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 관한 것이다.
태양전지는 반도체의 성질을 이용하여 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 태양전지의 구조 및 원리에 대해서 간단히 설명하면, 태양전지는 P(Positive)형 반도체와 N(Negative)형 반도체를 접합시킨 PN접합 구조를 하고 있으며, 이러한 구조의 태양전지에 태양광이 입사되면, 입사된 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해서 상기 반도체 내에서 정공(hole) 및 전자(electron)이 발생한다.
이때, PN접합에서 발생한 전기장에 의해서 상기 정공(+)은 P형 반도체로 이동하고, 상기 전자(-)는 N형 반도체로 이동하게 되고, 이에 의하여 전위가 발생하여 전력을 생산할 수 있게 되는 원리이다.
이와 같은 태양전지는 기판형 태양전지와 박막형 태양전지로 구분할 수 있다. 상기 기판형 태양전지는 실리콘과 같은 반도체 물질 자체를 기판으로 이용하여 태양전지를 제조하는 것이다.
한편, 상기 박막형 태양전지는 유리와 같은 기판 상에 박막의 형태로 반도체를 형성하여 태양전지를 제조한 것이다.
상기 기판형 태양전지는 상기 박막형 태양전지에 비하여 효율이 다소 우수하기는 하지만, 공정상 두께를 최소화하는데 한계가 있고, 고가의 반도체 기판을 이용하기 때문에 제조비용이 상승하는 단점이 있다.
종래의 기판형 태양전지의 구성 및 제작방법은 웨이퍼로 구성되는 복수의 단위 셀을 상호 이격되게 배치하고, 특정한 단위 셀의 일면과 인접한 단위셀의 타면을 전극리본을 이용하여 연결한다.
그리고, 전극리본에 의해 연결되는 각 단위 셀의 일 면과 타 면에는 각각 EVA 시트로 구성된 보호시트를 배치하고, 각 보호시트의 일 면과 타 면에는 제1기판과 제2기판을 배치하고 봉지함으로써, 태양전지의 제작을 완료한다.
그러나, 이와 같은 종래의 구조 및 제조방법은 단위 셀의 밀봉을 위한 EVA 시트의 접합을 위해 고온의 공기(Hot air) 공급 및 고온 플레이트에 의한 접합작업이 요구됨으로써 고온(250~300℃)의 열에 의한 단위 셀에 손상이 갈 수 있는 문제가 있다.
그리고, 고온의 열과 고온의 플레이트에 의한 접합작업 등에 소요되는 공정 수와 시간이 많기 때문에 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 제조 시설 및 장비가 열악한 지역 등에서는 이러한 작업 공정에 의한 제조가 매우 어려운 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 단위 셀의 밀봉을 위한 밀봉재로서 상온에서 신속하게 경화 가능한 소재를 활용하여 제조 시설 및 장비 등 제조 기반이 약한 지역이나 개발도상국 등에서도 쉽고 빠르게 태양광 모듈을 제조할 수 있도록 함으로써 제작이 용이하고, 태양광 모듈의 생산성을 높일 수 있는 태양광 모듈 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 백 시트 상에 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제1밀봉층을 형성하는 제1밀봉층 형성단계와; 상기 제1밀봉층 상에 복수의 태양전지셀을 배열하는 태양전지셀 배열단계와; 상기 제1밀봉층 및 상기 태양전지셀 상에 상기 단열 및 태양전지셀의 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제2밀봉층을 형성하는 제2밀봉층 형성단계와; 상기 제2밀봉층 상에 상기 제2밀봉층 및 상기 태양전지셀의 보호를 위한 보호커버를 적층하는 보호커버 적층단계와; 상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층의 경화 후, 상기 제1밀봉층 형성단계 내지 제2밀봉층 형성단계를 통해 형성된 프리폼에 지지프레임을 조립 및 실링하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상온 경화형 밀봉 소재는 상온에서 경화 가능하고, 빛의 투과율이 90% 이상인 폴리우레아 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리카보네이트 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 보호커버 적층단계와 상기 마감단계 사이에는 진공탈포기 또는 진공오븐을 이용하여 상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층 내부의 가스를 제거하는 가스제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 작업대 상에 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제1밀봉층을 형성하는 제1밀봉층 형성단계와; 상기 제1밀봉층 상에 복수의 태양전지셀을 배열하는 태양전지셀 배열단계와; 상기 제1밀봉층 및 상기 태양전지셀 상에 상기 단열 및 태양전지셀의 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제2밀봉층을 형성하는 제2밀봉층 형성단계와; 상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층의 경화 후, 상기 제1밀봉층 형성단계 내지 제2밀봉층 형성단계를 통해 형성된 프리폼에 지지프레임을 조립 및 실링하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1밀봉층을 상기 작업대 상에 형성하기 이전에 상기 작업대로부터 상기 제1밀봉층을 분리하기 위한 분리층을 상기 작업대 상에 미리 형성하는 분리층 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상온 경화형 밀봉 소재는 상온에서 경화 가능하고, 빛의 투과율이 90% 이상인 폴리우레아 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리카보네이트 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 태양전지셀의 밀봉을 위한 밀봉재로서 상온에서 신속하게 경화가 가능한 소재를 이용하여 분사 또는 페인팅을 통해 매우 간편하게 태양전지셀들을 고정 및 밀봉하고, 그대로 경화시켜 모듈화하는 구조를 적용함으로써 제조 장비, 시설 등 제조 기반이 열악한 지역 또는 개발도상국에서도 쉽게 태양광 모듈을 현장 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법의 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법의 가스제거단계를 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법의 가스제거단계를 나타낸 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1f에는 본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법이 도시되어 있다. 도 1a 내지 도 1f를 참조하면, 본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 제1밀봉층 형성단계와, 태양전지셀 배열단계와, 제2밀봉층 형성단계와, 보호커버 적층단계와, 마감단계를 포함한다.
상기 제1밀봉층 형성단계는 작업대(5) 상에 백 시트(10)를 미리 배치한 후, 백 시트(10) 상에 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 소정 두께의 제1밀봉층(20)을 형성한다.
상기 태양전지셀 배열단계는 백 시트(10) 위에 형성된 제1밀봉층(20) 상에 복수의 태양전지셀(30)을 서로 이격되게 배열하고, 태양전지셀(30)들을 서로 직렬 접속시키기 위한 버스 바(bus bar)(35)를 연결 및 복수의 태양전지셀(30)들로 구성된 여러 스트링(string)들을 서로 접속시키기 위한 리본(ribbon)을 연결함으로써 태양전지셀(30)에서 생산된 전력을 출력할 수 있도록 한다.
상기 제2밀봉층 형성단계는 제1밀봉층(20) 및 태양전지셀(30) 상에 단열 및 태양전지셀(30)의 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 소정 두께의 제2밀봉층(40)을 형성한다.
그리고, 보호커버 적층단계는 제2밀봉층(40) 상에 제2밀봉층(40) 및 태양전지셀(30)의 보호를 위한 보호커버(50)를 적층한다. 상기 보호커버(50)는 강화유리나, 일정 수준 이상(일 예로, 90% 이상)의 투과율을 갖는 폴리머, 수지 등으로 이루어질 수 있다.
상기 마감단계는 제1밀봉층(20) 및 제2밀봉층(40)을 상온에서 경화시킨 후, 제1밀봉층 형성단계 내지 제2밀봉층 형성단계를 통해 형성된 프리폼(1a)을 지지 및 보강하기 위한 지지프레임(60)을 조립하고, 지지프레임(60)과 프리폼(1a) 사이의 틈이나 공간을 수밀성 및 기밀성 실링재를 이용하여 실링처리함으로써 태양광 모듈의 제작이 완료된다.
또한, 본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 도 2에 나타난 바와 같이 보호커버 적층단계와 마감단계 사이에 진공탈포기(80) 또는 진공오븐(미도시)을 이용하여 제1밀봉층(20) 및 상기 제2밀봉층(40) 내부의 가스를 제거하는 가스제거단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 제1밀봉층(20) 및 제2밀봉층(40)을 이루는 상온 경화형 밀봉 소재로서 상온에서 경화 가능하고, 빛의 투과율이 90% 이상인 폴리우레아 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리카보네이트 수지 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
제1밀봉층(20) 및 제2밀봉층(40)을 이루는 상온 경화형 밀봉 소재중 하나인 폴리우레아(Pure Polyurea)는 1980년대 초 미국의 텍사코(Texaco)사에서 개발한 재료로써 반응구조상 Pure Polyurea, Hybrid Polyurea, Urethane Rim 등으로 구분된다.
이중, Pure Polyurea는 이소시아네이트 프리폴리머(Isocyanate Prepolymer)와 아민(Amine)의 연쇄 반응으로 생성되며, 반응 속도가 매우 빨라 촉매가 필요 없는 장점이 있습니다. 그리고, Hybrid Polyurea는 아민(Amine)과 폴리올(Polyol)을 혼합하여 이소시아네이트 프리폴리머로 반응시켜 생성되며 촉매를 사용하여 반응 속도를 조절할 수 있다.
상기와 같은 폴리우레아는 스프레이 도장 후에 초속경형 타입으로 건조가 매우 빠르고, 인장, 인열, 내충격, 내마모성, 내구력 등의 뛰어난 물리적 성질 및 접착력, 방식성, 내약품성, 내산성, 내한성 등의 우수한 물성을 가지며, 무용제 타입으로 용제, 희석제의 사용이 필요 없다.
또한, 약품탱크, 배관, 파이프, 강관용, 각종 구조물(철근,콘크리트,해양플랜트,산업시설), 선박, 화학공장, 정유시설, 발전소, 수처리시설물(폐수처리장, 하수종말처리장, 정수장) 등의 방식 및 방수용으로 적용 가능하고, 주차장, 산업시설, 냉동창고, 물류창고, 체육시설(인라인 스케이트장), 도로 표지 등의 바닥재로 적용 가능한 장점이 있다.
또한, 주위 환경의 온도 및 습도, 냉기 등에 거의 영향 받지 않아 악조건(-40~135℃)에서 뛰어난 작업성 및 시공성을 보장한다.
한편, 제1밀봉층(20) 및 제2밀봉층(40)을 이루는 상온 경화형 밀봉 소재중 하나인 불포화 폴리에스테르 수지(Unsaturated Polyester Resin)는 포화 2염기산, 불포화 2염기산 및 글리콜을 폴리 축합반응을 해서 얻은 불포화 폴리에스테르(불포화 알키드)를, 스티렌(styrene)등의 비닐 모노머에 용해한 것으로서, 상온에서도 경화하고, 주형품, 도료 등으로서도 사용하기 쉽고, 담황색 내지 호박색의 투명한 액체이다.
또한, 제1밀봉층(20) 및 제2밀봉층(40)을 이루는 상온 경화형 밀봉 소재중 하나인 폴리카보네이트 수지는 열가소성 플라스틱의 일종으로서, 내충격성, 내열성, 내후성, 자기 소화성, 투명성 등의 특징이 있고, 전기 절연성, 치수 안정성이 좋고, 소화성(消火性), 내산성이 있으며, 내후성(耐候性) 및 내충격성이 커 강화 유리의 약 150배 이상의 충격도를 지니고 있어 유연성 및 가공성이 우수하고, 투명 플라스틱 기판이나 고강도 디스플레이용 광학 필름 등으로 이용된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 상온에서 경화가 가능한 소재를 이용하여 분사 또는 페인팅을 통해 매우 간편하게 태양전지셀(30)들을 고정 및 밀봉하고, 그대로 경화시켜 모듈화하는 구조를 적용함으로써 제조시설 및 기반이 열악한 지역 또는 국가에서 쉽게 태양광 모듈을 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 의해 제조되는 태양광모듈은 하부로부터 백 시트(10), 제1밀봉층(20), 태양전지셀(30), 제2밀봉층(40), 보호커버(50) 순으로 적층된 구조를 가진다.
한편, 도 3a 내지 도 3f에는 본 발명의 제2실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법이 도시되어 있다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하면, 본 발명의 제2실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 분리층 형성단계와, 제1밀봉층 형성단계와, 태양전지셀 배열단계와, 제2밀봉층 형성단계와, 마감단계를 포함한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에서 보호커버 적층단계를 생략하고, 제1밀봉단계 이전에 분리층 형성단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분리층 형성단계는 제1밀봉층(20)을 작업대(5) 상에 형성하기 이전에 작업대(5)로부터 제1밀봉층(20)을 분리하기 위한 분리층(11)을 작업대(5) 상에 미리 형성하는 단계로서, 작업대(5)의 상면에 왁스를 도포하거나, 필름을 덧댄다.
상기 제1밀봉층 형성단계는 분리층 형성단계에서 형성된 분리층(11) 상에 제1밀봉층(20)을 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 소정 두께의 제1밀봉층(20)을 형성한다.
이후, 태양전지셀 배열단계와, 제2밀봉층 형성단계와, 마감단계는 도 1a 내지 도 1f를 참조하여 설명한 본 발명의 제1실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법과 동일하므로 중복설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법에 의해 제조되는 태양광 모듈은 하부로부터 제1밀봉층(20), 태양전지셀(30), 제2밀봉층(40)이 적층된 구조를 가진다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1 : 태양광 모듈
10 : 백 시트
11 : 분리층
20 : 제1밀봉층
30 : 태양전지셀
40 : 제2밀봉층
50 : 보호커버
60 : 지지프레임
10 : 백 시트
11 : 분리층
20 : 제1밀봉층
30 : 태양전지셀
40 : 제2밀봉층
50 : 보호커버
60 : 지지프레임
Claims (6)
- 백 시트 상에 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제1밀봉층을 형성하는 제1밀봉층 형성단계와;
상기 제1밀봉층 상에 복수의 태양전지셀을 배열하는 태양전지셀 배열단계와;
상기 제1밀봉층 및 상기 태양전지셀 상에 상기 단열 및 태양전지셀의 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제2밀봉층을 형성하는 제2밀봉층 형성단계와;
상기 제2밀봉층 상에 상기 제2밀봉층 및 상기 태양전지셀의 보호를 위한 보호커버를 적층하는 보호커버 적층단계와;
상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층의 경화 후, 상기 제1밀봉층 형성단계 내지 제2밀봉층 형성단계를 통해 형성된 프리폼에 지지프레임을 조립 및 실링하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 상온 경화형 밀봉 소재는 상온에서 경화 가능하고, 빛의 투과율이 90% 이상인 폴리우레아 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리카보네이트 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 보호커버 적층단계와 상기 마감단계 사이에는 진공탈포기 또는 진공오븐을 이용하여 상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층 내부의 가스를 제거하는 가스제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
- 작업대 상에 단열 및 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제1밀봉층을 형성하는 제1밀봉층 형성단계와;
상기 제1밀봉층 상에 복수의 태양전지셀을 배열하는 태양전지셀 배열단계와;
상기 제1밀봉층 및 상기 태양전지셀 상에 상기 단열 및 태양전지셀의 밀봉을 위한 상온 경화형 밀봉 소재를 분사 또는 도포하여 제2밀봉층을 형성하는 제2밀봉층 형성단계와;
상기 제1밀봉층 및 상기 제2밀봉층의 경화 후, 상기 제1밀봉층 형성단계 내지 제2밀봉층 형성단계를 통해 형성된 프리폼에 지지프레임을 조립 및 실링하는 마감단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 제1밀봉층을 상기 작업대 상에 형성하기 이전에 상기 작업대로부터 상기 제1밀봉층을 분리하기 위한 분리층을 상기 작업대 상에 미리 형성하는 분리층 형성단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 상온 경화형 밀봉 소재는 상온에서 경화 가능하고, 빛의 투과율이 90% 이상인 폴리우레아 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 폴리카보네이트 수지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법.
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| KR1020170110278A KR20190023896A (ko) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법 |
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| KR1020170110278A KR20190023896A (ko) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 상온 경화형 태양광 모듈 제조방법 |
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ID=65801555
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110060604A (ko) | 2009-11-30 | 2011-06-08 | (주)엘지하우시스 | 태양광 전지 모듈 제조 방법 |
| KR101172469B1 (ko) | 2012-05-22 | 2012-08-08 | 주식회사 엔지유솔라앤글로발 | 분리형 태양광 전지 모듈 및 그 제조방법 |
| KR101283114B1 (ko) | 2011-10-27 | 2013-07-05 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양전지 모듈 및 이의 제조방법 |
| KR20130101714A (ko) | 2012-03-06 | 2013-09-16 | 주성엔지니어링(주) | 태양전지 및 그 제조방법, 태양전지용 필름 및 그 제조방법, 태양전지용 셀 모듈 |
-
2017
- 2017-08-30 KR KR1020170110278A patent/KR20190023896A/ko unknown
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