KR20190092742A - Wearable Device with Dual Patch Structure - Google Patents

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KR20190092742A
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Abstract

A wearable device having a dual patch structure is provided. The wearable device according to an embodiment of the present invention is formed with a dual patch structure where a patch provided with disposable elements is separated from a patch provided with reusable elements. The disposable elements can be replaced when necessary, while the reusable elements can be used long enough. In addition, a disposable patch is implemented in an island structure, and devices on island substrates are connected by elastic wires, and thus the sufficient flexibility and elasticity of the disposable patch can be ensured.

Description

이중 패치 구조의 웨어러블 디바이스{Wearable Device with Dual Patch Structure}Wearable device with dual patch structure

본 발명은 웨어러블 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체 부착을 위한 패치 타입의 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a wearable device, and more particularly, to a wearable device of a patch type for attaching a human body.

인체 부착형 웨어러블 디바이스를 구현하기 위해, 전자 회로는 유연성 뿐만 아니라 인체 활동에 따라 일정 부분이 늘어날 수 있는 신축성까지 요구된다. 빠르게 성장하고 있는 인체 부착형 웨어러블 디바이스 시장에서 경쟁력 확보 및 차별성의 핵심 포인트는 다양한 생체신호 측정과 인체 부착 및 사용의 편리성이다.In order to implement a wearable device, an electronic circuit is required not only for flexibility but also for elasticity that may be increased according to human activity. In the fast-growing wearable device market, a key point of competitiveness and differentiation is the measurement of various bio signals and the convenience of attaching and using the human body.

도 1은 기존의 유연 소재 기반 웨어러블 디바이스를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 기존의 웨어러블 디바이스는, 유연 기판 위에 다양한 센서, 배터리 및 통신 모듈 등과 같은 유연하지 못한 부품을 동일한 패치 위에 배치함으로서 패치의 유연성을 제한하고 있다.1 is a view illustrating a conventional flexible material-based wearable device. The conventional wearable device shown in FIG. 1 limits the flexibility of a patch by placing inflexible components, such as various sensors, batteries and communication modules, on the same patch on a flexible substrate.

나아가, 비교적 고가인 배터리와 통신 모듈 등의 소자들이 일회 사용에 그치고 있는데, 상대적으로 고가인 이 소자들까지 일회 사용하는 것은 자원 낭비라는 비판이 있다.Furthermore, devices such as relatively expensive batteries and communication modules are only used once, and there is a criticism that using these relatively expensive devices once is a waste of resources.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 일회용 소자들이 마련되는 패치와 재사용 가능한 소자들이 마련되는 패치들을 구분한 이중 패치 구조의 웨어러블 디바이스를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a wearable device having a dual patch structure that distinguishes a patch provided with disposable elements and a patch provided with reusable elements.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 웨어러블 디바이스는, 제1 소자가 마련된 제1 패치; 및 제1 소자와 통신하는 제2 소자가 마련된 제2 패치;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a wearable device includes: a first patch provided with a first element; And a second patch provided with a second element in communication with the first element.

그리고, 제1 패치와 제1 소자는, 일회용일 수 있다.The first patch and the first element may be disposable.

또한, 제2 패치와 제2 소자는, 재사용 가능할 수 있다.In addition, the second patch and the second device may be reusable.

그리고, 제1 소자는, 센서와 센서 구동 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first device may include at least one of a sensor and a sensor driving device.

또한, 제2 소자는, 배터리, 신호 처리 소자 및 무선 통신 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the second device may include at least one of a battery, a signal processing device, and a wireless communication device.

그리고, 제2 패치는, 제1 패치의 상부의 일부 영역에 부착될 수 있다.The second patch may be attached to a portion of the upper portion of the first patch.

또한, 제2 소자는, 자기 유도 방식으로, 제1 소자와 통신할 수 있다.In addition, the second element may communicate with the first element in a magnetic induction manner.

그리고, 제2 소자는, 자기 유도 방식으로, 제1 소자에 전원을 공급하는 소자;를 포함할 수 있다.The second device may include a device that supplies power to the first device in a magnetic induction manner.

또한, 제1 패치는, 간격을 두어 이격 배치된 유연 신축한 기판들; 기판들 상에 배치된 센서부들과 센서 구동부들; 센서부들과 센서 구동부들을 서로 연결하는 탄성 있는 와이어들;을 포함할 수 있다.The first patch may also include flexible stretchable substrates spaced apart from each other; Sensor units and sensor drivers disposed on the substrates; It may include; elastic wires for connecting the sensor unit and the sensor driver to each other.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 생체 신호 취득 방법은, 제1 패치에 마련된 제1 소자가, 생체 신호를 취득하는 단계; 제2 패치에 마련된 제2 소자가, 제1 소자와 통신하여 생체 신호를 수신하는 단계;를 포함한다.On the other hand, the biological signal acquisition method according to another embodiment of the present invention, the first element provided in the first patch, the step of acquiring the biological signal; And receiving, by the second device provided in the second patch, the biosignal in communication with the first device.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 웨어러블 디바이스용 패치는, 제1 소자를 포함하고, 제1 소자와 통신하는 제2 소자가 마련된 다른 패치가 부착된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, a patch for a wearable device includes a first element, and another patch provided with a second element communicating with the first element is attached.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 패치는, 웨어러블 디바이스용 패치는, 제2 소자를 포함하고, 제2 소자가 통신하는 제1 소자가 마련된 다른 패치에 부착된다.On the other hand, the patch according to another embodiment of the present invention, the patch for a wearable device includes a second element, and is attached to another patch provided with a first element with which the second element communicates.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 웨어러블 디바이스를 일회용 소자들이 마련되는 패치와 재사용 가능한 소자들이 마련되는 패치를 구분한 이중 패치 구조로 구현하여, 일회용 소자들은 필요시 교체할 수 있도록 하면서도, 재사용 가능한 소자들은 충분히 오래 동안 사용할 수 있게 된다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the wearable device is implemented in a dual patch structure in which a patch provided with disposable elements and a patch provided with reusable elements are implemented, so that disposable elements can be replaced when necessary. At the same time, reusable devices can be used long enough.

또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 일회용 패치를 아일랜드 구조로 구현하고, 아일랜드 기판들 상의 소자들을 탄성 있는 와이어들로 연결하여, 일회용 패치의 유연성과 신축성을 충분히 확보할 수 있게 된다.In addition, according to the embodiments of the present invention, by implementing the disposable patch in an island structure, by connecting the elements on the island substrate with elastic wires, it is possible to sufficiently secure the flexibility and elasticity of the disposable patch.

도 1은 기존의 유연 소재 기반 웨어러블 디바이스를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 설명에 제공되는 도면,
도 3은 웨어러블 디바이스의 일 구현예, 그리고,
도 4와 도 5는, 도 3에 구현한 웨어러블 디바이스의 무선 충전 성능 측정결과이다.1 is a view showing a conventional flexible material-based wearable device,
2 is a view provided to explain a wearable device according to an embodiment of the present invention;
3 is an embodiment of a wearable device, and
4 and 5 are measurement results of wireless charging performance of the wearable device implemented in FIG. 3.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 디바이스의 설명에 제공되는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 디바이스는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일회용 패치(110)와 재사용 패치(120)를 포함하는 이중 패치 구조이다.2 is a diagram provided to describe a wearable device according to an exemplary embodiment of the present invention. Wearable device according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, is a dual patch structure including a disposable patch 110 and the reuse patch 120.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 디바이스는, 일회용 패치(110)가 인체(피부)에 부착되고, 재사용 패치(120)가 일회용 패치(110)의 상부의 일부 영역에 부착되는 구조이다.Specifically, the wearable device according to the embodiment of the present invention has a structure in which the disposable patch 110 is attached to the human body (skin) and the reuse patch 120 is attached to a partial region of the upper portion of the disposable patch 110.

일회용 패치(110)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 센서부(111)와 센서 구동부(112)가 마련된다. 센서부(111)는 인체로부터 생체 신호를 취득하기 위한 소자이고, 센서 구동부(112)는 센서부(111)를 구동하기 위한 소자이다.As shown in FIG. 2, the disposable patch 110 is provided with a sensor unit 111 and a sensor driving unit 112. The sensor unit 111 is an element for acquiring a biological signal from a human body, and the sensor driver 112 is an element for driving the sensor unit 111.

센서부(111)와 센서 구동부(112)는, 이차원 구조의 전이금속 칼코겐 화합물(MoS2, MoSe2, WSe2 등) 트랜지스터, 그래핀 등의 유연 소자로 구현한다. 특히, 전이금속 칼코겐 화합물은 높은 이동도로 고속의 차세대 트랜지스터 구현이 가능할 뿐 아니라, 높은 유연성의 특징으로 유연 전자 회로 구현에 적합하다.The sensor unit 111 and the sensor driver 112 are implemented by flexible elements such as a transition metal chalcogen compound (MoS2, MoSe2, WSe2, etc.) transistor and graphene having a two-dimensional structure. In particular, the transition metal chalcogen compound enables high-speed next-generation transistors with high mobility, and is highly suitable for flexible electronic circuits due to its high flexibility.

일회용 패치(110)는 일회용 반창고 형태로 구현할 수 있음은 물론, 그 밖의 다른 형태로 구현할 수 있다. 일회용 패치(110)는 유연성과 신축성을 구비한 소재로 구현한다.Disposable patch 110 may be implemented in the form of disposable band-aid, of course, may be implemented in other forms. Disposable patch 110 is implemented with a material having flexibility and elasticity.

재사용 패치(120)도 일회용 반창고 형태로 구현할 수 있음은 물론, 그 밖의 다른 형태로 구현할 수 있다. 재사용 패치(120)도 유연성과 신축성을 구비한 소재로 구현한다.The reuse patch 120 may also be implemented in the form of a disposable band-aid, as well as other forms. Reuse patch 120 is also implemented in a material with flexibility and elasticity.

재사용 패치(120)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리(121), 무선 통신부(122), 신호 처리부(123) 및 자기 유도부(124)가 마련된다.As shown in FIG. 2, the reuse patch 120 is provided with a battery 121, a wireless communication unit 122, a signal processing unit 123, and a magnetic induction unit 124.

배터리(121)는 재사용 패치(120)에 마련된 무선 통신부(122) 및 신호 처리부(123)가 필요로 하는 전원을 제공한다.The battery 121 provides power required by the wireless communication unit 122 and the signal processor 123 provided in the reuse patch 120.

자기 유도부(124)는 자기 유도 방식으로 일회용 패치(110)에 마련된 센서 구동부(112)에 무선으로 전력을 전송하여 센서 구동부(112)가 필요로 하는 전원을 공급한다.The magnetic induction part 124 wirelessly transmits power to the sensor driver 112 provided in the disposable patch 110 in a magnetic induction manner to supply power required by the sensor driver 112.

또한, 자기 유도부(124)는 일회용 패치(110)에 마련된 센서 구동부(112)와 자기 유도 방식으로 통신하여, 센서부(111)가 취득한 센서 값을 수신한다.In addition, the magnetic induction part 124 communicates with the sensor drive part 112 provided in the disposable patch 110 by the magnetic induction method, and receives the sensor value acquired by the sensor part 111.

신호 처리부(123)는 자기 유도부(124)가 수신한 센서 값에 대해 필요한 신호 처리를 수행하고, 무선 통신부(122)는 신호 처리된 센서 값을 외부 기기, 이를 테면, 사용자의 스마트 기기로 전송한다.The signal processor 123 performs necessary signal processing on the sensor value received by the magnetic induction unit 124, and the wireless communication unit 122 transmits the signal processed sensor value to an external device such as a smart device of the user. .

일회용 패치(110)와 그에 마련되는 소자들(111,112)은 일회용인 반면, 재사용 패치(120)와 그에 마련되는 소자들(121,122,123,124)은 재사용이 가능한 다회용이다. 따라서, 센서부(111)의 부식, 마모 등으로 인해 일회용 패치(110)를 교체하더라도, 재사용 패치(120)는 교체 없이 재사용이 가능하다.The disposable patch 110 and the elements 111 and 112 provided thereon are disposable, whereas the reuse patch 120 and the elements 121, 122, 123 and 124 provided therein are reusable multi-use. Therefore, even if the disposable patch 110 is replaced due to corrosion, wear, etc. of the sensor unit 111, the reuse patch 120 can be reused without replacement.

도 2에 제시된 웨어러블 디바이스에 대해 가능한 구현 형태를 도 3에 제시하였다. 도 3의 좌측에는 일회용 패치(110)를 도시하였고, 도 3의 우측에는 재사용 패치(120)를 도시하였다.A possible implementation form for the wearable device shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3. The left side of FIG. 3 shows a disposable patch 110 and the right side of FIG. 3 shows a reuse patch 120.

그리고, 도 3에서는, 일회용 패치(110)와 재사용 패치(120)가 스냅 버튼과 같이 체결되는 타입의 체결 수단으로 탈착 가능도록 구현할 수 있음을 개념적으로 나타내었다.In addition, in FIG. 3, the disposable patch 110 and the reuse patch 120 are conceptually shown to be detachable by a fastening means of a type fastened together with a snap button.

도 3의 좌측에 도시된 바와 같이, 일회용 패치(110)에 아일랜드(island) 구조로 센서부(111)와 센서 구동부(112)를 구현할 수 있다.As shown in the left side of FIG. 3, the sensor unit 111 and the sensor driver 112 may be implemented in an island structure in the disposable patch 110.

구체적으로, 유연/신축한 기판 상에 유연/신축한 기판들을 간격을 두고 이격 배치하고, 이 기판들 상에 필요한 센서부들과 센서 구동부들을 배치하며, 이들을 탄성 있는 와이어들로 연결하는 것이다.Specifically, the flexible / stretched substrates are spaced apart from each other on the flexible / stretched substrate, and the necessary sensor units and sensor driving units are disposed on the substrates, and these are connected by elastic wires.

일회용 패치(110)와 이를 구성하는 센서부(111) 및 센서 구동부(112)는, 내열성 및 신축성을 갖는 변성 폴리머를 기반으로 인체 활동에 부담이 적도록 소재의 모듈러스, 항복점 등의 기계적 특성들을 적합하게 튜닝하고, 저차원 소자 특성과 다채널 array 최적화를 통한 고감도 구현 및 개발된 소자에 최적화된 자체 초저전력의 CMOS 회로 적용을 통해 낮은 소비 전력을 구현할 수 있다.Disposable patch 110, the sensor unit 111 and the sensor drive unit 112 is configured to fit the mechanical properties such as modulus, yield point of the material so as to be less burden on human activity based on the modified polymer having heat resistance and elasticity It is possible to realize low power consumption through its ultra-low power CMOS circuit optimized for the developed device and high sensitivity through low-dimensional device characteristics and multi-channel array optimization.

도 4와 도 5에는 도 3에 제시된 바에 따라 구현한 웨어러블 디바이스의 무선충전 성능 측정결과를 제시하였다.4 and 5 show wireless charging performance measurement results of the wearable device implemented as shown in FIG. 3.

지금까지, 이중 패치 구조의 웨어러블 디바이스에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.Up to now, the wearable device of the dual patch structure has been described in detail with reference to a preferred embodiment.

본 발명의 실시예에서는, 웨어러블 디바이스의 패치에 대해 새로운 구조를 제시하였다. 구체적으로, 웨어러블 디바이스를 구성하는 패치들을 일회용 패치(110)와 재사용 패치(120)로 구분하여, 일회성 사용에 그치는 소자들은 일회용 패치(110)에 구비시키고, 재사용이 가능한 소자들은 재사용 패치(120)에 구비되도록 하였다. 이에, 재사용이 가능한 소자들을 충분히 오래 동안 사용할 수 있도록 하였다.In the embodiment of the present invention, a new structure for the patch of the wearable device is proposed. In detail, the patches constituting the wearable device are divided into the disposable patch 110 and the reuse patch 120, so that only one-time use devices are provided in the disposable patch 110, and the reusable elements are reused patch 120. To be provided. Thus, reusable devices can be used for a long time.

웨어러블 디바이스는 모니터링부터 상처 치료까지 다양한 분야로 확대되고 있으며, 최근 실시간 모니터링이 필요한 헬스케어 제품으로 많은 제품들이 개발되고 있는 바, 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 디바이스는 이에 대한 활용을 증대시킬 수 있다The wearable device has been expanded to various fields from monitoring to wound treatment. Recently, many products have been developed as healthcare products requiring real-time monitoring, and the wearable device according to an embodiment of the present invention can increase the utilization thereof.

나아가, 본 발명의 실시예에서 제시한 이중 패치 구조는, 웨어러블 디바이스 외에도 센서 디바이스, 헬스케어 디바이스 등은 물론 그 밖의 다른 디바이스에 적용될 수 있다.Furthermore, the dual patch structure proposed in the embodiment of the present invention may be applied to a sensor device, a healthcare device, etc. as well as other devices in addition to the wearable device.

한편, 위 실시예에서 언급한 웨어러블 디바이스를 구성하는 패치들을 일회용 패치(110)와 재사용 패치(120)에 구비되는 소자들의 종류는 설명의 편의를 위해 든 일 예에 불과하다. 언급된 소자들 이외의 다른 소자들이 패치들(110, 120)에 구비되는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.On the other hand, the types of elements provided in the disposable patch 110 and the reuse patch 120 for the patches constituting the wearable device mentioned in the above embodiment is just one example for convenience of description. The technical spirit of the present invention may also be applied to devices in which patches other than the mentioned devices are provided in the patches 110 and 120.

또하, 일회용 패치(110)와 재사용 패치(120)를 구현하는 소재들로 언급한 것들 역시 예시적인 것에 불과하다. 언급된 소재들과 다른 것들로 패치들(110, 120)을 구현하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, those mentioned as materials implementing the disposable patch 110 and the reuse patch 120 are also merely exemplary. Of course, the technical spirit of the present invention may be applied to the case of implementing the patches 110 and 120 with other materials mentioned.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.

110 : 일회용 패치
111 : 센서부
112 : 센서 구동부
120 : 재사용 패치
121 : 배터리
122 : 무선 통신부
123 : 신호 처리부
124 : 자기 유도부110: disposable patch
111: sensor unit
112: sensor drive unit
120: Reuse Patch
121: battery
122: wireless communication unit
123: signal processing unit
124: magnetic induction part

Claims (12)

제1 소자가 마련된 제1 패치; 및
제1 패치에 부착되며, 제1 소자와 통신하는 제2 소자가 마련된 제2 패치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
A first patch provided with a first element; And
And a second patch attached to the first patch and provided with a second element for communicating with the first element.
청구항 1에 있어서,
제1 패치와 제1 소자는,
일회용인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 1,
The first patch and the first element,
Wearable device, characterized in that the disposable.
청구항 2에 있어서,
제2 패치와 제2 소자는,
재사용 가능한 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 2,
The second patch and the second element,
Wearable device, characterized in that reusable.
청구항 3에 있어서,
제1 소자는,
센서와 센서 구동 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 3,
The first element is,
A wearable device comprising at least one of a sensor and a sensor drive element.
청구항 4에 있어서,
제2 소자는,
배터리, 신호 처리 소자 및 무선 통신 소자 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 4,
The second element is,
A wearable device comprising at least one of a battery, a signal processing element and a wireless communication element.
청구항 1에 있어서,
제2 패치는,
제1 패치의 상부의 일부 영역에 부착되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 1,
The second patch,
Wearable device, characterized in that attached to a portion of the upper portion of the first patch.
청구항 1에 있어서,
제2 소자는,
자기 유도 방식으로, 제1 소자와 통신하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 1,
The second element is,
Wearable device, characterized in that the magnetic element is in communication with the first element.
청구항 1에 있어서,
제2 소자는,
자기 유도 방식으로, 제1 소자에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 1,
The second element is,
Wearable device, characterized in that for supplying power to the first element in a magnetic induction method.
청구항 1에 있어서,
제1 패치는,
간격을 두어 이격 배치된 유연하고 신축한 기판들;
기판들 상에 배치된 센서부들과 센서 구동부들;
센서부들과 센서 구동부들을 서로 연결하는 탄성 있는 와이어들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
The method according to claim 1,
The first patch,
Flexible, stretchable substrates spaced apart from each other;
Sensor units and sensor drivers disposed on the substrates;
Wearable device comprising a; elastic wires for connecting the sensor unit and the sensor driver.
제1 패치에 마련된 제1 소자가, 생체 신호를 취득하는 단계;
제1 패치에 부착되는 제2 패치에 마련된 제2 소자가, 제1 소자와 통신하여 생체 신호를 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체 신호 취득 방법.
Acquiring, by the first device provided in the first patch, the biosignal;
And receiving, by the second device provided in the second patch attached to the first patch, the second device in communication with the first device to receive the biosignal.
웨어러블 디바이스용 패치에 있어서,
제1 소자를 포함하고,
제1 소자와 통신하는 제2 소자가 마련된 다른 패치가 부착되는 패치.
In the patch for wearable devices,
Including a first element,
A patch to which another patch is provided, the second device communicating with the first device.
웨어러블 디바이스용 패치에 있어서,
제2 소자를 포함하고,
제2 소자가 통신하는 제1 소자가 마련된 다른 패치에 부착되는 패치.
In the patch for wearable devices,
Including a second element,
A patch attached to another patch provided with a first device with which the second device communicates.
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