KR20200001249A - 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템 - Google Patents

패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기는 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하는 연결헤더를 구비하고, 상기 연결헤더에는 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터가 구비된다.

Description

패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템{Heating distributor for passive house and equipment system using that}
본 발명은 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패시브 하우스에서 난방을 위한 에너지 투입을 절감할 수 있는 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 관한 것이다.
최근 기후변화에 대응한 에너지 절감을 위해 정부는 2010년부터 저 에너지 친환경 주택을 설계하고자 하였다. 따라서 건물의 벽과 창호의 단열 성능이 향상된 패시브 하우스(Passive house)를 건설하고자 하는 움직임이 있다.
여기서 패시브 하우스는 첨단 단열공법을 이용하여 에너지의 낭비를 최소화한 건축물을 가리킨다. 구체적으로는 냉방 및 난방을 위한 최대 부하가 1㎡당 10W 이하인 에너지 절약형 건축물을 가리킨다. 이를 석유로 환산하면 연간 냉방 및 난방 에너지 사용량이 1㎡당 1.5ℓ 이하에 해당하는데, 한국 주택의 평균 사용량은 16ℓ이므로 80% 이상의 에너지를 절약하는 셈이고 그만큼 탄소배출량을 줄일 수 있다는 의미이기도 하다.
그러나, 2010년 이전에 건설된 주택은 저 에너지 친환경 주택으로 설계되지 않아 주택의 58%가 25년 이상 노후된 주택으로 리모델링이 필요한 시점이다.
한편, 건물에 난방을 하기 위해 우리나라에서 일반적인 사용되는 난방 방법은 콘크리트 배관 매입 난방 방식이다.
콘크리트 배관 매입 난방은 바닥 콘크리트에 온수가 순환하는 배관을 매입한 것으로, 설정온도에 따라 보일러가 운전을 시작하면, 보일러에 의해 가열된 난방수가 콘크리트에 매입된 배관에 공급되고, 배관 내 난방수의 열이 콘크리트에 전달되면 복사에너지를 실내에 방출하여 바닥의 온도가 상승하고, 대류에 의해 실내 온도가 상승한다.
이러한 난방 방법은 가열된 콘크리트로 인해 오랜 시간 따뜻함을 유지할 수 있으나, 열전달이 지연되어 콘크리트의 가열과 냉각에 많은 시간이 소요된다.
이와 같이 콘크리트 배관 매입 난방을 하기 위한 열원으로는 가스보일러 또는 지역 열병합발전소 등에서 발생된 열원이 사용된다.
패시브 하우스의 건설 전에는 실내를 난방하기 위한 난방부하가 크기 때문에 에너지가 많이 소요되었으나, 패시브 하우스로 바뀌고 나서는 난방부하가 크게 줄게 된다.
따라서, 기존과 같이 가스보일러나 지역의 열병합발전소 등에서 발생된 열원을 사용하게 되면, 패시브 하우스에는 과도한 난방을 행하게 된다. 뿐만 아니라, 가스보일러나 열병합발전소 등에서 난방을 위해 콘크리트에 매입된 난방코일로 열원이 이동하면서 많은 열손실이 발생하게 된다. 이와 같이 패시브 하우스에는 기존과 같은 난방 분배기를 사용하게 되면, 비효율적인 난방을 하게 되어 에너지가 낭비된다는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 10-2010-0117164호(2010.11.03. 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존에 비해 난방부하가 훨씬 줄어든 패시브 하우스에 알맞은 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템를 제공하는 것이다.
또한, 콘크리트에 매입된 난방코일을 순환하는 난방수의 순환 경로를 줄임으로써 비효율적인 난방을 방지하여 에너지 낭비를 줄일 수 있는 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기는 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하는 연결헤더를 구비하고, 상기 연결헤더에는 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터가 구비될 수 있다.
또한, 상기 연결헤더에는 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비될 수 있다.
또한, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더는 일직선으로 설치될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템은 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비되는 연결헤더를 포함하는 난방 분배기; 상기 연결헤드의 양단에 연결되는 순환파이프; 상기 순환파이프 상에 설치되어 상기 순환파이프를 통해 순환하는 순환수를 가열하기 위한 상기 전기히터와 별도의 열원; 및 상기 연결헤더와 상기 순환파이프의 연결부에 구비되어 상기 순환수의 순환방향이 상기 연결헤더와 상기 순환파이프 중 어느 하나로 향하도록 유로방향을 전환시키는 유로전환밸브;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템은 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 열교환기와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비되는 연결헤더를 포함하는 난방 분배기; 내부에 상기 열교환기가 경유하며 온수가 저장되는 축열조; 상기 축열조 내부에 저장되는 온수를 가열하는 전기히터; 및 상기 축열조 내부에 저장된 온수를 취수하는 취수관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 의하면, 난방부하가 훨씬 줄어든 패시브 하우스에 알맞은 패시브 하우스용 난방 분배기를 사용함으로써 비효율적인 난방을 방지할 수 있다.
또한, 콘크리트에 매입된 난방코일을 순환하는 난방수의 순환 경로를 줄임으로써 비효율적인 난방을 방지하여 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 패시브 하우스용 난방 분배기가 설치된 난방의 회로도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 패시브 하우스용 난방 분배기가 설치된 난방의 회로도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기(10)는 각 실내에 설치된 난방코일(30)로 분배하는 공급헤더(100)와, 상기 각 실내의 난방코일(30)을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더(200)와, 상기 공급헤더(100)와 상기 환수헤더(200)를 직접적으로 연결하는 연결헤더(300)를 구비한다.
본 실시예에서는 공급헤더(100)와 환수헤더(200)가 직접적으로 연결되도록 함으로써 가스보일러나 지역 열병합발전소 등과 같은 열원과 연결되지 않도록 한다. 패시브 하우스의 경우 난방 에너지를 기존 주택에 비해 대략 80% 정도를 줄일 수 있기 때문에 가스보일러나 지역 열병합발전소 등과 같은 열원을 사용하지 않고도 겨울철에 충분히 난방을 행하는 것이 가능하다. 오히려, 기존의 가스보일러나 지역 열병합발전소 등과 같은 열원을 사용하게 되면 과도한 에너지가 투입되어 에너지 낭비가 초래된다.
이를 위해 공급헤더(100)와 환수헤더(200)가 직접적으로 연결되도록 하였다. 또한, 연결헤더(300)의 내부에는 환수헤더(200)에서 공급헤더(100)로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터(310)가 구비된다. 또한, 상기 연결헤더(300)에는 상기 환수헤더(200)에서 상기 공급헤더(100)로 공급되는 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프(320)가 구비된다.
이와 같이 과도한 열이 투입되는 가스보일러나 지역 열병합발전소 등과 같은 열원을 피하고, 전기히터(310)만을 구비함으로써 패시브 하우스의 난방에 최적화되는 난방 분배기(10)를 제공한다.
또한, 난방 분배기(10)에서 가스보일러나 지역 열병합발전소로 연결할 때 온수가 연결되는 온수 파이프 등이 필요한데, 온수 파이프가 길어지면 온수가 가지고 있는 열량을 소비하게 되므로 난방의 효율이 떨어지게 된다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 공급헤더(100)와 환수헤더(200)가 직접적으로 연결되도록 함으로써 난방 회로 내부를 순환하는 순환수에서 발생하는 열 손실이 최소화도록 하였다.
본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기(10)는 기존의 가스보일러나 지역 열병합발전소와 연결된 난방 분배기를 난방코일(30) 단부에서 제거하고, 본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기(10)를 기존에 설치된 난방코일(10)에 연결하여 사용할 수 있으므로, 신규 또는 리모델링 주택에 용이하게 사용할 수 있다.
도 2와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 구비하는 난방의 회로도에 의하면, 순환수는 공급헤더(100)에서 각 난방코일(30)로 분기되어 각 실내(21,22,23,24,25)를 순환하여 난방한 후 환수헤더(200)에서 모이게 된다. 환수헤더(200)에 모인 순환수는 연결헤더(300)를 통해 바로 공급헤더(100)로 공급된다. 이때 공급헤더(100) 내부에 구비된 전기히터(310)에 의해 가열되어 공급헤더(100)로 유입되어 다시 각 실내(21,22,23,24,25)를 순환하게 된다. 한편, 연결헤더(300) 내부에 구비된 펌프(320)는 순환수가 순환하는 압력을 제공하게 된다.
이렇듯, 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기(10)를 사용하면 난방 분배기(10)에서 거리가 먼 가스보일러나 지역 열병합발전소 등과 같은 열원을 거치지 않고도 패시브 하우스를 난방하는데 적합하기 때문에 순환수가 가스보일러나 지역 열병합발전소를 경유할 때 발생하는 열손실을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기의 사시도이다.
도 3을 참고하면, 공급헤더(100)와 환수헤더(200)는 일직선으로 설치될 수 있다. 그리고 공급헤더(100)와 환수헤더(200) 사이에 연결헤더(300)가 구비되고, 연결헤더(300) 내부에는 전기히터(310) 및 펌프(320)가 구비된다. 따라서 연결헤더(300) 내부를 흐르는 순환수를 가열하거나, 순환수에 압력을 제공할 수 있다.
이와 같이 공급헤더(100)와 환수헤더(200)는 일직선으로 설치되고, 공급헤더(100)와 환수헤더(200) 사이에 연결헤더(300)가 구비되는 패시브 하우스용 난방 분배기의 경우, 부피가 작기 때문에 설치공간이 협소한 곳에 용이하게 설치하여 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템(1)은 각 실내에 설치된 난방코일(30)로 분배하는 공급헤더(100)와, 상기 각 실내의 난방코일(30)을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더(200)와, 상기 공급헤더(100)와 상기 환수헤더(200)를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더(200)에서 상기 공급헤더(100)로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터(310)와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프(320)가 구비되는 연결헤더(300)를 포함하는 난방 분배기(10); 상기 연결헤드(300)의 양단에 연결되는 순환파이프(50); 상기 순환파이프(50) 상에 설치되어 상기 순환파이프(50)를 통해 순환하는 순환수를 가열하기 위한 상기 전기히터(310)와 별도의 열원(400); 및 상기 연결헤더(300)와 상기 순환파이프(50)의 연결부에 구비되어 상기 순환수의 순환방향이 상기 연결헤더(300)와 상기 순환파이프(50) 중 어느 하나로 향하도록 유로방향을 전환시키는 유로전환밸브(51);를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템에서는 상술한 패시브 하우스용 난방 분배기(10)를 사용하면서도, 기존 가스보일러와 같은 열원(400)을 병행하여 사용할 수 있다.
이러한, 설비시스템에서는 사용자가 실내의 온도를 낮추어 난방하고자 하는 경우는 유로전환밸브(51)가 환수헤드(200)에서 유출되는 순환수의 순환방향이 연결헤더(300) 측으로 향하도록 한다. 그러면, 연결헤더(300) 내부의 전기히터(310)를 사용하여 순환수의 온도를 조금만 높여서 다시 실내로 공급할 수 있다.
이에 반해, 사용자가 실내의 온도를 높여 난방하고자 하는 경우는 유로전환밸브(51)가 환수헤드(200)에서 유출되는 순환수의 순환방향이 순환파이프(50) 측으로 향하도록 한다. 그러면, 순환파이프(50) 상에 구비된 가스보일러와 같은 열원(400)을 이용하여 순환수의 온도를 많이 높여서 다시 실내로 공급할 수 있다.
이러한 설비시스템에 의하면 외부온도 또는 사용자의 희망 실내온도 등에 따라 유로전환밸브(51)가 수동 또는 자동으로 전환되도록 하여 실내의 난방 온도를 자유롭게 조절할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템은 각 실내(21,22,23,24,25)에 설치된 난방코일(30)로 분배하는 공급헤더(100)와, 상기 각 실내(21,22,23,24,25)의 난방코일(30)을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더(200)와, 상기 공급헤더(100)와 상기 환수헤더(200)를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더(200)에서 상기 공급헤더(100)로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 열교환기(330)와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프(320)가 구비되는 연결헤더(300)를 포함하는 난방 분배기(10); 내부에 상기 열교환기(330)가 경유하며 온수가 저장되는 축열조(500); 상기 축열조(500) 내부에 저장되는 온수를 가열하는 전기히터(510); 및 상기 축열조(500) 내부에 저장된 온수를 취수하는 취수관(520)을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템에서 연결헤더(300)에 전기히터를 구비하는 대신 열교환기(330)가 축열조(500) 내부에 구비되어 축열조(500)에 저장된 온수와 열교환하여 난방코일(30)을 통해 순환하는 순환수를 가열하도록 하였다. 또한, 급탕은 축열조(500)를 이용하게 된다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템은 각 실내(21,22,23,24,25)의 난방은 공급헤더(100), 환수헤더(200) 및 연결헤더(300)를 구비하는 난방 분배기(10)를 이용하게 된다. 이에 반해, 욕실 등에 필요한 급탕은 온수가 저장된 축열조(500)에서 취수관(520)을 통해 취수함으로써 이용하게 된다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 대해 설명하였다. 본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 의하면, 패시브 하우스에서 비효율적인 난방을 방지할 수 있어 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템에 대해 설명하였으나, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 패시브 하우스용 난방 분배기 30: 난방코일
50: 순환파이프 100: 공급헤더
200: 환수헤더 300: 연결헤더
400: 열원 500: 축열조

Claims (7)

  1. 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와,
    상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와,
    상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하는 연결헤더를 구비하고,
    상기 연결헤더에는 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터가 구비되는 것을 특징으로 하는 패시브 하우스용 난방 분배기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 연결헤더에는 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 패시브 하우스용 난방 분배기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공급헤더와 상기 환수헤더는 일직선으로 설치되는 것을 특징으로 하는 패시브 하우스용 난방 분배기.
  4. 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 전기히터와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비되는 연결헤더를 포함하는 난방 분배기;
    상기 연결헤드의 양단에 연결되는 순환파이프;
    상기 순환파이프 상에 설치되어 상기 순환파이프를 통해 순환하는 순환수를 가열하기 위한 상기 전기히터와 별도의 열원; 및
    상기 연결헤더와 상기 순환파이프의 연결부에 구비되어 상기 순환수의 순환방향이 상기 연결헤더와 상기 순환파이프 중 어느 하나로 향하도록 유로방향을 전환시키는 유로전환밸브;를 포함하는
    패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 공급헤더와 상기 환수헤더는 일직선으로 설치되는 것을 특징으로 하는 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템.
  6. 각 실내에 설치된 난방코일로 분배하는 공급헤더와, 상기 각 실내의 난방코일을 순환한 환수를 수집하는 환수헤더와, 상기 공급헤더와 상기 환수헤더를 직접적으로 연결하며 내부에 상기 환수헤더에서 상기 공급헤더로 공급되는 순환수를 가열하기 위한 열교환기와 상기 순환수에 압력을 가하기 위한 펌프가 구비되는 연결헤더를 포함하는 난방 분배기;
    내부에 상기 열교환기가 경유하며 온수가 저장되는 축열조;
    상기 축열조 내부에 저장되는 온수를 가열하는 전기히터; 및
    상기 축열조 내부에 저장된 온수를 취수하는 취수관을 포함하는
    패시브 하우스용 난방 분배기 및 이를 이용한 설비시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 공급헤더와 상기 환수헤더는 일직선으로 설치되는 것을 특징으로 하는 패시브 하우스용 난방 분배기를 이용한 설비시스템.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210103733A (ko) * 2020-02-14 2021-08-24 (주)알레스테크 온수 난방시스템 및 그 제어방법
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KR20210156801A (ko) * 2021-08-12 2021-12-27 (주)알레스테크 보조 온수 난방장치
KR20220002288U (ko) 2021-03-17 2022-09-26 조재훈 압착연결식 온수분배기

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