KR20210037697A - 양전극 중공 성형을 위한 결정성 실리콘 태양 전지 스크린 - Google Patents

양전극 중공 성형을 위한 결정성 실리콘 태양 전지 스크린 Download PDF

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Abstract

결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판(5)을 개시하며, 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극은, 양전극 버스바(1), 양전극 그리드(2), 및 그리드 파손 방지 구조(3)를 포함하고, 스크린 인쇄판(5)은, 적어도 양전극 그리드(2)와 그리드 파손 방지 구조(3)를 일체적으로 인쇄 및 형성하는 데 사용된다. 스크린 인쇄판(5)은 페이스트의 통과를 차단하기 위한 차단부를 구비하고, 차단부는 감광성 에멀젼(6) 또는 비감광성 에멀젼이고, 차단부는, 양전극의 그리드 파손 방지 구조(3)에 대응하고, 양전극 인쇄시 그리드 파손 방지 구조(3)에 중공 홈(4)을 형성하는 데 사용된다. 차단부는, 중공 홈(4)이 그리드 파손 방지 구조(3)의 양전극 버스바(1)와 양전극 그리드(2) 사이에 있는 부분에 형성되도록 위치결정된다.

Description

양전극 중공 성형을 위한 결정성 실리콘 태양 전지 스크린
본 개시 내용은, 태양 전지 구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 양전극 중공 형성을 위한 결정성 실리콘 태양 전지의 스크린 인쇄판에 관한 것이다.
결정성 실리콘 태양 전지의 양전극은 버스바 및 버스바에 수직인 그리드를 포함하도록 설계된다. 그리드 라인의 기능은 버스바 라인에 광 생성 전류를 수집하는 것이다. 인쇄시 그리드 라인의 파손 및 잘못된 인쇄가 발생하면, 광 생성 전류의 수집에 영향을 미치고 전지 효율에 영향을 미친다. 그리드가 파손된 전지 조각을 사용하여 모듈을 제조하면, 파손된 그리드에 국부 가열 핫스팟이 나타나며, 이는 모듈의 서비스 수명에 영향을 미친다.
태양 전지 인쇄시 그리드가 파손되는 이유는 여러 가지가 있다. 다음에 따르는 이유들은 모두 그리드 파손을 상이한 정도로 유발하는데, 즉, 스크린 파라미터가 올바르게 설정되지 않았고, 스크린 인쇄판의 선 폭이 페이스트와 일치하지 않고, 스크린 인쇄판이 막히고, 스크레이퍼가 마모되고, 페이스트의 점도가 과도하게 높거나 페이스트가 건조해지고, 실리콘 웨이퍼 상에 스코어 라인이 있는 등의 이유가 있다. 스크린 인쇄시 스크레이퍼가 버스바를 지나 버스바와 그리드의 접합부까지 이르면, 잉크 침투량이 급격히 떨어지므로, 이에 따라 그리드 라인의 인쇄 높이가 작아지고, 이는 소정 비율의 그리드 파손을 또한 초래한다. 이 경우, 그리드 파손 문제는, 통상적으로 버스바와 그리드의 연결부에 소정의 폭의 사다리꼴 파손 방지 그리드를 추가함으로써 해결된다.
종래의 그리드 파손 방지 설계는, 전지의 전면에 인쇄를 수행할 때 그리드 파손 가능성을 감소시키는 데 사용될 수 있지만, 종래의 설계로 인한 그리드 파손의 비율은, 모듈이 전지 품질에 대한 높은 요구 사항을 점점 더 많이 요구함에 따라 시장의 요구를 아직까지 충족시키지는 못했다. 따라서, 그리드 파손 비율을 감소시키기 위해 더욱 합리적이고 실용적인 설계가 필요하다.
본 개시 내용의 목적은, 양전극 중공 형성을 위한 결정성 실리콘 태양 전지의 스크린 인쇄판을 제공하는 것이다. 스크린 인쇄판을 사용하여 양전극을 인쇄하는 경우, 그리드 파손 방지 구조에 중공 홈이 형성될 수 있고, 전면 전극이 인쇄될 때 그리드 파손 가능성이 효과적으로 감소될 수 있다. 부품의 국부 가열의 핫스팟 효과를 감소시키는 기능은 그리드 파손을 방지함으로써 달성될 수 있다.
본 개시 내용에 따르면, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판을 제공한다. 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극은, 양전극 버스바, 양전극 그리드, 및 그리드 파손 방지 구조를 포함한다. 스크린 인쇄판은, 적어도 양전극 그리드와 그리드 파손 방지 구조의 일체적 인쇄 형성에 사용된다. 스크린 인쇄판은 페이스트의 통과를 차단하기 위한 차단부를 구비한다. 차단부는, 양전극의 그리드 파손 방지 구조에 대응하고, 양전극이 인쇄될 때 차단부에 대응하는 그리드 파손 방지 구조의 위치에 중공 홈을 형성하는 데 사용된다. 차단부는, 중공 홈이 그리드 파손 방지 구조의 양전극 버스바와 양전극 그리드 사이에 있는 부분에 형성되도록 위치결정된다. 중공 홈이 존재함으로써, 양전극 인쇄시 그리드 파손 가능성을 감소시킬 수 있다.
본 개시 내용의 스크린 인쇄판은 차단부를 구비한다. 양전극 인쇄시, 그리드 파손 방지 구조가 차단부에 대응하는 위치에 중공 홈이 형성되어, 양전극 인쇄시 그리드 파손 가능성을 감소시키고, 그리드 라인이 광 생성 전류를 최대한으로 수집하는 것을 보장하고, 전지의 효율을 개선한다. 동시에, 그리드가 파손된 전지를 사용하여 부품을 제조하므로, 부품의 핫스팟 효과가 증가된다. 양전극은, 중공 홈을 통해 그리드 파손을 방지하여 부품의 국부 가열의 핫스팟 효과를 감소시키는 기능을 달성한다.
양전극의 중공 설계는, 버스바와 그리드와 연결부에서 그리드 파손 방지 효과를 더욱 개선할 수 있다. 중공 설계는, 인쇄시 스크레이퍼가 정사각형 중공 영역을 지나갈 때, 그리드 파손 방지 영역의 높이가 인쇄 방향을 따라 천천히 상승하여 그리드 파손 방지 효과를 더욱 향상시키는 방식으로 기능한다.
일부 실시예에서, 차단부는 감광성 에멀젼 또는 비감광성 에멀젼이다.
일부 실시예에서, 스크린 인쇄판은, 페이스트가 통과하여 그리드 파손 방지 구조를 형성할 수 있게 하는 그리드 파손 방지 형성 영역을 포함한다. 그리드 파손 방지 형성 영역은, 중앙에 위치하는 직사각형 및 직사각형의 양측에 위치하며 직사각형을 중심으로 하여 대칭적으로 제공되는 두 개의 이등변 사다리꼴을 포함하는 팔각형이다. 직사각형은 양전극 버스바에 걸쳐 있고, 직사각형의 좌측 단부와 우측 단부는 양전극 버스바로부터 연장된다. 연장된 영역은 직사각형 형상의 연장형 파손 방지 영역이다. 이등변 사다리꼴의 양측 단부는 연장형 파손 방지 영역 및 양전극 그리드와 각각 접한다. 이등변 사다리꼴은, 단면이 양전극 버스바로부터 양전극 그리드 방향으로 점진적으로 감소하는 테이퍼링된 영역이다. 차단부는, 이등변 사다리꼴 내부에 위치하거나 연장형 파손 방지 영역과 이등변 사다리꼴에 걸쳐 있다.
일부 실시예에서, 차단부는 양전극 그리드의 길이 방향으로 배치된다. 대안으로, 차단부는 양전극 그리드의 길이 방향에 수직인 방향으로 배치된다.
일부 실시예에서, 차단부의 수는 하나 이상이므로, 하나 이상의 중공 홈이 각각의 그리드 파손 방지 구조에 형성된다.
일부 실시예에서, 차단부는 직사각형 또는 원의 형상이다. 일부 예에서, 직사각형의 길이와 폭의 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm에서 선택되고, 원의 직경 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm에서 선택된다. 차단부의 중심과 양전극 버스바의 에지 사이의 거리 범위는 0.033 mm 내지 0.068 mm이다.
일부 실시예에서, 그리드 파손 방지 형성 영역의 이등변 사다리꼴의 하측 베이스의 폭 범위는 0.050 mm 내지 0.500mm이고, 이등변 사다리꼴의 상측 베이스의 폭은 양전극 그리드의 폭과 동일하고, 이등변 사다리꼴의 높이 범위는 0.400 mm 1.600 mm이다.
종래 기술과 비교할 때, 본 개시 내용의 스크린 인쇄판은 차단부를 구비한다. 양전극 인쇄시, 차단부에 대응하는 그리드 파손 방지 구조의 위치에 중공 홈이 형성되어, 전면 전극 인쇄시 그리드 파손 가능성을 효과적으로 감소시키고, 그리드 라인이 광 생성 캐리어를 최대한 수집하는 것을 보장하고, 전지의 효율을 개선한다. 동시에, 그리드가 파손된 전지를 사용하여 부품을 제조하므로, 부품의 핫스팟 효과가 증가된다. 본 개시 내용은, 그리드 파손을 방지함으로써, 부품의 국부 가열의 핫스팟 효과를 감소시키는 기능을 달성하고 부품의 서비스 수명을 개선한다. 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판 구조는, 구조 설계에 있어서 간단하고, 뛰어난 기술적 효과를 갖고, 적용 범위가 넓다.
본 개시 내용은 도면 및 특정 실시예를 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판으로 제조된 결정성 실리콘 태양 전지의 정면도이다.
도 2는 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판으로 제조된 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극의 전면의 구조적 개략도이다.
도 3은 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판으로 제조된 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극의 후면의 구조적 개략도이다.
도 4는 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판으로 제조된 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극에 있어서 그리드 파손 방지 구조의 후면의 구조적 개략도이다.
도 5는 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판의 전면의 구조적 개략도이다.
도 6은 인쇄 전과 후에 있어서 본 개시 내용에 따른 스크린 인쇄판으로 제조된 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극에서의 정사각형 중공 영역의 높이 변화를 도시하는 구조적 개략도이다.
도 1 내지 도 6a는 양전극 중공 형성을 위한 결정성 실리콘 태양 전지의 스크린 인쇄판을 도시한다. 결정성 실리콘 태양 전지의 양전극은, 양전극 버스바(1), 양전극 그리드(2), 및 그리드 파손 방지 구조(3)를 포함하며, 그리드 파손 방지 구조(3)와 양전극 그리드(2)는 일체로 인쇄 및 형성되고, 인쇄된 그리드 파손 방지 구조(3)와 양전극 그리드(2)는, 라인을 형성하고, 모두 양전극 버스바(1)에 수직이다. 그리드 파손 방지 구조(3)는 팔각형이고, 그리드 파손 방지 구조(3)는, 중앙에 위치하는 직사각형 그리드 세그먼트, 및 직사각형 그리드 세그먼트의 양측에 위치하고 직사각형 그리드 세그먼트를 중심으로 하여 대칭적으로 제공되는 두 개의 이등변 사다리꼴 그리드 세그먼트를 포함한다. 이등변 사다리꼴 그리드 세그먼트는, 단면이 양전극 버스바(1)로부터 양전극 그리드(2)로 향하는 방향으로 점진적으로 감소되는 테이퍼링된 그리드 세그먼트이다.
상술한 양전극을 취득하기 위해, 스크린 인쇄판(5)은, 페이스트가 통과하여 그리드 파손 방지 구조(3)를 형성할 수 있게 하는 그리드 파손 방지 형성 영역을 포함한다. 상술한 그리드 파손 방지 구조(3)를 취득하기 위해, 스크린 인쇄판(5)의 그리드 파손 방지 형성 영역은, 중앙에 위치하는 직사각형과 직사각형의 양면에 위치하며 직사각형을 중심으로 대칭적으로 제공되는 두 개의 이등변 사다리꼴을 포함하는 팔각형이다. 직사각형은 양전극 버스바(1)에 걸쳐 있고, 직사각형의 좌측 단부와 우측 단부는 양전극 버스바(1)로부터 연장된다. 연장된 영역은 직사각형 형상의 연장형 파손 방지 영역이다. 이등변 사다리꼴의 양측 단부는 연장형 파손 방지 영역 및 양전극 그리드(2)와 각각 접한다. 이등변 사다리꼴은, 단면이 양전극 버스바(1)로부터 양전극 그리드(2)로 향하는 방향으로 점진적으로 감소되는 테이퍼링된 영역이다.
본 실시예에서, 비제한적인 방식으로, 감광성 에멀젼(6)은 스크린 인쇄판(5)의 전면으로부터 돌출되도록 배치된다. 감광성 에멀젼(6)은 양전극의 그리드 파손 방지 구조(3)에 해당한다. 양전극이 인쇄될 때, 감광성 에멀젼(6)에 대응하는 그리드 파손 방지 구조(3)의 후측의 위치에 중공 홈(4)이 형성되어, 양전극 인쇄시 그리드가 파손될 가능성을 감소시킨다. 감광성 에멀젼(6)은 스크린 인쇄판(5)의 후측에도 배치될 수 있음을 이해해야 한다. 대안으로, 페이스트의 통과를 차단하는 비감광성 에멀젼 또는 다른 차단부를 사용하여 감광성 에멀젼(6)을 대체할 수 있다. 일부 실시예에서, 차단부는, 이등변 사다리꼴에 위치하거나 연장형 파손 방지 영역 및 이등변 사다리꼴에 걸쳐 있다.
일부 실시예에서, 차단부는 하나 이상의 차단부를 포함하여, 하나 이상의 중공 홈(4)이 각각의 그리드 파손 방지 구조(3)의 후면에 형성된다. 일부 실시예에서는, 동일한 구조를 갖는 복수의 감광성 에멀젼(6)이 있다. 복수의 감광성 에멀젼(6)은, 양전극 그리드(2)의 길이 방향으로 배열될 수 있거나 양전극 그리드(2)의 길이 방향에 수직인 방향으로 배열될 수 있다. 예로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 감광성 에멀젼(6)의 수는 그리드 파손 방지 구조(3)의 수의 2배이므로, 2개의 중공 홈(4)이 각각의 그리드 파손 방지 구조(3)의 후면에 형성되고 양전극 버스바(1)의 양측에 위치한다. 각각의 그리드 파손 방지 구조(3)는, 또한, 다른 수의 중공 홈(4)을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 감광성 에멀젼(6)은 0.050 mm인 감광성 에멀젼(6)의 길이를 갖는 정사각형일 수 있다. 감광성 에멀젼(6)의 중심과 양전극 버스 바(1)의 에지 사이의 거리는 0.038 mm이다. 대안으로, 감광성 에멀젼(6)은 직사각형, 원형, 타원 등의 다른 형상을 가질 수 있다.
본 실시예의 변형으로서, 감광성 에멀젼(6)의 길이 범위도 0.034 mm 내지 0.084 mm일 수 있고, 감광성 에멀젼(6)의 중심과 양전극 버스바(1)의 에지 사이의 거리 범위는 0.033 mm 내지 0.068 mm일 수 있다. 예를 들어, 감광성 에멀젼(6)이 직사각형인 경우, 직사각형의 길이 및 폭의 값은 0.034 mm 내지 0.084 mm 범위에서 선택된다. 감광성 에멀젼(6)이 원형인 경우, 원형의 직경 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm이다.
일부 실시예에서, 그리드 파손 방지 형성 영역의 이등변 사다리꼴의 하측 베이스의 폭 범위는 0.050 mm 내지 0.500 mm이고, 이등변 사다리꼴의 상측 베이스의 폭은 양전극 그리드(2)의 폭과 동일하고, 이등변 사다리꼴의 높이 범위는 0.400 mm 내지 1.600 mm이다.
본 개시 내용의 스크린 인쇄판으로 제조된 양전극의 중공 홈을 형성하는 원리는 다음과 같은데, 즉, 태양 전지용 스크린 인쇄판을 설계할 때, 돌출되는 정사각형 감광성 에멀젼을 그리드 파손 방지 구조의 중공 홈에 대응하는 스크린 인쇄판의 위치에 추가하여, 그리드 파손 방지 구조를 중공 상태로 제조한다. 실제로 양전극이 인쇄될 때, 중공 홈(4)은 그리드 파손 방지 구조(3)의 후면에 형성된다.
본 개시 내용의 스크린 인쇄판을 양전극 중공 형성에 사용하는 경우, 그리드 파손 방지 구조(3)의 후면에 형성된 중공 홈(4)의 길이 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm이다. 중공 홈(4)의 기능 원리는 도 6에 도시되어 있다. 인쇄시 스크레이퍼가 버스바 영역(7)을 통과할 때, 해당 페이스트의 인쇄 높이는, 인쇄가 중첩되지 않은 중공 홈의 그리드 파손 방지 영역(8)에 진입할 때까지 점진적으로 감소되고, 인쇄 높이는 점진적으로 증가하며, 인쇄가 중첩된 중공 홈의 그리드 파손 방지 영역(9)에 진입하면, 인쇄 높이가 급격히 상승하여, 그리드 파손 방지 효과가 더욱 향상된다.
따라서, 본 개시 내용의 스크린 인쇄판은 전면으로부터 돌출된 감광성 에멀젼을 구비한다. 양전극 인쇄시, 그리드 파손 방지 구조의 후면이 감광성 에멀젼에 해당하는 위치에 중공 홈을 형성하여, 전면 전극 인쇄시 그리드 파손 가능성을 효과적으로 감소시키고, 그리드 라인이 광 생성 캐리어를 최대한 수집하는 것을 보장하고, 전지의 효율성을 개선한다. 동시에, 그리드가 파손된 전지를 사용하여 부품을 제조하므로, 부품의 핫스팟 효과가 증가된다. 본 개시 내용은, 그리드 파손을 방지함으로써, 부품의 국부 가열의 핫스팟 효과를 감소시키는 기능을 달성하고, 부품의 서비스 수명을 개선한다. 본 개시 내용은 구조적 설계가 간단하고 적용 범위가 넓다.
상술한 본 개시 내용의 실시예들은 본 발명의 보호 범위를 한정하려는 의도가 아니며, 본 개시 내용의 실시예들은 이에 한정되지 않는다. 본 개시 내용의 상술한 기본적인 기술적 사상으로부터 벗어나지 않고 본 개시 내용의 상술한 내용 및 당업계의 일반적인 기술적 지식과 관례적 수단에 따른 본 개시 내용의 상술한 구조에 대한 다른 다양한 수정, 대체, 또는 변형은 모두 본 개시 내용의 보호 범위에 속해야 한다.
참조 번호로 표시된 부품
1. 양전극 버스바
2. 양전극 그리드
3 그리드 파손 방지 구조
4 중공 홈
5 스크린 인쇄판
6 감광성 에멀젼
7 버스바 영역
8 중공 홈이 중첩되지 않은 그리드 파손 방지 영역
9 중공 홈이 중첩된 그리드 파손 방지 영역

Claims (10)

  1. 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판으로서,
    결정성 실리콘 태양 전지의 양전극은, 양전극 버스바(1), 양전극 그리드(2), 및 그리드 파손 방지 구조(3)를 포함하고,
    상기 스크린 인쇄판은, 적어도 상기 양전극 그리드(2) 및 상기 그리드 파손 방지 구조(3)의 일체 인쇄 형성에 사용되며, 상기 스크린 인쇄판(5)은 페이스트의 통과를 차단하기 위한 차단부를 구비하고, 상기 차단부는, 상기 양전극의 그리드 파손 방지 구조(3)에 대응하고, 상기 양전극이 인쇄될 때 상기 차단부에 대응하는 상기 그리드 파손 방지 구조(3)의 위치에 중공 홈(4)을 형성하는 데 사용되며,
    상기 차단부는, 상기 중공 홈(4)이 상기 그리드 파손 방지 구조(3)의 상기 양전극 버스바(1)와 상기 양전극 그리드(2) 사이에 있는 부분에 형성되도록 위치결정된, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 감광성 에멀젼(6) 또는 비감광성 에멀젼인, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스크린 인쇄판(5)은, 상기 그리드 파손 방지 구조(3)를 형성하도록 페이스트가 통과할 수 있는 그리드 파손 방지 형성 영역을 포함하고, 상기 그리드 파손 방지 형성 영역은, 중간에 있는 직사각형 및 상기 직사각형의 양측에 위치하며 상기 직사각형을 중심으로 하여 대칭적으로 제공된 두 개의 이등변 사다리꼴을 포함하는 팔각형이고, 상기 직사각형은 상기 양전극 버스바(1)에 걸쳐 있고, 상기 직사각형의 좌측 단부와 우측 단부는 상기 양전극 버스바(1)로부터 연장되고, 연장된 영역은, 직사각형 형상의 연장형 파손 방지 영역이고, 상기 이등변 사다리꼴의 양측 단부는 상기 연장형 파손 방지 영역 및 상기 양전극 그리드(2)와 각각 접하고, 상기 이등변 사다리꼴은, 상기 양전극 버스바(1)로부터 상기 양전극 그리드(2)로 향하는 방향으로 단면이 점진적으로 감소되는 테이퍼링된 영역이고, 상기 차단부는, 상기 이등변 사다리꼴 내에 위치하거나 상기 연장형 파손 방지 영역과 상기 이등변 사다리꼴에 걸쳐 있는, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 상기 양전극 그리드(2)의 길이 방향으로 배치된, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 차단부는, 상기 양전극 그리드(2)의 길이 방향에 수직인 방향으로 배치된, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 하나 이상의 차단부를 포함하고, 이에 따라 하나 이상의 중공 홈(4)이 각각의 그리드 파손 방지 구조(3)에 형성되는, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차단부는 직사각형 또는 원형의 형상으로 된, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  8. 제7항에 있어서, 상기 직사각형의 길이와 폭의 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm에서 선택되고, 상기 원의 직경의 범위는 0.034 mm 내지 0.084 mm인, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차단부의 중심과 상기 양전극 버스바(1)의 에지 사이의 거리 범위는 0.033 mm 내지 0.068 mm인, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
  10. 제3항에 있어서, 상기 그리드 파손 방지 형성 영역의 이등변 사다리꼴의 하측 베이스의 폭의 범위는 0.050 mm 내지 0.500 mm이고, 상기 이등변 사다리꼴의 상측 베이스의 폭은 상기 양전극 그리드(2)의 폭과 동일하고, 상기 이등변 사다리꼴의 높이의 범위는 0.400 mm 내지 1.600 mm인, 결정성 실리콘 태양 전지를 제조하기 위한 스크린 인쇄판.
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