KR20210145101A - 튜빙의 온도 조절용 튜빙으로서 사용 - Google Patents

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KR20210145101A
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tubing
temperature control
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polyamide
vehicle
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KR1020210160046A
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베르너 짐머
프란크 파렌홀쯔
지크프리트 아널드
마르틴 슈라모쉬
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테이 아우토모티브 (풀다프뤼크) 게엠베하
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Abstract

온도 조절 매체가 그 속을 통과하는 튜빙(1)을 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서 사용. 상기 튜빙은 외부에서 내부로 갈수록 다음과 같은 층 구조를 가진다.
- 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 외부층
- 제1접착층
- 적어도 하나의 폴리아미드(polyamide)의 장벽층
- 제2접착층
- 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 내부층
상기 튜빙의 전체 벽 두께는 0.5 내지 3.5 mm 이내이다.
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Description

튜빙의 온도 조절용 튜빙으로서 사용{USE OF TUBING AS TEMPERATURE CONTROL TUBING}
본 발명은 온도 조절 매체가 그 속을 통과하는 튜빙을 차량의 온도 조절용 튜빙으로서, 특히 냉매 튜빙으로서 사용하는 것에 관한 것이다. 이러한 온도 조절 매체, 특히 액체 온도 조절 매체가 그 속을 통과하는 온도 조절용 튜빙은 차량의 온도 제어 회로에 우선적으로 사용된다. 특히 바람직한 방식으로, 온도 조절용 튜빙은 냉매 튜빙으로 제작되고, 냉매는 차량의 냉매 회로의 일부로서 냉매 튜빙을 통과한다. 본 발명의 특히 바람직한 적용 예로서, 전기 차량 또는 전기 모터와 연소 기관을 갖는 하이브리드 차량의 온도 제어 시스템에서의 사용을 들 수 있다. 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙, 특히 냉매 튜빙은 배터리 시스템의 온도 제어 또는 냉각에 특히 사용된다.
다양한 설계의 온도 조절용 튜빙이 실제 현장에서 알려져 있다. 온도 조절용 튜빙은 특히 차량 부품의 온도를 제어하기 위하여 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 현재까지 알려진 튜빙은 온도 저항 및/또는 단열의 관점에서 미흡한 점이 있다. 반면에, 충분한 내열성 및 만족스러운 단열성을 갖춘 튜빙을 생산하는 일에는 주로 엄청난 노력 또는 물질적 투입에 따른 높은 비용이 소요된다. 또한, 특히 차량에서는 기계적 저항성이 요구됨에도 불구하고, 실제 현장에서 알려진 온도 조절용 튜빙의 대부분은 기계적 저항성이 없다.
차량에서 냉매를 이송시키는 튜빙은 DE 600 30 161 T2에 공지되어 있다. 이것은 가황 탄성중합체의 외부층, 폴라아미드의 장벽층 또는 중간층 및 가황 탄성중합체의 내부층을 갖는 다층 튜빙을 포함한다. 외부층과 중간층 및 중간층과 내부층은 모두 접착제층에 의해 서로 결합된다. 이러한 차량 튜빙은 그 자체로 입증되지 않았고, 특히 단열에서 미흡한 점이 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 목적은 온도 조절용 튜빙으로서 효과적으로 사용될 수 있고, 단열성 및 내열성뿐만 아니라 기계적 강도와 관련된 모든 요건을 충족시키며, 적은 비용과 낮은 가격으로 지속적인 생산이 가능한 튜빙을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 온도 조절 매체가 그 속을 통과하는 튜빙의 차량의 온도 조절용 튜빙으로서, 특히 냉매 튜빙으로서 사용을 교시하는데, 상기 튜빙은 외부에서 내부로 다음과 같이 적층된 구조를 갖는다:
- 적어도 하나, 기본적으로는 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 외부층
- 제1접착층
- 적어도 하나, 기본적으로는 하나의 폴리아미드(polyamide)의 장벽층
- 제2접착층
- 적어도 하나, 기본적으로는 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 내부층
상기 튜빙의 전체 벽 두께는 0.5 내지 3.5mm 이내이고, 바람직하게는 0.5 내지 3mm 이내이다.
또한, 상기 외부층은 폴레에틸렌(polyethylene) 또는 실질적인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌(polypropylene) 또는 실질적인 폴리프로필렌으로 이루어진다.
본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 연소 기관을 갖는 종래 차량의 온도 제어 시스템에 사용될 수 있다. 본 발명의 특정한 설계에 따르면, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 전기 차량 또는 전기 모터와 연소 기관을 갖는 하이브리드 차량의 온도 제어 시스템에 사용된다.
본 발명의 바람직한 설계에 따르면, 튜빙은 차량의 배터리 온도를 제어하거나 냉각하기 위한 온도 제어 시스템의 온도 조절용 튜빙으로 사용된다. 본 발명의 다른 설계에 따르면 튜빙은 차량의 공조 시스템의 온도 조절용 튜빙으로 사용된다.
본 발명의 권장 설계는 튜빙이 전기 차량 또는 하이브리드 차량에서 차량의 배터리 온도를 제어하거나 냉각하기 위한 온도 조절용 튜빙으로 사용되는 것을 특징으로 한다.
온도 조절 매체 또는 냉각 매체로서 유체 매체 및 특히 액체 매체가 사용되는 것은 본 발명의 범위 이내에 있다. 실제적인 목적을 위하여, 온도 조절 매체 또는 냉각 매체는 액체 혼합물 및 바람직하게는 알코올-물 혼합물을 포함한다. 적극적으로 권장되는 설계는 온도 조절 매체 또는 냉각 매체는 글리콜-물 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙의 외부층은 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌으로 이루어지는 것은 본 발명의 범위 이내에 있다. 우선적으로, 외부층은 HDPE (High Density Polyethylene) 또는 실질적인 HDPE로 이루어진다. 본 발명의 다른 디자인에 따르면, 외부층은 폴리프로필렌 또는 실질적인 폴리프로필렌으로 이루어지고, 설계 변경에 따라, 상기 층은 HDPP (High Density Polypropylene) 또는 실질적인 HDPP로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 제1접착층은 외부층과 장벽층 사이에 배치된다. 본 발명의 바람직한 설계에 따르면, 제1접착층은 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 결합층 물질이다. 본 발명의 권장 설계는 제1접착층이 카르복시산 유도체, 특히 말레산 유도체로 개질된 폴리올레핀을 포함하거나, 이 개질된 폴리올레핀으로 이루어지거나 또는 실질적으로 그것으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 폴리아미드의 장벽층은 온도 조절용 튜빙의 중간 또는 온도 조절용 튜빙의 제1접착층과 제2접착층 사이에 배치된다. 본 발명의 적극적으로 권장되는 설계는 장벽층이 polyamide 6 또는 실질적으로 polyamide 6로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이러한 설계는 특히 본 발명의 범위 이내에 있는 것으로 증명되었다. 장벽층은 적어도 "polyamide 6, polyamide 612, polyamide 10, polyamide 11, polyamide 12, semi-aromatic polyamide, co-polyamide" 그룹의 물질로 이루어지거나 실질적인 그 물질로 이루어지는 것은 본 발명의 범위 이내에 있다. 그러나, polyamide 6 가 장벽층에 바람직하다. 장벽층은 제1접착층보다 두껍게 제작되고, 그리고/또는 제2접착층보다 두껍게 제작되는 것은 본 발명의 범위 이내에 있다. 실제적인 목적으로, 장벽층은 제1접착층 및/또는 제2접착층보다 적어도 1.2배 이상, 바람직하게는 적어도 1.5배 이상, 보다 바람직하게는 적어도 1.8배 이상 두껍다.
본 발명에 따르면, 제2접착층은 본 발명에 따른 튜빙 또는 온도 조절용 튜빙의 장벽층과 내부층 사이에 배치된다. 본 발명의 바람직한 설계에 따르면, 제2접착층은 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 결합층이다. 본 발명의 설계 변경에 따르면, 제2접착층은 카르복시산 유도체, 특히 말레산 유도체로 개질된 폴리올레핀이다.
제1접착층 및/또는 제2접착층은 외부층보다 작은 두께를 갖는 것이 본 발명의 범위 이내에 있다. 실제적인 목적으로, 외부층은 제1접착층 및/또는 제2접착층보다 적어도 1.2배 이상, 바람직하게는 적어도 1.5배 이상, 보다 바람직하게는 적어도 2배 이상 두껍다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 폴리올레핀의 내부층이 제공된다. 내부층은 이러한 폴리올레핀 또는 실질적인 폴리올레핀으로 이루어진다. 본 발명의 권장되는 설계는 내부층이 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 설계 변경에 따르면, 내부층은 HDPE 또는 실질적인 HDPE로 이루어진다.
본 발명의 다른 바람직한 설계는 내부층이 폴리프로필렌 또는 실질적인 폴리프로필렌으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 설계 변경에 따르면, 내부층은 HDPP 또는 실질적인 HDPP로 이루어진다.
내부층은 제1접착층 및/또는 제2접착층보다 더 두꺼운 것이 본 발명의 범위 이내에 있다. 바람직하게 내부층은 제1접착층 및/또는 제2접착층보다 적어도 1.2배 이상, 바람직하게는 적어도 1.5배 이상, 보다 바람직하게는 적어도 2배 이상 두껍다.
본 발명의 매우 바람직한 설계에 따르면, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 층들의 압출 성형 또는 공유 압출 성형에 의해 제작된다. 본 발명에 따른 물질들 뿐만 아니라 개별 층들의 바람직한 층 두께는 매우 간단하면서 에너지를 절약하는 공유 압출 성형을 가능하게 한다. 하나의 특정한 이점은 공유 압출 성형은 적당한 온도에서 수행될 수 있다는 사실에 있다. 본 발명의 바람직한 설계는 외부층의 두께가 온도 조절용 튜빙의 전체 벽 두께의 5 내지 60%, 바람직하게는 8 내지 50%, 보다 바람직하게는 10 내지 40%인 것을 특징으로 한다. 우선적으로, 장벽층의 두께는 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙의 전체 두께의 5 내지 50%, 바람직하게는 7 내지 45%이고, 매우 바람직하게는 10 내지 35%이다. 내부층의 두께가 온도 조절용 튜빙의 전체 두께의 5 내지 55%, 바람직하게는 8 내지 50%이고, 보다 바람직하게는 10 내지 40%인 것은 본 발명의 범위 이내에 있다.
본 발명의 권장 설계에 따르면, 외부층의 두께는 0.1 내지 1.5mm의 범위, 바람직하게는 0.2 내지 1mm의 범위에 속한다. 장벽층의 두께는 0.05 내지 1mm의 범위, 바람직하게는 0.1 내지 0.8mm의 범위에 속하는 것이 권장된다. 실질적인 목적으로, 내부층의 두께는 0.05 내지 1.5mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.7mm이다. 본 발명의 설계 변경은 내부층이 전기 전도성을 갖는 층이고, 그 단부에 전도성 첨가제가 제공되는 것을 특징으로 한다.
전술한 것과 같이, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 연소 기관을 갖는 종래의 차량에 유익하게 사용될 수 있다. 본 발명의 특정한 실시 분야는 온도 조절용 튜빙이 전기 차량 및/또는 전기 모터와 연소 기관을 갖는 하이브리드 차량에 사용된다는 사실에 있다. 특히, 전기 차량과 하이브리드 차량은 차량의 부품을 냉각하거나 가열하기 위한 온도 제어 회로에 비교적 많은 양의 온도 조절용 튜빙이 요구된다. 여기서, 정확한 온도 제한 범위에 따른 정밀한 온도 제어가 요구된다. 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 뛰어난 열적 특성, 특히 최적의 단열성 뿐만 아니라 비교적 넓은 온도 범위에서의 고온 저항성을 가지기 때문에, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙을 사용하면 이러한 정확한 온도 제한 범위에 따른 정밀한 온도 제어가 놀랍게도 가능한 것이다. 추가로, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 그것의 기계적 성질에 관한 모든 요건을 충족시키고 있으며, 특히 최적의 기계적 강도를 갖는다. 더욱이, 본 발명에 따른 튜빙은 많은 유체의 매체와 관련하여 높은 내화학성 뿐만 아니라 뛰어난 내노화성 측면에서 차별성을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 비교적 단순한 방법과 비교적 낮은 재료비로 설계될 수 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙을 제조하는 비용을 적정선 이하로 유지할 수 있다는 점이 강조되어야 한다. 궁극적으로, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 최적의 열적 특성과 높은 기계적 물성뿐만 아니라, 낮은 제조 비용 및 낮은 가격을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 뛰어난 열적 특성, 특히 최적의 단열성 뿐만 아니라 비교적 넓은 온도 범위에서의 고온 저항성을 가지기 때문에, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙을 사용하면 이러한 정확한 온도 제한 범위에 따른 정밀한 온도 제어가 놀랍게도 가능한 것이다. 추가로, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 그것의 기계적 성질에 관한 모든 요건을 충족시키고 있으며, 특히 최적의 기계적 강도를 갖는다. 더욱이, 본 발명에 따른 튜빙은 많은 유체의 매체와 관련하여 높은 내화학성 뿐만 아니라 뛰어난 내노화성 측면에서 차별성을 가지고 있다. 그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 비교적 단순한 방법과 비교적 낮은 재료비로 설계될 수 있고, 이에 따라 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙을 제조하는 비용을 적정선 이하로 유지할 수 있다는 점이 강조되어야 한다. 궁극적으로, 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙은 최적의 열적 특성과 높은 기계적 물성뿐만 아니라, 낮은 제조 비용 및 낮은 가격을 특징으로 한다.
본 발명은 하나의 실시예를 도시하는 도면을 이용하여 이하에서 더 상세하게 설명된다. 도시된 개략도는 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 온도 조절용 튜빙의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 소재의 단면도이다.
도면들은 차량의 냉매 튜빙일 수 있는 실시예의 온도 조절용 튜빙(1)을 도시한다. 도시되지 않은 바람직하게는 알코올-물 혼합물인 냉각 매체가 이 냉매 튜빙(1)을 통과한다. 우선적으로 이 실시예에서, 튜빙(1)은 5개의 층, 즉 외부에서 내부로 가면서: 외부층(2), 제1접착층(3), 장벽층(4), 제2접착층(5) 및 내부층(6)을 갖는다.
바람직하게 이 실시예에서, 외부층(2)은 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌으로 이루어지고, 바람직하게는 HDPE가 폴리에틸렌으로 이용된다. 실제적인 목적으로 이 실시예에서, 제1접착층(3)은 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 결합층(3)이다. 바람직하게는, 이는 개질된 폴리올레핀 또는 폴리아미드이다.
권장되는 것과 같이 이 실시예에서, 튜빙(1)은 장벽층(4)의 형태인 중간층을 가지며, 실시예에서 장벽층(4)은 polyamide 6 또는 실질적인 polyamide 6로 이루어진다. 기본적으로, 장벽층(4)은 적어도 “polyamide 6, polyamide 612, polyamide 10, polyamide 11, polyamide 12, semi-aromatic polyamide, co-polyamide” 그룹 중 하나의 물질로 이루어지거나 실질적인 그 물질로 이루어질 수 있다.
바람직하게 이 실시예에서, 장벽층(4)과 내부층(6) 사이에 배치된 제2접착층(5)은 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 접착층(5)인 것이 바람직하다. 우선적으로 그것은 개질된 폴리올레핀 또는 개질된 폴리아미드를 포함할 수 있다. 실제적인 목적으로 이 실시예에서, 제2접착층(5)은 내부층(6)에 의해 접촉되는데, 내부층(6)은 권장되는 실시예에서 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌으로 이루어진다. 내부층(6)의 폴리에틸렌은 HDPE인 것이 바람직하다.
튜빙(1)의 전체 벽 두께는 0.5 내지 3.5mm 이고, 바람직하게는 0.5 내지 3mm이다. 외부층(2) 및/또는 장벽층(4) 및/또는 내부층(6)은 제1접착층(3)보다 두껍고, 제2접착층(5)보다 두껍다. 우선적으로, 외부층(2) 및/또는 장벽층(4) 및/또는 내부층(6)은 제1접착층(3) 및/또는 제2접착층(5)보다 적어도 1.2배 이상, 바람직하게는 적어도 1.5배 이상 두껍다.
도면에 도시된 튜빙(1)은 바람직하게는 전기 차량 또는 하이브리드 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 튜빙(1)의 권장되는 적용 예는 전기 차량 또는 하이브리드 차량의 배터리 온도를 충전 절차 동안 또는 차량을 이용하기 이전에 제어하는 것이다.
1 : 튜빙 2 : 외부층
3 : 제1접착층 4 : 장벽층
5 : 제2접착층 6 : 내부층

Claims (13)

  1. 온도 조절 매체가 튜빙(1)을 통과하고, 상기 튜빙(1)은 외부에서 내부로 갈수록 다음과 같은 층 구조를 가지며:
    - 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 외부층(2)
    - 제1접착층(3)
    - 적어도 하나의 폴리아미드(polyamide)의 장벽층(4)
    - 제2접착층(5)
    - 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin)의 내부층(6)
    상기 튜빙(1)의 전체 벽 두께는 0.5 내지 3.5 mm 이내이고,
    상기 외부층(2)은 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌 또는 실질적인 폴리프로필렌으로 이루어진 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 튜빙(1)은 차량의 공조시스템의 온도 조절용 튜빙(1)으로 이용되는 것인, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 튜빙(1)은 전기 또는 하이브리드 차량의 온도를 조절하거나 냉각하기 위한 온도 조절용 튜빙(1)이고, 우선적으로 전기 또는 하이브리드 차량의 차량용 배터리의 온도를 제어하거나 냉각하기 위한 것인, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 조절 매체로 알코올-물 혼합물이 이용되는, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부층(2)은 HDPE(High Density Polyethylene) 또는 실질적인 HDPE로 이루어진, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1접착층(3)은 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 결합제 층인, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장벽층(4)은 적어도 “polyamide 6, polyamide 612, polyamide 10, polyamide 11, polyamide 12, semi-aromatic polyamide, co-polyamide” 그룹 중 적어도 하나 이상의 물질로 이루어지거나 실질적으로 상기 적어도 하나 이상의 물질로 이루어진, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2접착층(5)는 폴리올레핀 또는 폴리아미드 기반의 접착층(5)인, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부층(6)은 폴리에틸렌 또는 실질적인 폴리에틸렌으로 이루어진, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 내부층(6)은 HDPE 또는 실질적인 HDPE로 이루어진, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부층(6)은 폴리프로필렌 또는 주로 폴리프로필렌으로 이루어진, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 외부층(2) 및/또는 상기 장벽층(4) 및/또는 상기 내부층(6)은 제1접착층(3) 및/또는 제2접착층(5)보다 기본적으로 적어도 1.5배 이상 두껍고, 바람직하게는 2배 이상 두꺼운, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 튜빙(1)은 공유 압출 성형에 의해 제작된, 튜빙(1)의 차량의 온도 조절용 튜빙(1)으로서, 특히 냉매 튜빙(1)으로서 사용.
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