KR20220040635A - 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법 - Google Patents

식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법에 관한 것으로, 특히 식물공장 생산관리에 환경 장비 들을 식물의 생육시기에 따라 일괄적으로 조절하는 제어 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 모종의 종류와 모종의 육묘 시기에 따라 조절되어야 할 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00010
) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 생장 요인이 스케쥴링 된 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계; 상기 프로세서가 입력받은 상기 모종의 종류 및 상기 모종의 육묘 시기를 확인하여 상기 제어 데이터에 대응되는 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계; 및 상기 생장 요인 및 제어 범위에 따라 상기 식물공장형육묘시스템 내의 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계를 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법을 제공한다.

Description

식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법{INTERGRAL CONTROL METHOD ACCORDING TO SEEDLING GROWTH SCHEDULING IN PLANT FACTORY TYPE SEEDLING PRODUCTION SYSTEM}
본 발명은 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법에 관한 것으로, 특히 식물공장 생산관리에 환경 장비 들을 식물의 생육시기에 따라 일괄적으로 조절하는 제어 방법에 관한 것이다.
식물공장은 외부환경과 차단되는 재배실에서 복층의 선반이 구비되는 선반식 구조물에서 양액이 수용되는 트레이 또는 베드와 양액 및 조명기구를 이용하여 식물을 수경재배하는 것으로 빛이나 온도, 환기가 인공적으로 조절되기 때문에 날씨의 변화 등에 의한 흉작이나 과다생산이 없이 고품질 야채를 안정적으로 공급 가능하고 일괄적인 모양과 맛 영양소의 관리가 가능한 장점이 있다.
한편, 대부분 공정육묘장에서 자연광을 차단한 상태에서 광량만을 조절하면서 생산하기 때문에 공정육묘를 위한 일정한 온습도를 유지시키기 어려운 측면 있어 기후에 따른 양질의 접목묘 생산에 어려움을 겪고 있는 상황이다.
이와 관련, 종래의 한국공개특허 제10-2019-0115268호는 자연습도 및 LED 장치를 이용한 육묘 활착장치에 관한 기술을 개시하고 있다. 온실로 형성된 공간 내에 설치되며, 복수의 수직부재에 기설정된 간격으로 상하 이격되어 복수의 공간을 형성하고, 상기 복수의 공간에 배치된 접목묘를 활착시키는 자연습도 및 LED 장치를 이용한 육묘 활착장치를 사용하고 있다.
다만, 식물공장에서의 각 환경은 사용자의 편의에 따라 조절이 가능하지만, 특정 식물의 생육 시기에 맞게 자동으로 조절할 수 없는 문제점이 있고, 인위적인 관여 없이 생육의 각 시기에 따라 해당 식물에 맞게 일괄적으로 제어될 수 없는 문제점이 있다.
한국공개(등록)특허 제10-2019-0115268호
본 발명은 식물의 종류에 따라 필요한 생장요인 및 생장시기 등을 정렬하고, 각 생장시기에 맞춰 상기 생장요인의 최적화 값을 추출하여 각 시기에 맞게 식물공장 내부에서 일괄적으로 생장 시스템을 제어하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 육묘 기간 동안 모종의 생장 요인을 제어하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법에 있어서, 상기 모종의 종류와 모종의 육묘 시기에 따라 조절되어야 할 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00001
) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 생장 요인이 스케쥴링 된 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계; 상기 프로세서가 입력받은 상기 모종의 종류 및 상기 모종의 육묘 시기를 확인하여 상기 제어 데이터에 대응되는 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계; 및 상기 생장 요인 및 제어 범위에 따라 상기 식물공장형육묘시스템 내의 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계를 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법을 제공한다.
실시 예에 따라, 상기 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계는, 상기 모종의 육묘 기간을 소정의 육묘 시기로 분할하는 단계를 더 포함하고, 상기 제어 데이터는, 상기 소정의 육묘 시기에 따라 상기 생장 요인 및 제어 범위가 저장될 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는, 상기 모종의 종류 및 입력 당시 육묘의 환경 상태를 표시하는 단계; 및 상기 모종의 육묘 시기에 따라 설정될 생장 요인 및 제어 범위를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는, 선택될 모종의 종류를 시작화면에 표시하는 단계; 및 상기 시작화면에서 선택된 모종에 대하여 선택 당시 환경 상태 및 설정될 환경 상태를 상기 육묘 시기에 따라 시간 또는 단계로 운전화면에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 생장 요인을 제어하는 단계는, 상기 식물공장형육묘시스템 내의 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00002
) 중 적어도 어느 하나를 계획된 소정의 시간 동안 제어 및 모니터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 모니터링의 결과가 비정상인 경우 상기 식물공장형육묘시스템 내부의 환경 조절 오류로 판단하여 상기 생장 요인을 재조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라, 상기 생장 요인을 제어하는 단계는, 상기 식물공장형육묘시스템의 내외부 환기를 연속, 주간, 야간 또는 비상의 상황으로 설정하는 환경설정 화면으로 제어할 수 있다.
바람직하게, 생장 요인을 상기 제어 데이터로 일괄적으로 제어하는 일괄설정, 상기 제어 범위의 오류를 나타내는 경보설정 또는 결과 값을 내외부 장치로 입출력하는 데이터로깅 중 적어도 어느 하나로 작동하는 기타 설정 화면으로 제어할 수 있다.
바람직하게, 상술한 방법을 프로그램으로 구현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 식물이 요구하는 적정량의 생장요인을 제공함으로써, 균일화, 최적화된 식물을 재배할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 식물공장형육묘시스템의 내부 모습을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법의 순서도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 데이터를 프로세서가 입력 받는 단계(S10)의 세부 순서를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계(S20)의 세부 순서를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계(S30)의 세부 순서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법의 실시 예 화면을 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 식물공장형육묘시스템의 내부 모습을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 식물공장은 일 실시 예에 따라 복합환경제어시스템으로 제어될 수 있으며, 내부에 항온항습기나 기타 생장 요인을 조절하는 기기(미도시) 등을 설치할 수 있다.
일반적으로 공조기, 제어기 등이 설치될 수 있으며, 이들을 통해 광도, 온도, 습도,
Figure pat00003
, 관수 등을 조절할 수 있는 시스템을 구비할 수 있다. 특히 본 발명은 각종 센서 및 작물의 생육상태 점검을 통해 생장요인의 변화를 감지할 수 있다. 이러한 본 발명의 구체적인 내용은 도 2 내지 도 7을 통해 설명한다.
도 2는 본 발명의 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법의 순서도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법은, 제어 데이터를 프로세서가 입력 받는 단계(S10); 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계(S20) 및 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
제어 데이터를 프로세서가 입력 받는 단계(S10)는, 제어 데이터를 내부 입력 또는 외부에서 받을 수 있으며, 이러한 제어 데이터는 모종의 종류와 모종의 육묘 시기에 따라 조절되어야 할 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00004
) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 생장 요인이 스케쥴링 되어 있을 수 있다.
모종의 종류에 따라 육묘 시기는 다르게 설정될 수 있고, 짧은 생육시기를 갖는 경우 시간별로, 일별 및 월별로 또는 분기/반기 단위로 설정이 가능하고, 각 모종의 종류마다 시기별로 생장 요인을 다르게 설정할 수 있다.
생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계(S20)는, 프로세서가 입력받은 상기 모종의 종류 및 상기 모종의 육묘 시기를 확인하여 상기 제어 데이터에 대응되도록 각 식물 또는 모종에 맞게 각 시기별로 제어되어야 하는 생장 요인을 추출하고, 적정 값의 유도하기 위한 전처리를 수행하는 과정이다.
모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계(S30)는, 생장 요인 및 제어 범위에 따라 식물공장형육묘시스템 내의 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 과정이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 제어 데이터를 프로세서가 입력 받는 단계(S10)의 세부 순서를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 상기 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계(S101)는, 육묘 시기를 분할하는 단계와 육묘 시기에 따라 생장 요인 및 제어 범위 스케줄링 저장 단계(S102)를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00005
)를 실시 예로 들었으나, 환경을 제어하는 기기는, 온실의 풍향 측정 센서, 풍속 측정 센서, 강설 측정 센서, 강우 측정 센서 등과 같은 기상 관련 센서, 온실의 EC 측정 센서, pH 측정 센서, 무기 성분 측정 센서 등과 같은 토양 관련 센서, 온실의 온도 측정 센서, 광 측정 센서, 습도 측정 센서, CO2 측정 센서, 조도 측정 센서, 일사량 측정 센서 등과 같은 대기 관련 센서를 포함할 수 있다. 온실별로 장착되는 환경센서의 종류와 개수는 다르게 설정될 수 있다.
실시 예로 모종의 종류에 따라 1월~2월에서는 15~20℃ 범위에서 운전이 이뤄지고, 세부적으로 시간대별로 낮에는 18~20℃ 범위에서, 밤에는 15~18℃ 범위에서 운전이 이뤄지도록 설정할 수 있다.
또한, 상기 생장 요인을 제어하는 단계(S30)는, 상기 식물공장형육묘시스템 내의 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
Figure pat00006
) 중 적어도 어느 하나를 계획된 소정의 시간 동안 제어 및 모니터링하는 단계(S301)를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링의 결과가 비정상인 경우 상기 식물공장형육묘시스템 내부의 환경 조절 오류로 판단(S302, S303)하여 상기 생장 요인을 재조절하는 단계(S304)를 더 포함할 수 있다.
생장 요인을 제어하는 단계(S304)는, 식물공장형육묘시스템의 내외부 환기를 연속, 주간, 야간 또는 비상의 상황으로 설정하는 환경설정 화면으로 제어할 수 있다.
아래 도 6을 참조하면, 실시 예에 따라 환경설정 화면에서는 모종의 상태에 따라 단계를 나눠 step1~step12으로 관리될 수 있고, 각각의 step에 따라 시작시간과 종료시간을 설정할 수 있으며, 온도, 습도 또는 이산화탄소(
Figure pat00007
)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계(S20)의 세부 순서를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는, 상술한 바와 같이 생장 요인에 따라 시기별로 제어 범위를 추출할 수 있으며, 이 과정에서 상기 모종의 종류 및 입력 당시 육묘의 환경 상태를 표시하는 단계; 및 상기 모종의 육묘 시기에 따라 설정될 생장 요인 및 제어 범위를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 과정은 상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는, 선택될 모종의 종류를 시작화면에 표시하는 단계; 및 상기 시작화면에서 선택된 모종에 대하여 선택 당시 환경 상태 및 설정될 환경 상태를 상기 육묘 시기에 따라 시간 또는 단계로 운전화면에 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 과정은 상술한 내용을 선택될 모종의 종류에 따라 다르게 표시할 수 있는 과정이며, 시작화면에서 생육 스케쥴링을 시작할 과정을 셋팅할 수 있다. 이 과정에서 각각의 모종의 상태에 따라 제어 범위를 적당하게 셋팅했는지 확인할 수 있으며, 사용자가 임의로 변경도 가능하다.
모종의 종류 및 입력 당시 육묘의 환경 상태를 표시하는 단계는, 재배대 설정 당시 모종의 종류에 따라 환경상태를 나타내 주는 것으로, 현재와 비교하여 얼마나 증감이 일어나는지 사용자가 알 수 있으며, 스케쥴링 된 상태에서 중간에 임의로 사용자가 조절할 수 있다.
모종의 육묘 시기에 따라 설정될 생장 요인 및 제어 범위를 표시하는 단계는 상술한 step에 따른 스케쥴링 된 제어 범위를 화면에 표시하는 과정이다. 이 과정에서 육묘의 상태를 관찰하는 사용자는 스케쥴링 된 상태로 지속되도 되는지 판단할 수 있으며, 관리되는 중간에 설정을 변경할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계(S30)의 세부 순서를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 각종 센서(미도시)가 생장 요인이 스케줄링된 범위를 벗어나는 경우 생장요인을 자동으로 조절하는 과정을 나타낸다.
실시 예로, 조도는 LED(Cool white,Red,Farred 혼합광) 0~400μmol(광으로부터 30cm측정)로 사용될 수 있으며, 디밍기능과 단별조절이 가능하며, 온도는 10~40℃(정밀도±0.2℃), 습도는 50~80% (정밀도3%이내)로 제어될 수 있다.
모니터링을 하는 동안 조도/온도/습도/CO2 터치스크린 조절 및 1일 48회 변경이 가능하고, 작물별 맞춤 환경제어, 실시간 환경데이터를 컴퓨터 및 USB 저장할 수 있는 기능이 있다.
따라서 모니터링을 하는 동안 스케줄링된 제어 범위 내에서 고온/저온 범위/고습/저습 등 이탈에 따라 알림기능이 구현될 수 있으며, 사용자에게 유선 또는 무선으로 알리는 기능을 모두 포함할 수 있다. 실시 예로 스마트폰으로 전송하여 SMS전송 또는 실시간 영상 전송 등 APP으로도 구현이 가능하다.
도 6은 본 발명의 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법의 실시 예 화면을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 생장 요인을 제어 데이터로 일괄적으로 제어하는 일괄설정, 상기 제어 범위의 오류를 나타내는 경보설정 또는 결과 값을 내외부 장치로 입출력하는 데이터로깅 중 적어도 어느 하나로 작동하는 기타 설정 화면으로 제어하할 수 있으며, 본 과정에서 일어나는 모든 과정은 상술한 모든 단계를 포함하여 구현될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 육묘 기간 동안 모종의 생장 요인을 제어하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법에 있어서,
    상기 모종의 종류와 모종의 육묘 시기에 따라 조절되어야 할 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
    Figure pat00008
    ) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 생장 요인이 스케쥴링 된 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계;
    상기 프로세서가 입력받은 상기 모종의 종류 및 상기 모종의 육묘 시기를 확인하여 상기 제어 데이터에 대응되는 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계; 및
    상기 생장 요인 및 제어 범위에 따라 상기 식물공장형육묘시스템 내의 모종에 대한 적어도 하나 이상의 생장 요인을 제어하는 단계를 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 데이터를 프로세서가 입력받는 단계는,
    상기 모종의 육묘 기간을 소정의 육묘 시기로 분할하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제어 데이터는,
    상기 소정의 육묘 시기에 따라 상기 생장 요인 및 제어 범위가 저장된 것을 특징으로 하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는,
    상기 모종의 종류 및 입력 당시 육묘의 환경 상태를 표시하는 단계; 및
    상기 모종의 육묘 시기에 따라 설정될 생장 요인 및 제어 범위를 표시하는 단계를 더 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생장 요인 및 제어 범위를 추출하는 단계는,
    선택될 모종의 종류를 시작화면에 표시하는 단계; 및
    상기 시작화면에서 선택된 모종에 대하여 선택 당시 환경 상태 및 설정될 환경 상태를 상기 육묘 시기에 따라 시간 또는 단계로 운전화면에 표시하는 단계를 더 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 생장 요인을 제어하는 단계는,
    상기 식물공장형육묘시스템 내의 온도, 습도, 광원 또는 이산화탄소(
    Figure pat00009
    ) 중 적어도 어느 하나를 계획된 소정의 시간 동안 제어 및 모니터링하는 단계를 더 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링의 결과가 비정상인 경우 상기 식물공장형육묘시스템 내부의 환경 조절 오류로 판단하여 상기 생장 요인을 재조절하는 단계를 더 포함하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 생장 요인을 제어하는 단계는,
    상기 식물공장형육묘시스템의 내외부 환기를 연속, 주간, 야간 또는 비상의 상황으로 설정하는 환경설정 화면으로 제어하는 것을 특징으로 하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 생장 요인을 상기 제어 데이터로 일괄적으로 제어하는 일괄설정, 상기 제어 범위의 오류를 나타내는 경보설정 또는 결과 값을 내외부 장치로 입출력하는 데이터로깅 중 적어도 어느 하나로 작동하는 기타 설정 화면으로 제어하는 것을 특징으로 하는 식물공장형육묘시스템 생육 스케쥴링에 따른 일괄 제어방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 프로그램으로 구현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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