KR100653952B1 - Neutron-gamma ray pocket dosimeter - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계를 나타낸 단면도,1 is a cross-sectional view showing a neutron-gamma ray ionization box type direct reading personal dosimeter according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계의 센서부의 동작 및 그에 따른 경통 현미경의 측정모습을 나타낸 개념도이다.Figure 2 is a conceptual diagram showing the operation of the sensor unit of the neutron-gamma-ray ion ionization box direct reading personal dosimeter according to the present invention and the measurement appearance of the tube microscope accordingly.
* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명 *Explanation of reference numerals for the main parts of the drawing
10 : 경통 현미경, 11 ; 접안렌즈,10: tube microscope, 11; Eyepiece,
12 ; 눈금자, 13 ; 대물렌즈,12; Ruler, 13; Objective Lens,
20 ; 센서부, 21 ; 파이버,20;
22 ; 전극, 23 ; 이온챔버,22; Electrode 23; Ion Chamber,
25 ; 전도성물질막, 24, 32 ; 절연체,25; Conductive material films, 24, 32; Insulator,
30 ; 리차징부, 31 ; 탐침자,30; Recharging section, 31; Probe,
33 ; 벨로우즈33; Bellows
본 발명은 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌으로 구성된 이온챔버 및 석영 파이버(quartz fiber)를 포함하는 센서부를 구비한 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계에 대한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a neutron-gamma ion ionizing box direct reading personal dosimeter, and more particularly, to a neutron-gamma ion ionizing box type fabric having an ion chamber composed of polycarbonate or polyethylene and a sensor part including quartz fiber. It's about a self-contained dosimeter.
방사선 이용분야는 사회전반에 걸쳐 매우 광범위하게 퍼져있으며 방사선의 안전한 이용 및 보급은 기본적으로 방사선 계측이 근간을 이루고 있다. 방사선 계측기는 크게 두 가지로 구별되는데 지역을 감시하는 방역검출기(survey meter)와 개인의 방사선 피폭정도를 계측하는 개인선량계(pocket dosimeter)이다. 방사선 계측기술은 산업, 의료, 교육 및 연구 분야에 널리 활용되고 있으므로, 방사선 계측기는 방사선 계측 기술의 핵심이라 볼 수 있다.The field of radiation use is very widespread throughout society, and the safe use and dissemination of radiation is fundamentally based on radiation measurement. Radiometers can be classified into two main categories: surveillance meters to monitor areas and pocket dosimeters to measure radiation exposure in individuals. Radiation measuring technology is widely used in industrial, medical, education, and research fields, and therefore, the radiation measuring instrument is the core of the radiation measuring technology.
개인선량계의 경우 디지털형 반도체 개인 선량계(radiation protection dosimetry(2004), Vol.110, Nos 1-4, pp747-752)가 최근 개발된 바 있지만, 중성자 측정의 경우 만족할 만한 성능을 나타내지 못하고 있다. 이에 반하여, 이온전리함형 직독식 개인선량계는 크기가 작고, 가벼우며 중성자 및 감마선의 측정정확도 또한 양호하다. 그리고, 전기적인 힘을 이용하지 않으므로 장시간의 사용에도 고장이 적은 내구성이 있는 것이 특징이라 할 수 있다.In the case of personal dosimeters, digital semiconductor radiation protection dosimetry (2004), Vol. 110, Nos 1-4, pp747-752 has recently been developed, but neutron measurements have not shown satisfactory performance. On the contrary, the iontophoretic type direct reading dosimeter is small in size, light in weight, and has good measurement accuracy of neutron and gamma rays. In addition, since the electric force is not used, it may be characterized by having durability that is less prone to failure even for a long time of use.
그러나, 중성자-감마선의 더욱 정확한 측정을 위해 미세한 방사선 물질에도 반응할 수 있으면서 그와 동시에 외부의 다른 전기적인 요소에는 반응하지 않는 이온 챔버의 특성이 필요하며, 개인이 소지하고 다닐 수 있어야 하므로 가벼우면서도 충격에 강한 외장재의 개선이 필요할 수 있다.However, for the more accurate measurement of neutron-gamma rays, an ion chamber is required that is capable of reacting to fine radioactive materials and at the same time not responding to other external electrical components, and is light and lightweight because it must be carried by an individual. Improving impact resistant enclosures may be necessary.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 미세한 중성자-감마선의 측정이 가능하면서 그와 동시에 다른 전기적 요소에는 반응을 하지 않는 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계를 제공하는 데 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a neutron-gamma-ray ion ionization type direct reading personal dosimeter that can measure the fine neutron-gamma rays and at the same time does not react to other electrical elements.
또한 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 가벼우면서 충격에 강한 외장재를 사용하는 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계를 제공하는 데 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a neutron-gamma-ray ion ionizing box direct reading personal dosimeter using a light and impact-resistant exterior material.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 폴리에틸렌(polyethylene)으로 형성된 이온 챔버(ionization chamber) 및 상기 이온 챔버 내에 위치하는 석영 파이버(quartz fiber)를 구비하는 센서부; 상기 석영 파이버의 움직임을 감지할 수 있도록 상기 센서부와 일직선 상에 위치하는 대물 렌즈와 접안 렌즈 및 상기 대물 렌즈와 상기 접안 렌즈 사이에 위치하는 눈금자(scale)를 구비하는 경통 현미경; 및 상기 센서부와 상기 경통 현미경의 외부를 감싸는 케이스로 이루어진 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a sensor unit including an ionization chamber formed of polycarbonate or polyethylene, and a quartz fiber positioned in the ion chamber; A barrel microscope including an objective lens and an eyepiece positioned in line with the sensor unit so as to sense movement of the quartz fiber, and a scale positioned between the objective lens and the eyepiece; And it provides a neutron-gamma-ray ionizing box type direct reading personal dosimeter consisting of a case surrounding the outside of the sensor unit and the barrel microscope.
상기 이온챔버 내부에는 전도성 물질막이 도포될 수 있으며, 나아가서, 상기 전도성 물질막은 그라파이트(graphite)막일 수 있다.A conductive material film may be coated inside the ion chamber, and further, the conductive material film may be a graphite film.
상기 케이스는 알루미늄(Al)으로 이루어진 것일 수 있다.The case may be made of aluminum (Al).
또한, 상기 센서부와 연결되는 리차징(recharging)부를 포함할 수 있다. 상 기 센서부는 상기 석영 파이버와 연결되는 전극을 구비하고, 상기 재충전(recharging)부는 탐침자(charging contact pin)를 구비하는 것을 포함할 수 있으며, 나아가서, 상기 전극과 상기 탐침자는 중성자-감마선의 측정 전 또는 측정 후 서로 접촉하여 상기 석영 파이버의 전하를 재충전시킴으로써 영점을 조절할 수 있다.In addition, the sensor unit may include a recharging unit connected to the sensor unit. The sensor unit may include an electrode connected to the quartz fiber, and the recharging unit may include a charging contact pin. Further, the electrode and the probe may measure neutron-gamma rays. The zero point can be adjusted by recharging the charge of the quartz fiber in contact with each other before or after the measurement.
상기 전극은 알루미늄으로 형성된 것일 수 있으며, 나아가서, 상기 전극은 절연체에 감싸질 수 있다. 또한, 상기 탐침자는 절연체에 감싸질 수 있다. 상기 절연체는 유리 또는 폴리스틸렌(polystyrene)일 수 있다.The electrode may be formed of aluminum, and further, the electrode may be wrapped in an insulator. The probe may also be wrapped in an insulator. The insulator may be glass or polystyrene.
상기 센서부와 리차징부 사이에 벨로우즈(bellows)가 위치하는 것을 포함할 수 있으며, 나아가서, 상기 벨로우즈는 상기 탐침자와 상기 전극을 연결하거나 절연시키는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 상기 벨로우즈는 유리 또는 폴리스틸렌으로 이루어질 수 있다.Bellows may be disposed between the sensor unit and the recharging unit. Further, the bellows may serve to connect or insulate the probe and the electrode. In addition, the bellows may be made of glass or polystyrene.
나아가서, 상기 케이스에 부착된 클립을 포함할 수 있다.Further, it may include a clip attached to the case.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, lengths, thicknesses, and the like of layers and regions may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계를 나 타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a neutron-gamma ray ionization box type direct reading dosimeter according to the present invention.
도면을 참조하면, 상기 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계는 센서부(20), 경통 현미경(10)로 구성된다. 나아가서, 상기 센서부(20)는 리차징부(30)와 연결될 수 있다.Referring to the drawings, the neutron-gamma-ion iontophoretic type direct reading dosimeter consists of a
상기 센서부(20)는 이온 챔버((ionization chamber; 23)를 구비하고, 상기 이온 챔버(23)의 내부에는 석영 파이버(quartz fiber; 21)가 위치한다. 상기 이온 챔버(23)는 폴리카보네이트(polycarbonate) 또는 폴리에틸렌(polyethylene)으로 형성된 것일 수 있다. 상기 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌은 수소원자를 함유하여 감마선은 물론 열중성자의 수소원자에 대해 반응을 하므로 상기 물질들로 상기 이온 챔버(23)가 형성되는 것이 바람직하다.The
다시 설명하면, 상기 이온챔버(23)로 입사된 감마선 또는 열중성자는 상기 이온 챔버(23)를 구성하는 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌의 내부에 존재하는 수소원자와 충돌하게 되어, 상기 수소 원자는 이온화된다. 따라서, 감마선 또는 열중성자가 상기 이온 챔버(23)로 입사하게 되면 상기 이온 챔버(23) 내부에는 상기 감마선 또는 열중성자의 입사량만큼 이온화된 수소 원자의 전자가 존재하게 된다. 그러므로, 선량계가 전리방사선에 조사되면, 이온화된 수소 원자에서 발생한 전자의 전위차만큼 누전이 되고 이러한 전하의 감소량이 상기 석영 파이버(21)에 반영이 되어 움직이게 된다.In other words, gamma rays or thermal neutrons incident on the
상기 석영 파이버(21)는 한 끝이 지지대(26)에 연결되어 있으며, 상기 지지대(26)는 전극(22)에 연결된다. 상기 전극(22)은 알루미늄으로 형성된 것일 수 있 으며, 나아가서, 상기 전극(22)은 절연체(24)에 감싸질 수 있다. 또한, 상기 절연체(24)는 유리 또는 폴리스틸렌일 수 있다.One end of the
상기 이온 챔버(23) 내부에는 전도성 물질막(25)이 도포될 수 있으며, 나아가서, 상기 전도성 물질막(25)은 그라파이트(graphite)막일 수 있다. 상기 이온 챔버(23)를 구성하는 폴리카보네이트 또는 상기 폴리에틸렌은 전도성 물질이 아니므로, 열중성자 또는 감마선에 의한 효과적인 수소 이온의 검출을 위해 상기 전도성 물질막(25)을 도포하는 것이 바람직하다.A
상기 경통 현미경(20)은 대물 렌즈(13), 접안 렌즈(11) 및 눈금자(scale ; 12)을 구비한다. 상기 대물 렌즈(13)는 상기 석영 파이버(21)의 움직임을 감지할 수 있도록 상기 센서부(20)와 일직선 상에 위치한다. 상기 눈금자(12)는 상기 대물 렌즈(13)와 상기 접안 렌즈(11) 사이에 위치하여 상기 석영 파이버(21)의 움직임을 수치화하고, 상기 접안 렌즈(11)를 통하여 수치를 읽을 수 있다.The
도 2는 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계의 센서부의 동작 및 그에 따른 경통 현미경의 측정모습을 나타낸 개념도로써, 센서부와 경통 현미경과의 관계를 나타낸 것이다.Figure 2 is a conceptual diagram showing the operation of the sensor unit of the neutron-gamma-ion ion ionization box direct reading personal dosimeter according to the present invention and the measurement appearance of the tube microscope according to the present invention, showing the relationship between the sensor unit and the tube microscope.
도 1 및 도 2를 동시에 참조하면, 중성자-감마선의 측정 전, 상기 이온 챔버(23)는 (-) 전하로, 상기 전극(22)과 연결된 지지대(26)는 (+) 전하로, 상기 석영 파이버(21)는 (+) 전하로 모두 대전되어 있다. 이 때, 경통 현미경(10)의 상기 눈금자(12)는 0을 가리키게 된다(a).Referring to FIGS. 1 and 2 simultaneously, before the measurement of neutron-gamma rays, the
다음으로, 상기 센서부(20) 즉, 상기 이온 챔버(23) 내로 중성자-감마선(γ) 이 입사하게 되면, 상기 중성자-감마선(γ)의 입사량 만큼 상기 이온 챔버(23)에 존재하는 수소 원자들과 충돌하게 되고, 이 충돌에서 발생한 전자들이 상기 이온 챔버(23) 내로 이동하게 된다. 따라서, 상기 전자들은 상기 석영 파이버(21)의 (+)전하들과 반응하게 되어 상기 석영 파이버(21)는 부분적으로 차징된다. 상기의 부분적으로 차징된 전하량만큼 상기 석영 파이버(21)는 움직이게 되고, 상기 눈금자(12)는 상기 전하량만큼 일정 수치(도 2에는 95를 나타내고 있음)를 가리키게 된다(b).Next, when a neutron-gamma ray γ enters the
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계는 상기 센서부(20)와 연결되는 리차징(recharging)부(30)를 포함할 수 있다. 상기 리차징부(30)는 탐침자(charging contact pin ; 31)를 구비한다. 상기 센서부(20)의 상기 전극(22)과 상기 탐침자(31)는 중성자-감마선의 측정 전 또는 측정 후 서로 접촉하여 상기 석영 파이버(21)의 전하를 리차징시킴으로써 영점을 조절할 수 있다. 즉, 도 2의 중성자-감마선 측정 후 이동(b)한 상기 석영 파이버(21)의 전하를 리차징시킴으로써 상기 눈금자(12)의 수치는 영점 조절되는 것이다.Referring back to FIG. 1, the neutron-gamma ion ionizing box direct reading personal dosimeter according to the present invention may include a
또한, 외부의 전하에 대해 보호하기 위해, 상기 탐침자(31)는 절연체(32)에 감싸질 수 있다. 상기 절연체(32)는 유리 또는 폴리스틸렌(polystyrene)일 수 있다.In addition, to protect against external charge, the
상기 센서부(20)와 리차징부(30) 사이에는 벨로우즈(bellows ; 33)가 위치할 수 있다. 상기 벨로우즈((33)는 상기 탐침자(31)와 상기 전극(22)을 연결하거나 절연시키는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 중성자-감마선의 측정 전이나 측정 후 상기 벨로우즈(33)로 인해 상기 탐침자(31)가 이동함으로써, 상기 전극(22)과 연결하게 되어 상기 석영 파이버(21)를 리차징시키게 된다. 또한, 중성자-감마선의 측정 시에는 상기 탐침자(31)와 상기 전극(22) 사이에 일정 간격을 형성함으로써 서로 절연시키는 역할을 수행하게 된다.Bellows 33 may be located between the
상기 벨로우즈(33)는 외부 전하의 영향을 방지하기 위해 절연체로 이루어진 것일 수 있으며, 유리 또는 폴리스틸렌으로 이루어질 수 있다.The bellows 33 may be made of an insulator to prevent the influence of external charge, and may be made of glass or polystyrene.
상기 센서부(20)와 상기 경통 현미경(10)의 외부에는 그를 감싸는 케이스(40)가 위치한다. 상기 케이스(40)는 상기 리차징부(30)의 외부에도 위치할 수 있다. 또한, 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인 선량계의 경량화와 내충격성을 위해 상기 케이스(40)는 알루미늄으로 구비하는 것이 바람직하다.The
나아가서, 상기 케이스(40)에는 사용자의 편리성을 위해 클립(50)을 부착할 수 있다.In addition, the
이하, 본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인 선량계를 하기 실험예를 통해 설명하겠는바, 하기 실험예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the neutron-gamma ray ionization box-type direct reading personal dosimeter according to the present invention will be described through the following experimental examples, the following experimental examples are not limited to the examples for explaining the present invention.
[실험예]Experimental Example
이온 ion 챔버의Of chamber 제작 making
이온 챔버란 방사선이 기체 안에서 일으킨 이온화 작용을 이용하여 방사선의 세기 및 에너지 등을 전기적으로 검출 및 측정을 하는 장치이고, 이온 챔버의 재질에 따라 방사선의 종류 및 에너지 의존성이 달라진다. 따라서, 열중성자용 디텍터, 즉, 이온 챔버의 구성 물질은 상기에서 설명한 바와 같이 수소가 다량 함유된 재질을 사용해야 한다.An ion chamber is an apparatus that electrically detects and measures the intensity and energy of radiation by using an ionization action generated in a gas, and the type and energy dependence of radiation vary depending on the material of the ion chamber. Therefore, the material for the thermal neutron detector, that is, the constituent material of the ion chamber should use a material containing a large amount of hydrogen as described above.
상기 디텍터의 소재로 수소와 카본의 비율이 1:1 또는 2:1인 고체 또는 액체 폴리머, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 등의 재질로 된 봉으로 이온 챔버를 제작하여 실험하였다. 그리고, 이온 챔버는 전도성이 있어야 함으로 제작된 이온 챔버 내에 전도성 물질(graphite)를 도포하였다. 각 재질로 제작된 이온 챔버를 중성자 선원에 조사한 결과 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌 이온챔버가 중성자에 더욱 반응함을 알 수 있었다.As the material of the detector, an ion chamber was experimented with a rod made of a solid or liquid polymer having a ratio of hydrogen and carbon of 1: 1 or 2: 1, polyethylene, polypropylene, and polycarbonate. In addition, the ion chamber was conductive, and thus, a conductive material (graphite) was coated in the manufactured ion chamber. Irradiation of the ion chambers made of each material to the neutron source revealed that the polycarbonate and polyethylene ion chambers were more responsive to the neutrons.
상기 이온챔버는 내부 직경 10.2mm, 외부 직경 11.9mm, 내부 길이 17.6mm로 제작하였으며, 석영 파이버의 움직임을 관찰하기 위해 직경 2.2mm의 동공을 형성하였다.The ion chamber was manufactured with an inner diameter of 10.2 mm, an outer diameter of 11.9 mm, and an inner length of 17.6 mm, and formed pores with a diameter of 2.2 mm to observe the movement of the quartz fiber.
경통Barrel 현미경의 제작 Making of microscope
중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인 선량계에서 사용되는 소형 현미경은 중요한 한 부분으로 석영 파이버의 이동 거리를 측정하기 위한 중요한 요소이다. 광학적 구조는 도 1에 나타난 바와 같이 접안렌즈 - 눈금자 - 대물렌즈로 구성하였다. 경통 현미경의 사양은 다음의 표 1과 같이 구성하였으며, 렌즈의 배율 조정은 줌 형태로 제작하였다.Small microscopes used in neutron-gamma ion iontophoretic direct-to-person personal dosimeters are an important part of measuring quartz fiber travel distances. The optical structure is composed of an eyepiece-ruler-objective lens as shown in FIG. The specification of the barrel microscope was configured as shown in Table 1 below, and the magnification of the lens was manufactured in a zoom form.
[표 1]TABLE 1
상기 실험예의 이온 챔버와 경통 현미경으로 구성된 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인 선량계는 외형은 알루미늄 케이스 재질로, 길이는 114mm, 직경은 15.5mm로 제작하였으며, 방사선의 측정범위가 0~2mSv(0~200mR)으로 우수한 측정 특성을 나타내었다.The neutron-gamma-ion iontophoretic type direct dose dosimeter composed of the ion chamber and the tube microscope of the experimental example was made of aluminum case material, length 114mm, diameter 15.5mm, and the measurement range of radiation was 0-2mSv (0 ~ 200mR) showed excellent measurement characteristics.
본 발명에 따른 중성자-감마선 이온전리함형 직독식 개인선량계는 비전도성물질인 폴리카보네이트 또는 폴리에틸렌으로 이온챔버를 구성하고 내부에 전도성 물질막을 도포함으로써 미세한 중성자-감마선의 측정이 가능하면서 그와 동시에 다른 전기적 요소에는 반응을 하지 않는 장점이 있다. 또한, 석영 파이버의 차징의 역할을 하는 전극과 탐침자의 외부를 절연체로 감싸줌으로써 다른 전기적 요소로부터 센서부를 보호하여 중성자-감마선의 측정을 더욱 정확하게 할 수 있는 효과가 있다.The neutron-gamma ion ionizing box direct reading personal dosimeter according to the present invention is composed of an ion chamber made of polycarbonate or polyethylene, which is a non-conductive material, and a conductive material film is applied therein, thereby making it possible to measure minute neutron-gamma rays while simultaneously Urea has the advantage of not reacting. In addition, by covering the outside of the electrode and the probe, which serves as the charging of the quartz fiber with an insulator, there is an effect that can more accurately measure the neutron-gamma rays by protecting the sensor from other electrical elements.
또한, 가벼우면서 충격에 강하며 저렴한 알루미늄 외장재를 사용하여 제품의 단가를 낮추며, 개인선량계의 외부를 보호함으로써 내구성을 더욱 강화한 장점이 있다.In addition, by using a lightweight, impact-resistant and inexpensive aluminum enclosure lowers the unit cost of the product, there is an advantage to further strengthen the durability by protecting the outside of the personal dosimeter.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (15)
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