KR102441179B1 - 잉크 경화의 오프타임을 조절하며 잉크의 색감과 질감을 선명하게 하는 uv 프린터용 헤드 - Google Patents

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Abstract

잉크 경화의 오프타임을 조절하며 잉크의 색감과 질감을 선명하게 하는 UV 프린터용 헤드를 제공한다. 상기 UV 라벨프린터용 헤드는 피딩롤러에 의해 이송되는 인쇄용 라벨용지에 이미지를 출력하는 UV 프린터에 장착되는 헤드에 있어서, 상기 UV 프린터의 하우징에 고정되는 케이싱; 상기 케이싱 내부에 이송되는 상기 인쇄용 라벨용지의 상측으로 서로 일정간격으로 배치되는 2 이상의 헤드유니트; 상기 인쇄용 라벨용지의 이송방향으로 상기 각 헤드유니트의 후단에 배치되는 경화부를 가지는 경화장치를 포함하고, 상기 2 이상의 헤드유니트는 서로 다른 잉크를 도포하는 것을 특징으로 한다.

Description

잉크 경화의 오프타임을 조절하며 잉크의 색감과 질감을 선명하게 하는 UV 프린터용 헤드{UV PRINTER HEAD THAT CONTROLS THE OFF-TIME OF INK CURING AND SHARPENS THE COLOR AND TEXTURE OF INK}
본 발명은 잉크 경화의 오프타임을 조절하며 잉크의 색감과 질감을 선명하게 하는 UV 프린터용 헤드에 관한 것이다.
프린터 또는 프린터의 발달로 종래의 일반적인 출력매체인 종이 또는 얇은 플라 스틱 페이퍼뿐만 아니라, 나무판, 유리판, 석판 등등 다양한 출력매체에 대해서도 출력이 가능하게 되었다.
상기와 같은 기술적 진보는 프린터 또는 프린터에 UV잉크를 사용함으로써 이루어졌다. UV잉크는 출력매체에 뿌려진 후 자외선광을 조사해 주기만 하면 고착이 되는 성질이 있기 때문에 대상이 되는 출력매체를 가리지 않는다.
특히, 이러한 UV잉크젯 기술은 VOC(Volatile Organic Compounds)를 방출하 지 않는 친환경 기술로서, 이미 유럽과 미국 등 선진국을 중심으로 기존의 솔벤트 프린팅 시장을 대체하며 그 수요가 급격히 늘어나고 있다.
또한, 최근에는 UV프린터를 이용하여 라벨에 원하는 이미지를 출력하는 UV 라벨 프린터가 개발되어 사용중이다. UV 라벨 프린터는 친환경적인 장점뿐만 아니라, 기존의 오프셋 방식을 이용하는 라벨출력 방식을 대체할 수 있는 대안으로 급부상 중에 있다. 다양한 데이터의 변화, 소수량 고품질의 출력 등의 장점이 대표적이다.
라벨은 일반적으로 상업용으로 사용되기 때문에 소비자의 관심을 끌기 위해서 다 양한 기법이 적용되고 있으며, 특히 광택효과를 주기 위한 바니시 잉크와 선명한 색상표 현을 위한 화이트 잉크 등과 같은 특수잉크를 사용하고 있다.
그러나, 이러한 특수잉크는 일반적인 색을 표현하는 잉크와 달리 어느 정도 공기 중에서 노출이 되어야만 원하는 질감을 얻을 수 있다. 또, 같은 종류의 잉크라고 하더라도잉크 제조사에 따라 각각 다른 경화 특성을 나타내고 있다.
따라서 기존의 출력 방식으로는 특수잉크의 경화에 대하여 만족할 만한 품질을 얻을 수 없었다. 또한, 기존의 UV프린터는 모든 색상을 일률적으로 도포하고 난 뒤에 경화를 하기 때문에, 도포 후 경화개시 전까지의 시간동안 다른 잉크색끼리 서로 혼합하여 색감이 떨어지고 전체적으로 출력물이 선명하지 못한 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 잉크 경화의 오프타임을 조절하며 잉크의 색감과 질감을 선명하게 하는 UV 프린터용 헤드를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 UV 프린터용 헤드는 피딩롤러에 의해 이송되는 인쇄용 라벨용지에 이미지를 출력하는 UV 프린터에 장착되는 헤드에 있어서, 상기 UV 프린터의 하우징에 고정되는 케이싱; 상기 케이싱 내부에 이송되는 상기 인쇄용 라벨용지의 상측으로 서로 일정간격으로 배치되는 2 이상의 헤드유니트; 상기 인쇄용 라벨용지의 이송방향으로 상기 각 헤드유니트의 후단에 배치되는 경화부를 가지는 경화장치를 포함하고, 상기 2 이상의 헤드유니트는 서로 다른 잉크를 도포하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 경화장치는, 상기 케이싱 하부에 형성되는 가이드로드에 고정되는 슬라이더; 상기 가이드로드에 평행하게 배치되는 경화랙기어; 상기 슬라이더와 일체이고, 하부에 LED가 장착되는 경화부; 상기 경화부의 일측에 형성돼서 경화구동모터에 의해 구동하는 상기 랙기어와 치합하는 경화구동피니언을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 경화장치는 상기 경화구동모터의 속도조절에 의해 상기 라벨용 인쇄용지와 동일한 속도로 이동이 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면 잉크종류에 관계없이 원하는 수준의 경화가 가능하여 출력품질을 향상시킬 수 있으며, 전후처리를 별도로 할 필요가 없어 생산시간을 줄일 수 있을 뿐 아니라 장비에 소요되는 비용도 줄일 수 있다.
특히, 잉크 특성에 따른 경화로 인하여 미려한 질감 또는 색감의 표현이 가능할뿐만 아니라, 잉크 색상별로 경화시키는 것에 의해 잉크입자의 고유색을 발현시켜 선명한 화질의 출력물을 얻을 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 UV 라벨프린터용 헤드어셈블리의 개략도이다.
도 2 내지 도 4b는 도 1의 UV 라벨프린터용 헤드어셈블리를 이용한 출력물의 개략도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 UV 프린터용 헤드(110)는 도 1에 도시된 바와 같이, 피딩롤러(106,108)에 의해 이송되는 인쇄용 라벨용지(10)에 이미지를 출력하는 UV 프린터(100)에 장착된다. 상기 UV 프린터(100)의 구성은 종래기술과 다르지 않으므로, 여기에서는 구체적인 설명은 생략한다.
상기 UV 프린터용 헤드(110)는 상기 UV 프린터의 하우징(102)의 상부에 장착된다. 따라서, 상기 헤드(110)의 하측으로 인쇄용 라벨용지(10)가 이동된다.
상기 UV 프린터용 헤드(110)는 상기 하우징(102)에 고정되는 케이싱(111)과, 상기 케이싱(111) 내부 하측으로 배치되는 2 이상의 헤드유니트(112,114) 및 2 이상의 경화부(116,134)를 가지는 경화장치를 포함한다.
상기 헤드유니트(112,114)는 색잉크(12,18,19), 화이트잉크(16), 바니시잉크(14)와 같이 다양한 종류의 잉크를 분사하도록 구성될 수 있으며, 이를 위하여 상기 헤드유니트(112,114)에 배치되는 헤드노즐(113)의 모양 또는 크기를 조절할 수 있다.
상기 헤드유니트(112,114)의 후단에는 각 헤드유니트(112,114)에서 분사된 잉크를 경화시키는 경화부(116,134)가 배치된다. 따라서, 잉크의 종류에 따른 개별적인 경화를 통해 잉크 자체가 가지고 있는 특성을 잘 표현할 수 있다.
상기 경화장치는 상기 경화부(116,134)를 상기 케이싱 하부에 형성되는 가이드로드(130,132)에 고정되는 슬라이더(124,126)과, 상기 가이드로드(130,132)에 평행하게 배치되는 경화랙기어(128)와, 상기 슬라이더(124,126)와 일체이고 하부에 LED(118)가 설치되는 경화부(116,134)와, 상기 경화부(116,134)의 일측에 형성돼서 경화구동모터(120)에 의해 구동하는 상기 랙기어(128)와 치합하는 경화구동피니언(122)을 포함한다.
상기 가이드로드(130,132)는 안정적인 고정을 위해 2개를 사용할 수 있으며, 단면의 형상에 따라 1개의 가이드로드를 사용하는 것도 가능하다. 상기 슬라이더(124,126)는 안정적인 고정을 위해 상기 경화부(116,134)의 상측에 형성시켰으나, 그 위치의 제한은 없다.
상기 LED(118)는 UV광을 방출하는 기구로써, 상기 LED(118)가 발생하는 UV광의 파장범위에는 UV잉크의 경화를 위한 특정한 파장인 245nm를 포함한다.
그리고, 상기 경화부(116,134)를 이동시키기 위해서는 리니어 모터 등을 고려하는 것도 가능하지만, 구조의 단순화를 위하여 본 발명의 실시예에서는 랙기어와 피니언을 이용하였다.
따라서 상기 경화부(116,134)에 내설된 경화구동모터(120) 각각을 제어하는 것에 의해 상기 경화부(116,134)의 위치 및 속도를 제어하는 것이 가능하다. 상기 경화구동모터(120)의 제어는 도시되지 않은 제어부에 의한다.
본 발명에 따른 UV 프린터용 헤드(110)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 이하, 상기 UV 프린터용 헤드(110)의 작동모습에 대해 설명한다.
먼저, 도 2의 경우와 같이 일반적인 색잉크(12)와 바니시잉크(14)를 사용하는 경우를 설명한다. 먼저, 좌측의 헤드유니트(112)에서 상기 라벨용 인쇄용지(10)에 색잉크(12)를 도포하고 좌측의 경화부(116)에 의해 상기 색잉크(12)를 경화시킨다. 이 때, 상기색잉크(12)의 경화시간의 조절을 위해 상기 헤드유니트(112)가 상기 라벨용 인쇄용지(10)를 따라 이송하면서 일정시간 동안 UV광을 조사할 수 있다.
그리고, 다음으로 경화된 색잉크(12)의 상측으로 우측의 헤드유니트(114)에 의해 바니시잉크(14)를 도포한다. 도포된 바니시잉크(14)는 우측의 경화부(134)에 의해 경화된다. 상기 바니시잉크(14)의 경우 색잉크(12)에 비하여 경화시간이 길어야 하며, 도포후 경화개시 전까지 시간갭을 충분히 가지는 것이 바니시잉크의 광택특성을 나타낼 수 있다.
이를 고려하여 상기 경화부(134)에 의한 최초 UV광 방출시기 및 경화종료시점을 정할 수 있다.
도 3의 경우와 같이 바탕색으로써 화이트잉크(16)를 도포하는 경우를 설명한다. 먼저, 좌측의 헤드유니트(112)에서 상기 라벨용 인쇄용지(10)에 화이트잉크(16)를 도포하고 좌측의 경화부(116)에 의해 상기 화이트잉크(16)를 경화시킨다. 이 때, 상기 화이트잉크(16)의 경화시간의 조절을 위해 상기 헤드유니트(112)가 상기 라벨용 인쇄용지(10)를 따라 이송하면서 일정시간 동안 UV광을 조사할 수 있다.
그리고, 다음으로 경화된 화이트잉크(16)의 상측으로 우측의 헤드유니트(114)에 의해 색잉크(12)를 도포한다. 도포된 색잉크(12)는 우측의 경화부(134)에 의해 경화된다. 상기 화이트잉크(16)의 경우 색잉크(12)에 비하여 경화시간이 길어야 하며, 도포후 경화개시 전까지 시간갭을 충분히 가져야 한다. 이를 고려하여 상기 경화부(116)에 의한 최초 UV광 방출시기 및 경화종료시점을 정할 수 있다.
도 4a 및 도 4b의 경우와 같이 서로 다른 색의 색잉크(18,19)를 도포하는 경우를 설명한다. 먼저, 좌측의 헤드유니트(112)에서 상기 라벨용 인쇄용지(10)에 색번짐이 큰색잉크(18)(예를 들어, 마젠타 잉크, 시안 잉크)를 도포하고 좌측의 경화부(116)에 의해 상기 색잉크(18)를 경화시킨다.
그리고, 다음으로 경화된 상기 색잉크(18)의 주변공간으로 우측의 헤드유니트(114)에 의해 나머지 색잉크(19)(예를 들어, 블랙 잉크, 옐로우 잉크)를 도포한다. 도포된 색잉크(19)는 우측의 경화부(134)에 의해 경화된다. 따라서, 먼저 도포된 색잉크(18)와 나중에 도포된 색잉크(19)가 모두 자기색을 올바르게 발현하는 것이 가능하다.
한편, 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 변형례(미도시)에서는 케이싱(111)을 승하강시키는 승하강 액추에이터(미도시; 일 예로, 스텝모터, 유/공압실린더 등)가 추가될 수 있다. 승하강 액추에이터는 좌측의 헤드유니트(112; 제1헤드유니트)와 우측의 헤드유니트(114; 제2헤드유니트)를 승하강시켜 인쇄용 라벨용지(10)와 제1 내지 제2헤드유니트(112, 114)의 거리를 조절할 수 있다. 잉크의 종류마다 적정 도포(분사) 거리가 있는 것을 고려한 것으로서, 이에 따라, 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 변형례에서는 잉크의 종류에 따라 케이싱(111)을 승하강시킴으로써 적정 잉크 도포 거리를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 변형례(미도시)에서는 좌측의 경화부(116; 제1경화부)에 복수의 LED(118)의 출사광의 초점을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 제1렌즈구동장치(미도시; 일 예로, 보이스코일모터)가 추가될 수 있으며, 우측의 경화부(134; 제2경화부)에 복수의 LED(118)의 출사광의 초점을 각각 독립적으로 조절할 수 있는 복수의 제2렌즈구동장치(미도시; 일 예로, 보이스코일모터)가 추가될 수 있다. 한편, 복수의 제1렌즈구동장치와 복수의 제2렌즈구동장치는 승하강 액추에이터의 구동에 연동하여 구동할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 변형례(미도시)에서는 케이싱(111)이 정위치에서 대기상태에 있다가, 제1잉크가 도포되기 전의 제1작동구간에서 케이싱(111)이 승하강 액추에이터에 의해 승강되거나 하강되어 제1헤드유니트(112)와 인쇄용 라벨용지(10)의 사이의 거리가 제1잉크의 적정 도포 거리가 되도록 제어될 수 있으며 후행으로 제1렌즈구동장치는 승하강 액추에이터의 구동에 연동되어 구동하여 제1경화부(116)의 복수의 LED(118)의 초점이 승하강 액추에이터에 의해 변동된 거리의 인쇄용 라벨용지(10)에 존재하도록 제어될 수 있으며, 그 다음, 제1잉크가 분사되고 경화되는 제2작동구간에서는 상술한 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 동작과 동일한 동작으로 제1헤드유니트(112)와 제1경화부(116)가 작동하여 제1잉크가 분사 및 경화될 수 있으며, 그 다음, 제1잉크의 경화가 끝나고 제2잉크가 분사되기 전의 제3작동구간에서 케이싱(111)이 승하강 액추에이터에 의해 승강되거나 하강되어 제2헤드유니트(114)와 인쇄용 라벨용지(10)의 사이의 거리가 제2잉크의 적정 도포 거리가 되도록 제어될 수 있으며 후행으로 제2렌즈구동장치는 승하강 액추에이터의 구동에 연동되어 구동하여 제2경화부(134)의 복수의 LED(118)의 초점이 승하강 액추에이터에 의해 변동된 거리의 인쇄용 라벨용지(10)에 존재하도록 제어될 수 있으며, 그 다음, 제2잉크가 분사되고 경화되는 제4작동구간에서는 상술한 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 동작과 동일한 동작으로 제2헤드유니트(114)와 제2경화부(134)가 작동하여 제2잉크가 분사 및 경화될 수 있다. 이에 따라, 케이싱(111)의 승강이나 하강 후에 제1렌즈구동장치와 제2렌즈구동장치가 작동함으로써 승하강과정에서 떨림에 의해 렌즈구동장치의 오작동으로 광학적 오차가 생기는 것을 방지할 수 있다.
나아가 본 발명의 UV 프린터용 헤드(110)의 변형례(미도시)에서는 케이싱(111)에 케이싱(11)의 자세(기울어진 각도)를 측정하는 자세 제어 센서(미도시)가 배치되고, 인쇄용 라벨용지(10)가 이동하는 벨트(미도시)에 벨트의 자세(기울어진 정도)를 제어하는 자세 제어 액추에이터(미도시)가 추가되어, 제1작동구간과 제3작동구간에서 케이싱(11)의 자세를 자세 제어 센서가 실시간으로 측정하고 벨트의 케이싱(11)의 자세에 매칭되도록 자세 제어 액추에이터가 벨트의 자세를 변경함으로써, 케이싱(11)과 벨트를 항상 정렬 상태로 셋팅하여 케이싱(111)의 승하강 과정에서 케이싱(111)의 자세가 정자세에서 이탈하더라도 벨트의 자세로 보정함으로써 잉크의 도포와 경화가 잘못되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (3)

  1. 피딩롤러에 의해 벨트를 따라 이송되는 인쇄용 라벨용지에 이미지를 출력하는 UV 프린터에 장착되는 프린터용 헤드에 있어서,
    상기 UV 프린터의 하우징에 고정되는 케이싱;
    상기 케이싱을 승하강시키는 승하강 액추에이터;
    상기 케이싱의 자세를 측정하는 자세 제어 센서;
    상기 벨트의 자세를 제어하는 자세 제어 액추에이터;
    상기 케이싱 내부에 이송되는 상기 인쇄용 라벨용지의 상측으로 서로 일정간격으로 배치되며, 제1잉크를 도포하는 좌측의 헤드유니트와 제1잉크와 다른 제2잉크를 도포하는 우측의 헤드유니트; 및
    상기 인쇄용 라벨용지의 이송방향으로 상기 좌측의 헤드유니트의 후단에 배치되며 하부에 복수의 LED가 장착되는 좌측의 경화부와 상기 우측의 헤드유니트의 후단에 배치되며 하부에 복수의 LED가 장착되는 우측의 경화부를 포함하는 경화장치를 포함하고,
    상기 경화장치는,
    상기 케이싱 하부에 형성되는 가이드로드에 고정되는 슬라이더;
    상기 가이드로드에 평행하게 배치되는 경화랙기어;
    상기 2이상의 경화부의 일측에 형성돼서 경화구동모터에 의해 구동하는 상기 랙기어와 치합하는 경화구동피니언; 및
    상기 좌측의 경화부의 복수의 LED의 출사광의 초점을 각각 독립적으로 조절하는 복수의 제1렌즈구동장치와, 상기 우측의 경화부의 복수의 LED의 출사광의 초점을 각각 독립적으로 조절하는 복수의 제2렌즈구동장치를 더 포함하고,
    상기 좌측의 경화부와 상기 우측의 경화부는 상기 슬라이더와 일체이고,
    상기 프린터용 헤드는,
    제1잉크가 도포되기 전의 제1작동구간에서, 상기 좌측의 헤드유니트와 인쇄용 라벨용지 사이의 거리가 제1잉크의 적정 도포 거리가 되도록, 상기 케이싱이 상기 승하강 액추에이터에 의해 승강 또는 하강하도록 제어된 다음, 상기 제1렌즈구동장치가 상기 승하강 액추에이터의 구동에 연동되어 상기 좌측의 경화부의 복수의 LED의 초점이 상기 승하강 액추에이터에 의해 변동된 거리의 인쇄용 라벨용지에 존재하도록 제어된 다음,
    제1잉크가 분사되고 경화되는 제2작동구간에서, 상기 좌측의 헤드유니트와 상기 좌측의 경화부가 작동한 다음,
    제2잉크가 분사되기 전의 제3작동구간에서, 상기 우측의 헤드유니트와 인쇄용 라벨용지 사이의 거리가 제2잉크의 적정 도포 거리가 되도록, 상기 케이싱이 상기 승하강 액추에이터에 의해 승강 또는 하강하도록 제어된 다음, 상기 제2렌즈구동장치가 상기 승하강 액추에이터의 구동에 연동되어 상기 우측의 경화부의 복수의 LED의 초점이 상기 승하강 액추에이터에 의해 변동된 거리의 인쇄용 라벨용지에 존재하도록 제어된 다음,
    제2잉크가 분사되고 경화되는 제4작동구간에서, 상기 우측의 헤드 유니트와 상기 우측의 경화부가 작동되고,
    상기 자세 제어 센서는 제1작동구간과 제3작동구간에서 상기 케이싱의 자세를 실시간으로 측정하고, 상기 자세 제어 액추에이터는 상기 벨트가 상기 케이싱의 자세에 매칭되어 상기 케이싱과 정렬되도록 상기 벨트의 자세를 보정하는 것을 특징으로 하는 UV 프린터용 헤드.
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