KR200203850Y1 - Filter paper for air filter - Google Patents

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KR200203850Y1
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이재민
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황범수
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Abstract

본 고안은 자동차용 에어필터의 여과지에 관한 것으로서, 차량용 에어필터에 사용되는 종이 여과지에 있어서, 상기 여과지의 일면에 다공질막이 형성되도록 폴리 우레탄을 베이스로 하는 수지층이 0.4-0.6㎛ 의 두께로 코팅(coating)된 것을 특징으로 함에 의해; 여과지 표면에 접하게 되는 대부분의 먼지는 코팅층에 부딪겨 떨어지게 된다. 이에 의해 에어필터의 수명이 신장되며, 그 표면에 부착된 먼지는 쉽게 떨어낼 수 있어 수명연장에 있어 더욱 유리하게 된다. 본 고안에 의한 에어필터에 의하면, 수분에 대한 저항력이 강하므로 수분에 의한 필터의 손상이 적다.The present invention relates to a filter paper of a car air filter, in the paper filter paper used in a vehicle air filter, a polyurethane-based resin layer is coated with a thickness of 0.4-0.6㎛ so that a porous membrane is formed on one surface of the filter paper. by being coated; Most of the dust on the surface of the filter paper will hit the coating layer and fall off. As a result, the life of the air filter is extended, and dust adhering to the surface of the air filter can be easily removed, which is more advantageous in extending the life. According to the air filter according to the present invention, since the resistance to moisture is strong, there is little damage to the filter by moisture.

Description

에어필터의 여과지{Filter paper for air filter}Filter paper for air filter

본 고안은 필터에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는 차량, 가스 터빈 등에 사용되는 에어필터의 여과지에 관한 것이다.The present invention relates to a filter, and more particularly, to a filter paper of an air filter used in a vehicle, a gas turbine, and the like.

필터는 기계, 실내 또는 설비 내에 공기와 함께 유입되는 유해 분진 등을 제거 또는 차단하기 위한 수단으로서, 습식과 건식으로 대별된다. 필터는 또한 대용량으로 유입되는 공기를 정화하기 위한 집진기에 내장되어 사용되고 있다. 본 고안은 건식 필터에 관련된 것으로서 특히 자동차의 에어필터에 적용될 수 있는 개선된 여과지를 제공한다.The filter is a means for removing or blocking harmful dusts, etc. introduced with the air in a machine, a room or a facility, and is classified into wet and dry. Filters are also used incorporating dust collectors to purify the incoming air in large quantities. The present invention relates to a dry filter and in particular provides an improved filter paper which can be applied to an air filter of an automobile.

건식 필터에 사용되는 여과방식으로는 부직포를 이용한 Depth 여과방식과, 종이인 여과지를 이용한 Surface 여과방식이 있다. Depth방식은 접하게 되는 먼지를 부직포의 포집용량에 이르기까지 포집하는 방식이며, 표면여과방식은 필터에 부딪히게 되는 먼지를 표면에 결착시키거나 튀어 나가게 하는 방식이다.Filtration methods used in dry filters include Depth filtration using a nonwoven fabric and Surface filtration using a paper filter paper. Depth method is to collect the contacted dust up to the collection capacity of the nonwoven fabric, and surface filtration method is to bind the dust to the filter or to stick out to the surface.

승용차용으로 사용되어 왔던 여과방식으로는 표면여과방식이 대표적이다. 즉, 차량의 엔진으로 공급되는 공기는 에어필터가 장착되는 필터 하우징의 흡입구를 통해 인입된다. 에어필터는 여과지와 이 여과지를 특정한 형상으로 고정시키는 틀로 구성된다. 여과지는 단면적 증가를 위해 다수의 겹으로 폴딩되어 있는 것이 보통이며, 틀은 금속, 플라스틱 또는 고무로 되어 있다.Surface filtration is a typical filtration method that has been used for passenger cars. That is, the air supplied to the engine of the vehicle is introduced through the inlet of the filter housing in which the air filter is mounted. An air filter consists of a filter paper and a frame for fixing the filter paper to a specific shape. The filter paper is usually folded in multiple layers to increase the cross-sectional area, and the frame is made of metal, plastic or rubber.

종래의 차량용 에어필터의 여과지로는 다공성으로서 두터운 특수 종이가 사용되어 왔다. 에어필터는 주기적으로 압축공기를 분사함으로써 그의 표면에 접착되어 있는 먼지층을 제거해주어야 하며, 여과지의 수명이 다하게 되면 필터를 교체해주어야 한다. 이는 표면여과방식이라 하여도 여과지가 종이로 되어 있기 때문에 에어필터의 사용기간이 지남에 따라 그 내부로 침투하여 고정되는 먼지 입자의 양이 증가하기 때문이다.As a filter paper of a conventional vehicle air filter, a thick special paper has been used. The air filter should be periodically sprayed with compressed air to remove the dirt layer adhering to its surface, and the filter should be replaced when the filter paper reaches the end of its life. This is because even in the surface filtration method, since the filter paper is made of paper, the amount of dust particles penetrating into and fixed inside the air filter increases over time.

종이를 여지로 사용하는 에어필터는 장갑차, 전차와 같은 군수차량, 건설용 중장비 또는 가스 터빈 등 여러 곳에서 사용되고 있다. 종이 여과지를 사용하는 에어필터는, 장치 내에 유입되는 공기의 저항치가 설정값 이상이 되는 경우 에어의 반대방향으로 압축공기를 분사하여 쌓인 먼지를 자동적으로 제거하는 시스템(Pulsing system)을 가지는 경우가 있다.Paper filters are used in many places, including armored vehicles, military vehicles such as tanks, heavy equipment for construction, or gas turbines. An air filter using paper filter paper may have a pulsing system that automatically removes accumulated dust by spraying compressed air in a direction opposite to the air when the resistance of the air flowing into the apparatus is greater than or equal to a set value. .

한편, 부직포의 표면에 다공질 코팅을 함으로써 개선된 기능의 Depth 여과방식을 사용하는 집진기용 에어필터가 소개되어 왔다. 이러한 에어필터는 소각로, 시멘트 공장 등에서 사용되고 있는 상황이며, 미국특허 제 5,528,118호에 그에 대한 제조방법이 예시되고 있다. 상기 특허를 비롯하여 전세계에서 사용되고 있는 다공질 코팅방식을 채용하고 있는 필터는 그의 주요 재료가 부직포로 한정되어 있을 뿐이다.On the other hand, air filters for dust collectors using an improved depth filtration method by applying a porous coating on the surface of the nonwoven fabric have been introduced. Such air filters are used in incinerators, cement plants, and the like, and US Pat. No. 5,528,118 illustrates a method for manufacturing the same. The filter employing the porous coating method used around the world, including the above patents, is limited only to its nonwoven fabric.

또한, 이들의 원천기술이라 할 수 있는 수용성 다공질 코팅방법은 부직포 합성 피혁의 코팅방법으로도 널리 알려져 있는 기술이다. 종래에 시도되어 왔던 위와 같은 여과방식은 코팅기술 자체에 대해서만 그 노력이 있어 왔다. 즉, 코팅막의 밀도, 코팅되는 주요 재료에 첨가하는 보조재료의 개발 등이 주요 관심이었다.In addition, the water-soluble porous coating method, which can be referred to as their original technology, is a technique widely known as a coating method of nonwoven synthetic leather. The filtration method, which has been tried in the past, has been made only for the coating technology itself. In other words, the density of the coating film, the development of auxiliary materials added to the main material to be coated, and the like were of major interest.

이에 대해 본 고안은 종이 여지를 사용하는 에어필터의 수명을 연장할 수 있는 에어필터의 여과지를 제공하는데 그 목적을 가진다.In this regard, the present invention has an object to provide a filter paper of the air filter that can extend the life of the air filter using a paper filter.

이를 위해 본 고안은 상기한 여과재 즉 부직포의 표면에 다공질 코팅을 하는 종래의 기술을 개선 및 응용하여 에어필터의 제작에 이용한다.To this end, the present invention improves and applies the conventional technique of applying a porous coating on the surface of the filter material, that is, the nonwoven fabric, and uses the same to prepare an air filter.

도 1은 본 고안에 의한 차량용 에어필터의 구성도 및 그의 부분확대도이다.1 is a configuration diagram and a partially enlarged view of a vehicle air filter according to the present invention.

도 2는 본 고안에 의한 우레탄 베이스의 코팅층을 가지는 여과지와 종래의 여과지의 압력손실을 대비한 실험결과의 그래프이다.Figure 2 is a graph of the experimental results of the pressure loss of the filter paper and the conventional filter paper having a coating layer of the urethane base according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

2 ; 차량용 에어필터 4 ; 여과지2 ; Vehicle air filter 4; Filter paper

6 ; 틀체 8 ; 코팅층6; Frame 8; Coating layer

12 ; 종이층12; Paper layer

상기의 목적은, 차량용 에어필터에 사용되는 종이 여과지에 있어서, 상기 여과지의 일면에 다공질막이 형성되도록 폴리 우레탄을 베이스로 하는 수지층이 얇게 코팅(coating)된 것을 특징으로 하는 차량용 에어필터의 여과지에 의해 달성된다.The above object is to filter paper of a vehicle air filter, characterized in that in the paper filter paper used in the vehicle air filter, a resin layer based on polyurethane is thinly coated (coating) so that a porous membrane is formed on one surface of the filter paper. Is achieved.

본 고안에서 사용하는 우레탄 코팅기술은 현재 세계적으로 널리 시행되고 있는 방식 가운데 하나를 채용한다. 그러한 방식은 롤형태로 감긴 원재를 이완시켜가며, 액상인 폴리우레탄 에멀젼 수지 복합체에 침지시키는 공정을 기본으로 한다. 또는 역시 롤형태로 감긴 원재를 이완시켜가며 그의 표면에 상기 복합체를 균일하게 분사(Injection)하는 방식이 사용될 수 있다.The urethane coating technology used in the present invention adopts one of the methods currently widely practiced worldwide. Such a method is based on the process of relaxing the raw material wound in the form of a roll and immersing it in a liquid polyurethane emulsion resin composite. Alternatively, a method of uniformly injecting the composite onto the surface of the raw material wound in a roll shape may also be used.

복합체는 주재가 폴리우레탄 수지이며, 이에 더하여 종래에 사용되어 왔던 각종의 보조재가 첨가될 수 있다. 이는 기본적으로 필터의 통기효율, 압력손실 또는 포집효율 등을 고려하여 선택될 것이며, 제조비용 또한 복합체의 조제에 있어 참조된다.The composite material is a polyurethane resin as a main material, and in addition, various auxiliary materials that have been conventionally used may be added. This will basically be chosen in consideration of the ventilation efficiency, pressure loss or collection efficiency of the filter, the manufacturing cost is also referred to in the preparation of the composite.

이하, 코팅되는 원료, 원리 및 방법의 개선사항을 더욱 상세하게 설명한다.The following describes in more detail the improvements in the raw materials, principles and methods to be coated.

코팅원료의 주제는 폴리 우레탄(Poly uretane) 100% 또는 폴리 우레탄 50%와 아크릴 50%가 선택적으로 사용된다. 아크릴은 hard type이 30%, soft type이 20%이 사용된다.The main material of the coating material is 100% Polyuretane or 50% Polyurethane and 50% Acrylic. Acrylic has 30% hard type and 20% soft type.

코팅원료의 조제는 안정제를 포함하는 폼(foam)제가 5%(고형분 20%), 가교제 4%(고형분 60%), PH조절제(암모니아) 0.5 - 1%, 증점제(우레탄 성분의 PH 정도에 따라 PH 조절제 미세조절) 1 - 2%, 발수제가 3 - 5%(고형분 30%), 촉매(NH4Cl)가 가교제의 10% 정도(고형분 100%), 카올린 탈크(kaoline talc), CaCO3와 같은 충진제가 10%로 구성된다. 여기서, 충진제에 TiO2를 미량 첨가할 수 있으며, 이는 냄새제거기능을 하게 된다.Preparation of coating raw materials is 5% (foam 20%), 4% (60% solids), PH regulator (ammonia) 0.5-1%, foaming agent containing stabilizer (depending on the pH of urethane) 1 ~ 2% of PH regulator, 3 ~ 5% of water repellent (30% of solid), about 10% of crosslinking agent (100% of solid) of catalyst (NH 4 Cl), kaoline talc, CaCO 3 and The same filler consists of 10%. Here, a small amount of TiO 2 may be added to the filler, which serves as an odor removing function.

코팅의 원리 및 방법은 다음과 같다. 우레탄은 그 자체에 Foam을 일으키는 물질을 함유하고 있으며, Foam안정제는 Foam의 미세구멍(Pore)을 균일하고 안정화시키는 중요한 역할을 한다. 이들 제품의 성분은 계면활성제의 일종인 Sulfonate화 제품으로 비누화한 제품이다.The principle and method of coating are as follows. Urethane itself contains a substance that causes foam, and foam stabilizer plays an important role to stabilize and stabilize the pores of foam. The components of these products are saponified products, which are sulfonated products, a kind of surfactant.

Foam의 중량은 200 - 250g/L가 적당하며, 300g/L 이상이 될 경우에는 Foam의 크기가 커져 사용하고자 하는 Cell(거품)의 크기가 커져서 코팅후 미세구멍이 커지게 되므로 바람직하지 않다. Foam Cell을 줄이려면 Foam제 속에 함유되어 있는 Na2SO3함량에 따라 Cell의 크기가 줄어든다.The weight of the foam is 200-250g / L is suitable, if it is more than 300g / L is not preferable because the size of the foam (foam) to increase the size of the cell (bubble) to be used to increase the micropores after coating. To reduce foam cell size decreases according to Na 2 SO 3 content in foam.

한편, 우레탄 건조는 일반건조방법과는 달리 온도에 민감하다. 온도의 변화가 심하거나 고온에서 건조하게 되면, Cell에 함몰되거나 기공이 생성되지 않거나 막힐 염려가 있으므로 온도의 제어는 상당히 중요한 사항이다.On the other hand, urethane drying is sensitive to temperature unlike the general drying method. If the temperature change is severe or dried at high temperature, temperature control is very important because there is a possibility of cell sinking, no pore formation or clogging.

코팅후의 건조방법은 다음과 같다.The drying method after coating is as follows.

1단계 ; 온도를 건조실(Dry Chamber)별로 단계적으로 서서히 올리는 승온건조공정(전건조(Pre Dry) (at 100 - 120℃) -> 냉각롤 프레스(1kg/cm2) -> 건조(at 160℃).Stage 1 ; Temperature drying process to gradually raise the temperature step by step (Dry Chamber) (Pre Dry (at 100-120 ℃)-> cold roll press (1kg / cm 2 )-> drying (at 160 ℃).

2단계 ; 상기 1단계후, 120℃에서의 숙성공정.2 step; After the first step, the aging process at 120 ℃.

위와 같은 공정을 거치게 되면 우레탄이 완전히 경화 및 숙성되어 반발탄성력 및 강도가 향상되며, 코팅층과 종이층과의 접착 강도가 2 - 3배 이상 증가하는 등 우수한 성질을 나타낸다.After the above process, the urethane is completely hardened and aged to improve resilience and strength, and the adhesive strength between the coating layer and the paper layer is increased by 2 to 3 times or more.

위의 내용은 일반적으로 멤브레인(Membrane) 코팅을 하는 방법으로 이의 배합비 등은 우레탄 판매업체 및 Foam판매업체에서 기본적으로 제공되며, 이의 건조방법도 역시 기본적으로 제공된다. 단지 이들 제공되어진 것을 기초로 적정한 경험적 조건으로 위의 원료 배합 및 건조방법이 얻어진 것이다.The above is generally a method of membrane coating, and the mixing ratio thereof is basically provided by the urethane seller and the foam seller, and the drying method thereof is also basically provided. Based on these provisions only, the above raw material blending and drying method is obtained under appropriate empirical conditions.

도 1은 본 고안에 의한 특히 승용차용 에어필터(2)의 구성도 및 그의 부분확대도이다.1 is a configuration diagram and a partially enlarged view of the air filter 2 for a passenger car according to the present invention.

여과지(4)는 플라스틱, 고무 또는 금속의 틀체(6)에 의해 다수의 겹으로 접혀진 상태에서 고정된다. 에어필터(2)는 차량 엔진의 연소를 위해 필요하게 되는 공기를 정화한후, 엔진의 흡기구에 공급하게 된다. 여과지는 그의 단면적을 증가하기 위하여 도시된 바와 같이 다수로 주름진 형태로 고정된다. 여과지(4)는 코팅층인 표층(8)과 종이층(12)의 2중층으로 구성되며, 코팅된 표층(8)이 공기 유입부에 위치하도록 설치되된다.The filter paper 4 is fixed in a state of being folded in a plurality of layers by a frame 6 of plastic, rubber or metal. The air filter 2 purifies the air required for combustion of the vehicle engine, and then supplies the air to the intake port of the engine. The filter paper is fixed in pleated form as shown in order to increase its cross sectional area. The filter paper 4 is composed of a double layer of the surface layer 8 and the paper layer 12, which is a coating layer, and is installed such that the coated surface layer 8 is located at the air inlet.

여과지의 주름진 부분이 상호 접함으로써 야기될 수 있는 통기효율의 감소를 방지하기 위하여, 여과지는 엠보싱(10) 처리된후 접혀져 고정된다. 즉, 엠보싱의 볼록한 부분에 의해, 여과지의 접힌 부분은 상호 일정한 간격을 유지하게 된다.In order to prevent a decrease in aeration efficiency which may be caused by the pleated portions of the filter paper contacting each other, the filter paper is folded and fixed after being embossed 10. That is, by the convex portions of the embossing, the folded portions of the filter paper maintain a constant distance from each other.

여과지의 표층(8)의 우레탄 코팅은 기공 크기가 0 - 5㎛를 유지하도록 실시된다. 이에 의하면, 5㎛ 이상의 입도를 가지는 먼지 입자는 필터에 침투하지 못하고 표면에 접착되거나 또는 튕겨져 떨어지게 된다. 본 고안의 에어필터의 여과지에 의하면, 그의 표면이 우레탄에 의해 표면 마찰력이 1/2 이하로 감소하게 되며, 탄력을 가지게 되어 유입되는 먼지가 여과지의 종이층(12)을 뚫고 들어오는 경우가 적게 된다. 이에 의해, 여과지 및 이를 사용한 에어필터의 수명이 신장되는 것이다.The urethane coating of the surface layer 8 of the filter paper is carried out so that the pore size is maintained at 0-5 mu m. According to this, dust particles having a particle size of 5 μm or more do not penetrate the filter and adhere to or bounce off the surface. According to the filter paper of the air filter of the present invention, the surface friction force of the surface thereof is reduced to 1/2 or less by urethane, and the elasticity is reduced so that the incoming dust is less likely to penetrate the paper layer 12 of the filter paper. . This extends the life of the filter paper and the air filter using the same.

도 2는 본 고안에 의한 우레탄 베이스의 코팅층을 가지는 여과지와 종래의 여과지의 압력손실을 대비한 실험결과의 그래프이다.Figure 2 is a graph of the experimental results of the pressure loss of the filter paper and the conventional filter paper having a coating layer of the urethane base according to the present invention.

가로축은 시간(t)이며, 세로축은 압력(p)을 표시한다. 그래프는 여과지를 향해 먼지를 포함하는 에어를 송풍하는 송풍기에 걸리는 압력 부하의 증가를 시간에 대해 체크한 결과이다.The horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents pressure p. The graph is a result of checking the increase in pressure load on the blower for blowing air containing dust toward the filter paper over time.

다음의 표는 코팅처리된 여과지와 그렇지 않은 여과지의 물성을 비교한 것이다.The following table compares the properties of coated and unfiltered filter paper.

위의 결과를 설명하면, 코팅은 약 15 - 25g/m2정도 처리하여 코팅두께를 약 0.01mm - 0.1mm (보다 바람직하게는 0.02 - 0.04mm)정도로 하였으며, 이결과 포집량이 약 두배로 증가되었으며, 파열강도 10% 정도 증가하여 절곡을 원활히 할 수 있으며 가공후 변형이 줄어든다. 또한 포집량이 증가하여도 오히려 수명효율이 증가함을 알 수 있다.In the above results, the coating was treated with about 15-25g / m 2 to the coating thickness of about 0.01mm-0.1mm (more preferably 0.02-0.04mm), resulting in about twice the collection amount In addition, the bursting strength is increased by about 10% to facilitate bending and less deformation after processing. In addition, even if the collection amount is increased, it can be seen that the life efficiency increases.

펄프를 원료로 한 종이를 여과지로 사용하는 경우 종래에 발수처리를 하고 있으나, 기본적으로 수분에 의해 장시간 방치시 변형이 가거나 성능저하의 원인으로 작용하였다. 그러나 본 고안은 폴리 우레탄을 기본 원료로 한 복합체로 코팅처리를 하므로 수분에 대한 저항을 증가시켜서 수분이 여과지의 셀룰로오즈층으로의 침투를 방지한다.In the case of using paper made of pulp as a filter paper, water-repellent treatment has been conventionally performed, but it basically acts as a cause of deformation or deterioration when left for a long time by moisture. However, the present invention is coated with a polyurethane-based composite material to increase the resistance to moisture to prevent the penetration of the filter paper into the cellulose layer.

위와 같은 구성 및 특성을 가지는 에어필터용 여과지에 의하면, 여과지 표면에 접하게 되는 먼지는 코팅층에 부딪겨 떨어지게 된다. 이에 의해 에어필터의 수명이 신장되게 된다. 또한, 그 표면에 부착된 먼지는 압축공기에 의해 쉽게 떨어낼 수 있어 수명연장에 있어 더욱 유리하게 된다. 본 고안에 의한 에어필터에 의하면, 수분에 대한 저항력이 강하므로 수분에 의한 필터의 손상이 적다. 특히 도 1에 도시된 승용차용 에어필터에서와 같이, 주름진 여과지는 유입공기에 의해 미세한 진동을 하게 되므로 먼지를 떨어내는 작용을 배가하게 된다.According to the filter paper for an air filter having the above configuration and properties, dust that comes into contact with the surface of the filter paper will hit the coating layer and fall off. As a result, the life of the air filter is extended. In addition, the dust attached to the surface can be easily taken off by the compressed air, which is more advantageous in extending the life. According to the air filter according to the present invention, since the resistance to moisture is strong, there is little damage to the filter by moisture. In particular, as in the air filter for passenger cars shown in Figure 1, the pleated filter paper is a fine vibration by the inlet air, thereby double the action of dropping dust.

본 고안에 의한 에어필터는 강력한 필터링 작용 즉 먼지입자 배제능력에 의해 먼지가 많은 곳에서 운전하게 되는 것이 일반적인 전차 장갑차 등의 군수차량 또는 대형트럭을 포함하는 중장비에 특히 유리하게 된다. 또한, 본 고안은 종이 여과지를 사용하는 에어필터라면 어떠한 종류의 것에도 적용이 가능하다. 예를 들면, 화력발전소의 가스 터빈에도 적용할 수 있다. 또한 전술한 펄싱 시스템(Pulsing system)을 가지는 에어필터에 있어서, 본 고안에 의한 여과지는 재생효율이 극대화됨으로써 에어필터의 수명을 연장하는 효과를 발생시킨다.The air filter according to the present invention is particularly advantageous to heavy equipment including heavy trucks or heavy vehicles such as tank armored vehicles, which are generally operated in a dusty place by the powerful filtering action, that is, the ability to exclude dust particles. In addition, the present invention can be applied to any kind of air filter using a paper filter paper. For example, it is applicable also to the gas turbine of a thermal power plant. In addition, in the air filter having the above-mentioned pulsing system (Pulsing system), the filter paper according to the present invention is maximized the regeneration efficiency to produce the effect of extending the life of the air filter.

Claims (1)

표면여과방식의 에어필터에 사용되는 종이 여과지에 있어서, 상기 여과지의 일면에 다공질막이 형성되도록 폴리 우레탄을 베이스로 하는 혼합제가 0.01mm - 0.1mm 의 두께로 코팅(coating)된 것을 특징으로 하는 에어필터의 우레탄 코팅 여과지.Paper filter paper used for surface filtration air filter, characterized in that the air-based filter is coated with a polyurethane-based mixture of 0.01mm-0.1mm to form a porous membrane on one surface of the filter paper Urethane coated filter paper.
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