• 제목/요약/키워드: Two Degree of Freedom

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두경부암의 영상유도방사선치료에서 ExacTrac의 유용성 평가 (Evaluation of the Usefulness of Exactrac in Image-guided Radiation Therapy for Head and Neck Cancer)

  • 백민규;김민우;하세민;채종표;조광섭;이상봉
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제32권
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    • pp.7-15
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    • 2020
  • 목 적: 현대 방사선치료기술에서 종양표적위치 및 정상장기에 정확한 선량을 전달하기 위해 여러 방법의 영상유도방사선치료(Image Guided Radiation Therapy, IGRT)가 사용되고 있으며 그 중 선형가속기에 장착된 CBCT(Cone Beam Computed Tomography, CBCT)와 이외 장치인 ExacTrac(ExacTrac X-ray System)이 있다. 두 시스템을 비교한 이전 연구들에서는 Offline-review 이용하여 후향적으로 팬텀 및 환자의 Set-up 오차를 분석하거나 X, Y, Z 축과 하나의 회전방향(Couch Rotation)으로만 연구되어졌다. 본 연구에서는 Head and Neck Cancer 환자를 대상으로 CBCT와 ExacTrac을 이용하여 한 치료중심센터에서 각각 6 DoF(Degree Of Freedom) IGRT를 시행한 후, 두 IGRT 장비에서 나타난 팬텀 및 환자의 Set-up 오차, 환자 Set-up에 걸리는 시간, 노출 방사선량의 비교를 통해 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법: Rando Phantom을 이용하여 환자 움직임을 배제한 상태의 Set-up 오차 평가와 Head and Neck Cancer 환자의 Set-up 오차 값 두 가지 경우로 나누어 획득하였다. 노출 방사선량 평가는 유리선량계로 하였다. 환자 Set-up 후 IGRT 시행하는데 소요되는 시간을 평가하기 위해 Head and Neck Cancer 환자 11명을 대상으로 하였다. 총 치료기간동안 환자 당 평균 10회의 CBCT와 ExacTrac 영상을 동시에 얻었고, 관심영역지정(Region Of Interest, ROI) 설정 후 6D 온라인 자동위치교정(Online Automatching) 값의 차를 6개의 축(Translation group: SI, AP, LR; Rotation group: Pitch, Roll, Rtn)으로 각각 계산하였다. 결 과: Phantom과 환자에서 Set-up 오차는 Translation group에서 1mm 미만, Rotation group에서 1.5° 미만의 차이가 보였으며, Rtn 값을 제외한 다른 모든 축의 RMS 값이 1mm, 1° 미만으로 나타났다. 각 시스템에서 최종적으로 Set-up 오차 교정까지 걸리는 시간은 CBCT를 이용한 IGRT에서는 평균 256±47.6sec, ExacTrac을 이용 시 평균 84±3.5sec로 각각 나타났다. 1회 치료 당 IGRT에 의한 방사선 노출선량은 Head and Neck 부위 7곳의 측정위치 중 Oral Mucosa에서 CBCT와 ExacTrac이 각각 2.468mGy, 0.066mGy로 상대적으로 ExacTrac에 비해 피폭선량이 37배 높게 측정되었다. 결 론: CBCT와 ExacTrac 두 시스템 간의 6D 온라인 자동위치교정을 통해 Set-up 오차는 두 시스템의 자체적인 Systematic error 뿐 아니라, 환자 움직임(Random error)를 포함한 Set-up 오차가 1mm, 1.02° 미만으로 나타났다. 이는 본원에서 Head and Neck IMRT 치료 시 PTV Margin이 3mm이라는 것을 고려했을 때, 이 오차범위는 합리적으로 사료된다. 하지만 치료기간 동안 환자체중변화로 인한 따른 표적, 손상위험장기의 변화를 고려했을 때 CBCT와 적절히 병용하여 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

광 Pickup 용 Gradient-Index 대물렌즈 설계 (Optical Design of Gradient-Index Objective for Optical Pickup)

  • 박인규;이종웅
    • 한국광학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.256-263
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    • 2007
  • SELFOC 소재를 사용하여 높은 수치구경을 가지는 광픽업용 대물렌즈를 설계하였다. SELFOC 소재는 radial gradient-index 분포를 가지며, 이것은 설계에 추가적인 자유도를 제공하므로, 비구면이 아닌 구면만으로 높은 수치구경의 대물렌즈의 설계가 가능하다. 이 연구에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률, 광축 두께, 입사동 직경을 변화시키며 rms 스폿 직경 변화를 조사하였으며, Code V를 사용하여 대물렌즈의 최적화와 결상특성을 평가하였다. 이 분석에서는 quadratic constant와 광축의 굴절률이 클수록, 렌즈가 두꺼워질수록, 입사동 직경은 작을수록 더 좋은 특성을 보임을 알 수 있었다. 이 결과를 바탕으로 2매의 구면 SELFOC 렌즈로 구성된 높은 NA의 DVR용 대물렌즈를 설계하였으며, 2가지 형태의 해 Solution I, II가 존재하였다 Solution I은 두 매 모두 양의 굴절능을 가지며 compact한 광학계를 구성하지만, 비축 수차 보정이 Solution II에 비해 부족하였다. Solution II는 음-양의 굴절능으로 조합된 광학계로 비축 수차가 비교적 잘 보정되었지만, 광학계의 전장길이가 길고 렌즈의 직경이 커지는 문제점이 있었다.

퍼지논리와 신경망 융합에 의한 로보트매니퓰레이터의 지능형제어 시스템 개발 (On Developing The Intellingent contro System of a Robot Manupulator by Fussion of Fuzzy Logic and Neural Network)

  • 김용호;전홍태
    • 한국지능시스템학회논문지
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    • 제5권1호
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    • pp.52-64
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    • 1995
  • 로보트 매니퓰레이터는 고도의 비선형 시변 시스템으로써 정밀한 제어가 매우 어려운 제어 대상으로 인식되어 왔으며 따라서 수많은 제어이론의 적용대상이 되어왔다. 로보트 매니퓰레이터의 제어에는 두가지 형태가 있는데 한가지는 궤적계획이고, 또한가지는 궤적 추종이다. 본 논문에서는 궤적 추종을 목적으로 하고, 이를 위해 퍼지논리와 신경회로망을 결합한 지능형 제어를 제안한다. 제안된 제어시스템은 사고 및 추론과 같은 인간의 인식처리에 해당하는 불확실한 것들의 구체화를 가능케하는 퍼지논리와 학습 및 병렬처리능력이 있는 신경회로망을 융합하여 구성된 퍼지-신경망 제어시스템이다. 그러나 이러한 장점을 갖는 퍼지-신경망 제어기도 정확한 제어 규칙의 발생은 어려은데 이는 신경회로망의 지역적 최소치에 빠지는 특성에 기인한다고 볼 수 있다. 그리고 일반적으로 시스템의 비선형 정도는 탐색에 의해서만 알수 있는 성질의 것이므로 본 논문에서는 최적의 탐색알고리듬으로 널리 인정되고 있는 유전알고리듬을 사용하여 전역적이 규칙공간을 탐색한 후 이를 바탕으로 퍼지-신경망 제어기를 완성한다. 제안된 제어시스템의 효율성은 2자유도의 로보트 매니퓰레이터를 사용하여 컴퓨터의 모의실험을 통해 입증된다.

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유연생산 시스템 구축을 위한 공작물 자동교환 유닛의 수평 이송 기구 설계에 관한 연구(파트 2) (A Study on the Design of Horizontal Traverse Units in an Automatic Object Changer Unit to Establish a Flexible Production System (Part 2))

  • 박후명;성재경;이용중;하만경
    • 한국기계가공학회지
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    • 제7권2호
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    • pp.52-59
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    • 2008
  • The objective of this study is to develop an automatic object changer unit to improve processing problems existed in the conventional horizontal machining center. To achieve this goal, this study designed a horizontal transfer as the second project continued to the first project that designed a upward and downward traverse unit. A horizontal traverse unit shows a symmetric structure and consists of frame, which consists of four unit tools, motor and reducer, which are fixed at a frame, operation unit with pinions, first traverse unit, and second traverse unit. Constraint conditions based on the operation mechanism with these elements were configured and obtained following results after modeling a model for a traverse motor. In the kinematic expression of sliding motion with one degree of freedom, the sliding motion is constrained. Also, the rack 3 installed at a frame is used to configure possible kinematic constraint conditions of the rack 2 according to the rolling motion of the pinion 2 in the first traverse unit. In addition, the moment of inertia that is a type of kinetic energy in a converted horizontal traverse unit in the side of the reducer can be applied to introduce the moment of inertia of a converted horizontal traverse unit in the side of the reducer by using the sum of kinetic energy in the rack and pinion, which is a part of the horizontal traverse unit. Also, the equation of motion of the converted upward and downward traverse unit in the side of the motor using the equation of motion of the motor. Furthermore, the horizontal traverse unit predetermines the mass of the first and second traverse unit and applied load including the radius and reduction ratio of the pitch circle in the pinion 1 and applied load to the rack 2. Then, a proper motor can be determined using several parameters in the upward and downward traverse unit in order to verify such predetermined specifications. In future studies later this study, a simulation that verifies the results of the previous two stages of studies using a finite element method.

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Lock-in 영역에서 원형실린더의 와류유기진동 전산해석 (Numerical Analysis of Vortex Induced Vibration of Circular Cylinder in Lock-in Regime)

  • 이승수;황규관;손현아;정동호
    • 한국전산구조공학회논문집
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    • 제29권1호
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    • pp.9-18
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    • 2016
  • 고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다.

한국어판 HIV 감염인의 건강관리 자기효능감 도구의 타당도와 신뢰도 (Psychometric Properties of the Korean Version of Self-Efficacy for HIV Disease Management Skills)

  • 김광숙;김라영;심미소;백서영;김남희;박민경;이영진
    • 대한간호학회지
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    • 제53권3호
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    • pp.295-308
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    • 2023
  • Purpose: This study evaluated the validity and reliability of Shively and colleagues' self-efficacy for HIV disease management skills (HIV-SE) among Korean participants. Methods: The original HIV-SE questionnaire, comprising 34 items, was translated into Korean using a translation and back-translation process. To enhance clarity and eliminate redundancy, the author and expert committee engaged in multiple discussions and integrated two items with similar meanings into a single item. Further, four HIV nurse experts tested content validity. Survey data were collected from 227 individuals diagnosed with HIV from five Korean hospitals. Construct validity was verified through confirmatory factor analysis. Criterion validity was evaluated using Pearson's correlation coefficients with the new general self-efficacy scale. Internal consistency reliability and test-retest were examined for reliability. Results: The Korean version of HIV-SE (K-HIV-SE) comprises 33 items across six domains: "managing depression/mood," "managing medications," "managing symptoms," "communicating with a healthcare provider," "getting support/help," and "managing fatigue." The fitness of the modified model was acceptable (minimum value of the discrepancy function/degree of freedom = 2.49, root mean square error of approximation = .08, goodness-of-fit index = .76, adjusted goodness-of-fit index = .71, Tucker-Lewis index = .84, and comparative fit index = .86). The internal consistency reliability (Cronbach's α = .91) and test-retest reliability (intraclass correlation coefficient = .73) were good. The criterion validity of the K-HIV-SE was .59 (p < .001). Conclusion: This study suggests that the K-HIV-SE is useful for efficiently assessing self-efficacy for HIV disease management.

역도 인상동작 성공 시 최대 바벨무게 예측 (The Forecasting a Maximum Barbell Weight of Snatch Technique in Weightlifting)

  • 하종규;류지선
    • 한국운동역학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.143-152
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    • 2005
  • The purpose of this study was to predict the failure or success of the Snatch-lifting trial as a consequence of the stand-up phase simulated in Kane's equation of motion that was effective for the dynamic analysis of multi-segment. This experiment was a case study in which one male athlete (age: 23yrs, height: 154.4cm, weight: 64.5kg) from K University was selected The system of a simulation included a multi-segment system that had one degree of freedom and one generalized coordinate for the shank segment angle. The reference frame was fixed by the Nonlinear Trans formation (NLT) method in order to set up a fixed Cartesian coordinate system in space. A weightlifter lifted a 90kg-barbell that was 75% of subject's maximum lifting capability (120kg). For this study, six cameras (Qualisys Proreflex MCU240s) and two force-plates (Kistler 9286AAs) were used for collecting data. The motion tracks of 11 land markers were attached on the major joints of the body and barbell. The sampling rates of cameras and force-plates were set up 100Hz and 1000Hz, respectively. Data were processed via the Qualisys Track manager (QTM) software. Landmark positions and force-plate amplitudes were simultaneously integrated by Qualisys system The coordinate data were filtered using a fourth-order Butterworth low pass filtering with an estimated optimum cut-off frequency of 9Hz calculated with Andrew & Yu's formula. The input data of the model were derived from experimental data processed in Matlab6.5 and the solution of a model made in Kane's method was solved in Matematica5.0. The conclusions were as follows; 1. The torque motor of the shank with 246Nm from this experiment could lift a maximum barbell weight (158.98kg) which was about 246 times as much as subject's body weight (64.5kg). 2. The torque motor with 166.5 Nm, simulated by angular displacement of the shank matched to the experimental result, could lift a maximum barbell weight (90kg) which was about 1.4 times as much as subject's body weight (64.5kg). 3. Comparing subject's maximum barbell weight (120kg) with a modeling maximum barbell weight (155.51kg) and with an experimental maximum barbell weight (90kg), the differences between these were about +35.7kg and -30kg. These results strongly suggest that if the maximum barbell weight is decided, coaches will be able to provide further knowledge and information to weightlifters for the performance improvement and then prevent injuries from training of weightlifters. It hopes to apply Kane's method to other sports skill as well as weightlifting to simulate its motion in the future study.

캐비테이션 방지를 위한 MR 댐퍼형 착륙장치의 내부 형상 배치에 대한 연구 (Internal Components Arrangement of MR Damper Landing Gear for Cavitation Prevention)

  • 조방현;장대성;황재혁
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제14권5호
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    • pp.33-41
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    • 2020
  • 항공기의 착륙장치는 지상에서 동체로 전달되는 충격에너지를 흡수 및 소산시키는 장치이다. 착륙장치 중 반능동형 MR 댐퍼 착륙장치는 다양한 착륙조건에서 높은 충격흡수효율을 보여주며 제어 불능 시 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 오리피스가 아닌 환형 관유로를 이용하는 MR 댐퍼 착륙장치의 경우, 유로 압력강하로 인해 발생하는 감쇠력이 MR 댐퍼 내부 형상 구조에 따라 저압 챔버에서 캐비테이션을 유발할 수 있어 기존의 2 자유도계 모델링 기법보다 다중물리시스템 해석 프로그램인 Amesim이 더 유용하다. Amesim을 이용한 해석결과를 바탕으로 착륙장치 내부 유로 형상 배치를 수정하여 캐비테이션을 방지할 수 있는 유로 구조를 제안하였고 낙하 시험 시뮬레이션 결과를 통해 이를 검증하였다. 본 논문에서는 환형 관로 형태 유로 구조를 갖는 MR 댐퍼형 착륙장치의 캐비테이션 발생시 주요 특성을 파악하였고, 아울러 내부형상 배치 수정을 통해 이를 방지하는 방안을 제시하였다.

극취성·전단·휨파괴형 수평저항시스템으로 구성된 저층 철근콘크리트 건물의 요구 내력 스펙트럼 (Demand Strength Spectrums of Low-Rise Reinforced Concrete Buildings Consisted of Extremely Brittle, Shear and Flexural Failure Systems)

  • 이강석;김정희;오재근
    • 콘크리트학회논문집
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    • 제19권5호
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    • pp.529-537
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    • 2007
  • 대다수의 저층 RC 건물은 다양한 수평저항시스템으로 이루어져 있으며, 이것들은 각기 다른 변위에서 파괴될 것으로 판단된다. 그 가운데에서도, 강성 및 강도는 높지만 소성영역에서 극취성적인 파괴성상을 나타내는 극단주, 전단벽 등의 전단파괴형 부재 및 비교적 강성 및 강도는 낮지만 연성 능력이 탁월한 기둥 등의 휨파괴형 부재는 전형적인 수평저항시스템으로 다수의 피해지진에 의하여 그것들의 중요성이 대두되었다. 극단주, 전단벽, 휨기둥 등과 같이 서로 다른 성질의 역학적 특성을 가지는 내진 요소로 혼합된 저층 RC 건물의 내진성능을 평가하기 위해서는, 각각 부재의 내력과 변형 능력이 건물 전체의 내진성능에 어떻게 영향을 미치는가를 우선적으로 검토하는 것이 필요하다. 본 연구는 극단주 (극취성파괴형 부재), 전단벽 (전단파괴형 부재) 및 휨기둥 (휨파괴형 부재)이 혼합된 저층 RC 건물의 내진성능 평가법 개발 및 내진설계를 위한 기본적인 자료를 제공하는 것을 주목적으로, 각각 파괴형 부재의 강도와 변형능력 사이의 상관관계를 파악하여, 이것들의 비율이 건물 전체의 내진성능에 어떻게 영향을 미치는가를 비선형 지진응답해석을 실시 검토하여 최종적으로 극취성 전단 휨파괴형 수평저항시스템으로 구성된 저층 RC 건물의 요구 내력 스펙트럼을 제안하였다. 본 연구에서 제안된 요구 내력은 특정 지역에서 요구하는 지진수준에 대하여 지진발생시 특정 연성비 이내로 머물게 하는 하한내력의 범위를 파악할 수 있으므로 요구 내력 스펙트럼은 내진성능 평가 및 내진설계의 기본적인 자료로서 활용 가능하다고 판단된다.

Post-ELSI 지형도: 합성생물학 거버넌스와 '수행되지 않은 사회과학' (The Landscape of Post-ELSI Methodologies: The Governance of Synthetic Biology and 'Undone Social Science')

  • 우태민;박범순
    • 과학기술학연구
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    • 제14권2호
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    • pp.85-125
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    • 2014
  • 이 논문에서는 '수행되지 않은 사회과학(undone social science)'의 한 사례로 한국에서 합성생물학에 대한 사회과학적 연구의 부재를 지적하고 그 구조적 원인을 고찰해보고자 한다. 합성생물학은 자연에 존재하지 않는 생명물질을 만들어내고 새로운 생물체의 시스템을 설계하거나 자연에 있는 생명시스템의 재설계를 목표로 21세기 초 등장했다. 이 새로운 과학기술은 인류가 직면한 에너지, 식량, 질병 문제들을 해결해 줄 수 있을 것이라는 기대를 받고 있지만, 이전에 없던 합성생물체의 등장과 바이오 테러, 바이오 헤커 등으로 인류의 생존 자체가 위협받을 수 있다는 극단적인 우려도 낳고 있다. 따라서 이 분야를 주도하고 있는 미국과 유럽의 과학기술계는 초창기부터 사회과학자들의 관심과 참여를 중요하게 생각해서로 함께 연구할 수 있는 방법을 모색해왔다. 그런데 왜 한국에서는 합성생물학의 생명윤리, 생물안정성, 생물안보 등의 문제에 대한 연구가 거의 없을까? 만약 지금부터라도 사회과학자들의 참여를 독려한다면, 어떤 방식으로 하는 것이 좋을까? 이에 답하기 위해 인간유전체사업과 함께 도입되었던 ELSI(Ethical, Legal, and Social Implications) 연구의 성과와 논란을 살펴보고, ELSI의 한계를 극복하기 위해 등장한 post-ELSI의 다양한 방법론을 소개할 것이다. 이를 바탕으로 본 논문에서는 새로운 과학기술에 대한 ELSI 프로그램의 제도화가 시급하고, post-ELSI 논의의 활성화로 한국에 맞는 연구방법을 찾는 것이 필요하며, 사회과학자들의 자율성과 독립성을 확보할 수 있는 지적 공간과 제도적 장치를 마련해야 할 것이라는 세 가지 제언을 할 것이다.

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