“전기차 식별 위해 QR코드를 박아라!”

2019년 리어 시트벨트 테스트 중인 BMW X5 앞에서 포즈를 취한 러너. 

Interview with William S. Lerner     F.R.S.A.  윌리엄 S. 러너 

자동차는 변했고 안전을 유지하려면 이를 따라가야 한다. 배터리, 플러그인, 하이브리드, 수소 등 새롭고 다양한 전기 파워트레인 모델이 출시되고 있다. 엔진 화재는 후드를 열어 화재를 진압한 후 견인하면 됐지만, 배터리 전기차, 수소차 사고에 대응하고 진압하는 방법은 새롭게 배우고 이해해 대응해야만 한다. 미국의 위험 완화 컨설턴트인 윌리엄 S. 러너에게 친환경차 시대의 사고 대응, 구조대와 대중에게 정확한 정보를 제공하는 방법에 대해 그의 새로운 특허와 함께 물었다. “식별을 통한 전기차 사고의 위험 완화”라고 요약한다. 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr
in English

윌리엄 S. 러너는 위험 완화 컨설턴트(Risk Mitigation Consultant)로 연료전지차, 수소충전소, 배터리 전기차, 전기차 충전, 연료공급 및 인프라를 포함한 수송 분야의 안전 문제를 중점적으로 다루고 있다. 또한 독립 발명가이자 영국 왕립예술학회 팰로(F.R.S.A. Manufactures and Commerce)다. 그는 16개의 미국 특허를 보유하고 있으며, 교통 및 안전 분야에서 현재 포트폴리오를 확장할 추가 출원을 보유하고 있다.  










자동차 산업은 배터리 전기차, 플러그인 하이브리드, 하이브리드, 디젤 하이브리드, 수소 연소 엔진 등 다양한 파워트레인으로 새로운 모빌리티의 지평을 열고 있습니다. 승용차뿐만 아니라 많은 도시에 수소/전기 버스가 보급돼 대중교통의 한 축을 담당하고 있습니다. 그리고 리튬이온, 나트륨 이온, 고체 배터리와 같은 다양한 종류의 배터리는 물론 수소 역시 기체 및 액체 수소 등 특성이 매우 다릅니다. 당신의 이번 특허는 예기치 못한 차량 사고에 대한 것입니까?             

Lerner        특허는 예기치 않은 사고에만 적용되는 것이 아닙니다. 단순히 화재나 고장, 사건, 사고 이후의 정보 수집에만 국한되지 않습니다. 이것은 ‘식별’에 관한 것입니다. 새로운 전기 모델이 지속적으로 출시되고 있습니다. 새로운 제조사, 모델, 다양한 파워트레인 유형을 따라가기가 쉽지 않을 정도입니다. 어떤 모델은 5가지의 다른 파워트레인을 갖고 있기도 합니다. 우리는 ‘boxes and bubbles’ 디자인 문화로 전환했습니다. 차량과 파워트레인의 배지가 사라지거나 최소화되고 있습니다. 예를 들어 2024년형 BMW 5시리즈는 측면 배지가 없고 뉴 7시리즈는 지금까지 본 것 중 가장 큰 라운들을 트렁크에 달고 있지만, ‘760i’와 같은 다른 배지들은 작아졌습니다.

이 특허는 차량이 완벽하게 작동하고 위험이 없는 경우에도 해당 모델에 대한 정보를 제공합니다. 정보란 배터리 전기차, 하이브리드, 가솔린, 수소 등 서로 다른 파워트레인에 대한 것일 뿐만 아니라, 제 소유의 모델들처럼 이 차가 탄소 강화 플라스틱이나 탄소 섬유 코어가 장착된 차체를 갖고 있는지에 대한 것일 수도 있습니다. 이런 것은 도어를 열고 ‘카본 코어’를 보지 않는 이상 그 사실을 알 수 없습니다. 탄소 섬유는 구조(rescue) 중 여러 문제를 유발하고 재료를 다루는 다른 방법이 요구되는 소재입니다. 

이렇게 생각해보세요. 우리는 추운 겨울에 불을 지핌으로써 따뜻하고 편안해집니다. 나무를 태우면 데워진 공기는 위쪽으로 순환됩니다. 그런데 이 동일 공간에서 연소되는 모든 새로운 재료, 나아가 배터리 등의 유형에 대해 생각한다면 이것은 매우 다른 케이스이고 우리는 독성 배출, 건강 유해성 등의 데이터를 제대로 파악하지 못하고 있습니다. 가정, 차고, 주차장에서 구조물 화재가 발생한다면 다른 차로 화재가 확산될 수도 있습니다. ‘판단(size up)’ 계획이란 비전통적인 파워트레인 유형과 첨단 차체 패널을 갖춘 보다 현대적인 차량을 먼저 꺼내는 것입니다. 강철의 차체를 가진 20년 된 가솔린 모델은 첨단 복합 패널이 많이 들어간 전기차와는 다른 구조입니다. 전기차의 경우 고전압/ 또는 저전압을 차단하고 EV 전원을 끄기 위한 ‘컷 루프(cut loops)’를 찾아 차단하는 데 신경 써야 합니다. 하지만 이 경우 ‘컷 루프’는 표준화된 곳에 없습니다. 그리고 기존 차량과 달리 전기차 바닥 전체가 배터리일 수 있습니다. 후드를 열어 억제하는 게 아닙니다. 배터리에 불이 붙었을 때 바라는 것은 불을 통제하고 억제해 다른 가연성 물질로 번지지 않는 것이지만 배터리 화재는 결코 ‘진화’되지 않습니다. 20년 된 차량에는 납산 배터리 1개가 있지만, 배터리 전기차에는 차량 아래쪽 대부분을 차지하는 배터리가 있고 일부는 트렁크나 전면에 납산 또는 리튬이온 배터리로 추가돼 있을 수 있습니다. 



 

이런 유형의 차량 사고, 화재가 이미 많았습니다. 달라진 것이 있나요?

Lerner        한 제조업체는 제가 ‘배터리 드롭(The Battery Drop)’이라 부르는 두 가지 인기 모델에 알루미늄 배터리 바닥을 장착했습니다. 그 제조업체는 구조대(소방대, first responder)가 화재가 발생한 배터리 팩을 처리하는 데 도움이 될 것이라고 생각했습니다. 그런데 그들이 구조대에 이를 말했을까요? 아닙니다. 그렇게 하지 않고 2년을 보냈습니다. 저는 11년 동안 시장에 출시된 이 제한된 대중시장 모델의 첫 번째 배터리 화재를 처리한 소방서장을 물러나게 했습니다. 배터리 드롭이 있다고 말할 수 있을까요? 아니요. 뜨거운 셀 8,000개가 떨어져 40~50피트 밖으로 뿜어져 나와 멀리 있는 차들을 찌그러뜨렸고 뜨거운 셀들은 주차장 아래로 굴러떨어졌습니다. 뜨거운 총알에 맞은 것을 상상해보십시오. 바로 그런 일이 발생한 것입니다. 이것은 구조대를 교육하는 방식을 바꿨습니다. 구조대는 절대로 차량 아래로 가 잭을 들고 물을 뿌려서는 안 됩니다. 필요하다면 막대에 노즐을 이용해 차 아래로 밀어야 합니다. QR코드가 이런 차들을 식별할 수 있습니다.

일단 차량 화재가 제압돼도 언제든지 재점화될 수 있습니다. 즉, 배터리 전기차가 견인 트럭 위에 있는 경우에도 화염, HF, 포름알데히드 및 독성 코발트, 니켈 및 기타 금속 배출물을 방출할 수 있고, 이는 운전자에게 또는 더 나쁘게는 차량이 제거되기까지 보행자가 있는 거리로 이동한다는 점입니다. 배터리는 일반적으로 도어 아래 측면에서 방출되는데, 그 이유는 배터리가 전기차 안에 위치하기 때문입니다. 일부 하이브리드도 같은 위치에 큰 리튬이온 배터리를 가지고 있고, 작은 규모로 같은 효과를 냅니다.

제품은 변하고 안전을 유지하려면 이를 따라가야 합니다. 과거의 엔진 화재는 단순했습니다. 후드를 열어 물로 진압한 후 수리를 위해 딜러십으로 견인하면 됐습니다. 이제는 그렇게 단순하지 않습니다. 배터리는 최대 28일 후에 다시 점화될 수 있는 데다 해당 기간에 여러 번 다시 점화될 수도 있습니다. 그러면, 이게 문제라 배터리 전기차 개발을 멈추게 해야 하나요? 아닙니다. 우리는 사고를 진압하는 방법을 이해해야 하고 배터리 전기차의 화재가 발생하면 가능한 멀리, 그리고 최대한 빨리 이동해야 한다는 것을 알아야 합니다. 왜요? 불화수소(HF) 및 독성 배출이 인체 건강에 심각한 위험을 초래하기 때문입니다. 또, 다른 차량이나 인프라로 확산되지 않도록 해야 합니다. 납축 배터리를 사용하는 가솔린 엔진과 비교하면 정말 복잡한 문제입니다.



말씀하신 차량 모델과 화재, 사고와 관련해 안전당국의 데이터 중요성 인식은 어떤가요? 

Lerner         정확한 EV 화재 데이터가 있을까요? 절대적으로 그렇지 않습니다. 
2023년형 닛산 리프(Nissan Leaf)에는 40 kWh급 배터리가 탑재돼 있고, 뉴 레인지로버(Range Rover) 가솔린 또는 디젤 하이브리드에는 38.1 kWh급 배터리가 탑재될 수 있습니다. 리튬이온 배터리의 크기는 거의 같습니다. 레인지로버의 배터리 팩이 고장 나 화재가 발생할 경우에 해당 차는 EV로 분류되지 않고 하이브리드 또는 디젤 사고로 보고됩니다. 우리는 이런 데이터 수집을 수정해야 합니다. 이뿐만 아니라 수소 보급 확대로 나아갈 때 이런 데이터 수집은 가능한 정확한지 확인해야만 합니다. 기체수소와 액체수소는 완전히 다르기 때문입니다.

지금 충전기는 여러 곳에 있고 바코드(QR코드) 관련 기능이 차가 충전 중인지를 알려줍니다. PDF417 바코드 정보(운송, 신분증, 재고 관리 등 다양한 애플리케이션에 사용되는 스택형 선형 바코드 형식)는 충전 포트의 위치를 나타내며 차에 충전 표시기가 있는지 알려줍니다. 이렇게 되면 차가 충전 중인지 즉시 확인할 수 있습니다. 이제 충전 중 차에 문제가 발생할 확률은 30~60% 더 높아졌습니다. 아크(arching)와 활선 전선은 큰 우려사항입니다. 

제 모토는 ‘식별을 통한 위험 완화(Hazard Mitigation Through Identification)’입니다. 제가 하는 일로 정보, 지원, 안내 또는 완화를 통해 사고를 막을 수 있다면 임무를 다한 것입니다. 저의 직업적 역할은 가능한 모든 사고를 완화하고 최단 시간 내에 최대한 효과적이고 안전하게 처리하는 것입니다. 과거의 차량 화재와 달리 전기차는 불활성 상태에서 HF 증기구름을 측면에서 방출하고, 전기 스쿠터, 모페드 등 e모빌리티의 경우엔 단 7초 만에 차에서 화염을 내뿜는 완전 화재로 발전할 수 있습니다. 얼마 전 e바이크 상점 화재를 본다면, 해당 점포와 위 건물과 함께 파괴된 100대에 가까운 e바이크를 볼 수 있을 것입니다. 모든 e바이크가 동시에 마법처럼 점화됐을까요? 아닙니다. 한 대에서 시작됐고 빠르게 퍼진 것입니다.





러너의 QR코드 :  (QR Code, Indicator light, wireless alert, acoustical alert to identify battery, gasoline, diesel, hybrid or hydrogen vehicles. Patent Number: 11,760,258. Issue date: September 19th 2023.) 




대략 보니 당신의 특허는 차에 대한 정보를 전송하기 위해 QR코드를 사용합니다. 어떻게 동작하는지 좀 자세히 설명해주세요.      

Lerner        바코드 또는 QR코드가 매우 중요하고 나머지 특허는 이를 기반으로 합니다.
이상적으로는 낮 밤, 조명이 어둡거나 연기가 자욱한 환경에서도 백라이트를 이용해 볼 수 있길 바랍니다. 컬러는, 공공기관, 구조대, 자동차 제조업체 등이 무엇을 원하든 간에 가능합니다. 번쩍이거나 깜박이고, 사운드 알림까지 원한다면 그렇게 할 수 있습니다. RFID나 이지패스(EZ pass) 트랜스폰더 등 모든 것을 커버할 수 있습니다. 이것이 제가 기본 특허 또는 플랫폼 특허라고 부르는 것입니다. 누구나 자신에게 맞는 시스템을 구성할 수 있습니다. 

보고 싶지 않습니까? 문제없습니다. 차량 외부 B-Post에 보이지 않는 검정색 QR코드로 하고 필요할 때만 점등하게 하면 됩니다. 어둡고, 연기가 자욱하고 트럭이 많은 터널 안에서 불이 나도 문제없습니다. QR코드가 켜지고 솟아오른 조명 테두리가 바닥을 향해 아래쪽으로, 천장을 향해 위쪽으로 깜박입니다. 이것은 일종의 버티컬 폴리스 라이트입니다. 개조 또는 대체 추진 트럭이나 특정 장소를 오가는 버스는 오작동이 있음을 나타내지 않고 공항이나 차고에 대해 지속적으로 패턴으로 빛나는 바코드가 있는 자기 조명을 사용합니다.

QR코드는 차를 볼 때 완전히 보이지 않을 수 있습니다. 어떻게요? 외부 미러 하단부에 위치할 수 있습니다. 이렇게 하면 아래에서 차량에 다가갈 때 코드를 스캔할 수 있고 시각적 표시기가 깜박이거나 녹색으로 계속 깜박이면서 차량 아래 지면과 측면을 밝힐 수 있습니다. 개인적으로는, QR코드를 여러 위치에 두는 것을 추천합니다. 만약 차가 벽에 기대어 주차돼 있다면 어떻게 할까요? 도어 앞쪽 윈도와 리어 도어 사이이기 때문에 우리는 그것이 거기에 있는지 결코 알 수 없을 것입니다. 대부분 사고는 전후방으로 발생하며 측면 충돌일지라도 높게 장착하면 눈에 띌 수 있습니다. 샤크 안테나에 장착하면 차량 상단에서 360도의 시야를 확보할 수 있습니다. 눈과 얼음 폭풍에 갇히고 도로에서 미끄러진다면요? 그래도 당신과 차는 괜찮을 것입니다. 시각적 표시기가 켜지고 전체 영역을 비추는 밝은 경로 조명이 나타납니다. 만약 도로에서 미끄러져 나온 후 차에서 내린다면, 당신은 분명 뒤로 넘어가지 않도록 차 주변의 빙판이 보이길 원할 것입니다. 그러면 구조대는 예를 들어 멀리 떨어진 FAA 드론 불빛이 있는 차를 볼 수 있을 것입니다(3.7 Statute Mile 버전의 경우 12.25달러). 






러너는 사진 속 차량의 종류를 의도적으로 알 수 없게 만들었다. 최초 구조대, 혹은 대응자들은 그들이 인식하는 어떤 것도 알아볼 수 없을지 모르지만, 그 빛은 그것이 배터리, 하이브리드, 가솔린, 수소 중 어느 것인지를 알려준다.



아! 멀리서부터 대응할 수 있겠네요. 

Lerner         구조대는 아주 먼 거리에서 이를 알고 전기차 사고에 대응할 수 있는데, 이 사고를 억제하기 위해선 더 많은 시간과 정보가 필요합니다. 그들은 70피트(20미터) 정도 떨어진 곳에서부터 QR코드를 스캔해 필요한 모든 정보를 얻을 것입니다. 어떤 차들은 견인되는 것을 지양하고 어떤 차들은 플랫베드가 요구됩니다. 어떤 차는 구조(tunneling)를 위해 트렁크를 통과할 수 있지만 어떤 차들은 그렇게 할 수 없습니다. 이런 정보들은 모범사례로 이어집니다. 기계가 읽을 수 있는 코드, QR코드는 5페이지 이상 중요 데이터와 함께 100% 정확한 매뉴얼, 그리고 전체 ERG(Emergency Response Guide)로 데려갈 수 있는 링크입니다. QR코드는 또한 차에 대한 정보를 알려주는 제조사 포털로 직접 연결될 수 있습니다. 이를테면, 배터리가 다른 것으로 교체됐는지, 테슬라 모델 S 변형 모델에서 배터리를 바닥으로 떨어뜨리는 알루미늄 배터리를 갖고 있는지, 아니면 표준 배터리인지 여부 등을 알 수 있습니다.  

조명은 수 마일 떨어진 곳에서도 볼 수 있어 외딴 지역에서 이상 패턴으로 녹색 표시등이 깜박이면 이는 해당 차가 배터리 차량임을 의미하고, 구조대는 몇 마일 떨어진 곳에서 이에 대한 대응을 준비할 수 있습니다. 그리고 그들은 다가가면서 그 차가 무엇인지 정확히 알게 됩니다. 시간을 벌고 모두가 준비할 수 있는 것입니다. 그 빛은 구조의 기초가 되는 QR코드로 인도합니다. 음향 경보도 동일한 작업을 수행합니다. 샤크 안테나의 빛은 드론이나 로봇을 통해 볼 수 있는데, QR코드를 통해 반응할 때 차량이 무엇인지, 어떻게 대처해야 하는지에 대한 100% 정확한 가이드가 됩니다. 



앞서 말씀하신 것처럼, 항간에는 위험성을 포함한 배터리, 전기차, 수소 등 e모빌리티에 대한 잡음도 있는데요, 어떻게 생각하시나요? 또 수소차는 어떤가요? 

Lerner         저는 발명가입니다. 모든 배터리 자동차 회사, 수소 자동차 회사, 배터리 제조사 및 엔진 제조사에 박수를 보내고 있습니다. 예를 들어, 커민스(Cummins)는 수소 연소 엔진에 공을 들이고 있습니다. 샌프란시스코에는 수소 동력 페리(특허는 보트와 선박도 다룬다)가 있고, 우리는 더 다양하고 많은 e연료, 플릿 개조, 그리고 더 흥미로운 변형을 볼 수 있을 것입니다. 토요타는 액체수소 레이스 카도 갖고 있습니다. 
제 업무는 구조대를 중심으로 이뤄집니다. 저는 훈련 지침을 작성하는 일을 담당하고 있으며 주립 훈련 아카데미의 고문으로서 정보를 제공하고 교육하는 역할을 맡고 있습니다. 새로운 트렌드와 패턴을 찾습니다. 예를 들어, 영국의 한 동료는 데크 사이에 배터리 팩이 있는 2층버스에 관한 이야기를 했는데, 이런 경우 구조대는 구조 시나 사고 발생 시에 이 사실을 알아야만 합니다. 소방차에도 관심이 많은데요, 로젠바우어의 최신 RTX는 위대한 트럭입니다(세계 최초 전기 소방차). 명세서를 처음 봤을 때, 정말로 ‘Brilliant!!’하다고 소리쳤습니다. AWD, 듀얼 전기모터, 두 개의 볼보 펜타 배터리, 3.0리터 300마력 6기통 BMW 클린 디젤 엔진은 단순한 첫 반응 관점에서도 훌륭했습니다만, 펌프질할 때 배터리 전력이 고갈되거나 소방서로 돌아갈 충분한 전력이 없는 것을 원치 않는다는 점에서 BMW 엔진이 필요에 따라 영구적인 레인지 익스텐더로 사용되는 점이 멋집니다. 심지어 전통적인 리어 휠 사이 하부에 배터리 팩을, 트럭 몸체에 수직 배터리 팩을 장착했습니다. T가 거꾸로 되어 있어 정말 독특합니다. 

수소차와 트럭은 사람들이 거의 모르는 독특한 특성을 갖고 있습니다. 대개 사람들이 수소와 배터리 전기차를 분리해 생각하는 경향이 큰데, 실제로는 그렇지 않기 때문에 이는 저의 매우 중요 관심사 중 하나입니다. 가장 인기 있는 수소 버스를 보면 상단 배터리 팩이 함께 발견됩니다. 둘은 독특한 방식으로 상호작용하는데, 이 제한된 공간에서 리튬이온과 수소의 결합이 일련의 과제를 제시하기도 합니다. 

수소차나 트럭과 관련해, 가솔린이나 배터리 전기차에서는 볼 수 없는, 독특한, 디자이너와 제작자에게 융통성을 주는 것은 무엇일까요? 수소는 배터리처럼 네모난, 직사각형 형태에 보관하는 것이 좋지 않습니다. 수소는 실린더를 선호합니다. 그래서 만약 차가 새로운 BMW 7 시리즈처럼 모듈화돼 있다면, 차 바닥은 전통적인 배터리 팩에서 직사각형입니다. 만약 여러분이 이를 위와 아래를 포함해 둥근 실린더로 채우면 공간을 낭비한 것입니다. 이를 보상하기 위한 수소의 마법은 무엇일까요? 사용하지 않는 데드 스페이스(dead space)가 있는 곳이라면 어디가 됐든 더 작은 탱크를 갖고 있어도 문제가 없다는 것입니다. 분리돼도 효율성이 전혀 떨어지지 않습니다. 예를 들어 혼다는 리어 시트 아래와 일부 트렁크에 수소 탱크를 뒀고 니콜라는 전통적인 새들백 디젤 탱크가 있던 자리에 커다란 배터리를 얹으면서 캡 뒤에 맥주통처럼 수소 탱크를 쌓아 올렸습니다.  



배터리-수소 이야기를 들으니 차량 정보의 중요성이 더 높아진 느낌이네요.

Lerner         대체 차량에 대한 미군의 단계적 보급을 포함해 수송 분야는 그 어느 때보다 흥미롭고 역동적입니다. 게다가 많은 도시가 그들의 플릿, 정부 차량에 대한 무배출(ZEV) 법안을 도입하고 있고 일부는 빠르면 2025년까지 전체 플릿을 ZEV로 전환할 것입니다. 우리는 지금 전기화 혁명의 시작에 있고 지배적인 파워트레인 유형이 무엇일지 아무도 장담할 수 없습니다. 환상적인 25가지 유형의 파워트레인을 갖고 있을지도 모릅니다. 제 말은 그것이 모두 다르고 앞으로도 다를 것이기 때문에, 필요에 따라 구조대에 정확한 정보를 제공해야 한다는 것입니다. 단지 배터리 전기차나 하이브리드라는 것을 아는 것이 중요한 것이 아닙니다. 제조사, 제조연도, 배터리 유형, 배터리 용량(예를 들어 40 kWh의 닛산 리프 또는 129 kWh의 램 전기 트럭), 배터리 구조 데이터(리튬이온, 나트륨 이온, 솔리드 스테이트), 고전압 디스커넥트, 저전압 디스커넥트, VIN 등이 중요합니다. 

요약하자면, 제 특허는 구조대와 대중에게 정확한 정보를 제공하는 방법을 제공합니다. 정확한 제조사, 모델, 파워트레인 유형, 컷 루프 위치, 충전기 위치, 배터리 용량, 구조 데이터 및 기타 중요 정보가 최대 70피트 떨어진 구조대에게 100% 정확하게 제공됩니다. 먼 거리에서도 사고 차량이 배터리 전기차인지 가솔린인지 구별할 수 있습니다. 따라서 구조대는 이에 대해 확실히 준비할 시간이 있습니다. 만일 3대의 전기차가 관련된 다차 사고라면 추가적인 물과 시간이 필요할 것입니다. 조명 옵션이 적용된 간단한 QR코드는 배터리 전기차(녹색 또는 다른 색상)를 알려 음향, 경로 조명, 원격 차량 감시 위치, 캐빈 내 고장 알림, 스마트워치, 태블릿, 폰과 함께 주변 사람에게 멀리 떨어지라고 주의, 경고할 수 있을 뿐만 아니라 차가 터널 또는 차고에 들어갈 때 차량 ID를 스캔하거나 EZ Pass처럼 읽는 기능으로도 활용될 수 있습니다. 터널 안에서 조명은 이상적으로 차량 측면과 상단에 있어 아래쪽과 터널의 천장으로 투사되고, 이런 방식에서 구조대는 터널을 스캔하고 그들이 직면한 상황을 정확히 알 수 있을 것입니다. QR코드를 통해 차량을 스캔하거나 트랜스폰더를 이용해 차량을 읽어 터널 내 각 차량의 정확한 위치도 알 수 있을 것입니다.





특허는 구조대와 대중에게 정확한 정보를 제공하는 방법을 제공한다. 정확한 제조사, 모델, 파워트레인 유형, 컷 루프 위치, 충전기 위치, 배터리 용량, 구조 데이터 및 기타 중요 정보가 최대 70피트 떨어진 구조대에게 100% 정확하게 제공된다. 

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