KR100463436B1 - 프리플렉스 거더의 제작장치 및 제작방법 - Google Patents

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Abstract

프리프렉스 거더 제작시 콘크리트가 타설되는 거푸집을 거더에 설치하여, 온도변화에 따른 거더의 수직변위 및 콘크리트의 초기 수축 변형시에 강거더와 거푸집이 동시에 거동할 수 있어 케이싱 콘크리트와 거더의 합성효과를 극대화할 수 있는 프리프렉스 거더의 제작장치 및 그 제작방법에 관한 것이다.
이러한 프리플렉스 거더의 제작장치 및 제작방법은 서로 대향되는 상태로 일정한 간격과 거리를 유지하며 지면에서 수직 방향으로 설치되는 2열의 포스트와,
상기 각열의 포스트 양측을 가로질러 각각 설치되어 프리플렉스 거더의 모체를 이루는 상부거더 및 하부거더가 지지되는 복수의 스탠드와,
상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 케이싱 콘크리트가 타설되는 상부거푸집 및 하부거푸집과,
상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 상부거푸집 및 하부거푸집의 설치된 상태를 고정 지지하는 지지부재를 포함하는 프리플렉스 거더의 제작장치를 제공한다.
또한 본 발명은, 캠버된 상태로 제작된 거더의 양측에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서, 이 거더의 하부 플랜지에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 거더에 가해진 하중을 제거하는 방식의 프리플렉스 거더의 제작방법에 있어서,
온도 변화에 의해 발생하는 거더의 수직변위에 따라서 케이싱 콘크리트가 일체적으로 거동할 수 있도록, 상기 거푸집을 거더에 고정 설치한 후 콘크리트를 타설하여 양생하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작방법을 제공한다.

Description

프리플렉스 거더의 제작장치 및 제작방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING OF PREFLEX GIRDER}
본 발명은 프리플렉스 거더의 제작장치 및 제작방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리프렉스 거더 제작시 콘크리트가 타설되는 거푸집을 거더에 설치하여, 온도변화에 따른 거더의 수직변위 및 콘크리트의 초기 수축 변형시에 강거더와 거푸집이 동시에 거동할 수 있어 케이싱 콘크리트와 거더의 합성효과를 극대화할 수 있는 프리프렉스 거더의 제작장치 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로 프리프렉스 거더는 강재의 특성과 콘크리트의 장점을 혼용하여 제작된 합성거더로서, 캠버(camber)된 상태로 제작된 강거더의 양측에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서, 이 강거더의 하부 플랜지에 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 거더에 가해진 하중을 제거하는 방식으로 제작한다.
이러한 프리프렉스 거더는 교량 또는 건물과 같은 구조물의 축조시 보의 역할을 하도록 설치되는 것으로서, 특히 스팬(span)이 비교적 긴 곳에 많이 사용되고 있다.
도 9 내지 도 11은 종래의 일반적인 프리플렉스 거더를 제작하기 위하여 사용되는 제작장치를 나타낸 도면으로서, 통상적으로 소정의 길이를 갖는 2개의 프리플렉스 거더를 동시에 제작하게 된다.
이러한 프리플렉스 거더를 제작하기 위한 제작장치는, 서로 대향되는 상태로 일정한 간격과 거리를 유지하며 설치되는 2열의 포스트(100)와, 상기 각열의 포스트(100) 양측 소정위치(대략 L/4지점)에 각각 설치되어 프리플렉스 거더의 모체를 이루는 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)가 지지되는 복수의 스탠드(102)와, 상기 각열의 포스트(100) 상부 내측에 고정된 지지대(104)에 수평방향으로 대향되게 설치되어 상부거푸집(106)이 지지되는 상부레일(108)과, 상기 각열의 포스트(100) 내측바닥면에 설치되어 하부거푸집(110)이 지지되는 하부레일(112)을 포함한다.
상기 상부거더(G1)는 스탠드(102)에 거치된 상태에서 일측이 스탠드(102)에 연결된 턴버클(114)에 의하여 고정되고, 상기 하부거더(G2)는 일측이 스탠드(102)에 연결된 턴버클(116)에 의하여 매달려 고정된다.
상기 상부거푸집(106)은 도면에서 보아 상부거더(G1)의 상부 플랜지 부분에 설치되며, 상기 하부거푸집(110)은 도면에서 보아 하부거더(G2)의 하부 플랜지 부분에 설치된다.
이러한 상,하부거푸집(106)(110)은 그 하부 양측면에 제공된 지지부재(118)에 의하여 상,하부레일(108)(112)에 각각 지지되어 설치된 상태를 유지할 수 있도록 되어있으며, 상기 지지부재(118)에는 길이조절 가능한 스크루잭(120)이 제공되어 상,하부거푸집(106)(110)이 좌우로 이동되는 것을 구속하도록 되어있다.
이와 같은 프리플렉스 거더 제작장치를 이용하여 프리플렉스 거더를 제작하려면, 먼저 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)를 캠버된 부분이 서로 마주보도록 스탠드(102)에 거치하거나 위치시킨 상태에서 턴버클(114)(116)을 이용하여 스탠드(102)에 고정한다.
그 다음 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)의 양쪽 끝단부를 유압잭 등을 이용하여 상하 방향에서 가압하여 거더에 응력을 부여한 상태에서, 이들 상부거더(G1) 및 하부거더(G2) 일측 플랜지 부분에 상,하부거푸집(106)(110)을 조립 설치하고, 여기에 케이싱 콘크리트(C)를 각각 타설하여 양생시킨 후, 상,하부거푸집(106)(110)을 제거하고 거더에 가해진 응력을 제거하면 프리플렉스 거더의 제작이 완료된다.
이렇게 제작된 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)는 크레인 등을 이용하여 제작장치에서 분리한 후, 운송수단을 이용하여 설치장소로 운송하여 가설한 다음, 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 구조물을 축조하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 프리플렉스 거더의 제작방법은, 상,하부거푸집(106)(110)은 상,하부레일(108)(112)에 지지된 상태에서 지지부재(118) 및 스크루잭(120)에 의하여 구속된 상태이므로 상,하부거푸집(106)(110)의 거동을 구속하게 되고, 이에 따라 여기에 타설된 케이싱 콘크리트(C)도 구속된 상,하부거푸집(106)(110) 내부에서 건조수축되면서 양생되고, 이러한 케이싱 콘크리트(C) 양생시 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)는 외기의 온도 변화에 따라 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이 수직변위(δ)가 발생하게 된다.
즉, 케이싱 콘크리트(C)가 양생되면서 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)의 수직변위(δ)는 발생하지만 상,하부거푸집(106)(110)은 지지부재(118) 및 스크루잭(120)에 지지 및 구속되어 있으므로 거더(G1)(G2)에 케이싱 콘크리트(C)가 양생되면서 균열이 발생하여 프리프렉스 거더의 합성효과에 악영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프리프렉스 거더의 제작 시 거푸집을 거더에 고정설치하여 외기 온도에 의해 발생하는 거더의 수직변위를 거푸집과 케이싱 콘크리트가 일체적으로 거동할 수 있도록 유도함으로서, 케이싱 콘크리트의 미세균열을 억제하고 케이싱 콘크리트와 거더의 합성효과를 극대화할 수 있도록 이루어진 프리프렉스 거더의 제작장치 및 그 제작방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치의 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치의 평면도.
도 3은 도 1의 A-A선 단면도.
도 4는 도 1의 B-B선 단면도.
도 5는 도 1의 C-C선 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치에 제공된 지지부재를 확대한 측면도 및 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치 중에서 상부거푸집 설치상태를 나타내는 부분확대도.
도 8은 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치 중에서 하부거푸집 설치상태를 나타내는 부분확대도.
도 9는 종래기술에 의한 프리플렉스 거더 제작장치의 측면도.
도 10은 종래기술에 의한 프리플렉스 거더 제작장치의 정면도.
도 11은 종래기술에 의한 프리플렉스 거더 제작장치를 이용하여 프리플렉스 거더를 제작하는 정면에서 바라본 도면.
도 12은 종래기술에 의한 프리플렉스 거더 제작시 온도변화에 따라 거더가 변형되는 것을 나타내는 측면도.
도 13은 종래기술에 의한 프리플렉스 거더 제작시 온도변화에 따라 거더가 변형되는 것을 나타내는 부분확대 단면도.
본 발명이 제안하는 프리플렉스 거더의 제작장치는, 서로 대향되는 상태로 일정한 간격과 거리를 유지하며 지면에서 수직 방향으로 설치되는 2열의 포스트와,
상기 각열의 포스트 양측을 가로질러 각각 설치되어 프리플렉스 거더의 모체를 이루는 상부거더 및 하부거더가 지지되는 복수의 스탠드와,
상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 케이싱 콘크리트가 타설되는 상부거푸집 및 하부거푸집과,
상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 상부거푸집 및 하부거푸집이 설치된 상태를 고정 지지하는 지지부재를 포함하는 프리플렉스 거더의 제작장치를 제공한다.
상기 지지부재는 앵글 형상으로 이루어진 복수의 브라켓과, 이들 브라켓을 거더의 양측으로 고정하는 고정부로 이루어지며, 상기 브라켓에는 거푸집을 거더에 밀착시킬수 있도록 가압부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 각열의 포스트 상부에는 상부거더를 제작할 때, 안전하게 작업을 할 수 있도록 발판이 설치된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 캠버된 상태로 제작된 거더의 양측에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서, 이 거더의 일측 플랜지에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 거더에 가해진 하중을 제거하는 방식의 프리플렉스 거더의 제작방법에 있어서,
온도 변화에 의해 발생하는 거더의 수직변위에 따라서 케이싱 콘크리트가 일체적으로 거동할 수 있도록, 상기 거푸집을 거더에 고정 설치한 후 콘크리트를 타설하여 양생하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 프리플렉스 거더 제작장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리플렉스 거더 제작장치의 평면도이며, 도 3 내지 도 5는 도 1의 A-A선, B-B선, C-C선 단면도로서, 본 발명에 의한 프리플렉스 거더 제작장치는, 서로 대향되는 상태로 일정한 간격과 거리를 유지하며 설치되는 지면에서 수직 방향으로 설치되는 2열의 포스트(2)와,
상기 각열의 포스트(2) 양측을 가로질러 각각 설치되어 프리플렉스 거더의모체를 이루는 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)가 지지되는 복수의 스탠드(4)와,
상기 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)에 각각 고정 설치되어 케이싱 콘크리트가 타설되는 상부거푸집(6) 및 하부거푸집(8)과,
상기 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)에 각각 고정 설치되어 상부거푸집(6) 및 하부거푸집(8)의 설치된 상태를 고정 지지하는 지지부재(10)를 포함한다.
상기 포스트(2)는 강재로 제작된 빔 등으로 이루어질 수 있으며, 이러한 포스트(2)의 하단부는 강재와 콘크리트로 형성된 베이스(12)에 견고하게 고정 지지되어 지면에서 수직 방향으로 설치된다.
이러한 포스트(2)의 상부에는 상부거더(G1)를 제작할 때, 작업자가 안전하고 용이하게 작업을 할 수 있도록 포스트(2)에 고정되는 발판(14) 및 난간(16)이 설치되어있다.
상기 스탠드(4)는 상,하부거더(G1)(G2)에 하중도입시 지지점의 역할을 수행하도록 이루어지며, 통상적으로 거더 길이의 대략 1/4지점 양측에 설치된다.
상기 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)는 구조계산에 의해 만곡된 형태의 웨브와, 상,하 플랜지를 용접하여 전체적으로 중앙부가 상측으로 휘어진 상태로 제작되며, 상부거더(G1)는 만곡부가 아래쪽으로 향하도록 하여 스탠드(4)에 거치하고, 하부거더(G2)는 만곡부가 위쪽으로 향하도록 스탠드(4)의 하부에 위치시킨 상태에서 상기 상,하부거더(G1)(G2)의 양쪽단부에서 유압잭 등으로 하중을 가할 수 있도록 이루어진다.
그리고 상,하부거더(G1)(G2)의 양측면에는 거더가 포스트(2)들 사이의 중앙부분에 위치될 수 있도록 도 3에서와 같이 센터가이드(18)가 설치될 수 있는데, 이 센터 가이드(18)는 상,하부거더(G1)(G2)의 일측플랜지 외측면에 위치된 상태에서 외측은 길이조절이 가능한 가이드지지잭(20)으로 포스트(2)에 지지되고, 센터 가이드(18) 내측은 길이조절이 가능한 가이드지지잭(20)으로 상,하부거더(G1)(G2)의 웨브(web)에 각각 지지되어 상,하부거더(G1)(G2)가 포스트(2)의 중앙부분에 정확하게 위치할 수 있도록 구성되며, 프리플렉션 하중 도입시에 강거더(G1)(G2)의 좌굴방지를 할 수 있도록 구성된다.
이러한 상,하부거더(G1)(G2)의 일측 플랜지에는 콘크리트(C)가 타설되는 상,하부거푸집(6)(8)이 각각 설치되는데, 이들 거푸집(6)(8)은 상,하부거더(G1)(G2)에 각각 고정 설치된 지지부재(10)에 의하여 고정 설치된다.
상기 지지부재(10)는 도 6에 도시된 바와 같이 앵글 형태로 이루어지고 보강부(22)가 제공된 브라켓(24)과, 이 브라켓(24)을 거더의 웨브 양측에 대응되는 자세로 고정하는 볼트와 너트로 이루어진 고정부재(26)와, 거푸집을 거더에 밀착시킬수 있도록 형성된 가압부(28)를 포함한다.
상기 브라켓(24)에는 거더와 조립되는 접촉면에 길이방향으로 홈(30)이 뚫려져 있으며, 상,하부거더(G1)(G2)의 웨브에도 고정부재(26)가 통과할 수 있는 관통구멍이 형성되어 고정부재(26)를 상,하부거더(G1)(G2) 양측에 위치시키고 고정부재(26)로 고정하여 상,하부거더(G1)(G2)에 지지부재(10)가 설치되도록 구성된다.
이러한 지지부재(10)는 상,하부거푸집(6)(8)의 자중과, 여기에 타설되는 콘크리트(C)의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 제작된다.
도 7은 이와 같은 지지부재(10)에 상부거푸집(6)이 설치된 것을 나타내는 부분확대도로서, 상부거푸집(6)은 도 7a에서와 같이 바닥판과 측판으로 이루어진 한 쌍의 거푸집 부재가 상부거더(G1)의 일측 플랜지 부분에 서로 대향되는 상태로 설치된다.
이렇게 설치된 상부거푸집(6)은 지지부재(10)에 형성된 가압부(28)를 회전시켜 거푸집(6)을 가압하여 상부거더(G1)에 밀착시킬 수 있도록 이루어지며, 상부거푸집(6)의 상측 개방부에는 콘크리트 타설시 거푸집(6)이 벌어지는 것을 방지하기 위한 간격조절부(30)가 설치된다.
이 간격조절부(30)는 도 7b에서와 같이 상부거푸집(6)의 상부 양측에 고정되고 그 끝단부에는 오른나사부와 왼나부가 가공된 한쌍의 로드(32)와, 이들 로드(32)에 나사 이동이 가능하게 결합되어 로드(32)를 잡아당기거나 늦추어 상부거푸집(6)의 상부 양측 간격을 조절하는 버클(34)로 구성된다.
도 8은 하부거푸집(8)이 설치된 것을 나타내는 부분확대도로서, 하부거푸집(6)은 도 8a에서와 같이 하부거더(G2)에 고정 설치된 지지부재(10)와 약간의 거리를 띄운 상태에서 복수의 간격조절부(36)에 의하여 하부거더(G1)의 일측 플랜지 부분을 감싼 상태로 설치된다.
이러한 하부거푸집(8)을 지지하는 간격조절부(36)는 도 8b에서와 같이 일측은 고리형태로 이루어지고 타측은 오른나사부와 왼나부가 각각 가공된 한쌍의 로드(38)와, 이들 로드(38)에 나사 이동이 가능하게 결합되어 로드(38)를 잡아당기거나 늦추어 하부거푸집(8)과 지지부재(10)의 간격을 조절하는 버클(40)로 구성된다.
그리고 하부거푸집(8)에 콘크리트(C) 타설시 거푸집(8)의 상측 개방부가 벌어지는 것을 방지하기 위하여 도 8c에서와 같이 일측이 하부거더(G2)에 고정되는 로드(42)와, 이 로드(42)를 따라서 이동 가능하게 고정되며 타측은 하부거푸집(8)에 고정 지지되는 고정부(44)로 이루어진 간격조절부가 사용될 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 프리플렉스 거더 제작장치를 사용하여 프리플렉스 거더를 제작하려면, 구조계산에 의해 만곡된 형태의 웨브와, 상,하 플랜지를 용접하여 전체적으로 중앙부가 아래쪽으로 휘어진 상태로 제작된 상부거더(G1)는 스탠드(4)에 거치하고, 하부거더(G2)는 만곡부가 위쪽으로 향하도록 스탠드(4)의 하부에 위치시킨 상태로, 상기 상,하부거더(G1)(G2)의 양쪽단부에 도시되지 않은 유압잭 등으로 프리플렉션 하중을 가할 수 있도록 설치한다.
이때 상,하부거더(G1)(G2)는 가이드지지잭(20)과 센터가이드(18)로 인하여 포스트(2)들 사이의 중앙부분에 위치될 수 있으며, 후술하는 프리플렉션 하중 재하시에 강더더의 좌굴을 방지할 수 있게된다.
이러한 상태에서 상,하부거더(G1)(G2)의 일측 플랜지에 상,하부거푸집(6)(8)을 각각 설치한 후, 이 상,하부거푸집(6)(8)에 콘크리트(C)를 각각 타설한 다음, 소정기간의 양생과정을 거친다.
이때 거푸집(6)(8)에 타설된 콘크리트(C)가 양생 될 때, 낮과 밤의 온도변화에 따라서 강거더(G1)(G2)는 상하로 거동을 하게 되는데, 이러한 거동시 상,하부거푸집(6)(8)은 상,하부거더(G1)(G2)에 고정되어 있으므로, 콘크리트(C)와 상,하부거푸집(6)(8) 및 상,하부거더(G1)(G2)가 일체로 거동을 하게되어 콘크리트(C)는 거더(G1)(G2)에 견고하게 결합된다.
이렇게 소정기간의 콘크리트 양생과정을 거쳐 양생이 완료되면, 상,하부거푸집(6)(8)을 제거하고 거더(G1)(G2)에 가해진 응력을 제거하면 프리플렉스 거더의 제작이 완료된다.
이렇게 제작된 상부거더(G1) 및 하부거더(G2)는 크레인 등을 이용하여 제작장치에서 분리한 후, 운송수단을 이용하여 설치장소로 운송하여 가설한 다음, 그 상부에 슬래브를 타설하여 일정구간의 교량이나 구조물을 축조하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 프리플렉스 거더의 제작장치 및 제작방법은, 콘크리트의 수축 변위에 대한 거푸집 지지장치의 구속효과를 제거하고, 거푸집을 거더에 고정 설치하여 온도에 의해 발생하는 거더의 수직변위를 거푸집과 콘크리트가 일체적으로 거동할 수 있도록 유도함으로서, 콘크리트의 미세균열을 억제하고 콘크리트와 거더의 합성효과를 극대화할 수 있다.
또한 프리플렉스 제작장치는 종래에 사용되던 레일 및 동바리가 필요없으므로 제작장치에 설치되는 비용이 절감되며, 포스트의 상부에는 발판 및 난간이 설치되어 상부거더를 제작할 때 작업자가 안전하고 용이하게 작업을 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 서로 대향되는 상태로 일정한 간격과 거리를 유지하며 설치되는 지면에서 수직 방향으로 설치되는 2열의 포스트와,
    상기 각열의 포스트 양측을 가로질러 각각 설치되어 프리플렉스 거더의 모체를 이루는 상부거더 및 하부거더가 지지되는 복수의 스탠드와,
    상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 케이싱 콘크리트가 타설되는 상부거푸집 및 하부거푸집과,
    상기 상부거더 및 하부거더에 각각 고정 설치되어 상부거푸집 및 하부거푸집의 설치된 상태를 고정 지지하는 지지부재를 포함하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 지지부재는 앵글 형태로 이루어지고 보강부가 제공된 브라켓과, 이 브라켓을 거더의 웨브 양측에 대응되는 자세로 고정하는 볼트와 너트로 이루어진 고정부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 브라켓에는 거푸집을 거더에 밀착시킬수 있도록 가압부가 형성된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 각열의 포스트 상부에는 작업자가 안전하고 용이하게 작업을 할 수 있도록 발판 및 난간이 설치된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 상부거푸집 및 하부거푸집의 개방부에는 콘크리트 타설시 거푸집이 벌어지는 것을 방지하기 위하여 간격조절부가 설치된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 간격조절부는 거푸집의 개방부 양측에 고정되고 그 끝단부에는 오른나사부와 왼나부가 가공된 한쌍의 로드와, 이들 로드에 나사 이동 가능하게 결합되어 로드를 잡아당기거나 늦추어 거푸집의 양측 간격을 조절하는 버클로 구성된 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작장치.
  7. 캠버된 상태로 제작된 거더의 양측에 하중을 가하여 응력을 부여한 상태에서, 이 거더의 하부 플랜지에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 거더에 가해진 하중을 제거하는 방식의 프리플렉스 거더의 제작방법에 있어서,
    상기 온도 변화에 의해 발생하는 거더의 수직변위에 따라서 케이싱 콘크리트가 일체적으로 거동할 수 있도록, 상기 거푸집을 거더에 고정 설치한 후 콘크리트를 타설하여 양생하는 것을 특징으로 하는 프리플렉스 거더의 제작방법.
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