KR101045106B1 - 초속경화형 복합방수 시스템 - Google Patents

초속경화형 복합방수 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초속경화형 복합방수 시스템에 관한 것으로, 방수면 외면에 형성된 프라이머 도포층; 상기 프라이머 도포층의 외면에 형성된 폴리머 개질아스팔트 방수층; 상기 개질 아스팔트층 외면에 부착된 논슬립용 칼라 골재; 및 상기 논슬립용 칼라 골재 외면에 형성된 고점도 및 고탄성의 MMA(methyl methacrylate) 수지를 주제로 하는 초속건형 반응경화형 합성수지 도막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명의 복합방수 시스템은 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수하며, 특히 초속경화성으로 인해 동절기에도 도막재 도포 후 2시간 이내에 경화될 수 있으며, 동절기 이외의 계절에는 1 시간만에 경화되므로 시공시간 단축과 경비의 과도한 지출을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, -10℃ 이하의 동절기 시공이 가능하므로 기존의 옥외 동절기 시공성 제약으로부터 벗어나 사계절 시공이 가능할 뿐만 아니라 바닥재 기능도 양호하여 사람들의 보행이나 기타 장비 설치에 따른 방수층 훼손이 기존의 방수 시스템에 비하여 덜하여 본 발명의 복합방수 시스템은 방수효과 및 바닥재 기능을 동시에 얻을 수 있으며 환경 친화 속경화 도막방수재로 시공기간 및 시공비용 절감을 꾀할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Description

초속경화형 복합방수 시스템{ULTRA HIGH SPEED HARDENING TYPE COMPLEX WATERPROOFING SYSTEM}
본 발명은 초속경화형 복합방수 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 개질 아스팔트층, 논슬립용 칼라 골재 및 초속건형 반응경화형 합성수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수한 복합방수 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 교량 또는 빌딩 등과 같은 건설구조물은 콘크리트와 철근 등으로 조성되고 그 내·외부에 각종 내외장재를 설치하여 사용하게 되는데 이러한 구조물의 옥상이나 슬라브에는 그 표면에 직접 방수재를 소정 두께로 도포하여 누수가 발생하지 않도록 방수층을 형성하였으나 이와 같은 방수층은 기온변화에 따른 구조물의 수축, 팽창의 반복에 의해 구조체는 물론 상기 방수층까지 균열되어 누수가 발생하였고, 방수층의 균열된 부위를 통해 우수가 구조물 내부로 침투하여 구조물 전체의 수명을 단축시키는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 건축물의 바닥, 벽 및 천정면의 방수공법은 크게 방수시트를 부착하는 시트 방수공법과 방수재를 수차례 도포하여 도막을 형성하는 도막 방수공법으로 대별할 수 있다.
시트 방수공법의 경우는 시트 상호 조인트 부분이 취약해지는 문제점이 있으며, 도막 방수공법의 경우는 콘크리트 균열시 도막도 함께 균열이 발생할 수 있어 소정의 도막두께 형성에 과다한 시간과 인건비가 많이 소요된다는 점 등의 문제가 있다.
최근에는 이러한 양자의 단점을 보완코자 시트방수와 도막방수의 복합구조인 복합방수가 시도되고 있다. 이러한 도막방수재로서 용제형 또는 수용성 아스팔트 도막방수재가 일반적으로 사용되는데 이는 도막 두께 확보를 위해 수차례 도포작업을 해야 하므로 양생시간, 시공기간이 길어지고 이에 따른 비용이 많아진다는 단점이 있다. 특히 노출공법에 이용되는 용제형 도막재의 경우 용제에 의한 아스팔트 방수층의 손상을 가져올 수 있으며, 상호접착성 또한 불안한 면이 있다. 또한, 기존 복합 방수공법에서는 동절기 작업이 불가능한 계절적 제약이 있다는 문제가 있다.
이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하면서 방수효과 및 바닥재 기능이 우수하면서 초속경화 특성을 갖는 친환경적인 복합방수 시스템을 개발하기 위해 계속 연구를 진행하던 중 개질 아스팔트층, 논슬립용 칼라 골재 및 초속건형 반응경화형 합성수지를 포함하는 복합방수 시스템이 경화속도가 월등히 향상되어 시공시간 및 비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라 균일한 방수층 확보와 표면크랙 저항성이 우수하고 동절기에도 시공이 가능하여 방수 공사의 계절적 시공 한계성을 극복할 수 있음을 발견함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 방수효과 및 바닥재 기능이 월등히 향상된 초속경화형 복합방수 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 방수면을 포함하는 복합방수 시스템에 있어서, 방수면 외면에 형성된 프라이머 도포층; 상기 프라이머 도포층의 외면에 형성된 폴리머 개질아스팔트 방수층; 상기 개질 아스팔트층 외면에 부착된 논슬립용 칼라 골재; 및 상기 논슬립용 칼라 골재 외면에 형성된 고점도 및 고탄성의 MMA(methyl methacrylate) 수지를 주제로 하는 초속건형 반응경화형 합성수지 도막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경화형 복합방수 시스템을 제공한다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템은 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수하며, 특히 초속경화성으로 인해 동절기에도 도막재 도포 후 2시간 이내에 경화될 수 있으며, 동절기 이외의 계절에는 1 시간만에 경화되므로 시공시간 단축과 경비의 과도한 지출을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, -10℃ 이하의 동절기 시공이 가능하므로 기존의 옥외 동절기 시공성 제약으로부터 벗어나 사계절 시공이 가능할 뿐만 아니라 바닥재 기능도 양호하여 사람들의 보행이나 기타 장비 설치에 따른 방수층 훼손이 기존의 방수 시스템에 비하여 덜하여 본 발명의 복합방수 시스템은 방수효과 및 바닥재 기능을 동시에 얻을 수 있으며 환경 친화 속경화 도막방수재로 시공기간 및 시공비용 절감을 꾀할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템은 방수면 외면에 형성된 프라이머 도포층; 상기 프라이머 도포층의 외면에 형성된 폴리머 개질아스팔트 방수층; 상기 개질 아스팔트층 외면에 부착된 논슬립용 칼라 골재; 및 상기 논슬립용 칼라 골재 외면에 형성된 고점도 및 고탄성의 MMA(methyl methacrylate) 수지를 주제로 하는 초속건형 반응경화형 합성수지 도막층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템에서 방수면 외면에 형성되는 프라이머 도포층은 방수 시스템 분야에서 통상 사용하는 도포층으로 구성되며, 그 사용에 있어서는 특별한 제한이 없다. 이의 예로는 옥상슬라브, 주차장슬라브, 교량상판 등의 하지 프라이머 처리 등을 들 수 있다.
본 발명의 복합방수 시스템에서 프라이머 도포층의 외면에 형성된 폴리머 개질아스팔트 방수층 또한 방수 시스템 분야에서 통상 사용되는 방수층으로서, 그 사용에 있어서 특별한 제한이 없다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템에서 폴리머 개질아스팔트 방수층에 부착된 논슬립용 칼라 골재는 천연석, 인조석 또는 소결석 등을 일정입도로 분쇄한 골재에 내구성, 내약품성, 내후성 및 내열성이 우수한 세라믹으로 코팅한 것으로서, 건축구조물 또는 토목용으로 사용되고 있다. 이러한 칼라골재는 내수성, 내알칼리성, 내열성, 내마모성 및 광택성 등이 우수한 환경친화적인 것이 요구된다.
본 발명에서 사용하는 논슬립용 칼라골재는 알칼리 금속 규산염과, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물을 포함한 경화제 등으로 이루어지는 바인더와, 이러한 바인더에 색상부여제 및 점도조절제로서 사용되는 물 등이 혼합되어 이루어진 코팅 조성물에 의해 코팅된 골재이며, 코팅 조성물을 이루는 각각의 원료에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 알칼리 금속 규산염은 M2O·nSi02·mH20로 표현되는데, 알칼리 금속 규산염에는 m이 0인 분말형과 m이 0보다 큰 액상형이 있으며, 분말형과 액상형을 단독으로 또는 이 둘을 혼합하여 사용할 수 있다. 복합 사용시 액상형 알칼리 금속 규산염과 분말형 금속 규산염의 혼합비율에 제한은 없고, 다만 고형분인 M2O·nSi02와 물과의 중량 비율이 5:95 ∼ 60:40 이면 된다. 이는 알칼리 금속 규산염 용액 중의 M2O·nSi02 함량이 5 중량% 보다 작은 경우에는 바인더로서의 역할이 불가능하며, 60 중량% 보다 큰 경우에는 점도가 높아져 골재에 코팅한 후 균열이 발생하기 때문이다. 가장 바람직하게는 알칼리 금속 규산염 용액 중의 M2O·nSi02 함량이 15∼35 중량%인 것이다.
알칼리 금속 규산염의 M은 알칼리족 금속으로서 K, Na, Li 등이 있으며, M2O와 Si02의 몰비가 1:0.8∼4의 조성으로 이루어지도록 한다. 이는 M2O의 1에 대한 Si02의 몰비가 0.8 보다 작은 경우에는 경화 후 내수성이 부족하게 되고, 4 보다 큰 경우에는 부착강도가 저하되기 때문이다. 내수성이 우수한 경화체를 얻기 위해서는 M2O와 Si02의 몰비가 1:2.3∼3.2의 조성으로 이루어진 알칼리 금속 규산염을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
다음, 경화제는 알칼리 금속 규산염의 경화 후 재용해를 방지하기 위해 첨가하는 것으로서, 알칼리 금속 규산염과 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼ll.5 가 되도록 하는 물질이면 된다. 이러한 물질로서 수용성의 황산염계, 질산염계, 인산염계, 붕산염계, 아민계, 소듐 알루미네이트, 가성소다, 구연산, 또는 구연산 금속염 등이 있으며, 이들 중에서 하나를 선택하여 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
경화제의 첨가량은 바인더 100에 대해 0.05∼7 중량% 인데 보다 중요한 것은 알칼리 금속 규산염과 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼ll.5 가 되도록 한다는 것이다. 이것은, pH가 8.5 보다 작을 경우에는 겔의 생성량이 과다하여 내수성은 향상되지만 색상변화가 크고 열처리시 표면에 균열이 발생하게 되며, pH가 11.5 보다 큰 경우에는 내수성이 저하되기 때문이다. 또 다른 경화제로서, 본 발명에서는 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸, 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 실리카졸은 알칼리 금속 규산염 및 경화제와 혼합하였을 경우 pH가 8.5∼11.5 가 되도록 한다. 알루미노 실리케이트족 광물을 대신하여 실리카졸, 알루미나졸 또는 그 둘의 혼합물을 사용하면, 바인더가 경화 후 흰색 또는 투명질을 나타내므로 바인더와 색상 부여제가 혼합된 코팅 조성물로 코팅된 칼라골재의 색상이 열처리 후에도 동일한 색상을 나타내게 된다. 실리카졸의 첨가량은 다른 경화제와는 달리 첨가량의 변화에 따라 특성이 변한다. 실리카졸의 첨가량은 바인더 100에 대해 0.1∼60 중량% 이다. 0.1 중량% 정도로 소량 첨가할 경우에도 경화 후 알칼리 금속 규산염의 내수성 등의 물성을 향상시킬 수 있다. 그러나 60 중량%를 초과하여 첨가하면 내수성은 향상되지만, 골재와의 부착강도가 약해져 사용이 불가능하다.
이 때 알루미나졸을 10 중량% 이하로 첨가하면 보다 우수한 특성을 나타내게 된다. 알루미나졸 단독으로 10 중량% 이하 첨가하여도 좋다. 그러나 알루미나졸을 10 중량%를 초과하여 첨가하면 겔의 생성량이 증가하여 골재와의 부착강도를 저하시키는 요인으로 작용하게 된다. 이와 같은 바인더에 색상을 부여하기 위해 본 발명에서 첨가하는 색상부여제에는 산화제1철, 산화제2철, 산화제3철, 산화크롬, 이산화망간, 카본블랙 등을 포함한 각종 무기안료가 있으며, 이들 중에서 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다. 색상부여제의 첨가량은 바인더와 혼합한 전체 코팅 조성물 100에 대해 5∼95 중량%이며, 사용골재의 흡수율에 따라 첨가량을 달리하여야 한다. 만약, 95 중량%를 초과하여 첨가할 경우 과잉첨가로 인해 색상이 용출되는 문제점이 있다. 또한, 골재의 종류에 따라 점도를 조절하여야 하는데 점도조절제로는 물을 사용한다. 한편, 칼라골재의 제조시 분진발생을 감소시키고 칼라골재의 내수성을 향상시킬 목적으로 실리콘계 오일, 실란계 수지 또는 페놀 레진 등을 외삽으로 10 중량% 이하로 첨가할 수도 있다.
또는, 칼라골재의 색상변화 방지와, 내산화성, 내후성 등의 물성 증진을 위해, Cu, Sn, Zn, Ni 등과 같은 금속 또는 이들 금속의 산화물, 황화물, 또는 탄화물을 외삽으로 50 중량% 이하 첨가할 수도 있다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템에서 논슬립용 칼라 골재 외면에 형성된 초속건형 반응경화형 합성수지 도막층은 고점도 및 고탄성의 MMA(methyl methacrylate) 수지를 주제로 하여 경화제로서 분말경화촉진제를 포함하며 신장율은 5-10%이고, 압축강도는 40-80 (N/mm2)이다. 이로서는 예를 들어, 건물 옥상의 노출방수가 요구되는 바닥, 콘크리트 또는 강상판의 진출입로 방수, 그외 고강도가 요구되는 바닥 등이 있으며, MMA 합성수지 주제에 대한 분말경화촉진제의 배합비는 100 : 5 중량비가 바람직하며, 시공시 환경 여건에 따라 조정가능하다. MMA(Methyl Methacrylate) 반응수지란 에스테르, 아크릴 또는 메크릴산에 기초한다. 이런 화학적 합성물의 특징은 탄소 이중결합 그룹(C=C)이다. 이 제품의 주요성분은 메틸메타크릴산염(MMA)이며 반응 수지의 경화는 분말경화촉진제, 예를 들어 벤질 과산화물을 첨가해서 만들어진다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템에서는 반응경화형 합성수지의 주제인 MMA 합성수지와 분말경화촉진제를 혼합하여 1회 도포하여 도막층을 형성시킴으로써 아스팔트 방수시트간 이음매를 포함한 균일한 방수층 및 바닥재층을 원하는 두께만큼 얻을 수 있다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템은 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수하며, 특히 초속경화성으로 인해 동절기에도 도막재 도포후 2시간 이내에 경화될 수 있으며, 동절기 이외의 계절에는 1 시간만에 경화되므로 시공시간 단축과 경비의 과도한 지출을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, -10℃ 이하의 동절기 시공이 가능하므로 기존의 옥외 동절기 시공성 제약으로부터 벗어나 사계절 시공이 가능할 뿐만 아니라 바닥재 기능도 양호하여 사람들의 보행이나 기타 장비 설치에 따른 방수층 훼손이 기존의 방수 시스템에 비하여 덜하여 본 발명의 복합방수 시스템은 방수효과 및 바닥재 기능을 동시에 얻을 수 있으며 환경 친화 속경화 도막방수재로 시공기간 및 시공비용 절감을 꾀할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
이하 본 발명을 하기 시험예에 의하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 단, 하기 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
시험예 1: 부착성 시험
본 발명에 따라 초속경화형 복합방수 시스템을 제작하여 테스트 시편 시험체를 만들었다. 접착 시험은, 폭 25mm의 직사각형으로 잘라내어서 3회 시험한 평균값에 의한 90° 박리 접착력(단위: N/25mm)으로 접착성을 평가하였다. 이때 부착력이 우수하여 콘크리트 기재의 재료 파괴가 나타나면 "양호", 피복 수지층의 재료 파괴가 나타나면 "불량", 프라이머층의 재료 파괴가 나타나면 "불량" 으로 판단한다. 이러한 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 비교예로서 기존의 방수 시스템을 사용하였다.
시험예 2: 초속경화성 시험
KSM 5000-2511에 준하여 젖은 도막의 두께가 0.038mm가 되도록 어플리케이터를 사용하여 유리판에 칠한 다음 온도 25℃ 습도 50% 분위기 하에서 통풍이 잘 되는 곳에서 건조시켰다. 도막 시험은 시험편 끝부분으로부터 1 cm이상 떨어진 지점에서 실시하여 손가락 끝을 도막에 가볍게 접촉하였을 때 손가락에 프라이머 조성물이 묻어나지 않으면 초속경화가 이루어진 것으로 판단한다. 시험 결과를 하기 표 1에 나타내었으며, 경화시간을 측정하여 기록하였다. 비교예로서 기존의 방수 시스템을 사용하였다.
시험예 3: 내알칼리성 시험
내알칼리성 시험은 KSM-5000-1121 내알칼리성 시험 방법에 따라 실시하였다. 건축용 프라이머는 일반적으로 알칼리성인 시멘트나 콘크리트 소지에 도장되므로 내알칼리성 확인은 필수이다. 위의 시험 방법에 따라 48시간 소지를 침적 후 도막에 이상유무를 확인하였다.
본 발명의 복합방수 시스템 기존의 방수 시스템(비교예)
부착성 양호 양호
경화성 1 hour 24 hour
냄새 유(인체무해) 유
내알칼리성
(이상 유무)		 무 도막손상
상기 표 1에서 보듯이, 본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템은 부착성이 양호하며 기존의 방수 시스템에 비하여 경화성이 월등하게 우수할 뿐만 아니라 작업시 MMA 수지 고유의 아크릴 냄새가 발생하나 시공시 공기중에 있는 냄새의 양은 0.05 - 0.21 PPM정도 측정되며 이는 작업장에서 인체에 유해한 50-210 PPM에 미치지 않으며 내알칼리성이 적합한 친환경적인 복합방수 시스템임을 알 수 있다.
시험예 4: 내투수성 시험
내투수성 시험은 KS F 4921(콘크리트용 에폭시 수지계 방수, 방식 도료)에 준하여 본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템 시편을 28일간 양생한 후 약 0.3N/㎟의 수압을 가하여 내투수성을 시험하였으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 측정치
1차 2차 3차 평균
내투수성 투수안됨 투수안됨 투수안됨 투수안됨
상기 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템에서는 투수현상이 전혀 나타나지 않음을 알 수 있다.
시험예 5: 내열성 및 내한성 시험
내열성 및 내한성 시험은 KS F 2422(콘크리트에 대한 팽창 및 수축에 따른 길이변화 측정시험) 기준에 준하여 본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템을 대상으로 하여, 내열성 시험은 시편을 온도 40±2℃에서 7일간 양생한 후 실시하였으며, 내한성 시험은 시편을 -20±2℃에서 역시 7일간 양생한 후에 실시하였는 바, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
시험항목 단위 측정치
1차 2차 3차 평균
내열성 도포면 % 0.042 0.045 0.046 0.044
콘크리트 0.038 0.039 0.040 0.039
내한성 도포면 -0.023 -0.020 -0.015 -0.019
콘크리트 -0.045 -0.046 -0.048 -0.046
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 내열성 시험의 경우 도포면의 0.044%, 콘크리트는 0.039%의 팽창을 나타냈고, 내한성 시험의 경우 도포면은 -0.019%, 콘크리트는 -0.046%의 수축을 나타냈다. 이 시험 결과로부터 도포면과 콘크리트의 팽창 및 수축길이는 극히 미소하여 내열성 및 내한성이 월등히 우수한 것을 알 수 있다.
본 발명의 초속경화형 복합방수 시스템은 초속경화성, 저온 상태 시공성, 내화학성 및 내마모성이 우수하며, 특히 초속경화성으로 인해 동절기에도 도막재 도포 후 2시간 이내에 경화될 수 있으며, 동절기 이외의 계절에는 1 시간만에 경화되므로 시공시간 단축과 경비의 과도한 지출을 줄일 수 있는 이점이 있다. 또한, -10℃ 이하의 동절기 시공이 가능하므로 기존의 옥외 동절기 시공성 제약으로부터 벗어나 사계절 시공이 가능할 뿐만 아니라 바닥재 기능도 양호하여 사람들의 보행이나 기타 장비 설치에 따른 방수층 훼손이 기존의 방수 시스템에 비하여 덜하여 본 발명의 복합방수 시스템은 방수효과 및 바닥재 기능을 동시에 얻을 수 있으며 환경 친화 속경화 도막방수재로 시공기간 및 시공비용 절감을 꾀할 수 있어 당분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (4)

  1. 방수면을 포함하는 초속경화형 복합방수 시스템에 있어서,
    방수면 외면에 형성된 프라이머 도포층; 상기 프라이머 도포층의 외면에 형성된 폴리머 개질아스팔트 방수층; 상기 개질 아스팔트층 외면에 부착된 논슬립용 칼라 골재; 및 상기 논슬립용 칼라 골재 외면에 형성된 고점도 및 고탄성의 MMA(methyl methacrylate) 수지 및 분말경화촉진제가 100 : 5의 중량비로 이루어진 초속건형 반응경화형 합성수지 도막층을 포함하는 것을 특징으로 하는 초속경화형 복합방수 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 논슬립용 칼라 골재가 알칼리 금속 규산염, 알루미노 실리케이트족 광물의 대체물을 포함한 경화제로 이루어지는 바인더; 및 이러한 바인더가 색상부여제 및 점도조절제가 혼합되어 이루어진 코팅 조성물에 의해 코팅된 것임을 특징으로 하는 초속경화형 복합방수 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말경화촉진제가 벤질 과산화물인 것을 특징으로 하는 초속경화형 복합방수 시스템.
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