KR101400627B1 - 볼라드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지면에 설치되어 차량의 진입을 차단하는 볼라드에 관한 것으로, 지면에 매립되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 볼라드 기구 및 상기 볼라드 기구에 삽입 설치되어 상하로 슬라이딩되는 볼라드 봉을 포함하는 볼라드에 있어서, 상기 케이스의 외측에 수평하게 다단 설치되는 제 1 리바와, 상기 제 1 리바에 수직하게 접합되되, 상단이 절곡되어 상기 제 1 리바의 내측에 접합되는 제 2 리바 및 상기 제 1 리바와 상기 제 2 리바에 타설되는 콘크리트에 의해 지지됨으로써 충돌 성능을 극대화할 수 있을 뿐 아니라 현장 상황에 따라 안정적으로 운용할 수 있는 볼라드를 제공한다.

Description

볼라드{BOLLARD}
본 발명은 차량의 진입을 차단하는 볼라드에 관한 것으로, 특히, 역학적 계산에 의한 정밀한 설계를 통해 충돌 성능을 극대화할 수 있을 뿐 아니라 현장 상황에 따라 안정적으로 운용할 수 있는 볼라드에 관한 것이다.
일반적으로 볼라드(Bollard)는 인도, 공원, 광장, 건물 등의 출입구에 설치되어 차량의 진입을 차단하고 보행자의 통행 및 안전을 확보하기 위한 구조물로서 통상 석재나 금속재를 기둥 형태로 가공하여 지면에 돌출되게 설치된다.
상술한 바와 같은 볼라드는 통상 지면에 고정 설치되는 고정식과, 지면과 분리 가능하게 설치되는 개방식으로 대별되며, 개방식은 다시 작동 방식에 따라 분리식과 삽입식으로 구분된다. 구체적으로, 분리식은 지면에 매설된 구조물에 잠금장치를 이용하여 볼라드를 고정하고, 필요에 따라 잠금장치를 해제하여 볼라드를 분리하는 방식이고, 삽입식은 지면에 매설된 구조물에 탄성부재를 이용하여 볼라드를 지지하고 유사시 볼라드를 하방으로 삽입하여 개방하는 방식이다.
이와 관련하여 등록실용신안 제20-0438760호(이하, “종래기술 1”이라 함), 공개실용신안 제20-2009-0001440호(이하, “종래기술 2”라 함), 등록실용신안 제20-0403447호(이하, “종래기술 3”이라 함), 등록특허 제10-0632414호(이하, “종래기술 4”라 함) 등에는 다양한 형태의 볼라드가 개시되어 있다.
그러나 상술한 종래기술 1 및 종래기술 2는 탄성체를 이용하여 충돌 에너지를 흡수함으로써 차량과 볼라드의 손상을 최소화할 수 있기는 하나 지면에 돌출 고정된 형태를 가져 차량을 출입시킬 수 없는 문제점이 있다. 반면, 종래기술 3 및 종래기술 4는 볼라드를 상하 조절 가능하게 설치하여 차량의 출입이 가능한 장점은 있으나 볼라드의 상하 조절이 수동식으로 이루어져 개폐에 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있다.
한편, 최근에는 상술한 바와 같은 종래기술 3 및 종래기술 4의 문제점을 개선하기 위해 자동식 볼라드가 개발되어 상용화되고 있으나 그 대부분이 볼라드의 구동 방식으로 유압식을 채택하고 있어 문제가 되고 있다. 구체적으로, 볼라드의 상하 운동을 유압식으로 구성하면 구조가 복잡해져 설치 면적이 넓어지고, 비용이 증가할 뿐 아니라 다수의 볼라드를 운용할 경우 유압차로 인해 볼라드가 동시에 작동하지 않고, 신속한 제어가 어려워 유사시 대응력이 떨어지는 문제점이 있다. 아울러, 볼라드는 통상 실외에 설치되는데 종래의 자동식 볼라드에는 방수 대책이 전혀 마련되어 있지 않아 고장이 빈번하게 발생하는 문제점도 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 충돌 성능을 향상시키는 동시에 설치 면적을 최소화하고, 현장 상황에 즉각적인 대응이 가능할 뿐 아니라 방수 설비까지 구비한 볼라드를 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서,
본 발명은 지면에 매립되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 볼라드 기구 및 상기 볼라드 기구에 삽입 설치되어 상하로 슬라이딩되는 볼라드 봉을 포함하는 볼라드에 있어서, 상기 케이스의 외측에 수평하게 다단 설치되는 제 1 리바와, 상기 제 1 리바에 수직하게 접합되되, 상단이 절곡되어 상기 제 1 리바의 내측에 접합되는 제 2 리바 및 상기 제 1 리바와 상기 제 2 리바에 타설되는 콘크리트에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 볼라드를 제공한다.
이 경우, 상기 볼라드 기구는 수직하게 설치되는 다수의 지지대와, 상기 지지대 내측에 수평한 방향으로 다단 설치되는 스틸 플레이트 및 상기 스틸 플레이트의 중앙에 관통 설치되는 파이프 슬리브를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 볼라드 봉은 상기 파이프 슬리브 내측에 삽입되는 파이프 심 및 상기 파이프 심의 내측에 접합되는 볼라드 파이프를 포함하여 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 지지대의 하단에는 발포 알루미늄으로 이루어지는 충격흡수재가 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 볼라드 봉은 전동식 실린더에 의해 승강될 수 있다.
이 경우, 상기 볼라드 봉의 외측에는 무늬가 형성된 커버가 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 커버에는 LED가 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 스틸 플레이트와, 상기 파이프 슬리브, 상기 파이프 심, 상기 볼라드 파이프 및 상기 커버의 결합 부위에는 가스켓이 설치될 수 있다.
이 경우, 상기 케이스의 하부에는 배수로가 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 역학적 계산에 의한 정밀한 설계를 통해 충격흡수능을 현저히 향상시킬 수 있고, 볼라드 봉의 구동 방식을 전동식으로 구성함으로써 안정적인 운용이 가능할 뿐 아니라 각 구성의 결합 부위에 가스켓을 개재시키고, 케이스 하부에 배수로를 형성하여 방수 효과도 극대화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 수직 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 평면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 기구를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 봉을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 커버를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 결합 구조를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 배수로를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 토목 구조물을 나타낸 도면,
도 9 내지 도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 시뮬레이션 성능 검증 결과를 나타낸 자료.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 수직 단면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 평면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 기구를 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 봉을 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 볼라드 커버를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드(100)는 케이스(110)와, 볼라드 기구(120)와, 볼라드 봉(130) 및 토목 구조물을 포함하되, 이러한 각 구성들이 정밀한 역학적 계산을 통해 서로 유기적으로 작용하도록 설계된 것을 기술적 특징으로 하는 바 이하 각 구성에 대해 차례대로 설명하도록 한다.
먼저, 상기 케이스(110)는 나머지 구성의 설치를 위한 구성으로 대략 사각기둥 형태로 이루어져 지면에 매립되며, 후술하는 바와 같이 외측에 토목 구조물이 설비된다.
다음으로, 상기 볼라드 기구(120)는 차량 충돌시 상기 볼라드 봉(130)에 가해지는 충격을 흡수하여 지지하기 위한 구성으로 대략 사각기둥 형태로 이루어져 상기 케이스(110) 내부에 설치된다.
본 발명에서 상기 볼라드 기구(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 지지대(121)와, 스틸 플레이트(122) 및 파이프 슬리브(123)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 지지대(121)는 상기 볼라드 기구(120)의 골격을 이루는 부재로서 “ㄱ”자의 단면 구조를 갖는 스틸 빔 4개로 구성되어 사각형 모서리에 각각 수직하게 배치된다. 이 경우, 여기서는 최적의 설계를 위해 상기 지지대(121)가 “ㄱ”자 형태의 단면 구조를 가지고 사각기둥 형태로 배치된 것만을 예시하였으나, 본 발명에서 상기 지지대(121)의 형태나 배치 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 요구되는 강도나 강성에 따라 적절하게 변형 가능한 것으로 이해되어야 한다.
한편, 상기 지지대(121)의 하단에는 충격흡수재(140)가 추가적으로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 충격흡수재(140)는 상기 볼라드 기구(120)와 후술하는 토목 구조물의 강성 차이로 인해 발생할 수 있는 상기 볼라드 기구(120)의 뒤틀림을 방지하는 기능을 수행하며, 이를 위해 상기 충격흡수재(140)로는 이미 차량 범퍼빔, 도로안전시설물, 방폭용 패널 등에 사용되어 충격흡수능이 검증된 발포 알루미늄(Vaporized Aluminum)을 사용하는 것이 바람직하다.
계속하여, 상기 스틸 플레이트(122)는 상기 지지대(121)와 함께 상기 볼라드 기구(120)의 골격을 이루는 부재로서 상기 지지대(121) 내측에 수평한 방향으로 다단 설치된다. 보다 상세하게는, 상기 지지대(121)의 상단에 4개의 스틸 플레이트가 150mm 이하의 간격으로 설치되고, 하단에 1개의 스틸 플레이트가 설치되어 총 5층으로 구성된다. 이 경우, 상기 스틸 플레이트(122)의 두께는 15mm 이상인 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 파이프 슬리브(123)는 상기 볼라드 봉(130)의 설치를 위한 부재로서 상기 스틸 플레이트(122), 보다 상세하게는, 상기 지지대(121)의 상단에 설치된 4개의 스틸 플레이트를 관통하여 설치된다. 이 경우, 상기 파이프 슬리브(123)의 두께는 20mm 이상인 것이 바람직하며, 상기 스틸 플레이트(122)와는 용접에 의해 접합되어 견고하게 고정된다.
한편, 본 발명의 또 다른 구성인 상기 볼라드 봉(130)은 차량과 충돌시 1차적인 접촉이 이루어지는 부분으로 상기 볼라드 기구(120)에 상하로 슬라이딩 가능하게 삽입 설치된다.
이 경우, 상기 볼라드 봉(130)은 도 4에 도시된 바와 같이 파이프 심(131)과 볼라드 파이프(132)로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 파이프 심(131)은 상기 볼라드 파이프(132)에 가해지는 충격을 완화하여 상기 볼라드 기구(120)에 전달하기 위한 부재로서 상기 파이프 슬리브(123) 내측에 삽입 설치된다. 본 발명에서 상기 파이프 심(131)은 15mm 이상의 두께를 가지는 강관으로 이루어지며, 상기 볼라드 봉(130)의 원활한 동작과 동작의 안정성을 확보하기 위해 상기 파이프 슬리브(123)와의 규격 오차는 반지름 5mm 이내로 제어되어야 한다.
또한, 상기 볼라드 파이프(132)는 차량과 직접적으로 접촉하여 차량 통제 기능을 구현하는 부재로서 상기 파이프 심(131)의 내측에 용접 등의 방법으로 접합된다. 이 경우, 상기 볼라드 파이프(132)의 두께는 8.5mm 이상인 것이 바람직하며, 소재는 상기 파이프 심(131)과 마찬가지로 강관으로 이루어진다.
이상으로 상기 볼라드 봉(130)의 구성에 대해 설명하였다. 본 발명에서 상기 볼라드 봉(130)은 전동식으로 승강된다.
구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 볼라드 봉(130)과 상기 스틸 플레이트(122) 중 최하단에 위치하는 스틸 플레이트 사이에 전동식 실린더(133)가 결합되고, 상기 전동식 실린더(133)가 모터(도면 미도시)에 의해 작동함으로써 상기 볼라드 봉(130)의 상하 운동이 이루어진다. 즉, 본 발명에서는 종래 유압식 또는 공압식 구동 방식 대신 전동식 구동 방식을 채택함으로써 볼라드가 다수 설치되었을 경우 모든 볼라드가 균일한 속도로 신속하게 승강되도록 구성한 것이다. 이 경우, 상기 전동식 실린더(133)의 동작은 PLC 프로그램, 인버터 등을 포함하는 제어부(도면 미도시)를 통해 자동으로 이루어지며, 사용자의 요구 조건에 따라 유선 방식 또는 무선 방식으로 구성되어 운영의 편리성을 도모할 수 있다.
이처럼 본 발명에서는 상기 볼라드 봉(130)의 구동 방식으로 전동식을 채택함으로써 종래 유압식 또는 공압식 구동 방식에 필수적으로 수반되는 유압탱크, 공압탱크 등의 부속설비가 필요 없을 뿐 아니라 부속설비 설치 및 제어에 따르는 필수적인 히팅 코일 등의 설치 또한 불필요하여 설치 면적을 최소화하고, 비용도 현저하게 절감할 수 있다.
한편, 상기 볼라드 봉(130)의 외측에는 도 5에 도시된 바와 같이 커버(150)가 결합될 수 있다. 상기 커버(150)는 주/야간 사용시 사용안정성을 확보하고, 긴급 동작시 경고신호를 나타내는 동시에 사용자의 식별 디자인을 구현하기 위한 구성으로 아크릴 재질의 원통형 파이프로 이루어져 상기 볼라드 봉(130)에 탈부착 가능하게 결합된다. 이 경우, 상술한 바와 같은 기능을 구현하기 위해 상기 커버(150)의 표면에는 사용자의 요구에 따른 디자인이나 LED(152)가 적절하게 설치될 수 있다.
이처럼 본 발명에서는 상기 커버(150)에 각종 기능성 부재를 부착하여 상기 볼라드 봉(130)에 탈부착 가능하게 결합함으로써 유려한 외관을 연출할 수 있고, 보행자나 차량 운전자의 안전을 확보할 수 있을 뿐 아니라 유지보수시에도 교체 및 수리가 신속하고 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 경우 앞서 설명한 바와 같이 주요 구동력이 전기에 의한 전기적 장치에 의해 이루어지기 때문에 누전, 누수의 위험이 있다. 따라서 본 발명에서는 방수를 위한 구성이 추가적으로 구비되는 바 이하 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 결합 구조를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 배수로를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스틸 플레이트(122)와, 상기 파이프 슬리브(123)와, 상기 파이프 심(131)과, 상기 볼라드 파이프(132) 및 상기 커버(150)의 결합 부위에는 가스켓(160)이 설치될 수 있다. 즉, 본 발명에서는 상기 볼라드(100)를 이루는 각 구성의 결합 부분에 상기 가스켓(160)을 개재시킴으로써 외부로부터 유입되는 물을 최대한 차단할 수 있도록 구성한 것이다.
또한, 상술한 바와 같이 전기 기구의 방수 대책을 강구하였다 할지라도 소량의 물이 유입될 수 있으므로 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 케이스(110)의 하부에 배수로(170)를 형성할 수 있다. 즉, 상기 케이스(110)의 하부에 배수관(171)을 설치하고, 상기 배수관(171)을 상기 배수로(170)에 연결하면 유입되는 물이 상기 배수로(170)를 통해 자연배수될 수 있어 바람직하다. 이 경우, 원활한 배수를 위해 상기 배수로(170)가 경사지게 형성되는 것은 물론이며, 배수된 물은 집수조(도면 미도시)에 집수되어 지상 또는 배수관으로 배출된다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 기본적인 구성에 대해 설명하였다. 이하에서는 상술한 각 구성과 함께 역학적 계산을 통해 설계되는 본 발명의 토목 구조물에 대해 도면을 참고하여 상세히 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드의 토목 구조물을 나타낸 도면이다.
도 8을 추가적으로 참고하면, 상기 토목 구조물은 제 1 리바(180)와, 제 2 리바(181) 및 콘크리트(182)를 포함하여 구성된다. 구체적으로, 상기 케이스(110)의 외측에 상기 제 1 리바(180)가 수평하게 다단 설치되고, 상기 제 1 리바(180)에 상기 제 2 리바(181)가 수직하게 접합되어 철근 구조물이 형성된다. 이 경우, 상기 제 2 리바(181)의 상단은 충격에 대한 지지력을 충분히 확보할 수 있도록 “ㄷ”자 형태로 절곡되어 상기 제 1 리바(180)에 접합되는 것이 바람직하며, 상기 제 1 리바(180)와 상기 제 2 리바(181)의 철근 두께는 10mm 이상인 것이 바람직하다. 이처럼 철근 구조물의 제작이 완료된 후 콘크리트(182)를 타설하여 양생하면 본 발명의 토목 구조물이 완성된다. 이 경우, 상기 콘크리트(182)의 강도는 3000psi 이상인 것이 바람직하며, 상기 볼라드(100) 1기당 일정 중량 이상이 타설되어야 한다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼라드에 대해 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다.
참고적으로, 이상에서 설명한 본 발명의 볼라드는 미국방부 연구개발 업체인 K&C사의 시뮬레이션 성능 검증 자료를 기반으로 설계되었다. 즉, 중량 1.2ton 차량이 30mph의 속도로 진입시(100kN/s) 출입 통제 역할을 하기 위한 볼라드를 하기의 [표 1] 및 [표 2]와 같이 설계하여 시뮬레이션 하였으며, 그 결과를 도 9 내지 도 17에 나타내었다.
Part Spec
Pipe Steel ASTM A500 Grade B Steel
Structural Steel Plates ASTM A36
Rebar ASTM A615 Gr.60 Rebars
Bolts Elastic Steel
Concrete 3,000 psi
Soil sand
- Fine-grained, uniform sand classified as SP according to the Unified Soil Classification System
- *MAT_DRUCKER_PAGER used as soil material model in LS-DYNA
Case ID Pipe diameter Pipe wall thickness
I.D. O.D.
A1 8.3in 8.625in 4mm
A2 8.0in 8.625in 8mm
A3 7.7in 8.625in 12mm
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 상술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위, 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 볼라드 110 : 케이스
120 : 볼라드 기구 121 : 지지대
122 : 스틸 플레이트 123 : 파이프 슬리브
130 : 볼라드 봉 131 : 파이프 심
132 : 볼라드 파이프 133 : 전동식 실린더
140 : 충격흡수재 150 : 커버
152 : LED 160 : 가스켓
170 : 배수로 171 : 배수관
180 : 제 1 리바 181 : 제 2 리바
182 : 콘크리트

Claims (9)

  1. 지면에 매립되는 케이스와, 상기 케이스 내부에 설치되는 볼라드 기구 및 상기 볼라드 기구에 삽입 설치되어 상하로 슬라이딩되는 볼라드 봉을 포함하는 볼라드에 있어서,
    상기 볼라드 기구는,
    수직하게 설치되는 다수의 지지대와;
    상기 지지대 내측에 수평한 방향으로 다단 설치되는 스틸 플레이트; 및
    상기 스틸 플레이트의 중앙에 관통 설치되는 파이프 슬리브;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼라드는,
    상기 케이스의 외측에 수평하게 다단 설치되는 제 1 리바와;
    상기 제 1 리바에 수직하게 접합되되, 상단이 절곡되어 상기 제 1 리바의 내측에 접합되는 제 2 리바; 및
    상기 제 1 리바와 상기 제 2 리바에 타설되는 콘크리트;
    에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 볼라드 봉은,
    상기 파이프 슬리브 내측에 삽입되는 파이프 심; 및
    상기 파이프 심의 내측에 접합되는 볼라드 파이프;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지대의 하단에는 발포 알루미늄으로 이루어지는 충격흡수재가 설치되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼라드 봉은 전동식 실린더에 의해 승강되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 볼라드 봉의 외측에는 무늬가 형성된 커버가 결합되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 커버에는 LED가 설치되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스틸 플레이트와, 상기 파이프 슬리브, 상기 파이프 심, 상기 볼라드 파이프 및 상기 커버의 결합 부위에는 가스켓이 설치되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 케이스의 하부에는 배수로가 구비되는 것을 특징으로 하는 볼라드.
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