KR101870037B1 - 곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 이중 곡면 아크릴 제조장치는, 내부공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11), 상기 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13) 및 상기 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10); 상기 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20); 상기 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30); 및 상기 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 상기 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법{Apparatus and method for manufacturing curved acryl}
본 발명은 곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초대형 아크릴돔을 시공하기 위한 조각 형태의 곡면 아크릴을 제조할 수 있는 곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
아크릴은 무색투명으로 광학적 특성이 뛰어나고, 내후성이 다른 수지에 비하여 탁월하며, 강도면에서도 폴리스티렌보다 강하고 딱딱하여 알루미늄과 유사한 경도를 가진다. 그 외에도 아크릴은 적절한 열변형온도에서 열가공이 가능하여 다양한 형태로의 가공이 가능하다.
한편 건물에 디자인적 요소를 강화하는 추세에 따라 형태변형이 가능한 아크릴을 건축자재로 적용하는 사례가 늘어나고 있으며, 특히 전시장이나 연구소등에서 곡면적인 벽체나 천정을 시공하는 자제로도 사용되고 있다.
이와 같이, 아크릴은 열가공이 가능한 특성 때문에 기존의 건축자제로 구현할 수 없었던 곡면적인 구조를 구현할 수 있으며, 본 출원인은 아크릴을 이용하여 커다란 아크릴돔을 제조하기 위한 곡면 아크릴을 제조하기 디자인적 요소가 가능한 아크릴돔을 제조하기 위한 필요성이 커지고 있다.
이 외에도, 아크릴을 건축자제로 적용하고자 하는 선행기술이 실용신안등록번호 20-0293425호에 아크릴계 인조대리석 벽판넬이란 명칭으로 개시되어 있다.
그리고 이와 관련된 선행기술이 공개특허공보 제10-2011-0043633호에 유리 시트를 가열하여 원하는 프로파일을 나타내도록 성형하는 성형유리 제품의 제조방법이란 기술이 개시되어 있습니다.
본 발명은 상기와 같은 필요성을 충족하기 위하여 창출된 것으로서, 초대형 아크릴돔을 구현하기 위한 조각형태의 곡면 아크릴을 제조하기 위한 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 곡면 아크릴 제조장치는, 내부공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11), 상기 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13) 및 상기 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10); 상기 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20); 상기 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30); 및 상기 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 상기 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40); 상기 몰드몸체(11)의 표면에 가로방향으로 형성된 가로홈(50); 상기 몰드몸체(11)의 표면에 세로방향으로 형성되어 상기 가로홈(50)과 교차되는 세로홈(60); 및 상기 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 덮도록 상기 몰드몸체(11)의 전체 표면에 덮혀지는 시트(70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 가로홈(50)과 세로홈(60)이 교차되는 부분에 상기 분사공(14)이 형성된다.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 곡면 아크릴 제조방법은, 내부공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11), 상기 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13), 상기 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10)와; 상기 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20)와; 상기 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30)와; 상기 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40)과; 상기 몰드몸체(11)의 표면에 가로방향으로 형성된 가로홈(50)와; 상기 몰드몸체(11)의 표면에 세로방향으로 형성되어 상기 가로홈(50)과 교차되는 세로홈(60)과; 상기 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 덮도록 상기 몰드몸체(11)의 전체 표면에 덮혀지는 시트(70);를 포함하는 곡면 아크릴 제조장치를 이용하는 것으로서, 상기 작업챔버(20)에 내장된 몰드(10) 표면에 편편한 아크릴판(A)을 배치하는 배치단계(S1); 상기 히터(H)를 작동시켜 상기 작업챔버(20) 내부의 공기 온도를 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 진행되는 온도가 되도록 상승시키는 고온분위기 형성단계(S2); 상기 히터(H)를 작동을 정지하거나 또는 온도를 낮추는 고온분위기 냉각단계(S3); 및 상기 팬(40)을 가동시켜 흡기덕트(30)의 흡기공(31)으로 상기 고온분위기 냉각단계(S3)를 거침으로써 서서히 냉각되는 고온공기를 흡기한 후 상기 몰드(10)의 메인통공(13)을 통하여 내부공간(12)으로 공급하는 냉각단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 곡면 아크릴(A1)이 냉각되면 상기 몰드(10)로부터 곡면 아크릴(A1)을 분리하여 그 하부면 및 상부면을 폴리싱하는 마감단계(S5)를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 20m 이상의 직경 크기를 가지는 초대형 아크릴돔(D)을 시공하기 위한 조각 형태의 곡면 아크릴을 제조할 수 있으며, 이때 제조되는 곡면 아크릴(A1)의 길이는 10m 내외이고 두께가 5 ~ 10cm 내외로도 구현할 수 있다.
또한 냉각과정에서 하부면 및 상부면 사이의 온도편차를 최소화함으로써, 완전히 냉각된 후 설계하고자 하는 곡률을 구현할 수 있다라는 작용,효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 곡면 아크릴 제조장치의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 의하여 제조되는 곡면 아크릴의 사시도,
도 3은 도 2의 곡면 아크릴이 조립되어 시공되는 아크릴돔을 사시도,
도 4는 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 있어서 몰드를 발췌하여 도시한 사시도,
도 5는 도 4의 몰드 내부에 메인통공 및 분사공과 연통되는 내부공간이 형성된 것을 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 의하여 아크릴판이 곡면 아크릴로 열가공되는 것을 설명하기 위한 도면.
이하 본 발명에 따른 곡면 아크릴 제조장치 및 제조방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 곡면 아크릴 제조장치의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 의하여 제조되는 곡면 아크릴의 사시도이며, 도 3은 도 2의 곡면 아크릴이 조립되어 시공되는 아크릴돔을 사시도이다.
본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 전체적으로 곡면 형태인 초대형 아크릴돔(D)을 시공함에 있어서, 아크릴돔(D)으로 조립되는 조각형태의 곡면 아크릴(A1)을 제조하기 위한 것이다.
상기한 아크릴돔(D)은 많은 사람이 들어갈 수 있도록 20m 이상의 직경 크기를 가지며, 이러한 아크릴돔(D)을 시공하기 위하여 길이가 10m 내외이고 두께가 5 ~ 10cm 내외인 여러개의 조각 형태의 곡면 아크릴(A1)이 요구된다.
아크릴은 애초 공장에서 평판 형태로 제조되기 때문에, 두꺼운 아크릴을 곡면 형태로 가공하기 위하여 본 발명이 요구되는 것이며, 본 실시예에서는 1개의 곡면 아크릴 조각을 제조하는 것을 예시하여 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 곡면 아크릴 조각 제조장치는, 내부에 공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11)와, 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13)과, 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10)와; 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20)와; 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30)와; 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40)과; 몰드몸체(11)의 표면에 가로방향으로 형성된 가로홈(50)과; 몰드몸체(11)의 표면에 세로방향으로 형성되어 상기 가로홈(50)과 교차되는 세로홈(60)과; 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 덮도록 몰드몸체(11)의 전체 표면에 덮혀지는 시트(70);를 포함한다.
작업챔버(20)는, 편편한 아크릴판(A)을 곡면 열가공하기 위한 몰드(10)가 내장되는 것으로서 외부와의 열교환을 최대한 억제하기 위하여 단열재로 감싸여진다. 이러한 작업챔버(20)의 측벽이나 천정에는 다수의 히터(H)가 설치되어, 아크릴판(A)의 형태변형(열변형)을 유도하기 위한 온도, 예를 들면 120~140℃ 온도의 고온 분위기를 형성한다. 이러한 작업챔버(20)에는 전술한 바와 같이 길이가 10m 내외이고 두께가 5 ~ 10cm 내외인 곡면 아크릴이나, 작업자가 들어가 작업하기 위한 충분한 공간을 제공한다.
흡기덕트(30)는 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 다수의 흡기공(31)을 통하여 흡기하는 것으로서, 벽체나 천정에 다수개 설치된다.
팬(40)은 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 자바라관(41)을 통하여 몰드몸체(11) 내부공간(12)으로 공급하기 위한 것으로서, 고온공기에도 손상되지 않도록 충분한 내열성을 가진다.
도 4는 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 있어서 몰드를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 몰드 내부에 메인통공 및 분사공과 연통되는 내부공간이 형성된 것을 설명하기 위한 도면이다.
몰드몸체(11)는 제조하고자 하는 조각 형태의 곡면 아크릴에 대응되는 형태를 가지며, 표면은 평판형태의 아크릴판(A)을 곡면가공할 수 있도록 곡면이 형성되어 있다.
메인통공(13)은 몰드몸체(11)의 측부에 형성되고, 분사공(14)은 몰드몸체(11)의 곡면 표면에 일정한 간격으로 다수개 형성된 것으로서, 메인통공(13)으로 유입되는 고온공기는 내부공간(12)을 통하여 분사공(14)으로 분사된다.
여기서 메인통공(13)에는 관브라켓(13a)이 설치되고, 관브라켓(13a)은 후술할 팬(40)과 연결된 자바라관(41)의 일측단과 연결된다.
가로홈(50) 및 세로홈(60)은, 몰드몸체(11)의 곡면 표면에 가로 및 세로 방향으로 형성되어 상호 교차되게 형성된다. 이때 가로홈(50)과 세로홈(60)이 교차되는 부분에는 상기 분사공(14)이 형성된다. 본 실시예에서 다수의 가로홈(50) 및 세로홈(60)은 5cm 간격으로 형성된다.
시트(70)는, 가로홈(50) 및 세로홈(60)이 형성된 몰드몸체(10) 곡면 표면에 설치되는 직조물 또는 부직포로서 구조가 미세한 통기공이 형성된다. 이러한 시트(70)는 분사공(14)에서 분사되는 고온공기를 좀더 미세하게 분해하여 분사한다.
상기 시트(70)는 제조하기 위한 곡면 아크릴(A1)의 크기나 두께에 따라 적용 여부가 달라지며, 크기 및 두께가 커질때 채용한다.
다음, 상기한 곡면 아크릴 제조장치를 이용한 곡면 아크를 제조방법을 설명한다.
도 6은 도 1의 곡면 아크릴 제조장치에 의하여 아크릴판이 곡면 아크릴로 열가공되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 곡면 아크릴을 제조하기 위하여, 상기한 작업챔버(20)에 내장된 몰드(10) 표면에 편편한 아크릴판(A)을 배치하는 배치단계(S1)를 수행한다. 배치단계(S1)에서 몰드(10)의 표면에 배치되는 아크릴판(A)은, 곡면 표면을 가지는 몰드몸체(11)를 평면적으로 전개하였을 때 대응되는 형태가 된다.
다음. 히터(H)를 작동시켜 상기 작업챔버(20) 내부의 공기 온도를 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 진행되는 온도가 되도록 상승시키는 고온분위기 형성단계(S2)를 수행한다. 고온분위기 형성단계(S2)는 작업챔버(20) 내부의 공기 온도가 120~140℃ 가 되도록 하는 고온분위기를 형성하는 단계로서, 고온분위기 하에서 아크릴판(A)은 서서히 가열되면서 열변형이 진행된다. 아크릴판(A)은 두께에 따라 다르지만 대략 70~80℃에서 열변형이 시작되며, 아크릴판(A)은 자체의 자중 및 외부에서 힘을 인가함에 따라 몰드몸체(11)의 곡면 표면에 밀착되어 도 6에 도시된 바와 같이, 곡면 아크릴(A1)로 형태변형된다. 참고적으로, 열에 의한 아크릴 변형은 80℃ 이상에서 시작 되지만 형태가 바꿔질 수 있는 성형 온도는 125~150℃ 이다.
다음, 히터(H)를 작동을 정지하거나 또는 서서히 온도를 낮추는 고온분위기 냉각단계(S3)를 수행한다. 고온분위기 냉각단계(S3)를 통하여 고온공기는 서서히 냉각된다.
다음, 팬(40)을 가동시켜 흡기덕트(30)의 흡기공(31)으로, 고온분위기 냉각단계(S3)를 거침으로써 서서히 냉각되는 고온공기를 흡기한 후 몰드(10)의 메인통공(13)을 통하여 내부공간(12)으로 공급하는 냉각단계(S4)를 수행한다. 냉각단계(S4)에서, 상대적으로 냉각된 고온공기는 내부공간(12)으로 공급된 후 다수의 분사공(14)으로 분된 후 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 통하여 유동되면서 곡면 표면에 밀착된 곡면 아크릴(A1)의 하부면 전체를 동시에 서서히 냉각시키고, 한편으로 곡면 아크릴(A1)의 상부면 역시 서서히 냉각된다.
즉 냉각단계(S4)에서, 곡면 아크릴(A1)의 하부면과 상부면을 동시에 냉각시키는 것이며, 이에 따라 냉각과정에서 하부면과 상부면 사이의 온도차를 최소화하여 곡면 아크릴이 설계한 대로 형태변형될 수 있도록 하고, 더 나아가 투명도가 상실되는 것을 방지할 수 있다.
아크릴은 성질상 형태변형된 후 다시 원상태로 복귀하려는 회귀성질이 강하며, 또한 온도에 따라 수축 및 팽창되는 정도가 다르다. 따라서 일단 형태변형된 곡면 아크릴(A1)이 냉각되는 과정에서, 하부면과 상부면에서의 온도편차가 발생할 때 수축 및 팽창 정도의 차이에 따라 설계된 곡률이 구현되지 않는다. 이 경우, 다른 곡면 아크릴(A1)을 다른 곡면 아크릴과 접합할 때 접합면에서 심한 틀어짐이 발생되어 조립이 잘 되지 않거나 아예 불가능할 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 곡면 아크릴(A1)이 냉각되는 동안, 하부면과 상부면 사이의 온도편차를 최소화하여기 위하여 상기한 냉각단계(S4)를 수행하는 것이다.
다음, 곡면 아크릴(A1)이 충분히 냉각되면 몰드(10)로부터 곡면 아크릴(A1)을 분리하여 하부면 및 상부면을 폴리싱하는 마감단계(S5)를 수행한다. 이러한 마감단계(S5)에서는 특히 하부면에 형성되는 가로홈(50)(60)이나 시트(70)의 조직에 대응되는 흔적을 제거한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 20m 이상의 직경 크기를 가지는 초대형 아크릴돔(D)을 시공하기 위한 조각 형태의 곡면 아크릴을 제조할 수 있으며, 이때 제조되는 곡면 아크릴(A1)의 길이는 10m 내외이고 두께가 5 ~ 10cm 내외로도 구현할 수 있다.
또한 냉각과정에서 하부면 및 상부면 사이의 온도편차를 최소화함으로써, 완전히 냉각된 후 설계하고자 하는 곡률을 구현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 몰드 11 ... 몰드몸체
12 ... 내부공간 13 ... 메인통공
13a ... 관브라켓 14 ... 분사공
20 ... 작업챔버 30 ... 흡기덕트
31 ... 흡기공 40 ... 팬
41 ... 자바라관 50 ... 가로홈
60 ... 세로홈 70 ... 시트

Claims (6)

  1. 내부공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11), 상기 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13) 및 상기 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10);
    상기 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20);
    상기 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30);
    상기 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 상기 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40);
    상기 몰드몸체(11)의 표면에 가로방향으로 형성된 가로홈(50);
    상기 몰드몸체(11)의 표면에 세로방향으로 형성되어 상기 가로홈(50)과 교차되는 세로홈(60); 및
    상기 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 덮도록 상기 몰드몸체(11)의 전체 표면에 덮혀지는 시트(70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 아크릴 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가로홈(50)과 세로홈(60)이 교차되는 부분에 상기 분사공(14)이 형성된 것을 특징으로 하는 곡면 아크릴 제조장치.
  4. 삭제
  5. 내부공간(12)이 형성되고 표면에 아크릴판(A)이 놓여지는 곡면이 형성된 몰드몸체(11), 상기 몰드몸체(11)의 측부에 형성된 다수의 메인통공(13), 상기 몰드몸체(11)의 표면에 형성된 다수의 분사공(14)을 가지는 몰드(10)와; 상기 몰드(10)가 내장되는 것으로서, 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 가능한 고온환경을 형성하기 위한 다수의 히터(H)가 설치되는 작업챔버(20)와; 상기 작업챔버(20) 내부의 고온공기를 흡기하기 위한 다수의 흡기공(31)이 형성된 흡기덕트(30)와; 상기 흡기덕트(30)와 메인통공(13)을 연결하는 자바라관(41)에 연결되는 것으로서, 흡기덕트(30)에서 흡기된 고온공기를 상기 메인통공(13)으로 공급하기 위한 팬(40)과; 상기 몰드몸체(11)의 표면에 가로방향으로 형성된 가로홈(50)와; 상기 몰드몸체(11)의 표면에 세로방향으로 형성되어 상기 가로홈(50)과 교차되는 세로홈(60)과; 상기 가로홈(50) 및 세로홈(60)을 덮도록 상기 몰드몸체(11)의 전체 표면에 덮혀지는 시트(70);를 포함하는 곡면 아크릴 제조장치를 이용하는 것으로서,
    상기 작업챔버(20)에 내장된 몰드(10) 표면에 편편한 아크릴판(A)을 배치하는 배치단계(S1);
    상기 히터(H)를 작동시켜 상기 작업챔버(20) 내부의 공기 온도를 상기 아크릴판(A)의 형태변형이 진행되는 온도가 되도록 상승시키는 고온분위기 형성단계(S2);
    상기 히터(H)를 작동을 정지하거나 또는 온도를 낮추는 고온분위기 냉각단계(S3); 및
    상기 팬(40)을 가동시켜 흡기덕트(30)의 흡기공(31)으로 상기 고온분위기 냉각단계(S3)를 거침으로써 서서히 냉각되는 고온공기를 흡기한 후 상기 몰드(10)의 메인통공(13)을 통하여 내부공간(12)으로 공급하는 냉각단계(S4);를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 아크릴 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 곡면 아크릴(A1)이 냉각되면 상기 몰드(10)로부터 곡면 아크릴(A1)을 분리하여 그 하부면 및 상부면을 폴리싱하는 마감단계(S5)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면 아크릴 제조방법.
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