KR102112729B1 - 기능성 퇴비 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 이암과 같은 광물질과 병원균을 효율적으로 방제하기 위해 아로니아 부산물과 황산알루미늄과 협죽도를 혼합하여 토양의 통기성과 배수성과 보비력을 강화시키고, 식물의 성장을 촉진시킴과 동시에 각종 병해충의 예방이 가능한 기능성 퇴비 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 구성물인 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 머드스톤에 천연으로 생존하는 토양미생물의 작용에 의해 토양의 산성화를 막고 알칼리화시키며 영양소의 결핍 없이 토양의 알칼리화가 가능하므로 토양에서 자라는 작물의 수확량이 증대되며, 황산알루미늄 또한 질소의 함량을 높여서 토양의 알칼리화가 가능하고, 협죽도와 아로니아 부산물을 이용하므로 토양에서 생육하는 식물의 성장을 촉진시킴과 동시에 각종 병해충을 예방하고 식물의 저항성을 향상시킬 수 있으며, 적은 양의 퇴비를 이용하여 충분히 작물에 긍정적인 효과를 끼치고 또한, 작물 생육에 좋은 환경으로 토양을 조성할 수 있으므로 경제적인 효과를 기대할 수 있다.

Description

기능성 퇴비 및 그 제조방법{Functional compost and its manufacturing method}
본 발명은 복합기능을 가진 퇴비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 이암과 같은 광물질과 병원균을 효율적으로 방제하기 위해 아로니아 부산물과 황산알루미늄과 협죽도를 혼합하여 토양의 통기성과 배수성과 보비력을 강화시키고, 식물의 성장을 촉진시킴과 동시에 각종 병해충의 예방이 가능한 기능성 퇴비 및 그 제조방법에 관한 것이다.
우리나라는 농산물 생산량의 증대에 초점을 맞춰 농업기술이 발전하여 왔으며 기술이 체계화된 각종 농자재의 개발과 생산 및 농민들의 적절한 활용으로 인해 단위 면적당 농산물의 생산량은 빠르게 증가해왔으며, 이와 같이 농산물의 생산량을 증가시키는 과정에서 화학비료(무기질비료)나 작물보호제(화학 농약) 등의 사용량은 지속적으로 증가하였다.
하지만, 1990년대 이후, 과도한 화학비료 및 작물보호제에 포함된 질소 및 인산의 과다 투입으로 인한 지하수 오염 등의 환경문제가 대두하여 화학비료의 대량 사용이 사람 및 가축에 미치는 폐해에 대한 우려가 증가하기 시작하였다.
이에 따라, 정부는 친환경농업의 전폭적 지원과 함께 화학비료의 감축을 기획하였으며, 자연 친화적인 농자재의 개발과 사용이 권장되어, 화학비료의 대안으로 천연 소재를 활용한 부산물 비료에 대한 관심이 증대되고 있다. 부산물 비료는 척박해진 농토의 지력을 회복하고 환경친화적인 농업을 실천하기 위해 그 필요성이 강조되고 있으며, 이에 발맞추어 정부의 친환경농업의 육성정책과 같이하면서 부산물 비료의 수요가 증대하고 있는 추세이다.
한편, 협죽도[夾竹桃, Sweet-scented Oleander]는 상록활엽관목으로 일본과 대만에 분포하고, 우리나라에서는 제주도 및 남부 각지에서 재배하고 있다. 인도가 원산지인 키 작은 나무로 고려 중후기쯤 중국이나 일본을 통하여 우리나라의 남부지방에 들어온 것으로 짐작되고 있다. 《동국이상국집》에 〈협죽도화(夾竹桃花)〉란 시 한 수가 실려 있는데, 푸른 대나무의 형상은 군자를 닮았고, 홍도(紅桃)처럼 아름답다고 했다.
협죽도는 협죽도과에 속하는 아열대지방 식물로서, 한국에서는 제주도 및 남부 지방에 자생하고 있으며 약 2~4m 정도까지 자란다. 잎이 좁고, 줄기는 대나무 같고, 꽃 색깔이 복숭아 같다하여 협죽도(夾竹桃)라고 불리우며 또한, 그 잎이 버들잎 같고 꽃색깔이 봉숭아처럼 붉다하여 유도화(柳挑花)라고도 하며 꽃의 색깔은 붉은색 또는 흰색으로 화려하여 조경수는 물론 관상용으로도 심고 있다.
꽃은 새로 자란 가지 끝에서 6월부터 피기 시작하여 늦가을까지 이어진다. 꽃 하나하나는 작은 달걀 크기만 하며 꽃잎에는 약간씩 얕은 주름이 잡혀 있다. 붉은색이 대부분이지만 백색, 핑크, 연한 황색 및 꽃잎이 서로 겹쳐진 만첩(萬疊) 협죽도까지 여러 품종이 개발되어 있다. 여름날의 짙푸른 잎과 너무나 대비가 명확한 붉은 꽃이 이국적인 정취를 가져다준다.
이와 같은 협죽도는 라신(racine), 디기톡신(digitoxin), 기톡신(gitoxin) 및 올레안드린(Oleandrin,) 등이 잎이나 뿌리, 줄기 등에 다량함유되어 있어 매우 독성이 강하며 그 위력은 청산가리(시안화 칼륨 ; KCN)의 6천 배라고 알려져 있다.
이렇게 협죽도는 유독식물이면서 동시에 병을 치료하는 약재로 쓰인다. 잎이나 줄기를 말려서 심장의 기능을 향상시키는 강심제나 소변을 잘 나오게 하는 이뇨제로도 쓰인다.
상기와 같이 퇴비와 관련된 선행기술로는 국내 등록특허공보 등록번호 제10-0684348호에 수거된 축산 분뇨를 건조기 내부에서 85~95℃의 온도로 20~30시간동안 숙성 건조시켜 수분 함량을 10% 이하로 유지시키는 숙성 건조 단계(S110)와 상기에서 건조된 축산 분뇨를 파쇄기를 이용하여 0.1~0.2㎜의 입자 크기로 파쇄시켜 분뇨 분말을 제조하는 분뇨 파쇄 단계(S120)와 수거된 고사목을 소각로 내에서 소각하여 생성되는 탄소분을 수거하고, 탄소분 이외에 발생되는 숯을 파쇄기를 이용하여 0.1~0.2㎜의 입자 크기로 파쇄시켜 숯 분말을 제조하여 상기 탄소분과 혼합하는 탄소분 수거 단계(S130)와 상기 분뇨 분말과 탄소분을 7:3 내지 6:4의 중량비로 혼합하는 혼합 단계(S140)와 상기에서 혼합된 탄소 비료를 압축기를 이용하여 2~4㎜의 볼 형태로 제조한 후, 120~150℃로 소성하여 수분 함량 5% 이하를 유지하는 볼 형태의 탄소 비료를 제조하는 비료 제조 단계(S150) 및 상기에서 제조된 탄소 비료를 일정 무게 단위(㎏)로 포장하는 포장 단계(S160)로 구성한 고사목을 재활용한 친환경 유기농 퇴비 제조방법이 개시되어 있고 또, 국내 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0079674호에 폐기물 수거 차량을 통해 수거된 음식 찌꺼기가 저장호퍼부에 저장된 상태에서 일정량씩 배출되어지면서 파봉과 분쇄 및 선별되어진 탈수된 분쇄물이 전기히팅열이 가해짐과 동시에 교반되어지는 발효부를 경유하여 발효된 퇴비가 배출되어지도록 하고, 이와 동시에 다른 빵 등이 투입되어진 다른 발효부를 경유하여 발효된 사료가 배출되어지도록 함으로써, 환경오염을 줄이는 가운데 양질의 발효사료 및 퇴비를 얻을 수 있도록 하고, 아울러 농가소득에 많은 도움을 줄 수 있도록 한 음식물 찌꺼기를 이용한 발효사료 및 발효퇴비 제조장치가 개시되어 있으며 또한, 국내 등록특허공보 등록번호 제10-1313749호에 미생물이 담지된 광물성분, 특히 자연미생물이 활동하고 있는 천연광물인 머드스톤(Mudstone)을 사용하여 환경변화에서도 발효공정을 원활하게 진행시켜 발효기간의 단축과 함께 발효과정에서의 악취를 발생시키지 않거나 현저하게 감소시키는 효과를 나타내며 또한 퇴비나 유기농비료 등에 부족한 미량원소의 문제점을 개선하면서 토양개량제의 기능도 함께 갖는 퇴비를 제조하는 토양개량 효과를 겸비한 퇴비의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 상기의 선행기술들은 광물자원인 머드스톤 또는 음식물 찌꺼기 또는 축산분뇨 등을 이용하여 퇴비를 제조하는 것을 언급하고 있고, 장석과 장수곱돌 및 운모, 맥반석 등과 협죽도와 상품성이 있는 아로니아 열매를 제외한 아로니아 낙과와 아로니아의 가지와 잎을 포함하는 아로니아 부산물을 혼합하여 제조하는 퇴비에 관한 기술은 개시된 바 없다.
본 발명은 토양의 산성화 방지와 토양에서 생육하는 식물의 발아와 식물의 생육에 필요한 각종 미네랄 성분의 공급과 토양의 통기성 및 보비력을 증강시키기 위하여 다양한 광물질로 구성하고, 각종 병해충의 예방이 가능도록 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄을 혼합한 기능성 퇴비 및 그 제조방법의 제공에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 해결수단으로는 광물질 파쇄단계(S10)와 건조 단계(S20)와 협죽도와 아로니아 부산물 및 황산알루미늄 파쇄단계(S30)와 혼합단계(S40)와 포장단계(S50)으로 이루어지며, 협죽도와 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 이암, 톱밥, 아로니아 부산물, 황산알루미늄을 각각 분쇄하여 분말상태로 혼합하여 기능성 퇴비를 완성한다.
상기 기능성 퇴비의 혼합비는 장석 100중량부에 대하여 장수곱돌 20~40중량부, 운모 20~40중량부, 맥반석 10~20중량부, 일라이트 10~20중량부, 세리사이트 10~20중량부, 톱밥 10~20중량부, 이암 10~20중량부, 협죽도 1~10중량부, 아로니아 부산물 1~10중량부, 황산알루미늄 1~10중량부를 혼합하는 조성비이다.
토양의 산성화를 방지하고 토양을 중성화 시키며, 생육하는 식물의 발아와 식물의 생육에 필요한 각종 미네랄 성분의 공급 및 토양의 통기성, 보비력을 증강시키는 다양한 광물질인 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 이암과 톱밥을 전처리한 후 각각 파쇄기를 이용하여 입도를 0.5~4mm의 분말 형태로 파쇄한다.
협죽도는 잎이나 줄기 및 뿌리를 사용할 수 있으나, 일반적으로 가지치기를 한 줄기와 잎을 사용한다. 또한, 아로니아 부산물인 상품성이 있는 아로니아 열매를 제외한 아로니아 낙과와 아로니아의 가지와 잎을 사용한다. 협죽도의 줄기와 잎과 아로니아 낙과와 아로니아의 가지와 잎을 햇빛이 차단된 서늘한 곳에서 3~6일 동안 자연적으로 건조하며, 파쇄기를 이용하여 100~400메쉬의 입도를 갖는 분말 형태로 파쇄한다.
황산알루미늄은 파쇄기를 이용하여 100~400메쉬의 입도를 갖는 분말 형태로 파쇄한다.
상기와 같이 분말 형태로 파쇄한 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 톱밥과 이암과 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄을 혼합기에 투입하고 저속에서 중속(100~600rpm)으로 혼합하여 완성한다.
상기 장석(feldspar)은 화강암의 주요 구성성분이며 칼륨, 나트륨, 칼슘을 함유한 알루미늄 층상 규산염광물로 지각내 가장 많은 양을 차지하는 조암광물이다.
장수곱돌은 원적외선이 다량 방출되는 광석으로서 조성성분은 SiO2 52중량%, Al2O3 13중량%, CaO 9중량%, Fe2O3 9중량%, MgO 12중량 %로 조성되고, 미량의 MnO, Na2O, P2O5, TiO2 등으로 조성된다.
운모(mica)는 층상구조형(層狀構造型)의 규산염(珪酸鹽) 광물로서 게르마늄의 함유량이 높고 황토 또는 맥반석보다 원적외선의 방사율이 월등히 높다.
맥반석(barley stone)은 반암에 속하는 암석으로서 석영과 장석이 섞여 보리밥으로 만든 주먹밥(맥반)과 같다고 하여 맥반석이라 불리며 주성분은 무수규산, 산화알루미늄이다. 누런 백색을 띤 것은 여과제, 소염제 등으로 쓰여 약석이라 불리고 원적외선을 방출하여 찜질방, 식기, 의료기 등에 사용된다.
일라이트(illite)는 가수운모(hydrous mica), 세립질 운모(finegrained mica), 운모점토광물(mica clay mineral) 등 다양한 명칭으로 불리며 수백운모(水白雲母) 등과 같은 계열의 광물이다. 화학성분이나 결정구조로 보아 독립된 광물이 아니고 다른 성분을 포함하고 있는 혼합광물로 알루미늄이 풍부한 이질(泥質) 또는 응회암질(凝灰岩質) 퇴적암 중에 산출되며, 열수성(熱水性) 광상모암의 변질광물로서 산출된다.
세리사이트(sericite)는 백운모의 한 변종으로 필로규산염이다. 치밀하고 미세하며 견사 광택 또는 진주광택을 하고 있고 소성온도를 낮추며 수분을 제거하는 기능이 있다.
이암(泥岩, mudstone)은 주로 점토로 이루어진 세립질의 퇴적암으로서 머드스톤이라고도 불리우고, 천연으로 토양미생물을 4.3 × 1010 cfu/cc로 함유하고 있으며, 바실러스속 미생물 등 20여 종이 천연으로 함유되어 생존하고 있는 천연광물로 장기간에 걸쳐 미세한 진흙이 쌓여서 딱딱하게 굳어 이루어진 퇴적암의 일종으로 음이온 및 원적외선의 발생, 항곰팡이 작용 및 탈취작용 등의 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다.
아로니아 부산물인 상품성이 있는 아로니아 열매를 제외한 아로니아 낙과와 아로니아의 가지와 잎은 안토시아닌 또는 폴리페놀 등의 항산화 물질을 다량 포함하고 있어, 토양에 잔존하는 혐기성 미생물과 바이러스성 세균에 대한 식물의 면역력을 향상시키고, 식물의 노화를 방지하는 역할을 하며 식물의 생육을 촉진하는 역할을 수행할 수 있다. 상기 아로니아 부산물은 아로니아 농장에서 다양한 요인에 의해 상품가치를 잃은 아로니아 부산물을 사용하므로 제조 비용의 상승을 막을 수 있다.
상기 황산 알루미늄(aluminium sulfate)은 황산반토라고도 한다. 화학식 Al²(SO₄)₃이다. 무수물(無水物)과 6·10·16·18·27수화물이 있는데 상온에서는 18수화물이 가장 안정하다. 무색의 결정(結晶)으로서 물, 산, 알칼리에 녹고 매염제(媒染劑), 포말소화제(泡沫消火劑)), 의약품, 응집제 등으로 사용한다. 황산 알루미늄은 기능성 퇴비에 포함되는 질소의 함량을 높여서 고품질의 퇴비를 제조할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 기능성 퇴비는 구성물인 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 머드스톤에 천연으로 생존하는 토양미생물의 작용에 의해 토양의 산성화를 막고 알칼리화시키며 영양소의 결핍 없이 토양의 알칼리화가 가능하므로 토양에서 자라는 작물의 수확량이 증대되며, 황산알루미늄 또한 질소의 함량을 높여서 토양의 알칼리화가 가능하고, 협죽도와 아로니아 부산물을 이용하므로 토양에서 생육하는 식물의 성장을 촉진시킴과 동시에 각종 병해충을 예방하고 식물의 저항성을 향상시킬 수 있으며, 적은 양의 퇴비를 이용하여 충분히 작물에 긍정적인 효과를 끼치고 또한, 작물 생육에 좋은 환경으로 토양을 조성할 수 있으므로 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명인 기능성 퇴비 및 그 제조방법의 제조공정도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 하며, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.
그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
광물질 파쇄단계(S10)는 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 이암과 톱밥을 전처리하고 파쇄기를 이용하여 분말형태로 파쇄한다.
건조단계(S30)는 협죽도의 줄기와 잎 및 아로니아 부산물을 햇빛이 차단된 서늘한 곳에서 3~6일 동안 자연적으로 건조하는 것이다.
협죽도와 아로니아 부산물 및 황산알루미늄 파쇄단계(S40)는 상기 건조단계를 거친 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄을 파쇄기를 이용하여 분말형태로 파쇄하는 것이다.
혼합단계(S50)는 분말 형태로 파쇄한 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 톱밥, 이암, 협죽도, 아로니아 부산물, 황산알루미늄을 혼합기에 투입하고 저속에서 중속(100~600rpm)으로 혼합한다.
포장단계(S60)는 상기 혼합단계를 거친 혼합물을 포장공정을 통해 포장하는 것이다.
상기 혼합단계(S50)에서 기능성 퇴비의 조성비는 장석 100중량부에 대하여 장수곱돌 20~40중량부, 운모 20~40중량부, 맥반석 10~20중량부, 일라이트 10~20중량부, 세리사이트 10~20중량부, 톱밥 10~20중량부, 이암 10~20중량부, 협죽도 1~10중량부, 아로니아 부산물 1~10중량부, 황산알루미늄 1~10중량부를 혼합하는 조성비이다.
상기의 광물질 중에 이암(mudstone)은 천연적으로 토양미생물이 생존하는 천연광물로서, 알갱이가 작고 고와서 인체의 피부에 긍정적인 효과를 미치는 성분들이 다수 포함되어 있다.
상기 광물질인 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 이암과 톱밥은 파쇄기를 이용하여 입도를 0.5~4mm의 분말 형태로 파쇄하고, 상기 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄 또한, 파쇄기를 이용하여 100~400메쉬의 입도를 갖는 분말 형태로 파쇄한다.
<실시예>
1. 협죽도의 잎과 줄기를 햇빛이 차단된 서늘한 곳에서 5일 동안 자연적으로 건조하며, 파쇄기를 이용하여 파쇄하고 입도는 200메쉬로 형성한다.
2. 아로니아 부산물인 상품성이 있는 아로니아 열매를 제외한 아로니아 낙과와 아로니아의 가지와 잎을 햇빛이 차단된 서늘한 곳에서 5일 동안 자연적으로 건조하며, 파쇄기를 이용하여 파쇄하고 입도는 200메쉬로 형성한다.
3. 황산알루미늄을 파쇄기를 이용하여 파쇄하며 입도는 200메쉬로 형성한다.
4. 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 이암과 톱밥을 각각 파쇄기를 이용하여 파쇄하며 입도는 1mm로 형성한다.
5. 전처리하여 분말형태로 조성한 장석 100㎏과 장수곱돌 30㎏과 운모 30㎏과 맥반석 10㎏과 일라이트 10㎏과 세리사이트 10㎏과 톱밥 10㎏과 이암 10㎏과 협죽도 5㎏과 아로니아 부산물 5㎏과 황산알루미늄 5㎏을 혼합기에 모두 투입하고 저속에서 중속(100 ~ 600rpm)으로 혼합하여 퇴비로 완성한다.
6. 혼합하여 완성한 퇴비를 포장공정을 통해 개별 포장하여 출하한다.
상기와 같은 실시예에 의해 제조된 퇴비를 토양에 사용한 결과 식물의 생장에 필요한 대사(代謝)의 활성을 도와주는 토양 미생물의 양이 크게 증가하였으며, 토양의 킬레이트화로 인하여 토양 내의 칼슘 및 마그네슘 등과 같은 미네랄 흡수가 용이하였고, 산성토양이 중성화 토양으로 개질되었으며, 토양 선충이 억제되었고, 역병 및 탄저병이 감소되었다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 하고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 이암과 톱밥을 전처리하고 파쇄기를 이용하여 분말형태로 파쇄하는 광물질 파쇄단계(S10)와;
    협죽도의 줄기와 잎 및 아로니아 부산물을 햇빛이 차단된 서늘한 곳에서 3~6일 동안 자연적으로 건조하는 건조단계(S20)와;
    상기 건조단계를 거친 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄을 파쇄기를 이용하여 분말형태로 파쇄하는 협죽도와 아로니아 부산물 및 황산알루미늄 파쇄단계(S30)와;
    분말 형태로 파쇄한 장석, 장수곱돌, 운모, 맥반석, 일라이트, 세리사이트, 톱밥, 이암, 협죽도, 아로니아 부산물, 황산알루미늄을 혼합기에 투입하고 혼합하는 혼합단계(S40)와;
    상기 혼합단계를 거친 혼합물을 포장공정을 통해 포장하는 포장단계(S50)로 구성하는 것을 특징으로 하는 기능성 퇴비의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계(S40)에서 조성비는 장석 100중량부에 대하여 장수곱돌 20~40중량부, 운모 20~40중량부, 맥반석 10~20중량부, 일라이트 10~20중량부, 세리사이트 10~20중량부, 톱밥 10~20중량부, 이암 10~20중량부, 협죽도 1~10중량부, 아로니아 부산물 1~10중량부, 황산알루미늄 1~10중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기능성 퇴비의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 장석과 장수곱돌과 운모와 맥반석과 일라이트와 세리사이트와 톱밥과 이암은 0.5~4mm 이하의 입도를 갖는 분말 형태이고, 협죽도와 아로니아 부산물과 황산알루미늄은 100~400메쉬의 입도를 갖는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 기능성 퇴비의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이암(mudstone)은 천연적으로 토양미생물이 생존하는 천연광물인 것을 특징으로 하는 기능성 퇴비의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항의 제조방법 중에서 어느 하나의 제조방법으로 제조하는 것을 특징으로 하는 기능성 퇴비.
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