KR102532861B1 - 복합 필름 - Google Patents
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Abstract
용기(10) 또는 용기(10)에 연결될 캡 링(12)의 둘레 밀봉 표면(11)과 접촉되게 복합 필름(1)을 밀봉함으로써 용기(10)를 폐쇄하기 위한 복합 필름(1). 복합 필름(1)은, 금속 필름으로 제조된 외측 지지층(30), 및 접착층(28)을 사용하여 외측 지지층(30)에 적층된 내측 다층 멤브레인(20)을 포함한다. 멤브레인(20)은, 폴리프로필렌으로 제조된 백본층(21), 부분적으로 결정질 폴리아미드로 제조된 중간층(23), 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 활석으로 제조된 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25)을 포함하는, 외부로부터 내부로의 연속적인 층 구조물을 갖고, 중간층(23)과 백본층(21) 사이에 뿐만 아니라, 중간층(23)과 박리층(25) 사이에, 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌으로 제조된 접합층(22, 24)이 배치된다. 멤브레인은 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 모노머를 포함하는 랜덤 코폴리머로 제조된 최내측 밀봉층(26)을 추가로 갖고, 랜덤 코폴리머는 말레산 무수물로 그라프트된다. 밀봉층(26)의 연화점은 접합층(22, 24)의 연화점보다 적어도 15 내지 25더 낮다. 상기 복합 필름(1)의 사용 및 제조 방법도 개시된다.
Description
본 발명은 용기 또는 용기에 연결될 캡 링(cap ring)의 둘레 밀봉 표면과 접촉되게 복합 필름을 밀봉함으로써 용기를 폐쇄하기 위한 복합 필름(composite film)에 관한 것으로서, 복합 필름은, 금속 필름으로 제조된 외측 지지층, 및 접착층을 사용하여 외측 지지층에 적층된 내측 다층 멤브레인(membrane)을 포함한다. 또한, 본 발명은 복합 필름의 사용 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
용기 또는 용기에 연결될 캡 링의 둘레 밀봉 표면과 접촉되게 복합 필름을 밀봉함으로써 용기를 폐쇄하기 위한 밀봉층을 포함하는 복합 필름은 예를 들어, EP 2 678 154 B1에서 알려져 있으며, EP 2 678 154 B1은, 금속 필름으로 제조된 지지층, 및 금속 필름에 연결된 밀봉층을 갖는 복합 필름을 개시하고, 밀봉층은, 점착성 있게 파쇄되는(breaking) 중간층, 및 중간층의 양면 상에 배치된 접착 촉진제 층을 갖는 공압출(coextruded) 층을 포함하며, 접착 촉진제 층은 말레산 무수물로 개질된 폴리프로필렌으로 제조되고, 50 중량% 초과의 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 열가소성 플라스틱이 중간층으로서 사용된다.
용기의 둘레 밀봉 표면 상에 뚜껑을 밀봉하기 위해서는 열과 압력이 필요하다. 뚜껑이 다층 필름을 포함하는 경우, 밀봉 절차 동안, 밀봉층 이외의 뚜껑 필름 층의 일부가 밀봉 상태로 인해 압착될 일부 위험이 있으며, 즉 밀봉층 이외의 일부 층이 과열에 의해 연화된 다음 밀봉 압력에서 압착될 수 있다. 용기 마개를 위해 사용되는 복합 필름의 하나 이상의 층의 상기 압착은 과열될 수 있으므로, 상기 용기 마개의 기밀성 및 내식성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 밀봉 상태에서 압착될 위험이 감소되고 내식성이 증가되어 포장된 제품의 긴 저장 수명을 제공하는, 컵 형상의 용기의 개선된 마개를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 복합 필름에 의해 달성되고, 복합 필름은, 금속 필름으로 제조된 외측 지지층, 및 외측 지지층에 적층된 내측 다층 멤브레인을 포함하며; 멤브레인은, 폴리프로필렌으로 제조된 백본(backbone)층, 부분적으로 결정질 폴리아미드로 제조된 중간층, 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 활석(talc)으로 제조된 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층을 포함하는, 외부로부터 내부로의 연속적인 층 구조물을 갖고; 중간층과 백본층 사이에 뿐만 아니라, 중간층과 박리층 사이에, 말레산 무수물 그라프트된(grafted) 폴리프로필렌(MAH-PP)으로 제조된 접합층(tie layer)이 배치되며; 멤브레인은 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 모노머를 포함하는 랜덤 코폴리머로 제조된 최내측 밀봉층을 추가로 갖고, 랜덤 코폴리머는 말레산 무수물(MAH)로 그라프트되며; 밀봉층의 연화점은 접합층의 연화점보다 적어도 15 내지 25℃ 더 낮다.
복합 필름의 바람직한 실시형태는 청구항 제1항의 종속 청구항에 기재된다. 본 발명의 추가적인 특징 및 세부 사항은 상세한 설명 및 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 복합 필름은 밀봉 가능하고 박리 가능한 복합 필름이다. 복합 필름의 최내측 밀봉층은 용기를 폐쇄할 때 용기 또는 캡 링의 둘레 밀봉 표면과 접촉되는 층이다.
랜덤 코폴리머는 바람직하게는, 주로 프로필렌을 포함하고, 에틸렌 및 부틸렌 모노머의 함량을 갖는 통계적 코폴리머이다. 바람직하게는, 에틸렌 및 부틸렌 함량은 함께 코폴리머의 10 중량% 미만이다. 이러한 랜덤 코폴리머는 말레산 무수물로 그라프트되며, 코폴리머의 조성으로 인해 약 140 내지 145℃의 바람직한 용융점 또는 연화점을 갖는다.
접합층은 바람직하게는, 말레산 무수물로 그라프트된 호모폴리머 폴리프로필렌(MAH-PP)으로 제조된다. MAH-PP는 주로 아이소택틱(isotactic) 고분자를 포함하며, MAH 치환기는 바람직하게는 연쇄를 따라 동측에 위치된다. 말레산 무수물(MAH) 그라프트된 호모폴리머 폴리프로필렌(PP)은 바람직하게는 약 160 내지 165℃의 용융점 또는 연화점을 갖는다.
밀봉층의 연화점 또는 용융점은 접합층의 연화점 또는 용융점보다 적어도 15 내지 25℃ 더 낮으므로, 용기 또는 용기에 연결되는 캡 링과 복합 필름의 밀봉 절차 동안, 중간층을 캡슐화하는 접합층이 연화되거나 용융되지 않도록 보장한다.
백본층은 약 155 내지 170℃의 용융점 또는 연화점을 갖는 호모폴리머 폴리프로필렌으로 제조된다. 백본층은 바람직하게는 8 내지 12 ㎛의 두께를 갖는다. 백본층은 이의 제조 공정 동안, 즉 내측 다층 멤브레인을 외측 지지층에 적층하기 전에, 내측 다층 멤브레인의 지지층으로서 특히 유용하다. 또한, 백본층은 최종 복합 필름의 기계적 안정성을 강화한다.
중간층은 185 내지 220℃의 바람직한 용융점 또는 연화점을 갖는 부분적으로 결정질 폴리아미드(PA)로 제조되며, 특히 PA의 연화점은 약 190℃이다. 따라서, 폴리아미드층은 밀봉층의 용융점에 비해 높은 용융점을 가지므로, 밀봉 상태에서 PA 층이 압착되지 않도록 보장한다.
중간층의 부분적으로 결정질 폴리아미드는 바람직하게는 PA 6.6(나일론) 또는 PA 66.6이다.
부분적으로 결정질 PA로 제조된 중간층은 용기에 포장된 제품의 산성 또는 지방 성분의 이동에 대비하여 우수한 장벽층으로서 작용하지만, 부분적으로 결정질 PA는 흡습성이다. 폴리아미드에 의한 물의 흡수를 방지하기 위해, 부분적으로 결정질 PA 층은 말레산 무수물로 그라프트된 호모폴리머 폴리프로필렌 층으로 양면 상에서 커버된다. 이러한 MAH-PP 접합층은 수분 장벽층으로서 기능을 한다.
점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25)은 주로 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 활석을 포함하는 복합재로 제조된다. 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층은 바람직하게는, 5 내지 35 중량%의 폴리에틸렌을 포함하며, 활석 함량은 바람직하게는 5 내지 49 중량%이고, 이러한 복합재의 나머지는 바람직하게는 폴리프로필렌을 포함한다.
외측 지지층은 바람직하게는 20 내지 160 ㎛, 특히 30 내지 80 ㎛의 두께를 갖는 알루미늄 필름이다.
외측 백본층 및 중간층은 바람직하게는, 약 8 내지 12 ㎛에 이르는 대략적으로 동일한 두께를 특징으로 한다. 박리층은 10 내지 18 ㎛의 바람직한 두께를 가지며, 각각의 접합층은 바람직하게는 3.5 내지 4.5 ㎛ 두께이다. 밀봉층은 바람직하게는 2.8 내지 3.2 ㎛ 두께이다.
바람직하게는, 본 발명의 복합 필름은 용기 또는 용기에 연결될 캡 링의 둘레 밀봉 표면과 접촉되게 복합 필름을 밀봉함으로써 용기를 폐쇄하기 위해 사용되며, 밀봉 표면은 금속, 금속 산화물, 폴리프로필렌, 또는 폴리프로필렌 개질 래커(lacquer)를 포함한다.
복합 필름으로 제조된 마개의 밀봉은 바람직하게는, 용기 또는 적어도 캡 링을 밀봉층의 연화점으로 가열하거나, 밀봉층의 연화점보다 최대 10℃ 더 높게 가열함으로써 이루어지며, 복합 필름은 주위 온도로 유지된다. 그 다음, 마개는 가열된 용기 또는 캡 링의 둘레 밀봉 표면과 접촉되게 가압된다.
또한, 본 발명은 금속 필름으로 제조된 외측 지지층, 및 접착층을 사용하여 외측 지지층에 적층된 내측 다층 멤브레인을 포함하는 본 발명의 복합 필름을 제조하는 방법을 설명한다. 멤브레인은, 폴리프로필렌으로 제조된 백본층, 부분적으로 결정질 폴리아미드로 제조된 중간층, 및 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 활석으로 제조된 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층을 포함하는, 외부로부터 내부로의 연속적인 층 구조물을 특징으로 하며; 중간층과 백본층 사이에 뿐만 아니라, 중간층과 박리층 사이에, 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌(MAH-PP)으로 제조된 접합층이 배치되고; 멤브레인은, 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 모노머를 포함하는 랜덤 코폴리머로 제조된 최내측 밀봉층을 추가로 특징으로 하며, 랜덤 코폴리머는 말레산 무수물(MAH)로 그라프트되고; 밀봉층의 연화점은 접합층의 연화점보다 적어도 15 내지 25℃ 더 낮다. 방법은,
(a) 외측 지지층으로서 금속 필름을 제공하고, 다층 멤브레인을 위해 사용되는 입상 성분, 특히 폴리프로필렌, 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에틸렌, 활석, 말레산 무수물, 및 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 모노머를 제공하는 단계;
(b) 공압출에 의해 내측 다층 멤브레인을 제조하는 단계로서, 각각의 층 조성물은 별도의 압출기에서 가열 및 압출되는, 단계;
(c) 바람직하게는 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌으로 제조된 접착층을 멤브레인 상에 도포하고, 상기 접착층을 상기 지지층과 접촉시키는 단계;
(d) 멤브레인을 지지층에 영구적으로 접착하기 위해, 1.5 내지 3초 동안 165 내지 175℃의 활성화 온도까지 복합 필름을 가열하는 단계를 포함한다.
활성화 온도에 도달하면, 본 발명에 따른 마지막 방법 단계가 완료된다. 그 후에, 복합 필름은 통상적으로 냉각되고 권취되어 코일을 형성한다.
복합 필름의 내측 다층 멤브레인은, 평탄한 필름을 형성하도록 압출 튜브를 따라 절단되는 공압출 송풍(blown) 필름으로서 제조될 수 있다. 바람직하게는, 각각의 층 조성물은 별도의 압출기에서 가열되며, 다층 멤브레인이 동심 노즐로부터 분리되기 전에 송풍 헤드(blow head) 내에 적층된다.
내측 다층 멤브레인은 중간 접합층을 사용하여 내측 다층 필름을 지지층 상으로 압출함으로써 외측 지지층에 적층될 수 있으며, 접합층은 압출된 고온 다층 필름과 지지층 사이에 연속적으로 제공되는 래커, MAH-PP 또는 접착제일 수 있다.
밀봉층에 필요한 랜덤 코폴리머를 위한 성분은 바람직하게는 단일 압출기에서 혼합, 가열 및 압출된다. 또한, 바람직한 실시형태에서, 점착성 있게 파쇄되는 박리층을 위한 성분은 사전 혼합 또는 사전 배합되어 과립화된다. 추가적인 바람직한 실시형태에서, 말레산 무수물 성분은 상기 개별 층을 가열 및 압출하기 전에, 적절하게 각각의 개별 폴리머 성분에 그라프트된다. 내측 다층 필름의 각각의 개별 층의 조성물은 복합 필름에 대해 나타낸 설명과 일치한다.
풀 탭(pull tab)을 구비할 수 있는 복합 필름을 밀봉 표면으로부터 박리하는 경우, 박리층은 점착성 있게 파쇄되고, 박리층의 일부는 밀봉 표면 상에 "풋프린트(footprint)"로 남는다. 이러한 풋프린트는 최초 개방의 증거로 사용될 수 있다.
캡슐화된 중간층은 특히 용기에 포장된 산성 및 지성 제품으로부터의 성분의 이동에 대비하여, 복합 필름의 다른 층의 내식성을 개선한다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 필름의 구조를 개략적으로 도시한다;
도 2는 캡 링 상에 밀봉된 복합 필름을 갖는 용기의 개구부 영역 및 캡 링을 통하는 단면을 개략적으로 도시한다;
도 3은 내부 만곡 플랜지, 및 상기 플랜지의 외부 상에 밀봉된 복합 필름을 갖는 용기의 개구부 영역을 통하는 단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 캡 링 상에 밀봉된 복합 필름을 갖는 용기의 개구부 영역 및 캡 링을 통하는 단면을 개략적으로 도시한다;
도 3은 내부 만곡 플랜지, 및 상기 플랜지의 외부 상에 밀봉된 복합 필름을 갖는 용기의 개구부 영역을 통하는 단면을 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 복합 필름(1)은 다음의 구조를 갖는다:
30: 금속 필름으로 제조된 외측 지지층
28: 중간 접합층
20: 이하의 층을 포함하는 내측 다층 멤브레인:
21: 폴리프로필렌으로 제조된 백본층
22: MAH-PP로 제조된 접합층
23: 부분적으로 결정질 PA로 제조된 중간층
24: MAH-PP로 제조된 접합층
25: PP, PE 및 활석으로 제조된 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층
26: MAH로 그라프트된 랜덤 코폴리머로 제조된 최내측 밀봉층
밀봉 가능하고 박리 가능한 복합 필름(1)은 주로, 금속 필름으로 제조된 지지층(30)(도 1에 도시된 최상부층), 및 접착층(28)을 사용하여 금속 필름에 적층된 다층 멤브레인(20)을 포함한다. 내측 다층 멤브레인(20)은 순차적으로 배치 및 공압출된 층(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 구조를 가지며, 최내층, 즉 밀봉층(26)(도 1에 도시된 바닥층)은 복합 필름(1)이 용기의 마개로서 사용되는 경우, 용기(10)의 밀봉 표면(11)을 갖는 림, 또는 용기(10)에 연결될 캡 링(12)으로 지향된다. 백본층(21)은 복합 필름(1)의 외측 지지층(30)으로 지향된다.
내측 다층 멤브레인(20)은 외측 지지층(30) 상에 압출 적층될 수 있으며, 외측 백본층(21)과 압출된 다층 멤브레인 필름(20) 사이에 접착층이 연속적으로 제공된다. 대안적으로, 다층 멤브레인(20)은 예를 들어, 접착제를 사용하여 별도의 공정 단계에서 지지층(30)에 적층될 수 있다.
내측 다층 멤브레인(20)의 중간층(23)은 각각의 측면 상에서 2개의 접합층(22, 24)(상기 중간층(23)의 상부 및 하부)에 의해 캡슐화된다. 이러한 캡슐화는, 복합 필름이 용기 마개로서 사용되는 경우 용기(10)의 내부로부터의 그리고 외부로부터의 수분에 대하여 흡습성 폴리아미드로 제조된 중간층(23)을 보호한다. 용기(10)의 내부로부터 비롯되는 수분의 양은 용기 내용물에 따라 좌우되며, 특히 용기(10) 내에 포장된 식품의 종류에 따라 좌우된다.
점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25)의 상부면은 접합 및 수분 장벽층(24)에 의해 연결되는 캡슐화된 중간층(23)의 하부면에 인접한다. 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25)의 하부에 인접하여, 다층 멤브레인(20)은 최내측 밀봉층(26)을 나타낸다.
도 2에서, 용기(10)의 개구부 에지 상에 비딩(beading)하기 위한 비드형 에지(13)를 갖는 캡 링(12)이 도시된다. 캡 링(12)은 비드형 에지(13)로부터 수평으로 내향하게 돌출되는 링 형상의 둘레 밀봉 표면(11)을 갖는다. 밀봉 표면이 금속으로 제조된 경우, 이는 연마 표면인 것이 바람직하다.
풀 탭(14)을 구비한 복합 필름(1)이 밀봉 표면(11) 상에 밀봉된다. 복합 필름(1)을 박리하는 경우, 박리층(25)이 점착성 있게 파쇄되고, 박리층(25)의 일부는 용기 림 또는 캡 링 상에 점착될 수 있으며, 밀봉 표면(11) 상에서 "풋프린트"로서 작용한다.
도 3에서, 밀봉 표면(11)은 용기(10)의 일체형 부분이다. 밀봉 표면(11)을 제공하는 밀봉 플랜지는 용기 슬리브의 내향하게 만곡된 림으로 형성되며, 즉 밀봉 표면(11)을 갖는 밀봉 플랜지는 수평으로 내향하게 연장되는 링 플랜지로서 설계된다. 밀봉 표면이 금속으로 제조되는 경우, 밀봉 표면(11)은 연마 금속 표면인 것이 바람직하다. 캡 링(12)에 대해 전술한 바와 같이, 용기(10)로부터 복합 필름(1)을 박리한 후에, 박리층(25) 또는 이의 적어도 일부는 용기 림 상에 점착될 수 있고, 밀봉 표면(11) 상의 "풋프린트"로서 작용할 수 있다.
테스트 결과:
본 발명의 복합 필름은 주석판으로 제조된 용기를 폐쇄하기 위해 사용되었으며, 포장된 제품은 pH 2를 갖는 산성이었다. 결과적인 저장 수명, 즉 복합 필름으로 제조된 뚜껑의 임의의 장애를 나타내지 않는 저장 시간은 1년 이상이었다.
본 발명의 복합 필름은 주석판으로 제조된 용기를 폐쇄하기 위해 사용되었으며, 포장된 제품은 pH 3을 갖는 산성이었다. 결과적인 저장 수명, 즉 복합 필름으로 제조된 뚜껑의 임의의 장애를 나타내지 않는 저장 시간은 2년 이상이었다.
또한, EP 2 678 154 B1에 기재된 복합 필름과 비교하여, 소모 사례(waste quote)가 95%만큼 개선되었다.
Claims (15)
- 용기(10) 또는 용기(10)에 연결된 캡 링(12)의 밀봉 표면(11)과 접촉되게 복합 필름을 밀봉함으로써 용기(10)를 폐쇄하기 위한 복합 필름(1)으로서,
상기 복합 필름(1)은 금속 필름을 포함하는 외측 지지층(30), 내측 다층 멤브레인(20), 및 상기 외측 지지층(30)을 상기 내측 다층 멤브레인(20)에 접착시키는 중간 접합층(28)을 포함하고;
상기 내측 다층 멤브레인(20)은 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌을 각각 포함하는 2개의 접합층(22, 24)에 의해 캡슐화된 흡습성 폴리아미드를 포함하는 중간층(23)을 포함하고, 그리고 상기 내측 다층 멤브레인(20)은 폴리프로필렌을 포함하는 백본층(backbone layer)(21)을 더 포함하고; 그리고
상기 내측 다층 멤브레인(20)은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 활석을 포함하는 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25), 및 말레산 무수물로 그라프트된 랜덤 코폴리머를 포함하는 최내측 밀봉층(26)을 더 포함하고, 상기 접합층(22)은 상기 백본층(21)과 상기 중간층(23) 사이에 위치되고, 그리고 상기 접합층(24)은 상기 중간층(23)과 상기 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25) 사이에 위치되는;
것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 최내측 밀봉층(26)의 말레산 무수물로 그라프트된 상기 랜덤 코폴리머는 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 모노머를 포함하고, 상기 에틸렌 및 부틸렌 함량은 함께 상기 코폴리머의 10 중량% 미만인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 점착성 있게 파쇄 가능한 박리층(25) 중의 활석의 함량은 5 내지 49 중량%인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 흡습성 폴리아미드는 부분적으로 결정질 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제4항에 있어서, 상기 부분적으로 결정질 폴리아미드는 폴리아미드 6.6 또는 폴리아미드 66.6인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 접합층(22, 24)의 상기 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌은 호모폴리머 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 중간 접합층(28)은 말레산 무수물 그라프트된 폴리프로필렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 중간 접합층(28)은 접착제를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 외측 지지층(30)의 상기 금속 필름은 20 내지 160 미크론의 두께를 갖는 알루미늄 필름인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 백본층(21)의 두께는 8 내지 12 미크론인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 상기 중간층(23)의 두께는 8 내지 12 미크론인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 제1항에 있어서, 각각의 접합층(22, 24)의 두께는 3.5 내지 4.5 미크론인 것을 특징으로 하는 복합 필름(1).
- 용기(10) 또는 용기(10)에 연결된 캡 링(12)의 밀봉 표면(11)의 둘레와 접촉되게 제1항에 따른 복합 필름(1)을 밀봉함으로써 용기(10)를 폐쇄하는 방법으로,
상기 밀봉 표면(11)이 금속, 금속 산화물, 폴리프로필렌, 또는 폴리프로필렌 개질 래커(lacquer)로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법. - 삭제
- 삭제
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