KR102593094B1 - 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물, 상기 조성물로 제조된 부표용 시트, 및 상기 시트로 제조된 부표 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용융점이 160∼165℃이고 밀도가 0.895∼0.920g/cm3인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부 및 용융점이 110℃ 이하이고 밀도가 0.852∼0.872g/cm3인 프로필렌-함유 공중합체 수지 80∼20중량부를 포함하는 부표 시이트용 폴리프로필렌 조성물을 개시한다. 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합체로서, 에틸렌 함량이 10중량% 이하이고, 유리 전이 온도(Tg)가 －20℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물은 UV 안정제 0.1∼1중량부, UV 차단제 0.2∼0.8중량부, 안료 0.01∼2중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 폴리프로필렌 수지로는 랜덤 공중합체, 호모 공중합체, 블록 공중합체가 모두 사용가능하다. 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지 대신에 폴리프로필렌과 상용성이 좋은 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지로는 EPDM 고무, SEBS 고무, SBS 고무 등이 있다.
Description
본 발명은 해상의 양식장 등에 주로 사용하는 부표에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 환경친화적 부표를 제조하기 위한 부표 시트(sheet)용 폴리프로필렌 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 폴리프로필렌 조성물로 제조된 부표용 시트, 및 상기 시트로 제조된 부표도 포함한다.
해상에 설치하여 사용되는 부표(buoy)는 부구(浮具)라고도 하며, 각종 양식장을 비롯하여 어장표식이나 그물표식, 바디선 부력제, 해상구조물 부력제 등을 위해 매우 다양하게 사용된다.
부표는 일반적으로 비중이 가볍고 충분한 강도를 갖는 스티로폼(styrofoam: Expanded Polystyrene(EPS))을 성형하여 제조되어 왔다. 그러나 스티로폼 부표는 자외선에 의해 분해되거나 해수의 파도 등의 충격에 의해 쉽게 파손되어 해양 오염을 초래한다. 이 해양 오염을 해결하고자, 스티로폼 부표를 폴리에틸렌 시트로 감싸서 성형한 친환경 부표가 개발되었다. 특허등록 제10-1600525호에는 스티로폼을 발포하여 성형한 스티로폼 부표의 양쪽 측면을 원형으로 측면덮개를 접합하고 원통형으로 형성한 폴리에틸렌 열수축 시트로 이루어진 부표를 개시한다.
상기 특허의 부표는 스티로폼 부표가 자외선에 의해 분해되거나 해수의 파도 등의 충격에 의해 쉽게 파손되어 해양 오염을 초래하는 문제를 해결하였으나, 내부 부표가 스티로폼이고, 외부 시트가 폴리에틸렌이기 때문에 재활용할 수 없는 또다른 문제가 발생하였다. 사용된 부표는 언젠가는 폐기해야 하는데, 이때 내부 부표와 외부 시트가 서로 다른 수지이기 때문에 재활용이 불가능한 것이다.
상기 문제를 해결할 목적으로 폴리에틸렌 발포체를 사용한 친환경 부표가 개발되었다. 특허등록 제10-2261842호는 5∼30g/L의 밀도를 갖는 저밀도 폴리에틸렌 발포체로 채워진 원통형 코어부, 40∼100g/L의 밀도를 갖는 가교 폴리에틸렌 발포체 시트로 감싸서 상기 원통형 코어부의 외주면 전체와 열융착된 결착부와 상기 원통형 코어부를 감싸고 있지 않고 연장된 양 말단부를 구비한 시쓰부, 및 가교 폴리에틸렌 발포체로 이루어지고 상기 코어부 및 시쓰부와 열융착된 원형 마개부로 구성된 폴리에틸렌 발포체 친환경 부표를 개시한다. 그러나 폴리에틸렌 발포체는 강도가 약한 단점이 있다. 따라서, 폴리에틸렌 발포체는 부력이 약한 곳에서는 사용할 수 있지만, 부력이 강한 곳에서는 사용할 수 없다.
상기 폴리에틸렌 발포체의 문제점을 개선하기 위하여 폴리프로필렌 발포체를 연구하여 왔다. 폴리프로필렌 발포체는 강도가 매우 강하여 부표로 사용하기에 적합하다. 하지만 종래의 폴리프로필렌으로 제조된 시트는 부표 발포체를 감싸는 시트로 적합하지 못하다.
일반적인 폴리프로필렌 수지로 압출된 시트는 부표의 외부를 구성하는 시트로 적합하지 않다. 부표를 제조하기 위해서는 폴리프로필렌 발포체를 폴리프로필렌 시트로 감싸서 결합 부위를 용접해야 하는데, 폴리프로필렌의 용융점이 높기 때문에 용접이 불가하다. 다음으로, 부표를 제조하기 위한 폴리프로필렌 시트는 시트를 압출한 후 약 180℃의 고온에서 연신 공정을 거쳐야 하는데, 신율이 낮기 때문에 연신이 불가하다. 또한, 폴리프로필렌은 저온충격강도가 낮기 때문에 온도가 낮은 겨울철에 시트가 깨지는 현상이 발생한다.
특허등록 제10-1705040호에는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), FRP 중 어느 하나를 이용하여 일정한 간격에서 홈부와 돌출부가 연속해서 형성되는 내부 보강 몸체를 소정의 길이로 절단하여 양쪽에서 측면 마감판을 용접으로 고정한 후 전체면의 외측에 내부로 물이 스며들지 않으면서 내부 보강 몸체에 열수축으로 감싸 고정하여 바다의 오염을 방지할 수 있도록 하는 합성수지 요철형 내부 보강 몸체를 감싸 성형하는 부표를 개시한다.
특허등록 제10-1155877에는 폴리프로필렌 재질의 성형필름을 두 개를 서로 마주보게 위치하여 내부에 폴리프로필렌으로 발포된 폴리프로필렌 발포제품을 넣어 열융착시켜 제조하며, 커버용 성형필름은 녹는점 및 연화점과의 관계를 고려하여 온도 변화가 가능하게 하여 제조하며, 커버용 성형필름의 성형시에도 필름의 두께 및 재질에 따라 성형이 안정한 온도로 변화시켜 제조하는 친환경 부표의 제조방법을 개시한다. 그러나 이들 특허들은 부표의 구조를 개선하여 종래의 문제점을 해결하고 한 것으로, 폴리프로필렌 시트의 본질적인 문제를 해결하지 못하고 있다.
따라서, 본 발명자는 부표 내부 구조물로 폴리프로필렌 발포체를 사용할 때, 함께 사용할 수 있는 본 발명의 폴리프로필렌 시트를 개발하기에 이른 것이다. 즉, 용접이 가능하고, 약 180℃의 고온에서 연신이 가능하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 시트가 파괴되지 않는 폴리프로필렌 조성물을 개발하기에 이른 것이다. 나아가, 본 발명자는 상기 폴리프로필렌 조성물로 제조된 부표용 시트, 및 상기 시트로 제조된 부표도 개발한 것이다.
본 발명의 목적은 부표의 내부 발포체를 감싸는 폴리프로필렌 시트를 제조하기 위한 조성물로, 상기 시이트가 용접이 가능하고, 약 180℃의 낮은 온도에서 연신이 가능하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 파괴되지 않는 신규의 폴리프로필렌 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부표의 내부 발포체를 감싸는 폴리프로필렌 시트로, 용접이 가능하고, 고온에서 연신이 가능하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 파괴되지 않는 폴리프로필렌 시트를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 부표의 폴리프로필렌 발포체를 폴리프로필렌 시트로 감싸서 제조된 부표로서, 발포체와 시트가 동일한 재질이기 때문에 재활용이 가능한 친환경 부표를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
본 발명의 부표 시이트용 폴리프로필렌 조성물은 용융점이 160∼165℃이고 밀도가 0.895∼0.920g/cm3인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부 및 용융점이 110℃ 이하이고 밀도가 0.852∼0.872g/cm3인 프로필렌-함유 공중합체 수지 80∼20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합체로서, 에틸렌 함량이 10중량% 이하이고, 유리 전이(Glass transition) 온도(Tg)가 －20℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물은 UV 안정제 0.1∼1중량부, UV 차단제 0.2∼0.8중량부, 안료 0.01∼2중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지로는 랜덤 공중합체, 호모 공중합체, 블록 공중합체가 모두 사용가능하다.
상기 프로필렌-함유 공중합체 수지 대신에 폴리프로필렌과 상용성이 좋은 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지로는 EPDM(ethylene propylene diene monomer) 고무, SEBS(styrene ethylene butadiene styrene) 고무, SBS(styrene butadiene styrene) 고무 등이 있다.
상기 폴리프로필렌 조성물을 압출하여 폴리프로필렌 시트를 제조하고, 이 시트를 150~250℃ 히터롤러에서 연신하여 부표용 폴리프로필렌 시트를 제조한다.
성형된 폴리프로필렌 발포체를 상기 제조된 폴리프로필렌 시트로 감싸서 용접하고, 히팅 챔버를 통과시면 용접된 폴리프로필렌 시트가 수축하여 폴리프로필렌 발포체와 밀착되어 부표가 완성된다. 상기 폴리프로필렌 시트와 폴리프로필렌 발포체를 제조하고, 폴리프로필렌 시트를 용접하여 부표를 제조하는 방법은 종래의 공지기술을 이용한다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
본 발명은 부표의 내부 발포체를 감싸는 폴리프로필렌 시트를 제조하기 위한 조성물로, 상기 시트가 용접이 가능하고, 약 180℃의 저온에서 연신이 가능하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 파괴되지 않는 신규의 폴리프로필렌 조성물을 제공하고, 폴리프로필렌 발포체를 폴리프로필렌 시트로 감싸서 발포체와 시트가 동일한 재질이기 때문에 재활용이 가능한 친환경 부표를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
도 1은 폴리프로필렌 발포체를 폴리프로필렌 시트(1, 3)로 감싸서, 시트가 접합되도록 용접선(2, 4)을 따라 열용융 접착하고, 히팅 챔버를 통과시켜 용접된 폴리프로필렌 시트(1, 3)가 수축하여 폴리프로필렌 발포체와 밀착되어 완성된 부표(10)의 개략적인 사시도로서, 로프(도시되지 않음)로 고정시킬 수 있도록 두 개의 홈(5)이 원주를 따라 형성된 것을 도시한다.
본 발명은 해상의 양식장 및 선박 부표용으로 주로 사용하는 부표에 관한 것으로, 폴리프로필렌 발포체를 감싸는 폴리프로필렌 시트를 제조하기 위한 폴리프로필렌 조성물에 관한 것이다. 본 발명은 폴리프로필렌 발포체와 폴리프로필렌 시트로 구성된 부표를 제조함으로써, 재활용이 가능한 환경친화적 부표를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 한 태양의 부표를 개략적으로 도시한 사시도이다. 부표는 도 1에 도시된 형상 외에도 다양한 형상을 갖도록 제조된다.
도 1에 도시된 부표는 폴리프로필렌 발포체를 폴리프로필렌 시트(1)로 원통형으로 감싸서 용접선(2)을 따라 열용융 접착하고, 양쪽 측부에 폴리프로필렌 시트(3)를 감싸서 용접선(4)을 따라 열용융 접착하고, 히팅 챔버를 통과시켜 용접된 폴리프로필렌 시트(1, 3)가 수축하여 폴리프로필렌 발포체와 밀착되어 부표(10)가 완성된다. 폴리프로필렌 발포체에는 두 개의 홈이 원주를 따라 형성되기 때문에, 폴리프로필렌 시트(1)가 수축하면 부표(10)에 동일한 두 개의 홈(5)이 원주를 따라 형성된다. 이 홈(5)은 로프, 철사줄 등이 삽입되는 홈으로 부표를 고정하기 위한 것이다.
부표는 종래에 내부 발포체로 성형된 스티로폼(EPS)을 사용하고, 발포체의 외부를 폴리에틸렌과 같은 합성수지 시트로 감싸서 열수축시키면, 합성수지 시트가 발포체에 밀착되는 구조를 갖는다. 이처럼 스티로폼 발포체를 합성수지 시트로 감싸는 이유는 스티로폼이 자외선에 의해 분해되거나 파도 등의 충격에 의해 파손되어 스티로폼 입자가 바다를 오염시키기 때문이다.
발포체를 합성수지 시트로 감싸서 제조된 종래의 부표는 스티로폼 입자가 바다를 오염시키는 문제를 해결하였으나, 이 부표도 수명이 다 하면 폐기되거나 재활용해야 한다. 그런데, 종래의 부표는 발포체로 스티로폼을 사용하고, 외부 시트로서 폴리에틸렌 시트를 사용하기 때문에, 재활용이 불가능하다. 재활용을 위해서는 발포체를 폴리에틸렌으로 제조할 수도 있지만, 폴리에틸렌 발포체는 강도가 약한 단점이 있다. 폴리에틸렌 발포체는 강도가 약하기 때문에 부력이 약한 곳에서는 사용할 수 있지만, 부력이 강한 곳에서는 사용할 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 부표용 발포체를 폴리프로필렌으로 제조하고, 외부 시트도 동일하게 폴리프로필렌으로 제조하여 재활용이 가능하도록 한 친환경 부표를 제공한다. 폴리프로필렌 발포체는 강도가 강하여 스티로폼 발포체와 같이 부력이 강한 곳에서도 문제없이 사용할 수 있다. 하지만, 폴리프로필렌 시트는, 폴리에틸렌 시트와는 달리, 용접이 불가하고, 고온에서 연신이 불가하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에 시트가 깨지기 때문에 부표용 시트로 적합하지 못하다. 따라서 본 발명에서는, 내부 발포체로 폴리프로필렌 발포체를 사용할 때, 외부 시트로 사용할 수 있도록 용접이 가능하고, 고온에서 연신이 가능하며, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 시트가 깨지지 않는 새로운 부표용 폴리프로필렌 조성물을 제공한다.
본 발명의 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물은 용융점이 160∼165℃이고 밀도가 0.895∼0.920g/cm3인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부 및 용융점이 110℃ 이하이고 밀도가 0.852∼0.872g/cm3인 프로필렌-함유 공중합체 수지 80∼20중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합체로서, 에틸렌 함량이 10중량% 이하이고, 유리 전이(glass transition) 온도(Tg)가 －20℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합체로서 에틸렌을 함유하고 있지만, 에틸렌 함량이 10중량% 이하이기 때문에, 부표를 재활용하는 데에는 큰 문제가 없다.
상기 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물은 UV 안정제 0.1∼1중량부, UV 차단제 0.2∼0.8중량부, 안료 0.01∼2중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지로는 랜덤 공중합체, 호모 공중합체, 블록 공중합체가 모두 사용가능하다.
상기 프로필렌-함유 공중합체 수지 대신에 폴리프로필렌과 상용성이 좋은 수지가 사용될 수 있다. 이러한 수지로는 EPDM 고무, SEBS 고무, SBS 고무 등이 있다. 상기 고무 성분들도 폴리프로필렌과 상용성이 좋기 때문에 부표를 재활용하는 데에는 큰 문제가 없다.
상기 폴리프로필렌 조성물을 압출하여 폴리프로필렌 시트를 제조하고, 이 시트를 180℃ 히터롤러에서 연신하여 부표용 폴리프로필렌 시트를 제조한다. 상기 폴리프로필렌 조성물은 컴파운딩(compounding) 또는 드라이-블렌딩(dry-blending) 공정을 거쳐서 압출할 수 있다. 이러한 고정은 본 발명이 속한 기술분야의 당업자에 의해 용이하게 실시될 수 있다.
성형된 폴리프로필렌 발포체를 상기 제조된 폴리프로필렌 시트로 감싸서 용접하고, 히팅 챔버를 통과시면 용접된 폴리프로필렌 시트가 수축하여 폴리프로필렌 발포체와 밀착되어 부표가 완성된다. 상기 폴리프로필렌 시트와 폴리프로필렌 발포체를 제조하고, 폴리프로필렌 시트를 용접하여 부표를 제조하는 방법은 종래의 공지기술을 이용한다.
본 발명은 부표용 발포체를 폴리프로필렌으로 제조하고, 외부 시트도 동일하게 폴리프로필렌으로 제조하거나 또는 폴리프로필렌과의 사용성이 좋은 성분을 일부 포함한 폴리프로필렌으로 제조함으로써 용접 및 연신과 같은 제조공정이 가능하고, 저온충격강도가 높아 온도가 낮은 겨울철에도 시트가 깨지지 않는 부표를 제공하면서 동시에 재활용이 가능한 하도록 한 친환경 부표를 제공한다.
본 발명의 하기의 실시예에 의해 구체화될 것이며, 하기 실시예는 본 발명의 최적의 구현예를 제시하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1-8 및 비교실시예 1-6: 폴리프로필렌 시트 제조
실시예 1
밀도가 0.9g/cm3인 시판되는 범용 폴리프로필렌 수지 60중량부와 밀도가 0.862g/cm3인 프로필렌-에틸렌 공중합체인 엑손모빌케미컬 사의 비스타맥스(Vistamaxx: 상표) 40중량부를 혼합하여 컴파운딩하고, 이를 압출한 후 180℃의 히팅 롤러를 통과시켜 연신 공정을 행하여 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 상기 컴파운딩에는 UV 안정제 2중량부, UV 차단제 2중량부, 안료 3중량부가 부가되었다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
실시예 2
폴리프로필렌 수지 50중량부와 비스타맥스 50중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
실시예 3
폴리프로필렌 수지 70중량부와 비스타맥스 30중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
실시예 4
비스타맥스 대신에 EPDM을 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
실시예 5
비스타맥스 대신에 SEBS를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
비교실시예 1
폴리프로필렌 수지 90중량부와 비스타맥스 10중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정이 원활하지 않아 불량이 발생하였다.
비교실시예 2
폴리프로필렌 수지 15중량부와 비스타맥스 85중량부를 사용하는 것을 제외하고, 실시예 1과 같은 방법으로 폴리프로필렌 시트를 제조하였다. 연신 공정은 아무런 문제없이 진행되었다.
부표 제조:
폴리프로필렌을 발포하여 도 1에 도시된 것과 같은 형상의 부표용 발포체를 성형하고, 상기 실시예 1-5 및 비교실시예 1-2에서 제조된 폴리프로필렌 시트로 상기 발포체를 감싸서 용접하고, 히팅 챔버를 통과시켜 부표를 제조하였다.
실시예 1-5에서 제조된 폴리프로필렌 시트는 용접이 양호하게 진행되었다. 그러나 프로필렌 함유 공중합체가 적게 사용된 비교실시예 1은 용접이 원활하지 못하여 불량이 발생하였다. 프로필렌 함유 공중합체가 많이 사용된 비교실시예 2는 용접은 원활하게 진행되었으나, 에틸렌의 함량이 증가하여 재활용이 어려울 것으로 예상된다.
－20℃에서 저온충격강도를 시험한 결과, 실시예 1-5 및 비교실시예 2는 깨지지 않아 저온충격강도가 우수하였으나, 프로필렌 함유 공중합체가 적게 사용된 비교실시예 1은 깨지는 현상이 발생하여 저온충격강도가 약하다는 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 및 변경은 모두 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 하며, 하기 기재되는 특허청구범위는 본 발명의 보호범위를 구체적으로 한정하게 될 것이다.
1, 3: PP 시트 2, 4: 용접선
5: 홈 10: 부표
5: 홈 10: 부표
Claims (6)
- 용융점이 160∼165℃이고 밀도가 0.895∼0.920g/cm3인 폴리프로필렌 수지 20∼80중량부; 및
용융점이 110℃ 이하이고 밀도가 0.852∼0.872g/cm3인 프로필렌-함유 공중합체 수지 80∼20중량부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지는 랜덤 공중합체, 호모 공중합체, 또는 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프로필렌-함유 공중합체 수지는 프로필렌-에틸렌 공중합체로서, 에틸렌 함량이 10중량% 이하이고, 유리 전이(Glass transition) 온도(Tg)가 －20℃ 이하인 것을 특징으로 하는 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물.
- 제3항에 있어서, 상기 폴리프로필렌 조성물은 UV 안정제 0.1∼1중량부, UV 차단제 0.2∼0.8중량부, 및 안료 0.01∼2중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부표 시트용 폴리프로필렌 조성물.
- 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 따른 폴리프로필렌 조성물을 압출하여 폴리프로필렌 시트를 제조하고, 상기 시트를 연신하여 제조되는 것을 특징으로 하는 부표용 폴리프로필렌 시트.
- 성형된 부표용 폴리프로필렌 발포체를 제5항에 따른 폴리프로필렌 시트로 감싸서 용접하고, 히팅 챔버를 통과시켜 용접된 폴리프로필렌 시트가 수축하여 폴리프로필렌 발포체와 밀착되어 제조된 것을 특징으로 하는 부표.
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Citations (4)
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-
2022
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