KR200497569Y1 - 지주 기초용 스크루 파일 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 지주 기초용 스크루 파일에 관한 것이다. 본 고안의 지주 기초용 스크루 파일은 지주 기초를 위해 소정의 파일 시공기계의 작용으로 지반에 시공되는 것으로서, 봉 형상으로 형성되며 내부에 중공부가 형성된 파일 샤프트; 상기 파일 샤프트의 일측에 형성되되 상기 파일 샤프트보다 직경이 크고, 둘레 방향을 따라 복수의 통공이 형성되며, 상부에 태양광 설비가 설치되는 플랜지; 상기 파일 샤프트의 둘레를 따라 형성되며 상기 플랜지의 면적보다 크게 형성되는 나선형 날개부를 포함하며, 상기 나선형 날개부가 상기 파일 샤프트의 길이 방향을 따라 분리되어 비연속적으로 배치되거나 또는, 상기 나선형 날개부가 상기 파일 샤프트의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되되 일측에 상기 나선형 날개부가 없는 비연속구간이 형성되고, 용융 아연도금 처리되는 것을 특징으로 한다.

Description

지주 기초용 스크루 파일{Screw pile}
본 고안은, 지주 기초용 스크루 파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능한 지주 기초용 스크루 파일에 관한 것이다.
건물이나 구조물을 지상에 세우는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부 구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초 공사를 수반한다. 기초 공사에 수반되는 파일 기초는 설치된 파일이 두부를 상부 구조물에 연결하는 공법이다.
이러한 공법의 시공을 위해 사용되는 파일은 그 재질에 따라 강관 파일, 콘크리트 파일, 합성 파일 등으로 구분할 수 있으며, 그 시공법에 따라 타입 공법, 매입 공법, 현장타설 공법 등으로 나뉜다.
한편, 여러 공법 중에서도 타입 공법은 파일을 세운 다음 위에서 파일을 타격해서 파일을 지반 아래에 일정 길이로 강제로 근입시킨 후, 콘크리트 등을 충전하고 양생하는 방식이며, 실제 이러한 방식이 널리 사용된다.
그러나 이와 같은 방식은 지반이 강한 경우에는 다소 유리할 수 있지만, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건에서는 사용하기가 곤란하다는 점을 고려해볼 때, 이를 개선하기 위한 기술 개발이 필요한 실정이다.
출원번호 제10-2001-0013154호 출원번호 제10-2013-0073962호
본 고안의 목적은, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능한 지주 기초용 스크루 파일을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 지주 기초를 위해 소정의 파일 시공기계의 작용으로 지반에 시공되는 것으로서, 봉 형상으로 형성되며 내부에 중공부가 형성된 파일 샤프트; 상기 파일 샤프트의 일측에 형성되되 상기 파일 샤프트보다 직경이 크고, 둘레 방향을 따라 복수의 통공이 형성되며, 상부에 태양광 설비가 설치되는 플랜지; 상기 파일 샤프트의 둘레를 따라 형성되며 상기 플랜지의 면적보다 크게 형성되는 나선형 날개부를 포함하며, 상기 나선형 날개부가 상기 파일 샤프트의 길이 방향을 따라 분리되어 비연속적으로 배치되거나 또는, 상기 나선형 날개부가 상기 파일 샤프트의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되되 일측에 상기 나선형 날개부가 없는 비연속구간이 형성되고, 용융 아연도금 처리되는 것을 특징으로 한다.
본 고안에 따르면, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능한 효과가 있다.
특히, 본 고안에 따르면, 연약지반에서 수직 방향으로 지지력이 증대되어 기존의 공법으로 불가능했던 지반에서도 기초 설치가 가능할뿐더러 지반의 원상회복이 가능하며, 구조물을 철거할 수 있어서 산업폐기물 처리가 발생하지 않는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 제1 실시예에 따른 지주 기초용 스크루 파일의 부분 단면 구조도이다.
도 2에서 도 5는 도 1의 지주 기초용 스크루 파일을 시공하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 상부 구조물의 설치 예시도이다.
도 7은 본 고안의 제2 실시예에 따른 스크루 파일의 부분 단면 구조도이다.
도 8은 본 고안의 제3 실시예에 따른 스크루 파일의 부분 단면 구조도이다.
본 고안의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 고안은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서, 본 실시예는 본 고안의 개시가 완전하여지도록 하며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 고안의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 고안은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 고안이 모호하게 해석되는 것을 피하려고 구체적으로 설명되지 않는다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 고안을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문어구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작(작용)은 하나 이상의 다른 구성 요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 지주 기초용 스크루 파일의 부분 단면 구조도, 도 2에서 도 5는 도 1의 지주 기초용 스크루 파일을 시공하는 공정을 나타내는 도면들, 도 6은 상부 구조물의 설치 예시도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 고안의 지주 기초용 스크루 파일에 따르면, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능하다.
또한, 본 실시예에 따른 지주 기초용 스크루 파일은 콘크리트를 사용치 않는 친환경 기초 공법으로 공기가 단축되고 원가절감 가능하다.
도시되어 있지는 않지만, 이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 지주 기초용 스크루 파일의 시공방법은 시공위치 마킹단계, 스크루 파일 장착단계, 스크루 파일 시공위치 고정단계 스크루 파일 장입단계 및 시공 마무리단계를 포함할 수 있다.
시공위치 마킹단계는 지주 기초를 형성하기 위하여 소정의 스크루 파일(120)을 시공할 시공위치를 마킹하는 과정이다.
작업을 신속하게 수행해야 하므로, 시공위치에 색깔 식별이 가능한 천 등을 꼽아 표시할 수도 있다.
스크루 파일 장착단계는 도 2처럼 소정의 스크루 파일(120)을 파일 시공기계(110)에 장착하는 과정이다.
참고로, 파일 시공기계(110)는 특수 장비가 아닌 일반적인 백호우 장비 등일 수 있다. 하지만, 다른 장비도 가능하다. 따라서, 도면의 형상에 본 고안의 권리범위가 제한되지 않는다.
파일 시공기계(110)는 스크루 파일(120)을 가압 및 회전시켜 스크루 파일(120)이 장입되게 한다.
스크루 파일(120)에 대해 도 1을 참조하여 설명한다. 스크루 파일(120)은 봉 형상의 파일 샤프트(121)와, 파일 샤프트(121)의 일측에 형성되되 파일 샤프트(121)보다 직경이 크고, 둘레 방향을 따라 복수의 통공(124)이 형성되는 플랜지(123)와, 파일 샤프트(121)의 둘레를 따라 형성되는 나선형 날개부(125)를 포함할 수 있다.
선택 사항이기는 하나, 플랜지(123)의 반대편 선단부에는 끝이 뾰족하게 형성되는 첨예부(122)가 더 마련된다. 첨예부(122)로 인해 스크루 파일(120)이 지반에 좀 더 쉽게 식립될 수 있다.
나선형 날개부(125)는 파일 샤프트(121)의 둘레를 따라 형성된다. 본 실시예에서 나선형 날개부(125)는 파일 샤프트(121)의 길이 방향을 따라 분리되어 비연속적으로 배치된다.
이때, 나선형 날개부(125)는 플랜지(123)의 면적보다 크게 형성된다. 따라서, 스크루 파일(120)이 장입될 때, 지반과의 결속력이 훨씬 증대될 수 있으며, 이로 인해 스크루 파일(120)을 안정적으로 시공할 수 있다.
이러한 스크루 파일(120)이 지중에 타설되면 타설된 스크루 파일(120)에 연직 방향의 힘이 더해질 때 상향 쪽과 하향 쪽 방향으로 각각의 선단력으로 저항력이 발생하면서 지지력이 증가하여 압입 하중과 인발력을 동시에 제공할 수 있다.
스크루 파일(120)의 스크루 형상 특성에 의한 토사의 선단력과 토압에 의한 주변의 마찰력(내압 저향력)이 더해져서, 기존의 일반 파일보다 2~2.5배의 지지력이 발생하여 연약지반에 설치가 가능해질 수 있다.
스크루 파일(120)은 용융 아연도금 처리될 수 있다. 따라서, 해수에 의한 부식을 방지할 수 있다.
스크루 파일 시공위치 고정단계는 도 3처럼 파일 시공기계(110)를 동작시켜 스크루 파일(120)의 선단부가 시공위치에 고정되게 하는 과정이다.
스크루 파일 장입단계는 도 4처럼 파일 시공기계(110)를 동작시켜 스크루 파일(120)을 장입하는 과정이다.
앞서 기술한 것처럼 파일 시공기계(110)는 스크루 파일(120)을 가압 및 회전시키면서 스크루 파일(120)이 장입되게 한다.
시공 마무리단계는 도 5처럼 스크루 파일(120)을 파일 시공기계(110)에서 분리하여 시공을 마무리하는 과정이다.
이하, 지주 기초용 스크루 파일(120)을 시공하는 과정을 일련적으로 설명한다.
우선, 지주 기초를 형성하기 위하여 소정의 스크루 파일(120)을 시공할 시공위치를 마킹한다. 그리고는 도 2처럼 소정의 스크루 파일(120)을 파일 시공기계(110)에 장착한다.
다음, 도 3처럼 파일 시공기계(110)를 동작시켜 스크루 파일(120)의 선단부가 시공위치에 고정되게 한다.
다음, 도 4처럼 파일 시공기계(110)를 동작시켜 스크루 파일(120)을 장입한 후, 도 5처럼 스크루 파일(120)을 파일 시공기계(110)에서 분리하여 시공을 마무리한다.
도 5처럼 파일 시공기계(110)를 이용해서 스크루 파일(120)을 원하는 개수만큼 지반에 시공한 이후, 도 6처럼 스크루 파일(120)들을 이용해서 상부 구조물(130)을 설치할 수 있다. 이때의 상부 구조물(130)은 태양광 설비 등 다양할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 구조를 기반으로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능한 효과가 있다.
특히, 본 실시예에 따르면, 연약지반에서 수직 방향으로 지지력이 증대되어 기존의 공법으로 불가능했던 지반에서도 기초 설치가 가능할뿐더러 지반의 원상회복이 가능하며, 구조물을 철거할 수 있어서 산업폐기물 처리가 발생하지 않는 효과가 있다.
이하, 본 실시예의 효과에 대해 좀 더 부연 설명한다.
본 실시예에 따른 지주 기초용 스크루 파일 시공방법은 기존 파일 공법이 아닌 단순한 구조와 방식이라서 시공 시 무진동, 무소음으로 민원이 감소될 수 있다.
또한, 앞서 기술한 것처럼 연약지반, 경사지, 습지, 협소한 곳 등 시공성이 용이하여 공사비를 절감할 수 있으며, 지반의 훼손 없이 시공이 가능하고, 철거 시 폐기물이 발생하지 않는 장점이 있다.
특히, 본 실시예의 경우, 안전성, 시공성 및 유지 관리성에서 종래와 다른 현저한 효과를 제공할 수 있다.
첫째, 안전성에 대한 효과로서, 본 실시예에 따른 지주 기초용 스크루 파일의 경우, 스크루 파일이 스크루 방식이라서 스크루 형상 특성에 의한 지지력을 발휘할 수 있다. 설계상 오류에 관해 수정이 가능하다. 장기하중에 의한 침하나 변위 적다. 지진 시 내진기능 대처가 가능하다. 스크루 형상에 의한 지지력 및 주면 마찰력 형성으로 연약지반에서 기초 기능을 유지할 수 있다.
둘째, 시공성에 대한 효과로서, 특수 장비가 아닌 일반적인 백호우 장비 등의 파일 시공기계(110)로 시공할 수 있어 장비 수급 문제를 해결할 수 있다. 인력투입이 감소되고, 시공성이 간편하다. 복수의 시공실적, 경험과 노하우(knowhow) 구비로 능동적 대처가 가능하다. 경사 조절기능과 높이조절이 가능하므로 구배에 맞는 시공이 가능하다. 콘크리트 양생이 필요 없는 드라이공법으로 시공기간을 단축할 수 있다.
셋째, 유지 관리성에 대한 효과로서, 회전 압입 방식으로 지반 파괴가 발생하지 않는다. 용융 아연도금으로 해수에 의한 부식을 방지할 수 있다. 기초기능의 특성상 시공 후 유지관리가 적다. 건설폐기물이 발생하지 않는다.
도 7은 본 고안의 제2 실시예에 따른 스크루 파일의 부분 단면 구조도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크루 파일(220) 역시, 파일 샤프트(121), 첨예부(122), 플랜지(123) 및 나선형 날개부(225)를 포함하며, 도 2와 같은 방식으로 지중에 매식될 수 있다.
본 실시예에 적용되는 스크루 파일(220)의 나선형 날개부(225)는 전술한 제1 실시예와 달리 파일 샤프트(121)의 길이 방향을 따라 연속적으로 형성되는 구조를 갖는다.
본 실시예가 적용되더라도 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능하다.
도 8은 본 고안의 제3 실시예에 따른 스크루 파일의 부분 단면 구조도이다.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 스크루 파일(320) 역시, 도 7처럼 파일 샤프트(121), 첨예부(122), 플랜지(123) 및 나선형 날개부(325)를 포함하며, 상술한 바와 같은 방식으로 지중에 매식될 수 있다.
한편, 본 실시예의 경우, 나선형 날개부(325)들 사이에 나선형 날개부(325)가 없는 소위, 비연속구간(326)이 형성된다. 비연속구간(326)의 양측으로 나선형 날개부(325)들이 배치된 구조라서 설사, 비연속구간(326)이 형성되더라도 전술한 실시예들과 동일한 효과를 제공할 수 있다.
특히, 본 실시예처럼 비연속구간(326)이 형성될 경우, 이곳에 나선형 날개부(325)들을 만들지 않아도 되기 때문에 재료를 줄일 수 있는 이점은 있다.
본 실시예가 적용되더라도 연약지반, 경사지, 습지 등 난해한 현장 조건이라도 지주 기초를 위한 시공이 가능함은 물론 시공이 간편해서 공기를 대폭 단축할 수 있으며, 시공 시 잔토가 발생하지 않고 무진동, 무소음 시공이 가능하다.
한편, 상기 파일 샤프트(121)의 표면에는 금속표면의 내마모성, 내오염성을 향상하기 위하여 도포층이 형성될 수 있다.
이러한 도포층의 도포재료는 디시클로펜타디엔 다이옥사이드 20중량%, 모노에탄올아민 17중량%, 하프늄 13중량%, 유기산마그네슘 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 8중량%, 산화알루미늄(AIO2) 9중량%, 논플루오로케미칼액티브 18중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛로 형성할 수 있다.
디시클로펜타디엔 다이옥사이드, 모노에탄올아민은 부식 방지 및 내오염성, 변색 방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내마모성, 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 논플루오로케미칼액티브는 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 내마모성, 내오염성 향상 효과를 나타내었다.
또한, 상기 플랜지(123)의 표면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 오염 방지 도포용 조성물의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브는 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 오염 방지 도포용 조성물의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염방지도포용 조성물을 플랜지(123)의 표면 상에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 플랜지(123)상의 최종 도포막 두께는 800 ~ 2400Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 800 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2400 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 0.1 몰 및 에틸셀루솔브 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
이처럼 본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 고안의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.
110 : 파일 시공기계 120 : 스크루 파일
121 : 파일 샤프트 122 : 첨예부
123 : 플랜지 124 : 통공
125 : 나선형 날개부 130 : 상부 구조물

Claims (1)

  1. 지주 기초를 형성하기 위하여 소정의 스크루 파일을 시공할 시공위치에 색깔 식별이 가능한 천을 꼽아 마킹하고, 소정의 스크루 파일을 파일 시공기계에 장착하며, 상기 파일 시공기계를 동작시켜 상기 스크루 파일의 선단부가 상기 시공위치에 고정되게 하고, 상기 파일 시공기계를 동작시켜 상기 스크루 파일을 장입하며, 상기 스크루 파일을 상기 파일 시공기계에서 분리하여 시공을 마무리하는 방식으로 시공되는 스크루 파일이고,
    봉 형상으로 형성되며 내부에 중공부가 형성된 파일 샤프트;
    상기 파일 샤프트의 일측에 형성되되 상기 파일 샤프트보다 직경이 크고, 둘레 방향을 따라 복수의 통공이 형성되며, 상부에 태양광 설비가 설치되는 플랜지;
    상기 파일 샤프트의 둘레를 따라 형성되며 상기 플랜지의 면적보다 크게 형성되는 나선형 날개부를 포함하며,
    상기 나선형 날개부가 상기 파일 샤프트의 길이 방향을 따라 분리되어 비연속적으로 배치되되 일측에 상기 나선형 날개부가 없는 비연속구간이 형성되고, 용융 아연도금 처리되고,
    상기 파일 샤프트의 표면에는 상기 파일 샤프트의 표면의 내마모성과 내오염성을 위하여 디시클로펜타디엔 다이옥사이드 20중량%, 모노에탄올아민 17중량%, 하프늄 13중량%, 유기산마그네슘 15중량%, 산화티타늄(TiO2) 8중량%, 산화알루미늄(AIO2) 9중량%, 논플루오로케미칼액티브 18중량%로 구성되며, 코팅두께는 8㎛인 내마모 코팅층이 형성되며,
    상기 플랜지의 표면에는 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브가 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 4A제올라이트 및 에틸셀루솔브의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%인 오염 방지 도포용 조성물이 스프레이법에 의해 800 ~ 2400Å 두께로 도포된 오염방지 도포층이 형성되되, 오염 방지 도포용 조성물은 4A제올라이트 0.1 몰 및 에틸셀루솔브 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 스크루 파일.
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