KR20050108971A - 나선관 제조방법 및 나선관 제조 시스템 및 나선관 - Google Patents

나선관 제조방법 및 나선관 제조 시스템 및 나선관 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 출원인의 특허출원 제2003-84635호(2003년 11월 26일 출원)에 소개된 "나선관 제조방법"을 개선한 나선관 제조 방법 및 나선관 제조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 나선관 제조방법은 압출성형장치에서 보강막이 형성된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 압출하는 단계(S101)와, 압출된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 접합장치를 통과시켜 상기 제 1 사각 파이프의 하부면과 상기 제 2 사각 파이프의 상부면을 접합하는 단계(S102)와, 접합된 파이프를 진공 사이징 탱크를 통과시켜 규격 사이즈로 사이징하는 단계(S103)와, 냉각 장치에서 냉각하는 단계(S104)와, 권취장치에 상기 파이프를 감아 나선관으로 성형하는 단계(S104)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

나선관 제조방법 및 나선관 제조 시스템{Method for manufacturing spiral pipe and system for manufacturing spiral pipe}
본 발명은 본 출원인의 특허출원 제2003-84635호(2003년 11월 26일 출원)에 소개된 "나선관 제조방법"을 개선한 나선관 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압출성형장치 다음에 접합장치가 배치되어 압출성형장치에서 압출되어 나오는 2줄의 사각 파이프를 냉각장치에 의해 냉각되기 전에 접합하는 나선관 제조 시스템에 관한 것이다.
본 출원인의 특허출원 제2003-84635호(2003년 11월 26일 출원)에 "나선관 제조방법"이 소개되어 있다.
상기 나선관 제조방법은 복수개의 압출기에서 압출된 소구경의 사각 파이프가 각각 진공 사이징 탱크와 냉각장치를 통가하고, 상기 사각 파이프가 접합장치에 의해 접합된 후, 권취기에 나선형으로 권선되어 나선관으로 성형되는 것을 특징으로 한다.
상기 권취기에는 파이프를 나선관으로 감을 때, 파이프가 접합되도록 접착수지 공급기에서 접착수를 이미 감겨진 파이프와 감겨지는 파이프 사이로 공급하고, 냉각수 살수기에서 접착수지로 냉각수를 살수하여 접착수지를 빠르게 경화시킨다.
그러나, 상기 나선관 제조방법은 사각 파이프를 냉각후 접합을 위해 다시 사각 파이프에 열을 가하기 때문에 사각 파이프가 국부 열응력에 의해 변형될 수 있으며, 2개의 사각 파이프를 냉각후 열을 가하여 접합하기 때문에 2개의 사각 파이프가 완전 접합되지 않고 접합면이 들뜰 수 있는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 압출성형장치 다음에 접합장치를 배치하여 압출성형장치에서 압출되어 나오는 2줄의 사각 파이프를 접합장치가 접합함으로서, 사각 파이프 전체에 다시 열을 가할 필요가 없어 국부 열응력에 의한 변형을 방지할 수 있으며, 파이프의 접합면을 완전 접합할 수 있는 나선관 제조 시스템 및 나선관 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 위와 같은 나선관 제조 시스템 및 나선관 권취방법에 서, 파이프을 감아 나선관으로 성형할 때, 접착수지 공급기에서 공급되는 접착수지가 나선관 내부로 흘러내리거나 경화된 접착수지가 주위 파이프보다 낮은 높이로 오목하게 형성되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 PE 사각 파이프와 PP 사각 파이프를 접합하기 전에, 상기 PP 파이프의 외부면에 PE 필름을 코팅한 후, PE 사각 파이프와 PP 사각 파이프 서로 접합함으로서, 강성과 인성이 높은 나선관을 제조할 수 있는 나선관 제조방법 및 나선관 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 PP 사각 파이프와 PP 사각 파이프를 접합하기 전에, 상기 PP 파이프의 외부면에 PE 필름을 코팅한 후, 2줄의 PP 사각 파이프를 서로 접합함으로서, 강성과 인성이 아주 높은 나선관을 제조할 수 있는 나선관 제조방법 및 나선관 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 방법은 압출성형장치에서 보강막이 형성된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 압출하고(S101), 압출된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 접합장치를 통과시켜 상기 제 1 사각 파이프의 하부면과 상기 제 2 사각 파이프의 상부면을 접합시키고(S102), 접합된 파이프를 진공 사이징 탱크를 통과시켜 규격 사이즈로 사이징(sizing)하고(S103), 냉각 장치로 냉각한 후(S104), 권취장치에 상기 파이프를 감아 나선관으로 성형한다(S104).
상기와 같은 나선관 제조방법을 구현하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 시스템을 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 압출성형장치(20)에 인접되게 접합장치(30)가 배치되어, 상기 압출성형장치(20)에서 압출되는 제 1 및 제 2 사각 파이프(P1, P2)가 접합장치(30)로 유입되어, 상기 접합장치(30)에서 제 1 사각 파이프(P1)의 하부면(12)과 제 2 사각 파이프(P2)의 상부면(14)이 접합되고, 상기 접합장치(30) 다음에 진공 사이징 탱크(40), 냉각 장치(50) 및 권취장치(60)가 순서대로 배치되어, 상기 접합장치(30)에 의해 접합된 파이프(P3)가 진공 사이징 탱크(40)에 의해 동안 규격 사이즈로 규격화되고, 냉각 장치(50)에 의해 냉각되며, 권취장치(60)에 감겨져 나선관(SP1)으로 성형된다.
상기 압출성형장치(20)는 1개의 압출기(21)와 1개의 금형(23)으로 구성되지만, 상기 금형(23)에서 보강막(11, 13)이 각각 형성된 제 1 및 제 2 사각 파이프(P1, P2)을 압출한다. 또한, 상기 압출성형장치(20)는 압출량에 따라 2개의 압출기와 1개의 금형 또는 2개의 압출기와 2개의 금형으로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 사각 파이프(P1, P2)는 보강막(11, 13)이 도 1에 도시된 "ㅣ"형상 이외에 도 3a 내지 도 3b에 도시된 "ㅡ" 형상일 수 있으며, 제 1 사각 파이프(P1)는 보강막(11)이 "ㅣ"형상 일 때, 제 2 사각 파이프(P2)는 보강막(13)이 "ㅡ"형상 일 수 있고, 제 1 사각 파이프(P1)는 보강막(11)이 "ㅡ"형상 일 때, 제 2 사각 파이프(P2)는 보강막(13)이 "ㅣ"형상 일 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 접합장치(30)는 정면과 후면이 개방되고, 내부 프레임(31)과 외부 프레임(32) 사이에 공간부(33)가 형성된 이중벽 형태의 터널형 박스이며, 상기 공간부(33)가 제 1 상부 공기흡입노즐(34a) 및 제 1 하부 공기흡입노즐(34a)과 연통되고, 내부 프레임(31)에 다수개의 공기흡입구멍(35)이 형성되어, 압출성형장치(20)의 금형에서 압출되어 나오는 사각 파이프(P1, P2)의 형상이 유지되도록 공기흡입구멍(35)을 통해 공기를 흡입하고, 내부 프레임(31)의 양측면 중앙에 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)가 배치되고, 상기 공기흡입부(36, 37)에 제 2 및 제 3 공기흡입노즐(38, 39)이 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)에서 사각 파이프(P1, P2) 사이의 공기를 흡입하므로서, 상기 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)의 공기흡입력에 의해 제 1 사각 파이프(P1)의 하부면과 제 2 사각 파이프(P2)의 상부면이 접합된다.
상기 공기흡입노즐(34a, 34b, 38, 39)은 공기흡입장치(도시하지 않음)와 연결된다.
상기 진공 사이징 탱크(40), 냉각 장치(50) 및 권취장치(60)는 이미 공지되어 있어 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 폴리에틸렌(polyethylene ; PE) 수지로 이루어진 사각 파이프에 적합하며, 압출성형장치 다음에 접합장치가 배치되어 냉각 후 재가열함으로서 발생하는 국부 열응력에 의한 변형을 방지할 수 있으며, 파이프의 접합면이 완전 접합되어 파이프의 접합면에 들뜸 현상이 발생하지 않는다.
그러나, 폴리에틸렌 수지는 폴리프로필렌보다 인성이 강하지만, 강성이 약한 단점이 있어, 외부로 부터 충격이 비교적 적은 환경에 적용되기에 적합하다.
따라서, 외부 충격에 강하여 열악한 환경에 견딜 수 있는 나선관이 요구된다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 방법은 제 1 압출성형장치에서 보강막이 형성된 제 1 및 제 2 PP 수지관을 압출하고(S201), 압출된 제 1 및 제 2 PP 수진관의 표면에 접착수지를 도포한 후, 상기 접착수지에 PE수지를 도포하여 상기 제 1 및 제 2 PP 수지관의 표면에 PE수지를 코팅하고(S202), PE수지가 코팅된 제 1 PP 파이프의 하부면과 제 2 PP 수지관의 상부면을 접합장치에서 접합하고(S203), 접합된 PP수지관을 진공 사이징 탱크를 통과시켜 규격 사이즈로 사이징(sizing)하고(S204), 냉각 장치로 냉각한 후(S205), 권취장치에 상기 파이프를 감아 나선관으로 성형한다(S206).
상기와 같은 나선관 제조방법을 구현하기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 시스템을 도 7를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 제 1 압출성형장치(120) 다음에 제 2 압출성형장치(123) 및 제 3 압출성형장치(125)가 순서대로 배치되어, 상기 제 1 압출성형장치(120)에서 압출성형되어 나오는 PP수지관(PP1, PP2)이 제 2 압출성형장치(123)를 통과하는 동안 제 2 압출성형장치(123)에 의해 접착수지가 도포되고, 이후, 제 3 압출성형장치(125)를 통과하는 동안 제 3 압출성형장치(125)에 의해 접착수지(115) 위에 PE수지(117)가 도포되어, 상기 제 1 및 제 2 PP 수지관(PP1, PP2)의 표면에 PE수지(117)가 코팅되고, 제 3 압출성형장치(125) 다음에 접합장치(130), 진공 사이징 탱크(140) 냉각장치(150), 및 권취장치(160)가 배치되어, 상기 접합장치(130)에 의해 상기 PP수지관(PP1, PP2)이 접합되고, 접합된 PP수지관(PP3)이 진공 사이징 탱크(140) 및 냉각장치(150)를 통과한 후, 권취장치(160)에 감겨져 나선관(SP)은 성형된다.
또한, 상기 나선관 제조 시스템은 제 1 압출성형장치(120)의 금형(120b)에 에어투입기(120c)가 장착되어 금형(120b)에서 성형되는 PP수지관(PP1, PP2) 내부로 에어를 강제로 공급하므로서, 상기 PP수지관(PP1, PP2)이 제 2 및 제 3 압출성형장치(123, 125)을 통과할 때 PP수지관(PP1, PP2)의 형상이 변형되는 것을 방지하고, 상기 냉각장치(150)와 권취장치(160) 사이에 천공기(170, 171)가 배치되어 PP수지관(PP1, PP2)의 측면을 천공하므로서, 에어투입기(120c)에 의해 강제로 PP수지관(PP1, PP2)의 내부로 공급된 에어가 PP수지관(PP1, PP2)의 측면에 형성된 천공구멍(173, 175)를 통해 외부로 배출된다.
상기 에어투입기(120c)는 PP수지관(PP1, PP2)의 형상을 유지를 도모하기 위해 보조적으로 장착될 수 있다.
미설명한 도면부호 120a는 제 1 압출성형장치(120)용 압출기이다.
상기 제 1, 제 2 및 제 3 압출성형장치(120, 123, 125), 진공 사이징 탱크(140), 냉각장치(150) 및 권취장치(160)는 이미 이 분야에 잘 알려져 있어 여기서 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 접합장치(130)는 제 1 실시예의 접합장치와 동일하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 나선관(SP2)이 제 1 실시예의 나선관 제조 시스템에 의해 제조된 나선관(SP1) 보다 강성과 인성이 증가되어 자동차 등이 지나다니는 도로 등 열악한 환경에 견딜 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 제 1 압출성형장치(221)에서 보강막(211)이 형성된 PE수지관(PE)이 압출되고, 동시에 제 2 압출성형장치(223)에서 보강막(213)이 형성된 PP수지관(PP)이 압출되며, 제 2 압출성형장치(223)에서 압출되어 나오는 PP수지관(PP)의 표면에 PE접착수지(215)가 제 3 압출성형장치(125)에 의해 코팅되고, PE수지(217)가 제 4 압출성형장치(227)에 의해 PE접착수지(215) 위에 도포되고, 접합장치(230)에 의해 상기 PE수지관(PE)과 PP수지관(PP)이 접합되고, 접합된 수지관이 진공 사이징 탱크(240) 및 냉각장치(250)를 통과한 후, 권취장치(260)에 감겨져 나선관(SP3)이 성형된다.
또한, 상기 나선관 제조 시스템은, 제 2 실시예의 나선관 제조 시스템과 마찬가지로, PP수지관(PP)이 제 3 압출성형장치(225) 및 제 4 압출성형장치(227)를 통과하는 동안 형상이 변형되는 것을 방지하기 위해, 제 2 압출성형장치(223)의 금형(223b)에 에어투입기(223c)가 배치되고, 상기 에어투입기(223c)에 의해 PP수지관(PP)의 내부로 공급된 에어를 배출시키기 위한 에어배출구멍(273)을 천공하기 위해 냉각장치(250)와 권취장치(260) 사이에 천공기(270)가 배치된다.
상기 PP수지관(PP)은 접착수지(215)와 PE수지(217)가 코팅된 후의 크기가 PE수지관(PE)의 크기와 같아지도록 제 2 압출성형장치(223)에서 압출될 때 PE수지관(PE)보다 약간 작은 사이즈로 성형된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나선관 제조 시스템은 나선관(SP3)이 제 1 실시예의 나선관 제조 시스템에 의해 제조된 나선관(SP1)과 제 2 실시예의 나선관 제조 시스템에 의해 제조된 나선관(SP2)의 중간 특성을 갖는다.
위에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 나선관 제조 시스템은 압출성형장치에서 압출되어 나오는 2줄의 사각 파이프가 냉각되기 전에 접합장치로 2줄의 사각 파이프의 접합면을 접합함으로서, 사각 파이프 전체에 다시 열을 가할 필요가 없어 국부 열응력에 의한 변형을 방지할 수 있으며, 파이프의 접합면이 완전 접합될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 나선관 제조 시스템은 PP수지관에 PE수지를 도포하여 PE수지의 특성을 가지면서 모두 PE수지관으로 이루어진 나선관보다 강성과 인성이 향상되어 열악한 환경의 매설되어도 견딜 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 방법을 도시한 플로우 챠트
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나선관 제조 시스템을 도시한 공정도
도 3a 및 3b는 도 2의 압출성형장치에 의해 압출되어 나오는 사각 파이프를 도시한 단면도
도 4는 도 2의 접합장치를 도시한 사시도
도 5는 도 4의 접합장치를 도시한 측단면도
도 6는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 방법을 도시한 플로우 챠트
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나선관 제조 시스템을 도시한 공정도
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나선관 제조 시스템을 도시한 공정도

Claims (8)

  1. 압출성형장치에서 보강막이 형성된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 압출하는 단계(S101)와,
    압출된 제 1 및 제 2 사각 파이프를 접합장치를 통과시켜 상기 제 1 사각 파이프의 하부면과 상기 제 2 사각 파이프의 상부면을 접합하는 단계(S102)와,
    접합된 파이프를 진공 사이징 탱크를 통과시켜 규격 사이즈로 사이징하는 단계(S103)와,
    냉각 장치에서 냉각하는 단계(S104)와,
    권취장치에 상기 파이프를 감아 나선관으로 성형하는 단계(S104)로 구성되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조방법.
  2. 압출성형장치(20)에 인접되게 접합장치(30)가 배치되어, 상기 압출성형장치(20)에서 압출되는 제 1 및 제 2 사각 파이프(P1, P2)가 접합장치(30)로 유입되어, 상기 접합장치(30)에서 제 1 사각 파이프(P1)의 하부면(12)과 제 2 사각 파이프(P2)의 상부면(14)이 접합되고, 상기 접합장치(30) 다음에 진공 사이징 탱크(40), 냉각 장치(50) 및 권취장치(60)가 순서대로 배치되어, 상기 접합장치(30)에 의해 접합된 파이프(P3)가 진공 사이징 탱크(40)에 의해 동안 규격 사이즈로 규격화되고, 냉각 장치(50)에 의해 냉각되며, 권취장치(60)에 감겨져 나선관(SP1)으로 성형되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 사각 파이프(P1, P2)는 보강막(11, 13)이 "ㅣ"형상 및 "ㅡ" 형상이며, 제 1 사각 파이프(P1)는 보강막(11)이 "ㅣ"형상 일 때, 제 2 사각 파이프(P2)는 보강막(13)이 "ㅡ"형상 일 수 있고, 제 1 사각 파이프(P1)는 보강막(11)이 "ㅡ"형상 일 때, 제 2 사각 파이프(P2)는 보강막(13)이 "ㅣ"형상 일 수 있는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 접합장치(30)는 정면과 후면이 개방되고, 내부 프레임(31)과 외부 프레임(32) 사이에 공간부(33)가 형성된 이중벽 형태의 터널형 박스이며, 상기 공간부(33)가 제 1 상부 공기흡입노즐(34a) 및 제 1 하부 공기흡입노즐(34a)과 연통되고, 내부 프레임(31)에 다수개의 공기흡입구멍(35)이 형성되어, 압출성형장치(20)의 금형에서 압출되어 나오는 사각 파이프(P1, P2)의 형상이 유지되도록 공기흡입구멍(35)을 통해 공기를 흡입하고, 내부 프레임(31)의 양측면 중앙에 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)가 배치되고, 상기 공기흡입부(36, 37)에 제 2 및 제 3 공기흡입노즐(38, 39)이 연결되어, 상기 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)에서 사각 파이프(P1, P2) 사이의 공기를 흡입하므로서, 상기 제 1 및 제 2 공기흡입부(36, 37)의 공기흡입력에 의해 제 1 사각 파이프(P1)의 하부면과 제 2 사각 파이프(P2)의 상부면이 접합되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
  5. 제 1 압출성형장치에서 보강막이 형성된 제 1 및 제 2 PP 수지관을 압출하는 단계(S201)와,
    압출된 제 1 및 제 2 PP 수진관의 표면에 접착수지를 도포한 후, 상기 접착수지에 PE수지를 도포하여 상기 제 1 및 제 2 PP 수지관의 표면에 PE수지를 코팅하는 단계(S202)와,
    PE수지가 코팅된 제 1 PP 파이프의 하부면과 제 2 PP 수지관의 상부면을 접합장치에서 접합하는 단계(S203)와,
    접합된 PP수지관을 진공 사이징 탱크를 통과시켜 규격 사이즈로 사이징하는 단계(S204)와,
    냉각 장치에서 냉각하는 단계(S205)와,
    권취장치에 상기 파이프를 감아 나선관으로 성형하는 단계(S206)로 구성되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조방법.
  6. 제 1 압출성형장치(120) 다음에 제 2 압출성형장치(123) 및 제 3 압출성형장치(125)가 순서대로 배치되어, 상기 제 1 압출성형장치(120)에서 압출성형되어 나오는 PP수지관(PP1, PP2)이 제 2 압출성형장치(123)를 통과하는 동안 제 2 압출성형장치(123)에 의해 접착수지가 도포되고, 이후, 제 3 압출성형장치(125)를 통과하는 동안 제 3 압출성형장치(125)에 의해 접착수지(115) 위에 PE수지(117)가 도포되어, 상기 제 1 및 제 2 PP 수지관(PP1, PP2)의 표면에 PE수지(117)가 코팅되고, 제 3 압출성형장치(125) 다음에 접합장치(130), 진공 사이징 탱크(140) 냉각장치(150), 및 권취장치(160)가 배치되어, 상기 접합장치(130)에 의해 상기 PP수지관(PP1, PP2)이 접합되고, 접합된 PP수지관(PP3)이 진공 사이징 탱크(140) 및 냉각장치(150)를 통과한 후, 권취장치(160)에 감겨져 나선관(SP)으로 성형되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 PP수지관(PP1, PP2) 내부로 에어를 강제로 공급하기 위해 상기 제 1 압출성형장치(120)의 금형(120b)에 장착되는 에어투입기(120c)와, PP수지관(PP1, PP2)의 측면을 천공하므로서, 에어투입기(120c)에 의해 강제로 PP수지관(PP1, PP2)의 내부로 공급된 에어가 PP수지관(PP1, PP2)의 측면에 형성된 천공구멍(173, 175)를 통해 외부로 배출되도록 상기 냉각장치(150)와 권취장치(160) 사이에 배치되는 천공기(170, 171)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
  8. 제 1 압출성형장치(221)에서 보강막(211)이 형성된 PE수지관(PE)이 압출되고, 동시에 제 2 압출성형장치(223)에서 보강막(213)이 형성된 PP수지관(PP)이 압출되며, 제 2 압출성형장치(223)에서 압출되어 나오는 PP수지관(PP)의 표면에 PE접착수지(215)가 제 3 압출성형장치(125)에 의해 코팅되고, PE수지(217)가 제 4 압출성형장치(227)에 의해 PE접착수지(215) 위에 도포되고, 접합장치(230)에 의해 상기 PE수지관(PE)과 PP수지관(PP)이 접합되고, 접합된 수지관이 진공 사이징 탱크(240) 및 냉각장치(250)를 통과한 후, 권취장치(260)에 감겨져 나선관(SP3)이 성형되는 것을 특징으로 하는 나선관 제조 시스템.
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