KR20090018774A - 비료 조성물, 그 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 질산요소 및 인산칼슘으로 이루어진 고체 비료 조성물 및 질산요소 및 인산칼슘을 물에 용해시켜 수득한 액체 비료 조성물을 제공한다. 본 발명의 비료 조성물은 식물체의 생육에 불가결한 질소, 인산 및 칼슘을 공급할 수 있는 비료이며, 보관 안정성이 뛰어나 물에 용해시켰을 때에, 인산염의 침전물을 일으키지 않는다. 본 발명의 비료 조성물은 양액재배법으로 매우 적합하게 사용되어 예를 들면, 액체 비료 조성물은 식물체의 줄기 및/또는 잎에 시용된다.
질산요소, 인산칼슘, 비료 조성물
Description
본 발명은 비료 조성물, 그 제조 방법 및 사용 방법에 관한 것이다.
일반적으로 비료로서는, 작물, 화훼류 등의 식물체의 성장에 필요한 성분을 보충하기 위해서 복수의 성분을 균형있게 배합한 복합비료가 이용된다. 고체상태인 채로 시비(施肥)하는 경우에는, 토양 중의 수분에 의해 용해되어 나오는 양분을 식물체가 이용하게 되지만, 양분의 과부족이 되거나 부분적으로 비료의 농도차이가 생겨 작물에 악영향을 주거나 염류 집적에 의한 연작 장해, 지하수 및 하천에의 비료 성분의 유출 등의 문제를 가지고 있다. 그 때문에 식물체에 필요한 성분량을 공급하기 쉬운 수용액으로 한 비료도 일반적으로 사용되고 있다. 이 비료는 액체 비료라고 칭해지고, 특히 식물체에의 시비 관리를 실시하는 양액(養液)재배법에 사용되고 있다.
양액재배법으로서는, 자갈, 모래, 토탄(土炭), 질석(蛭石), 경석(輕石), 톱밥, 암면, 우레탄 등의 지지체에 식물체를 정식(定植)하고, 이 식물체에 액체 비료 를 공급하는 배지경법(培地耕法) 및 수경법, 토양에 정식된 작물의 근(根)권역에 액체 비료를 공급하여 비료 성분의 첨가와 관수를 동시에 실시하는 양액토경재배법등이 알려져 있다. 이러한 양액재배법은 시비량을 제어할 수 있어 적당량의 비료 수용액을 어느 작물에도 균등하게 줄 수가 있으므로, 유효한 재배 방법이다.
비료 성분의 3대 요소는, 질소, 인산 및 칼륨이지만, 칼슘 등도 식물체의 성장에 빠뜨릴 수 없는 중요한 성분이다. 특히 배지경법, 수경법, 양액토경재배법등과 같은 근권역이 제한된 재배법의 경우에, 칼슘은 중요한 성분이 된다.
그렇지만, 인산 및 칼슘이 고농도로 공존하는 경우에는, 인산칼슘의 난수용성 물질이 형성되어 액체 비료 중에 침전물이 생긴다. 이 침전물은 양액재배에 대해 관수 시비 시스템 내의 필터 및 관수 튜브의 관수 구멍의 로딩을 생기게 하고, 혼입기 등의 펌프 기기류에 부하를 줄 뿐만 아니라, 필요한 비료 성분을 공급할 수 없게 되고, 그 결과, 시비 관리를 할 수 없게 되는 등이 사정이 생기는 경우가 있다.
칼슘의 침전이 생기지 않은 복합비료로서 인산 요소와 질산칼슘을 배합한 비료 조성물(특허 문헌 1), 인산 및 인산 1암모늄 또는 인산 1칼륨으로부터 이루어진 복염과, 질산칼슘 또는 인산칼슘을 배합한 비료 조성물(특허 문헌 2)이 제안되고 있다.
그렇지만, 이러한 비료 조성물은 여러 가지의 결점을 가지고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1 에 기재의 비료 조성물과 같이, 질산칼슘과 인산염을 조합했을 경우에는, 비료 조성물이 대기 중의 수분을 흡수하여 유동성이 손상되는 등, 보관 안정성에 문제가 생긴다. 특히 고온 다습한 하절기에서는, 과도의 수분 흡수에 의해 일부 용해물이 되어, 비료 성분의 칭량이 곤란해지거나 철 등의 타성분과 물불용물을 형성해 버려, 본래의 목적을 달성하지 못하고, 실용적이지 않다. 또, 특허 문헌 2에 기재의 비료 조성물은 특히 인산칼슘을 배합하는 경우에는, 인산 성분 과다가 되어, 타성분과의 균형이 맞지 않고, 과잉의 인산 성분은 땅 속의 철, 아연 등의 식물체에의 흡수를 억제하는 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
지금까지, 질산요소는, 질소의 함유율이 높기 때문에, 질소비료로서의 사용 가능성이 검토되고 있었다. 그렇지만, 질산요소는 식물체에 약해(藥害)를 일으키게 하는 등의 이유로써 실용화에 이르지 않고, 비료로서의 유효 이용은 실질적으로 행해지지 않았다.
특허 문헌 1: WO92/13813호 공보
특허 문헌 2: 특표 2003－529525호 공보
발명이 해결하려고 하는 과제
본 발명은 식물체의 생육에 불가결한 질소, 인산 및 칼슘을 공급할 수 있는 비료에 있어서, 보관 안정성이 뛰어나 물에 용해시켰을 때에, 인산염의 침전물을 일으키지 않는 고체 비료 조성물을 제공하는 것을 주된 과제로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명자 등은 물에 대한 용해도가 부족하고, 수 중에 침전하는 것으로 액체 비료 성분으로서 사용을 피할 수 있고 있던 인산칼슘을 감히 사용하고, 지금까지 비료 성분으로서 실질적으로 사용되지 않았던 질산요소와 조합하는 것으로, 수용액 중에 침전물이 생기지 않는 비료 조성물을 얻을 수 있다고 하는 예기 할 수 없는 각별한 효과가 발현되는 것, 및 수득한 비료 조성물을 수용액으로서 시비하는 것으로 식물체에 약해를 주지 않는 것을 찾아냈다. 또, 본 발명자 등은 사용하는 인산칼슘의 입자 지름을 조정하는 것에 의해, 고체상태에서의 장기 상온 보관 안정성을 한층 개선할 수 있는 것도 찾아냈다. 본 발명은 이러한 지견에 근거해 완성된 것이다.
본 발명은 하기의 항 1~6과 관련되는 비료 조성물, 항 7과 관련되는 비료 조성물의 제조 방법 및 항 8과 관련되는 시비 방법을 제공한다.
항 1. 질산요소 및 인산칼슘으로 이루어진 고체 비료 조성물.
항 2. 항 1 에 있어서, 질산요소 100 중량부에 대해서 인산칼슘 5~110 중량부를 함유하는 고체 비료 조성물.
항 3. 항 1 또는 2 에 있어서, 인산칼슘이 입자 지름 200 메쉬 이하의 인산칼슘을 함유하고, 그 함유량이 인산칼슘 전량에 대해서 40 중량% 이하인 고체 비료 조성물.
항 4. 항 1 내지 3 중의 어느 하나에 있어서, 인산칼슘이 제2 인산칼슘 또는 그 수화물인 고체 비료 조성물.
항 5. 질산요소 및 인산칼슘을 물에 용해시켜 수득한 액체 비료 조성물.
항 6. 양액재배법에 사용하는, 항 1 내지 5 중의 어느 하나에 기재된 비료 조성물.
항 7. 질산요소 및 인산칼슘으로 이루어진 고체 비료 조성물을 3~20배 중량의 물에 용해시킨 후에, 물의 합계 중량이 고체 비료 조성물의 200~5,000배 중량이 되도록 물을 첨가하는, 항 5 기재에 기재된 액체 비료 조성물의 제조 방법.
항 8. 항 5 에 기재에 기재된 액체 비료 조성물을 식물체의 줄기 및/또는 잎에 시용(施用)하는 시비 방법.
본 명세서에 대해, 식물체와는 종래부터 재배되는 농원예용 작물 전반을 의미하고, 예를 들면, 야채, 과수, 화훼, 관엽 식물을 들 수가 있다.
본 발명의 비료 조성물은 질산요소 및 인산칼슘으로부터 실질적으로 구성되어 있다.
질산요소로서는, 공업적으로 제조되는 것을 사용할 수가 있다. 본 발명의 비료 조성물의 원료로서는, 분상물, 과립상물, 괴상물 등이 사용 가능하지만, 타성분과의 혼합, 그 후의 물에의 용해성 등을 고려하면, 질산요소는 분상물 또는 과립상물인 것이 바람직하다.
인산칼슘으로서는, 제1 인산칼슘(인산 2수소칼슘), 제2 인산칼슘(인산 1수소칼슘), 제3 인산칼슘 및 이들의 수화물을 사용할 수가 있고, 이들 중에서 제2 인산칼슘 및 그 수화물이 특히 바람직하다.
이들 인산칼슘은 천연에 존재하는 것 및 공업적으로 제조되는 것을 사용할 수가 있다. 본 발명의 비료 조성물의 원료로서는, 분상물, 과립상물, 괴상물 등이 사용 가능하지만, 타성분과의 혼합, 그 후의 물에의 용해성 등을 고려하면, 인산칼슘은 분상물 또는 과립상물인 것이 바람직하다.
질산요소와 인산칼슘과의 조합은 흡습성을 나타내지 않고, 상온 보관에 대해 안정하므로 바람직하다. 특히 입자 지름이 200 메쉬 이하(73㎛ 이상)인 인산칼슘이 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 20% 이하가 되도록 조정된 인산칼슘을 사용하는 것으로써, 한층 뛰어난 보관 안정성이 발현된다. 입자 지름의 조정은 체를 이용하여 실시할 수가 있다.
질산요소와 인산칼슘과의 배합 비율은 질산요소 100 중량부에 대해서, 인산칼슘을, 통상 5~110 중량부, 바람직하게는 8~80 중량부, 보다 바람직하게는 10~70 중량부이다.
본 발명의 비료 조성물은 통상 사용할 수 있는 질산칼륨 등의 상온으로 고체의 비료 성분을 적당히 함유할 수 있다. 본 발명의 비료 조성물에 상온 고체의 비료 성분을 함유시키는 경우, 그 함유량은 질산요소 100 중량부에 대해서, 통상 500 중량부 이하, 바람직하게는 10~500 중량부이다.
본 발명의 비료 조성물의 하나의 형태는 고체상의 비료이며, 바람직하게는 분체 비료이다. 분체 비료는, 유통에 대해 수용액상의 비료와 비교해서, 중량 및 점유 면적의 경감을 꾀할 수가 있는 이점을 가지고 있다.
본 발명의 고체 비료 조성물의 다른 하나의 형태는 액상의 비료이며, 본 발명의 고체 비료 조성물을 물에 용해시켜 식물체에 시용되는 액체 비료 조성물이다.
본 발명의 고체 비료 조성물을 물에 용해시키는 경우에는, 한 번에 소정의 시비 농도가 되는 양의 물을 더하면, 본 발명의 고체 비료 조성물을 충분히 용해시키는 것이 곤란하게 되므로, 2 단계에서 용해시키는 것이 바람직하다. 액체 비료 조성물을 제조하는 데 있어서는, 제1 공정에서 농후액을 제조하고, 제2 공정에서 소정 농도의 희석액으로 하는 것이 보다 바람직하다.
제1 공정의 농후액은 본 발명의 고체 비료 조성물을 3~20배 중량, 바람직하게는 3. 5~15배 중량, 더욱 바람직하게는 4~10배 중량의 물에 용해시키는 것으로 조제할 수 있다.
이 때의 질산요소의 농도의 일례를 들면, 전체 질소량으로서 900~50,000 ppm 정도이며, 인산칼슘 농도는 P2O5 환산으로 100~36,000 ppm 정도, CaO 환산으로 90~28,000 ppm 정도이다.
제2 공정의 희석액은 제1 공정으로 조제한 농후액을, 총사용수량으로서, 사용한 고체 비료 조성물에 대해서 200~5,000배 중량, 바람직하게는 300~3000 중량, 보다 바람직하게는 500~2000배 중량이 되도록 물을 첨가하고, 희석하는 것으로 조제할 수 있다. 희석을 수(數)단계로 나누고, 최종적으로 소정 농도가 되도록 할 수 있다.
이 때의 질산요소의 농도의 일례를 들면, 전체 질소량으로서 3.6~750 ppm 정도, 인산칼슘 농도는, P2O5 환산으로 0.4~540 ppm 정도, CaO 환산으로 0.36~420 ppm 정도이다.
본 발명의 액체 비료 조성물에 의하면, 종래 약해가 생기기 때문에 실용화할 수 없었던 질산요소를 함유하고 있는 것에도 불구하고, 식물체의 근권역, 특히 식물체의 줄기 및 잎에 시용해도 약해가 생기는 우려가 지극히 낮다. 더욱, 시트르산염 용해성으로 분류되는 인산칼슘을 함유하는 것에도 불구하고, 물에 대해서 충분한 용해성을 부여할 수가 있다. 그 때문에, 본 발명의 액체 비료 조성물을 식물체에 시용하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 재배 방법에 따라 적당히 설정할 수가 있다.
재배 방법의 일례로서는, 양액재배에 있어서의 시비 방법을 들 수 있고 수경재배법, 수기경재배(水氣耕栽培)법, 고형 배지경(培地耕)법 등의 순환식 또는 부어서 흐르게 하는 방식의 처리 방법, 고형 배양지 방법 또는 양액토경재배법의 관수 튜브를 이용하는 처리 방법 등을 들 수가 있다.
양액재배법은 식물체의 생장 또는 상황에 맞추어 시비량의 관리를 실시하는 것이고, 그 때문에, 액체 비료 중의 침전물의 형성은 액체 비료 중 성분 농도의 균일화를 해치므로, 설정한 시비 관리의 방해가 된다. 또, 양액재배법에서는, 침전물은 시비 설비의 필터 및 관수 구멍의 폐색을 일으키고, 송액(送液) 시스템에 부하를 걸어 고장의 원인이 될 수 있다. 본 발명의 비료 조성물은 그 뛰어난 수용성이므로, 이들 문제를 회피할 수가 있으므로, 양액재배용 비료에 적합하다.
또, 질산요소는 종자의 발아를 억제하거나 식물체의 엽부에 약해를 현저하게 주지만, 본 발명의 액체 비료 조성물에 의하면, 발아전, 발아 후 등의 식물체의 생육 단계를 불문하고, 특히 경엽에 시용해도 약해를 나타내지 않는다고 하는 뛰어난 효과를 발휘하기 때문에, 살수, 분무 등의 수단에 의해 경엽(莖葉) 처리가 가능하다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 낮은 수용해도 때문에, 시트르산염 용해성 인산으로 분류되고 있는 인산칼슘을, 액체 비료 원료로서 사용할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 약해의 염려 때문에 비료 성분으로서 실질적으로 사용되지 않았던 질산요소를 비료 성분으로서 사용할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 장기 보존 안정성이 뛰어난 고체 비료를 제공할 수가 있다.
본 발명에 의하면, 식물체의 근권역, 특히 식물체의 줄기 및/또는 잎에 시용 해도 약해가 실질적으로 생기지 않는 비료 조성물을 제공할 수가 있다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하, 실시예 및 시험예로 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다. 또, 아래에서 특별히 언급하지 않는 한, 「부」는 「중량부」를 의미한다.
실시예
1
질산요소 10 중량부 및 제2 인산칼슘(입자 지름 200 메쉬 이하 함유량：10 중량%) 10 중량부를 시나가와 믹서(달튼 사제)에 의해 충분히 혼합하여 고체 비료 조성물(이하, 「고체 비료 조성물 1」)을 얻었다.
실시예
2
질산요소 10 중량부 및 제2 인산칼슘(입자 지름 200 메쉬 이하 함유량：58 중량%) 10 중량부를 이용하고 실시예 1과 동일하게 고체 비료 조성물(이하, 「고체 비료 조성물 2」)을 얻었다.
비교예
1~3
표 1에 기재의 편성으로 각 화합물을 실시예 1과 동일하게 혼합하고, 비교 조성물 1~3을 제조했다.
시험예
1(용상(
溶狀
) 평가 시험)
고체 비료 조성물 1, 고체 비료 조성물 2 및 비교 조성물 1~3을 물 180 중량부에 첨가하고, 10 중량% 농후 수용액을 조제했다. 각 농후 수용액의 투명도를 눈으로 관찰하고, 다음의 기준으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
A：투명도가 뛰어나다.
B：침전을 인정하지 않지만, 투명도가 약간 뒤떨어진다.
C：소량의 침전물을 인정한다.
D：대량의 침전물을 인정한다.
시험예
2(혼합 평가 시험)
고체 비료 조성물 1, 고체 비료 조성물 2 및 비교 조성물 1~3의 제조 직후의 상태를 눈으로 관찰하고, 다음의 기준으로 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
A：균일하게 혼합하고 있고, 유동성이 뛰어나다.
B：균일하게 혼합하고 있지만, 유동성이 약간 뒤떨어진다.
C：일부 괴상물을 인정한다.
D：큰 괴상물을 인정한다.
시험예
3(흡습성 평가 시험)
고체 비료 조성물 1, 고체 비료 조성물 2 및 비교 조성물 1~3을 각각 칭량병에 넣고, 시험전 중량으로서 중량을 측정했다. 유안(硫安) 용해액을 넣고, 상대습도 60% 로 조정한 데시케이타 내에, 개구한 채로의 칭량병을 정치했다. 7일 후 각 칭량병을 꺼내고, 시험 후 중량으로서 중량을 측정했다. 그 후, 흡습률을 산출했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[수식 1]
흡습률(%) = {(시험후 중량(g) - 시험전 중량(g)) ÷ 시험전 중량(g)} × 100
더욱, 중량 측정 후, 칭량병으로부터 각 조성물을 꺼내고, 분체 상태를 다음의 기준으로 평가했다.
A：결코 고체(분체)가 없고, 유동성이 뛰어나다.
B：약간 습기를 띤 촉감이 있지만, 유동성에 문제가 없다.
C：괴상물을 인정하고, 칭량병의 내벽 면에 부착한 것이 남는다. 분명하게 유동성이 뒤떨어진다.
D：조해(潮解) 상태 또는 조해 후의 고체화를 인정한다. 분명하게 유동성이 뒤떨어진다.
| 사용 화합물 | 용상 평가 | 혼합 평가 | 흡습성 평가 | ||
| 흡습률(%) | 분말 상태 | ||||
| 고체 비료 조성물 1 | 질산요소 10부 제2 인산칼슘 10부 | ◎ | ◎ | 0 | ◎ |
| 고체 비료 조성물 2 | 질산요소 10부 제2 인산칼슘 10부 | ◎ | ◎ | 0 | ◎ |
| 비교 조성물 1 | 인산 1칼륨 10부 질산칼슘 10부 | × | △ | 18.5 | × |
| 비교 조성물 2 | 인산 1암모늄 10부 질산칼슘 10부 | × | △ | 16.5 | × |
| 비교 조성물 3 | 인산요소 10부 질산칼슘 10부 | ◎ | △ | 19.4 | × |
시험예
5(용해 시험)
고체 비료 조성물 1 10 중량부에 50 중량부의 물을 첨가하고, 충분히 교반하여 녹이고, 농후 수용액을 조제했다. 그 다음, 농후 수용액에 2450 중량부의 물을 첨가하고, 충분히 교반하여 희석 수용액을 조제했다. 수득한 희석 수용액을 멘브란 필터로 흡인 여과하고, 멘브란 필터를 물로 세정 후, 건조시켰다. 필터 표면에는, 고형물을 인정하지 않고, 또 여과 전후에서의 필터 중량의 변화도 인정되지 않았다.
시험예
6(재배 시험)
질산요소 20 중량부, 제2 인산칼슘 2수(水)염(입자 지름 200 메쉬 이하 함유량：8 중량%) 13 중량부, 질산칼륨 24 중량부 및 그 외 성분을 추가하고, TN：10%, P2O5：6.0%, K2O：11% 및 그 외：1.7% 로 이루어진 고형 비료 조성물(이하, 「고체 비료 조성물 3」)을 조제했다.
고형 비료 조성물 3 10 중량부를 물에 용해시켜 50 중량부의 용액으로 하고, 다음에 이 용액에 더욱 물 3570 중량부를 첨가하고, 액체 비료 조성물(이하, 「액체 비료 조성물 1」)을 얻었다. 또, 수용액 중에 침전물을 인정하지 않았다.
대조로서 시판 비료 「양액재배 과채용 비료」(片倉 치카린 주식회사제)의 304배 희석 수용액(비교 비료 1) 및 질산요소를 물에 녹여 전체 질소량 280 ppm로 한 수용액(비교 비료 2)을 이용했다.
코마트나 「夏藥天」(타키이 종묘 주식회사)을 이용하여 재배 시험을 실시했다. 시험 기간은 10월 하순~11월 중순의 24일간으로 했다. 노이바 에르폿트(내경 11.3 cm, 높이 6.5 cm)에 배토(조합 애채(愛菜) 2호, 片倉 치카린 주식회사제) 500 ml 를 충전하고, 포트의 토양 수분량을 50~60% 가 되도록 상기에서 조제한 액체 비료 조성물 1, 비교 비료 1 및 비교 비료 2를 각각 첨가했다. 각 포트에 코마트나 종자 20알을 파종하고, 발아까지의 기간은 필요에 따라서 관수(灌水)했다. 발아 후는 액체 비료 조성물 1, 비교 비료 1 및 비교 비료 2(20~50 ml/일)를 윗쪽보다 엽면(葉面)에 걸리도록 물뿌리개를 사용하여 시용했다.
파종 5일 후에 발아수를 세고 발아율(파종수에 대한 발아수의 비율)을 구했다. 또, 파종 14일 후에 약해의 상황을 눈으로 관찰하고, 파종 24일 후에 엽장(葉長) 및 5주 당의 생체중(生體重)을 측정했다. 또 비교 비료 2를 이용한 시험에 대해서는 파종 14일 후에 시험을 종료했다.
시험은 3련제(連制)로 행하고, 각 시험 결과의 평균치를 구하여 표 2에 나타냈다.
| 발아율 (%) | 약해 상황 | 엽장(cm) | 생체중(g) | |
| 액체 비료 조성물 1 | 95 | 없음 | 10.5 | 8.8 |
| 비교 비료 1 | 95 | 없음 | 10.3 | 8.6 |
| 비교 비료 2 | 58 | 생육 억제 잎면 백화 | - | - |
이상, 본 발명의 비료 조성물은 식물체에 대해서 약해를 일으키는 일 없이, 시판 비료와 동등 또는 그 이상의 비료 효과를 발현할 수 있는 것을 알 수 있다.
Claims (8)
- 질산요소 및 인산칼슘으로 이루어진 고체 비료 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 질산요소 100 중량부에 대해서 인산칼슘 5~110 중량부를 함유하는 고체 비료 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인산칼슘이 입자 지름 200 메쉬 이하의 인산칼슘을 함유하고, 그 함유량이 인산칼슘 전량에 대해서 40 중량% 이하인 고체 비료 조성물.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 인산칼슘이 제2 인산칼슘 또는 그 수화물인 고체 비료 조성물.
- 질산요소 및 인산칼슘을 물에 용해시켜 수득한 액체 비료 조성물.
- 양액재배법에 사용하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 하나에 기재된 비료 조성물.
- 질산요소 및 인산칼슘으로 이루어진 고체 비료 조성물을 3~20배 중량의 물에 용해시킨 후에, 물의 합계 중량이 고체 비료 조성물의 200~5,000배 중량이 되도록 물을 첨가하는, 제 5 항에 기재된 액체 비료 조성물의 제조 방법.
- 제 5 항에 기재된 액체 비료 조성물을 식물체의 줄기 및/또는 잎에 시용하는 시비 방법.
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