KR20110096598A - 트위스트된 절연 전기 와이어 조립체 - Google Patents

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KR20110096598A
KR20110096598A KR1020117017143A KR20117017143A KR20110096598A KR 20110096598 A KR20110096598 A KR 20110096598A KR 1020117017143 A KR1020117017143 A KR 1020117017143A KR 20117017143 A KR20117017143 A KR 20117017143A KR 20110096598 A KR20110096598 A KR 20110096598A
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Abstract

본 발명은, 서로 평행하도록 배치되며 절연 물질에 의해 각각 둘러싸여 있는 절연된 전기 와이어들, 및 열가소성 고정 물질을 포함하는 조립체로서, 상기 절연된 전기 와이어들이 함께 트위스트되어 번들(bunch)를 형성하는 것을 특징으로 하며, 또한 각각의 절연된 전기 와이어가 그것에 인접한 적어도 하나의 절연된 전기 와이어에 연결되도록 그리고 상기 번들의 적어도 하나의 절연된 전기 와이어의 절연 물질의 일부분이 상기 조립체의 외측으로부터 시각적으로 식별 가능하게 유지되도록, 상기 열가소성 고정 물질은 상기 번들의 모든 절연된 전기 와이어들을 함께 연결시키도록 구비되는 것을 특징으로 하는 조립체에 관한 것이다.

Description

트위스트된 절연 전기 와이어 조립체{Assembly of twisted insulated electric wires}
본 발명은 트위스트된 절연 전기적 도전체들(twisted insulating electric conductors)의 조립체에 관한 것이다.
절연된 전기적 도전체들은 전형적으로, 하지만 배타적이지 않게, 에너지 케이블 및/또는 통신 케이블들에 적용되고, 보다 특정적으로는 건물 내에서 사용되는 750V의 최대 전압을 지닌 저압 케이블들에 적용되며, 이들 케이블들은 유럽 표준 H07VU, H07VK, 07Z1U 및 07Z1K에 따른다.
이러한 목적에 적합한, 특별한 툴 없이도 용이하게 분리 가능한, 절연된 전기 도전체들의 조립체는 FR 2 122 323 문헌에 공지되어 있다.
이러한 조립체의 절연된 전기 도전체들은 절연된 전기 도전체들의 띠(ribbon)을 형성하도록 나란히 병렬 배치된다. 절연된 전기 도전체들의 각각의 쌍(pair) 사이에 형성되는 홈들(grooves) 내에는 핫-멜트 접착체(hot-melt adhesive)의 비드들(beads)이 배치되어 상기 절연된 전기 도전체들을 함께 결합시킨다. 이러한 핫-멜트 접착체의 비드들이 어느 위치에서 끊겨짐으로써, 상기 절연된 전기 도전체들이 분리되고 연결될 수 있다.
하지만, 이런 유형의 조립체는 많은 단점들을 갖는다. 특히, 한편으로는, 상기 띠(ribbon) 구조가 주로 하나의 방향에서만 유연하기 때문에, 그것을 보호 덮개(protective sheath) 내에 삽입하기가 매우 어렵고, 다른 한편으로는, 상기 핫-멜트 접착제가 매우 탄력적이기 때문에(적어도 140%의 파단 신장률), 상기 접착제가 보이는 곳의 절연된 전기 도전체들을 분리시키기가 쉽지 않다.
본 발명의 목적은, 조립체를 따라 어떤한 분리 지점에서도 특정 툴의 도움 없이 쉽게 분리될 수 있는 절연된 전기 도전체들의 조립체를 제공하고, 뿐만 아니라, 조립체의 전체 길이에 걸쳐 모든 절연된 전기 도전체들의 매우 양호한 기계적 고정성(mechanical retention)을 갖는 조립체를 제공함으로써, 종래 기술의 상기 단점들을 완화시키는 것이다.
본 발명의 하나의 대상은, 서로 평행하도록 배치되며 절연 물질에 의해 각각 둘러싸여 있는 절연된 전기 도전체들, 및 열가소성 고정 물질을 포함하는 조립체로서,
상기 전기 도전체들이 함께 트위스트됨으로써 트위스트된 번들를 형성하는 것을 특징으로 하며, 또한
각각의 절연된 전기 도전체가 그것에 인접한 적어도 하나의 절연된 전기 도전체에 연결되도록 그리고 상기 트위스트된 번들의 적어도 하나의 절연된 전기 도전체의 상기 절연 물질의 일부분이 상기 조립체의 외측에서 시각적으로 식별 가능하게 유지되도록, 상기 열가소성 고정 물질은 상기 트위스트된 번들의 절연된 전기 도전체들 모두를 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체이다.
본 발명에 따른 절연된 전기 전도체들을 조립하기 위해 사용되는 트위스트된 번들들(twisted bundles)의 유형들은, 해당 기술분야의 당업자들에게 잘 알려져 있으며, 특히 연속적인 나선(helix)으로서 아니면 교번하는 우측/좌측 피치를 갖는 것으로 형성될 수 있다.
따라서 트위스트된 번들의 절연된 전기 도전체들은 고정 물질을 사용하여 고정된다. 조립체를 따르는 그것들의 기계적 고정으로 묶여진, 절연된 전기 도전체들로 이루어진 트위스트된 번들는 다방향 유연성을 지닌 조립체를 얻는 것을 가능하게 한다: 그에 따라 상기 조립체를 다루는 조작 및 그것을 보호 덮개 안에 삽입하는 조작은 상당히 원활한 것으로 판명된다.
다른 하나의 이점은 전형적으로 칼라 마킹을 포함하는, 적어도 하나의 절연된 전기 도전체의 절연 물질의 일부분이 조립체의 외측으로부터 시각적으로 식별 가능하다는 것이며, 이는 상기 열가소성 고정 물질이 상기 절연 물질을 완전히 덮지 않기 때문이다.
하나의 특정 실시예에서, 상기 열가소성 고정 물질은 하기의 물리화학적 특징들을 갖는 물질들로부터 선택된다:
i) 상기 열가소성 고정 물질의 밀도(g/㎤)에 상기 열가소성 고정 물질에 의해 결합된 두 개의 절연된 전기 도전체들을 분리하기 위한 힘(MPa)이 곱해진 값으로서, 1.5 내지 3 범위의 프로덕트(P); 및
ii) 80% 내지 120%의 파단 신장률, 바람직하게는 90% 내지 110%의 파단 신장률.
열가소성 고정 물질의 상기 물리화학적 특성들은 상기 트위스트된 번들의 하나 이상의 절연된 전기 도전체들을 분리하는 것을 수작업으로 함으로써 특정 툴의 도움 없이 그것이 가능하게 하는 이점을 갖게 한다.
특히 바람직하게는, 절연된 전기 도전체들 모두는 상기 트위스트된 번들의 외측 둘레에 자리잡는다. 따라서 본 발명에 따른 절연된 전기 도전체들에 의해 형성된 상기 트위스트된 번들는 그것의 중심부에서 어떠한 절연된 전기 도전체도 갖지 않는다. 따라서, 상기 트위스트된 번들의 절연된 전기 도전체 각각의 절연 물질의 일부분은 조립체의 외측으로부터 시각적으로 식별 가능하게 유지되며, 바람직하게는 절연된 전기 도전체 각각의 절연 물질의 상기 일부분은 그 조립체를 따라 연속적으로 식별 가능하게 유지된다.
두 개의 절연된 전기 도전체들이 접촉될 때, 그것들은 트위스트 번들의 외측 표면에서 홈(또는 빈 공간)을 형성한다. 이것은 이하에서 "외측 홈"으로 지칭될 것이다.
상기 열가소성 고정 물질이 조립체를 따라 연속적으로, 바람직하게는 외측 그루브(들) 내에 배치될 때, 상기 조립체의 기계적 고정력(mechanical retention)은 그 조립체의 길이 전체에 걸쳐 균일하다.
상기 열가소성 고정 물질은 적어도 하나의 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride) 및/또는 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin), 특히 상기 물리화학적 특성들 i)와 ii)를 충족하는 어떤 물질을 포함하며, 폴리비닐 클로라이드 및/또는 폴리올레핀의 혼합물일 수 있음은 물론이다.
상기 열가소성 고정 물질이 그것의 열가소성 물성들을 유지하도록 특히 상기 물리화학적 특성들 i) 및 ii)를 충족하도록, 상기 열가소성 고정 물질은 어떤 양의 적어도 하나의 엘라스토머(elastomer)를 더 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고정 물질 및, 상기 절연된 전기 도전체의 절연 물질 간의 물리화학적 친화성들을 더욱 개선하기 위해, 상기 열가소성 고정 물질은 상기 절연된 전기 도전체들의 절연 물질과 일치한다.
하나의 특정 실시예에서, 상기 열가소성 고정 물질은 표면 보조제들(slip agents), 방서 보조제들(anti-rodent agents) 및 물리화학적 현상의 트레이서들(tracers)로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제, 또는 그것들의 혼합물들 중 하나를 더 포함한다.
예로써, 이하의 것들이 언급될 수 있다: 표면 보조제로는 왁스, 오일 또는 건조 윤활제(dry lubricant); 방서 보조제로서는 방향성 케톤(aromatic ketone); 그리고 물리화학적 현상의 트레이서로서는 셀룰로우스 화합물(cellulosics), 아크릴 섬유(acrylics) 또는 케톤 에스테르(ketone esters).
본 발명에 따른 조립체의 절연된 전기 도전체들의 개수는 바람직하게는 2 내지 6 개일 수 있다.
다른 하나의 특징에 따르면, 각각의 전기 도전체는(절연되지 않았을 때) 0.25 ㎟ 내지 6 ㎟ 범위의 단면적을 갖는다.
본 발명의 다른 하나의 대상은 앞서 정의된 바와 같은 조립체의 제조 공정으로서,
A) 서로 평행하게 배치된 상기 절연된 전기 도전체들을 함께 트위스트하여 트위스트된 번들를 형성하는 단계; 및
B) 상기 A) 단계에서 얻어진 트위스트된 번들의 각각의 절연된 전기 도전체가 그것에 인접한 적어도 하나의 절연된 전기 도전체와 연결되도록 그리고 상기 트위스트된 번들의 적어도 하나의 절연된 전기 도전체의 절연 물질의 일부분이 상기 조립체의 외측에서 시각적으로 식별 가능하게 유지되도록, 상기 열가소성 고정 물질에 의해 상기 트위스트된 번들의 모든 절연된 전기 도전체들이 함께 연결되게 상기 열가소성 고정 물질을 배치시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체의 제조 공정이다.
A) 및 B) 단계들은 텐덤(tandem) 방식으로 즉, 동일 제조 라인에서 연속적으로 앞뒤로 수행될 수 있으며, 아니면 불연속적으로 즉, 배치(batch) 모드로 수행될 수도 있다.
바람직한 일 실시예에서, B) 단계는 압출기(extruder)를 사용하여, 바람직하게는 조립체를 따라 연속적으로, 상기 트위스트된 번들의 외측 홈들 내에서 상기 트위스트된 번들 둘레에 상기 열가소성 고정 물질을 압출(extruding) 및 증착(depositing)함으로써 수행된다. 전형적으로, 상기 압출은 "스터핑(stuffing)" 압출이다. 상기 압출기의 출구에서의 다이의 내부 구조는 상기 열가소성 고정 물질이 상기 트위스트된 번들 전체를 완전히 덮는 것을 방지함으로써 상기 절연된 전기 도전체(또는 와이어들)의 절연 물질의 일부분이 보여지도록 하며, 바람직하게는 상기 조립체를 구성하는 모든 절연된 전기 도전체들의 절연 물질의 일부분이 보여지도록 한다. 이런 유형의 제조 공정은 해당 기술분야의 당업자들에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 참조번호 있는 도면들을 참조한 이하의 예들로부터 분명해질 것이며, 그 예들 및 도면들은 예시적으로 주어진 것이지 제한적인 의도는 없다.
도 1 내지 4는 본 발명에 따른 절연된 전기 도전체들 또는 "절연 와이어들"의 여러 조립체들의 단면 구조들을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 트위스트 번들(twisted bunch)에 열가소성 고정 물질을 입히는 단계 도중 압출기(extruder)의 압출 헤드를 종방향 단면도로서 개략적으로 도시한다.
명확성을 위해, 동일 부재들은 동일 참조가 부여된다. 마찬가지로, 본 발명의 이해를 위한 필수적인 구성들은 개략적으로 도시되었을 뿐만 아니라, 비례적으로 도시되지는 않았다.
도 1은 두 개의 절연 와이어들(1)의 조립체(10)를 도시하며, 각각의 절연 와이어(1)는 절연 물질(3)에 의해 둘러싸여진 중심의 도전성 코어(2)를 포함한다. 이들 두 개의 절연 와이어들은 서로 접촉되며 같이 트위스트된다. 열가소성 고정 물질(4)은 압출되어 두 개의 절연 와이어들 사이에 형성된 외측 홈들(5)에 연속적으로 입혀짐으로써 그것들을 서로 결합시킨다. 상기 열가소성 고정 물질이 입혀진 원형 단면의 외경이 상기 트위스트 번들가 입혀진 원형 단면의 외경 이하가 되도록, 상기 외측 홈들(5) 내에 열가소성 고정 물질이 충진된다. 이러한 방식으로, 상기 열가소성 고정 물질은 상기 트위스트 번들를 완전히 커버하지 않음으로써, 조립체(10)를 따라 각각의 절연 와이어(1)의 절연 물질의 일부(3a)가 보여질 수 있게 한다.
도 2, 3 및 4는 세 개, 네 개 및 다섯 개의 트위스트 절연 와이어들(1)을 각각 포함하는 조립체(11, 12, 13)의 다른 예들을 도시한다. 열가소성 고정 물질(4)은 각각의 절연 와이어 사이에 형성된 외측 홈들(5) 내에 압출되어 연속적으로 입혀짐으로써 그것들을 함께 결합시킨다. 상기 열가소성 고정 물질이 입혀진 원형 단면의 외경이 상기 트위스트 번들가 입혀진 원형 단면의 외경 이하가 되도록, 상기 외측 홈들 내에 상기 열가소성 고정 물질이 충진된다. 이러한 방식으로, 상기 열가소성 고정 물질은 상기 트위스트 번들를 완전히 커버하지 않음으로써, 조립체(11, 12, 13)를 따라 각각의 절연 와이어(1)의 절연 물질의 일부(3a)가 보여질 수 있게 한다.
도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 상기 조립체는 상기 트위스트 번들의 중심에 와이어를 전혀 구비하지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 절연된 전기 도전체들(1)의 트위스트 번들(twisted bunch: 14)에 열가소성 고정 물질을 입히는 단계 도중 압출기(extruder)의 압출 헤드(20)를 종방향 단면도로서 개략적으로 도시한다. 이러한 압출 헤드(20)는 트위스트 번들(14)의 직경과 동일한 내부 출구 직경(d)이 구비된 다이(21)를 포함한다. 상기 다이(21)의 상류에는 동일한 내측 출구 직경(d)을 가진 가이드 맨드릴(guiding mandrel: 22)이 배치된다. 이송 채널(delivery channel: 23)은 용융 상태에 있는 열가소성 고정 물질의 스트림이 상기 트위스트 번들(14)로 이동하도록 도우며, 상기 이송 채널(23)은 다이(21)와 가이드 맨드릴(22) 사이에 배치된다. 또한, 트위스트 번들(14)는 화살표 F2 방향으로 전진하면서 화살표 F1로 도시된 바와 같이 자체적으로 회전한다.
다이(21)의 내측 출구 직경(d)은 열가소성 고정 물질이 트위스트 번들를 전체적으로 덮는 것을 방지하여 열가소성 고정 물질이 그 트위스트 번들(14)의 외측 홈들 안에만 충진되도록 한다. 가이드 맨드릴(22)을 설명하면, 이것은 트위스트 번들가 중심배치되도록 하여 그 트위스트 번들의 전체 길이에 걸쳐 열가소성 고정 물질의 균일한 압출 두께를 보장하며, 물질(열가소성 고정 물질)이 이송 채널(2) 내로 역류하는 것을 방지한다.
예들( Examples )
도 2에 도시된 조립체는 나선형으로 트위스트된 세 개의 절연 와이어들에 의해 제조되며, 그 각각의 와이어는 0.7 mm의 평균 두께를 갖는 PVC 재질의 절연층에 의해 덮여진 1.5 ㎟ 단면의 도전성 코어를 구비하며, 상기 PVC 물질은 INEOS Compounds 사에서 GGA 100이라는 이름으로 판매된다.
다음으로, 열가소성 고정 물질은 전술한 공정에 따라 그리고 본 발명에 따라 트위스트 번들의 외측 홈들 내에 그 트위스트 번들를 둘러싸도록 압출되어 충진된다. 상기 열가소성 고정 물질은 절연 와이어들의 절연층들의 물질과 본질적으로 동일하다.
따라서 상기 조립체는 그 조립체를 구성하는 각각의 절연 와이어가 작업자로 하여금 조립체의 전체 길이에 걸쳐 시각적으로 명확히 보여지는 것을 가능하게 한다.
상기 물질의 특성( Characterization of the material )
본 발명에서, 상기 열가소성 고정 물질의 밀도는 아르키메데스 부력법(Archimedes buoyancy method)에 의해 결정된다. 이 방법은 공기중에서 대상물의 중량을 측정하고 이후 에탄올과 같은 액체 내에서 그 중량을 측정하는 것으로 구성된다.
두 개의 절연된 전기 도전체들을 분리하는 힘과 관련하여, 그것은 우선 조립체의 두 개의 절연된 전기 도전체를 5 cm 길이에 대해 분리하는 것으로 구성되는 방법에 의해 결정된다. 다음, 이들 두 개의 절연된 전기 도전체들은 장력 테스트기의 두 개의 턱들 사이에 각각 고정된다. 그리고 나서 상기 장력 테스트기는 상기 조립체의 이들 두 개의 절연된 전기 도전체들을 5cm 이상 분리하는 힘에 대한 측정값들을 기록한다.
상기 열가소성 고정 물질의 파단 신장률(elongation at break)은 EN 60811 Standard에 따라 정의된 방법에 의해 결정된다. 이 방법은 우선 본 발명의 열가소성 고정 물질로부터 덤벨 형상의 장력 테스트 표본들을 뽑아내는 것으로 구성된다. 테스트 표본의 단부들은 장력 테스트기의 두 개의 턱들 사이에 각각 고정된다. 이후 상기 장력 테스트기는 상기 테스트 표본의 파단시 측정값들을 기록한다.
특정 툴을 사용함 없이 상기 조립체의 결합된 와이어들의 분리를 용이하게 하기 위해, 3 이하의 프로덕트(P) 및 120% 이하의 파단 신장률을 갖는 것이 필수적이며, 이때 상기 프로덕트(P)는 열가소성 고정 물질에 의해 연결된 두 개의 절연된 전기 도전체들을 분리하는 MPa 단위의 힘과 열가소성 고정 물질의 g/㎤ 단위의 밀도를 곱한 것이다.
또한, 상기 조립체를 다루는 도중 충분한 기계적 고정성을 유지하기 위해, 프로덕트(P) 및 파단 신장률은 각각 1.5 및 80% 보다 더 커야 한다.
본 발명에 따른 열가소성 고정 물질을 특징짓기 위한 상술한 세 개의 방법들을 사용하여, 해당 기술분야의 당업자는 본 발명의 범위 내에 속할 수 있는 물질들을 용이하게 검증할 수 있으며 또한 기대되는 효과들을 얻을 있다.
전술한 예에서 사용되는 PVC 물질은 본 발명에 부합한다. 그것은 이하의 물리화학적(physicochemical) 물성들에 의해 특징된다:
- 밀도 : 1.05 g/㎤ 내지 1.20 g/㎤
- 분리에 대한 저항(resistance to separation) : 1.5 MPa 내지 2.4 MPa, 그리고
- 파단 신장률(elongation at break) : 90% 내지 110%.

Claims (11)

  1. - 서로 평행하도록 배치되며 절연 물질에 의해 각각 둘러싸여 있는 절연된 전기 도전체들; 및
    - 열가소성 고정 물질;을 포함하는 조립체에 있어서,
    상기 절연된 전기 도전체들은 함께 트위스트되어, 트위스트된 번들(bundle)을 형성하고,
    상기 열가소성 고정 물질은, 각각의 절연된 전기 도전체가 인접한 적어도 하나의 절연된 전기 도전체에 연결되도록, 그리고 상기 트위스트된 번들의 적어도 하나의 절연된 전기 도전체의 상기 절연 물질의 일부분이 상기 조립체의 외측에서 시각적으로 식별 가능하게 유지되도록, 상기 트위스트된 번들의 절연된 전기 도전체들 모두를 연결하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 고정 물질은 하기의 물리화학적 특성들을 갖는 물질들로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조립체.
    i) 상기 열가소성 고정 물질의 밀도(g/㎤)에 상기 열가소성 고정 물질에 의해 결합된 두 개의 절연된 전기 도전체들을 분리하기 위한 힘(MPa)이 곱해진 값으로서, 1.5 내지 3 범위의 프로덕트(P); 및
    ii) 80% 내지 120%의 파단 신장률, 바람직하게는 90% 내지 110%의 파단 신장률.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열가소성 고정 물질은 상기 조립체를 따라 연속적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연된 전기 도전체들은 모두 상기 트위스트된 번들의 외측 둘레에 배치되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 물질의 상기 일부분은 상기 조립체를 따라 연속적으로 식별 가능하게 유지되는 것을 특징으로 하는 조립체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 고정 물질은 적어도 하나의 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride) 또는 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin), 또는 적어도 하나의 폴리비닐 클로라이드 및 적어도 하나의 폴리올레핀(polyolefin)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 고정 물질은 상기 절연된 전기 도전체들의 절연 물질과 동일한 것을 특징으로 하는 조립체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열가소성 고정 물질은 표면 보조제들(slip agents), 방서 보조제들(anti-rodent agents) 및 물리화학적 현상의 트레이서들(tracers)로부터 선택된 적어도 하나의 첨가물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    2 내지 6 개의 절연된 전기 도전체들을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립체.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 전기 도전체는 0.25 ㎟ 내지 6 ㎟ 범위의 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 조립체.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 조립체의 제조 공정으로서,
    A) 서로 평행하게 배치된 절연된 전기 도전체들을 함께 트위스트하여 트위스트된 번들를 형성하는 단계; 및
    B) 상기 A) 단계에서 얻어진 트위스트된 번들의 각각의 절연된 전기 도전체가 인접한 적어도 하나의 절연된 전기 도전체와 연결되도록, 그리고 상기 트위스트된 번들의 적어도 하나의 절연된 전기 도전체의 절연 물질의 일부분이 상기 조립체의 외측에서 시각적으로 식별 가능하게 유지되도록, 상기 열가소성 고정 물질에 의해 상기 트위스트된 번들의 모든 절연된 전기 도전체들이 함께 연결되게 상기 열가소성 고정 물질을 배치시키는 단계;를 포함하는 제조 공정.
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