KR20120042071A - 황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물 - Google Patents

황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물

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KR20120042071A KR1020100103554A KR20100103554A KR20120042071A KR 20120042071 A KR20120042071 A KR 20120042071A KR 1020100103554 A KR1020100103554 A KR 1020100103554A KR 20100103554 A KR20100103554 A KR 20100103554A KR 20120042071 A KR20120042071 A KR 20120042071A
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Abstract

본 발명은 생 황토패널에 관한 것으로서, 채토된 황토에서 철분을 제거한 개량황토(a) 30중량%와 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SiO2, S로 이루어진 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토와 응결용 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽한 다음 상기 경화제와 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물로 성형한 후 이의 성형물을 7시간 이상 건조하는 제조 방법으로 황토 보도블록, 황토 건축 패널, 황토 벽돌, 황토 경계블록, 침대 패널, 쇼파 패널 등의 생황토 성형물을 제조하는 것으로서, 본 발명의 생 황토 성형물(성형체)은 강도 및 내구성이 우수한 효과를 가지는 동시에 황토를 굽지 않고 응결용 경화제를 사용함으로 황토 특유의 보온 보냉성과, 습도조절, 냄새제거 기능을 갖는 황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물에 관한 것이다.

Description

황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물{METHOD MANUFACTURING OF LOESS FORMING MATTER AND FORMING MATTER COMPOSITION}
본 발명은 생 황토패널에 관한 것으로서, 황토패널, 황토벽돌, 황토블록, 건축내외장재 성형시 굽지않은 생 황토와 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SiO2, S의 혼합으로 이루어진 첨가 조성물 및 응결용 경화제를 혼합하여 생 황토 조성물을 제조함으로 환경호르몬 발생을 차단하고 황토가 가지고 있는 이로운 물질을 방출시켜 보다 더 건강한 생활을 유지할 수 있도록 한 황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물 또는 토목 부재로 사용되는 자재는 콘크리트 벽돌, 콘크리트 블록, 흙으로 성형하여 구운 내화벽돌, 도기타일 등으로 이루어져 건축 후 시멘트 등의 유해가스가 장기간 분출되어 인체에 유해한 문제점이 있다.
특히, 콘크리트 건축물은 시멘트에서 분출되는 유해가스가 30년간 지속적으로 방출되는 것으로 알려져 있다.
따라서, 새로 신축한 건물 도는 새 가구를 들여왔을 경우에는 일정기간 가스가 분출되어 냄새가 나고 눈이 따가운 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인하여 최근에는 인체에 무해하며 전통 가옥 형태인 황토블록이 건축물 내장재료로 많이 이용되고 있다. 황토 블록으로 축조된 건축물은 보온성과 보냉성 및 습도조절이 탁월한 특성이 있다. 이러한 황토 블록은 반죽을 하여 성형틀에서 벽돌 또는 블록 형태로 제작하여 벽면 등을 구성하도록 하고 있으나, 황조반죽을 단순히 설형 틀에 찍어 성형함으로 강도가 현저히 떨어지는 문제점이 있으며, 특히, 장마철에 물기에 노출되면 강도는 더욱 약해지는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 적벽돌과 같이 구울 경우에는 황토의 특성이 현저하게 떨어져 보온성은 어느정도 유지되나, 습도조절과 원적외선 방출이 현저하게 낮아지는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 황토패널, 황토벽돌, 황토블록, 건축 내 외장재의 성형물(체) 성형시 굽지않고 생 황토와 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SiO2, S의 혼합으로 이루어진 첨가 조성물 및 응결용 경화제를 혼합하여 생 황토 성형물을 제조함으로 통상의 황토로 성형된 성형물과 같이 습도조절, 보온 보냉 조절이 탁월하며, 환경호르몬 발생을 차단하고 황토가 가지고 있는 이로운 물질을 방출시켜 보다 더 건강한 생활을 유지할 수 있도록 함을 목적으로 한 황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 채토된 황토에서 철분을 제거한 개량황토(a) 30중량%와 Fe2O3, CaO, MgO, Na2O, K2O, SiO2, S로 이루어진 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토와 응결용 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽한 다음 상기 경화제와 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물로 성형한 후 이의 성형물을 7시간 이상 건조하는 제조 방법으로 황토 보도블록, 황토 건축 패널, 황토 벽돌, 황토 경계블록, 침대 패널, 쇼파 패널 등의 생황토 성형물을 제조하는 것을 특징으로한다.
이와 같이 제조된 본 발명의 생 황토 성형물은 강도 및 내구성이 우수한 효과를 가지는 동시에 황토를 굽지 않고 응결용 경화제를 사용함으로 황토 특유의 보온 보냉성과, 습도조절, 냄새제거 기능을 갖는 황토 성형체 제조 방법 및 성형체 조성물을 제공할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 자연친화적인 생 황토를 사용하여 성형물(성형체)을 제작하여 제공 함으로서 건조수축에 의한 균열이 없기 때문에 강도 및 내구성이 우수한 효과를 가지는 동시에 황토를 굽지 않고 응결용 경화제를 사용함으로 황토 특유의 보온 보냉성과, 습도조절, 냄새제거 기능을 갖는 효과를 갖는다. 특히, 본 발명의 황토 패널을 돌침대 형태의 황토침대, 쇼파 온돌 바닥부, 의자 방석 등으로 사용시 원적외선 방사 효과를 가지며, 또한 용벽 블록, 보도블록, 등의 토목부재로 사용시 주변의 환경과 조화를 이루어 친환경적인 효과를 갖으며, 염전 토판 패널로 사용시 고품질의 천일염을 생산할 수 있는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 생황토 패널의 가스농도 발생 시험 결과를 나타낸 그래프.
도2는 본 발명의 제조방법에 의해 성형된 생황토 패널을 나타낸 예시도.
도3 및 도4는 본 발명의 제조방법에 의해 성형된 벽돌을 나타낸 예시도.
도5는 본 발명에 따른 생황토 성형물의 성형단계를 나타낸 공정도.
본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
생 황토패널을 제조하기 위한 황토개량공정으로서,
황토를 채취(채토)하여 건조실에서 건조하는 단계:
상기 건조 실에서 건조된 황토를 파쇄기로 분쇄하는 단계;
상기 파쇄된 황토를 300메쉬 체로 선별하는 단계;
상기 300메쉬 크기로 선별된 황토를 자석을 이용하여 철분을 제거하는 단계로 생황토 전처리 공정을 실시하여 개량황토(a)를 제조한다.
또한 개량황토에 혼합되는 첨가 조성물은,
SiO2 54중량%?67중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%로 혼합시킨 첨가 조성물(b)을 제조한다.
상기 제조된 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토(c)와 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽하는 단계;
상기 경화제와 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물(1)로 성형하는 단계;
상기 성형된 성형물을 7시간 이상 건조하는 단계로 황토 보도블록, 황토 패널(2), 황토 벽돌(3), 황토 경계블록 등의 성형물(성형체)을 제조하게 된다.
또한 본 발명의 다른 실시 예로서, 침대용 황토 패널, 매트용 황토패널, 의자용 황토 패널, 건축용 내장 패널 등에 사용되는 황토 성형물의 첨가 조성물은,
SiO2 50중량%?65중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%, Ag 2중량%?4중량% 혼합시킨 첨가 조성물(b)을 제조한다.
상기 제조된 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생 황토(c)와 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽하는 단계;
상기 경화제와 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물로 성형한 후 7시간 이상 건조하는 단계로 제조한다.
또한 본 발명의 성형물을 습식이 아닌 건식으로 제조시 생 황토와 경화제를 혼합시 10:1의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다.
본 발명은 건축 자재인 황토 보도블록, 황토 건축 패널, 황토 벽돌, 황토 경계블록, 침대 황토 패널, 매트 황토패널, 의자 황토 패널, 건축용 내장 패널 등의 황토 성형물(1)을 제조할 때 불에 굽지 않고 생 황토를 사용할 수 있도록 한 것으로 그 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.
<실시 예 1>
제1공정: 황토 개량
황토패널을 제조하기 위해 먼저 황토에 포함된 철 성분을 제거해야 황토를 개량햐야 한다.
⑴ 황토를 채취(채토)하여 건조실에서 건조하는 단계를 실시한다.
산에서 채토된 황토는 수분 함유율이 높고 이물질이 포함되어 있으므로 이를 원활하게 분리하기 위해서는 채토 된 황토를 건조실에서 건조한다.
건조실의 온도는 특별히 한정할 필요는 없으나, 보통 30℃?50℃에서 2?3일간 건조한다. 건조시에는 황토를 하루에 2회 이상 뒤집어준다.
⑵ 상기 건조실에서 건조된 황토를 파쇄기로 분쇄한다.
건조실에서 건조된 황토는 분말과 덩어리로 이루어져 있으므로 이를 파쇄기에 넣고 분쇄한다.
⑶ 상기 파쇄된 황토를 300메쉬 체로 선별한다.
상기 파쇄기로 파쇄된 황토는 300메쉬 체로 걸러내어 돌과 이물질 알갱이가 굵은 것을 분리한다.
⑷ 상기 300메쉬 크기로 선별된 황토를 자석을 이용하여 철을 제거한다.
상기 300메쉬로 분쇄한 황토에는 통상적으로 다량의 철 성분을 가지고 있어 차후 황토패널을 제조하기 위해 첨가되는 조성물의 산화철이 혼합되므로 과다하게 중복될 경우 황토패널이 경화과정에서 크랙(균열)이 발생할 수 있으며, 또한 채토된 황토는 내부에 철 성분이 얼마나 혼합된 것인지 알 수 없으므로 본 발명에서는 황토를 건조 분쇄 선별한 후 자석으로 선별된 황토 내의 철을 제거하여 개량황토(a)를 제조한다.
상기와 같이 개량황토(a)를 제조하여 준비한 후에는 개량황토에 혼합되는 첨가 조성물 조성한다.
제2공정: 첨가 조성물
SiO2(실리카:규사) 54중량%?67중량%, K2O(칼슘) 3중량%?4.5중량%, Al2O3(산화알루미늄) 11중량%?13중량%, Fe2O3(산화제이철) 2중량%?3.5중량%, CaO(산화칼슘:생석회) 13중량%?16중량%, MgO(산화마그네슘) 1중량%?2중량%, Na2O(염화나트륨) 2중량%?4중량%, S(유황) 1중량%?3중량%로 혼합시킨 첨가 조성물(b)을 조성하여 준비한다.
제3공정: 혼합 및 반죽
상기 제조된 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 교반기에 넣고 혼합한 다음 혼합된 생황토(c)와 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽한다.
예를 들어, 상기 개량황토(a)와 첨가물(b)를 혼합한 생황토(c) 100㎏에 경화제 24ℓ를 넣고 교반기로 반죽한다.
제4공정: 성형 및 건조
상기 물과 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물로 성형한 후 상기 성형된 성형물을 7시간 이상 건조함으로서 황토 보도블록, 황토 건축 패널, 황토 벽돌, 황토 경계블록 등을 제조하게 된다.
본 공정에서 실시되는 성형틀은 통상적으로 사용되는 콘크리트 성형틀과 동일하나 성형틀의 재질은 고무, 우레탄, 합성수지 등이 바람직하다. 즉, 성형되는 생황토 패널의 외면에 문양이 형성될 경우에는 무늬 모양의 성형이 잘 이루어지고 탈형할 때 부분 파손되는 것을 방지하기 위해서는 고무, 우레탄, 합성수지 중 어느 하나의 재질로 이루어진 성형 틀이 바람직하다.
또한 성형틀에 의해 성형된 성형물은 7시간이 지나면 완전히 경화된다.
상기 성형틀에 의해 성형된 성형물은 건축 부재로 사용되는 패널, 블록, 벽돌, 염전토판, 보도블록, 타일 등을 지칭하는 것이며, 성형틀은 성형하고자 하는 성형물의 형상 모양에 대응되도록 제작된다.
<실시 예2>
또한 본 발명은 상기 <실시 예1>에서 제조되는 토목부재 및 건축부재의 성형물 이외로 건축 내장패널과 침대 패널, 의자 패널, 쇼파 패널, 온돌패널, 보료패널 등의 제품을 성형시에는 아래와 같이 조성한다.
SiO2 50중량%?65중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%, Ag 2중량%?4중량% 혼합시킨 첨가 조성물(b)을 제조한다.
상기와 같이 조성된 첨가 조성물(b)과 개량황토(a)의 혼합비율은 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토(c)와 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽하여 성형물을 성형한다.
상기와 같이 제조된 첨가 조성물(b)은, 상기 <실시 예1>과 동일한 공정으로 성형물이 제조되며, 본 <실시예 2> 에 의해 제조된 성형물은 사람이 생활하는 공간과 가구류에 설치됨으로 은(Ag)을 더 첨가한 것이다.
또한, 본 발명의 <실시 예1>과 <실시 예2>는 습식제조방법 의해 이루어진다.
<실시예 3>
본 발명은 상기와 같이 <실시 예1>과 <실시 예2>와 같이 습식제조방법으로 성형물을 제조할 수도 있고, 다른 실시 예로서, 건식제조방법에 의해 성형물을 제조할 수 있다.
본 실시되는 건식제조방법은 <실시 예1>에서 실시하는 공정과 동일한 방법으로 제1공정인 황토 개량공정과 제2공정인 첨가물 조성공정을 실시한다.
제3공정: 혼합 및 반죽
상기 제조된 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 교반기에 넣고 혼합한 다음 혼합된 생황토(c)와 경화제를 10:1 비율로 혼합하여 반죽한다.
상기와 같이 생황토(c)와 경화제가 혼합되어 반죽된 상태는 손으로 만졌을 때 물기가 없이 보슬보슬한 상태로 이루어진다.
제4공정: 성형 및 건조
상기 생황토 반죽을 프레스 성형틀에 넣고 가압하여 성형물로 성형한 후 상기 성형된 성형물을 7시간 이상 건조함으로서 황토 보도블록, 황토 건축 패널, 황토 벽돌, 황토 경계블록 또는 건축 내장패널과 침대 패널, 의자 패널, 쇼파 패널, 온돌패널, 보료패널 등의 제품을 성형 등을 제조하게 된다.
이와 같이 이루어지는 본 발명은 황토를 굽지 않고 300메쉬로 분쇄한 생황토와 SiO2(실리카:규사), K2O(칼슘), Al2O3(산화알루미늄), Fe2O3(산화제이철), CaO(산화칼슘:생석회), MgO(산화마그네슘), Na2O(염화나트륨), S(유황)로 이루어진 첨가 조성물을 혼합한 후 경화제로 반죽하여 토목부재와 건축부재 및 내외장 패널을 제조함으로서 환경친화적인 제품을 제공할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에서 사용되는 경화제는 황토를 응결시킬 수 있는 응결용 경화제로서,
① 염화제일철(FeCL2) 3.156㎏, 탄산칼륨(K2 CO3)1.05㎏, 황산제일철(FeSO4) 3.156, 나프탈렌 1.05㎏을 수산화나트륨 38.074ℓ에 용해시키는 제1차 조성물을 제조하는 공정과,
② 염화암모늄 0.642㎏을 온수 30℃의 물 1.926ℓ에 용해시키는 제2차 조성물을 제조하는 공정과,
③ 염화칼슘(CaCL2) 40㎏, 염화마 그네슘(MgCL2) 40㎏, 규사분말(SiO) 6㎏을 물 60ℓ에 용해시키는 제3차 조성물을 제조하는 공정과,
상기 ①)제1차 조성물과 ② 제2차 조성물 및 ③ 제3차 조성물을 혼합하여 제조하여 제조한 응결용 경화제를 사용하였다.
이와 같이 성형 된 본 발명의 생황토 패널의 탈취 시험결과는 표1과 같이 매우 양호한 것으로 나타났으며, 시간경과에 따른 가스농도 곡선은 도1과 같이 30분 이후면 극히 미량만이 유출되는 것으로 나타났으며, 음이온과 원적외선방출 역시 표2 및 표3과 같이 매우 양호함을 알 수 있다.
Figure pat00001
상기 표1은 생황토 패널의 탈취 실험 결과를 나타낸 것이다.
Figure pat00002
상기 표2는 생황토 패널에 방출되는 음이온 시험결과를 나타낸 것이다.
Figure pat00003
상기 표3는 본 발명의 생황토 패널에서 방출되는 원적외선 방사량에 대한 시험 결과를 나타낸 것이다.
또한, 표4는 본 발명의 생황토 패널에 대한 압축강도의 시험결과로서 시료 3개를 사용하여 14.3MPa, 18.8MPa, 16.5MPa로 매우 양호한 결과를 얻었다.
Figure pat00004
또한 표5는 본 발명의 생황토를 이용하여 벽돌을 성형한 후 3개의 시료를 통하여 압축강도를 시험한 결과이다.
Figure pat00005
이와 같이 본 발명은 황토 벽돌, 황토 패널, 황토 블록, 침대 황토패널 등을 생황토와 첨가물, 경화제의 혼합으로만 제조하더라도 기존의 구워서 제조하는 벽돌 및 패널에 비하여 강도가 전혀 떨어지지 않을 뿐만 아니라 음이온, 원적외선 등이 방사되어 친환경적인 특징이 있다.
특히, 본 발명은 토목자재 또는 건축자재뿐만 아니라 흙 침대 대용으로 생황토 침대를 제공함으로 새 가구를 구입하였을 때 발생하는 유해가스 발생과 새집 증후군과 같은 문제점을 해결할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 첨부도면을 간단히 설명하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따른 생황토 패널의 가스농도 발생 시험 결과를 나타낸 그래프로서, 도1의 그래프는 생황토로 제조된 패널를 시험체로 하여 30분 간격으로 발생되는 가스농도를 나타낸 것으로 초기에는 200ppm이 발생되었으나 30분 경과 후부터는 50ppm이하로 발생되는 결과를 나타내었다.
이와 같은 시험결과를 볼 때 본 발명의 생황토 패널은 내외장 패널로 사용시 초기에 발생되는 유해가스로 인한 새집증후군과 같은 문제점이 노출되지 않는 것임을 알 수 있다.
도2는 본 발명의 제조방법에 의해 성형된 생황토 패널을 나타낸 예시도이다. 상기 도2에 예시된 생황토 패널은 별도의 안료를 혼입하지 않고 황토자체만으로 색상이 나타나도록한 것이다.
도3 및 도4는 본 발명의 제조방법에 의해 성형된 벽돌을 나타낸 예시도로서, 본 발명의 생황토를 이용하여 다양한 형상의 벽돌을 성형할 수 있음을 나타낸 것이며, 도3 및 도4는 제조시 적색 안료를 혼입하여 기존의 적벽돌과 같은 색상으로 제조한 것이다.
도5는 본 발명에 따른 생황토 성형물의 성형단계를 나타낸 공정도로서, 도5는 상기 도2 내지 도4와 같은 황토 패널(2), 황토 벽돌(3)로 이루어지는 생황토 성형물(1)을 제조하는 공정도를 나타낸 것이다.
1: 생황토 성형물
2: 생황토 패널
3: 생황토 벽돌

Claims (4)

  1. 황토를 채취(채토)하여 건조실에서 건조하는 단계:
    상기 건조 실에서 건조된 황토를 파쇄기로 분쇄하는 단계;
    상기 파쇄된 황토를 300메쉬 체로 선별하는 단계;
    상기 300메쉬 크기로 선별된 황토를 자석을 이용하여 철을 제거하여 개량황토(a)를 제조하는 단계;
    SiO2 54중량%?67중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%로 혼합시킨 첨가 조성물(b)을 제조하는 단계;
    상기 제조된 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토와 경화제를 4:1 비율로 혼합하여 반죽하는 단계;
    상기 경화제와 혼합한 생황토 반죽을 성형틀에 넣고 성형물로 성형하는 단계;
    상기 성형된 성형물을 7시간 이상 건조하는 단계로 생황토 패널, 생황토 벽돌, 생황토 건축내 외장재 중 어느 하나를 제조하는 것을 특징으로 한 생 황토 성형체 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토(c)를 혼합하여 반죽하는 단계는 개량황토(a) 30중량%와 첨가 조성물(b) 70중량%을 혼합한 생황토(c) 10: 경화제 1의 비율로 혼합하여 프레스로 성형하는 것을 특징으로 하는 생 황토 성형체 제조 방법.
  3. 생황토 패널 또는 생황토 벽돌로 이루어지는 성형물은 SiO2 54중량%?67중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%으로 조성된 것을 특징으로 하는 생황토 성형체 조성물.
  4. 생황토 패널 또는 생황토 건축 내장재로 이루어지는 성형물은 SiO2 50중량%?65중량%, K2O 3중량%?4.5중량%, Al2O3 11중량%?13중량%, Fe2O3 2중량%?3.5중량%, CaO 13중량%?16중량%, MgO 1중량%?2중량%, Na2O 2중량%?4중량%, S 1중량%?3중량%, Ag 2중량%?4중량%으로 조성된 것을 특징으로 하는 생황토 성형체 조성물.
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