KR20150042325A - Pla 섬유 및 pla 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트 소재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 플로어 카페트 및 그 제조방법 관한 것으로, 보다 상세하게는, PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 포함하는 흡차음층; 상기 흡차음층 상에 형성된, 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상에 형성된, PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함하는 표면층을 포함하는 자동차용 플로어 카페트에 관한 것이다.

Description

PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트 소재 및 그 제조방법 {Biodegracable Floor Carpet for Auto-mobile Car Using PLA Fiber and PLA Sound Absoprtion Film and Method for Preparing the Same}
본 발명은 친환경적인 자동차용 플로어 카페트로서, PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트 소재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 실내에서는 바닥면에 소음 방지뿐만 아니라 편의성을 추구하기 위하여 자동차용 플로어 카페트(Foor Carpet)를 깔고 있다.
종래 자동차용 플로어 카페트는 일반적으로 강도가 낮고, 기모가 쉽게 빠지고, 트리밍 가공하면 직물조직이 파단되기 쉬우며, 직조형 카페트의 경우 가격도 비싼 단점이 있었다.
이와 같은 종래 자동차용 플로어 카페트의 단점을 보완하기 위하여 트리밍 가공성과 열 성형성이 우수하고 가격이 저렴한 부직포 카페트가 개발되어 사용되고 있다.
부직포 카페트는 벌키감을 가지는 표면층과 다수의 흡차음층 및 라텍스층(latex layer)으로 구성된다.
이와 같은 구성을 가지는 부직포 카페트는 다수의 층을 접착하는데 사용되는 라텍스, 접착제 등의 접착력이 약하여 카페트의 기모가 빠지기 쉽고, 라텍스나 접착제와 부직포 카페트를 구성하는 화학섬유소재에 포함된 VOCs(Volatile Organic Compounds)가 발생하는 문제가 있다.
또한, 부직포 카페트는 층별 소재가 따라 재활용하기가 까다로우며, 폐기물 처리 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
이에, 자동차용 플로어 카페트 고유의 흡차음 기능을 가지면서도 폐기물 처리 문제를 해소할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 생분해성 소재를 사용하여 제조됨으로 인하여, 폐기물 발생량을 저감시킬 수 있고, 우수한 경량화 특성, 난연성 및 내마모성을 나타내는 자동차용 플로어 카페트 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 압출하여 형성된 흡차음층; 상기 흡차음층 상에 형성된, 아크릴레이트 수지로 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상에 형성된, PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함하는 표면층을 포함하는 자동차용 플로어 카페트을 제공한다.
상기 구현예에 의한 PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물은 PLA 칩 40~70 중량 % 및 LLDPE 칩 30~60중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 아크릴레이트계 수지는 아크릴 수지(acrylic resin)인 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 표면층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 흡차음층의 하면에 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 제1 흡차음층을 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 흡차음층과 제1 흡차음층은 니들 펀칭(needle punching)에 의해 접착된 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, (S1) PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물을 혼합한 후 압출하여 흡차음층을 형성하는 단계; (S2) 상기 흡차음층 상에 아크릴레이트 수지를 도포하여 접착층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 접착층 상에 PET 섬유를 부착하여 표면층을 형성하는 단계를 포함하는, PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트의 제조방법을 제공한다.
상기 구현예에 의한 자동차용 플로어 카페트의 제조방법은 상기 (S1) 단계 전에 (S0) 단계로서, 흡차음층의 하면에 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 제1 흡차음층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
상기 구현예에 의한 제1흡차음층과 흡차음층은 니들펀칭에 의해 접착되는 것일 수 있다.
본 발명의 자동차용 플로어 카페트는 흡음성, 차음성 등의 자동차용 플로어 카페트로서의 고유 기능을 나타내면서도, 생분해성 소재인 PLA의 사용으로 인하여 VOCs 발생을 방지할 수 있고, 폐기처리되어도 생분해되므로 폐기물 발생물을 현저하게 감소시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트의 단면을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페트에 있어서, 벨루어 형태 및 라멜라 패턴을 나타내도록 가공된 표면층을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 압출하여 형성된 흡차음층; 상기 흡차음층 상에 형성된, 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성된 접착층; 및 상기 접착층 상에 형성된, PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함하는 표면층을 포함하는 PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트에 관한 것이다.
상기 자동차용 플로어 카페트의 표면층은 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함할 수 있고, 상기 흡차음층의 하면에 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함하는 제1 흡차음층을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 구체적인 일 예로서, 상기 자동차용 플로어 카페트는 PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물을 압추하여 형성된 흡차음층(10); 상기 흡차음층(10) 상에 형성된, 아크릴레이트 수지로 형성된 접착층(20); 및 상기 접착층 상에 형성된, PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함하는 표면층(30)을 포함하는 것일 수 있다 (도 1의 (a)).
또한, 본 발명의 구체적인 다른 일 예로서, 상기 자동차용 플로어 카페트는 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함하는 제1 흡차음층(40); 상기 제1 흡차음층(40) 상에 형성된, PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 압출하여 형성된 흡차음층(10); 상기 흡차음층(10) 상에 형성된, 아크릴레이트 수지로 형성된 접착층(20); 및 상기 접착층 상에 형성된, PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함하는 표면층(30)을 포함하는 것일 수 있다 (도 1의 (b)).
[제1 흡차음층]
본 발명에 있어서, 제1 흡차음층은 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함할 수 있다.
상기 제1 흡차음층은 자동차용 플로어 카페트의 하면에 위치하는 층으로서, 상기 자동차용 플로어 카페트를 자동차에 적용하였을 때, 자동차의 바닥면과 접하는 층이다.
상기 제1 흡차음층은 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함하는 부직포 형태이로서, PLA 섬유보다 융점이 상대적으로 낮은 PET 섬유가 바인더 섬유 역할을 하여, PET 섬유에 의해 PLA가 결속되어 있는 부직포 형태이다. 다시 말해, 바인더 섬유 역할을 하는 PET 섬유가 PLA 섬유보다 융점이 낮아 열융착시 PET 섬유의 표면이 먼저 용융되어 PLA 섬유간의 결합을 유도함으로써, 부직포 형태의 제1 흡차음층이 형성될 수 있다.
구체적으로는, 상기 제1 흡차음층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 부직포 형태일 수 있다.
상기 PET 섬유는 함량이 10~30중량%이고, 섬도는 8~12 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PET 섬유의 함량이 10중량% 미만이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하되고, PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 될 수 있고, 30중량% 초과이면 상대적으로 PLA 섬유의 함량이 저하되어 플로어 카페트의 생분해성이 저하될 수 있다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PET 섬유의 섬도는 8~12 데니어일 수 있다.
상기 PLA 섬유는 함량이 70~90중량%이고, 섬도는 1~5 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PLA 섬유의 함량이 70중량% 미만이면 플로어 카페트의 생분해성이 저하되고, 90중량% 초과이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하될 뿐만 아니라 PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 된다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PLA 섬유의 섬도는 1~5 데니어일 수 있다.
[흡차음층]
본 발명에 있어서, 흡차음층은 PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 압출하여 형성된 것일 수 있으며, 상기 흡차음층은 필름 형태로서, PLA 차음용 필름이라고도 한다..
상기 혼합물에서, PLA 칩은 그 함량이 40~70중량%일 수 있으며, PLA 칩의 함량이 40중량% 미만이면 플로어 카페트의 생분해성이 저하되는 문제가 있고, 70중량% 초과이면 플로어 카페트의 가격이 상승하는 문제가 있다.
상기 혼합물에서, LLDPE 칩은 그 함량이 30~60중량%일 수 있으며, LLDPE 칩의 함량이 30중량% 미만이면 PLA 칩의 함량이 상대적으로 많아져 플로어 카페트의 가격이 상승할 수 있고, 60중량% 초과이면 플로어 카페트의 생분해성이 저하될 수 있다.
[접착층]
본 발명에 있어서, 접착층은 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성된 것일 수 있다.
상기 접착층은 아크릴 수지를 흡차음층 상에 코팅하여 형성될 수 있으며, 이때, 아크릴 수지는 아크릴 수지 이외의 수지가 첨가되지 않은 100% 순수 아크릴 수지(pure acrylic resin)일 수 있다.
다시 말해, 종래 자동차용 플로어 카페트에서 사용되던 라텍스(latex)나 스티렌 모노머로 개질된 아크릴 수지(styrene monomer-modified acrylic resin) 대신 100% 순수 아크릴 수지를 사용하여 접착층을 형성함으로써, 플로어 카페트 폐기시 VOCs의 발생을 현저하게 저감시킬 수 있어, 친환경적인 플로어 카페트를 제조할 수 있다.
[표면층]
본 발명에 있어서, 표면층은 PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함할 수 있으며, 보다 구체적으로는 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함할 수 있다.
상기 표면층은 PET 섬유 및 PLA 섬유를 포함하는 부직포 형태로서, PLA 섬유보다 융점이 상대적으로 낮은 PET 섬유가 바인더 섬유 역할을 하여, PET 섬유에 의해 PLA가 결속되어 있는 부직포 형태이다. 다시 말해, 바인더 섬유 역할을 하는 PET 섬유가 PLA 섬유보다 융점이 낮아 열융착시 PET 섬유의 표면이 먼저 용융되어 PLA 섬유간의 결합을 유도함으로써, 부직포 형태의 표면층이 형성될 수 있다.
구체적으로는, 상기 표면층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 부직포 형태일 수 있다.
상기 PET 섬유는 함량이 10~30중량%이고, 섬도는 10~20 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PET 섬유의 함량이 10중량% 미만이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하되고, PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 될 수 있고, 30중량% 초과이면 상대적으로 PLA 섬유의 함량이 저하되어 플로어 카페트의 생분해성이 저하될 수 있다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PET 섬유의 섬도는 10~20 데니어일 수 있다.
상기 PLA 섬유는 함량이 70~90중량%이고, 섬도는 1~5 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PLA 섬유의 함량이 70중량% 미만이면 플로어 카페트의 생분해성이 저하되고, 90중량% 초과이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하될 뿐만 아니라 PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 된다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PLA 섬유의 섬도는 10~20 데니어일 수 있다.
상기 표면층은 그 표면이 벨루어 형태 및 라멜라 패턴을 나타내도록 가공된 것일 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어 "벨루어 형태"는 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, 표면층의 표면에 다수의 실이 고리형으로 일어나도록 기모(起毛)된 형태를 의미하고, 또한, "라멜라 패턴"은 도 2의 (b)에 나타난 바와 같이, 표면층의 표면에 다수의 실이 한 땀씩 일직선으로 수놓아 진 스티치 형태의 패턴이 다수의 층상으로 평행하게 형성된 패턴을 의미한다.
본 발명에 따른 표면층은, 그 표면이 전술한 바와 같은 벨루어 형태 및 라멜라 패턴을 동시에 나타내도록 가공됨에 따라, 벌키(bulky)한 특성이 증대되어, 탄성이 좋아지고, 외관(표면)이 고급스럽게 보이고 및 흡음성을 향상시키는데 효과적이다 (도 2의 (c)).
[제1 흡차음층]
제1 흡차음층은 상기 흡차음층의 하면에 형성되는 것일 수 있으며, 상기 제1 흡차음층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 것일 수 있다.
이때, PLA 섬유보다 융점이 상대적으로 낮은 PET 섬유가 바인더 섬유 역할을 하여, PET 섬유에 의해 PLA가 결속되어 있는 부직포 형태이다. 다시 말해, 바인더 섬유 역할을 하는 PET 섬유가 PLA 섬유보다 융점이 낮아 열융착시 PET 섬유의 표면이 먼저 용융되어 PLA 섬유간의 결합을 유도함으로써, 부직포 형태의 제1 흡차음층이 형성될 수 있다.
구체적으로는, 상기 제1 흡차음층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 부직포 형태일 수 있다.
상기 PET 섬유는 함량이 10~30중량%이고, 섬도는 10~20 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PET 섬유의 함량이 10중량% 미만이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하되고, PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 될 수 있고, 30중량% 초과이면 상대적으로 PLA 섬유의 함량이 저하되어 플로어 카페트의 생분해성이 저하될 수 있다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PET 섬유의 섬도는 10~20 데니어일 수 있다.
상기 PLA 섬유는 함량이 70~90중량%이고, 섬도는 1~5 데니어(denier)일 수 있다. 상기 PLA 섬유의 함량이 70중량% 미만이면 플로어 카페트의 생분해성이 저하되고, 90중량% 초과이면 플로어 카페트의 내열성, 내마모성 등의 물성이 저하될 뿐만 아니라 PLA 섬유의 함량이 상대적으로 많아지게 되어 가격 상승의 요인이 된다. 또한, 최적의 흡음성 및 차음성을 고려하여 PLA 섬유의 섬도는 10~20 데니어일 수 있다.
[제조방법]
본 발명에 따른 자동차용 플로어 카페는 (S1) PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물을 혼합한 후 압출하여 흡차음층을 형성하는 단계; (S2) 상기 흡차음층 상에 아크릴레이트 수지를 도포하여 접착층을 형성하는 단계; 및 (S3) 상기 접착층 상에 PET 섬유를 부착하여 표면층을 형성하는 단계를 포함하는, PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트의 제조방법에 의해 제조되는 것일 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
PLA 칩(휴비스) 60중량% 및 LLDPE 칩(휴비스) 40중량%를 압출하여 필름 형태의 흡차음층을 형성하였다.
상기 흡차음층 상에 아크릴레이트 수지계 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하였다.
상기 접착층 상에 15 denier의 PLA 섬유 80중량% 및 15 denier의 PET 섬유 12중량%의 혼합물 접착하여 표면층을 형성하여, 자동차용 플로어 카페트를 제조하였다.
실시예 2
10 denier의 PLA 섬유 80중량% 및 10 denier의 PET 섬유 20중량%의 혼합물을 이용하여 제1 흡차음층을 형성하였다.
상기 제1 흡차음층 상에 PLA 칩(휴비스) 60중량% 및 LLDPE 칩(휴비스) 40중량%를 혼합한 후 압출하여 필름형태의 흡차음층을 형성하였다. 이때, 제1 흡차음층과 흡차음층은 니들펀칭에 의해 결합시켰다.
상기 흡차음층 상에 아크릴레이트 수지계 접착제를 코팅하여 접착층을 형성하였다.
상기 접착층 상에 15 denier의 PET 섬유를 접착하여 표면층을 형성하여, 자동차용 플로어 카페트를 제조하였다.
비교예 1
흡차음층을 LLDPE 칩만을 사용하여 압출하여 제조하고, 표면층은 PET 섬유만을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 자동차용 플로어 카페트를 제조하였다.
비교예 2
흡차음층을 LLDPE 칩만을 사용하여 압출하여 제조하고, 제1 흡차음층은 PET 섬유만을 사용한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일한 방법으로 자동차용 플로어 카페트를 제조하였다.
실시예 및 비교예에서 제조된 자동차용 플로어 카페트에 대하여, 아래와 같은 방법으로 생분해도, TVOC 및 흡음율을 측정하여, 그 결과를 표 1에 기재하였다.
(1) 생분해도(weight loss, %)
KS M 3100-1에 규정된 방법에 따라, 실시예 및 비교예에서 제조된 자동차용 플로어 카페트의 생분해도를 측정하였다.
이때, KS M 3100-1은 퇴비화 조건에서 플라스틱의 호기성 생분해도 및 붕괴도의 측정방법으로서, 이 중 제1부에 기재된 적정에 의한 발생 이산화탄소의 정량법에 의해 생분해도를 측정하였다.
(2) TVOC(Total Volatile Organic Compounds, 총휘발성유기화합물)
MS 300-55에 규정된 방법에 따라, 실시예 및 비교예에서 제조된 자동차용 플로어 카페트의 TVOC를 측정하였다.
이때, MS 300-55는 부품의 VOCs 방출량 시험방법을 의미한다.
(3) 흡음성
KS F 2414-2에 규정된 방법에 따라, 실시예 및 비교예에서 제조된 자동차용 플로어 카페트의 흡음성을 측정하였다.
이때, KS F 2414-2는 임피던스 관에 의한 흡음 계수와 임피던스의 결정방법에 관한 것으로서, 이 중 제2부에 기재된 전달함수법에 의해 흡음성을 측정하였다.
생분해도
(%)
TVOC
(ppm)
흡음율(%)
1,000Hz 2,000Hz 3,150Hz 5,000Hz
실시예 1 70 2 15 28 39 62
실시예 2 75 1 18 29 39 65
비교예 1 10 5 8 20 29 55
비교 2 15 6 9 19 28 53
10: 흡차음층
20: 접착층
30: 표면층
40: 제1 흡차음층

Claims (9)

  1. PLA(Polylactic acid) 칩 및 LLDPE(Linear Low Density Polyethylene) 칩의 혼합물을 압출하여 형성된 흡차음층;
    상기 흡차음층 상에 형성된, 아크릴 수지(acrylic resin)로 형성된 접착층; 및
    상기 접착층 상에 형성된, PET(polyethylene terephthalate) 섬유를 포함하는 표면층을 포함하는 PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물은 PLA 칩 40~70 중량 % 및 LLDPE 칩 30~60중량%를 포함하는 것임을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표면층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트
  4. 제1항에 있어서,
    상기 흡차음층의 하면에 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 제1 흡차음층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 흡차음층과 제1 흡차음층은 니들 펀칭(needle punching)에 의해 접착된 것임을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트.
  6. (S1) PLA 칩 및 LLDPE 칩의 혼합물을 혼합한 후 압출하여 흡차음층을 형성하는 단계;
    (S2) 상기 흡차음층 상에 아크릴레이트 수지를 도포하여 접착층을 형성하는 단계; 및
    (S3) 상기 접착층 상에 PET 섬유를 부착하여 표면층을 형성하는 단계를 포함하는, PLA 섬유 및 PLA 차음용 필름을 이용한 생분해성 자동차용 플로어 카페트의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (S1) 단계 전에 (S0) 단계로서, 흡차음층의 하면에 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 제1 흡차음층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트의 제조방법.
  8. 제8항에 있어서,
    상기 제1흡차음층과 흡차음층은 니들펀칭에 의해 접착되는 것임을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 표면층은 PET 섬유 10~30중량% 및 PLA 섬유 70~90중량%를 포함하는 혼합물로 코팅하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 자동차용 플로어 카페트의 제조방법.
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