KR20190018073A - 3ｄ 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법 - Google Patents

3ｄ 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법 Download PDF

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KR20190018073A
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Abstract

본 발명은 시온안료의 자체 색상에 의해 초기 컬러를 나타내다가 결정상의 온도가 되어 시온안료가 무색으로 변환될 때 안료산화물의 불가역적 색상을 노출시킬 수 있도록 함으로써 투톤(Two Tone) 또는 멀티톤(Multi Tone)의 다양한 색상을 연출케 하여 섬세하게 3D의 프린팅으로 완성된 물품에 온도에 따른 색상 변화로 감성을 불어넣어 상품성을 보다 크게 향상시킬 수 있는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법에 관한 발명이다.

Description

3Ｄ 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SMART FILAMENT OF 3D PRINTER}
본 발명은 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료를 균일하게 분산될 수 있도록 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하고 합성수지에 믹싱시켜 마스터배치를 마련한 후 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트를 제조하여 온도에 따라 색상을 변화시킬 수 있는 감성적인 물품을 완성케 할 수 있는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 3D 프린터는 컴퓨터 디자인 프로그램으로 만든 3차원 도면을 바탕으로 실물을 입체모양 그대로 프린팅하는 기계를 말하며, 어떤 제품 어떤 아이디어든 설계도만 있으면 플라스틱은 물론 고무 금속 세라믹 등을 소재로 단시간에 완성할 수 있다는 특징이 있다.
3D 프린터는 소재를 출력하는 방식에 따라 구분되는데, 분말로 된 소재를 레이저로 소결하는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식, 빛으로 소재를 굳히는 SLA(Stereolithography) 방식, 플라스틱 필라멘트를 용융하는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식이 널리 사용되고 있다.
도 1은 선행기술문헌(대한민국 공개특허 제2016-0014220호)에 소개된 일반적인 FDM 방식의 3D 프린터를 나타내는 사시도이다.
FDM 방식을 이용한 3D 프린터는 Z축으로 승강하는 베이스(100)와, X-Y축으로 이동하는 이송헤드(200)와, 이 이송헤드에 장착되는 압출기(300)를 포함하며, 압출기(300)에는 필라멘트(F)가 공급된다. FDM 방식은 필라멘트(F)를 토출시켜 베이스(100)의 바닥에서부터 순차적으로 적층하면서 제품의 입체적 형상을 완성시킨다.
필라멘트(F)는 도 1에 도시된 바와 같이 공급릴에 감겨져 있고, 이송헤드(200)에 장착된 한 쌍의 드라이버 휠(DW: Drive Wheel)로부터 가이드되어 압출기(300)로 공급된다.
도 2는 3D 프린터로 제작된 물품, 즉 들국화를 나타내는 사진이다.
도 2에 도시된 바와 같이 3D 프린터로 들국화(D)를 제작할 수 있는데, 주황색의 컬러가 함유된 필라멘트(F)로 들국화(D)를 섬세하게 완성할 수 있음을 보여주고 있다.
본원 출원인은 3D 프린터로 제작되는 물품을 더욱 사실적이면서 감성 있게 완성할 수 있도록 3D 프린터용 스마트 필라멘트를 제조하는 방법을 본 발명으로 제안하고자 한다.
대한민국 공개특허 제2016-0014220호
본 발명의 목적은 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료를 균일하게 분산될 수 있도록 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하고 합성수지에 믹싱시켜 마스터배치를 마련한 후 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트를 제조하여 온도에 따라 색상을 변화시킬 수 있는 감성적인 물품을 완성케 할 수 있는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 시온안료의 자체 색상에 의해 초기 컬러를 나타내다가 결정상의 온도가 되어 시온안료가 무색으로 변환될 때 안료산화물의 불가역적 색상을 노출시킬 수 있도록 함으로써 투톤(Two Tone) 또는 멀티톤(Multi Tone)의 다양한 색상을 연출케 하여 섬세하게 3D의 프린팅으로 완성된 물품에 온도에 따른 색상 변화로 감성을 불어넣어 상품성을 보다 크게 향상시킬 수 있는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법은,
온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료, 상기 시온안료를 분산시키는 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하는 스텝(S10)과,
상기 혼합체를 합성수지에 혼합하여 마스터배치를 마련하는 스텝(S20)과,
상기 마스터배치를 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트를 제조하는 스텝(S30)을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료를 균일하게 분산될 수 있도록 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하고 합성수지에 믹싱시켜 마스터배치를 마련한 후 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트를 제조하여 온도에 따라 색상을 변화시킬 수 있는 감성적인 물품을 완성케 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 시온안료의 자체 색상에 의해 초기 컬러를 나타내다가 결정상의 온도가 되어 시온안료가 무색으로 변환될 때 안료산화물의 불가역적 색상을 노출시킬 수 있도록 함으로써 투톤(Two Tone) 또는 멀티톤(Multi Tone)의 다양한 색상을 연출케 하여 섬세하게 3D의 프린팅으로 완성된 물품에 온도에 따른 색상 변화로 감성을 불어넣어 상품성을 보다 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 온도에 따라 가역적 색상 변화가 가능한 필라멘트를 이용한 3D 프린팅한 물품이 주변 대기의 온도변화에 따라서 색상이 가역적으로 변하게 되어 색상 변화에 따른 감성을 풍부하게 연출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 선행기술문헌에 소개된 일반적인 FDM 방식의 3D 프린터를 나타내는 사시도.
도 2는 3D 프린터로 제작된 물품, 즉 들국화를 나타내는 사진.
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법을 나타내는 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 3D 프린터로 제작된 물품, 즉 들국화의 온도에 따른 색상 변화를 나타내는 사진.
본 발명에 따른 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료(Plasol Thermochromic Pigment), 이 시온안료를 분산시키는 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하고(S10), 혼합체를 합성수지에 혼합하여 마스터배치(Master batch)를 마련한 후(S20), 마스터배치를 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트(도 1의 도면부호 F 참조)를 제조하는 공정(S30)으로 이루어진다.
시온안료(Thermochromic pigment)는 가역적인 열감광성 물질로서 전자를 방출하는 도너(Donor)와 전자를 받아들이는 억셉터(Acceptor)로 이루어져 있으며, 이러한 구성 성분의 상호작용에 의해 결정상에서 색상을 나타낸다.
즉, 특정 온도에 도달하게 되면 억셉터가 분리되어 상호작용이 이루어지지 않아 색상이 없어지는데, 가역적(reversible)이라는 의미는 한번 이루어진 변화가 영구적인 것이 아니라 열의 존재여부에 따라 반복적인 변화와 원래의 상태로 복원을 거듭한다는 의미이다.
일반적인 시온안료는 공기 중의 산소나 습도에 민감하기 때문에 저온 열가소성 수지(Low temperature thermoplastic resin or elastomer) 등으로 코팅되어 있다. 마이크로 인캡슐레이션(Micro encapsulation)이라고 하는 공정은 안료를 수지로 감싸는 공정이다. 이러한 공정으로 색상과 변화 온도는 안료의 물성을 조절함으로써 다양한 색상 디자인이 가능하다.
이렇게 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료를 균일하게 분산될 수 있도록 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하고 합성수지에 믹싱시켜 마스터배치를 마련한 후 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트(F)를 제조하여 도 4와 같은 온도에 따라 색상을 변화시킬 수 있는 물품, 예를 들어 들국화(D)를 완성할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 3D 프린터로 제작된 물품, 즉 들국화(D)의 온도에 따른 색상 변화를 나타내는 사진이다.
도 4의 (A)에 도시된 바와 같이 주황색의 들국화(D)가 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료에 의해 도 4의 (B) 또는 도 4의 (C)와 같이 색상을 변환시켜 들국화(D)가 살아 숨쉬는 것과 같은 감성을 부여할 수 있게 되는 것이다.
바람직하게, 상기 S10 스텝에서 불가역적 색상을 나타내는 안료산화물을 더 포함하여 시온안료의 자체 색상에 의해 초기 컬러를 나타내다가 결정상의 온도가 되어 시온안료가 무색으로 변환될 때 안료산화물의 불가역적 색상을 노출시킬 수 있도록 함으로써 투톤(Two Tone) 또는 멀티톤(Multi Tone)의 다양한 색상을 연출케 하여 섬세하게 3D의 프린팅으로 완성된 물품에 온도에 따른 색상 변화로 감성을 불어넣어 상품성을 보다 크게 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.
이때, 안료산화물 및 시온안료는 볼밀링(Ball milling)과 롤밀링(Roll milling) 등의 과정에 의해 분산제와 함께 균일하게 분산되어 혼합체를 마련케 할 수 있고, 이러한 혼합체와 합성수지를 균일하게 혼합하여 마스터배치를 제조한 후 압출시켜 온도에 따라 가역적으로 색상을 변환케 하는 스마트 필라멘트(F)를 제조할 수 있게 되는 것이다.
바람직하게, 상기 S10 스텝에서 안료산화물은 알루미나, 산화규소 및 지르코니아 중 어느 하나일 수 있고, 분산제는 암모늄염 또는 아민염일 수 있고, 혼합액은 알코올, 메탄올, 에탄올 및 이소프로필알코올 중 어느 하나일 수 있다.
알루미나는 알루미늄의 산화물로서 실리카(silica)와 더불어 세라믹스의 가장 중요한 재료이며, 녹는점이 2,050℃이며 다이아몬드 다음가는 경도를 가졌고, 내열성 내약품성 강도 등 세라믹스에 요구되는 일반적인 성질을 거의 만족시켜 3D 프린터용 필라멘트(F)의 안료산화물로서 적합하고, 산화규소는 규소의 산화물로서 산에 녹지 않고 고온에 견디며 팽창률이 아주 작고 급격한 열변화에 강하기 때문에 3D 프린터용 필라멘트(F)의 안료산화물로서 적합하고, 지르코니아는 지르코늄의 산화물로서 녹는점 약 2,700℃로 높고 굴절률이 크며 내식성이 크고 특히 심미성이 뛰어나 3D 프린터용 필라멘트(F)의 안료산화물에 적합하다.
암모늄염은 암모니아와 산이 화합하여 생긴 염으로 휘발성이 있고 강력한 유기 염기 또는 촉매로 사용하여 pH를 조절하고 원치 않는 반응을 예방할 수 있으며 시온안료 자체의 응집뿐만 아니라 안료산화물 입자의 응집을 방지하고, 뛰어난 광택과 선명성을 나타내는 착색된 물품을 제공할 수 있어 3D 프린터용 필라멘트(F)의 분산제에 적합하고, 아민염은 아민(R3N)은 염기이므로 염(R3N2H)을 만든 것이 양이온 계면활성제로 쓰이고, 산성에서는 잘 녹으나 중성 또는 알칼리성이 되면 불용성이 되며, 시온안료 자체의 응집뿐만 아니라 안료산화물 입자의 응집을 방지하고, 뛰어난 광택과 선명성을 나타내는 착색된 물품을 제공할 수 있어 3D 프린터용 필라멘트(F)의 분산제에 적합하다.
알코올, 메탄올, 에탄올 및 이소프로필알코올은 휘발성이 강해 시온안료, 안료산화물 및 분산제를 용이하게 혼합한 후 혼합체의 건조 과정에서 용이하게 휘발되어 3D 프린터용 필라멘트(F)의 혼합액으로 적합하다.
한편, 마스터배치를 마련할 때 혼합체에 합체되는 합성수지는 Poly Lactic Acid(PLA), Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Resin(ABS), Polystylene(PS), Nylon, Ethylene Vinyl Acetate(EVA) 및 Polyethylene terephthalate(PET) 중 어느 하나일 수 있다.
PLA는 옥수수의 전분에서 추출한 원료로 만든 친환경 수지로서 뜨거운 음식을 담거나, 아기가 입으로 물거나 빨아도 환경호르몬은 물론 중금속 등 유해 물질이 검출되지 않아 안전하며, 사용 중에는 일반 플라스틱과 동등한 특징을 가지지만 폐기 시 미생물에 의해 100% 생분해되는 재질로서 3D 프린터용 필라멘트(F)의 합성수지로서 적합하고, ABS는 아크릴로니트릴(AN)과 부타디엔, 스티렌을 중합하여 얻어지는 공중합체로서 성상은 옅은 아이보리색의 고체로 착색이 용이하고 표면광택이 좋으며 기계적 전기적 성질 및 내약품성이 우수하여 가정용·사무실용 전자제품 및 자동차의 표면 소재로 주로 사용되어 3D 프린터용 필라멘트(F)의 합성수지로서 적합하고, PS는 스티롤 수지라고도 하며 스티롤의 고중합체이고 열가소성 수지로 무색 투명하고 흡습성은 거의 없고 고주파 절연물로서 뛰어나 3D 프린터용 필라멘트(F)의 합성수지로서 적합하고, EVA는 에틸렌과 초산 비닐 모노머를 공중합시켜 얻어지는 중합체로서 초산 비닐의 함유량이 증가함에 따라 밀도가 증가하지만 한편 결정화도는 저하하여 유연성은 늘어나 3D 프린터용 필라멘트(F)의 합성수지로서 적합하고, PET는 가볍고 깨뜨려지지 않고 투명으로 위생상으로 안전하여 3D 프린터용 필라멘트(F)의 합성수지로서 적합하다.
다른 한편으로, 시온안료는 서로 다른 온도에서 색상이 변하는 다중 온도 가역적 시온안료들로 이루어져 온도 변화에 따라 다양한 색상을 연출할 수 있는 물체를 완성시켜 더욱 감성적인 제품을 보여줄 수 있도록 할 수 있다.
나아가, 상기 S10 스텝에서, 안료산화물은 1∼60wt％이고, 시온안료는 0.1∼30wt％이고, 분산제는 1∼10wt％이고, 혼합액은 10∼59wt％인 것이 바람직하다.
안료산화물은 1wt％이하일 경우 그 색상을 표출할 수 없고 60wt％이상일 경우 시온안료의 가역적 색상변화에 따른 민감도를 떨어뜨려 바람직하지 않고, 시온안료는 0.1wt％이하일 경우 가역적 색상변화를 연출하기가 힘들고 30wt％이상일 경우 안료산화물의 색상을 표출할 수 없도록 하여 바람직하지 않으며, 분산제는 1wt％이하일 경우 시온안료 자체 또는 시온안료 및 안료산화물 상호간의 응집을 해소하기가 어렵고 10wt％이상일 경우 시온안료 또는 안료산화물의 흩어짐을 강하게 하여 혼합체를 마련할 때 어려움이 있고, 혼합액은 10wt％이하일 경우 시온안료 및 안료산화물 그리고 분산제 상호간의 혼합을 어렵게 하고 59wt％이상일 경우 시온안료 및 안료산화물 그리고 분산제 상호간을 너무 무르게 혼합되도록 하여 바람직하지 않게 된다.
더 나아가, 상기 S20 스텝에서, 혼합체는 10∼20wt％이고, 합성수지는 80∼90wt％인 것으로 할 수 있다.
혼합체는 10wt％이하일 경우 가역적인 색상을 연출하기가 어렵고 20wt％이상일 경우 상대적으로 합성수지가 적게 함유되어 물품의 온전하게 3D로 제작하기가 어렵게 되며, 합성수지는 80wt％이하일 경우 마찬가지로 물품을 온전하게 3D로 제작하기가 어렵고 90wt％이상일 경우 상대적으로 혼합체에 의한 가역적인 색상 연출을 방해하여 바람직하지 않게 된다.
이와 같은 공정에 의해 마련된 필라멘트(F)를 이용한 3D 프린팅한 물품이 주변 대기의 온도변화에 따라서 색상이 가역적으로 변하게 되어 색상 변화에 따른 감성을 풍부하게 연출할 수 있게 되는 것이다.
나아가, 온도에 따라 색상이 가역하여 변화되는 기능성 혼합체를 시온안료의 혼합으로 마련케 할 수 있으며, 이러한 시온안료의 변색 온도는 -25℃부터 70℃ 사이에 광범위하게 정할 수 있으며, 보통 색이 변하는 온도차는 ㅁ2℃가 된다.
주변 온도를 고려하여 변하고자 하는 온도를 결정온도라고 하며, 온도가 상승하여 일정 온도에 도달하면 색상이 변화되며, 온도가 다시 내려가면 원래의 색상으로 돌아오는 가역적인 특성을 갖게 되는 것이다.
특정 온도에 따라 변하는 시온안료는 -25℃부터 70℃까지 각 온도별로 색깔이 변하는 여러 종류가 있으며 온도가 20℃에서 2℃ 상승할 때 변하는 안료와 31℃, 45℃, 65℃에서 각각 변하는 안료가 있는데, 이러한 점을 이용하여 다중 온도에 따른 다중의 가역적 색상 변화를 줄 수 있도록 할 수 있다.
예를 들어, 흰색의 산화물과 20℃에서 변하는 블루(Blue) 시온안료가 함유된 혼합체의 경우 20℃ 이하에서는 블루컬러로 보이다가 22℃ 이상의 온도에서는 산화물 고유색상으로 변화하게 된다.
또한, 흰색의 산화물과 31℃에서 변하는 오렌지(Orange) 시온안료가 함유된 혼합체일 경우 31℃ 이상의 열을 가했을 때 35℃ 이상에서는 산화물의 고유색상이 나타나게 되며, 43℃에서 변하는 레드(Red)시온 컬러 복합체의 경우 43℃ 이상의 열을 가했을 때 47℃ 이상에서는 산화물의 고유색상이 나타나게 된다.
특히, 흰색의 산화물과 변화되는 온도대역이 서로 다른 블루와 오렌지 두 가지 시온안료를 조합하여 혼합체를 제조하여 적용하면, 변화되는 온도구간을 3가지로 구분하여 나타내는 등 또 다른 컬러 특성을 구현할 수 있게 되는 것이다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 안료산화물과 시안안료의 혼합으로 된 혼합체와 합성수지의 복합으로 마스터배치를 마련한 후 압출하여 필라멘트(F)를 제작함으로써 기존에 사용되고 3D 프린터를 그대로 사용 할 수 있으며, 특히 3D 형상의 데이터를 기반으로 하는 3D 제품의 출력물이 온도에 따라서 색상이 가역적으로 변화되기 때문에 감성적인 디자인 제품을 다양하게 설계할 수 있게 된다.
본 발명은 3D 프린터를 활용하여 다양한 물품 등을 제조하는 산업분야에 이용될 수 있다.
F : 필라멘트
M : 들국화

Claims (7)

  1. 온도에 따라 색상이 가역적으로 변화되는 시온안료, 상기 시온안료를 분산시키는 분산제를 혼합액과 함께 혼합시켜 혼합체를 마련하는 스텝(S10)과,
    상기 혼합체를 합성수지에 혼합하여 마스터배치를 마련하는 스텝(S20)과,
    상기 마스터배치를 압출하여 온도에 따라 색상이 변화되는 필라멘트를 제조하는 스텝(S30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 S10 스텝에서 불가역적 색상을 나타내는 안료산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 S10 스텝에서
    상기 안료산화물은 알루미나, 산화규소 및 지르코니아 중 어느 하나이고,
    상기 분산제는 암모늄염 또는 아민염이고,
    상기 혼합액은 알코올, 메탄올, 에탄올 및 이소프로필알코올 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 S20 스텝에서 상기 합성수지는
    Poly Lactic Acid(PLA), Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Resin(ABS), Polystylene(PS), Nylon, Ethylene Vinyl Acetate(EVA) 및 Polyethylene terephthalate(PET) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시온안료는 서로 다른 온도에서 색상이 변하는 다중 온도 가역적 시온안료들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 S10 스텝에서,
    상기 안료산화물은 1∼60wt％이고,
    상기 시온안료는 0.1∼30wt％이고,
    상기 분산제는 1∼10wt％이고,
    상기 혼합액은 10∼59wt％인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 S20 스텝에서,
    상기 혼합체는 10∼20wt％이고,
    상기 합성수지는 80∼90wt％인 것을 특징으로 하는 3D 프린터용 스마트 필라멘트 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160014220A (ko) 2014-07-29 2016-02-11 문원하 노즐의 내부에 소노즐을 갖는 3d 프린터용 노즐

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102184360B1 (ko) * 2020-08-25 2020-11-30 대호공구산업 주식회사 3d 프린터용 축광 필라멘트 조성물

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