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KR101416874B1 - Ｌｎｇ선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법 - Google Patents

Ｌｎｇ선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법 Download PDF

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KR101416874B1
KR101416874B1 KR1020120010522A KR20120010522A KR101416874B1 KR 101416874 B1 KR101416874 B1 KR 101416874B1 KR 1020120010522 A KR1020120010522 A KR 1020120010522A KR 20120010522 A KR20120010522 A KR 20120010522A KR 101416874 B1 KR101416874 B1 KR 101416874B1
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triplex
adhesive
heating
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윤원준
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안명호
이윤식
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현대중공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법에 관한 것으로, 상세하게는 LNG선의 화물창의 2차 방벽을 형성하기 위해 사용되는 트리플렉스의 가열 접착장치 및 접착방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치는 제 1 트리플렉스, 접착제 및 제 2 트리플렉스를 적층한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 트리플렉스를 접착시키는 트리플렉스 가열 접착장치에 있어서, 상기 접착제는 우레탄 재질이고, 상기 제 2 트리플렉스 상에 적층되는 완충 부재; 상기 완충 부재 상에 적층되며, 니크롬선의 발열체를 포함하는 가열 부재; 및 상기 가열 부재 상에 적층되는 가압 수단을 포함한다.

Description

ＬＮＧ선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법{Heating bonding apparatus and method of triplex for LNG carrier}
본 발명은 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법에 관한 것으로, 상세하게는 LNG선의 화물창의 2차 방벽을 형성하기 위해 사용되는 트리플렉스의 가열 접착장치 및 접착방법에 관한 것이다.
LNG선의 저장탱크는 -162℃의 극저온 상태의 액화천연가스(LNG)를 저장하기 때문에 1차 방벽, 단열재 및 2차 방벽 구조로 설계되어 열전달을 최소화한다.
액화천연가스와 직접 접촉하는 1차 방벽은 스테인리스강으로 제작된 멤브레인 벽으로 만들어 극저온에 의한 수축응력과 슬로싱에 의한 충격에 견디도록 되어 있다.
1차 방벽과 외벽 사이에는 열전달을 차단하기 위해 폴리우레탄, 플라이우드(plywood) 등으로 구성된 단열재를 채운다.
단열재는 1차 방벽의 외측에 마련되는 1차 단열재와 1차 단열재 외측에 마련되는 2차 단열재로 구성된다.
이때, 상기 2차 방벽은 1차 단열재 사이의 2차 단열재 상에 1차 방벽의 기능을 보완하기 위해 마련되는데, 통상 트리플렉스가 사용된다.
트리플렉스는 기본적으로 알루미늄시트 양면에 유리섬유시트가 접착되어 만들어진 형태로서, 알루미늄시트의 두께나 사용되는 수지에 따라 강성이 상이하다.
2차 방벽으로 사용되는 트리플렉스는 강성이 상이한 2개의 트리플렉스 예를 들면, 리지드 트리플렉스(rigid triplex)와 플렉서블 트리플렉스(flexible triplex)를 접착제를 사용하여 접착함으로써 이루어진다.
2차 방벽으로 사용되는 강성이 상이한 2개의 트리플렉스를 접착하는 방법으로는 트리플렉스 상면에 에어백을 배치하고, 상기 에어백에 공기를 공급하여 그 팽창력을 이용한 반력을 통해 가압하여 트리플렉스들을 접착하는 가압식 접착방식이 있다.
이러한 가압식 접착방식은 에어백의 팽창력을 이용한 반력을 통해 가압력을 제공함과 함께 대략 12시간 이상 접착제를 경화시키는 단계를 거치게 되어, 지속적으로 가압력을 유지해야 하므로, 오랜 작업시간에 의한 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다.
이러한 가압식 접착방식의 문제점을 극복하기 위한 일환으로, 대한민국 등록특허 제0553017호에서는, 스테인리스 강 또는 비철금속으로 이루어진 강성 면상발열체를 갖는 가열패드를 포함하여 가열패드로부터 공급되는 열을 이용하여 트리플렉스들을 접착하는 방식을 제시하고 있다.
하지만, 상기와 같은 가열 패드에 의한 트리플렉스 접착방식은 트리플렉스가 위치하는 단열재의 단차진 영역이나 정렬이 어긋난 단열판에 대해서는 균일한 가압력을 제공하지 못해 압력분포에 대한 균일성을 확보하기에는 부적합하였다.
이러한 단차진 영역에 대한 불균일한 압력분포는 접착부에 버블을 형성하여 접착력 저하는 물론 접착 불량을 유발하고 이러한 접착 불량부를 통해 가스가 누출될 가능성이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고온에 의한 가열이 가능하도록 함으로써, 트리플렉스의 접착부에 대한 경화시간을 단축시킬 수 있으며, 트리플렉스의 표면에 웨이브나 버블의 발생을 방지할 수 있는 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 우레탄 재질의 접착제를 사용함으로써, 트리플렉스의 접착 강도를 향상시키고, 접착 불량에 따른 가스 누출을 방지할 수 있는 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치는 제 1 트리플렉스, 접착제 및 제 2 트리플렉스를 적층한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 트리플렉스를 접착시키는 트리플렉스 접착장치에 있어서, 상기 접착제는 우레탄 재질이고, 상기 제 2 트리플렉스 상에 적층되는 완충 부재; 상기 완충 부재 상에 적층되며, 니크롬선과 같은 금속 발열선의 발열체를 포함하는 가열 부재; 및 상기 가열 부재 상에 적층되는 가압 수단을 포함한다.
이때, 상기 제 2 트리플렉스와 상기 완충 부재 사이에 위치하는 이형필름을 더 포함한다.
상기 이형필름은 테프론, 실리콘 등 표면에너지가 매우 낮고 내열온도가 높은 재질로 코팅된 직물 재질 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 완충 부재는 단층 또는 다층의 실리콘 재질의 폼 또는 패드인 것을 특징으로 한다.
상기 가열 부재는 상기 발열체를 피복하는 코팅재를 더 포함하여 일체화된 면상의 패드인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 가열 접착방법은 제 1 트리플렉스, 접착제 및 제 2 트리플렉스를 적층한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 트리플렉스를 접착시키는 트리플렉스 접착방법에 있어서, 상기 제 1 트리플렉스 상에 우레탄 재질의 접착제를 도포하는 단계; 상기 우레탄 재질의 접착제 상에 상기 제 2 트리플렉스를 적층하는 단계; 상기 제 2 트리플렉스 상에 이형필름, 완충부재, 금속 발열선을 포함하는 가열 부재 및 가압 수단을 순차적으로 적층하는 단계; 및 상기 니크롬선으로부터 발생하는 고온의 열을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제를 가열하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 우레탄 재질의 접착제를 가열하는 동시에, 상기 가압 수단의 가압력을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제를 가압하는 단계를 더 포함한다.
상기 이형필름은 테프론, 실리콘 등 표면에너지가 매우 낮고 내열온도가 높은 재질로 코팅된 직물 재질 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 고온에 의한 가열이 가능하도록 함으로써, 트리플렉스의 접착부에 대한 경화시간을 단축시킬 수 있으며, 단차부 및 정렬이 불규칙한 단열재 구조에서도 균일한 가압력을 제공해 트리플렉스의 표면에 웨이브나 버블의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 우레탄 재질의 접착제를 사용함으로써, 트리플렉스의 접착 강도를 향상시키고, 접착 불량에 따른 가스 누출을 방지할 수 있다.
도 1은 LNG선의 단면구조의 일 예를 보여주는 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 접착 전의 모식도를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 가열 접착장치를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 가열 접착장치를 이용한 트리플렉스 접착 과정을 나타낸 모식도이다.
도 5는 도 4의 A영역의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가열 부재의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7a는 종래 접착장치를 이용하여 트리플렉스를 접착한 후의 압력 분포를 보인 상태도이다.
도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 접착장치를 이용하여 트리플렉스를 접착한 후의 압력 분포를 보인 상태도이다.
도 8a는 종래 접착장치를 이용하여 접착한 후의 트리플렉스의 표면을 보인 상태도이다.
도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 접착장치를 이용하여 접착한 후의 트리플렉스의 표면을 보인 상태도이다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해서 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 본 발명의 실시 예는 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 충분히 전달하기 위하여 제공되는 것이므로, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다.
도 1은 LNG선의 단면구조의 일 예를 보여주는 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 접착 전의 모식도를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 가열 접착장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트리플렉스 가열 접착장치를 이용한 트리플레스 접착 과정을 나타낸 모식도이고, 도 5는 도 4의 A영역의 확대도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가열 부재의 구성을 나타낸 도면이다.
한편, 도 7a 및 도 7b는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 접착장치를 이용하여 트리플렉스를 접착한 후의 각각의 압력 분포를 보인 상태도들이며, 도 8a 및 도 8b는 종래 및 본 발명의 실시 예에 따른 접착장치를 이용하여 접착한 후의 각각의 트리플렉스의 표면을 보인 상태도들이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 접착방법은 2차 단열재(100) 상에 형성되는 제 1 트리플렉스(300) 상에 접착제(400)를 도포하고, 상기 접착제(400) 위에 제 2 트리플렉스(500)를 적층한 후, 접착장치(600)를 상기 제 2 트리플렉스(500)에 적층한 상태에서 가압 및 가열을 통해 상기 제 1 트리플렉스(300)와 상기 제 2 트리플렉스(400)를 접착시키게 되며, 접착장치(600)의 최상면은 1차 단열재(200)에 볼트(20) 등의 결합수단으로 고정되는 지지대(10)에 의해 높이 방향에 대해 구속된다.
이하, 제 1 트리플렉스(300)와 제 2 트리플렉스(500)에 접착제(400)가 개재된 적층 구조를 트리플렉스(T)라고 한다.
또한, 상기 2차 단열재(100) 사이의 빈 공간에는 플랫 조인트 또는 조인트 필러 등이 개재된다.
이때, 종래에는 상기 접착제(400)로서 GTT사에서 인증된 에폭시 접착제를 사용하였으나, 본 실시 예에 따른 상기 접착제(400)는 우레탄 계열 접착제로서, 에폭시 접착제보다 접착력이 우수하여 제 1 및 제 2 트리플렉스(300, 500)의 접착 강도를 향상시킬 수 있고, 고온에 의한 접착이 가능하므로, 종래보다 접착부에 대한 경화시간을 단축시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 접착장치(600)는 상기 제 2 트리플렉스(400) 상에 적층되는 완충 부재(610), 상기 완충 부재(610) 상에 적층되는 가열 부재(620) 및 상기 가열 부재(620) 상에 적층되는 가압 수단(630)을 포함하며, 상기 제 2 트리플렉스(400)와 상기 완충 부재(610) 사이에 개재되는 이형필름(640)을 더 포함할 수 있다.
상기 완충 부재(610)는 상측에 배치된 가열 부재(620)로부터 공급되는 열과 가압 수단(630)에 의한 가압력을 전달받아 아래쪽에 배치된 트리플렉스(T)로 균일한 열적 균형과 균일한 가압력을 제공한다.
바람직하게 이러한 완충 부재(610)는 전체적으로 탄성 복원력을 유지하되, 가열 부재(620)로부터 공급되는 열로부터 안정성을 유지하도록 하는 구조를 가지며, 단층 또는 다층의 실리콘 재질의 폼 또는 패드로 형성될 수 있다. 이외에 상기 완충 부재(610)는 실리콘 고무와 실리콘 폼의 다층 구조로 형성될 수도 있다.
상기 가열 부재(620)는 외부로부터 공급되는 전원을 인가받아 열을 발생시키는 발열체(621)를 코팅재(623)로 피복하여 일체화된 면상의 패드로서, 상기 코팅재(623)는 열경화성 수지, 열가소성 수지, 천, 유기 또는 무기직물로 구성된 복합 재료로 형성될 수 있으며, 내열성이 우수한 실리콘 고무와 전열성을 높이기 위한 첨가제를 배합한 재료로 형성될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 가열 부재(620)의 발열체(621)로는 니크롬선과 같은 금속 발열선을 사용한다. 니크롬선은 니켈, 크롬의 합금으로 저항이 커서 고온의 열을 제공하는 데 유리하고, 고온에서도 잘 산화되지 않으며, 내구성이 우수하여 장시간 사용이 가능하다는 장점이 있다.
본 실시 예에서는 접착제로서 에폭시 접착제 대신 우레탄 계열 재질의 접착제를 사용하여 고온에서 접착제를 경화시킴으로써 경화시간을 단축시키고 접착제의 점도를 낮추어 우수한 접착력을 확보하고자 하는 목적에 따라, 고온의 열을 공급할 필요가 있는데, 이처럼 가열 부재(620)의 발열체(621)로 니크롬선을 사용하면, 고온의 열을 공급하는 것이 가능하여, 종래보다 접착부에 대한 경화시간을 단축시킬 수 있다.
또한, 상기와 같이 니크롬선과 같은 금속 발열선의 발열체(621)와 코팅재(623)가 일체화된 가열 부재(620)는 유연성을 가지기 때문에, 트리플렉스(T) 부착위치에서 1차 또는 2차 단열재 각각의 상면 레벨 간 차이에 의한 단차 발생에도 불구하고 균일한 표면 상태를 유지할 수 있도록 하여, 압력분포에 대한 균일성을 확보할 수 있다.
도 6을 참조하면, 가열 부재(620)의 발열체(621)로 연결되는 전원케이블 상에는 온도제어장치(625)를 부가하여 작업에 필요한 목표 온도를 설정하거나 목표 온도의 지속시간, 혹은 목표 온도의 초과 등을 감시하여 자동 차단하거나 경보 등의 알림수단을 통해 주위 작업자에게 경보할 수 있도록 할 수 있다.
물론, 이러한 가열 부재(620)에 부가되는 온도제어장치(625)는 가압 수단(630)의 가압 조건과 상응하여 그 설정 온도 및 지속시간을 병행하여 조절하여야 할 것이다.
상기 가압 수단(630)은 두 가압판(631, 633) 사이에 에어백(635)이 개재된 상태로서, 상기 에어백(635)에 에어 공급 정도에 따른 팽창력을 통해 아래쪽 가열 부재(620)를 향해 소정의 가압력을 제공한다.
상기 이형필름(640)으로는, 본 발명에 따른 LNG선의 리플렉스 접착장치(600)의 가열 부재(620)는 고온의 열을 발생시키기 때문에, 고온의 열에 대한 내구성이 강한 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 이형필름(640)은 바람직하게 테프론(teflon) 혹은 실리콘 등 표면 에너지가 매우 낮고 내열온도가 높은 재질로 코팅된 직물 재질 또는 이들의 조합으로 이루어진 것을 사용하며, 테프론(teflon)은 내열성이 좋기 때문에 고온의 열에 대해서 안정적이고 여러 번 재사용할 수 있는 장점이 있다.
상기 이형필름(640)은 재질 특유의 이형성으로 접착 장치(600)와 트리플렉스(T)를 분리하는 기능과 접착제(400)에 의해 오염되지 않도록 하고 트리플렉스(T)의 표면을 더욱 평활하게 하는 기능을 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 접착방법을 살펴보면, 2차 단열재(100) 상에 위치하는 제 1 트리플렉스(300) 상에 접착제(400)를 도포하고, 상기 접착제(400) 상에 제 2 트리플렉스(500)를 적층한다. 이때, 상기 접착제(400)는 우레탄 재질의 접착제이다.
이후, 상기 제 2 트리플렉스(500) 상에 이형필름(640), 완충 부재(610), 니크롬선(621)을 포함하는 가열 부재(620) 및 가압 수단(630)을 순차적으로 적층한다.
이후, 상기 가열 부재(620)의 니크롬선(621)으로부터 발생하는 고온의 열을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제(400)를 가열하는 한편, 상기 가압 수단(630)의 가압력을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제(400)를 가압하여 상기 우레탄 재질의 접착제(400)를 경화시킴으로써, 상기 제 1 트리플렉스(300)와 상기 제 2 트리플렉스(500)를 접착시킨다.
한편, 도 7a를 참조하면, 양측 단열재의 정렬이 불규칙한 상태에서 종래의 가열 접착장치를 이용하여 트리플렉스를 접착한 경우에 있어서, 낮은 레벨의 단열재에 있어서는 가압력이 거의 발생하지 못하는 현상을 확인할 수 있다.
반면, 도 7b를 참조하면, 양측 단열재의 정렬이 불규칙한 동일 조건에서 본 발명에 따른 가열 접착장치를 이용하여 트리플렉스를 접착한 경우에는 낮은 레벨의 양측 단열재에서 모두 고른 압력분포를 보이는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 종래의 접착장치에 의해 접착된 트리플렉스의 표면에는 웨이브 현상, 버블이 발생한 것을 확인할 수 있으나, 본 발명에 따른 접착장치에 의해 접착된 트리플렉스의 표면에는 웨이브 현상이나 버블이 발생하지 않아, 균일한 표면상태를 확보함을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치 및 접착방법을 예시한 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예와 도면에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
100 : 1차 단열재 200 : 2차 단열재
300 : 제 1 트리플렉스 400 : 접착제
500 : 제 2 트리플렉스 600 : 부착장치
610 : 완충 부재 620 : 가열 부재
621 : 발열체 623 : 코팅재
625 : 온도조절장치 630 : 가압 수단
631, 633 : 가압판 635 : 에어백
T : 트리플렉스

Claims (8)

  1. 제 1 트리플렉스, 접착제 및 제 2 트리플렉스를 적층한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 트리플렉스를 접착시키는 트리플렉스 가열 접착장치에 있어서,
    상기 접착제는 우레탄 재질이고, 상기 제 2 트리플렉스 상에 적층되는 완충 부재; 상기 완충 부재 상에 적층되며, 니크롬선으로 이루어진 발열체를 포함하는 가열 부재; 및 상기 가열 부재 상에 적층되는 가압 수단; 을 포함하고,
    상기 제 2 트리플렉스와 상기 완충 부재의 사이에는 재질 특유의 이형성을 통해 접착 장치와 제 1,2 트리플렉스를 분리하고, 접착제에 의해 제 1,2 트리플렉스가 오염되지 않도록 하면서, 접착제에 의해 접착되는 제 1,2 트리플렉스의 표면을 평활시키도록, 일정한 표면에너지와 일정한 내열온도를 가지는 테프론과 실리콘 중 어느 하나로 코팅되는 직물 재질 또는 이들의 조합으로 이루어진 이형필름을 구성하는 것을 특징으로 하는 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 부재는 단층 또는 다층의 실리콘 재질의 폼 또는 패드인 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열 부재는 상기 발열체를 피복하는 코팅재를 더 포함하여 일체화된 면상의 패드인 LNG선의 트리플렉스 가열 접착장치.
  6. 제 1 트리플렉스, 접착제 및 제 2 트리플렉스를 적층한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 트리플렉스를 접착시키는 트리플렉스 접착방법에 있어서,
    상기 제 1 트리플렉스 상에 우레탄 재질의 접착제를 도포하는 단계;
    상기 우레탄 재질의 접착제 상에 상기 제 2 트리플렉스를 적층하는 단계;
    상기 제 2 트리플렉스 상에 재질 특유의 이형성을 통해 접착 장치와 제 1,2 트리플렉스를 분리하고, 접착제에 의해 제 1,2 트리플렉스가 오염되지 않도록 하면서, 접착제에 의해 접착되는 제 1,2 트리플렉스의 표면을 평활시키도록, 일정한 표면에너지와 일정한 내열온도를 가지는 테프론과 실리콘 중 어느 하나로 코팅되는 직물 재질 또는 이들의 조합으로 이루어진 이형필름을 적층하는 단계;
    상기 이형필름 상에 완충부재, 니크롬선으로 이루어진 발열체를 포함하는 가열 부재 및 가압 수단을 순차적으로 적층하는 단계;
    상기 가열 부재로부터 발생하는 고온의 열을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제를 가열하는 단계; 를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 LNG선의 트리플렉스 가열 접착방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 우레탄 재질의 접착제를 가열하는 동시에, 상기 가압 수단의 가압력을 이용하여 상기 우레탄 재질의 접착제를 가압하는 단계를 더 포함하는 LNG선의 트리플렉스 가열 접착방법.
  8. 삭제
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