공주 송산리 고분군은 1997년 남조류의 발생 이후, 지속적으로 생물피해에 의한 정밀조사가 이루어져 왔다. 6호분 현실은 조사기간 동안 $18.6{\sim}19.8^{\circ}C$, 94.3~99.9%, 무령왕릉 현실은 $17.3{\sim}18.53^{\circ}C$, 73.2~96.45% 분포를 보였으며, 고분 내부의 송풍구를 재설치하는 공사를 전후로 하여 습도의 변화폭이 크게 나타났다. 외부온도가 높아지면 결로는 바닥면과 북측방향에 집중적으로 나타났으며, 특히 공조기가 가동 중일 때 송풍구로부터 불어오는 바람의 방향에 의해 각 방위의 벽체에서 크게는 $2.8^{\circ}C$까지 온도차가 확인되었다. 고분 내부의 공기중 및 벽체 표면에서 곰팡이보다 세균의 개체수가 더 높게 나타났으며 Alternaria sp., Aspergillus sp., Penicillium sp. 등의 곰팡이 20종과 Pseudomonas sp., Arthrobacter sp. 등 세균 19종을 분리 동정하였다. 고분 내부에 존재하는 미생물은 문화재의 원형 손상 등의 문제를 발생시킬 수 있으므로 미생물 의 생장 가능성을 예측하고 고분 내 미시환경 조건이 벽화의 손상에 미치는 영향성을 파악하여 고분의 장기적인 보존방안을 마련해야 한다.
공주 송산리 고분군은 1997년 남조류의 발생 이후, 지속적으로 생물피해에 의한 정밀조사가 이루어져 왔다. 6호분 현실은 조사기간 동안 $18.6{\sim}19.8^{\circ}C$, 94.3~99.9%, 무령왕릉 현실은 $17.3{\sim}18.53^{\circ}C$, 73.2~96.45% 분포를 보였으며, 고분 내부의 송풍구를 재설치하는 공사를 전후로 하여 습도의 변화폭이 크게 나타났다. 외부온도가 높아지면 결로는 바닥면과 북측방향에 집중적으로 나타났으며, 특히 공조기가 가동 중일 때 송풍구로부터 불어오는 바람의 방향에 의해 각 방위의 벽체에서 크게는 $2.8^{\circ}C$까지 온도차가 확인되었다. 고분 내부의 공기중 및 벽체 표면에서 곰팡이보다 세균의 개체수가 더 높게 나타났으며 Alternaria sp., Aspergillus sp., Penicillium sp. 등의 곰팡이 20종과 Pseudomonas sp., Arthrobacter sp. 등 세균 19종을 분리 동정하였다. 고분 내부에 존재하는 미생물은 문화재의 원형 손상 등의 문제를 발생시킬 수 있으므로 미생물 의 생장 가능성을 예측하고 고분 내 미시환경 조건이 벽화의 손상에 미치는 영향성을 파악하여 고분의 장기적인 보존방안을 마련해야 한다.
After occurrence of Cyanobacteria in 1997, Songsan-ri tombs located in Gonju have been investigated to monitor for biological damage. The room temperature of Tomb No.6 was $18.6{\sim}19.8^{\circ}C$ and the relative humidity was 94.3~99.9%. The temperature of Royal Tomb of King Muryeong wa...
After occurrence of Cyanobacteria in 1997, Songsan-ri tombs located in Gonju have been investigated to monitor for biological damage. The room temperature of Tomb No.6 was $18.6{\sim}19.8^{\circ}C$ and the relative humidity was 94.3~99.9%. The temperature of Royal Tomb of King Muryeong was $17.3{\sim}18.53^{\circ}C$ and the relative humidity was 73.2~96.45%. The variation of relative humidity increased after setting up air vents. If the outside temperature increases, dew condensation occurs on the floor and the north side. When conditioning equipment operates, the maximum temperature differences between walls is $2.8^{\circ}C$. Bacteria from the air of the tomb and on the surface of the walls outnumbered fungi. 20 species of fungi including Alternaria sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., and 19 species of bacteria including Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., are identified. Microbes in the tombs may damage cultural heritage. The growth possibility of microbes should be estimated because the microbes in the tombs may damage mural painting. The interrelation between microenvironmental condition and biological damage of mural painting should be researched to come up with an long-term conservation method.
After occurrence of Cyanobacteria in 1997, Songsan-ri tombs located in Gonju have been investigated to monitor for biological damage. The room temperature of Tomb No.6 was $18.6{\sim}19.8^{\circ}C$ and the relative humidity was 94.3~99.9%. The temperature of Royal Tomb of King Muryeong was $17.3{\sim}18.53^{\circ}C$ and the relative humidity was 73.2~96.45%. The variation of relative humidity increased after setting up air vents. If the outside temperature increases, dew condensation occurs on the floor and the north side. When conditioning equipment operates, the maximum temperature differences between walls is $2.8^{\circ}C$. Bacteria from the air of the tomb and on the surface of the walls outnumbered fungi. 20 species of fungi including Alternaria sp., Aspergillus sp., Penicillium sp., and 19 species of bacteria including Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., are identified. Microbes in the tombs may damage cultural heritage. The growth possibility of microbes should be estimated because the microbes in the tombs may damage mural painting. The interrelation between microenvironmental condition and biological damage of mural painting should be researched to come up with an long-term conservation method.
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문제 정의
고분 또는 동굴과 같은 밀폐된 조건 하에서 미생물의 생장은 번식함과 동시에 제어와 관리에 많은 어려움이 있으며 그 보존대책 방안의 마련도 시급하다. 따라서 본 연구에서는 고분 내 부유 미생물을 포집하고 벽체에 존재하는 미생물 동정을 통해 향후 발생 가능성이 있는 생물피해를 예측하고자 한다. 또한 고분 내 온습도 및 표면온도 변화 조사를 통해 공조기 가동이 고분 내 보존환경에 미치는 영향을 평가하고 향후 생물피해 발생을 제어하기 위한 보존환경 설정을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 고분 내 부유 미생물을 포집하고 벽체에 존재하는 미생물 동정을 통해 향후 발생 가능성이 있는 생물피해를 예측하고자 한다. 또한 고분 내 온습도 및 표면온도 변화 조사를 통해 공조기 가동이 고분 내 보존환경에 미치는 영향을 평가하고 향후 생물피해 발생을 제어하기 위한 보존환경 설정을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
2010년 5월 12일부터 8월 16일까지 약 3개월간 온․습도 측정계(Testo 177-H1, Testo 175-H2, Germany)를 1시간 단위 자동측정 조건으로 설정하여 6호분 및 무령왕릉 현실의 서측 벽면에 설치하였다.
곰팡이는 TSA 배지, 세균은 NA(Nutrient Agar)배지로 옮겨 28℃ 미생물배양기에서 4일간 배양하였다. 2차 형태분류를 실시하여 단일 종으로 분리한 후 곰팡이는 18S rRNA region, 세균은 16S rRNA region의 염기서열 분석을 실시하였다. i-genomic BYF DNA Extraction Mini Kit(iNtRON)를 사용하여 gDNA를 추출하고 곰팡이는 ITS1(5'-TCCGTAGGTGA ACCTGC GG-3 ')/ ITS4(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer, 세균은 27f(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')/ 1492r(5'- GGTTACCTTGTTACGACTT-3') primer를 이용하여 선택영역을 증폭하였다(Table 3).
i-genomic BYF DNA Extraction Mini Kit(iNtRON)를 사용하여 gDNA를 추출하고 곰팡이는 ITS1(5'-TCCGTAGGTGA ACCTGC GG-3 ')/ ITS4(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer, 세균은 27f(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')/ 1492r(5'- GGTTACCTTGTTACGACTT-3') primer를 이용하여 선택영역을 증폭하였다(Table 3).
공기중부유균 포집을 통해 곰팡이 14종, 세균 17종으로 1차 분류하였다. 벽체 표면에서는 곰팡이 6종, 세균 8종을 분류하였다.
공기포집 및 벽체표면으로부터 채집한 미생물 중 배지 상에서 성장한 미생물의 군집(colony) 형태, 색상, 크기 등의 차이를 기준으로 단군집 분리(single colony)를 실시하였다. 곰팡이는 TSA 배지, 세균은 NA(Nutrient Agar)배지로 옮겨 28℃ 미생물배양기에서 4일간 배양하였다.
벽화표면에 결로현상을 예측하기 위해서 적외선 온도계(testo, 830-T2)를 사용하여 6호분과 무령왕릉 현실의 표면온도를 측정하였다. 동ㆍ서ㆍ남ㆍ북 방위별 벽체와 천정부를 아홉 개의 공간으로 나누어 측정하였다. 조사 기간 중 고분 내부의 사진촬영, 전기 공사 등이 진행되어 고분 내부에 설치된 공조기의 가동 및 정지된 경우가 있으며, 표면온도 측정의 경우 직접 공조의 영향을 받을 수 있으므로 공조기의 운행 여부를 참고하였다(Table 1).
멸균된 Nitro cellulose(NC) 멤브레인과 멸균봉을 이용하여 고분의 벽체 표면으로부터 미생물을 채집하였다. 멸균수로 충분히 적신 NC 멤브레인을 벽화표면에 흡착시켜 10분 경과 후 수집하여 TSA 배지에 접종하였다. 벽체 표면이 균일하지 않아 멤브레인이 흡착되지 않는 경우에는 멸균봉을 이용하여 벽체 표면을 닦아내어 TSA 배지에 직접 도말하였다.
벽화표면에 결로현상을 예측하기 위해서 적외선 온도계(testo, 830-T2)를 사용하여 6호분과 무령왕릉 현실의 표면온도를 측정하였다. 동ㆍ서ㆍ남ㆍ북 방위별 벽체와 천정부를 아홉 개의 공간으로 나누어 측정하였다.
외부 환경과 고분 내부의 미생물 종 특성을 비교하기 위해 공기중 미생물 포집을 실시하였다. 송산리고분군 6호분 및 무령왕릉 현실 내부에서 공기포집기(BUCK, APB-708000, USA)를 사용하여 공기 250리터를 멸균된 TSA(Tryptone Soy Agar) 배지를 통과하도록 하여 각각 2회씩 포집하였다. 대조군으로는 고분 외부의 공기를 동일한 방법으로 여과하여 미생물을 포집하였다.
외부 환경과 고분 내부의 미생물 종 특성을 비교하기 위해 공기중 미생물 포집을 실시하였다. 송산리고분군 6호분 및 무령왕릉 현실 내부에서 공기포집기(BUCK, APB-708000, USA)를 사용하여 공기 250리터를 멸균된 TSA(Tryptone Soy Agar) 배지를 통과하도록 하여 각각 2회씩 포집하였다.
i-genomic BYF DNA Extraction Mini Kit(iNtRON)를 사용하여 gDNA를 추출하고 곰팡이는 ITS1(5'-TCCGTAGGTGA ACCTGC GG-3 ')/ ITS4(5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3') primer, 세균은 27f(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3')/ 1492r(5'- GGTTACCTTGTTACGACTT-3') primer를 이용하여 선택영역을 증폭하였다(Table 3). 자동염기서열결정기(Automatic DNA sequencer; Perkin-Elmer)를 이용하여 염기서열을 분석하고 genebank(NCBI, National Center fir Biotechnology Information)의 데이터베이스 BlastN Search 프로그램을 이용하여 동정하였다.
동ㆍ서ㆍ남ㆍ북 방위별 벽체와 천정부를 아홉 개의 공간으로 나누어 측정하였다. 조사 기간 중 고분 내부의 사진촬영, 전기 공사 등이 진행되어 고분 내부에 설치된 공조기의 가동 및 정지된 경우가 있으며, 표면온도 측정의 경우 직접 공조의 영향을 받을 수 있으므로 공조기의 운행 여부를 참고하였다(Table 1).
대상 데이터
남조류가 발생되었다. 국립문화재연구소 주관으로 1996년부터 5월부터 1997년 4월까지 1년간 보존처리를 실시하고 고분 내에 서식하는 조류의 제거 및 고분 내 습기 및 결로현상 제거를 위한 공기조화시설 등의 연구를 진행하였다(Suh et al., 1998). 송산리고분군 2차 종합정밀조사에서는 1999년 보수공사 전후의 고분 내외부 현황 대비분석, 고분군 누수여부, 고분군 구조거동 및 안정상태 계측, 고분군 주변 환경 상시모니터링, 고분 내 남조류 제거후의 생태계 변화 등에 관한 연구를 실시하였다(Suh et al.
송산리고분군 6호분 및 무령왕릉 현실 내부에서 공기포집기(BUCK, APB-708000, USA)를 사용하여 공기 250리터를 멸균된 TSA(Tryptone Soy Agar) 배지를 통과하도록 하여 각각 2회씩 포집하였다. 대조군으로는 고분 외부의 공기를 동일한 방법으로 여과하여 미생물을 포집하였다. 포집한 미생물은 28℃ 배양기에서 4일간 배양하였다.
멸균된 Nitro cellulose(NC) 멤브레인과 멸균봉을 이용하여 고분의 벽체 표면으로부터 미생물을 채집하였다. 멸균수로 충분히 적신 NC 멤브레인을 벽화표면에 흡착시켜 10분 경과 후 수집하여 TSA 배지에 접종하였다.
성능/효과
5~2℃ 차로 유지되고 있었다. 1차 및 2차 측정에서는 결로 발생이 예상되지 않았으며, 3차 측정 시기에 전체적으로 결로가 발생할 것으로 예측되었다(Table 6). 특히, 6호분과 동일하게 바닥면을 위주로 결로 발생이 예측되었다.
2010년 5월 12일부터 8월 16일까지 약 3개월간 고분 내부의 온습도 측정을 실시한 결과, 6호분은 고분 내 공조시스템의 가동 여부에 따라서 1.79~2.82%의 비교적 적은 습도변화를 보였다. 무령왕릉은 공조기가 가동되는 동안에도 10% 이상의 높은 습도변화를 나타내었으며, 공조기의 가동이 중지되면서 그 폭이 더욱 증가하는 것으로 나타났다.
6호분 서쪽 흙벽에서는 미생물이 확인되지 않았으며, 남쪽 전돌에서 곰팡이 1종, 세균 1종이 분리되었다(Table 8). 무령왕릉의 경우 방위별로 볼 때 동쪽에서 곰팡이 1종, 세균 2종, 서쪽에서 세균 3종, 남쪽에서 곰팡이 3종, 세균 8종, 북쪽에서 곰팡이 1종, 세균 4종이 분리되었다.
6호분 전돌의 표면온도를 측정 결과, 1차 측정부터 2차 측정까지는 표면온도가 평균 19.0℃에서 16.7℃로 감소하다가 3차 측정 시 21.0℃로 증가하였다(Table 4). 공조기운행과 관련하여 추측하였을 때 표면온도가 가장 낮은 것으로 확인되는 2차 측정의 경우에만 공조기가 운행되었으며, 3차 측정 시에는 공조를 통해 온도가 낮게 유지되던 것이 운행을 중지하면서 급격한 온도의 증가를 보인 것으로 판단된다.
6호분 현실 일별 평균 온습도를 3개월간 조사한 결과 18.6~19.8℃, 습도는 94.3~99.9% 분포를 보이는 것을 확인하였다. 특히 고분 내부 사진 실측촬영을 위하여 제거하였던 송풍구(duct)를 재설치하는 공사가 진행된 7월 1일을 전후로 하여 습도의 변화폭이 크게 나타났다(Figure 2).
Duct 공사를 완료한 이후 7월 2일부터 8월 13일까지 온도는 19.06~19.62℃, 습도는 94.25~98.11%로, 공조기가 가동할 경우 온도는 상승하고 습도는 줄어드는 양상을 보였다.
무령왕릉의 경우 방위별로 볼 때 동쪽에서 곰팡이 1종, 세균 2종, 서쪽에서 세균 3종, 남쪽에서 곰팡이 3종, 세균 8종, 북쪽에서 곰팡이 1종, 세균 4종이 분리되었다. 곰팡이보다는 세균 개체수가 더 많이 확인되었으며, 이는 공기중부유균 포집 결과와 일치하였다.
공기중 및 벽체 표면으로부터 곰팡이 20종, 세균 19종을 분리 동정하였다. Alternaria sp.
0℃로 증가하였다(Table 4). 공조기운행과 관련하여 추측하였을 때 표면온도가 가장 낮은 것으로 확인되는 2차 측정의 경우에만 공조기가 운행되었으며, 3차 측정 시에는 공조를 통해 온도가 낮게 유지되던 것이 운행을 중지하면서 급격한 온도의 증가를 보인 것으로 판단된다. 방위별 온도변화를 비교할 경우, 송풍구가 제거된 1차 측정에서는 방위에 따른 차이가 나타나지 않았으나 송풍구를 설치하고 공조기가 가동되었던 2차 측정의 경우 온도는 평균적으로 동측면(17.
1℃) 순으로 온도가 낮은 것을 볼 수 있다. 그러나 3차 측정 시 다시 뚜렷한 방위별 온도차이가 발생하지 않는 것으로 보아 2차 측정에서 나타났던 방위에 따른 표면온도의 차이는 송풍구를 통해 현실로 들어오는 바람의 방향과 기류가 벽체 온도 차이를 발생시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 1차 및 2차 측정 시기에는 전체적으로 표면 결로가 예상되었으나 3차 측정시기에는 결로 예상지점이 각 방위별 바닥면으로 제한되는 것을 확인하였다(Table 5).
그러나 3차 측정 시 다시 뚜렷한 방위별 온도차이가 발생하지 않는 것으로 보아 2차 측정에서 나타났던 방위에 따른 표면온도의 차이는 송풍구를 통해 현실로 들어오는 바람의 방향과 기류가 벽체 온도 차이를 발생시키는 것을 확인할 수 있었다. 또한 1차 및 2차 측정 시기에는 전체적으로 표면 결로가 예상되었으나 3차 측정시기에는 결로 예상지점이 각 방위별 바닥면으로 제한되는 것을 확인하였다(Table 5). 이는 여름철에는 외기상의 영향에 따라 천정면보다 바닥면의 표면온도가 더 낮기 때문이며 이러한 결과를 통해 계절별로 결로 예측 지점이 변화할 수 있을 것으로 추정된다.
82%의 비교적 적은 습도변화를 보였다. 무령왕릉은 공조기가 가동되는 동안에도 10% 이상의 높은 습도변화를 나타내었으며, 공조기의 가동이 중지되면서 그 폭이 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 이는 모형고분 내부를 공조기 작동 없이 자연 상태로 두었을 때의 상대습도가 77~100%까지 유동적으로 변화하며 외기온도나 일기에 따라 다소 영향을 받는다는 결과와 일치하였다(Lee K.
무령왕릉의 표면온도 측정 결과, 현실의 온도와 상대습도 모두 점점 증가하는 양상을 보였으며, 표면온도의 경우 1차와 2차 측정값이 유사하다가 3차 측정에서 1.6℃ 가량 증가하였다. 방위에 따른 온도차이는 모든 측정시기에서 0.
외부는 곰팡이 113개체, 세균 18개체로 곰팡이의 분포가 훨씬 높게 나타났다(Table 7). 반면에 6호분과 무령왕릉 현실에서는 곰팡이보다 세균의 개체수가 더욱 높게 나타났다.
, 2002). 특히 6호분의 경우 공조기가 가동 중일 때 송풍구로부터 불어오는 바람의 방향에 의해 각 방위의 벽체에서 크게는 2.8℃까지 온도차가 나타남에 따라 고분내 기류가 벽체 및 벽화에 직접적으로 영향을 주고 있는 것을 확인하였다.
포집위치에 따른 분포는 6호분의 경우 곰팡이 12종, 세균 11종이 공기포집을 통해 확인되었고, 서벽 표면에서 곰팡이 1종(Engyodontium album), 세균 1종(Bacillus simplex)이 동정되었다(Table 11, 12). 특히 벽체의 포집 위치가 서벽과 남벽에 한정되어 있으므로 공기중 및 벽면에서 확인되는 곰팡이와 세균의 유사성은 확인되지 않았다. 무령왕릉에서는 곰팡이 5종, 세균 9종이 공기중에서 확인되었고, 벽체 표면의 경우 곰팡이 6종, 세균 7종이 분리되었다.
고분 내부로 통하는 여러 개의 문과 통로를 통해 외부 공기의 유입을 막아주고 있기 때문에 외부에 비해 곰팡이의 개체수가 더욱 적은 것으로 판단된다. 특히 세균의 경우 현실 내부의 토양에 존재하는 토양미생물로 인하여 외부에 비해 개체수가 많은 것으로 확인되었다. 형태분류를 통해 확인된 곰팡이와 세균의 총 수에는 외부와 고분 내부 모두 유사한 양상을 나타내었다.
, 2010) 고분 및 동굴 내부에 조성된 고습, 저온의 환경에서도 충분히 성장할 수 있는 것으로 확인된다. 포집위치에 따라 비교할 경우 벽체 표면에 비해 공기중으로부터 더욱 다양한 곰팡이와 세균이 존재하는 것으로 확인되었으며, 두 공간 사이의 균주에 대한 유사성이 낮은 것으로 나타났다.
포집위치에 따른 분포는 6호분의 경우 곰팡이 12종, 세균 11종이 공기포집을 통해 확인되었고, 서벽 표면에서 곰팡이 1종(Engyodontium album), 세균 1종(Bacillus simplex)이 동정되었다(Table 11, 12). 특히 벽체의 포집 위치가 서벽과 남벽에 한정되어 있으므로 공기중 및 벽면에서 확인되는 곰팡이와 세균의 유사성은 확인되지 않았다.
벽체 표면에서는 곰팡이 6종, 세균 8종을 분류하였다. 형태 분류된 종에 대한 유전자 분석을 실시한 결과 총 곰팡이 20종, 세균 19종으로 확인되었다(Table 9, 10). 곰팡이 20종은 모두 자낭균류로 분류되며, 세균은 Actinobacteria 4종, Firmicutes 12종, Proteobacteria 2종, Deniococcus-Thermus 1종으로 분류된다.
특히 세균의 경우 현실 내부의 토양에 존재하는 토양미생물로 인하여 외부에 비해 개체수가 많은 것으로 확인되었다. 형태분류를 통해 확인된 곰팡이와 세균의 총 수에는 외부와 고분 내부 모두 유사한 양상을 나타내었다.
후속연구
, 2007). 또한 고분 내부에 존재하는 미생물의 활동에 의해 원형 손상 등의 문제가 발생할 수 있으므로(McNamara, C.J. et al., 2006) 고분 내 미생물 분포 비교를 통한 장기적인 미생물 생장 가능성을 예측하고 고분 내 미시환경 조건이 벽화의 손상에 미치는 영향에 대한 종합적인 연구를 통해 고분의 장기적인 보존방안 대책이 시급히 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
연구를 수행한 2010년 당시에는 전실에 항온항습장치가 설치되어 있고 송풍구를 통하여 고분 내 현실로 공기를 순환시키는 방법으로 온⋅습도를 조절하고 있었다고 본 이유는?
송산리고분군 내부에 설치된 제습기의 고장으로 인하여 남조류가 발생하게 됨에 따라 고분 현황에 맞는 새로운 공기조화시스템에 대한 연구가 진행되었다(Lee, 1997). 따라서 연구를 수행한 2010년 당시에는 전실에 항온항습장치가 설치되어 있고 송풍구를 통하여 고분 내 현실로 공기를 순환시키는 방법으로 온⋅습도를 조절하고 있었다.
공주 송산리 고분군은 1997년 남조류의 발생 이후 무엇에 의한 정밀조사가 이뤄져 왔는가?
공주 송산리 고분군은 1997년 남조류의 발생 이후, 지속적으로 생물피해에 의한 정밀조사가 이루어져 왔다. 6호분 현실은 조사기간 동안 $18.
고분의 특징은?
고분은 과거에 시신을 매장하기 위해 만든 무덤으로, 외부 환경과 차단된 저온․고습의 환경조건을 유지한다. 관람객 및 조사원의 출입 등으로 외부로부터 공기가 유입되면 고분내의 자연적인 환경조건이 일시적으로 변화할 수 있다.
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