[논문]타일 떠붙임 시멘트 모르타르의 배합비 변화에 따른 품질 특성 및 시공성에 대한 관능 평가

황인성; 기태경; 한동엽; 노상균

doi:10.5345/jkibc.2021.21.1.011

타일 떠붙임 시멘트 모르타르의 배합비 변화에 따른 품질 특성 및 시공성에 대한 관능 평가
Sensory Evaluation of Quality and Constructability of Cement Mortar for Tile Direct Setting Method Depending on Mix Proportions 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.21 no.1, 2021년, pp.11 - 19

황인성 (R＆) , 기태경 (D Center, Asiacement) , 한동엽 (Institute of Technology, Asiacement) , 노상균 (Department of Architectural Engineering, Gyeongsang National University)

초록
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본 연구는 타일 떠붙임 시멘트 모르타르의 시멘트 : 잔골재의 혼합 비율인 모르타르 배합비에 따른 품질 특성 및 시공성에 대한 관능 평가를 실시한 것이다. 즉, 타일 시공 후 타일 탈락 하자와 관련한 타일 부착량 및 바탕 부착 하중 시험을 통해 타일 떠붙임 시공 시 콘크리트 바탕면과 타일면의 부착 성상이 서로 다른 것을 알 수 있었다. 또한, 시공성에 관한 관능 평가 결과 타일 떠붙임 모르타르의 시멘트에 대한 잔골재의 질량 비율인 S/C 6 이상은 도기질 타일과의 초기 부착성은 우수하나, 마감 조정성이 불량하고, 바탕면에서 처짐 발생 우려가 있다. 반면, S/C 4 이하는 마감 조정성은 좋으나, 초기 부착성이 저하하고, 바탕면에서 점성에 의한 처짐 등으로 시공성이 저하하며, 부착강도가 저하하여 타일과 모르타르의 계면 탈락 우려가 있는 것으로 평가되었다. 따라서 도기질 타일용 타일 떠붙임 모르타르의 우수한 품질 및 시공성을 확보하기 위해서는 S/C 5 전후가 가장 적정한 혼합 비율로 평가되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The aim of the research is providing a fundamental data on quality and constructability of direct tile setting method depending on various cement to sand ratio for tiling dry cement mortar. A large number of tile setting failures reported is related with the cement mortar and its construction for tiling. Because of different materials of tiles, the properties of tiling dry cement mortar, an adhesive for tiling, can influence on quality and constructability of tiling differently. Practically, the easiest way of controlling the properties of the tiling dry cement mortar is to control the proportion of cement and sand. Hence, in this research, sand to cement ratio (S/C) was controlled. Since there is no standarized method on evaluating performance of dry cement mortar for tiling, a several sensory evaluation methods were suggested and executed. According to the experiments conducted in this research, the adhesive performance of cement mortar for tiles can be different depending on the sides such as tile and substrate. Additionally, depending on S/C, finishability, initial adhesive performance, and tile shifting resistance can be changed for ceramic tile. Therefore, under the conditions of this research, about 5 of S/C can be recommended for appropriate performace of tiling dry cement mortar.

주제어

표/그림 (15)

표 Table 1. Experimental plan
표 Table 2. Physical properties of tile
그림 Figure 1. Preparing and setting of substrate concrete
그림 Figure 2. Schematic process of adhered mortar weight test
그림 Figure 3. Schematic process of tile adhesive weight test
그림 Figure 4. Adhesive strength test
표 Table 3. Mix design of substrate concrete
그림 Figure 5. Sensual evaluation of tile direct setting constructivity
그림 Figure 6. Influence of S/C (sand ratio) on flow and W/DM
그림 Figure 7. Influence of S/C (sand ratio) on adhered mortar weight depending on tile type
그림 Figure 8. Influence of S/C (sand ratio) on adhered mortar weight
그림 Figure 9. Influence of S/C (sand ratio) on compressive strength depending on age
그림 Figure 10. Infleunce of S/C (sand ratio) on adhesive strength at 7 day
그림 Figure 11. Infleunce of S/C (sand ratio) on adhesive strength after the sensual evaluation
그림 Figure 12. Influence of C:S ratio on tile failure conditions

AI 본문요약
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문제 정의

건조 시멘트 모르타르의 구성재료 중 시멘트+잔골재는 90% 이상으로 가장 큰 부분을 차지하며, 시멘트 : 잔골재의 혼합비율은 건조 시멘트 모르타르 품질의 가장 큰 영향 요인으로 판단된다. 따라서 본 논문에서는 주재료인 시멘트 : 잔골재의 최적 혼합비율의 도출을 목적으로 실험계획하였다.
면적에 영향을 미칠 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 타일 하자를 떠붙임 모르타르의 재료적 측면으로 제한하여 검토하였다. 이를 위해 동일한 시공조건에서 떠 붙임 모르타르 배합비(시멘트 : 잔골재 질량 비율)에 따른 모르타르의 품질 특성과 부착성능, 시공자의 관능 평가에 의한 작업성능을 검토하여 타일 하자에 대한 기초적인 자료를 제시하고자 한다.
것에 어려움이 따른다. 본 연구에서는 기초적 단계로 타일 하자를 재료적 측면으로 제한하여 검토하였다. 이를 위해 떠붙임 모르타르의 시멘트 : 잔골재의 질량 비율에 따른 품질 특성 및 시공성에 대한 평가를 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
따라서 본 연구에서는 타일 하자를 떠붙임 모르타르의 재료적 측면으로 제한하여 검토하였다. 이를 위해 동일한 시공조건에서 떠 붙임 모르타르 배합비(시멘트 : 잔골재 질량 비율)에 따른 모르타르의 품질 특성과 부착성능, 시공자의 관능 평가에 의한 작업성능을 검토하여 타일 하자에 대한 기초적인 자료를 제시하고자 한다.

제안 방법

관능 평가자는 건축 시공 기능장인 타일 떠붙임 시공 숙련자이며, S/C 질량 비율로 프리믹스한 타일 떠 붙임 모르타르를 적당한 반죽질기로 혼합한 후 타일 배면에 떠올린 다음 바탕 콘크리트에 수직으로 눌러 붙이는 방식으로 실제 시공과 동일한 조건으로 실시하였다(Figure 5 참조).
이러한 관능 평가에 대한 부정적인 의견은 작업자가 타일을 오래 붙들고 있어야 하는 문제로 시공성이 저하된다고 볼 수 있다. 또한, 시공성에 대한 관능 평가 후 1시간이 경과한 다음 타일을 부착면과 수직 방향으로 균등한 힘으로 떼어낸 후 타일 배면에 부착된 모르타르 질량(모르타르 부착량)을 측정하여 타일 탈락 성상을 관찰하고, 타일 시공의 양부와 함께 타일의 모르타르 계면탈락 또는 바탕면 계면 탈락 등에 대해 평가하였다.
압축 및 부착강도를 측정하였다. 또한, 타일 떠 붙임 모르타르의 S/C에 따른 타일 떠붙임 시공을 실시하여 시공성에 대한 관능 평가를 계획하였다.
사용하였다. 목표 플로를 만족하도록 타일 떠붙임 모르타르에 혼입하는 혼합수량(W/DM)을 조정하여 실시하였다.
바탕 콘크리트는 공동주택에 주로 사용하는 레미콘 배합을 표준으로 하였으며, 타설 후 흙손으로 일정하게 마감하고, 28일간 양생하여 실제 강도, 마감 및 건조 상태를 동일한 조건으로 상정하였다.
즉, 실험요인으로 시멘트와 건조 모래를 질량 비율에 따라 혼합하는 것으로 시멘트 질량 대비 모래의 비율 (S/C)을 3, 4, 5, 6 및 7의 5수준으로 실험 계획하였다. 배합사항으로 목표 플로는 타일 떠붙임 시공 작업자의 의견을 반영하여 타일 떠붙임 시공에 적합한 200mm로 하고, 이를 만족시키는 W/DM으로 배합을 실시하였다.
실험사항으로 굳지 않은 모르타르에서는 플로와 모르타르 부착량 및 타일 부착하중을 측정하고, 경화 모르타르에서는 압축 및 부착강도를 측정하였다. 또한, 타일 떠 붙임 모르타르의 S/C에 따른 타일 떠붙임 시공을 실시하여 시공성에 대한 관능 평가를 계획하였다.
본 연구에서는 기초적 단계로 타일 하자를 재료적 측면으로 제한하여 검토하였다. 이를 위해 떠붙임 모르타르의 시멘트 : 잔골재의 질량 비율에 따른 품질 특성 및 시공성에 대한 평가를 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
즉, 실험요인으로 시멘트와 건조 모래를 질량 비율에 따라 혼합하는 것으로 시멘트 질량 대비 모래의 비율 (S/C)을 3, 4, 5, 6 및 7의 5수준으로 실험 계획하였다. 배합사항으로 목표 플로는 타일 떠붙임 시공 작업자의 의견을 반영하여 타일 떠붙임 시공에 적합한 200mm로 하고, 이를 만족시키는 W/DM으로 배합을 실시하였다.
부착성능에 대한 간이평가 방법이다. 타일 떠붙임 모르타르를 적정 시공 반죽으로 혼합한 후 실제 시공과 동일한 조건으로 타일에 일정량의 모르타르를 떠올려 바탕 콘크리트에 붙인 후 10분이 경과한 시점에서 타일을 떼어내어 타일 배면에 붙어있는 모르타르의 질량을 측정하였다(Figure 2 참조).
시험결과를 나타낸 것이다. 타일 부착하중은 타일 떠붙임 시공 시 작업자들이 느끼는 처짐 저항성과 경화 후 타일이 콘크리트 바탕에서의 탈락과 관련한 간이평가 방법을 제안한 것이다. 즉, 타일 부착하중이 크면 처짐 저항성이 우수하고, 타일 떠붙임 모르타르가 콘크리트 바탕 면과의 부착성이 좋아 경화 후 타일의 바탕면 탈락 가능성이 작은 것이고, 반대로 타일 부착 하중이 작으면 처짐 저항성이 좋지 않으면서 경화 후 타일이 바탕면에서의 탈락 가능성이 높은 것으로 평가하였다.

대상 데이터

또한, 타일 떠붙임 모르타르의 품질시험 및 시공성 관능평가에 사용한 타일은 국내산 제품을 사용하였고, 그 물리 성능은 Table 2와 같다. 이때, 타일의 품질시험 및 관능 평가에 사용한 바탕 콘크리트는 A사의 25-24-150 규격으로 그 배합사항은 Table 3과 같고, Figure 1과 같이 바탕 콘크리트를 제작하였다.
본 연구에서 시멘트에 대한 잔골재의 질량 비율(S/C)에 따른 모르타르 제조를 위해 사용한 시멘트 및 건조 모래는 국내 A사의 보통 포틀랜드 시멘트와 건조 모래를 사용하였으며, 혼합수는 일반 상수도를 사용하였다.

이론/모형

경화 모르타르의 압축강도는 KS L ISO 679[11]에 의거하여 측정하였고, 부착강도는 KS F 4937[12]에 의거하여바탕 콘크리트에 타일 떠붙임 모르타르를 올린 후 47mm×47mm의 자기질 타일을 붙인 후 타일 부착시험기로 떼어내어 측정하였다(Figure 4 참조).
본 연구의 실험방법으로 모르타르의 혼합은 KS L 5220 에 의거하여 실시하였고, 굳지 않은 모르타르의 실험으로 플로는 KS L 5111[10]에서 규정하고 있는 모르타르 플로 콘을 사용하였다. 목표 플로를 만족하도록 타일 떠붙임 모르타르에 혼입하는 혼합수량(W/DM)을 조정하여 실시하였다.

성능/효과

1) 타일 떠붙임 모르타르의 시멘트 대비 잔골재의 질량 비율인 S/C에 따른 플로는 혼합수량(W/DM) 조정을 통해 모두 목표 플로를 만족하였다. 이때, S/C가 작은 부배합일수록 목표 플로 만족을 위한 W/DMe 작게 나타났고, S/C 5 이상에서는 S/C에 따른 유동성에 큰 차이 없이 혼합수량(W/DM) 20%에서 모두 목표 플로 200mm를 만족하였다.
2) S/C에 따른 도기질 타일에 대한 모르타르 부착량은 S/C가 클수록 증가하였고, S/C가 작은 부 배합에서는 시멘트량 증가에 의한 점성 증가로 보수성이 높아져도 기질 타일쪽으로 수분 전달이 원활히 전달되지 않아 부착량이 작게 나타났다. 자기질 타일의 경우 이와 반대의 경향을 나타내었는데, 이는 흡수율이 적은 자기 길 타일의 특성에 기인한 것으로 판단된다.
3) S/C에 따른 바탕 콘크리트와의 부착하중은 모르타르부착량 결과와 반대로 나타나 타일 떠붙임 시공 시 콘크리트 바탕면과 타일면의 부착 성상이 서로 다른 것을 알 수 있었다. 따라서 타일과 모르타르 계면 및 모르타르와 바탕 콘크리트의 계면 부착 특성을 이해하고, 적절한 시공 방법으로 타일을 시공하는 것이 중요한 것으로 사료된다.
4) 압축강도는 S/C가 작을수록 저하하고, 재령이 증가할수록 증가하는 일반적인 경향으로 나타났다.
5) S/C에 따른 관능 평가 후 부착강도는 S/C 5까지는 압축강도와 같이 증가하는 경향이었으나, S/C 5를 기준으로 그 이하에서는 시멘트량 증가에 의한 점성증가로 보수성이 커서 타일 부착량의 저하와 함께 부착 강도가 저하하는 경향을 보였다.
6) S/C에 따른 관능 평가 결과 S/C 6 이상은 혼합 시잔골재가 많아 혼합 및 시공 시 사각사각하는 느낌이 들고, 마감 조정성이 불량하며, 처짐이 발생하여 시공의 어려움을 느끼는 것으로 평가되었다. 반면, S/C 4 이하로 시멘트 비율이 큰 배합에서는 초기 부착성이 저하하고, 마감성은 양호하나 바탕면과의 처짐이 발생하여 타일을 오래 붙들고 있어야 하는 문제로 시공성이 저하하는 것으로 평가하였다.
7) S/C 5 전후에서는 초기 부착성 및 마감 조정성이 우수한 것으로 평가하였고, 타일 탈락 성상도 타일 배면에 적당량의 모르타르가 부착되어 떠붙임 모르타르를 물고 떨어지는(모르타르 층 탈락) 양호한 시공성으로 평가되었다.
또한, S/C 4 이하는 마감 조정성은 좋으나, 초기 부착성이 저하하고, 바탕면에서 점성에 의한 처짐 등으로 시공성이 저하하며, 부착강도가 저하하여 타일과 모르타르의 계면탈락 우려가 있는 것으로 관능 평가되었다. 결과적으로 본연구 범위에서 타일 떠붙임 모르타르는 S/C 5 전후일 때 시공성에 대한 관능 평가 결과 가장 적정한 비율로 평가되었다.
평가되었다. 그러나 본 논문에서 제시하는 시멘트 : 잔골재의 혼합 비율이 모든 조건에서 최적의 비율은 아니며, 타일 종류, 잔골재 상태, 바탕 콘크리트 및 시공환경 등에 따라 최적 배합비는 변경될 수 있다. 타일 하자는 복합적인 원인으로 발생하는 것으로 추가적인 연구를 통해 배합비를 포함한 다양한 요인에 따른 종합적인 분석이 필요하다.
또한, 떠붙임 시공 시 점성 저하로 인해 모르타르가 탈락하는 현상이 발생하였다. 떠붙임 시공에 대한 관능 평가 후 일정 시간이 경과하여 타일을 떼어내어 관찰한 타일 탈락 성상에서는 타일 배면에 모르타르가 대부분 부착되어 있고, 타일 탈락 성상은 바탕면-모르타르 계면 탈락 형태를 보이는 것으로 나타났다(Figure 12 참조).
있다. 또한, S/C 4 이하는 마감 조정성은 좋으나, 초기 부착성이 저하하고, 바탕면에서 점성에 의한 처짐 등으로 시공성이 저하하며, 부착강도가 저하하여 타일과 모르타르의 계면탈락 우려가 있는 것으로 관능 평가되었다. 결과적으로 본연구 범위에서 타일 떠붙임 모르타르는 S/C 5 전후일 때 시공성에 대한 관능 평가 결과 가장 적정한 비율로 평가되었다.
혼합수량(W/DM)을 나타낸 것이다. 먼저, 타일 떠 붙임 모르타르의 S/C에 따른 플로는 W/DM 조정을 통해 모두 타일 떠붙임 시공에 적합한 목표 플로를 만족하였다. 이때, S/C에 따른 목표 플로를 만족하는 W/DMe S/C가 작을수록, 즉 시멘트량이 많을수록 점성에 의해 작업성이 증가하여 W/DM이 작은 것을 알 수 있고, S/C 5 이상에서는 잔골재의 질량 비율에 따른 유동성(작업성)의 큰 차이 없이 W/DM 20% 범위에서 목표 플로 200mm를 만족하는 것으로 나타났다.
모르타르 부착량 시험결과 도기질 타일의 경우는 S/C 비율이 클수록 타일 배면에 부착되는 모르타르 부착량이 증가하였고, 특히 S/C가 5 이상에서 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이는 도기질 타일의 흡수율이 크기 때문에 S/C 가 클수록 타일 떠붙임 모르타르의 페이스트 수분이 도기질 타일로 흡착되어 타일과의 초기 부착량이 크게 나타난 것으로 사료된다.
모르타르 부착량을 나타낸 것이다. 모르타르 부착량은 타일 떠붙임 시공 시 작업자들이 느끼는 초기 부착성과 경화 후 타일-모르타르 계면 탈락과 관련한 간이평가 방법을 제안한 것으로 모르타르 부착량이 많으면 타일과의 초기 부착성이 양호하고, 타일-모르타르 계면 탈락 가능성이 작은 것을 의미하며, 모르타르 부착량이 적으면 타일과의 초기 부착성이 저하하여 타일-모르타르 계면 탈락 가능성이 높은 것으로 평가하였다.
본 연구에서는 타일 떠붙임 모르타르의 S/C 5 전후로 관리하여 시공하는 것이 초기 부착성 및 마감 조정성이 우수하고, 시공 후 타일의 계면 탈락 우려가 없는 양호한 시공성을 확보할 수 있는 것으로 관능 평가되었다. 한편, 타일 떠붙임 모르타르의 S/C 4 이하로 시멘트 비율이 큰 부 배합에서는 초기 부착성이 저하하고, 마감 조정성은 양호하나 바탕면과의 처짐이 발생하여 타일을 오래 붙들고 있어야 하는 문제로 시공성이 저하한다고 평가하였다.
시험결과 타일 떠붙임 모르타르의 S/C에 따른 타일 부착 하중은 S/C가 클수록 저하하는 경향으로 나타났다. 이는 Figure 7의 모르타르 부착량과 반대 경향으로 타일 떠붙임 모르타르의 시공은 콘크리트 바탕과 타일의 부착 성상이 서로 다른 것을 알 수 있다.
모두 목표 플로를 만족하였다. 이때, S/C가 작은 부배합일수록 목표 플로 만족을 위한 W/DMe 작게 나타났고, S/C 5 이상에서는 S/C에 따른 유동성에 큰 차이 없이 혼합수량(W/DM) 20%에서 모두 목표 플로 200mm를 만족하였다.
먼저, 타일 떠 붙임 모르타르의 S/C에 따른 플로는 W/DM 조정을 통해 모두 타일 떠붙임 시공에 적합한 목표 플로를 만족하였다. 이때, S/C에 따른 목표 플로를 만족하는 W/DMe S/C가 작을수록, 즉 시멘트량이 많을수록 점성에 의해 작업성이 증가하여 W/DM이 작은 것을 알 수 있고, S/C 5 이상에서는 잔골재의 질량 비율에 따른 유동성(작업성)의 큰 차이 없이 W/DM 20% 범위에서 목표 플로 200mm를 만족하는 것으로 나타났다.
이상을 종합하면 타일 떠붙임 모르타르의 품질시험 및 시공성에 대한 관능 평가 결과 타일 떠붙임 모르타르의 시멘트 : 잔골재의 혼합 비율은 5 전후가 가장 적정한 혼합비율로 평가되었다. 그러나 본 논문에서 제시하는 시멘트 : 잔골재의 혼합 비율이 모든 조건에서 최적의 비율은 아니며, 타일 종류, 잔골재 상태, 바탕 콘크리트 및 시공환경 등에 따라 최적 배합비는 변경될 수 있다.
이상의 시공성에 대한 관능 평가를 종합하면 타일 떠 붙임 모르타르의 S/C 6 이상은 도기질 타일과의 초기 부착성은 우수하나, 마감 조정성이 불량하고, 바탕면에서의 처짐 발생과 함께 바탕면-모르타르 계면 탈락 우려가 있다. 또한, S/C 4 이하는 마감 조정성은 좋으나, 초기 부착성이 저하하고, 바탕면에서 점성에 의한 처짐 등으로 시공성이 저하하며, 부착강도가 저하하여 타일과 모르타르의 계면탈락 우려가 있는 것으로 관능 평가되었다.
타일 부착하중은 타일 떠붙임 시공 시 작업자들이 느끼는 처짐 저항성과 경화 후 타일이 콘크리트 바탕에서의 탈락과 관련한 간이평가 방법을 제안한 것이다. 즉, 타일 부착하중이 크면 처짐 저항성이 우수하고, 타일 떠붙임 모르타르가 콘크리트 바탕 면과의 부착성이 좋아 경화 후 타일의 바탕면 탈락 가능성이 작은 것이고, 반대로 타일 부착 하중이 작으면 처짐 저항성이 좋지 않으면서 경화 후 타일이 바탕면에서의 탈락 가능성이 높은 것으로 평가하였다.
이는 바탕 면-모르타르 계면 탈락 우려가 있으므로 이에 대한 주의가 필요한 것으로 사료된다. 타일 떠붙임 모르타르의 S/C 5 전후에서는 초기 부착성 및 마감 조정성이 우수한 것으로 평가하였고, 타일 탈락 성상도 타일 배면에 적당량의 모르타르가 부착되어 떠붙임 모르타르를 물고 떨어지는(모르타르 층 탈락) 양호한 시공성으로 평가되었다.
타일 떠붙임 모르타르의 S/C에 따른 관능 평가 결과 S/C 6 이상은 시멘트보다 잔골재의 비율이 상대적으로 많은 빈배합으로 혼합 시 잔골재가 많아 사각사각한 느낌이 들고, 마감 조정성이 불량하며, 처짐이 발생하여 시공의 어려움을 느끼는 것으로 관능 평가하였다. 또한, 떠붙임 시공 시 점성 저하로 인해 모르타르가 탈락하는 현상이 발생하였다.
것이다. 타일 떠붙임 모르타르의 S/C에 따른 관능 평가 후 부착 강도는 재령이 증가할수록 증가하고, S/C 5까지는 압축강도와 같은 증가 경향을 보였으나, S/C 5를 기준으로 그 이하에서는 시멘트량이 상대적으로 많아지는 배합으로 부착 강도가 압축강도와 달리 저하하는 경향을 보이고 있다.

후속연구

그러나 본 논문에서 제시하는 시멘트 : 잔골재의 혼합 비율이 모든 조건에서 최적의 비율은 아니며, 타일 종류, 잔골재 상태, 바탕 콘크리트 및 시공환경 등에 따라 최적 배합비는 변경될 수 있다. 타일 하자는 복합적인 원인으로 발생하는 것으로 추가적인 연구를 통해 배합비를 포함한 다양한 요인에 따른 종합적인 분석이 필요하다.
또한, 재령 7일 이후는 타일이 탈락하는 등의 문제로 부착강도를 측정할 수 없었다. 향후 타일 떠 붙임 모르타르의 부착강도는 이러한 점 등을 고려하여 실무 타일 떠붙임 공법에 적합한 부착강도 측정 방법의 표준화가 필요한 것으로 사료된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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