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KR102706339B1 - Pla함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽 - Google Patents

Pla함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽 Download PDF

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KR102706339B1
KR102706339B1 KR1020230177926A KR20230177926A KR102706339B1 KR 102706339 B1 KR102706339 B1 KR 102706339B1 KR 1020230177926 A KR1020230177926 A KR 1020230177926A KR 20230177926 A KR20230177926 A KR 20230177926A KR 102706339 B1 KR102706339 B1 KR 102706339B1
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이광용
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Abstract

본 발명은 천연염색된 PLA함유 시트를 이용하여 버섯균사체매트를 신속하게 생산하고 이를 이용하여 다채로운 색상의 버섯균사체 가죽을 제조하는 새로운 방법 및 이에 의해 제조된 새로운 구성의 버섯균사체 가죽에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, PLA가 함유된 다공성 시트를 천연염료로 염색하여 유색의 베이스시트(2)를 준비하는 과정; PLA가 함유되며, 다공성을 가지는 분리시트(4)를 준비하는 과정; 버섯종균이 접종된 고형 버섯배지(6)를 준비하는 과정;
상기 고형 버섯배지(6) 위에 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시키는 과정; 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)가 적층된 고형 버섯배지(6)를 암실에 배치하고 버섯균사체를 배양하여, 베이스시트(2)에 버섯균사체를 축적시키는 과정; 상기 과정에서 버섯균사체가 축적된 베이스시트(2)를 떼어내서 버섯균사체매트(10)를 수득하는 과정; 및 상기 버섯균사체매트(10)를 열압착하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽이 제공된다.

Description

PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽{Manufacturing methode of mushroom mycelium mat and mushroom mycelium mat manufactured thereby}
본 발명은 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및식물유래 섬유를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연염색된 PLA함유 시트를 이용하여 버섯균사체매트를 생산하고 이를 이용하여 버섯균사체 가죽을 제조하는 새로운 방법 및 이에 의해 제조된 새로운 구성의 버섯균사체 가죽에 관한 것이다.
플라스틱으로 인한 환경오염을 줄이기 위한 일환으로 플라스틱을 대체할 수 있는 대안 소재로 버섯균사체가 주목받고 있다. 특히, 버섯균사체를 매트형태로 축적시켜서 인조가죽을 만들기도 하는데, 버섯균사체 가죽은 버섯균사체를 매트형태로 축적시켜서 압착 등의 처리를 하여 제조된다.
이러한 버섯균사체 가죽을 생활용품, 신발, 가방, 소파 등의 제품생산에 활용하기 위해서는 적어도 1mm 이상의 두께를 가져야 하는데, 버섯균사체 가죽 제조시 매트형태로 축적된 버섯균사체를 압착 등의 처리를 하면 버섯균사체의 두께가 50~80% 정도로 얇아진다. 따라서 이러한 점을 감안할 때 버섯균사체 가죽을 제조하기 위해서는 적어도 2~5mm 정도의 상당히 두꺼운 두께로 버섯균사체를 축적시켜야 하는데, 버섯균사체를 상기 수준의 두께로 축적시키기 위해서는 60일 전후의 상당한 시간이 소요된다.
한편, 이러한 문제점을 개선하기 위해 종래에는 매트형태로 축적된 버섯균사체에 부직포 등을 합지하기도 하는데, 축적된 버섯균사체에 별도로 부직포를 합지하여야 하므로 작업이 번거롭다.
대한민국 공개특허 제10-2022-0163087호(2022. 12. 09.) 대한민국 등록특허 제10-2536510호(2023. 05. 22.) 대한민국 등록특허 제10-1569282호(2015. 11. 09.)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 천연염색된 PLA함유 시트를 이용하여 버섯균사체매트를 신속하게 생산하고 이를 이용하여 다채로운 색상의 버섯균사체 가죽을 제조하는 새로운 방법 및 이에 의해 제조된 새로운 구성의 버섯균사체 가죽을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따르면, PLA가 함유된 다공성 시트를 천연염료로 염색하여 유색의 베이스시트(2)를 준비하는 과정; PLA가 함유되며, 다공성을 가지는 분리시트(4)를 준비하는 과정; 버섯종균이 접종된 고형 버섯배지(6)를 준비하는 과정; 상기 고형 버섯배지(6) 위에 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시키는 과정; 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)가 적층된 고형 버섯배지(6)를 암실에 배치하고 버섯균사체를 배양하여, 베이스시트(2)에 버섯균사체를 축적시키는 과정; 상기 과정에서 버섯균사체가 축적된 베이스시트(2)를 떼어내서 버섯균사체매트(10)를 수득하는 과정; 및 상기 버섯균사체매트(10)를 열압착하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법 및 이에 의해 제조된 버섯균사체 가죽이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 천연염료는 광물성 또는 식물성 천연염료이다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베이스시트는 PLA 30~70중량%와 식물유래 섬유 30~70중량%로 이루어지고, 상기 식물유래 섬유는 케나프(kenaf), 텐셀(tencel), 대마, 황마, 모달, 면, 대나무, 코코넛 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 분리시트(4)는 상기 고형 버섯배지의 상면보다 넓은 크기로 형성되어, 상기 고형 버섯배지(6) 위에 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시키는 과정에서 분리시트(4)를 고형 버섯배지(6) 위에 배치하면 분리시트(4)의 일부가 고형 버섯배지(6) 보다 돌출되는 돌출부(5)를 이룬다.
이상과 같은 본 발명은 PLA함유 시트를 버섯균사체매트의 지지체 역할을 하는 베이스시트와 분리시트로 사용하여 버섯균사체매트를 생산하기 때문에 버섯균사매트의 생산성이 향상되므로 아울러 버섯균사체가죽의 생산성이 향상된다.
또한, 본 발명에 의해 생산되는 버섯균사체매트는 PLA함유 베이스시트에 버섯균사체가 축적되어 베이스시트와 버섯균사체가 하이브리드된 상태이므로 버섯균사체매트에 별도로 지지체 역할을 하는 부직포 등을 부착시킬 필요가 없고 바로 버섯균사체 가죽으로 사용이 가능하고, 베이스시트가 접착제로서의 기능을 하므로 제품제조가 용이한 장점도 가진다.
또, 천연염색된 PLA함유 시트를 베이스시트로 사용하기 때문에 베이스시트의 색상이 버섯균사체매트(10)에 반영되므로, 버섯균사체 가죽에 색상을 부여하기 위한 별도의 염색을 하지 않아도 다양한 색상의 버섯균사체 가죽을 용이하게 제조할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 버섯균사체매트 생산 공정도
도 4 내지 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버섯균사체매트 생산공정도
이하에서 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조과정은 다음과 같다.
(1) 베이스시트 준비과정
베이스시트(2)는 버섯균사체매트(10)의 지지체로서의 기능을 하는 것으로서, PLA에 케나프(kenaf), 텐셀(tencel), 대마, 황마, 모달, 면, 대나무, 코코넛 섬유 등의 식물유래 섬유가 혼합된 다공성 시트를 천연염색하여 이루어진다.
베이스시트(2)가 다공성을 가짐에 따라 후술하는 버섯균사체 배양과정에서 버섯균사체가 베이스시트(2)와 실처럼 얽혀 배양, 축적된다. 이러한 베이스시트(2)는 부직포, 직물, 편물, 메시망 등으로 이루어진다.
일반적으로 버섯배지의 수소이온농도가 pH 4.5~6 정도인 경우에 버섯 균사체의 배양에 적합한 환경이 조성되어 버섯 균사체가 빠른 속도로 배양하는 것으로 알려져 있는데, PLA(polylactic acid)는 수소이온농도가 pH5~5.5이므로 PLA를 사용하면 버섯균사체 배양에 적합한 환경이 조성된다. 따라서 본 발명에서 PLA가 함유된 시트를 베이스시트(2)로 사용함에 따라 버섯균사체 배양에 적합한 환경이 조성되어, 버섯균사체의 배양속도가 향상된다.
한편, 베이스시트(2)의 PLA함량이 과도하게 낮으면 버섯균사체매트(10)를 열프레스하여 압착할 때 접착특성이 떨어져 제조되는 가죽의 인장강도가 과도하게 취약해지는 문제가 발생되고, PLA의 함량이 과도하게 높으면 제조되는 가죽이 과도하게 브리틀(brittle)해지고 가죽의 유연성이 상실된다. 따라서 이러한 점들을 고려할 때 베이스시트(2)의 PLA함량은 30~70중량% 정도인 것이 바람직하다. 버섯균사체의 생장에 적합한 환경을 제공하고 제조되는 가죽의 물성 등을 고려할 때 베이스시트는 PLA함량은 30~70중량%이고, 평량이 150g/m2 ~ 600g/m2인 부직포로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
한편, 베이스시트(2)는 천연염색하여 다양한 색상이 부여되는데, 염료로 동물성 염료나 화학성 염료를 사용하면 버섯균사체의 성장에 방해가 되므로 버섯균사체 성장에 방해되지 않도록 광물성, 식물성 천연염료를 사용하여 천연염색한다. 사용이 적합한 천연염료를 몇 가지 예시하면, 먹물, 황토, 숯, 쪽, 소목(蘇木), 정향, 감, 홍화, 오리나무, 꼭두서니, 버섯, 이끼 등을 예로 들 수 있다. 염색과정에서 사용된 매염제(백반, 소금 등)가 베이스시트(2)에 잔류되면 버섯균사체 성장에 방해가 되므로, 염색시에는 매염제를 사용하지 않거나 매염제를 사용한 경우에는 매염제가 잔류되지 않도록 베이스시트(2)를 충분히 세척한다.
(2) 분리시트 준비과정
분리시트(4)는 후술하는 바와 같이 고형 버섯배지와 베이스시트(2) 사이에 배치되는데, 이러한 분리시트(4)에 의해 고형 버섯배지(6)를 이루는 톱밥 등이 묻지 않은 깨끗한 버섯균사체매트(10)를 수확할 수 있고 아울러 버섯균사체매트(10)의 고형 버섯배지(6)에서 용이하게 박리시킬 수 있다.
분리시트(4)는 PLA로 이루어지거나 또는 상기 베이스시트(2)와 동일하게 PLA에 케나프, 텐셀, 대마, 황마, 모달, 면, 대나무섬유 등의 식물유래 섬유가 혼합된 시트로 이루어지는데, 분리시트(4) 역시 부직포, 직물, 편물, 메시망 등과 같은 다공성 시트로 이루어진다.
(3) 고형 버섯배지 준비
통상적으로 버섯배지는 톱밥, 펄프, 왕겨, 볏짚, 밀짚, 폐면 등으로 이루어지는 주재료에 미강, 밀기울, 면실박, 건비지, 대두피, 커피찌꺼기, 두부비지, 탄산칼슘 등의 다양한 영양원을 혼합하여 제조되는데, 본 발명에서는 이러한 통상의 방법으로 고형 버섯배지(2)를 만들고 살균, 소독한 후, 재배할 균사체의 버섯종균를 접종한다. 사용가능한 버섯종균의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 영지버섯, 느타리버섯, 송이버섯, 상황버섯 등 다양한 종류의 버섯종균이 사용된다.
(4) 고형 버섯배지, 분리시트, 베이스시트 적층과정
도 1에 도시된 바와 같이, 버섯종균이 접종된 고형 버섯배지(6) 위에 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시킨다. 분리시트(4)가 고형 버섯배지(6)와 베이스시트(2)에 위치되므로 베이스시트(2)가 고형 버섯배지(6)와 직접 접촉되지 않는다.
(5) 버섯균사체 배양과정
분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시킨 고형 버섯배지(6)를 암실(재배실)에 배치하고 온도 15~25℃, 습도 80~95% 정도를 유지하여 버섯균사체를 배양한다. 버섯균사체가 배양되면 버섯균사체가 분리시트(4)와 베이스시트(2)로 침투되어 베이스시트(2)와 얽히면서 성장되고, 이에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스시트(2) 위로 버섯균사체가 축적된다. 전술한 바와 같이, 베이스시트(2) 및 분리시트(4)에 PLA가 함유되어 버섯균사체의 배양에 적합한 환경이 조성되므로 버섯균사체가 상대적으로 빠른 속도로 성장된다.
(6) 버섯균사체매트 분리과정
베이스시트(2) 위쪽으로 버섯균사체가 소요되는 두께로 축적되면 도 3에 도시된 바와 같이, 버섯균사체가 축적된 베이스시트(2), 즉, 버섯균사체매트(10)를 박리시킨다. 베이스시트(2) 아래쪽에 분리시트(4)가 위치되어 있으므로 그렇지 않은 경우에 비해 버섯균사체매트(10)가 한층 용이하게 박리된다. 또한, 분리시트(4)에 의해 베이스시트(2)가 고형 버섯배지(6)에 직접 닿지 않으므로 수득되는 버섯균사체매트(10)에는 고형 버섯배지(6)에 주재료로 사용된 톱밥 등이 묻지 않은 깨끗한 상태이다. 따라서 버섯균사체매트(10)에 묻은 이물질을 제거하는 별도의 처리를 하지 않아도 된다.
특히, 천연염색된 베이스시트(2)를 사용하기 때문에 생산된 버섯균사체매트(10)에 베이스시트(2)의 색상이 반영된다. 따라서 다양한 색상의 베이스시트(2)를 사용하여 다양한 색상의 버섯균사체매트(10)를 생산할 수 있다.
(7) 버섯균사체매트 열압착과정
버섯균사체매트(10)를 100~150℃의 열프레스로 압착한다. 열프레스온도가 100℃ 미만이면 버섯균사체와 베이스시트(2)의 접합강도가 약화될 수 있고, 150℃를 초과하면 PLA가 멜팅(melting)되어 제조되는 버섯균사체 가죽이 딱딱해져서 가죽의 유연성이 저하되므로 가죽의 품질저하가 초래된다. 본 과정에서 열프레스 압력은 5kg/cm2이 적당하다.
(8) 후처리과정
후처리과정에서는 세척, 가소, 건조 등의 처리를 하는데, 필요에 따라서는 상면에 마무리코팅을 할 수 있다. 이러한 후처리과정은 공지된 통상의 처리방법과 동일하게 이루어진다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명은 PLA함유 시트를 버섯균사체매트의 지지체 역할을 하는 베이스시트와 분리시트로 사용하여 버섯균사체를 배양하기 때문에 버섯균사체 배양에 접합한 환경이 조성되어 버섯균사체의 배양속도가 향상되고 따라서 버섯균사체 가죽의 생산성이 향상된다. 또한, 본 발명에 의한 버섯균사체매트는 PLA함유 베이스시트에 버섯균사체가 축적되어 베이스시트와 버섯균사체가 하이브리드된 상태이므로 버섯균사체매트에 별도로 지지체 역할을 하는 부직포 등을 부착시킬 필요가 없고, 베이스시트가 접착제로서의 기능을 하므로 제품제조가 용이한 장점도 가진다.
뿐만 아니라 천연염색된 PLA함유 시트를 베이스시트(2)로 사용하기 때문에 베이스시트(2)의 색상이 버섯균사체매트(10)에 반영되므로 다양한 색상의 버섯균사체매트(10)를 생산할 수 있다. 따라서 버섯균사체 가죽에 색상을 부여하기 위한 별도의 염색을 하지 않아도 다양한 색상의 버섯균사체 가죽을 제조할 수 있다.
실험예 1 및 2
영지버섯 균사체를 접종한 고형 버섯배지 위에 표 1에 기재된 소재의 니들펀칭부직포를 순차적으로 적층하고 온도 23℃ 전후, 습도 80%의 암실에서 30일 간 버섯균사체를 배양하여 3종류의 버섯균사체매트를 생산한 후, 생산된 버섯균사체매트를 120℃, 5kg/cm2 압력으로 30초간 압착하여 3종류의 버섯균사체 가죽을 만들었다. 이때 후처리는 생략하였다.
항 목 베이스시트 및 분리시트(평량: 300g/m2)
실험예 1 PLA 단섬유 30중량% + 대나무 단섬유 70중량%
실험예 2 PLA 단섬유 70중량% + 대나무 단섬유 30중량%
비교예 1
버섯균사체를 매트형태로 배양시켜서 100% 버섯균사체매트를 생산하고, 실험예 1과 동일한 조건으로 압착하여 버섯균사체 가죽을 만들었다.
비교예 2
PLA 단섬유 30중량%, 대나무 단섬유 70중량% 로 이루어진 니들펀칭부직포를 실험예 1과 동일한 조건으로 열프레스하였다.
<물성 테스트>
실험예 1, 2 및 비교예 1, 2의 인장장도, 인열강도를 KSM 6888-2016 기준으로 측정하고, 5회 평균 수치를 계산하였다. 그 결과는 표 2와 같다.
열프레스 전 열프레스 후
두께(mm) 두께(mm) 인장강도(N) 인열강도(N)
실험예 1 2.41 1.32 76.9 28.7
실험예 2 2.63 1.25 82.1 33.5
비교예 1 1.24 0.26 16.7 8.6
비교예 2 1.34 0.74 57.5 19.8
표 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 실험예 1, 2가 비교예들에 비해 우수한 인장강도와 인열강도를 가지며, 특히, 실험예 2(PLA 70% 함유)는 100% 버섯균사체로 이루어진 비교예 1의 3배 이상으로 우수한 결과를 가진다.
실험예 1과 2는 열프레스 후 두께가 1.32mm 및 1.25mm인데, 통상적으로 신발, 가방, 소파 등에 사용되는 가죽의 두께가 적어도 1mm 이상의 두께를 가져야 된다는 점을 고려할 때 실험예2, 3의 버섯균사체 가죽은 가죽제품 생산에 사용하기에 충분한 두께를 가진다.
한편, 실험예 2(PLA함량 70중량%)는 실험예 1(PLA함량 30중량%)에 비해 열프레스 전 두께가 두꺼움에도 불구하고 열프레스 후의 두께가 실험예 1보다 얇아지고, 인장강도 및 인열강도는 실험예 1에 비해 우수하다. 따라서 이를 통해 베이스시트의 PLA함량이 높을수록 버섯가죽의 두께는 상대적으로 얇아지나 인장강도 및 인열강도는 향상됨을 알 수 있다.
실험예 3 및 4
PLA 단섬유 70중량%와 대나무 단섬유 30중량%의 니들펀칭 부직포(평량: 300g/m2)를 각각 먹물과 소목으로 염색하여 검은색 및 브라운색의 베이스시트를 만들고, 이 베이스시트들을 사용하여 버섯균사체를 배양하였다. 표 3은 실험예 3, 4의 베이스시트 및 배양 10일, 20일 후의 배양상태를 보인 사진이다.
베이스시트 배양 10일 후 배양 20일 후


실험예3
(검정
천연염색)





실험예 4
(브라운
천연염색)




표 3을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 천연염색된 베이스시트를 사용하여도 버섯균사체가 문제없이 잘 배양되었으며, 버섯균사체 매트에 베이스시트의 색상이 반영됨을 알 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예를 설명하되, 전술한 실시예와 동일한 구성 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4, 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 버섯균사체 생산과정을 보인 도면으로서, 본 실시예에서는 고형 버섯배지(6)의 상면보다 넓은 크기의 분리시트(4)를 사용하여 분리시트(4)를 고형 버섯배지(6) 위에 배치하면 분리시트(4)의 일부는 고형 버섯배지(6) 외측으로 돌출되는 돌출부(5)를 이룬다.
따라서 버섯균사체 배양 후 버섯균사체매트(10)를 박리시킬 때 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 돌출부(5)를 이용하면 버섯균사체매트(10)를 좀 더 용이하게 박리시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. PLA가 함유된 다공성 시트를 천연염료로 염색하여 유색의 베이스시트(2)를 준비하는 과정;
    PLA가 함유되며, 다공성을 가지는 분리시트(4)를 준비하는 과정;
    버섯종균이 접종된 고형 버섯배지(6)를 준비하는 과정;
    상기 고형 버섯배지(6) 위에 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시키는 과정;
    상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)가 적층된 고형 버섯배지(6)를 암실에 배치하고 버섯균사체를 배양하여, 베이스시트(2)에 버섯균사체를 축적시키는 과정;
    상기 과정에서 버섯균사체가 축적된 베이스시트(2)를 떼어내서 버섯균사체매트(10)를 수득하는 과정; 및
    상기 버섯균사체매트(10)를 열압착하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 천연염료는 광물성 또는 식물성 천연염료인 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이스시트는 PLA 30~70중량%와 식물유래 섬유 30~70중량%로 이루어지고,
    상기 식물유래 섬유는 케나프(kenaf), 텐셀(tencel), 대마, 황마, 모달, 면, 대나무, 코코넛 섬유 중에서 적어도 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리시트(4)는 상기 고형 버섯배지의 상면보다 넓은 크기로 형성되어, 상기 고형 버섯배지(6) 위에 상기 분리시트(4)와 베이스시트(2)를 순차적으로 적층시키는 과정에서 분리시트(4)를 고형 버섯배지(6) 위에 배치하면 분리시트(4)의 일부가 고형 버섯배지(6) 보다 돌출되는 돌출부(5)를 이루는 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽 제조방법.
  5. 제1항 내지 제4항에 기재된 방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 PLA함유 시트를 이용한 하이브리드 버섯균사체 가죽.
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