불도저
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1. 개요
불도저는 무한궤도식 트랙터에 블레이드(배토판)를 부착하여 흙을 굴착하고 밀어 지면을 고르는 건설 기계이다. 토목 공사, 광업, 군사 기지 등 다양한 분야에서 사용되며, 리퍼와 같은 부속 장치를 통해 암석 파쇄 등 다양한 작업을 수행한다. 궤도 시스템과 강력한 견인력을 바탕으로 험한 지형에서도 작업이 가능하며, 블레이드의 형태와 부착 방식에 따라 여러 종류로 나뉜다. 캐터필러, 코마츠 등이 주요 제조사이며, 최근에는 원격 조종 및 GPS 기술이 접목되어 기술이 발전하고 있다.
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| 불도저 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 기본 정보 | |
| 종류 | 건설기계 |
| 용도 | 흙, 모래, 자갈 등의 토사나 광물 등을 밀거나 다지는 데 사용되는 장비 |
| 다른 이름 | 도저(dozer) |
| 구조 및 작동 원리 | |
| 주요 구성 요소 | 차체 엔진 구동 장치 블레이드 리퍼 (일부 모델) |
| 블레이드 | 장비 전면에 부착된 넓고 평평한 금속판으로, 토사를 밀거나 평탄화하는 데 사용 |
| 리퍼 | 지면을 파쇄하는 데 사용되는 갈퀴 모양의 장치 |
| 구동 방식 | 무한궤도 또는 바퀴형 |
| 조향 방식 | 차동 조향 또는 유압식 조향 |
| 작동 방식 | |
| 토사 이동 | 블레이드를 사용하여 토사를 밀어서 이동 |
| 지면 평탄화 | 블레이드를 사용하여 지면을 평탄하게 고름 |
| 지면 파쇄 | 리퍼를 사용하여 지면을 파쇄 |
| 종류 | |
| 무한궤도 불도저 | 험지에서 뛰어난 작업 성능을 발휘하며, 가장 일반적인 형태의 불도저 |
| 바퀴형 불도저 | 일반 도로에서도 이동이 가능하며, 비교적 빠른 속도로 작업 가능 |
| 소형 불도저 | 좁은 공간에서 작업이 용이하도록 설계된 불도저 |
| 대형 불도저 | 대규모 토목 공사에 사용되는 강력한 불도저 |
| 습지 불도저 | 습지나 연약 지반에서 작업이 가능하도록 설계된 불도저 |
| 광산 불도저 | 광산에서 채굴된 토사를 이동시키는 데 사용되는 불도저 |
| 제조 회사 | |
| 주요 제조사 | 캐터필러 고마쓰 리브헤어 히타치 건설기계 존 디어 |
| 안전 | |
| 작동 시 주의 사항 | 작업 전 장비 점검 작업장 주변 안전 확인 안전 장비 착용 안전 속도 준수 |
| 추가 정보 | |
| 역사 | 19세기 후반에 증기 기관을 동력으로 하는 트랙터가 등장하면서 불도저의 초기 형태가 개발되었고, 20세기 초에 가솔린 엔진이나 디젤 엔진을 사용한 불도저가 개발되면서 본격적으로 사용되기 시작함 |
| 파생 모델 | 스키드로더 트랙터 모터 그레이더 스크레이퍼 휠로더 굴착기 |
2. 특징 및 쓰임새
불도저는 무한궤도식 트랙터 앞쪽에 블레이드(배토판)를 부착하고, 유압 또는 케이블로 위아래를 조절하며 흙을 굴착하고 밀어내어 지면을 고르는 건설기계이다.[35] 굴착 깊이는 수십cm, 흙을 나르는 거리는 30~50m 정도이지만, 굴착력이 크고 급경사면에서도 작업할 수 있다.[35] 토목공사에 필수적이며, 리퍼 등 부속장치를 부착하여 암석 파쇄, 도랑 굴착, 도목(倒木)·발근(拔根)·포장(鋪裝) 파쇄 등 다양한 작업을 수행한다.[35][36]
불도저는 크고 강력한 궤도형 중장비이며, 궤도는 거친 지형에서도 뛰어난 접지력과 이동성을 제공한다. 넓은 궤도는 차량 무게를 넓게 분산시켜 (지면 압력 감소) 모래나 진흙땅에 빠지는 것을 방지한다. 궤도 시스템과 뛰어난 견인력을 제공하는 변속 시스템 덕분에, 불도저는 도로 건설, 건설, 광업, 임업, 토지 정리 등 다양한 분야에서 활용된다.
전륜 구동 휠 불도저는 4개의 큰 고무 타이어 휠, 유압식 관절식 조향 및 관절 조인트 앞에 장착된 유압식 블레이드를 갖춘 변형이다.
불도저는 개발도상국에서 수요가 높지만, 선진국에서는 낮다. 불도저 제조 기술 장벽이 낮지 않기 때문에, 현재 주요 제조업체는 미국의 캐터필러사와 일본의 코마쓰 제작소 2개사가 세계 시장을 거의 과점하는 상태이다.[19]
2. 1. 블레이드(Blade)
불도저의 핵심 부품은 흙을 밀어내는 블레이드(배토판)이다. 블레이드는 형태에 따라 다음과 같이 나뉜다.- 직선형(S 블레이드): 짧고 측면 곡선이나 측면 날개가 없어 미세한 다듬질 작업에 사용된다.
- 유니버설형(U 블레이드): 크고 곡선이 심하며, 넓은 측면 날개가 있어 최대한 많은 양의 흙을 옮길 수 있다.
- 복합형(S-U 또는 세미-U): 짧고 곡선이 덜하며 측면 날개도 작아, 채석장처럼 큰 바위를 밀어낼 때 주로 사용된다.
블레이드는 프레임에 직각으로 장착하거나 각도를 조절하여 장착할 수 있다. 모든 블레이드는 들어 올릴 수 있으며, 일부는 추가 유압 실린더를 사용하여 한쪽 방향으로 각도를 조절할 수 있다.
불도저는 스크레이퍼와 같은 다른 토목 장비를 밀거나 당겨 생산성을 높이기도 한다. 1883년 제임스 포티어스(James Porteous)가 발명한 견인식 프레스노 스크레이퍼(Fresno Scraper)는 절토되는 지역에서 토양을 제거하고 성토가 필요한 곳에 옮기는 작업을 경제적으로 수행할 수 있도록 한 최초의 설계였다. 밀기에 중앙 부분이 강화된 도저 블레이드는 "불 블레이드"라고 한다.
도저 블레이드는 전투 공병 차량 및 포병 트랙터(예: 73식 또는 M8 트랙터(M8 tractor))와 같은 군사 장비에 장착되어 전장 장애물을 제거하고 사격 위치를 준비하는 데 사용된다.[1] 전차에도 장착되어 대전차 장애물이나 지뢰를 제거하고 임시 방호시설을 구축하는 데 사용될 수 있다.
2. 2. 리퍼(Ripper)
리퍼(ripper)는 불도저 후면에 장착되는 길고 발톱 모양의 장치로, 단단한 지반이나 암석을 파쇄하는 데 사용된다. 보통 무거운 작업에는 싱글 샹크 리퍼가 선호되며, 교체 가능한 텅스텐 강철 합금 팁(boot)이 장착된다.[2]
리핑(ripping)은 농업 및 건설 분야에서 토양(예: 포드졸 하드팬)을 부수거나, 셰일암이나 포장 도로를 작은 파편으로 부수는 데 사용될 수 있다. 리퍼의 변형으로는 나무 그루터기를 쪼개는 데 사용되는 스텀프버스터(stumpbuster)가 있다.[36]
3. 역사
최초의 불도저는 밭을 갈던 홀트 농업용 트랙터를 개조한 것이다. 부드러운 지면에서의 트랙터의 다용성은 벌목과 도로 건설에 기여했고, 이는 제1차 세계 대전에서 장갑차인 전차 개발로 이어졌다.
1923년, 농부 제임스 커밍스와 제도사 J. 얼 맥클로드가 최초의 불도저 설계를 완성했다. 두 사람이 최초의 불도저를 제작한 캔자스주 모로빌의 시립 공원에 복제품이 전시되어 있다.[8] 같은 해 12월 18일, 커밍스와 맥클로드는 "트랙터 부착물"에 대한 미국 특허 #1,522,378을 출원했고, 이는 1925년 1월 6일에 발행되었다.[9]
1920년대가 되자 무한궤도 차량, 특히 캐터필러 60이 보편화되었다. 1940년대에는 고무 타이어 차량이 사용되기 시작했다. 운하를 파고, 흙으로 댐을 만들고, 기타 토목 작업을 하기 위해 이러한 트랙터에는 앞쪽에 크고 두꺼운 금속판이 장착되었다.(날은 나중에 곡선 형태를 갖게 되었다). 초기 모델 중 일부에서는 운전자가 캐빈 없이 야외에서 맨 위에 앉았다.
1930년대 중반, 유압 실린더가 추가되면서 불도저는 대규모 계약업체에게 선호되는 굴착 장비가 되었고, "불도저"라는 용어는 부착물이 아닌 전체 기계를 가리키게 되었다.
불도저는 점점 더 크고 강력해졌는데, 이는 토목 공사에 적합한 장비에 대한 수요에 대한 반응이었다. 캐터필러, 코마쓰등의 회사는 대형 무한궤도식 토목 장비를 제조했다. R.G. 르투르노와 캐터필러는 대형 고무 타이어식 불도저를 제조했다.
시간이 지남에 따라 불도저는 더욱 정교해졌다. 개선 사항에는 자동 변속기와 유사한 구동계, 유압 실린더 또는 전기 모터로 제어되는 날의 움직임, 자동 등급 제어가 포함된다. 유압 실린더는 다운포스의 적용, 날의 더욱 정확한 조작, 자동 제어를 가능하게 했다.
1946년에서 1947년 사이의 1946-1947년 영국 겨울에는, 식량이 부족한 외딴 마을에 필요한 물품을 실은 큰 썰매를 불도저가 끌어 식량을 공급하기도 했다.
최근의 혁신은 토프콘 포지셔닝 시스템, 트림블 사, 또는 라이카 지오시스템즈 등에서 제조한 GPS 기술을 불도저에 장착하여 정밀한 등급 제어와 "스테이크리스" 건설을 수행하는 것이다.
불도저의 가장 유명한 제조업체는 캐터필러이다. 코마쓰, 리브헤르, 케이스, 히타치, 볼보, 존 디어가 현재 경쟁업체이다. 이러한 기계는 개조된 농업용 트랙터로 시작했지만, 대규모 토목 건설 프로젝트의 주력이 되었고 전 세계 군사 건설 부대에서 사용되게 되었다. 가장 잘 알려진 모델인 캐터필러 D9는 지뢰 제거와 적 구조물 철거에도 사용되었다.
1917년 미국 Russell(라셀)사 (러셀차의 개발자인 J.H. Russell의 이름에서 유래)의 카탈로그에 두 마리의 말이 끄는 마차 앞에 블레이드(배토판)를 장착한 것이 "Bull Dozer"라는 이름으로 게재되어 있었다.[20][21]
1923년 미국의 커밍스와 매클로드에 의해 바퀴(차륜)형 트랙터에 블레이드(배토판)를 장착한 것이 등장했고, 같은 해에 LaPlant-Choate사에서 크롤러(궤도)형 트랙터에 블레이드(배토판)를 장착한 것이 등장했다.[20][21]
원래 "불도저"라는 용어는 기술적으로 블레이드(배토판)만을 가리켰으나, 여러 기업에서 트랙터와 블레이드(배토판)를 결합한 형태의 기계를 "불도저"로 판매하기 시작했고, 크롤러(궤도)형이 일반적인 형태가 되어 이들을 "불도저"라고 부르는 것이 일반화되었다.
3. 1. 한국에서의 불도저 역사
대한민국에서 불도저는 한국 전쟁 이전부터 교토제국대학에서 연구되었으나, 실질적인 활용은 전쟁 이후부터였다. 1940년 시나노가와 발전소(현: JR 동일본 시나노가와 발전소) 건설에 미국 캐터필러사의 불도저가 수입되어 사용되었다.[23] 태평양 전쟁 중 일본군이 노획한 미군 불도저를 통해 기술 격차를 실감하고, 이를 바탕으로 코마쓰 1식 평토기(G40)를 개발했다.[24][25] 종전 후, 구 일본군 전차를 개조한 '갱생 전차'가 복구 작업에 투입되었다.[28] 이후 대한민국 건설기계 산업이 성장하면서 다양한 불도저가 개발, 생산되었다.4. 종류
불도저는 무한궤도식 트랙터 앞쪽에 '블레이드'라고 불리는 배토판을 부착하여 흙을 굴착하고 밀어내어 지면을 고르는 건설기계이다.[35] 굴착 깊이는 수십cm, 흙을 나르는 거리는 30~50m 정도이지만, 굴착력이 크고 급경사면에서도 작업할 수 있어 토목공사에 필수적이다.[35] 리퍼(ripper)와 같은 부속 장치를 부착하여 암석 파쇄, 도랑 파기, 도목(倒木)·발근(拔根)·포장(鋪裝) 파쇄 등의 작업도 수행한다.[35][36]
리퍼는 쟁기처럼 생겼으며 암석 파쇄 작업에 사용된다.[36]
일반적으로 불도저는 크고 강력한 궤도형 중장비로, 궤도는 거친 지형에서 뛰어난 접지력과 이동성을 제공한다. 넓은 궤도는 차량 무게를 분산시켜 (지면 압력 감소) 모래나 진흙땅에 빠지는 것을 방지하며, 습지용 궤도 또는 저지면 압력(lgp) 궤도로도 불린다. 불도저는 궤도 시스템과 견인력을 제공하는 변속 시스템을 갖추고 있어 도로 건설, 건설, 광업, 임업, 토지 정리 등 다양한 프로젝트에 사용된다.
전륜 구동 휠 불도저는 4개의 큰 고무 타이어 휠, 유압식 관절식 조향, 관절 조인트 앞에 장착된 유압식 블레이드를 갖춘 변형이다.
불도저의 주요 도구는 블레이드와 리퍼이다.
4. 1. 수륙양용 불도저
준설선이 진입할 수 없는 얕은 여울이나 좁은 수로에서 작업을 수행한다. 조종은 차체 상부에 설치된 탑 위에서 조작하거나 육지에서 무선으로 조작한다. 동력은 일반적인 엔진을 사용하지만, 흡배기용으로 긴 파이프가 위로 뻗어 있다.[29]일본에서는 코마쓰 제작소가 1968년부터 구 건설성의 지도하에 개발을 시작했다. 처음부터 무선 조종을 염두에 두었고, 현장 투입이 "원격 조작에 의한 시공"의 최초 사례였다.[29]
코마쓰는 1971년 세계 최초의 상용 기종인 D155W-1을 판매했지만, 실제로 판매된 것은 세계적으로 36대에 그쳤고, 1993년에 생산 중단되었으며, 2013년 시점에서 일본 국내에는 5대만이 현존 기종이었다.[30]
아오키 아스나로 건설은 동일본 대지진의 쓰나미로 파손된 유리가미 대교(미야기현나토리시)의 교각 공사를 위해 2013년에 코마쓰에 D155W-1의 수리를 의뢰했지만, 코마쓰에서도 전용 부품과 도면 일부가 분실되었다. 그러나 개발에 참여했던 OB와 협력 기업 등의 협력을 얻어 1년에 걸쳐 수리하여 원가로 납품했다.[31][32]
4. 2. 수중 불도저
잠수부에 의한 유선 원격 조종으로 해저를 주행하며 작업을 수행한다. 동력으로는 전동 모터를 사용한다.[29]4. 3. 군용 불도저
전투 공병 임무에 사용되는 불도저는 운전자를 총기류와 파편으로부터 보호하기 위해 장갑을 장착하여 전투 지역에서 작전을 수행할 수 있도록 하는 경우가 많다. 가장 널리 알려진 사례는 토지 이동, 지형 장애물 제거, 경로 개척, 폭발물 폭파 등에 사용되는 이스라엘 국방군(IDF)의 군사화된 캐터필러 D9이다. IDF는 레인보우 작전 중에 장갑 불도저를 광범위하게 사용하여 가자 지구 밀수 터널을 제거하고 주거 지역, 우물과 파이프, 농지[3][4]를 파괴하여 필라델피아 루트를 따라 군사 완충 지대를 확장했다.[4] 이러한 사용은 EWASH 연합과 휴먼 라이츠 워치[5][6] 와 같은 인권 단체들로부터 장갑 불도저의 사용과 공급업체 모두에 대한 비판을 불러일으켰으며, 후자는 캐터필러에게 IDF에 대한 불도저 판매를 중단할 것을 촉구했다. 이스라엘 당국은 밀수 터널을 제거하고 팔레스타인 무장 세력이 사용하는 주택을 파괴하며 완충 지대를 확장하기 위해 불도저의 사용이 필요하다고 보았다.[4][7]
일부 부대의 공병 교리는 저기동성 장갑 도저(LMAD)와 고기동성 장갑 도저(HMAD)를 구분한다. LMAD는 작전 현장으로 이동하기 위해 평판 트럭에 의존하는 반면, HMAD는 더욱 강력한 엔진과 구동 시스템을 갖추고 있어 적당한 거리와 속도로 도로 이동성을 제공하도록 설계되었다. 그러나 HMAD는 일반적으로 도저 블레이드를 장착한 전차 또는 장갑병원차의 완벽한 전천후 기동성 특성이 부족하다.
불도저는 군에서도 사용된다. 불도저의 추진력은 진지나 참호 건설부터 적이 구축한 참호나 철조망 바리케이드, 지뢰밭과 같은 장애물 제거 등 다양한 공병 임무에 효과적이다.
이스라엘 국방군은 미국 캐터필러사의 캡슐, 엔진 등을 장갑으로 보강하고, 기관총, 연막탄 발사기, 수류탄 발사기 등을 장착한 것을 다수 보유하고 있으며, 새로운 유대인 정착지 등 분쟁 지역에서 적대 세력이 틀어박힌 건물을 파괴하는 일종의 무기로 사용하고 있다. 2003년 가자 지구에서 항의 시위를 벌이던 미국인 여성 레이첼 코리가 이 차량에 치여 사망하는 사건이 발생하여 미국 내에서는 D9의 이스라엘 수출 반대 운동이 일어나고 있다. 이 외에도 이란-이라크 전쟁의 제5차 발 파주르 작전에서는 이란 측이 일본산 불도저를 투입하여 불도저 날로 총탄으로부터 보병을 보호하는 방패로 사용했다.
D9 장갑 불도저와 같이 민수용품을 개조한 불도저가 있는 반면, 일반적인 불도저의 최고 속도는 10~15km/h 정도로 느리기 때문에 전투 부대의 속도에 맞추어 처음부터 군용으로 개발된 불도저도 있다. 미국군의 M9ACE는 전차와 동등한 속도와 항속 거리를 가지며, 최전선으로 진출하여 참호를 병사와 함께 매몰하는 전술을 사용했다. 육상자위대가 보유한 75식 도저는 전차의 70km/h에는 미치지 못하지만 45km/h를 발휘할 수 있으며, 포연과 총탄 속에서 작업할 수 있도록 파편과 소총탄에 대한 장갑이 설치되어 있다. 또한, 전차 등의 차체를 전용한 공병 차량이나 장갑전투차량 자체에 불도저 날을 장착하여 정지 작업, 참호 굴착, 바리케이드 파괴 등에 사용되는 경우가 많다.
공격 무기인 전차는 때때로 적이 진지 등을 구축하여 방비하고 있는 곳에 강공이 요구되기 때문에, 종종 스스로 장애물을 제거하기 위한 불도저 날이나 지뢰 제거 장치를 장착하지만, 이것들을 장착하면 구동 장치가 방어상의 약점이 되거나 차량 내부 공간이 협소해지고, 조종 감각에 영향을 미치는 등 문제가 적지 않아 모든 차량이 장착에 대응하는 것은 아니다. 육상자위대에서는 도저 장치가 있는 전차는 1개 중대(10대 강)에 1대 비율이라고 한다.[33]
5. 주요 제조사
디벨론, 캐터필러, 고마쓰 제작소는 전 세계 불도저 시장의 주요 제조사이다.
2010년 ''Off-Highway Research'' 발표에 따르면, 산터이(Shantui)가 1만 대 이상의 불도저를 생산하여 세계 최대 생산업체였으며, 이는 세계 크롤러형 불도저 생산량의 5대 중 2대에 해당한다.[12] 캐터필러는 6,400대를 생산하여 그 뒤를 이었다.[12] 코마쓰는 1981년 D575A, 1991년 D757A-2, 2002년 D575A-3를 출시했다.[13]
불도저 개발 및 제조에는 높은 기술적 장벽이 있어, 현재는 미국의 캐터필러와 일본의 고마쓰 제작소가 세계 시장을 과점하고 있다.[19]
과거 일본의 불도저 제조사로는 미쓰비시중공업, 히타치건기, 日特金属工業, 후루카와기계금속, 얀마, 쿠보타 등이 있었다.
6. 현대 기술 동향
현대 기술의 발전은 불도저에도 영향을 미치고 있다. 특히 원격 조종 기술이 도입되면서 작업 현장의 안전성이 향상되고 있다.
6. 1. 원격 조종 불도저
최근 건설 기술의 발전으로 원격 조종 불도저가 등장하였다. 이제 중장비는 최대 약 304.80m (약 300미터) 떨어진 곳에서 조종할 수 있다. 이는 작업 현장에서 작업자의 안전에 기여하여 위험한 작업으로부터 안전한 거리를 유지할 수 있도록 한다.원격 조종 기술의 발전은 작업자에게 불도저를 충분히 제어하여 작업을 완료할 수 있는 능력을 제공한다. 이러한 기계는 아직 초기 단계에 있지만, 많은 건설 회사에서 성공적으로 사용하고 있다.
7. 기타
"불도저"라는 명칭은 여러 의미 변화를 거쳤다. 19세기에는 수평 프레스 단조 공정에 사용되는 용어였다. 1870년대 미국에서는 "bulldose"가 (말 그대로 또는 비유적으로 황소에게 효과적일 만큼) 매우 큰 양의 약이나 처벌을 의미하는 속어였다. 1870년대 후반, "bulldoze"와 "bulldozing"은 미국 전역에서 "폭력적이고 불법적인 수단"에 의한 협박을 묘사하는 데 사용되었으며,[14] 때로는 심한 채찍질이나 강압, 총구를 겨누는 등의 협박을 의미했다.[18] 특히 미국 남부에서는 1876년 미국 대통령 선거에서 흑인 유권자의 투표 참여를 억압하기 위한 흑인들에 대한 채찍질이나 기타 처벌을 의미했다.[15][16][17] 1886년에는 "Bulldozer"가 대구경 권총과 그것을 사용하는 사람을 의미했다.[18]
19세기 후반에는 "Bulldozing"이 두 마리의 황소가 우위를 차지하기 위해 서로의 머리를 맞대고 싸우는 것을 참고하여, 어떤 장애물이든 무력으로 밀어붙이거나 뚫고 지나가는 것을 의미했다.[18] 1930년대에 들어서면서 차량에 적용되기 시작했다. 초기의 "불도저 블레이드(bull grader blades)"는 1930년대 중반까지 "불도저 블레이드(bulldozer blade)"라는 용어로 널리 사용되었고, "불도저"는 이제 부착물이 아닌 전체 기계를 가리킨다. 현대적인 용법에서 "불도저"는 종종 "도저(dozer)"로, 동사 "bulldozing"은 "dozing"으로 줄어들어 기존 동사 "dozing"과 동음이의어가 된다.
샘 사전트와 마이클 알베스가 저술한 「불도저」(1994년)에 따르면, "1880년대 무렵 미국의 'bull-dose'의 일반적인 용법은 '(강요하거나 협박하여) 강압적으로 추진하다'와 같은 의미였고, 소에게 모든 종류의 약이나 벌을 대량으로 효율적으로 주는 것을 의미하는 'bull’s dose'(수소에게 약을 주다)를 어원으로 하는 속어였다. 1886년에는 철자가 약간 달랐지만 'bulldozer'가 두 가지 의미를 모두 갖게 되었고, 19세기 말 무렵에는 'bulldozing'이 강압적인 힘을 사용하여 장애물을 밀어내거나 통과하는 것을 의미하게 되었다."라고 적혀 있다.[20][21]
"불도저의 등장으로 수소가 졸음이 들 정도로 일자리가 없어졌다는 데서, '수소'의 'bull'과 '졸음'의 'doze'를 합쳐 'Bulldozer'가 되었다"[22]는 설명도 있지만, 출처의 근거가 명확하지 않아 잘못된 해석으로 보인다.
참조
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