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사암 작전

Operation Sandstone
사암 작전
AbombOperationSandstoneApril1948.png
사암 엑스선
정보
나라미국
시험장
  • 아오몬(샐리), 에뉴에탁 환초
  • 엔제비(자넷), 에뉴에탁 환초
  • 루닛(이본), 에뉴에탁 환초
기간1948
검사 횟수3
시험종류탑을 쌓다
최대수익률TNT의 49 킬로톤(210 TJ)
테스트 시리즈 연대기

샌드스톤 작전은 1948년 핵무기 실험의 연속이었다.1945년 트리니티, 1946년 크로스에 이어 세 번째 미국 시험 시리즈로, 레인저에 앞선 시험이었다.크로스로스 테스트와 마찬가지로, 사암 테스트비키니 환초보다는 에누에탁 환초에서 실시되었다.군대는 지원역할만 할 뿐 원자력위원회가 지휘했다는 점에서 크로스로스와는 차이가 있었다.샌드스톤 실험의 목적도 달랐다. 그들은 핵무기의 효과보다는 주로 새로운 폭탄 설계의 실험이었다.1948년 4월과 5월에 합동 태스크포스 7에 의해 3번의 시험을 실시했는데, 이 중 9,890명이 군인이었습니다.

작전 샌드스톤 시험의 새로운 코어에 대한 성공적인 시험은 구식 무기의 모든 구성요소를 쓸모없게 만들었다.3차 실험이 실시되기도 전에 구형 핵의 생산이 중단되었고, 최초의 대량 생산 핵이 될 신형 마크 4 핵폭탄에 모든 노력이 집중되었다.샌드스톤 작전의 결과로 핵분열성 물질의 보다 효율적인 사용은 미국의 핵 비축량을 1948년 6월 56개에서 1949년 6월 169개로 증가시킬 것이다.

오리진스

Map of Enewetak Atoll. The coral reef gives the atoll a circular shape. Most of the islands are at the northern end, including the three used as test sits. The main island of Enewetak is in the south.
에뉴에탁 환초

핵무기제2차 세계대전 당시 생산시설망을 만든 맨해튼 프로젝트로스앨러모스 국립연구소의 무기연구·설계 연구소에 의해 개발되었다.[1]우라늄-235를 이용한 총탄형 핵분열무기인 마크 1 리틀보이플루토늄을 이용한 핵폭발형 핵무기인 마크 3 뚱뚱맨 등 두 가지 종류의 폭탄이 개발됐다.[2]

이 무기들은 실험실 기원과 멀지 않은 곳에 있었다.생산 준비가 되기 전에 조립의 용이성, 안전성, 신뢰성 및 보관의 개선을 위한 많은 작업이 남아 있었다.전시 개발의 압박 속에서 가능하지 않았던 전쟁 중에 제안되거나 추천되었던 그들의 수행에도 많은 개선이 있었다.로스 알라모스에서 로버트 오펜하이머 감독을 경질한 노리스 브래드베리는 "단도직입적으로 말하면 형편없는 폭탄이 될 것"이라고 생각했다."[3]

플루토늄은 핸퍼드 부지에 있는 250MW 원자로 3기에서 우라늄-238을 조사하여 생산되었다.이론적으로 그들은 메가와트당 0.91 그램(0.032 oz)의 플루토늄을 생산할 수 있으며, 매달 약 20 킬로그램(44 lb)의 플루토늄을 생산할 수 있다.실제로 생산량은 한 달에 4~6kg(8.8~13.2lb) 정도만 생산되던 1945년에 결코 그런 수준에 근접하지 않았다.Fat Man core는 약 6.2kg(14lb)의 플루토늄을 요구했고, 그 중 21%가 핵분열을 했다.1946년 동안 플루토늄 생산은 원자로의 흑연 중성자 감속기의 팽창으로 인해 감소했다.이것은 발견자인 맨해튼 프로젝트 과학자인 유진 위그너에 이어 위그너 효과로 알려져 있다.[4]

이들 원자로는 핵무기의 중요한 구성요소인 개시자에 사용된 폴로늄-210의 (bismuth-209의 조사에 의한) 생산에도 요구되었다.비스무트-209의 약 62kg(137lb)을 100일 동안 조사해야 132mg(2.04g)을 조금 넘는 600개의 폴로늄-210 큐리를 생산할 수 있었다.폴로늄-210은 반감기가 138일에 불과해 1기의 원자로를계속 가동해야 했다 최소.따라서 가장 오래된 단위인 B 더미는 미래에 사용할 수 있도록 폐쇄되었다.그 문제에 대한 조사는 해결책이 발견되기까지 1946년의 대부분을 필요로 할 것이다.[5]

우라늄-235는 테네시주 오크리지에 있는 Y-12 공장K-25 부지의 천연 우라늄 농축에서 추출한 것이다.1945년 10월부터 1946년 6월까지 전자기기체 동위원소 분리의 과정과 절차의 개선으로 인해 생산량이 월 69kg(152lb)의 우라늄-235로 증가했는데, 이는 매우 낭비적인 리틀 보이들 중 한 명에게만 충분했다.'뚱뚱한 남자'는 리틀 보이보다 17.5배 효율적이었지만, 우라늄 광석 1톤은 플루토늄의 8배에 달하는 우라늄-235를 산출할 수 있었고,[6] 그램 당 4~8배 정도의 생산비가 드는 플루토늄은 이 때 그램 당 26달러 정도 들었다.[7]

무기 개발 1945-1948

Sandstone 시리즈 테스트의 목적은 다음과 같다.

  1. 핵 코어 및 개시자를 시험한다.
  2. 파괴형 무기에 대한 이론 및 지식을 개선한다.
  3. 시험 부양 코어;
  4. 복합 코어 테스트 및
  5. 핵분열성 물질의 효율적인 사용 측면에서 가장 경제적인 설계를 결정한다.[8]

공중부양은 변조 바로 안쪽에 있는 대신, 변조와 코어 사이에 공극이 생겨 와이어 안에 매달려 있는 것을 의미했다.이것은 핵심을 타격하기 전에 변조가 더 탄력을 받을 수 있게 할 것이다.원리는 못에 망치를 휘두르는 것과 대 망치 머리를 못에 직접 대고 최대한 세게 밀치는 것과 비슷했다.이것이 실험실 밖에서 작동하기 위해서는 전선이 항공기로부터 떨어지는 것을 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 했지만, 파괴의 구형 대칭에 방해가 되지 않을 만큼 얇아야 했다.[9]T사단으로 알려진 로스 알라모스의 이론사단은 이르면 1945년 3월에 공중부양된 코어에 대한 컴퓨터 계산을 실시했었다.[10]교차로 작전 계획 중 공중부양 코어의 활용이 제안되었으나, 기존의 고체 코어 '크리스티' 설계를 사용하기로 결정되었다.[11]이것은 그것의 디자이너인 로버트 크리스티의 이름을 따서 지어졌다.[12]그러나 Sandstone의 경우, 세 가지 시험 중 적어도 두 개는 공중부양 코어를 사용하기로 결정되었다.[8]

복합핵심 이면의 동기는 이용 가능한 핵분열성 물질을 더 잘 활용하기 위해서였다.비효율적인 총형 리틀보이 대신 우라늄-235를 탄약무기에 사용한 것은 명백한 진전이었다.그러나 플루토늄은 우라늄-235보다 더 비싸고 생산하기 어려웠지만 핵분열이 생성하는 중성자를 더 잘 활용하기 때문에 더 빨리 배출한다.반면 우라늄-235의 반응이 느려지면 초임계 질량의 조립이 가능해 이론적으로 수확량이 높은 무기 생산이 가능하다.[13]1945년 7월까지 오펜하이머와 그로브스는 플루토늄 3.25kg(7.2lb)과 우라늄-235 6.5kg(14lb)을 함유한 복합코어에 두 가지 물질을 모두 사용하는 것을 고려하고 있었다.복합 코어는 1946년에 사용할 수 있게 되었다.그 후 로스 알라모스의 우선 순위는 전우라늄-235 핵의 개발이 되었다.[14]1948년 1월까지 국가 비축량은 50개의 코어를 포함했는데, 그 중 36개는 복합 크리스티 코어, 9개는 플루토늄 크리스티 코어, 5개는 복합 공중 부양 코어였다.[15]새로운 공중부양, 복합 및 우라늄-235 코어를 시험하려면 최소한 세 번의 시험 발사가 필요할 것이다.[14]

더 효율적인 무기는 덜 효율적인 개시자를 필요로 할 것이다.이것은 덜 필요한 폴로늄을 의미했다.Sandstone 당시, 폴로늄-베릴륨 개시자의 국가 비축량은 A-클래스 개시자 50명으로 구성되었으며, 25개 이상의 폴로늄 큐리가 25개 이상, 13개 B-클래스 개시자로 구성되었다.Sandstone 동안, B-Class 개시자를 사용하여 적어도 하나의 시험을 실시할 것이다.[16]

준비

조직

Nine men sit around a large table. Another is standing, leaning over the table. On the wall behind them are maps of the Pacific Ocean and Enewetak Atoll.
USS 마운트 맥킨리에 대한 브리핑.사진에는 T. J. Sands 대령, James S. 대위가 있다. 러셀, D. K. 프로만 준장, 데이비드 A 준장.오그든, J. D. 바커 소령, W. E. 케프너 소령, 존 E 중령., 윌리엄 S 제독. 파슨스, 프랜시스 C 제독.데네브링크, 그리고 클로드 B 준장.페렌보.

그 시험들은 해리 S 대통령에 의해 승인되었다. 1947년 6월 27일 트루먼.원자력 위원회의 군사 애플리케이션 책임자, 제임스 맥코맥 준장과 그의 부관인 제임스 S. 러셀은 7월 9일 로스앨러모스에서 브래드버리와 존 헨리 맨리를 만나 시험 준비를 했다.그들은 로스 알라모스가 기술적 방향을 제공하고 군대가 물자와 물류 지원을 제공하는 등 자연적으로 과학적이 될 것이라는 데 흔쾌히 동의했다.실험 비용은 약 2천만 달러로 국방부와 원자력 위원회 사이에 분담되었다. E 중장. 헐은 시험 지휘관으로 지정되었다.[17]윌리엄 S 제독. 파슨스윌리엄 E 소령. 케프너는 그들의 작전 교차로에서 부사령관의 역할을 다시 맡았다.[18]합동 태스크포스 7은 1947년 10월 18일에 정식으로 활성화되었다.사령관으로서 헐은 합동참모본부와 원자력위원회 양측에 답변이 가능했다.[19]

합동 태스크포스 7은 10,366명으로 구성되었고, 그 중 9,890명이 군인으로 구성되었다.[20]그것의 본부는 약 175명으로 구성되었고, 그 중 96명이 USS Mount McKinley에 탑승하고 있었다.나머지는 알베말함, 커티스함, 바이로코함 등에 수용됐다.[21]J 사단이라고 알려진 로스 알라모스 국립 연구소의 특별 분과는 특히 핵실험 관리를 위해 만들어졌다.원자력 위원회 그룹(태스크 그룹 7.1)은 핵무기를 준비하고 폭파하며 실험을 수행할 책임이 있다.J사단, 국군특수무기사업단, 해군연구소, 해군장교연구소, 아르곤네 국립연구소, 애버딘 검증기지, 원자력위원회, 에드거톤, 게르메슈하우젠&그리어의 핵실험 담당 과학자와 기술자 283여 명으로 구성됐다.[21]

각각은 시험의 다른 측면을 다루었다.해군 서드넌스 연구소는 폭발물 측정 시험을 처리했고, 해군 연구소는 방사능 측정 실험을, 아르곤느 국립 연구소는 감마선 측정을 실시했다.에드거튼, 게르메스하우젠, 그리어는 타이밍과 발사 시스템을 설계하고 설치하기 위해 고용된 계약자였다.[21]실험용 무기 조립품 7개와 코어 6개가 캘리포니아 산페드로에 전달돼 1948년 2월 무기 조립선 USS 커티스호에 실렸으나 원자력위원회는 시험에서 코어 3개에 대한 지출만 허가했다.[22]

해군은 태스크 그룹 7.3으로 편성되었다.그것은 다음과 같이 구성되었다.

출처: Berkhouse et al, Operation Sandstone, 페이지 40

민정

Banana shaped helicopter hovers over water
Sikorsky HO3S 헬리콥터는 물 샘플 케이블에 부착된 밸사 래프트에서 물 샘플을 채취한다.

1947년 9월, 10월 14일 시험감독으로 지명된 헐, 러셀, 그리고 합동 태스크포스 7의 과학감독 다롤 K. 로스 알라모스 연구소의 프로탄은 태평양에서 제안된 다양한 시험 장소를 조사하기 위해 과학자들과 군 장교들과 함께 출발했다.[17]에뉴에탁 환초는 10월 11일 시험장으로 선정되었다.[23]그 섬은 외진 곳이었지만 좋은 항구와 활주로가 있었다.그것은 또한 해류와 무역풍이 바다로 낙진을 가져왔으며, 이는 작전 교차로 동안 비키니 아톨에서 일어났던 일을 볼 때 중요한 고려 사항이다.[17]

태평양 제도의 신탁지구는 미국이 관리하는 유엔 신탁지였기 때문에, 12월 2일 유엔 안전보장 이사회가 곧 있을 시험들을 통보 받았다.아톨에는 아오몬에 사는 드리 에뉴에탁과 비지레에 사는 드리엔제비가 살고 있었다.그들의 원래 집은 에뉴에탁과 엔제비에 있었으나, 전쟁 중에 군사 기지로 진출하기 위해 옮겨졌다.140여 명의 인구가 작전 교차로 동안 메크 섬으로 임시 이주해 왔다.이번에는 에뉴에탁 남서쪽 124해리(230km; 143mi)의 무인도 환초인 우젤랑 환초(Ujelang Atoll)가 이전지로 선정됐다.11월 22일 해군 건설 대대 일행이 숙소와 편의시설을 건설하기 위해 그곳에 도착했다.군 당국은 지난 12월 3일 군 수뇌부를 만나 12월 20일까지 USS 킹카운티가 실시한 이전 계획에 합의했다.[24]LST 1대와 더글러스 C-54 스카이마스터 4대는 우젤란이 낙진에 영향을 받을 경우에 대비해 대피 대기 상태에 놓였지만, 필요하지는 않았다.[25]

언론의 스포트라이트를 받으며 진행된 크로스로스 테스트와 달리 샌드스톤 테스트는 최소한의 홍보를 받으며 진행됐다.4월 15일, 워싱턴에서는 시험 공시가 전혀 있어야 하는지에 대한 논의가 여전히 있었다.헐은 시리즈가 완성될 때까지 어떤 발표를 하는 것에 반대했지만, AEC 위원들은 그 소식이 새어나갈 것이라고 느꼈고, 미국은 비밀스럽게 보일 것이라고 생각했다.따라서 최종 발표를 하기로 결정되었다.시험 목적에 대한 발표는 없었고, 대충 보도된 것뿐이었다.헐은 시리즈가 끝난 후인 5월 18일 하와이에서 기자회견을 열었지만 서면 진술에서 인용하는 언론만 허용했다.[26]

건설

엔제비, 아오몬, 루닛 섬은 필요한 계측기를 쉽게 설치할 수 있도록 초목을 없애고 등급을 매겼으며, 아오몬과 비지레 사이에 원인로를 구축하여 아오몬의 시험탑에서 비지레에 있는 관제소까지 계기 케이블을 운영할 수 있도록 하였다.그 폭발은 나중에 시험 구역에서 초기 발포로 인한 낙진이 최소화되도록 명령되었다.[27]육군 구성 요소인 태스크 그룹 7.2는 건설 작업을 담당했다.It consisted of the 1220th Provisional Engineer Battalion, with the 1217th and 1218th Composite Service Platoons, the 18th Engineer Construction Company and 1219th Signal Service Platoon; Companies D and E of the 2nd Engineer Special Brigade's 532nd Engineer Boat and Shore Regiment; the 461st Transportation Amphibious Truck Company; 854th TransporTation Port Company, 401 CIC Detections, 그리고 해군 해안 기지 Detections.[28]

운영

작전 교차로에서와 마찬가지로 각 폭발에는 합동군/해군 음성 알파벳에서 따온 고유의 암호명이 부여되었다.모든 조립품은 개조된 Mark III 조립품을 사용했으며, 200피트(61m) 높이의 타워에서 폭발했다.[29]폭발의 타이밍은 절충의 문제였다.감마선 측정 실험은 어둠이 필요했지만, 구름을 시식할 보잉 B-17 플라잉 포트리스 드론은 이를 통제하기 위해 일광이 필요했다.타협안으로서, 사암 폭발은 모두 동트기 직전에 일어났다.[30]

미국 Sandstone 시리즈의 폭발은 다음과 같다.

미국의 Sandstone 시리즈 테스트 및 폭발
이름 날짜 시간(UT) 로컬 시간대 위치 입면도 + 높이 배달 장치 양보 메모들 참조
엑스선 1948년 4월 14일 18:16:59.0 MHT(11시간)
엔제비(자넷), 에뉴에탁 환초11°39′46″N 162°14′16″E/11.66276°N 162.23785°E/ 11.66276; 162.23785(X선) 1m(3ft 3인치) + 61m(200ft) 탑을 쌓다
무기 개발
Mk-3, B형 공중 부양 37kt I-131 환기 감지, 140kCi(5,200TBq) 2:1 오르로이 플루토늄, 공중부양 코어. 2.38 kg(5.2 lb) Pu + 4.77 kg(10.5 lb) 오르로이는 37 kt를 21%의 효율로 산출했다.공중부양은 1980년까지 최고의 비밀 기술로 여겨졌다. [31][32][33][34]
멍에 1948년 4월 30일 18:08:59.0 MHT(11시간)
아오몬(샐리), 에누에탁 아톨 11°36′56″N 162°19′10″E / 11.61569°N 162.3194°E / 11.61569; 162.3194(요크) 1m(3ft 3인치) + 61m(200ft) 탑을 쌓다
무기 개발
Mk-3, B형 공중 부양 49kt I-131 환기 감지, 1.3 MCi(48PBq) Oralloy core 2.5 kg(5.5 lb) Pu, 5 kg(11 lb) U235 (Hanson과 Sublette states it all U-235인 것으로 나타남), 공중부양된 core. [31][32][33][34]
얼룩말 1948년 5월 14일 18:04:00.0 MHT(11시간)
루닛(이본), 에뉴에탁 환초 11°32′07″N 162°21′38″E / 11.5352°N 162.36063°E / 11.5352; 162.36063(Zebra) 1m(3ft 3인치) + 61m(200ft) 탑을 쌓다
무기 개발
Mk-3, B형 공중 부양 18kt I-131 환기 감지, 100kCi(3,700TBq) 우라늄 핵.Little Boy의 U-235의 1/10 이하 사용.마크 4를 위해 즉시 생산에 투입될 정도로 최적의 제품이라고 판단된다. [31][32][33][34]

엑스레이

테스트 비디오

X-Ray 핵 장치는 공중부양 복합 코어를 사용했다.[29]1948년 4월 15일 06시 17분에 일출 직전에 엔제비에서 폭발하여 수확량이 37킬로톤이었다.[35][36]플루토늄의 이용 효율은 약 35%였으며, 우라늄-235의 이용 효율은 25% 이상이었다.이는 로스 알라모스의 예측보다 다소 높은 수치였다.[29]석호의 배에서 지켜보던 관측자들은 눈부신 섬광을 보고 복사열을 느꼈다.지름 5해리(9.3km; 5.8mi)의 응축 구름은 구름 안에서 빛을 발하는 불덩어리를 재빨리 감쌌다.폭발의 우레와 같은 굉음이 관측자들에게 도달하기까지 45초에서 50초가 걸렸다.[35]

약 20분 후 바이로코는 시료를 채취하기 위한 케이블 윈치를 확인하기 위해 헬리콥터를 발사했다.그것은 또한 석호의 방사능 수치를 시험하기 위해 보트를 내렸다.B-17 무인 드론 항공기가 구름 사이로 날아갔고, 분화구에서 토양 시료를 채취하는 데 드론 경량 탱크가 동원됐다.불행히도, 그것은 수렁에 빠졌고 열흘 후에 견인되어야 했다.[37]

멍에

Fireball cloud lights up the clouds in red and yellow, like a sunrise.
요크 폭발

요크 핵 장치는 공중부양된 전우라늄-235 핵코어를 사용했다.[29]악풍으로 인해 하루 늦은 1948년 5월 1일 06시 9분에 일출 직전 아오몬에서 폭파되었다.[38]관측자들은 비슷한 섬광을 보았고 X-Ray 폭발과 같은 열을 느꼈지만, 6-nautical 마일(11km, 6.9mi) 폭의 응축 구름은 더 컸고, 폭발음은 더욱 강력했다.한 관찰자는 그것을 "작은 방에서 억지로 터지는 종이 가방" 소리에 비유했다.[38]그들이 옳았다: 그것의 수율 49 킬로톤은 그것을 그 당시까지 가장 큰 핵폭발로 만들었지만,[36] 그것은 핵분열 물질의 비효율적이고 낭비적인 것으로 여겨졌다.[29]

얼룩말

세 번째 시험이자 마지막 샌드스톤 시리즈인 얼룩말은 1948년 5월 15일 06:04분에 동뜨기 직전에 룬트에 폭발했다.[39]이 테스트는 데이비드 릴리엔탈 AEC 회장이 이 세 가지 테스트 중 "가장 단단하고 중요한" 테스트로 특징지어졌다.B급 개시자 중 하나를 사용함으로써, 이러한 개시자가 여전히 자신 있게 사용될 수 있음을 입증했다.[40]관측자들은 그 섬광과 폭발을 이전의 두 실험과 비슷하게 인식했지만, 이번에는 응축 구름의 기초가 2,000피트(610m)로, 관측자들에게 불덩어리를 방해받지 않는 시야를 제공했고, 따라서 다른 두 시험보다 더 밝고 오래 지속되는 것으로 보였다.[39]겉보기에는 속아넘어가는 것이었는데, 그것은 공중부양된 우라늄-235 핵에서 18킬로톤의 생산량을 생산했다는 것이다.[36]

A propeller aircraft sits on a runway. A tracked vehicle with a crane lifts something above it. In the background are a jeep, three Quonset huts and palm trees.
방사능 구름 통과 비행 후 미 공군 보잉 B-17 드론에서 필터가 제거되고 있다.

이전 시험에서 사용한 절차는 반복되었으나 이번에는 윈치 케이블이 걸려 시험 샘플을 지프에 의해 회수해야 해 승무원이 더 많은 방사선에 노출되었다.B-17 드론의 필터를 제거하기 위해 배치된 로스 알라모스 직원은 엑스레이요크에 대한 시술을 문제없이 수행한 것으로 보였으나, 이번에 이들 중 3명은 병원에 입원할 정도로 심각한 방사선 화상을 입었고 피부 이식이 필요할 정도로 손에 화상을 입었다.당시 요크에 대한 시술을 한 남성 중 한 명도 손에 화상을 입고 병원에 입원했으나 5월 28일 퇴원했다.다시 한번 드론 탱크가 말썽을 일으켜 분화구에 빠졌지만, 토양 샘플은 예비 드론 탱크로 회수되었다.그 후 두 탱크는 바다에 버려졌다.[41]

결과

Sandstone 테스트의 새로운 코어에 대한 성공적인 테스트는 심오한 영향을 미쳤다.사실상 구식 무기의 모든 구성요소는 쓸모없게 되었다.[8]브래드버리는 3차 실험이 실시되기도 전에 구형 핵의 생산을 중단했고, 모든 노력을 최초의 대량생산 핵이 될 마크 4 핵폭탄에 집중하라고 지시했다.[42]핵분열성 물질의 보다 효율적인 사용은 핵 비축량을 1948년 6월 56개에서 1949년 6월 169개로 증가시킬 것이다.[43]Mark III 폭탄은 1950년에 서비스에서 철수되었다.[44]동시에 새로운 생산 공장이 온라인에 들어오고 위그너 효과 문제도 해결되었다.1951년 5월까지 플루토늄 생산량은 1947년의 12배인 반면 우라늄-235 생산량은 8배 증가했다.[45]케네스 D 육군 특수무기사업단장. 니콜스, 희소성의 시대는 끝났음을 똑똑히 보았다.그는 이제 "수백 개보다는 수천 개의 무기로 생각해야 한다"고 권했다.[46]

메모들

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  2. ^ 한센 1995, 페이지 82-83.
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  6. ^ 한센 1995, 페이지 83, 212.
  7. ^ 한센 1995, 페이지 264.
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참조

외부 링크