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      • 유기물 및 질소 제거를 위한 나선형 생물막 파일럿 공정의 성능 평가와 특성 연구

        강성종 韓國外國語大學校 大學院 2010 국내석사

        RANK : 247631

        하천의 유기물 및 질소와 인과 같은 영양염류에 의한 부영양화, 그리고 그에 따른 적조현상에 의한 피해를 줄이기 위하여 현재 정부에서는 법적규제를 규정하고 있으며, 점점 그 규제가 강화되어 2009년 현재 공공하수처리시설의 방류수수질기준은 CODMN 40mg/L, BOD5 10mg/L, SS 10mg/L, T-N 20mg/L이다. 하지만 유기물과 질소를 함께 제거시킬 수 있는 고도처리 시설은 아직 미약한 실정이다. 나선형 생물막(spiral fixed biofilm) 공정은 1994년 처음 개발되어 2009년 현재 실용화 단계에 있다. 본 공정은 기존의 하수처리장에 큰 설치비용 없이 설치가 가능하다는 장점이 있다. 본 연구는 하수의 유기물 및 질소를 제거하기 위한 나선형 생물막 공정의 실적용성에 관한 연구로서, 본 연구의 목적은 나선형 생물막 파일럿 공정을 이용하여 효과적으로 유기물 및 질소를 제거하는 것이다. 이를 위해 유기물 및 질소 제거를 통한 최적 운전 조건을 도출하였으며, 나선형 생물막 파일럿 공정 내 특성을 파악하였고, 막 면적당 유기물 및 질소 제거량을 도출하였다. 유기물 및 질소 제거 효율을 통한 최적 원수 유량은 0.3ton/day로 도출되었으며, 이때의 최적 T-N 부하량은 29.9g/day로 나타났다. 최적 원수:내부반송 유량비(recycle ratio)는 1:3으로 도출되었고, 이때의 CODCR/NO3--N 비는 9.52임을 확인할 수 있었다. 운전 기간 중 원수의 온도는 동절기에도 10℃ 이상으로 유지되었으며 질산화 반응조의 DO(dissolved oxygen)는 최소 2.7mg/L 이상으로 유지되어 질산화 및 탈질 반응에는 큰 영향이 없었음을 확인하였다. 또한 탈질 반응조의 ORP(oxidation-reduction potential)는 가동일의 대부분 -400mV 이상으로 측정되어 완전한 탈질 반응이 일어난 후 H2S가 생성되는 것으로 사료되었다. pH와 alkalinity는 탈질 반응조에서 증가하고 질산화 반응조에서 감소하는 경향을 보였으며, 특히 탈질 반응조에서는 1mg/L의 (NO3-+NO2-)-N의 감소량에 대한 alkalinity 증가량이 3.33mg/L로 도출되어 이론적 수치인 3.57mg/L와 유사한 값이 나왔다. 부유물질은 운전 조건에 관계없이 현재 방류수수질기준인 10mg/L 이하의 유출수 농도가 확인 되었으며, 평균 90%의 높은 제거 효율을 확인하였다. 이는 2차 침전지가 불필요해짐에 따라 공정의 부피를 획기적으로 줄여줄 수 있을 것이라 기대된다. 탈리된 슬러지를 제거 시켜줌에도 불구하고, 인 제거에는 어려움이 있었으며, 인 제거를 위한 물리·화학적 방법이 필요할 것으로 사료된다. 실 공정 적용 시 막 면적을 결정하기 위한 평균 막 면적당 유기물 및 질소 제거량은 탈질 반응조에서 CODCR 1.66g/day/m2, CODMN 0.53g/day/m2, BOD5 1.35g/day/m2, (NO3-+NO2-)-N 0.22g/day/m2로 도출되었으며, 질산화 반응조에서 NH4+-N 0.95g/day/m2으로 도출되었다. 막 면적당 부하량의 증가에 따라 CODCR의 제거량은 증가하는 경향을 보였지만, NH4+-N의 제거량은 증가하다가 감소하는 경향을 보여 질소의 막 면적당 부하량 증가에는 한계가 있음을 확인 할 수 있었다. 탈질 반응을 위한 유기물이 부족한 경우, 유기 탄소원으로서 메탄올을 주입하였을 때 막 면적당 NH4+-N 제거량에는 큰 변화가 없었지만, 유기물 및 (NO3-+NO2-)-N의 막 면적당 제거량은 증가하였다. In order to reduce damage from red tide following eutrophication caused by nutrient salts such as organic matter, nitrogen, and phosphorus, there are currently legal regulations set by the government, and they are getting stronger so that as of now, the water quality standard for discharge in a public sewage is CODMN 40mg/L, BOD5 10mg/L, SS 10mg/L, and T-N 20mg/L. The advanced treatment, however, which are able to remove organic matter and nitrogen at the same time, are still very few. The spiral fixed biofilm process was first developed in 1994 and in commercialization stage as of now in 2009. This process has an advantage that it can be installed at existing sewages without high installation costs. This study is about the applicability of spiral fixed biofilm process for the removal of organic matter and nitrogen from sewage; the purpose of this study is to effectively remove organic matter and nitrogen using spiral fixed biofilm pilot process. For this, the optimal operation conditions for the removal, the characteristics of the process, and the removal rate of organic matter and nitrogen were examined. The optimal flow of the original sewage was found to be 0.3ton/day while the optimal T-N loading rate was found to be 29.9g/day. The optimal recycle ratio was found to be 1:3, where the CODCR/NO3--N ratio was found to be 9.52. During operational period, the temperature of the original sewage was kept over 10℃ even in the winter time, DO(dissolved oxygen) of nitrification reactor was maintained to be at least 2.7mg/L so that it was confirmed that there was not much influence on nitrification and denitrification reactions. Also, ORP(oxidation-reduction potential) of denitrification reactor was measured to be over -400mV for the most of operational days so that it was found that H2S is created after complete nitrification reaction. pH and alkalinity were found to be increasing in denitrification reactor and decreasing in nitrification reactor; especially in the denitrification reactor, the alkalinity increase for 1mg/L of (NO3-+NO2-)-N decrease was found to be 3.33mg/L, similar to the theoretical value of 3.57mg/L. As for SS(suspended solids), regardless of operating conditions, less than 10mg/L of discharge concentration, which is below the current water quality standards for discharge, and high removal efficiency of 90% on average were observed. This removes the necessity of secondary precipitation sites, which is expected to dramatically reduce the volume of the process. Although leachate sludge is removed, there were difficulties in phosphorus removal so that physical/chemical methods for phosphorus removal are necessary. The average removal rate of organic matter and nitrogen which is used to determine the film area at the time of application to actual process was found to be CODCR 1.66g/day/m2, CODMN 0.53g/day/m2, BOD5 1.35g/day/m2, (NO3-+NO2-)-N 0.22g/day/m2 in the denitrification reactor, and NH4+-N 0.95g/day/m2 in the nitrification reactor. As the loading rate increase, the removal rate of CODCR was found to be increasing, but that of NH4+-N was found to be increasing and then decreasing again, showing that there is a limit to increasing the loading rate of nitrogen. When there is lack of organic matter for denitrification, if methanol is injected as organic carbon source, the removal rate of NH4+-N showed little change, but that of organic matter and (NO3-+NO2-)-N were increased.

      • A Study on Formability Prediction and Process Design of Tube Hydroforming : 튜브하이드로포밍 성형성과 공정설계에 관한 연구

        강성종 부산대학교 대학원 2002 국내박사

        RANK : 247631

        튜브하이드로포밍 공정설계 해석기술의 적용에 있어 정확한 튜브물성치 산출 시험방법과 튜브하이드로포밍 특성을 고려한 성형한계 시험방법의 확보가 매우 중요하다. 롤포밍에 의해 제작된 튜브는 가공경화로 인해 물성치가 평판소재와 판이하게 다르고, 성형과정의 특성을 나타내는 검증된 성형한계 평가기술이 아직 제시도지 못하고 있다. 한편, 심한 단면 변화를 가지며 국부적 부분에 강도를 요하는 부품들에 적용하기 위해서는 성형 후 구조적으로 취약한 부분에서의 과도한 두께감소를 방지하기 위한 새로운 하이드로포밍 성형기술이 요구된다. 본 연구에서는 먼저 재료의 물성치 산출과 성형한계도 산출을 동시에 할 수 있는 평가방법으로 비례공정에 대한 열림금형 축대칭 확관 시험법을 연구하였다. 두께가 다른 두 종류의 튜브를 대상으로 일련의 비례공정에 대해 제작을 수행하여 최종 성형 상태를 공정도상에 나타냈으며, 전체 비례하중 경로에 걸쳐 성형제작 결과와 일치하는 해석결과를 나타내는 튜뷰물성치를 도출 하였다. 또한, 공정도로부터 성공적인 성형이 예측되는 공정을 설계하여 성형제작과 해석을 수행하여 성형형상이 서로 일치함을 확인하였다. 아울러, 튜브물성치 변화에 따른 성형형상 변호를 관찰한 결과, 작은 변화에도 성형결과가 매우 상이하게 나타나므로 성형성 예측기술의 신뢰성를 확보하기 위해서는 정확한 튜브물성치 산출이 매우 중요함을 알 수 있었다. 또한, 열림금형에 의한 축대칭 확관은 트뷰하이드로포밍 성형한계 시험방법으로서의 요구 사항을 대부분 만족시키므로, 각 튜브에 대해 파단부 부근에서의 주 변형률들을 해석결과로부터 취하여 음의 부변형률 영역에서의 성형한계를 유추하여 제시하였다. 다음으로 정수압 작용면에서의 전단응력에 기초한 국부네킹 소성이론을 적용하여 이론적인 튜브하이드로포밍 성형한계도를 제안하였다. 굽힘 전가공시에 발생하는 전변형률의 영향을 고려할 수 있도록 하였으며, 하이드로포밍 특성과 차고자료의 기수행된 연구결과를 검토하여 최대 평면변형률을 가공경화지수에 관해 표현하였다. 참고문헌에서 제시된 튜브하이드로포밍 시험과 판재하이드로포밍 시험 그리고 앞서의 축대칭 확관시험에 적용하여 시험에서 측정된 성형한계 결과와 비교 검토하였으며, 제시된 이론적 성형한계도가 신뢰성이 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 범퍼단면을 대상으로 튜브직경을 변경하면서 피이드 존재여부, 전압존재여부에 따른 4가지 공정형태에 대해 성형가능 시의 최대 두께감소량을 계산하여 성형성을 비교 분석하였다. 그 결과 금형이 닫힌 후 금형 내에 위치하고 성형 중 과도한 주름이 발생하지 않는 한, 튜브직경을 최대한 크게 하는 것이 성형성에 유리하며, 큰 직경의 튜브에 대해서는 전압부가 만으로도 충분한 성형성이 확보됨을 알 수 있었다. 아울러 상하 금형의 분리면이 기울어진 금형을 적용하여 튜브직경을 크게 할 수 있으며, 성형성이 증가하여 피아드가 없는 가압 만을 통해서도 거의 균일한 두께의 부품을 빠르고 쉽게 제작할 수 있음을 파악할 수 있었다. 한편, 자동차 부품인 리어 커플드 토션빔 액슬에 대해 기계적 하이드로포밍 성형기술과 본 연구에서 제시된 이론적 튜브하이드로포밍 성형한계도를 적용하여 성공적으로 목표형상을 산출하는 성형공정을 설계하였다. 성형 후 구조적 취약부에서의 두께감소를 줄이기 위해 마찰력 감소와 튜브직경 증대에 의한 효과를 관찰하였으며, 성형 메카니즘 변경에 의한 성형성 변화도 조사하였다. 본 연구를 통해 제안된, 튜브물성치와 성형한계도를 동시에 산출할 수 있는 축대칭 확관시험법과 이론적 성형한계도, 그리고 튜브직경 증대와 금형형상 변경에 의한 성형성 향상 및 신공정기술에 대한 연구결과는 향후 신뢰성 있는 성형성 예측과 효과적인 공정설계를 가능하게 하여 튜브라이드로포밍 기술의 활성화에 기여할 것이다.

      • 제4차 산업혁명시대에 따른 특수학교의 교육과정 대응에 관한 연구

        강성종 대구대학교 대학원 2020 국내박사

        RANK : 247631

        본 연구는 제4차 산업혁명시대에 따른 특수학교의 교육과정 대응에 관한 연구이다. 글로벌화, 자국의 보호무역, 인구통계학적 변화 등 사회경제적 측면의 변화와 빅데이터(big date), 인공지능(artificial intelligence: AI), 사물인터넷(internet of things) 등으로 특징되는 기술적 측면의 급속한 변화가 예상되는 제4차 산업혁명시대에 특수교육 대상학생은 수혜자인가? 소외자인가? 라는 물음의 기로에 서 있다고 상정하였다. 제4차 산업혁명시대에 특수교육 대상학생이 수혜자가 되기 위해서는 학교수준 교육과정에서부터 변화의 출발점이 되어야 한다. 그 이유는, 학교교육은 국가수준 특수교육 교육과정 기준과 지역수준 특수교육 교육과정 지침을 근거로 학교수준 교육과정에 의해 이루어지기 때문에 특수학교의 교육과정 편성‧운영은 중요성을 갖게 된다. 이러한 연구 필요성에 따른 연구목적을 달성하기 위해서 Tyler가 제안한 목표모형(objectives model)의 이론을 근거로 출발하였다. 즉, 교육목표, 교육내용, 교육방법, 교육평가라는 4개 영역으로 구성하는 교육과정 개발 원리에 근거하여 이를 연구문제로 설정하였다. 이상과 같은 교육과정 개발 원리에 근거한 연구문제를 해결하기 위해 첫째로, 우리나라 특수교육 교육과정 변천사에 관한 문헌과 국가수준 교육과정 기준, 지역수준 교육과정 지침을 고찰하였다. 둘째로, 산업혁명의 특성과 특수교육의 관련성을 파악하기 위하여 국내‧외 관련 학술논문, 정책연구보고서 등을 고찰하였다. 셋째로, 전문가심층면담조사를 통하여 얻은 결과는 본 연구의 논의와 결론을 도출하는데 반영하였다. 본 연구의 필요성과 연구방법을 통해 얻은 연구결론은 다음과 같다. 첫째, 교육목표 설정이다. 제4차 산업혁명시대에 따른 특수학교의 교육과정 교육목표는 사회변화를 예측하고 그에 따른 인재양성을 해야 한다. 즉, 교육목표는 복잡하게 연결되어 있는 초연결사회(hyper-connected society) 같은 복잡성과 다양성을 지닌 사회와의 상호작용을 하기 위한 친화력과 감성을 갖춘 인재양성이 추가적으로 담겨져야 한다. 둘째, 교육내용 설정이다. 제4차 산업혁명시대의 첨단기기들을 다양하게 경험하고 기계가 하지 못하며 인간만이 가질 수 있는 감성을 가르쳐야 한다. 즉, 특수교육 대상학생들이 첨단기기를 직접 제작하고 조작하는 데는 어려운 점이 예견된다. 따라서 역발산적으로 첨단이니까 복잡성이 있을 것이라는 논리보다 첨단이니까 간단하게 이용할 수 있고 조작 가능한 기기들이 생산될 것이라는 믿음에서부터 교육내용이 구성되어야 한다. 셋째, 교육방법 설정이다. 제4차 산업혁명시대에는 가상현실과 증강현실 기술 등이 교육현장에 적용되어 국가 간, 지역 간, 학교 간 거리가 좁혀지거나 간극이 사라질 전망이다. 따라서 특수교육 대상학생의 교수‧학습방법은 첨단기술을 활용한 체험‧활동중심의 지역 자연생태계 학습과 기계공학적 교육방법으로 이루어져야 한다. 넷째, 교육평가 방법이다. 특수학교의 교육과정 교육평가에서 교수‧학습활동의 과정이나 결과를 평가하기란 곤란한 문제였다. 일선 특수학교에서는 포토폴리오, 누가기록관찰 등의 방법을 활용하고 있으나 진정한 의미에서 평가 원리에 부합하기 어렵다. 따라서 제4차 산업혁명시대에는 빅데이터, 인공지능 비서, 초고속 네트워크 연결망, 사물인터넷 등의 기술발달로 교수‧학습과정이나 교수‧학습활동 결과물과 같은 다양한 데이터를 모두 확보하여 빅데이터화, 계량화를 통한 교육평가가 되어야 한다. 마지막, 제4차 산업혁명시대에 특수학교의 교육과정이 학교현장에 천착하고 대응하기 위한 후속연구를 제언으로 제시하였다. 첫째, 교사의 역할 제고이다. 기존 학교환경에 맞추어진 교사양성제도 하에서 양성된 교사들이 학교현장에서 업무를 수행하고 있다. 다변화사회와 학교환경 변화에 대응이라는 제4차 산업혁명시대에 주어진 임무수행 역할에 대한 후속연구가 필요하다. 둘째, 학문융합을 통한 특수교육의 수월성 제고이다. 특수교육의 기저에는 팀워크 접근을 표방하고 있으나 그렇지 못한 현실이다. 다학문, 인접학문간 융합을 통한 특수교육의 발전 방안에 대한 후속연구가 요구된다. 셋째, 제4차 산업혁명시대에 인터넷 강의 등과 같은 원격교육의 활성화가 요구된다. 제4차 산업혁명시대의 초연결사회는 전통적인 학교교육 체제를 변화시킬 것으로 예상되기에 후속연구를 통하여 학교교육과 특수학교의 교육과정에 대한 다변화 방안을 강구해야 한다. The purpose of this study is to investigate special schools’ curriculum responses to the Fourth Industrial Revolution. The study raised an emerging question to answer, “Are students with special education needs benefited or marginalized in the Fourth Industrial Revolution era characterized by changes in socioeconomic aspects such as globalization, domestic protectionism, and demographics, and rapid changes in technological aspects such as big data, artificial intelligence, and the Internet of things?” For students with special education needs to become beneficiaries of the Fourth Industrial Revolution era, changing the school curriculum must be a starting point. The reason is that school education is provided through a special education curriculum. Recognizing this need, the starting of this study was based on the objectives model suggested by Tyler. That is, the research questions were set based on the principles of curriculum development, which consist of the following four areas: educational goals, educational contents, educational methods, and educational evaluation. The study employed the following methods to address the research questions derived from the above-mentioned curriculum development theory. First, the literature on the history of special education curriculum in South Korea was reviewed. Second, domestic and international academic papers and research reports were examined to understand the characteristics of the industrial revolution. Third, the results obtained from the expert in-depth interview were reflected in drawing conclusions of this study. The conclusions of this study are as follows. The first is the setting of educational goals. The curriculum objectives of special schools in the Fourth Industrial Revolution era should predict social changes and foster talents accordingly. That is, the educational goals should additionally include nurturing talents with affinity and sensitivity to interact with complex and diverse societies like a hyper-connected society. The second is the setting of educational contents. There is a need to offer opportunities to experience various high-tech devices of the Fourth Industrial Revolution era and nurture human sensitivity that is not available from machines. It is foreseeable that students with special education needs will have difficulties in manufacturing and operating state-of-the-art devices. Therefore, the contents of education should be constructed in a contrarian manner from the belief that the devices will be produced because they are advanced rather than the logic that devices will be complex because they are advanced. The third is the setting of education methods. In the Fourth Industrial Revolution era, the curriculum for students with special education must be designed to facilitate teaching and learning activities in which virtual reality and augmented reality technologies are applied for experience-based and activity-oriented local, natural ecosystem learning and mechanical engineering education methods. The fourth is the method of education evaluation. It was very difficult to evaluate the process and results of teaching and learning activities. The methods of portfolio and observation of cumulative records currently utilized in special schools do not meet the evaluation principle in the true sense. In this era of the Fourth Industrial Revolution, the education evaluation must pursue quantification of various data such as teaching and learning processes or the results of teaching and learning activities collected through the development of technologies such as big data, artificial intelligence assistants, high-speed network connections, and the Internet of Things. The fifth is the curriculum model of special schools in the Fourth Industrial Revolution era that was presented to suggest ways to cope with a diversified society. This study suggests follow-up research to help the Fourth Industrial Revolution era’s curriculum to settle down in special schools. The first is the re-consideration of teachers’ roles. Teachers are working in the field under the teacher training system tailored to the existing school environment. A follow-up study is warranted to examine teachers’ roles in responding to changes in a diversified society and school environment in the Fourth industrial revolution era. The second is the enhancement of special education through academic convergence. A teamwork approach is at the base of special education, but this is not the case in reality. Follow-up research on the development of special education through multidisciplinary convergence between adjacent disciplines is warranted. The third is the promotion of distance education such as internet lectures in the Fourth industrial revolution era. The hyper-connected society of the 4th Industrial Revolution era is expected to change the traditional school education system; therefore, it is necessary to explore ways to diversify the curriculum of special schools through further research.

      • 중학교 2학년 기하영역에 제시된 보조선에 관한 연구

        강성종 건국대학교 교육대학원 2005 국내석사

        RANK : 247631

        한글초록:수학적 사고력과 문제 해결력은 수학교육의 중요한 목표가 된다. 이러한 수학적 사고력과 문제 해결력의 신장을 활성화 시킬 수 있는 대표적인 영역이 바로 기하 영역일 것이다. 하지만, 대다수의 학생들이 기하를 수학의 다른 영역에 비해 어려워 하고 있다. 기하문제가 어려운 것은 여러 가지 측면에서 생각해볼 수가 있겠는데, 그중 문제해결에 필요한 보조선도 그 원인요소 중 하나일 것이다. 기하 증명 문제 중에는 보조선을 그어야만 해결할 수 있는 문제가 많으며, 적절한 보조선을 긋지 못하면, 이런 문제의 해결은 그 출발점부터 막히게 된다. 실제 수업상황에서도 어떻게 이와 같은 보조선을 그을 생각을 하게 되었는지에 대해서는 별다른 언급 없이, 일단 보조선을 그렇게 그으면 증명이 이러이러하게 될 수 있다는 지도가 이루어지는 경우가 많다. 이런 상황은 보조선을 긋는 일반적인 원리가 없어 보이는 것에 기인하는 것이기도 하다. 하지만 보조선도 인간의 사고의 결과물로 나온 것이므로 이에 본 고에서는 보조선을 긋는 일반적인 방법은 아니지만, 체계적인 기하 학습을 위해 중학교 2학년 기하영역에서 제시되는 보조선을 찾아 이를 유형별로 분류하고 분류된 보조선들이 문제 내에서 어떻게 쓰이는지 조사해 보았다. 끝으로 분류된 보조선 문제들을 갖고 학생들이 어려워하는 보조선을 알아보기 위해 테스트를 실시했다

      • 영어 To-부정사 보문 연구

        강성종 순천대학교 2003 국내석사

        RANK : 247631

        The purpose of this thesis is to make it clear that Government and Binding theory has more explanatory power in explaining To-infinitive complements in English than Traditional Grammar or early Transformational Generative Grammar and to shed light on the attributes of To-infinitive complements by analyzing it in terms of three kinds of approaches. In Chapter II, a brief review of the traditional analysis of To-infinitive complements is presented according to the function and the meaning in matrix sentence. To-infinitive complements in Traditional Grammar has three functions - nominal, adjectional, and adverbial function. But Traditional Grammar deal with only superficial phenomena. So it can't give the principal explanation to To-infinitive complements, though the intuition of native speakers is understood. In Chapter III, it is presented that how the various infinitive constructions is lead in initial Transformational Generative Grammar. Sentence structure is classified into two kinds of structure - deep and surface structure. To-infinitive complements is lead to surface structure by being transformed from deep structure. The Equi-NP Deletion, Extraposition, and Raising rules are used to induce To-infinitive complements. And by analyzing the deep structure according to syntactic attributes of verbs in matrix sentence and making the difference in structure clear, initial Transformational Grammar can give To-infinitive complements more explanatory and principal explaining than Traditional Grammar. But initial Transformational Grammar need many rules for transformation. Therefore, more simple and principal explanation is wanted. In chapter IV, the analysis of To-infinitive complements on Government and Binding theory is presented. In GB theory, all the transformational rules are unified in one rule, Move-α. Since Move-α produce many ill-formed constructions, GB theory propose Constraints, Case Theory, and PRO Theory. Chomsky postulated that To-infinitive complements is structure and is made up of COMP and S. To-infinitive complement in GB theory is mainly judged whether it is well-formed or not by Case Theory. The structure which was explained by Equi-NP Deletion in initial Transformational-Generative Grammar can be explained by PRO Theory. And raising structure in initial Transformational-Generative Grammar can be explained by Deletion and NP trace condition. Chapter V is the conclusion of this thesis. To-infinitive complement in English consists of structure, and it is desirable to analyze To-infinitive complements considering syntactic attributes of verbs in matrix sentence. And GB theory in To-infinitive complements can give more explanatory and principal explaining on the intuition of native speakers than Traditional Grammar or early Transformational Generative Grammar.

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