KR0183342B1 - 디지탈 dbs의 제한수신 시스템에서 수신장치 - Google Patents

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KR0183342B1 KR1019960008708A KR19960008708A KR0183342B1 KR 0183342 B1 KR0183342 B1 KR 0183342B1 KR 1019960008708 A KR1019960008708 A KR 1019960008708A KR 19960008708 A KR19960008708 A KR 19960008708A KR 0183342 B1 KR0183342 B1 KR 0183342B1
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Abstract

본 발명은 디지털 DBS (Direct Broadcasting Satellite; 직접 위성 방송)에 관한 것으로, 특히 디지털 DBS 송신국에서 자격통제메세지(Entitlement Control Message)의 전송하는 시간을 조정하여 불법 수신기에 의한 제어단어(Control Word)의 분배를 막아 전파 해킹을 방지하도록 한 디지털 DBS의 제한 수신 시스템에 관한 것이다.
종래 디지털 DBS의 제한 수신 시스템은 전송 지연만큼 제어단어보다 자격통제메세지가 먼저 도착해야 한다는 점에 있어 간단한 수신기의 개조와 초고속망을 이용하여 전파의 해킹이 가능한 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 디지털 DBS 의 제한 수신 시스템에서 수신 장치에 의해 시간 지연테스트부가 측정한 자격통제메세지처리 지연시간을 이용하여 임의의 제어단어를 적용시키기 전에 해당 제어단어를 암호화 한 자격통제메세지가 수신기에 먼저 도착하는 시간을 조정함으로써 불법 수신기의 제어 단어 분배에 의한 전파 해킹하는 것을 방지할 수 있다.

Description

디지털 DBS의 제한 수신 시스템에서 수신 장치
제1(a)도는 종래 디지털 DBS의 제한 수신 시스템 전체를 나타낸 구성 블록도이고,
제1(b)도는 제1(a)도에 있어 수신기에서 제어단어와 자격통제메세지의 동기 메카니즘을 나타낸 도면이고,
제2(a)도는 본 발명에 따른 디지털 DBS의 제한 수신 시스템에서 수신 장치를 나타낸 구성 블록도이고,
제2(b)도는 제2(a)도에 있어 제어단어와 자격통제메세지의 적용시간을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가입자 관리시스템부 20 : 송신국
30 : 수신기 22 : 인코더부
11 : RSM억세스처리부(Resource and Subscriber management Access Manager)
12 : 송신억세스처리부(Transmitter Access Manager)
21 : 억세스제어처리부(Access Control Manager)
31, 44 : 디지털 디스크램블모듈부(Digital Descrambler Module)
32, 47 : 가입자스마트카드부(Subscriber Smart Card)
23 : 멀티플렉서부 34,43 : 디멀티플렉서부
33,41 : FEC(Forward Error Correction)디코더부
42 : 인터페이스논리부 45 : 제어처리부
46 : 시간지연테스트부(Time Delay Test Unit)
본 발명은 디지털 DBS(Direct Broadcasting Satellite; 직접 위성방송)에 관한 것으로, 특히 디지털 DBS 송신국에서 자격통제메세지(Entitlement Control Message)의 전송하는 시간을 조정하여 불법 수신기에 의한 제어단어(Control Word)의 분배를 막아 전파 해킹을 방지하도록 한 디지털 DBS의 제한수신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디지털 DBS 서비스란 중앙의 TV프로그램 송신국에서 위성을 통하여 고품질의 TV화상을 가입자에게 직접 방송하는 서비스로써, 단일 방송전파로 넓은 지역 또는 국가를 하나의 문화권으로 형성하여 방송가능하고, 산악이나 고층빌딩 등의 지형적인 전파수신 장애가 극소화 가능하고, 데이타 방송, 경보 방송 등의 수용이 가능하다.
미국이 세계 최초로 위성을 이용한 이러한 디지털 DBS서비스를 실시하고 있으며, 우리나라의 무궁화 위성도 DBS용 27MHz대역폭, 출력 120W 정도의 3개 채널 제공이 가능하다.
DBS의 디지털 방식은 오디오, 비디오, 시스템 모두 MPEG-Ⅱ(Motion Picture Expert Group)방식으로 표준화가 되어 있는데, 현재 디지털 DBS의 영상 기준은 ISO/IEC 13818-3으로 규격화되었고, 시스템은 ISO/IEC 13818-1로 규격화되어 있다.
그리고, 이렇게 위성을 이용한 DBS는 방송국에서 광고료 수입에만 의존하지 않고, 시청자들로부터의 수신료를 징수하여 운영 가능케 되었으며, 수신료를 시청 시간 및 시청한 프로그램에 따라 차등 적용하는 등 다양한 서비스 제공 기능을 가능케 해 주었다.
그런데, 위성방송은 누구나 시청할 수 있다는 전파상의 특성 때문에, 수신료를 납부한 가입자만이 방송을 수신할 수 있도록 하는 제한 수신 시스템(Conditional Access System)이 중요하게 대두되었다.
예를 들어 현재 우리나라 무궁화위성방송시스템에서의 제한 수신 기능 실현을 위한 제한수신 시스템은 제1(a)도에 도시된 바와 같이, 크게 가입자 관리시스템부(10), 송신국(20), 수신기(30)를 포함하여 이루어졌다.
그런데, 가입자 관리시스템부(10)는 RSM억세스처리부(11)와 송신 억세스처리부(12)를 포함하여 이루어졌고, 송신국(20)는 억세스제어처리부(21)와 인코더부(22)와 멀티플렉서부(23)를 포함하여 이루어졌고, 수신기(30)에 디지털디스크램블모듈부(31)와 FEC디코더부(33)와 디멀티플렉서부(34)와 가입자스마트카드부(32)를 포함하여 이루어졌다.
상기 RSM억세스처리부(11)는 RSM의 다른 처리부로부터 가입자자격(Entitlement)정보와 프로그램에 대한 정보를 인가받아 지역데이타베스(local DB)에 필요한 정보를 업데이타(update)하고, 자격관리메세지(Entitlement Management Message)를 생성하여 가입자관리데이타를 인가하여, 암호화에 필요한 키 관리를 수행한다.
상기 송신억세스처리부(12)는 상기 RSM억세스처리부(11)로부터 인가되는 가입자관리데이타를 송신국(20)의 인코더부(22)에 전송하고, 자격통제메세지(Entitlement Control Message)를 생성하여 송신국(20)의 인코더부(22)에 전송하고, 제어단어(CW ; Control Word)를 주기적으로 생성하여 송신국(20)의 억세스제어처리부(21)에 전송한다.
상기 인코더부(22)는 상기 송신억세스처리부(12)로부터 전송되는 데이타를 코드화하여 송신국(20)의 각 처리부에 인가한다.
상기 억세스제어처리부(21)은 상기 송신억세스처리부(12)로부터 전송되는 전송단어를 이용하여 상기 인코더부(22)에서 코딩된 데이타를 스크램블링(Scrambling)하여 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호를 인가한다.
상기 멀티플렉서(23)는 상기 억세스제어처리부(21)와 밀결합(tightly coupled)형태로 되어 있으며, 상기 자격통제메세지에 대한 자원을 할당하고 각 프로그램을 하나의 자격통제메세지를 사용하여 전송되도록 한다.
상기 FEC디코더부(33)는 상기 송신국(20)으로부터 수신되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호와 암호화된 자격관리메세지와 자격통제메세지를 인증하고 해당 가입자의수신 자격을 점검한다.
상기 디멀티플렉서부(34)는 상기 FEC디코더부(33)로부터 인가되는 데이타를 역다중화하고, 제어 데이타에 따라 인가되는 원래 신호를 페이티브이(pay-TV)에 출력한다.
상기 가입자스마트카드부(32)는 가입자에 대한 정보뿐만 아니라 가입자의 페이티브이 시청 이력과 수신 자격을 판단하기 위한 암호 키와 알고리즘을 저장하며, 상기 디멀티플렉서부(34)를 통해 인가되는 자격 관리 메시지 내의 키를 복호화하며, 해당 키를 이용하여 상기 자격통제 메시지로부터 제어단어를 추출한다.
상기 디지털 디스크램블모듈부(31)은 상기 디멀티플렉서부(34)를 통해 인가되는 상기 송신국(20)으로부터의 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호를 상기 가입자스마트카드부(32)로부터 받은 제어단어를 이용하여 원래 신호로 복호화하여 상기 디멀티플렉서부(34)에 인가한다.
이와 같이 구성된 종래의 디지털 DBS의 제한 수신 시스템은 다음과 같이 동작한다.
먼저, RSM억세스처리부(11)는 RSM의 다른 처리부로부터 가입자 자격 정보와 프로그램에 대한 정보를 인가 받아 지역데이타베스에 필요한 정보를 업데이타하고, 자격관리메세지를 생성하는데. 해당자격관리메세지는 수신 자격있는 가입자에게만 수신을 허용하기 위해서 암호화되어야 하므로 암호화하는데 필요한 키 관리도 수행한다.
그리고, 이렇게 생성된 자겨관리메세지와 자격통제메세지를 생성하기 위한 프로그램/채널 정보, 프로그램 서비스 정보를 생성하기 위한 초기 데이타, 자격통제메세지 암호화를 위한 키 정보 등의 가입자관리 데이타를 송신억세스처리부(12)로 인가한다.
이에, 상기 송신억세스처리부(12)는 상기 RSM억세스처리부(11)로부터 인가되는 가입자관리데이타를 송신국(20)의 인코더부(22)에 전송하고, 프로그램을 스크램블링하기 위한 제어단어를 주기적으로 생성하여 송신국(20)의 억세스제어처리부(21)에 전송하고, 수신 자격있는 가입자가 디스크램블링(Descrambling)하여 프로그램을 볼 수 있도록 하기 위한 메시지인 자격통제메세지를 생성하여 송신국(20)의 인코더부(2)에 전송한다.
이때, 상기 가입자관리데이타 중에 비정기적인 전송형태의 메시지는 인가받은 형태 그대로 송신국(20)에 전송하고, 상기 가입자관리데이타 중에 정기적인 전송형태의 메시지는 먼저 상기 송신억세스처리부(12)내에 저장한 다음에 전송 주기에 맞도록 반복적으로 송신국(20)에 전송하는데, 상기 송신억세스처리부(12)내에서 생성하는 제어단어는 주기적으로 만들어질 때마다 억세스제어처리부(21)에 전송하고, 자격통제메세지는 채널 전환시에 빠르게 디스크램블링이 가능하도록 제어단어 변경 주기내에 여러차례 반복하여 송신국(20)에 전송한다.
이에 따라, 상기 억세스처리부(21)는 상기 송신억세스처리부(12)로부터 전송된 제어단어를 이용하여 각 프로그램을 수신 자격없는 가입자가 알아 볼 수 없는 형태로 변환, 즉 스크램블링하는데, 송신국(20)의 멀티플렉서(23)와 밀결합 형태로 되어 있어 MPEG-Ⅱ의 전송열 패킷(Transport Stream Packet)단위로 스크램블링할 수 있고, 해당 각 프로그램은 비디오 또는 오디오 만을 스크램블링할 수 있고, 비디오와 오디오 모두를 스크램블링할 수도 있다.
즉, 상기 억세스제어처리부(21)와 밀결합(tightly coupled)형태로 되어 있는 멀티플렉서부(23)에 의해 상기 자격통제메세지에 대한 자원이 할당되고, 각 프로그램에 대해서 뿐만 아니라 다른 곳에서 사용되는 자격통제메세지를 반복하지 않고 각 프로그램은 하나의 자격통제메세지를 사용하여 전송할 수 있도록 한다.
그리고, 수신기(30)의 FEC디코더부(33)가 상기 송신국(20)으로부터 수신되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호와 암호화된 자격관리메세지와 자격통제메세지를 인증하고 해당 가입자의 수신 자격을 점검한 다음에, 디멀티플렉서부(34)는 상기 FEC디코더부(33)로부터 인가되는 데이타를 역다중화하고 제어 데이타에 따라 인가되는 원래 신호를 페이티브이에 출력한다.
그런데, 수신기(30)의 가입자스마트카드부(32)에는 가입자에 대한 정보뿐만 아니라 가입자의 페이티브이 시청 이력과 수신 자격을 판단하기 위한 암호 키와 알고리즘을 저장하는데, 좀더 자세히 말하면 해당 가입자스마트카드(32)에 적힌 내용은 가입자 정보(가입자 번호, PIN(Personal Identification Number), 자격(채널 정보, 만료시기, 키), 수신이력(채널 번호, 시작시간, 중단시간), 암호/인증 알고리즘, 등이다.
그리고, 상기 자격관리메세지 내의 키를 복호화하고, 해당 키를 이용하여 상기 자격통제메세지에서 제어단어를 추출한다.
상기 추출된 제어단어는 디지털 디스크램블모듈부(31)으로 전송되어 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호의 디스크램블에 이용된다.
이에 따라, 상기 수신기(30)의 디지털 디스크램블모듈부(31)는 송신국(20)으로부터의 수신제한을 위한 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호를 상기 가입자스마트카드부(32)로부터 인가받은 추출된 제어 단어를 이용하여 원래 신호로 복호화하여 상기 디멀티플렉서부(34)에 인가한다.
그런데, 상기 추출된 제어단어가 실제 사용되기 전에 해당 제어단어를 암호화한 자격통제메세지가 먼저 도착해야만이 정상적인 동작을 수행할 수 있는데, 제1(b)도에 도시된 바와 같이, 제어단어와 자격 통제 메시지가 짝수/홀수 메카니즘에 의해 동기되는 것을 보여주고 있다.
즉, 실제 사용되는 제어단어를 암호화한 자격통제메세지는 전송지역만큼 제어단어보다 먼저 도착되어야 한다는 것인데, 이러한 메카니즘은 현대 초고속 정보통신 사회에서 불법 시청을 가능하게 한다.
다시 말해서, 모든 채널에 가입한 사용자의 수신기(30)를 간단하게 개조하여 모든 제어단어를 복구한 다음에 다른 수신기(30)에 초고속망을 통해 분배가 가능하여 전파 해킹이 가능하다.
이와 같이, 종래 디지털 DBS의 제한 수신 시스템은 전송 지연만큼 제어단어보다 자격통제메세지가 먼저 도착해야 한다는 점에 있어 간단한 수신기의 개조와 초고속망을 이용하여 전파의 해킹이 가능한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 디지털 DBS 송신국에서 자격통제메세지의 전송하는 시간을 조정하여 불법 수신기에 의한 제어단어의 분배를 막아 전파 해킹을 방지하도록 한 디지털 DBS의 제한 수신 시스템에서 수신장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디지털 DBS의 제한수신 시스템에서 수신 장치는; 송신국으로부터 수신되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호와 암호화된 자격관리메세지와 자격통제메세지를 인증하고 해당 가입자의 수신 자격을 점검하는 FEC디코더부와, 상기 암호화된 자격관리메세지 내의 키를 복호화하고 해당 키를 이용하여 상기 암호화된 자격통제메세지로부터 제어단어를 추출하는 가입자스마트카드부와, 상기 송신국으로부터 인가되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호를 상기 가입자스마트카드부로부터 받은 제어단어를 이용하여 원래 신호로 복호화하는 디지털 디스크램블모듈부를 구비하되; 상기 FEC디코더부로부터 자격통제메세지에 대한 테스트 패킷을 생성하여 인가하고, 자격통제메세지 처리 종료신호를 인가받아 상기 송신국에서 상기 제어단어보다 해당 자격통제메세지가 먼저 도착하도록 하는 시간을 조정하기 위한 자격통제메세지 처리 지연시간을 측정하는 시간지연테스트부와; 상기FEC 디코더부로부터 인가되는 데이타와 상기 시간지연테스트부로부터 인가되는 테스트 패킷을 인터페이스하는 인터페이스논리부와; 상기 인터페이스논리부로부터 인가되는 자격통제메세지를 필터링하여 상기 메모리부에 잠시 저장시키고, 상기 디지털 디스크램블모듈부로부터 인가되는 원래 신호를 페이티브이에 출력하는 디멀티플렉서부와; 상기 디멀티플렉서부가 필터링하였음을 감지하여 상기 메모리부에 잠시 저장된 필터링된 자격통제메세지를 읽어내어 상기 가입자스마트카드부에 인가하고, 상기 가입자스마트카드부로부터 제어단어를 인가받아 상기 디지털 디스크램블모듈부에 인가함과 동시에 상기 자격통제메세지 처리 종료신호를 생성하여 상기 시간지연테스트부에 인가하는 제어처리부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 디지털 DBS의 제한 수신 시스템에서 수신 장치는 제2(a)도에 도시된 바와 같이, FEC디코더부(41)와, 인터페이스논리부(42)와, 디멀티플렉서부(43)와, 디지털디스크램블모듈부(44)와, 제어처리부(45)와, 시간지연테스트부(46)와, 가입자스마트카드부(47)와, 메모리부(48)를 포함하여 이루어진다.
상기 FEC디코더부(41)와 디지털디스크램블모듈부(44)와 가입자스마트카드부(47)는 종래와 같은 구성이므로 그 설명을 생략한다.
상기 메모리부(48)는 인가되는 필터링된 자격통제메세지를 저장한다.
상기 시간지연테스트부(46)는 상기 FEC디코더부(41)로부터 인가되는 자격통제메세지에 대한 테스트 패킷을 생성하여 인가하고, 자격통제메세지 처리 종료신호를 인가받아 수신기의 자격통제메세지 처리 지연시간을 측정한다.
상기 인터페이스논리부(42)는 상기 FEC 디코더부(41)로부터 인가되는 데이타와 상기시간지연테스트부(46)로부터 인가되는 테스트 패킷을 인터페이스한다.
상기 디멀티플렉서부(43)는 상기인터페이스논리부(42)로부터 인가되는 자격통제메세지를 필터링하여 상기 메모리부(48)에 잠시 저장시킨다.
상기 제어처리부(45)는 상기 디멀티플렉서부(43)이 필터링하였음을 감지하여 상기 메모리부(48)에 잠시 저장된 필터링된 자격통제메세지를 읽어내어 가입자스마트카드부(47)에 인가하고, 해당 가입자스마트카드부(47)로부터 제어단어를 인가받아 상기 디지털 디스크램블모듈부(44)에 인가함과 동시에 상기 자격통제메세지 처리 종료신호를 생성하여 상기 시간지연테스트부(46)에 인가한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 디지털 DBS의 제한수신 시스템에서 수신장치의 동작을 다음과 같이 상세히 설명한다.
FEC디코더부(41)가 송신국으로부터 수신되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호와 암호화된 자격관리메세지와 자격통제메세지를 인증하고 해당 가입자의 수신 자격을 점검하면, 시간지연테스트부(46)는 해당 FEC디코더부(41)로부터 인가되는 자격통제메세지에 대한 테스트 패킷을 생성하여 인터페이스논리부(42)에 인가한다.
이에, 상기 인터페이스논리부(42)는 상기 FEC디코더부(41)로부터 인가되는데이타와 상기 시간지연테스트부(46)로부터 인가되는 테스트 패킷을 인터페이스하여 디멀티플렉서(43)에 인가한다.
그리고, 사기 디멀티플렉서(43)는 상기 자격통제메세지를 필터링하여 메모리부(48)에 임시 저장시키고, 제어처리부(45)는 상기 디멀티플렉서(43)이 필터링하였다는 인터럽트를 인가받아 해당 메모리부(48)에 임시 저장된 자격통제메세지를 가입자스마트카드부(47)에 인가한다.
그리고, 상기 가입자스마트카드부(47)는 상기 디멀티플렉서부(43)를 통해 인가되는 자격관리메세지 내의 키를 복호화하며, 해당 키를 이용하여 상기 자격통제메세지로부터 제어단어를 추출한다.
이에 따라, 상기 제어처리부(45)는 상기 제어단어를 인가받아 디지털디스크램블모듈부(44)에 인가하고, 자격통제메세지 처리 종료신호를 생성하여 상기 시간지연테스트부(46)에 인가하면, 해당 시간지연테스트부(46)는 테스트 패킷을 인가한 때부터 자격통제메세지 처리 종료신호를 인가받은 때까지의 자격통제메세지 처리 지연시간을 측정할 수 있다.
이와 같이 측정된 자격통제메세지 처리 지연시간을 이용하여 송신국 측에서 수신장치에서 볼 때 자격통제메세지가 스크램블링된 비디오/오디오/ 데이타 신호보다 먼저오는 시간인 시간이득(Time Margin)을 제2(b)도와 같이 꼭 필요한 만큼만 조정하면, 즉 불법 수신기가 임의의 제어단어를 적용시키기 전에 해당 제어단어를 암호화한 자격통제메세지가 수신기에 먼저 도착하도록 하는 시간을 조절함으로써 불법 수신기의 제어단어 분배에 의한 전파 해킹하는 것을 방지할 수 있다.
덧붙여 설명하면, 사익 시간이득의 최적값을 설정하기 위해서는 최소 시간이득에 대한 자료 측정에 의하여 얻는 것이 중요한데, 상기 자격통제메세지 처리 지연시간은 수신기의 종류에 따라 다르므로 여러업체의 수신기를 검사하여 통계적인 정보를 얻어 표준화하므로서, 수신기가 가져야 할 시간이득의 최대값을 정할 수가 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 디지털 DBS의 제한수신 시스템에서 수신 장치에 의해 시간지연테스트부가 측정한 자격통제메세지 처리 지연 시간을 이용하여 임의의 제어단어를 적용시키기 전에 해당 제어단어를 암호화한 자격통제메세지가 수신기에 먼저 도착하는 시간을 조정함으로써 불법 수신기의 제어단어 분배에 의한 전파 해킹하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (1)

  1. 송신국으로부터 수신되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호와 암호화된 자격관리메세지와 자격통제메세지를 인증하고 해당 가입자의 수신 자격을 점검하는 FEC디코더부와, 상기 암호화된 자격관리메세지 내의 키를 복호화하고 해당 키를 이용하여 상기 암호화된 자격통제메세지로부터 제어단어를 추출하는 가입자스마트카드부와, 상기 송신국으로부터 인가되는 스크램블링된 비디오/오디오/데이타 신호를 상기 가입자스마트카드부로부터 받은 제어단어를 이용하여 원래 신호를 복호화하는 디지털디스크램블모듈부를 포함하는 디지털 DBS의 제한수신 시스템에서 수신장치에 있어서, 상기 FEC디코더부로부터 인가되는 자격통제메세지에 대한 테스트 패킷을 생성하여 인가하고, 자격통제메세지 처리 종료신호를 인가받아 상기 송신국에서 상기 제어단어보다 해당 자격통제메세지가 먼저 도착하도록 하는 시간을 조정하기 위한 자격통제메세지 처리 지연시간을 측정하는 시간지연테스트부와; 상기 FEC디코더로부터 인가되는 데이타와 상기 시간지연테스트부로부터 인가되는 테스트 패킷을 인터페이스하는 인터페이스논리부와; 상기 인터페이스논리부로부터 인가되는 자격통제메세지를 필터링하여 상기 메모리부에 잠시 저장시키고, 상기 디지털 디스크램블모듈부로부터 인가되는 원래 신호를 페이티브이에 출력하는 디멀티플렉서부와; 상기 디멀티플렉서부가 필터링하였음을 감지하여 상기메모리부에 잠시 저장된 필터링된 자격통제메세지를 읽어내어 상기 가입자스마트카드부에 인가하고, 상기 가입자스마트카드로부터 제어단어를 인가받아 상기 디지털디스크램블모듈부에 인가함과 동시에 상기 자격통제메세지 처리 종료신호를 생성하여 상기 시간지연테스트부에 인가하는 제어처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 DBS의 제한수신 시스템에서 수신 장치.
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