KR100206176B1 - 광감쇠기및그제조방법 - Google Patents
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Abstract
가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야.
본 발명은 광섬유의 코아층의 굴절율을 변화시켜 광섬유의 입사광을 감쇠시킬 수 있는 광감쇠기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제.
본 발명은 광분배함 내에서 광케이블의 여장처리 및 관리가 용이하며, 장기간 사용할 때에도 광감쇠기의 특성이 변화는 것을 방지할 수 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지.
본 발명의 광감쇠기에 있어서, 외부의 환경변화에 영향을 받지 않도록 튜브에 실장된 광섬유와, 상기 광섬유에는 광전송시 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유에 레이저 광원을 주사하여 전반사 조건을 파괴시키는 적어도 1개 이상의 그래팅이 형성되어 있다.
라. 발명의 중요한 용도.
광감쇠기
Description
본 발명은 광감쇠기에 관한 것으로서, 특히 광섬유의 코아층의 굴절율을 변화시켜 광섬유의 입사광을 감쇠시킬 수 있는 광감쇠기 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 광전송망의 광통신 신호처리시 광수신기 모듈의 수광범위내의 세기로 광신호가 입력되어야 하므로 수광범위를 초과하는 광신호 세기가 입력시 상기 광수신기 모듈에서 에러(error)가 발생하고 수명에도 치명적인 문제가 되기 때문에 이를 해결하기 위하여 광감쇠기를 사용하여 왔다.
따라서, 상기와 같은 기능을 하는 종래의 광감쇠기는 플러그 인(plug-in) 형과 인 라인(in-line) 형이 있으며, 이들은 모두 박막 필터를 페롤 또는 슬리브에 끼워 광섬유의 입사광을 감쇠시켰다. 즉, 종래 기술의 일실시예에 따른 플러그 인 형 광감쇠기의 구조를 도 1을 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 플러그 인(plug-in) 형 광감쇠기(58)는 광전송망의 광전송함과 연결되는 콘넥터부(58a)와 광분배함에 연결되는 어댑터부(58b)로 구성된다. 상기 광감쇠기(58)의 내부에는 광신호를 전송하는 광섬유(52)가 고정된 페롤(50)이 실장되어 고정되어 있다. 그리고, 상기 광섬유(52)를 지지하는 페롤(50)의 일측면에는 상기 광섬유(52)를 외부로부터 보호하고 상기 페롤(50)을 고정시키는 슬리브(56)가 설치되어 있다. 또한, 상기 페롤(50)에 고정된 광섬유(52)를 절단한 면사이에는 상기 광섬유(52)에 입사되는 광의 세기를 감쇠시키는 박막필터(54)가 8도 각도로 경사지게 설치되어 있다.
이때, 상기 박막필터(54)는 광신호를 반사시키거나 흡수시켜 일정량을 감쇠시키기 위해 여러 종류의 금속원소를 사용하여 다층(multi-layer)으로 코팅처리한 후 최종적으로 필터 양면에 무반사율이 99.8% 이하를 유지하도록 무반사 코팅처리되어져 제조되어진다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 플러그 인 형 광감쇠기는 박막필터에 무반사율이 99.8% 이상으로 무반사 코팅을 하기가 어렵기 때문에 2.5Gbps급 이상의 초고속 광전송망에서 반사된 광신호가 다시 광섬유 내부로 역류하게 되어 광신호 에러를 유발시키며, 상기 박막필터의 박막 코팅과 무반사 코팅이 온도와 습도의 영향으로 쉽게 노후화되므로서 광신호의 파장별 특성변화를 유발시키는 문제점이 발생되며, 또한 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유를 8도 각도로 경사지게 절단한 후 페롤 사이에 박막필터를 끼워 고정시킴으로 인해 광콘넥터 결합시 상기 박막필터와 접촉은 없으나 광분배함에 있는 광어댑터를 사용해야 하며, 이로인해 추가적으로 광부품이 사용되므로서 제품의 원가가 증가하며, 또한 상기 광분해함에 광콘넥터 고밀도 실장이 불가능한 문제점이 발생하였다.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 인 라인(in-line) 형 광감쇠기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 인 라인(in-line) 형 광감쇠기는 광전송망의 광전송함에 연결되는 제1콘넥터(16)와 광분배함에 연결되는 제2콘넥터(18)가 양측에 설치된다. 이때, 상기 제1콘넥터(16)와 제2콘넥터(18)는 광케이블(100)에 의해 연결되어 있다. 또한, 상기 광케이블(100)의 최외층은 광신호를 전송하는 광섬유(30a,30b)를 외부의 환경변화로부터 보호하는 튜브(34a,34b)로 감싸여져 있다.
그리고, 상기 광케이블(100)의 중간부분을 절단한 상태에서 상기 제1콘넥터(16)에 연결된 광케이블 튜브(34a)의 일부분을 벗기면 돌출되는 광섬유(30a)를 지지하고 고정시키기 위해 페롤(32a)이 설치되며, 또한 상기 제2콘넥터(18)에 연결된 광케이블 튜브(34b)의 일부분을 벗기면 돌출되는 광섬유(30b)를 지지하고 고정시키기 위해 페롤(32b)이 설치된다. 이때, 상기 광섬유(30a)와 광섬유(30b)는 절단되어져 있다. 또한, 상기 광섬유(30a)와 광섬유(30b) 사이에는 상기 광섬유(30a)에 입사되는 광의 세기를 감쇠시키는 박막필터(36)가 8도 각도로 경사지게 설치되어 있다. 이때, 상기 박말필터(36)는 도 1에서 설명한 바와 같이 제조되어진다. 그리고, 상기 광섬유(30a)가 고정된 페롤(32a) 및 상기 광섬유(30b)가 고정된 페롤(32b)과 상기 박막필터(36)를 외부의 환경변화로부터 보호하기 위해 케이스(38)가 패키징처리되어 있다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 인 라인(in-line) 형 광감쇠기는 박막필터에 무반사율이 99.8% 이상으로 무반사 코팅을 하기가 어렵기 때문에 2.5Gbps급 이상의 초고속 광전송망에서 반사된 광신호가 다시 광섬유 내부로 역류하게 되어 광신호 에러를 유발시키며, 상기 박막필터의 박막 코팅과 무반사 코팅이 온도와 습도의 영향으로 쉽게 노후화되므로서 광신호의 파장별 특성변화를 유발시키는 문제점이 발생되며, 또한 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광케이블의 중간부분을 절단한 후, 절단된 면사이에 박막필터를 끼워 넣고 패키징하므로서 상기 광케이블의 인장특성이 저하되며, 또한 광분배함 내에서 상기 광케이블의 여장처리 및 관리가 어려운 문제점이 발생하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 목적은 별도의 박막필터를 사용하지 않고 광섬유의 입사광을 감쇠시킬 수 있는 광감쇠기 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광섬유의 코아층의 굴절율을 변화시켜 광섬유의 입사광을 감쇠시킬 수 있는 광감쇠기 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광분배함 내에서 광케이블의 여장처리 및 관리가 용이한 광감쇠기 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 장기간 사용할 때에도 광감쇠기의 특성이 변하지 않는 광감쇠기 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광감쇠기의 중량을 최소화시킬 수 있는 광감쇠기 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광감쇠기에 있어서, 외부의 환경변화에 영향을 받지 않도록 튜브에 실장된 광섬유와, 상기 광섬유에는 광전송시 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유에 레이저 광원을 주사하여 전반사 조건을 파괴시키는 적어도 1개 이상의 그래팅이 형성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 광감쇠기 제조방법에 있어서, 광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유에 페이즈 마스크 공정으로 엑시머 레이저의 광원을 주사하는 제1과정과, 상기 제1과정으로 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키고 나머지 파장은 반사 또는 통과시키기 위해 상기 광섬유에 500nm∼600nm의 간격으로 다수개의 제1그래팅을 형상하는 제2과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래 기술의 일실시예에 따른 플러그 인(plug-in) 형 광감쇠기의 구성을 나타낸 측면도.
도 2는 종래 기술의 다른 실시예에 따른 인 라인(in-line) 형 광감쇠기의 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑시머 레이저(eximer laser)의 광원에 의해 제작된 광감쇠기의 구성을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 페이즈 마스크(phase mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 광섬유에 일정한 간격을 유지하면서 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 일정한 광섬유에 일정한 간격을 유지하면서 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 광섬유에 연속적으로 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나타낸 개략도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10: 그래팅(제1그래팅, 제2그래팅, 제3그래팅을 모두 포함하는 용어)
10a: 제1그래팅 10b: 제2그래팅
10c: 제3그래팅 12: 광섬유
14: 튜브 16: 제1콘넥터
18: 제2콘넥터
a₁, a₂, a₃: 각각의 제1그래팅 사이의 간격.
I: 첫 번재 제1그래팅과 마지막 제1그래팅 사이의 거리.
b₁, b₂, b₃: 각각의 제2그래팅 사이의 간격.
k: 첫 번째 제2그래팅과 마지막 제2그래팅 사이의 거리.
c: 제3그래팅의 길이.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 동일한 부호가 사용되고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엑시머 레이저(eximer laser)의 광원에 의해 제작된 광감쇠기의 구성을 나타낸 개략도로서, 도 3을 참조하여 본 발명의 광감쇠기의 구조를 설명하면 다음과 같다. 이때, 상기 도 3에 표시된 그래팅(grating)10은 도 4에 표시된 제1그래팅10a와 도 5에 표시된 제2그래팅10b와 도 6에 표시된 제3그래팅10c를 모두 포함해서 일컷는 말이다.
따라서, 상기 광감쇠기는 광전송망의 광전송함에 연결되는 제1콘넥터(16)와 광분배함에 연결되는 제2콘넥터(18)가 양측에 설치된다. 이때, 상기 제1콘넥터(16)와 제2콘넥터(18)는 광케이블(100)에 의해 연결되어 있다. 또한, 상기 광케이블(100)의 최외층은 광신호를 전송하는 광섬유(12)를 외부의 환경변화로부터 보호하는 튜브(14)로 감싸여져 있다.
그리고, 코아층과 클래드층으로 형성된 광섬유(12)에는 상기 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키므로서 광전송시에 상기 광섬유(12)에 입사되는 광을 원하는 량만큼 감쇠시키는 다수개의 그래팅(grating)(10)이 엑시머 레이저의 광원에 의해 일정한 간격으로 형성된다. 즉, 상기 광섬유(12)에 강한 엑시머 레이저의 광원을 주사하면 상기 광섬유(12)의 코아층에 증착된 이온이 빛에너지를 받아 이온 재결합에 의해 상기 광섬유(12)의 코아층의 굴절율이 변화되어 코아층의 굴절율과 클래드층의 굴절율 차에 의한 전반사 조건이 파괴되어지면서 그래팅(10)이 형성되어진다. 이때, 상기 엑시머 레이저를 주사시키는 시간과 상기 광원이 광섬유(12)에 주사되는 면적의 차이에 따라 광감쇠량을 조절할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 광감쇠기를 제조하는 방법을 최적의 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.
첫 번째의 실시예로, 도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 페이즈 마스크(phase mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 광섬유에 일정한 간격을 유지하면서 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나나타낸 개략도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 광섬유(12)의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유(12)에 페이즈 마스크(phase mask) 공정으로 엑시머 레이저(eximer laser)의 광원을 주사시킨다. 이때, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 50MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유(12)에 광원을 주사시킨다. 그후, 상기 광섬유(12)에는 광전송시 상기 광섬유(12)에 입사되는 광을 원하는 량만큼 감쇠시키는 광감쇠기의 기능과 동시에 나머지 파장은 반사 또는 통과시키기는 광필터 역할을 겸하는 다수개의 제1그래팅(10a)이 a₁, a₂, a₃의 일정한 간격을 유지하면서 형성되어어진다. 이때, 상기 각각의 제1그래팅(10a) 간격인 a₁, a₂, a₃는 도 4에 도시된 바와 같이 500nm∼600nm 범위내에서 설정되어진다. 또한, 상기 제1그래팅(10a)은 원하는 광감쇠량에 따라 1cm∼10cm의 범위내에서 1개 또는 2개 또는 3개 또는 그이상으로 형성할 수 있다. 그리고, 상기와 같은 방법으로 제작된 광감쇠기는 1550nm의 파장대에서 사용할 수 있다.
두 번째의 실시예로, 도 5는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 일정한 광섬유에 일정한 간격을 유지하면서 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 광섬유(12)의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유(12)에 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 공정으로 엑시머 레이저(eximer laser)의 광원을 주사시킨다. 이때, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 50MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유(12)에 광원을 주사시킨다. 그후, 상기 광섬유(12)에는 광전송시 상기 광섬유(12)에 입사되는 광을 원하는 량만큼 감쇠시키는 다수개의 제2그래팅(10b)이 b₁, b₂, b₃의 일정한 간격을 유지하면서 형성되어어진다. 이때, 상기 각각의 제2그래팅(10b) 간격인 b₁, b₂, b₃는 도 5에 도시된 바와 같이 50um∼600um 범위내에서 설정되어진다. 또한, 상기 제2그래팅(10b)은 원하는 광감쇠량에 따라 1cm∼5cm의 범위내에서 1개 또는 2개 또는 3개 또는 그이상으로 형성할 수 있다. 그리고, 상기와 같은 방법으로 제작된 광감쇠기는 1550nm의 파장대에서 사용할 수 있다.
세 번째의 실시예로, 도 6은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 방법으로 엑시머 레이저의 광원을 광섬유에 연속적으로 주사하여 광감쇠기를 제조하는 방법을 나타낸 개략도이다.
먼저, 도 6에 도시된 바와 같이 광섬유(12)의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유(12)에 앰플리튜드 마스크(amplitude mask) 공정으로 엑시머 레이저(eximer laser)의 광원을 주사시킨다. 이때, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 50MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유(12)에 광원을 주사시킨다. 그후, 상기 광섬유(12)에는 광전송시 상기 광섬유(12)에 입사되는 광을 원하는 량만큼 감쇠시키는 제3그래팅(10c)이 간격없이 연속적으로 1cm∼5cm의 길이로 형성되어진다. 이때, 상기와 같은 방법으로 제작된 광감쇠기는 1550nm의 파장대에서 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 광감쇠기 및 그 제조 방법은 광케이블에 실장된 광섬유에 직접 광감쇠 기능을 구현하므로서 온도 및 습도에 영향을 받지 않으며, 또한 엑시머 레이저의 광원을 상기 광섬유에 주사하여 광감쇠기를 제조하므로서 상기 광감쇠기 제조가 간단하고 광분배함 내에서 광케이블의 여장처리 및 관리가 용이하며, 또한 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키기 위하여 별도의 박막필터를 사용하지 않으므로서 제품의 원가를 감소시킬 수 있으며, 또한 상기 광분배함에 광감쇠기를 실장시에 별도의 광부품을 사용하지 않기 때문에 광부품수의 감소 및 제품의 중량을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (17)
- 광감쇠기에 있어서,외부의 환경변화에 영향을 받지 않도록 튜브에 실장된 광섬유;상기 광섬유에는 광전송시 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유에 레이저 광원을 주사하여 전반사 조건을 파괴시키는 적어도 1개 이상의 그래팅이 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 레이저는 엑시머 레이저를 사용함을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 상기 광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시킴을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 그래팅은 입사광을 원하는 량 만큼 감쇠시키고 나머지 파장은 반사 또는 통과시키기 위해 페이즈 마스크 방법에 의해 500nm∼600nm의 간격으로 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제4항에 있어서, 상기 그래팅은 1cm∼10cm 사이에 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 그래팅은 입사광을 원하는 량 만큼 감쇠시키기 위해 앰플리튜드 마스크 방법에 의해 50um∼600um의 간격으로 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제6항에 있어서, 상기 그래팅은 1cm∼5cm 사이에 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 그래팅은 상기 광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율이 상이하도록 하여 입사광을 감쇠시키기 위해 1cm∼5cm의 길이로 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 제1항에 있어서, 상기 광감쇠기는 1550nm 파장대에 사용됨을 특징으로 하는 광감쇠기.
- 광감쇠기 제조방법에 있어서,광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유에 페이즈 마스크 공정으로 엑시머 레이저의 광원을 주사하는 제1과정;상기 제1과정으로 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키고 나머지 파장은 반사 또는 통과시키기 위해 상기 광섬유에 500nm∼600nm의 간격으로 다수개의 제1그래팅을 형상하는 제2과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 250MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유에 광원을 주사함을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 제1그래팅은 1cm∼10cm 범위내에서 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 광감쇠기 제조 방법에 있어서.광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유에 앰플리튜드 마스크 공정으로 엑시머 레이저의 광원을 주사하는 제1과정;상기 제1과정으로 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유에 50um∼600um의 간격으로 다수개의 제2그래팅을 형상하는 제2과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 250MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유에 광원을 주사함을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 제2그래팅은 1cm∼5cm 범위내에서 다수개 형성됨을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 광감쇠기 제조 방법에 있어서.광섬유의 코아층과 클래드층의 굴절율을 변화시켜 전반사 조건을 파괴시키기 위해 상기 광섬유에 앰플리튜드 마스크 공정으로 엑시머 레이저의 광원을 주사하는 제1과정;상기 제1과정으로 상기 광섬유의 입사광을 감쇠시키기 위해 상기 광섬유에 연속적으로 1cm∼5cm의 길이로 제3그래팅을 형상하는 제2과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
- 제16항에 있어서, 상기 엑시머 레이저는 15KV∼19KV의 전압을 인가받고 단위시간당 펄스 주파수는 5Hz∼15Hz 인가받아 250MW∼400MW의 에너지를 형성하여 상기 광섬유에 광원을 주사함을 특징으로 하는 광감쇠기 제조 방법.
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