KR100499512B1 - driving current of DC-DC converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공간의 제약과 전력의 손실을 최대한 막을 수 있는 DC-DC 변환기의 구동회로를 제공하기 위한 것으로서, 입력전원과, 상기 입력전원의 안정화를 위해 병렬로 연결되는 입력 커패시터와, 입력전원과 직렬로 연결된 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되어 DC-DC 변환을 하는 DC-DC 변환모듈과, 상기 트랜스포머의 2차측에 연결되어 상기 입력전원에서 출력되는 전력을 복구하는 전력 복구부를 포함하여 구성되는데 있다.The present invention is to provide a drive circuit of the DC-DC converter that can prevent the space limitation and power loss as much as possible, an input power source, an input capacitor connected in parallel to stabilize the input power source, A transformer connected in series, a DC-DC conversion module connected to a primary side of the transformer for DC-DC conversion, and a power recovery unit connected to a secondary side of the transformer to recover power output from the input power source; It is composed.
Description
본 발명은 DC-DC 변환기(converter)에 관한 것으로, 특히 전력 복구의 성능을 최대로 설계할 수 있는 DC-DC 변환기의 구동회로에 관한 것이다.The present invention relates to a DC-DC converter, and more particularly, to a driving circuit of a DC-DC converter capable of maximally designing the performance of power recovery.
전류를 사용하여 디스플레이를 구동하는 디스플레이 장치(FED, 유기EL, LED 등)에서는 일반적으로 DC-DC 변환기를 사용하게 된다. Display devices (FED, organic EL, LED, etc.) that use a current to drive the display generally use a DC-DC converter.
도 1 은 종래의 스위칭 Tr 내장형 DC-DC 변환기의 구동회로의 도면이다. 1 is a diagram of a driving circuit of a conventional switching Tr built-in DC-DC converter.
도 1을 보면, 입력전원으로 Vin이 있으며, 출력전원으로 Vout이 있다.1, there is Vin as an input power supply and Vout as an output power supply.
그리고 입력 전하(charge)를 저장하기 위한 인덕터로서 L1과, 입력된 전하(charge)를 출력으로만 보내기 위한 다이오드로서 D1이 있다. 아울러 입력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C1과, 출력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C2가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위해 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R1과 R2가 있다. In addition, there are L1 as an inductor for storing input charge and D1 as a diode for sending input charge only to an output. In addition, there is a capacitor C1 for stabilizing the input power, and C2, a capacitor for stabilizing the output power. And R1 and R2 are resistors that create a feedback voltage to regulate the output voltage.
또한, DC-DC 변환기(10)의 구조는 입력전원을 받아들이는 핀으로 IN이 있으며, 상기 DC-DC 변환기(10)의 동작을 제어하기 위한 SHDN과, 내부에 설치된 스위치용 트랜지스터와 연결된 핀으로 SW가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위한 핀으로 FB와, 그라운드(ground)와 연결된 핀으로 GND가 있다.In addition, the structure of the DC-DC converter 10 has an IN as a pin for receiving input power, and has a SHDN for controlling the operation of the DC-DC converter 10 and a pin connected to a switch transistor installed therein. There is SW. In addition, there is FB as the pin for adjusting the output voltage and GND as the pin connected to the ground.
도 2 는 종래 기술에 따른 스위칭 Tr 외장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a driving circuit of a switching Tr external DC-DC converter according to the prior art.
도 2를 보면, 입력전원으로 Vin이 있으며, 출력전원으로 Vout이 있다.2, there is Vin as an input power supply and Vout as an output power supply.
그리고 입력 전하(charge)를 저장하기 위한 인덕터로서 L11과, 입력된 전하(charge)를 출력으로만 보내기 위하여 다이오드로서 D11이 있다. 아울러 입력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C11과, 출력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C12가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위해 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R11과 R12가 있으며, 스위치용 트랜지스터로 Tr11이 있다.In addition, there are L11 as an inductor for storing the input charge and D11 as a diode to send the input charge only to the output. In addition, there are C11, a capacitor for stabilizing the input power, and C12, a capacitor for stabilizing the output power. In addition, there are R11 and R12 as resistors for making a feedback voltage to adjust the output voltage, and Tr11 as a switching transistor.
또한, DC-DC 변환기(10)의 구조는 입력전원을 받아들이는 핀으로 IN이 있으며, 상기 DC-DC 변환기(10)의 동작을 제어하기 위한 SHDN과, 외부에 설치된 스위치용 트랜지스터를 구동하기 위한 핀으로 SW가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위한 핀으로 FB와, 그라운드(ground)와 연결된 핀으로 GND가 있다.In addition, the structure of the DC-DC converter 10 has an IN as a pin for receiving an input power, SHDN for controlling the operation of the DC-DC converter 10, and for driving a switch transistor installed externally. SW is the pin. In addition, there is FB as the pin for adjusting the output voltage and GND as the pin connected to ground.
그러나 이러한 디스플레이들이 휴대용 기기에 응용될 경우에는 DC-DC 변환기의 효율 및 전력의 소비로 인하여 여러 가지 어려운 문제들에 부딪히게 된다.However, when these displays are applied to portable devices, they face various difficult problems due to the efficiency and power consumption of the DC-DC converter.
따라서 효율이 아주 좋은 DC-DC 변환기의 설계가 중요한 문제로 떠오르게 된다.Therefore, the design of a very efficient DC-DC converter becomes an important problem.
그러나, 종래의 DC-DC 변환기의 구동회로를 보면, 하나의 인덕터를 사용하기 때문에 효율을 좋게 할 수 있는 방법으로는 인덕터의 선정, 다이오드의 선정, 스위치용 트랜지스터의 선정 및 스위치용 주파수의 선정에 연관되어 있다. 따라서 아주 좋은 효율을 가지게 DC-DC 변환기를 설계하기 위해서는 휴대폰 기기에서의 공간 제약이 아주 많기 때문에 사용할 수 있는 부품의 크기와 용량의 제한이 뒤따르게 된다. However, in the driving circuit of the conventional DC-DC converter, since one inductor is used, a method of improving efficiency is to select an inductor, a diode, a switch transistor, and a switch frequency. It is related. Therefore, the design of a DC-DC converter with very good efficiency places a lot of space constraints in the mobile device, which leads to the limitation of the size and capacity of the components that can be used.
이상에서 설명한 종래 기술에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로는 휴대용 기기의 공간적 제약으로 인하여 사용할 수 있는 인덕터, 다이오드 및 스위치용 트랜지스터의 선택에 여러 가지 제약이 존재하게 되는 문제점이 있다.The driving circuit of the DC-DC converter according to the related art described above has a problem in that various limitations exist in the selection of an inductor, a diode, and a switch transistor that can be used due to spatial constraints of a portable device.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공간의 제약과 전력의 손실을 최대한 막을 수 있는 DC-DC 변환기의 구동회로를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a driving circuit of a DC-DC converter capable of maximally preventing space limitation and power loss.
본 발명의 다른 목적은 기존의 DC-DC 변환기와 호환이 되면서 효율을 좋게 할 수 있는 구동회로를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a drive circuit that can be efficiently compatible with existing DC-DC converters.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로의 특징은 입력전원과, 상기 입력전원의 안정화를 위해 병렬로 연결되는 입력 커패시터와, 입력전원과 직렬로 연결된 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되어 DC-DC 변환을 하는 DC-DC 변환모듈과, 상기 트랜스포머의 2차측에 연결되어 상기 입력전원에서 출력되는 전력을 복구하는 전력 복구부를 포함하여 구성되는데 있다.Features of the drive circuit of the DC-DC converter according to the present invention for achieving the above object is an input power source, an input capacitor connected in parallel to stabilize the input power source, a transformer connected in series with the input power source, And a DC-DC conversion module connected to the primary side of the transformer to perform DC-DC conversion, and a power recovery unit connected to the secondary side of the transformer to recover power output from the input power source.
이때, 상기 트랜스포머의 1차측과 2차측은 1:N의 권선비를 가지며, 상기 N은 1보다 큰 실수인 것이 바람직하다.At this time, the primary side and the secondary side of the transformer has a turns ratio of 1: N, wherein N is preferably a real number greater than one.
그리고 상기 전력 복구부의 출력은 상기 DC-DC 변환모듈의 입력으로 피드백되는 것이 바람직하다.In addition, the output of the power recovery unit is preferably fed back to the input of the DC-DC conversion module.
또한 상기 전력 복구부는 직렬로 연결되어 정류를 위한 다이오드와, 병렬로 연결되어 상기 다이오드에서 정류된 전압의 안정화를 위한 커패시터와, 전력 복구 회로의 복구된 출력을 상기 DC-DC 변환모듈의 입력으로 피드백하는 다이오드를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the power recovery unit is connected in series and connected to the diode for rectification, a capacitor for stabilizing the voltage rectified in the diode, and the restored output of the power recovery circuit is fed back to the input of the DC-DC conversion module It is preferable that a diode is included.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로의 다른 특징은 입력전원과, 상기 입력전원의 안정화를 위해 병렬로 연결되는 입력 커패시터와, 입력전원과 직렬로 연결된 트랜스포머와, 상기 트랜스포머의 2차측에 연결되어 DC-DC 변환을 하는 DC-DC 변환모듈과, 상기 트랜스포머의 1차측에 연결되어 상기 입력전원에서 출력되는 전력을 복구하는 전력 복구부를 포함하여 구성되는데 있다.Another characteristic of the driving circuit of the DC-DC converter according to the present invention for achieving the above object is an input power source, an input capacitor connected in parallel to stabilize the input power source, a transformer connected in series with the input power source and And a DC-DC conversion module connected to the secondary side of the transformer to perform DC-DC conversion, and a power recovery unit connected to the primary side of the transformer to recover power output from the input power source.
이때, 상기 DC-DC 변환모듈은 상기 트랜스포머 중 하나의 인덕터와 연결되어 복귀된 전력을 출력으로만 보내기 위한 다이오드와, 상기 다이오드의 캐소드에 연결된 출력전원과, 상기 출력전원을 안정화시키기 위해 병렬로 연결된 커패시터와, 상기 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R31과 R32와, 전체 회로를 제어하는 DC-DC 변환기를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In this case, the DC-DC conversion module is connected to an inductor of one of the transformers for transmitting the returned power only to the output, the output power connected to the cathode of the diode, and connected in parallel to stabilize the output power It is preferable to include a capacitor, R31 and R32 as resistors for making a feedback voltage to regulate the output voltage, and a DC-DC converter for controlling the entire circuit.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A preferred embodiment of the driving circuit of the DC-DC converter according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3 은 본 발명에 따른 스위칭 Tr 내장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a driving circuit of a switching Tr built-in DC-DC converter according to the present invention.
도 3을 보면, 입력전원으로 Vin이 있으며, 출력전원으로 Vout이 있다.3, there is Vin as an input power supply and Vout as an output power supply.
그리고 입력 전하(charge)를 저장하기 위한 트랜스포머(210)로서 Tran21이 있으며, 상기 트랜스포머(210)로 입력된 전하(charge)를 출력으로만 보내기 위한 다이오드로서 D21이 있다. In addition, there is a transformer 21 as a transformer 210 for storing an input charge, and there is a diode D21 as a diode for sending a charge input to the transformer 210 only as an output.
또한, 상기 트랜스포머(210)는 입력과 출력이 1:N의 비로 이루어져 있으며, 트랜스포머(210)의 2차측에 전압을 정류하기 위해서 사용된 다이오드 D22와, 정류된 전압을 안정화시키기 위한 커패시터 C23과, 복구된 전압을 DC-DC 변환모듈의 입력으로 돌려주기 위한 다이오드로서 D23으로 구성되는 전력 복구부(200)가 연결되어 있다.In addition, the transformer 210 has an input and output ratio of 1: N, a diode D22 used to rectify the voltage on the secondary side of the transformer 210, a capacitor C23 for stabilizing the rectified voltage, As a diode for returning the restored voltage to the input of the DC-DC conversion module, a power recovery unit 200 composed of D23 is connected.
상기 DC-DC 변환모듈은 상기 다이오드 D31의 캐소드에 연결된 출력전원 Vout과, 상기 출력전원 Vout을 안정화시키기 위해 병렬로 연결된 커패시터 C22와, 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R31과 R32로 구성된다.The DC-DC conversion module is an output power Vout connected to the cathode of the diode D31, a capacitor C22 connected in parallel to stabilize the output power Vout, and R31 as a resistor for making a feedback voltage to adjust the output voltage. And R32.
상기 DC-DC 변환모듈은 상기 다이오드 D31의 캐소드에 연결된 출력전원 Vout과, 상기 출력전원 Vout을 안정화시키기 위해 병렬로 연결된 커패시터 C32와, 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R31과 R32와, 스위치용 트랜지스터 Tr31로 구성된다. The DC-DC conversion module is an output power Vout connected to the cathode of the diode D31, a capacitor C32 connected in parallel to stabilize the output power Vout, and R31 as a resistor for making a feedback voltage to adjust the output voltage. And R32 and the switching transistor Tr31.
이때, 상기 트랜스포머(210)의 1차측과 2차측에 연결되는 상기 DC-DC 변환모듈과 전력 복구부(200)는 시스템의 특성에 따라 서로 교체되어 연결 가능하다.In this case, the DC-DC conversion module and the power recovery unit 200 connected to the primary side and the secondary side of the transformer 210 may be connected to each other according to the characteristics of the system.
그리고 입력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C21과, 출력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C22가 있다. 또한, 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R21과 R22가 있다.And a capacitor C21 for stabilizing the input power and a capacitor C22 for stabilizing the output power. In addition, there are R21 and R22 as resistors for making a feedback voltage to regulate the output voltage.
그리고 상기 DC-DC 변환기(100)의 내부에 스위치용 트랜지스터가 포함되어 있다.In addition, a switch transistor is included in the DC-DC converter 100.
또한, DC-DC 변환기(100)의 구조는 입력전원을 받아들이는 핀으로 IN이 있으며, 상기 DC-DC 변환기의 동작을 제어하기 위해서 SHDN과, 내부에 설치된 스위치용 트랜지스터와 연결되는 핀으로 SW가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위한 핀으로 FB와, 그라운드(ground)와 연결된 핀으로 GND가 있다.In addition, the structure of the DC-DC converter 100 has an IN as a pin for receiving input power, and SW is connected to a SHDN and a switch transistor installed therein to control the operation of the DC-DC converter. have. In addition, there is FB as the pin for adjusting the output voltage and GND as the pin connected to the ground.
도 4 는 본 발명에 따른 스위칭 Tr 외장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면이다.4 is a view showing a driving circuit of a switching Tr external DC-DC converter according to the present invention.
도 4를 보면, 입력전원으로 Vin이 있으며, 출력전원으로 Vout이 있다.4, Vin is an input power supply and Vout is an output power supply.
그리고 입력 전하(charge)를 저장하기 위한 트랜스포머(210)로서 Tran31이 있으며, 상기 트랜스포머(210)로 입력된 전하(charge)를 출력으로만 보내기 위한 다이오드로서 D31이 있다.In addition, there is Tran31 as a transformer 210 for storing an input charge, and D31 is a diode for sending only a charge input to the transformer 210 to an output.
또한, 상기 트랜스포머(210)는 입력과 출력이 1:N의 비로 이루어져 있으며, 트랜스포머(210)의 2차측에 전압을 정류하기 위해서 사용된 다이오드 D32와, 정류된 전압을 안정화시키기 위한 커패시터 C33과, 복구된 전압을 DC-DC 변환모듈의 입력으로 돌려주기 위한 다이오드 D33으로 구성되는 전력 복구부(200)가 연결되어 있다. 이때, 상기 N은 1보다 큰 실수이다.In addition, the transformer 210 has an input and output ratio of 1: N, a diode D32 used to rectify the voltage on the secondary side of the transformer 210, a capacitor C33 for stabilizing the rectified voltage, The power recovery unit 200 configured of the diode D33 for returning the restored voltage to the input of the DC-DC conversion module is connected. In this case, N is a real number greater than one.
상기 DC-DC 변환모듈은 상기 다이오드 D31의 캐소드에 연결된 출력전원 Vout과, 상기 출력전원 Vout을 안정화시키기 위해 병렬로 연결된 커패시터 C32와, 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R31과 R32와, 스위치용 트랜지스터 Tr31로 구성된다. The DC-DC conversion module is an output power Vout connected to the cathode of the diode D31, a capacitor C32 connected in parallel to stabilize the output power Vout, and R31 as a resistor for making a feedback voltage to adjust the output voltage. And R32 and the switching transistor Tr31.
이때, 상기 트랜스포머(210)의 1차측과 2차측에 연결되는 상기 DC-DC 변환모듈과 전력 복구부(200)는 시스템의 특성에 따라 서로 교체되어 연결 가능하다.In this case, the DC-DC conversion module and the power recovery unit 200 connected to the primary side and the secondary side of the transformer 210 may be connected to each other according to the characteristics of the system.
그리고 입력전원을 안정화시키기 위한 커패시터인 C31과, 출력전원을 안정화시키기 위한 커패시터 C32가 있다. 또한, 출력전압을 조절하기 위해서 피드백(feedback) 전압을 만드는 저항으로서 R31과 R32가 있다.And a capacitor C31 for stabilizing the input power and a capacitor C32 for stabilizing the output power. In addition, there are R31 and R32 as resistors that produce a feedback voltage to regulate the output voltage.
그리고 상기 스위치용 트랜지스터로서 Tr31이 있다. Tr31 is the switch transistor.
또한, DC-DC 변환기(100)의 구조는 입력전원을 받아들이는 핀으로 IN이 있으며, 상기 DC-DC 변환기의 동작을 제어하기 위해서 SHDN과, 외부에 설치된 스위치용 트랜지스터를 구동하기 위한 핀으로 SW가 있다. 그리고 출력전압을 조절하기 위한 핀으로 FB와, 그라운드(ground)와 연결된 핀으로 GND가 있다.In addition, the structure of the DC-DC converter 100 has an IN as a pin for receiving input power, and a SWDN as a pin for driving an external switch transistor installed to control the operation of the DC-DC converter. There is. In addition, there is FB as the pin for adjusting the output voltage and GND as the pin connected to the ground.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the driving circuit of the DC-DC converter according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 트랜스포머(210)의 1차측은 종래의 DC-DC 변환기의 구조와 같은 구조를 하고 있다. 따라서 트랜스포머(210)의 1차측 코일의 용량은 종래에 사용하고 있는 코일과 같은 용량을 가지게 된다.First, the primary side of the transformer 210 has the same structure as that of the conventional DC-DC converter. Therefore, the capacity of the primary coil of the transformer 210 has the same capacity as the coil used conventionally.
그리고 트랜스포머(210)의 2차측은 1차측과 1:N의 비를 가지게 형성되어, 1차측에 흐르는 전류에 비해서 N배 많은 전류가 유도된다. The secondary side of the transformer 210 is formed to have a ratio of 1: N to the primary side, so that N times more current is induced than the current flowing to the primary side.
이와 같이 유도된 전류는 전압을 정류하기 위해서 사용한 다이오드(D22 혹은 D32)를 통하여 정류된 전압을 안정화시키기 위한 커패시터(C23 혹은 C33)에 저장이 된다.Thus induced current is stored in the capacitor (C23 or C33) for stabilizing the rectified voltage through the diode (D22 or D32) used to rectify the voltage.
그리고 이렇게 복구된 전압은 다이오드(D23 혹은 D33)를 통하여 다시 DC-DC 변환기의 입력전원으로 되돌려주어 사용하게 된다.The recovered voltage is then returned to the input power of the DC-DC converter through the diode D23 or D33.
이때, 전력 복구부(200)는 집적화(IC) 또는 하이브리드(Hybrid)화 시켜서 제작할 수 있다.In this case, the power recovery unit 200 may be manufactured by integration (IC) or hybridization.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 DC-DC 변환기의 구동회로는 간단한 시스템으로 DC-DC 변환기에서 전력 복구를 수행해서 전체 시스템의 전력을 줄이는 효과가 있다.As described above, the driving circuit of the DC-DC converter according to the present invention has a simple system, thereby reducing power of the entire system by performing power recovery in the DC-DC converter.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.
도 1 은 종래의 스위칭 Tr 내장형 DC-DC 변환기의 구동회로의 도면1 is a diagram of a driving circuit of a conventional switching Tr built-in DC-DC converter;
도 2 는 종래 기술에 따른 스위칭 Tr 외장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면2 is a view showing a driving circuit of a switching Tr external DC-DC converter according to the prior art;
도 3 은 본 발명에 따른 스위칭 Tr 내장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면3 is a view showing a driving circuit of a switching Tr built-in DC-DC converter according to the present invention;
도 4 는 본 발명에 따른 스위칭 Tr 외장형 DC-DC 변환기의 구동회로를 나타낸 도면4 is a view showing a driving circuit of a switching Tr external DC-DC converter according to the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
100 : DC-DC 변환기 200 : 전력 복구부100: DC-DC converter 200: power recovery unit
210 : 트랜스포머210: transformer
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2003
- 2003-01-17 KR KR10-2003-0003313A patent/KR100499512B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR20040066293A (en) | 2004-07-27 |
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