KR100590564B1 - 이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체, 이를구비하는 기록 장치 및 그 기록 방법 - Google Patents

이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체, 이를구비하는 기록 장치 및 그 기록 방법 Download PDF

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Abstract

이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체, 그것이 구비되는 기록 장치 및 그 기록 방법이 개시된다.
강유전체 기록 매체는 강유전체 기록층과 상기 강유전체 기록층을 덮는 보호층을 구비하는 것으로서, 상기 강유전체 기록층은 극성 반전(polarization reversal)되는 강유전성 물질(ferroelectric material)로 형성되고, 상기 보호층은 외부 에너지에 의해 도체, 부도체로 전이되는 전기적 이방성 전도층(anisotropic conduction layer)인 것을 특징으로 한다.
개시된 강유전체 기록 매체에 의하면, 헤드 팁과 강유전체 기록층 사이에 작은 전압을 인가하면서 읽기/쓰기 작업을 수행할 수 있고, 강유전체 기록층이 긁히거나 헤드 팁이 손상/파손되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체, 이를 구비하는 기록 장치 및 그 기록 방법{Ferroelectric recording medium comprising anisotropic conduction layer, recording apparatus comprising the same, and recording method of the same}
도 1은 보호필름이 구비되지 않은 종래의 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면.
도 2는 보호필름이 덮인 종래의 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 비휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 읽기/쓰기 헤드 팁 20 : 이방성 전도층
21, 22, 23, 24 : 이방성 전도층의 각 섹터
30 : 강유전체 기록층
31, 32, 33, 34 : 강유전체 기록층의 각 섹터
본 발명은 강유전체 기록 매체, 그것이 구비되는 기록 장치 및 그 기록 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는, 이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체 및 그 기록 방법에 관한 것이다.
일반적으로 강유전체는 전기장에 의해 역전되는 자발분극을 가진다. 강유전체 기록 매체는 상기와 같은 강유전체의 물성을 이용하여, 정보를 기록, 수정, 보관할 수 있도록 한 고용량의 비휘발성 기록 매체이다.
일본 특허출원 공개번호 제 2002-175602호는 종래의 강유전체 기록 매체의 한 예를 개시한다.
종래의 강유전체 기록 매체는 도 1에 도시된 바와 같이, 강유전체 기록층(2)과 읽기/쓰기 헤드 팁(1) 사이에 직접적인 접촉이 발생하게 되어 양자가 상호 심각한 손상을 입을 수 있다. 특히, 상기 강유전체 기록층(2)과 상기 헤드 팁(1)은 경질이어서, 상기 손상의 정도가 더 커질 수 있다. 즉, 상기 강유전체 기록층(2)이 긁히게 되어 기록되어 있는 데이터가 손상되는 등 데이터의 안정성이 저하되거나, 상기 헤드 팁(1)이 손상/파손되어 읽기/쓰기 성능이 저하된다.
상기와 같은 성능 저하를 개선하기 위한 한 방법으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 강유전체 기록층(2)에 연질의 보호필름(3)을 덮는다. 상기 연질의 보호필름 (3)은 읽기/쓰기 작업 수행 시에 상기 강유전체 기록층(2)과 읽기/쓰기 헤드 팁(1)이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하여, 상기 강유전체 기록층(2) 및 상기 헤드 팁(1)의 손상을 방지한다.
그러나, 종래의 강유전체 기록층(2)에 덮인 상기 보호필름(3)은 유전율(permittivity)이 매우 작아서, 상기 보호필름(3)에 상기 헤드 팁(1)에서 인가된 전압의 상당량이 분배되므로, 쓰기 작업을 수행할 때 보다 높은 전압이 인가되어야 한다. 상세히 설명하면, 유전율은 전속밀도와 전기장의 비이고, 상기 보호필름(3)은 유전율이 매우 작은 값을 가지므로, 상기 보호필름(3)의 저항은 매우 크다. 따라서, 상기 강유전체 기록층(2)에 쓰기 작업을 수행할 때, 인가된 전압의 상당량이 저항 비율에 대응하게 상기 보호필름(3)에 분배된다. 그러므로, 상기 강유전체 기록층(2)에 원활한 쓰기 작업이 수행되기 위해 요구되는 전압이 인가되기 위해서는, 상기 보호필름(3)과 상기 강유전체 기록층(2)의 분압비를 고려하여 충분히 높은 전압이 인가되어야 한다.
본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위한 것으로서, 강유전체 기록층을 덮는 보호필름에 분배되는 전압을 감소시켜, 헤드 팁과 강유전체 기록층 사이에 작은 전압을 인가하면서 읽기/쓰기 작업을 수행할 수 있는 강유전체 기록 매체, 그것이 구비되는 기록 장치 및 그 기록 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 강유전체 기록 매체는 강유전체 기록층과 상기 강유전체 기 록층을 덮는 보호층을 구비하는 것으로서, 상기 강유전체 기록층은 극성 반전(polarization reversal)되는 강유전성 물질(ferroelectric material)로 형성되고, 상기 보호층은 외부 에너지에 의해 도체, 부도체로 전이되는 전기적 이방성 전도층(anisotropic conduction layer)인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 기록 장치는 읽기/쓰기 헤드 팁; 및 극성 반전될 수 있는 강유전성 물질로 형성되는 강유전체 기록층과, 외부 에너지에 의해 도체, 부도체로 전이되는 전기적 이방성 전도층을 포함하는 강유전체 기록 매체;를 구비한다.
상기 헤드 팁으로 실리콘 팁을 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 에너지는 전기 에너지일 수 있다. 상기 전기적 이방성 전도층은 상기 외부 에너지가 소정 레벨을 넘으면 도체로 전이되고, 상기 외부 에너지가 제거되면 부도체로 전이되는 특성을 가진다. 그리고, 상기 전기적 이방성 전도층은 상기 강유전체 기록층에 접착될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 기록 방법은 강유전체 기록층과 상기 강유전체 기록층을 덮는 전기적 이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체에 있어서, 상기 전기적 이방성 전도층에 외부 에너지를 가하는 단계; 상기 외부 에너지에 의해 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키는 단계; 상기 전기적 이방성 전도층을 통해 상기 외부 에너지를 상기 강유전체 기록층에 전달시키는 단계; 및 도달된 상기 외부 에너지에 의해 상기 강유전체 기록층이 극성 반전되어 기록 작업을 수행하는 단계;를 포함한다.
상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 크게 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기록 작업을 수행하는 단계가 완료된 후에, 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 작아지게 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 또는 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 크게 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체, 그 기록 장치 및 그 기록 방법에 의하면, 헤드 팁과 강유전체 기록층 사이에 작은 전압을 인가하면서 읽기/쓰기 작업을 수행할 수 있고, 강유전체 기록층이 긁히거나 헤드 팁이 손상/파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강유전체 기록 매체, 그 기록 장치 및 그 기록 방법을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 3은 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 일부를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체는 이동 가능한 읽기/쓰기 헤드 팁(10)과, 상기 헤드 팁(10)과 연계하여 읽기/쓰기 작업을 수행하는 강 유전체 기록층(30)과, 상기 강유전체 기록층(30)을 덮는 이방성 전도층(anisotropic conduction layer)(20)을 구비한다. 도면상에 표시된 미설명 부호는 각각 상기 강유전체 기록층(30)의 섹터(sector)(31, 32, 33, 34)와, 상기 섹터(31, 32, 33, 34)에 각각 대응하는 상기 이방성 전도층(20)의 섹터(21, 22, 23, 24)이다.
상기 읽기/쓰기 헤드 팁(10)은 상기 강유전체 기록층(30) 상측에서 이동하여 상기 강유전체 기록층(30)의 일정 부분에서 읽기/쓰기 작업을 수행한다. 여기서, 상기 읽기/쓰기 헤드 팁(10)은 경질(hardness)의 물성을 가진다.
상기 강유전체 기록층(30)은 유전 분극의 극성 방향에 따라 0 혹은 1(또는 ON/OFF)값이 부여되어 정보가 기록된다. 도면상에 표시된 각 섹터(31, 32, 33, 34)가 상기 헤드 팁(10)과 연계하여 각각 독립적으로 정보를 저장할 수 있다.
상기 이방성 전도층(20)은 상기 강유전체 기록층(30)을 덮고 있어, 상기 헤드 팁(10)과 상기 강유전체 기록층(30)이 직접적으로 접촉하지 않도록 한다. 따라서, 상기 이방성 전도층(20)은 상기 강유전체 기록층(30)이 긁히지 않도록 하여 데이터의 손상을 방지하고, 상기 헤드 팁(10)이 손상/파손되지 않도록 하여 읽기/쓰기 성능이 저하되는 것을 방지한다. 여기서, 상기 이방성 전도층(20)은 상기 헤드 팁(10)의 보호 효과를 높이기 위해, 연질(softness)의 물성을 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 이방성 전도층(20)은 상기 강유전체 기록층(30)에 접착되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이방성 전도층(20)은 임계 전압 이상에서 도체로 전이되어 전극 의 역할을 하게 되므로, 상기 헤드 팁(10)과 상기 강유전체 기록층(30)에 저전압이 걸리더라도 상기 강유전체 기록층(30)의 자발분극이 역전되도록 할 수 있다. 따라서, 저전압의 인가만으로도 상기 강유전체 기록층(30)에 정보를 기록할 수 있게 된다. 상세히 설명하면, 상기 헤드 팁(10)에 전압이 인가되면, 상기 이방성 전도층(20)의 섹터(21, 22, 23, 24) 중 상기 헤드 팁(10)의 하측에 위치하는 섹터가 전기에 대한 도체로 전이된다. 그러면, 상기 헤드 팁(10)에 인가되는 전기에 대한 상기 이방성 전도층(20)의 저항이 감소하여, 상기 헤드 팁(10)과 상기 강유전체 기록층(30) 사이에 인가되는 전기의 흐름이 용이하게 이루어지게 된다. 따라서, 상기 헤드 팁(10)과 상기 강유전체 기록층(30) 사이에 인가되는 전압이 낮은 값이더라도, 상기 이방성 전도층(20)을 거쳐 상기 강유전체 기록층(30)에 정보가 효과적으로 기록될 수 있게 된다. 상기 이방성 전도층(20)이 도체로 전이되는 것에 대하여는 이하에서 상기 이방성 전도층(20)의 휘발성, 비휘발성 여부에 따라 나누어 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 이방성 전도층(도 3의 20)은 휘발성(volatileness)을 가지고, 헤드 팁(도 3의 10)과 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되는 전압에 따라 도체 또는 부도체로 전이된다.
상기 휘발성의 이방성 전도층(도 3의 20)은 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되는 전압이 Vth에 이르기 전까지 부도체 상태에 있다. 그 후, 상기 인가 전압이 Vth에 이르면, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)은 도체로 전이된다. 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 도체 상태는 상기 인가 전압이 낮아져 다시 Vth로 복귀될 때까지 유지된다. 상기 인가 전압이 Vth로 복귀되면, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)은 다시 부도체 상태로 전이된다.
도 5는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 비휘발성의 이방성 전도층이 전이되는 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체에 설치되는 이방성 전도층(도 3의 20)은 비휘발성(non-volatileness)을 가지고, 헤드 팁(도 3의 10)과 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되는 전압에 따라 도체 또는 부도체로 전이된다.
상기 이방성 전도층(도 3의 20)은 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되는 전압이 Vth1에 이르기 전까지 부도체 상태에 있다. 그 후, 상기 인가 전압이 Vth1에 이르면, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)은 도체로 전이되고, 상기와 같은 도체 상태는 상기 인가 전압이 제거되더라도 유지된다. 만약 인가 전압이 Vth2에 이르면, 상기 이방성 전도층(도 3의 30)은 다시 부도체 상태로 전이된다.
이하에서 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체의 작동에 대하여 설명한다.
먼저, 읽기/쓰기 헤드 팁(도 3의 10)이 강유전체 기록층(도 3의 30) 중 읽기/쓰기 작업을 수행할 부분으로 이동한다. 읽기/쓰기 작업을 수행할 부분으로 이동 완료된 상기 헤드 팁(도 3의 10)에 전원이 인가되어, 이방성 전도층(도 3의 20)에 전압이 걸리게 된다. 여기서, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)은 상기 강유전체 기 록층(도 3의 30)을 덮고 있고, 부도체 상태이다.
상기 이방성 전도층(도 3의 20)에 걸리는 전압이 상기 이방성 전도층(도 3의 20)이 도체로 전이되기 위한 임계 전압 Vth 또는 Vth1보다 크게 되면, 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 위치하는 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 섹터가 도체로 전이된다. 그러면, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 섹터의 전기 저항이 작아지게 되어, 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되는 전기가 용이하게 흐를 수 있게 된다. 상기와 같은 상태에서, 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30)이 상호 작용하여 읽기/쓰기 작업을 수행하게 된다. 이 때, 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 중 읽기/쓰기 작업이 수행되는 부분을 덮는 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 섹터가 도체이므로, 읽기/쓰기 작업을 수행하기 위해 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이에 인가되어야 하는 전압이 작아질 수 있다.
상기 읽기/쓰기 작업이 수행 완료된 후, 상기 헤드 팁(도 3의 10)이 상기 강유전체 기록층(도 3의 30)에 대한 읽기/쓰기 작업을 수행한 위치에서 이탈하여, 다른 위치에서 읽기/쓰기 작업을 수행하기 위해 상기 강유전체 기록층(도 3의 30)의 다른 부분으로 이동한다.
한편, 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 중 도체로 전이되었던 부분은 일정 조건 하에서 다시 부도체로 전이된다. 상세히 설명하면, 도 3 및 도 4에서 도시된 휘발성의 이방성 전도층(도 3의 20)은 인가 전압이 임계 전압 Vth보다 작아지게 되 면 자발적으로 다시 부도체로 전이된다. 도 3 및 도 5에서 도시된 비휘발성의 이방성 전도층(도 3의 20)은 인가 전압이 제거되더라도 도체 상태를 유지하고, 인가 전압이 임계 전압 Vth2 보다 크게 되면 자발적으로 다시 부도체로 전이된다. 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 도체로의 전이는 상기 헤드 팁(도 3의 10)과 상기 강유전체 기록층(도 3의 30) 사이의 전기장이 제거되면 소멸하게 되거나, 도체로 전이되기 위한 임계 전압과 다른 임계 전압보다 큰 전압에서 소멸하기 때문에, 상기 이방성 전도층(도 3의 20)의 각 섹터가 전이에 대한 독립성을 가지게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체, 그것이 구비되는 기록 장치 및 그 기록 방법에 의하면, 읽기/쓰기 작업이 수행되는 강유전체 기록층의 섹터 상측에 위치하는 이방성 전도층의 섹터가 도체로 전이되어, 헤드 팁과 강유전체 기록층 사이에 작은 전압을 인가하면서 읽기/쓰기 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 강유전체 기록 매체, 그것이 구비되는 기록 장치 및 그 기록 방법에 의하면, 이방성 전도층이 강유전체 기록층을 덮어 헤드 팁과 강유전체 기록층이 직접 접촉하지 않도록 하여, 강유전체 기록층이 긁히거나 헤드 팁이 손상/파손되는 것을 방지한다. 따라서, 강유전체 기록층에 기록되어 있는 데이터가 손상되는 것을 방지하여 데이터의 안정성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 헤드 팁의 읽기/쓰기 성능이 유지될 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (16)

  1. 강유전체 기록층과 상기 강유전체 기록층을 덮는 보호층을 구비하는 강유전체 기록 매체에 있어서,
    상기 강유전체 기록층은 극성 반전(polarization reversal)되는 강유전성 물질(ferroelectric material)로 형성되고,
    상기 보호층은 외부 에너지에 의해 도체, 부도체로 전이되는 전기적 이방성 전도층(anisotropic conduction layer)인 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지는 전기 에너지인 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 외부 에너지가 소정 레벨을 넘으면, 도체로 전이되는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 외부 에너지가 제거되면, 부도체로 전이되는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 강유전체 기록층에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체.
  6. 읽기/쓰기 기능을 수행하기 위한 헤드 팁; 및
    극성 반전될 수 있는 강유전성 물질로 형성되는 강유전체 기록층과, 외부 에너지에 의해 도체, 부도체로 전이되는 전기적 이방성 전도층을 포함하는 강유전체 기록 매체;를 구비하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 헤드 팁으로 실리콘 팁을 이용하는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 에너지는 전기 에너지인 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 외부 에너지가 소정 레벨을 넘으면, 도체 로 전이되는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 외부 에너지가 제거되면, 부도체로 전이되는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층은 상기 강유전체 기록층에 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 기록 장치.
  12. 강유전체 기록층과 상기 강유전체 기록층을 덮는 전기적 이방성 전도층을 구비하는 강유전체 기록 매체에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층에 외부 에너지를 가하는 단계;
    상기 외부 에너지에 의해 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키는 단계;
    상기 전기적 이방성 전도층을 통해 상기 외부 에너지를 상기 강유전체 기록층에 전달시키는 단계; 및
    도달된 상기 외부 에너지에 의해 상기 강유전체 기록층이 극성 반전되어 기록 작업을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 크게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  14. 제 12 항에 있어서
    상기 기록 작업을 수행하는 단계가 완료된 후에, 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 작아지게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키는 단계는 상기 외부 에너지를 상기 전기적 이방성 전도층을 부도체로 전이시키기 위한 임계 전압보다 크게 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강유전체 기록 매체의 기록 방법.
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