KR100963779B1 - A power supply system for automatic vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저전력 제어를 위한 자동청소기의 전원공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply system of a vacuum cleaner for low power control.
본 발명은 충전 가능한 배터리와, 사용자 조작에 의해 온(On)/오프(Off) 되어, 상기 배터리에 충전된 전원의 선택적인 사용을 가능하게 하는 메인스위치와, 상기 메인스위치가 온(On) 된 상태에서 상기 배터리를 통해 전원을 공급받아, 디지털신호처리장치(Digital Signal Processor, DSP)의 호출전원이 생성되도록 하는 제 1 전원공급경로와, 상기 제 1 전원공급경로를 통해 생성된 호출전원을 이용해 상기 디지털신호처리장치(DSP)가 호출되고, 상기 디지털신호처리장치(DSP)를 통해 스위칭소자를 작동시켜 전장부품용 유효전원이 생성되도록 하는 제 2 전원공급경로와, 상기 제 2 전원공급경로에 의해 유효전원이 공급된 디지털신호처리장치(DSP)에서 스위칭소자를 작동시켜 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)방식으로 배터리 전원이 모터에 인가되도록 하는 제 3 전원공급경로;를 포함하여 구성된다. 이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 회로구성이 간단해지는 이점이 있다.The present invention provides a rechargeable battery, a main switch that is turned on / off by a user's operation to enable selective use of power charged in the battery, and the main switch is turned on. In this state, the power is supplied through the battery to generate a call power of a digital signal processor (DSP) and a call power generated through the first power supply path. The digital signal processing device (DSP) is called and operates a switching device through the digital signal processing device (DSP) to generate a second power supply path for generating effective power for electrical components, and the second power supply path. A third power source for operating the switching element in a digital signal processing device (DSP) supplied with active power so that the battery power is applied to the motor by a pulse width modulation (PWM) method Class path; is configured to include a. According to the present invention having such a configuration, there is an advantage that the circuit configuration is simplified.
자동청소기, 모터, 필터, 전계효과트랜지스터, 디지털신호처리장치 Vacuum cleaner, motor, filter, field effect transistor, digital signal processing device
Description
본 발명은 저전력 제어를 위한 자동청소기의 전원공급 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply system of a vacuum cleaner for low power control.
일반적으로 로봇청소기라고 불리는 자동청소기는 사용자의 지속적인 조작 없이 스스로 이동하면서 정해진 구역 내를 청소하는 것으로, 청소할 구역의 형태를 파악하고 청소구역 내부의 장애물을 감지하여 회피하면서 청소구역을 주행하게 된다.In general, an automatic vacuum cleaner, called a robot cleaner, moves to clean a predetermined area while moving on its own without continuous operation by the user. The type of cleaning area is detected and the obstacles inside the cleaning area are detected and avoided to drive the cleaning area.
이를 위해 상기 자동청소기의 내부에는 다양한 종류와 갯수의 감지센서가 구비되고, 이러한 감지센서를 통한 센싱정보는 제어부로 수집되어 자동청소기의 주행을 제어하게 된다.To this end, various types and number of sensing sensors are provided inside the automatic cleaner, and sensing information through the sensing sensors is collected by a control unit to control the running of the automatic cleaner.
이와 같은 자동청소기의 제어는 크게 오프(Off)/준비(Ready)/주행(Moving)/대기(Sleep) 상태로 구분되며, 각 상태별로 배터리 전원을 사용하는 정도가 달라진다.The control of such a vacuum cleaner is divided into Off / Ready / Moving / Sleep states, and the degree of using battery power varies according to each state.
한편, 상기와 같은 자동청소기의 주행을 위한 전원공급은 자동청소기에 장착 되는 배터리를 통해 이루어지며, 상기 배터리 및 자동청소기의 제어부에는 배터리관리시스템(Battery Management System : BMS)이 내장된다.On the other hand, the power supply for the driving of the vacuum cleaner as described above is made through a battery mounted on the automatic cleaner, the battery management system (Battery Management System: BMS) is built in the control unit of the vacuum cleaner.
상기 배터리에 내장된 배터리관리시스템(BMS)에서는 자동청소기가 오프(Off) 상태일 때 상기 제어부로의 전원공급을 차단하고, 배터리관리시스템(BMS)의 구동전력만 소비하도록 구성된다. The battery management system (BMS) embedded in the battery is configured to block the power supply to the controller when the automatic cleaner is in an off state and to consume only the driving power of the battery management system (BMS).
한편, 상기 자동청소기의 전원스위치 온(On)/오프(Off) 신호를 상기 배터리관리시스템(BMS)에서 감지하여 상기 제어부로 배터리 전원을 공급한다.On the other hand, by detecting the power switch On (On) / Off (Off) signal of the vacuum cleaner in the battery management system (BMS) and supplies the battery power to the controller.
그리고, 상기 제어부에서는 상기 모터 및 센서 그리고 디스플레이 등으로 별도의 전원 회로를 통해 각기 다른 전압을 가지도록 구성되는 유효전원을 생성하여 이를 공급함으로써, 자동청소기가 장애물을 회피하면서 청소구역 내부를 주행하여 청소작업을 수행할 수 있도록 한다.The control unit generates and supplies an effective power source configured to have different voltages through separate power circuits to the motor, the sensor, and the display, and supplies the same, so that the automatic cleaner runs and cleans the inside of the cleaning area while avoiding obstacles. Allow the work to be done.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above conventional technologies have the following problems.
종래 기술에서는 배터리의 소비전력을 줄이기 위하여 전술한 바와 같이 모터와 센서 및 디스플레이에 전원을 공급하는 전원회로가 별도로 구성된다.In the prior art, a power circuit for supplying power to the motor, the sensor, and the display is separately configured to reduce the power consumption of the battery.
따라서, 상기와 같은 전원회로 구성을 위해 스위칭 소자 및 주변 부품의 수가 증가하게 되는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem in that the number of switching elements and peripheral components for the power circuit configuration as described above increases.
그리고, 상기와 같이 회로구성이 복잡해지고 부품의 수가 증가하게 됨으로써 제품의 제조시간이 증가하게 되는 문제점이 있으며, 이와 함께 재료비가 상승하게 되어 자동청소기의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, as described above, the circuit configuration is complicated and the number of parts increases, which increases the manufacturing time of the product. In addition, the material cost increases, and thus the productivity of the automatic cleaner is lowered.
또한, 상기와 같이 제품의 제조시간 및 재료비의 상승으로 인하여 제품의 제 조비용이 증가하게 되어 제품의 단가가 상승하게 되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that the manufacturing cost of the product is increased due to the increase in the manufacturing time and material cost of the product as described above, the unit price of the product is increased.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 자동청소기의 배터리 소비전력 감소를 위하여 전원전환제어방식으로 구성되는 자동청소기의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention, which was devised to solve the problems of the prior art as described above, is to provide a power supply system for an automatic cleaner configured as a power switching control method for reducing battery consumption power of the automatic cleaner.
본 발명의 다른 목적은, 자동청소기의 감지센서와 디스플레이 및 모터로 각기 다른 전압을 가지는 전원을 형성하기 위한 전원회로의 개수를 줄임으로써 스위칭 소자 및 주변부품의 수가 줄어드는 자동청소기의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power supply system for a vacuum cleaner in which the number of switching elements and peripheral components is reduced by reducing the number of power supply circuits for forming a power supply having a different voltage with a sensor, a display, and a motor of the vacuum cleaner. It is.
본 발명의 다른 목적은, 전원공급에 필요한 부품의 수를 줄임으로써 회로구성이 간단해지는 자동청소기의 전원공급시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a power supply system for an automatic vacuum cleaner in which a circuit configuration is simplified by reducing the number of components required for power supply.
본 발명은 충전 가능한 배터리와, 사용자 조작에 의해 온(On)/오프(Off) 되어, 상기 배터리에 충전된 전원의 선택적인 사용을 가능하게 하는 메인스위치와, 상기 메인스위치가 온(On) 된 상태에서 상기 배터리를 통해 전원을 공급받아 디지털신호처리장치(Digital Signal Processor, DSP)의 호출전원이 생성되도록 하는 제 1 전원공급경로와, 상기 제 1 전원공급경로를 통해 생성된 호출전원을 이용해 상기 디지털신호처리장치(DSP)가 호출되고, 상기 디지털신호처리장치(DSP)를 통해 스위칭소자를 작동시켜 전장부품용 유효전원이 생성되도록 하는 제 2 전원공급경로와, 상기 제 2 전원공급경로에 의해 유효전원이 공급된 디지털신호처리장치(DSP)에서 스위칭소자를 작동시켜 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation : PWM)방식으로 배터리 전원이 모터에 인가되도록 하는 제 3 전원공급경로를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a rechargeable battery, a main switch that is turned on / off by a user's operation to enable selective use of power charged in the battery, and the main switch is turned on. A first power supply path for receiving power through the battery in a state and generating a call power of a digital signal processor (DSP) and a call power generated through the first power supply path; A second power supply path for calling a digital signal processing device (DSP) to operate a switching element through the digital signal processing device (DSP) to generate an effective power source for an electric component, and by the second power supply path A third power source that operates the switching element in a digital signal processing device (DSP) supplied with active power so that battery power is applied to the motor by a pulse width modulation (PWM) method. Including the class path is characterized in that configuration.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의하면, 자동청소기에서 배터리 전원공급을 요구하는 다수의 부하별로 제공되던 스위칭소자 및 주변회로의 부품 수가 줄어들게 되는 이점이 있다.According to the present invention having the above characteristics, there is an advantage that the number of components of the switching element and the peripheral circuit provided for each of a plurality of loads that require battery power supply in the automatic cleaner.
그리고, 상기와 같이 부품 수가 줄어들게 됨으로 인하여 회로구성이 간단해 지는 이점이 있으며, 이로 인한 생산성의 향상이 기대된다.In addition, since the number of components is reduced as described above, there is an advantage in that the circuit configuration is simplified, thereby improving productivity.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily suggest other embodiments within the scope of the same idea.
도 1 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템이 채용된 자동청소기의 외관을 도시한 사시도가 도시되어 있다.Figure 1 is a perspective view showing the appearance of the automatic vacuum cleaner employing the power supply system of the automatic vacuum cleaner according to the present invention.
도면에 도시된 바에 의하면, 본 발명이 채용된 일실시 예인 자동청소기(100)는 외관을 형성하는 본체(110)와, 상기 본체(110)의 가장자리를 따라 구비되는 커버어셈블리(120)와, 상기 본체(110)의 내부에 구비되어 흡입력 발생시키는 흡입 장치(미도시)와, 상기 흡입 장치의 구동에 의해 바닥의 먼지를 흡입하는 흡입부(미도 시) 및 상기 흡입부에서 흡입된 공기 중의 이물을 집진하는 집진 장치(140)를 포함하여 구성된다.As shown in the drawings, an embodiment of the
또한, 상기 자동청소기(100)에는 상기 본체(110)의 하부 양측에 구비되어 상기 자동청소기(100)의 이동을 가능하도록 하는 구동 바퀴(150)와, 상기 자동청소기(100)의 작동을 제어하는 제어부와, 상기 자동청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(도 2에서 도면부호 200)가 포함된다.In addition, the
그리고, 상기 본체(110) 및 커버어셈블리(120)에는 각각 실내의 장애물을 감지하는 초음파센서와, 상기 배터리(200)의 충전을 위하여 충전장치로 상기 자동청소기(100)가 복귀할 수 있도록 유도하는 충전장치 감지센서(미도시)와, 벽면과 클리프 및 장애물을 감지하기 위한 피에스디(미도시) 및 상기 자동청소기(100) 본체(110)의 충돌 여부를 감지하는 충돌감지 스위치(미도시) 등이 구비되어 상기 자동청소기(100)가 장애물 및 클리프(Cliff) 등을 회피하여 주행할 수 있도록 한다.In addition, each of the
그리고, 상기 본체(110)의 상측에는 상기 자동청소기(100)의 작동을 조작할 수 있는 조작 버튼(116)과, 상기 자동청소기(100)의 작동 상태 등을 표시하는 디스플레이(114)가 형성된다. 또한, 상기 본체(110)의 대략 중앙부에는 흡입된 공기가 배출되는 배출구(112)가 형성된다. In addition, an upper side of the
한편, 상기 커버어셈블리(120)에는 3개의 센서 홀(122)이 형성되어, 상기 초음파센서(400)에서 송수신 되는 초음파의 감지를 용이하게 한다.Meanwhile, three
상기 제어부(미도시)는 마이크로프로세서 및 소정의 데이터 저장 장치가 포함되어 자동청소기(100)의 동작이 수행되도록 하는 장치이다. The controller (not shown) is a device including a microprocessor and a predetermined data storage device to perform an operation of the
이러한 상기 제어부는 상기 배터리(200)의 잔량을 감지하여 상기 배터리(200)의 충전 여부를 판단한다.The controller determines whether the
그리고 상기 배터리(200)의 충전이 요구되는 경우, 상기 충전 장치로부터 송신된 신호를 상기 충전장치 감지센서에서 수신하여 상기 자동청소기(100)가 상기 충전 장치로 이동되도록 제어하며, 이를 위해 상기 제어부에는 배터리관리시스템(Battery Management System : BMS)이 구비된다.When the
그리고, 상기 구동 바퀴(150)는 좌측 및 우측에 각각 하나씩 구비되며, 각각 개별적으로 구비되는 모터에 의해 제어되어 전진 및 후진은 물론 방향전환이 가능하도록 구성된다.In addition, the
한편, 상기와 같이 구동 바퀴(150)를 회전시키는 모터(도 2에서 도면부호 400)와, 상기 구동 바퀴(150)의 회전에 의해 주행하는 자동청소기(100)가 장애물을 감지하도록 하는 다수의 감지센서(도 2에서 도면부호 500) 및 자동청소기(100)의 작동상태를 도시하는 디스플레이(114) 등은 상기 배터리를 통해 이하 설명할 전원공급시스템에 의해 필요한 전원을 공급받을 수 있도록 구성된다.On the other hand, as described above, the motor for rotating the driving wheel 150 (
이하에서는 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템 구성 및 제어과정에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and control process of the power supply system of the automatic cleaner according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 및 도 3 에는 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템 구성 및 제어상태를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템에 따른 제어순서를 도시한 순서도가 도시되어 있다.2 and 3 is a view showing the configuration and control state of the power supply system of the automatic cleaner according to the present invention, Figure 4 is a flow chart showing the control sequence according to the power supply system of the automatic cleaner according to the present invention. Is shown.
이들 도면에 도시된 바와 같이 우선, 본 발명에 의한 자동청소기(100)의 전 원공급시스템에서는 전원을 공급하기 위한 배터리(200)와, 상기 배터리(200)를 통해 제공되는 전원을 이용하는 3개의 전원공급경로(600,700,800)가 구성된다. As shown in these figures, first, in the power supply system of the
그리고, 이러한 3개의 전원공급경로(600,700,800)를 통해 제공되는 전원은 디지털신호처리장치(DSP, 300)와 모터(400), 그리고, 다수의 감지센서(500) 및 디스플레이(114)로 요구되는 전력을 공급함으로써 본 발명에 의한 자동청소기(100)가 동작가능하게 된다.In addition, the power provided through the three
이를 상세히 설명하면, 우선, 상기 배터리(200)에 충전된 전원은 아래에서 설명할 제 1 전원공급경로(600) 상에 구비되는 메인스위치(620)를 연결하기 이전에는 상기 배터리(200)에 충전된 전원의 사용이 차단된다.In detail, first, the power charged in the
즉, 사용자가 직접 상기 메인스위치(620)를 작동시키지 않을 경우에는 상기 배터리(200)에 충전된 전원의 소모가 방지되어 전력의 소모가 줄어들게 된다.That is, when the user does not operate the
한편, 상기 메인스위치(620)가 사용자에 의해 턴 온(On) 되었을 경우에는 상기 배터리(200)와 이하 상세히 설명할 제 1 전원공급경로(600)가 연결된다.On the other hand, when the
상기 제 1 전원공급경로(600)는 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)에 호출전원을 공급함으로써 디지털신호처리장치(DSP,300)가 작동가능하게 하기 위한 것으로, 호출전원 공급에 앞서 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)의 슬립상태를 유지하는 전압인 4.6V 전원을 생성하게 된다.The first
그리고, 상기와 같이 생성된 4.6V 전원은 분압회로에 의해 3.3V와 1.9V로 나뉘게 되고, 이와 같이 분압된 전원을 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)에 공급함으로써 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)가 호출된다.In addition, the generated 4.6V power is divided into 3.3V and 1.9V by a voltage divider circuit, and the digital signal processor (DSP) is supplied by supplying the divided power to the digital signal processor (DSP, 300). 300 is called.
상기와 같이 호출된 디지털신호처리장치(DSP,300)는 상기 배터리(200)를 통해 전자부품용 유효전원을 생성하는 제2전원공급경로(700)를 작동시키기 위한 제 1스위칭소자(720)를 작동시키게 된다.The digital signal processing apparatus (DSP) 300, which is called as described above, operates the
그리고, 상기와 같이 제 1 스위칭소자(720)가 작동되면 전원회로를 통해 5V 전원을 생성하게 되고, 이와 같이 생성된 5V 전원은 상기 감지센서(500)와 디스플레이(114)로 제공되며, 이와 같은 기능의 상기 스위칭소자는 전계효과트랜지스터(FET)를 사용하는 것이 바람직할 것이다.In addition, when the
한편, 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)는 상기 제 1 스위칭소자(720)와 함께 제3전원공급경로를 작동시키는 제 2 스위칭소자(800)도 작동시킨다.Meanwhile, the digital signal processing device (DSP) 300 also operates the
그리고, 상기와 같이 제 2 스위칭소자(800)가 작동되면, 상기 배터리(200)로부터 모터(400)에 인가되는 전압인 16V 전원을 생성하는 전원회로를 통해 펄스폭 변조 방식으로 상기 모터(400)에 전원이 공급된다.Then, when the
즉, 상기 배터리(200)에 충전된 전원은 상기 제 1 전원공급경로(600)를 통해 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)의 호출전원을 생성하게 되고, 상기와 같이 생성된 호출전원이 인가되는 디지털신호처리장치(DSP,300)는 상기 제 1 스위칭소자(720) 및 제 2 스위칭소자(800)를 작동시켜 상기 다수의 감지센서(500)와 디스플레이(114) 및 모터(400)에 유효한 전원회로를 구동시키게 된다.That is, the power charged in the
그리고, 이와 같은 전원회로를 통해 생성된 전원을 통해 상기 다수의 감지센서(500)와 디스플레이(114) 및 모터(400)가 작동된다.In addition, the plurality of
또한, 상기 제 1 전원공급경로(600)에는 상기 디지털신호처리장치(DSP,300) 에 의해 상기 제 1 스위칭소자(720)가 작동하여 생성되는 전자부품용 유효전원의 사용량을 감지하여 상기 제 1 전원공급경로(600)를 차단하는 전류제한회로가 구비된다. In addition, the first
즉, 상기 전류제한회로를 통해 상기 전자부품용 유효전원의 사용량이 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)의 슬립(Sleep) 전원을 초과할 경우 이를 감지하여 상기 제 1 전원공급경로(600)를 셧다운(Shutdown)시킨다.That is, when the amount of effective power for the electronic component exceeds the sleep power of the digital signal processing device DSP through the current limiting circuit, the first
한편, 본 발명이 채용된 자동청소기(100)는 일정시간 동안 제어신호가 발생되지 않으면 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)가 슬립(Sleep) 상태로 전환된다.On the other hand, in the
상기와 같은 슬립(Sleep) 상태에서는 상기 자동청소기(100)의 소비전력을 줄이기 위하여 일정 시간동안 제어입력이 없는 경우 상기 모터(400)와 감지센서(500) 및 디스플레이(114)에 공급되는 전원을 차단하고 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)에만 상기와 같은 슬립(Sleep) 상태를 유지할 수 있도록 전원을 공급하게 된다.In the sleep state as described above, when there is no control input for a predetermined time in order to reduce the power consumption of the
그리고, 이와 같은 자동청소기(100)의 슬립(Sleep) 상태 유지를 위해 상기 디지털신호처리장치(DSP,300) 일측에는 직렬로 연결되는 알티씨(Real-Time Clock : RTC, 900)가 구비되어, 일정한 시간 간격으로 펄스 신호를 지속적으로 송출하게 된다.In addition, one side of the digital signal processing apparatus (DSP, 300) is provided in series with a real-time clock (RTC, 900) to maintain the sleep state of the
또한, 상기 알티씨(RTC, 900)는 본 발명이 채용된 자동청소기(100)의 작동이 정지되었을 때, 상기 디지털신호처리장치(DSP,300)의 슬립(Sleep) 상태 유지시간을 감지하고, 감지된 슬립(Sleep) 상태 유지시간이 설정된 시간을 초과하였을 경우 자 동청소기(100)의 전체 전원을 차단한다.Also, the
도 1 은 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템이 채용된 자동청소기의 외관을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing the appearance of an automatic vacuum cleaner employing a power supply system for an automatic vacuum cleaner according to the present invention;
도 2 및 도 3 은 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템 구성 및 제어상태를 보인 도면.2 and 3 is a view showing the configuration and control state of the power supply system of the automatic cleaner according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 자동청소기의 전원공급시스템에 따른 제어순서를 도시한 순서도.Figure 4 is a flow chart showing the control procedure according to the power supply system of the automatic cleaner according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100..... 자동청소기 110..... 본체100 ...
120..... 커버어셈블리 140..... 집진장치120 .....
150..... 구동바퀴 200..... 배터리150 .....
300..... 디지털신호처리장치(DSP) 400..... 모터300 .....
500..... 감지센서 600..... 제 1 전원공급경로500 .....
620..... 메인스위치 700..... 제 2 전원공급경로620 .....
720..... 제 1 스위칭소자 800..... 제 2 스위칭소자720 ..... The
900..... 알티씨(RTC)900 ..... RTC
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KR940003365Y1 (en) * | 1991-11-18 | 1994-05-23 | 주식회사 금성사 | Automatic pressure regulator of vacuum cleaner |
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- 2008-03-31 KR KR1020080029840A patent/KR100963779B1/en not_active IP Right Cessation
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