KR101068171B1 - 비엘디씨 펌프 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비엘디씨(BLDC) 펌프에 관한 것으로, 펌프를 구동시키는 구동회로부가 펌프에서 발생되는 열에 의한 손상이나 파손 및 단선 등을 방지하여 상기의 펌프가 보다 안정적으로 용이하게 구동되고, 오랫동안 사용가능하며, 펌프에서 물의 용량 및 압력 등의 제어가 용이하고, 상기 펌프로의 동력 전달이 원활하게 이루어져 펌프의 효율을 높이도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 회전자의 임펠러가 위치함은 물론 유입구와 토출구가 형성되는 덮개와 막음판이 구비되는 펌프 본체와, 상기 펌프 본체 내에 결합되는 'ㄷ'자형상의 코어와 상기 코어의 양측부를 서로 연결하는 부분에 코일이 감겨지도록 형성되어 전자력을 발생시키는 고정자와, 상기 고정자의 일측방인 펌프 본체에는 상기 고정자의 전자력에 의해 회전하도록 물을 펌핑하는 임펠러가 구비된 회전자가 회전가능하게 결합되고, 상기 펌프 본체에는 고정자의 코일과 연결 결합되도록 펌프 본체 내에 위치하는 내측 드라이버와 상기 내측 드라이버와 케이블로 연결되어 펌프 본체의 외부에 위치하는 외측 드라이버로 이루어진 구동드라이버가 결합된 것이다.
비엘디씨 모터, 고정자, 회전자, 임펠러, 구동드라이버

Description

비엘디씨 펌프{BLUSH LESS DIRECT CURRENT PUMP}
본 발명은 비엘디씨(BLDC) 펌프에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 펌프를 구동시키는 구동회로부가 펌프에서 발생되는 열에 의한 손상이나 파손 및 단선 등을 방지하여 상기의 펌프가 보다 안정적으로 구동됨은 물론 오랫동안 사용가능하며, 펌프로 인가되는 직류(DC)전원을 구동회로부에서 교류전류로 변환시켜 사용함에 따라 상기 펌프에 의해 유입 및 토출되는 물의 용량 및 압력 등의 제어가 용이함은 물론 상기 펌프로의 동력 전달이 원활하게 이루어져 펌프의 효율을 높이도록 한 비엘디씨(BLDC) 펌프에 관한 것이다.
일반적으로, 펌프는 액체나 기체를 끌어올려 펌프 내로 유입시킴과 함께 상기 유입된 액체나 기체를 펌프의 외부로 토출시키는 등 상기 액체나 기체를 원하는 곳으로 방향전환하여 이송시키도록 하는 것으로서, 상기 펌프는 구조상 왕복펌프, 회전펌프, 원심펌프, 축류펌프 등이 있다.
종래에는 액체를 펌핑하는 펌프는 AC전원을 이용한 영구자석 로터형 AC동기모터펌프를 사용하는데, 즉 상기 영구자석 로터형 AC동기모터펌프는 고정자코일과 코어에 AC전류를 흘려 상기 AC전류에 의해 발생하는 교번자계로 고정자코일과 코어 로 이루어진 영구자석로터를 중심으로 임펠러가 결합된 회전자가 회전되면서 상기 임펠러에 의해 액체를 순환시킨다.
그러나, 이러한 영구자석 로터형 AC동기모터펌프는 AV전원을 사용함에 따라 펌프에서 펌핑되는 액체 즉, 물의 유량 및 압력 등을 원활하게 제어하지 못할 뿐만 아니라 펌프로의 동력전달이 원활하게 이루어지지 않음에 따라 펌프의 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 펌프의 고정자측 코일에 근처에 구동회로부가 설치되어 있으므로 상기 펌프가 구동될 때 상기 고정자의 코일에서 발생하는 열에 의하여 구동회로부의 각 구성들이 손상이나 파손 및 단선되므로 인하여 상기의 펌프를 오랫동안 사용하지 못함은 물론 누전되는 전기에 의한 안전사고의 위험이 매우 높은 문제점도 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 펌프의 고정자와 회전자는 직류전원에 의해 구동되게 구조를 변경함과 함께 상기 펌프를 구동시키는 구동회로부를 분리 구성하도록 하여 상기 펌프로 인가되는 직류전원을 구동회로부에서 교류전류로 변환시킴에 따라 상기의 변환된 교류전류에 의해 펌프로의 동력 전달이 원활하게 이루어짐은 물론 상기의 펌프는 물의 유량 및 압력 등을 보다 용이하게 제어하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 펌프의 구동회로부를 내측 드라이버와 외측 드라이버로 분리 구성하고, 상기 내측 드라이버는 펌프 내에 위치시킴은 물론 외측 드라이버는 펌프의 외측에 위치시킴으로서, 상기 펌프 내에서 발생되는 열이 구동회로부의 외측 드라이버로 전달되는 것을 방지함에 따라 펌프의 구동이 보다 안정적으로 이루어지는 등 상기 펌프의 효율을 높이도록 하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 코어에 코일이 감겨진 고정자와, 상기 고정자의 전자력에 의해 회전하는 회전자와, 상기 회전자에 결합되어 회전하면서 물을 펌핑하는 임펠러 및, 상기의 각 구성이 내장된 펌프 본체로 이루어진 비엘디씨 펌프에 있어서, 상기 펌프 본체는 상기 펌프 본체의 일면에 결합되어 회전자의 임펠러가 위치함은 물론 유입구와 토출구가 형성되는 덮개와, 상기 펌프 본체의 타면을 막도록 결합되는 막음판으로 구성되고, 상기 펌프 본체 내에 결합되어 전자력이 발생되는 고정자는 'ㄷ'자형상의 코어와, 상기 코어의 양측부를 서로 연결하는 부분에 코일이 감겨지도록 형성되며, 상기 고정자의 일측방인 펌프 본체에는 상기 고정자의 전자력에 의해 회전하도록 물을 펌핑하는 임펠러가 구비된 회전자가 회전가능하게 결합되고, 상기 펌프 본체에는 고정자의 코일과 연결 결합되도록 펌프 본체 내에 위치하는 내측 드라이버와, 상기 내측 드라이버와 케이블로 연결되어 펌프 본체의 외부에 위치하는 외측 드라이버로 이루어진 구동드라이버가 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 펌프가 제공된다.
또한 본 발명은, 펌프 본체의 측면에는 구동드라이버의 외측 드라이버를 수납하는 수납부가 형성됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터가 제공된다.
또한 본 발명은, 고정자의 코어는 일측방이 개방되고 타측방에 코일이 감겨진 형태인 'ㄷ'자형상의 규소강판이 복수개 적층 결합되고, 상기 개방된 일측방의 코어 내측에는 회전자의 외주면을 감싸도록 원형홈부가 형성됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터가 제공된다.
또한 본 발명은, 구동드라이버의 내측 드라이버는 센서와 저항이 결합된 PCB로 이루어지고, 외측 드라이버는 트렌지스터와 다이오드, 콘덴서, 저항이 결합된 PCB로 이루어지며, 상기 내측 드라이버와 외측 드라이버는 케이블의 양단에 각각 설치된 콘넥터와 착탈가능하게 연결 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터가 제공된다.
또한 본 발명은, 외측 드라이버에는 비엘디씨 펌프를 구동하기 위하여 외부전원과 접속되는 전원잭부가 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 펌프가 제공된다.
상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 비엘디씨 펌프의 펌프본체 내에 'ㄷ'자형상의 고정자와, 임펠러가 결합된 회전자 및, 내, 외측 드라이버로 이루어진 구동드라이버를 구성함으로써, 상기 비엘디씨 펌프의 구동드라이버 중 내측 드라이버는 펌프 본체 내에 위치시킴과 함께 상기 구동드라이버의 외측 드라이버는 펌프 본체의 외부에 위치시킴에 따라 상기 고정자에서 발생하는 전자력에의해 회전자가 회전하면서 상기 고정자의 코일에서 발생하는 열이 구동드라이버 중 열에 약한 부품이 결합된 외측 드라이버로 전달되는 것을 방지하므로 인해 상기 구동드라이버가 열에 의해 손상이나 파손 및 단선되는 것을 방지하여 상기 비엘디씨 펌프는 보다 안정적으로 구동될 뿐만 아니라 상기 비엘디씨 펌프를 반영구적으로 오랫동안 사용가능하여 상기 비엘디씨 펌프의 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 상기 비엘디씨 펌프의 구동드라이버는 상기 펌프로 인가되는 직류(DC)전원을 교류전류로 변환시킴과 함께 상기 고정자의 코어를 'ㄷ'자형상으로 형성하여 상기의 비엘디씨 펌프를 구동함으로서, 상기 비엘디씨 펌프로의 동력전달이 원활하게 이루어질 뿐만 아니라 상기 비엘디씨 펌프는 물의 유량 및 압력 등을 보다 용이하게 제어하도록 하여 상기 비엘디씨 펌프의 성능이 향상되는 효과도 있다.
그리고, 상기 구동드라이버의 외측 드라이버는 펌프 본체의 외측에 형성된 수납부에 수납함에 따라 상기 외측 드라이버의 정리가 용이할 뿐만 아니라 상기 구동드라이버의 내, 외측 드라이버는 케이블의 양단에 결합된 콘넥터에 의해 착탈가능하게 결합됨에 따라 상기 내, 외측 드라이버의 결합 및 분리가 용이함은 물론 보 다 손쉽고 용이하게 교체 가능하도록 하는 효과도 있다.
이하, 본 발명에 따른 비엘디씨 펌프는 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 비엘디씨 펌프를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명 비엘디씨 펌프의 각 구성을 분리한 상태로 나타낸 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명 비엘디씨 펌프의 각 구성이 결합된 펌프의 내부를 보여준 사시도이고, 도 4는 본 발명 비엘디씨 펌프의 저면에 설치되는 회전자와 임펠러 및 덮개를 분리한 상태로 저면에서 나타낸 분리 사시도이다.
본 발명은 브러시 없이 구성되어 코어와 코일로 이루어진 고정자는 고정된 상태에서 인가되는 직류(DC)전원을 교류전류로 변환시켜 영구자석(회전자)을 회전시키면서 펌핑하는 비엘디씨(BLDC: BLUSH LESS DIRECT CURRENT) 펌프(1)가 구비되어 있다.
상기의 비엘디씨 펌프(1)는 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 비엘디씨 펌프(1)의 외관을 형성함은 물론 각종 장치가 내장되는 펌프 본체(10)가 설치되어 있고, 상기 펌프 본체(10)의 일면에는 후술할 회전자(50)의 회전에 따라 회전하는 임펠러(60)에 의해 물이 비엘디씨 펌프(1) 내로 유입됨은 물론 상기 유입된 물을 외부로 토출하도록 유입구(21)와 토출구(22)가 각각 형성되는 덮개(20)가 결합되어 있으며, 상기 펌프 본체(10)의 타면에는 상기 펌프 본체(10)에 내장된 각종 장치가 외부에서 보이지 않도록 막는 막음판(30)이 결합되어 있다.
상기 펌프 본체(10)의 측면에는 후술할 구동드라이버(70)의 외측 드라이버(72)가 수납되도록 하는 수납부(11)가 형성되어 있다.
상기 덮개(20)와 막음판(30)은 볼트 등과 같은 체결부재에 의해 펌프 본체(10)에 착탈 가능하게 결합되어 있다.
상기 펌프 본체(10)의 하부면에는 도 4에서와 같이 후술할 고정자(40)의 전자력에 의해 회전하는 회전자(50)가 삽입 위치되는 회전자 삽입홈부(12)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 덮개(20)의 내면과 상기 회전자 삽입홈부(12)의 내면에는 회전자(50)를 펌프 본체(10)에 결합하기 위한 회전봉의 양단이 각각 삽입됨은 물론 회전가능하게 결합되도록 하는 축공이 각각 형성되어 있으며, 상기 회전자(50)와 임펠러(60)를 펌프 본체(10)에 결합하는 회전봉의 양단에는 상기 펌프 본체(10)에서 고정자(40)의 전자력에 의해 회전자(50)와 임펠러(60)가 원활하게 회전되도록 와셔와 패킹이 각각 결합되어 있다.
상기 펌프 본체(10) 내에는 외부에서 인가되는 직류(DC)전원을 후술할 구동드라이버에 의해 변환된 교류전류에 의해 전자력을 발생하는 고정자(40)가 삽입 설치되어 있다.
상기의 고정자(40)는 일측방이 개방됨은 물론 타측방이 폐쇄된 'ㄷ'자형상의 코어(41)가 설치되어 있고, 상기 'ㄷ'자형상의 코어(41)에서 상기 코어(41)의 양측부를 서로 연결하는 부분인 코어(41)의 타측방에는 코일(42)이 감겨져 있다.
상기 고정자(40)의 코어(41)는 구동드라이버에 의하여 변환된 교류전류에 의 해 고정자(40)에서 전자력이 원활하게 발생되도록 얇은 두께를 갖는 복수개의 규소강판이 적층 결합되어 있다.
상기 고정자(40)의 코어(41)에서 개방된 일측방의 코어(41) 내측에는 후술할 회전자(50)의 외주면을 감싸도록 상기 회전자(50)의 외주면과 동일한 형상의 원형홈부(43)가 각각 형성되어 있다.
상기 펌프 본체(10)의 회전자 삽입홈부(12) 내에 삽입됨은 물론 상기 고정자(40)에서 발생하는 전자력에 의해 회전하도록 회전자(50)가 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 회전자(50)에는 회전하는 회전자(50)와 같이 회전하면서 외부로부터 펌프 본체(10) 내로 물을 유입시키거나 상기 유입된 물을 펌프 본체(10)의 외부로 토출하도록 상기의 물을 펌핑하는 임펠러(60)가 결합되어 있다.
상기의 임펠러(60)는 도면에서 보는 바와 같이 외주면에 복수개의 날개가 방사상형태로 형성되어 있는데, 이는 회전하는 임펠러(60)에 의해 비엘디씨 펌프(1) 내로 물이 보다 원활하게 유입 및 토출되도록 상기 임펠러(60)의 효율을 높이기 위함이다.
한편, 상기 고정자(40)와 회전자(50)는 상기 펌프 본체(10)의 회전자 삽입홈부(12)를 형성하는 펌프 본체(10)에 의해 직접적으로 접촉되지 않은 상태로 상기 고정자(40)의 전자력이 펌프 본체(10)를 통해 회전자(50)로 전달된다.
그리고, 상기 펌프 본체(10)에는 고정자(40)의 코일(42)과 연결됨과 함께 외부전원부와 연결되어 상기 고정자(40)에서 전자력이 발생되도록 할 뿐만 아니라 상기의 전자력에 의해 회전자(50)를 회전시켜 물을 펌핑하도록 외부로부터 직류(DC) 전원을 공급받아 필요한 교류전류로 변환시킴은 물론 상기 변환된 교류전류를 고정자(40)로 공급하는 구동드라이버(70)가 결합 설치되어 있다.
상기의 구동드라이버(70)는 펌프 본체(10) 내에 위치하여 상기 고정자(40)의 코일(42)과 연결 결합되는 내측 드라이버(71)와, 상기 내측 드라이버(71)와 케이블(74) 연결됨은 물론 펌프 본체(10)의 외부에 위치하는 외측 드라이버(72)로 이루어져 있다.
상기 구동드라이버(70)의 내측 드라이버(71)는 고정자(40)의 상태를 확인하는 센서 및 저항이 결합된 PCB로 이루어져 있고, 상기 구동드라이버(70)의 외측 드라이버(72)는 내측 드라이버(71)로 전원을 인가 및 고정자(40)를 구동시키기 위한 트렌지스터와 다이오드, 콘덴서, 저항이 결합된 PCB로 이루어져 있다.
상기 구동드라이버(70)의 내, 외측 드라이버(71,72)를 서로 연결 결합하는 케이블(74)의 양단에는 상기 내, 외측 드라이버(71,72)와 케이블(74)이 착탈가능하게 결합되도록 하는 콘넥터(75)가 각각 결합되어 있다.
상기 구동드라이버(70)의 외측 드라이버(72)에는 상기 비엘디씨 펌프(1)를 구동하기 위하여 외부전원과 접속되는 전원잭부(73)가 결합되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 비엘디씨 펌프(1)의 펌프 본체(10) 측면에 형성된 구동드라이버(70)의 외측 드라이버(72)에 결합된 전원잭부(73)를 외부전원에 접속시킨다.
그러면, 상기 외부전원 즉, 직류(DC) 전원은 상기 외측 드라이버(72)에서 케이블(73)을 통해 내측 드라이버(71)로 전달되며, 상기의 직류(DC)전원은 구동드라 이버(70)에서 펌프(1)에 필요한 교류전류로 변환된다.
상기의 교류전류는 고정자(40)의 코일(42)로 공급되어 상기 코일(42)는 순차적으로 여자됨에 따라 상기 고정자(40)는 코일(42)과 코어(41)에 의해 전자력이 발생된다.
상기 발생된 전자력은 펌프 본체(10)의 회전자 삽입홈부(12)에 삽입되어 회전가능하게 결합된 회전자(50)로 전달되어 상기 회전자(50)가 회전됨과 동시에 상기 회전자(50)와 결합된 임펠러(60)도 회전된다.
상기 임펠러(60)의 회전에 따라 발생되는 회전력에 의해 외부의 물은 상기 펌프 본체(10)의 일면에 결합된 덮개(20)에 형성된 유입구(21)를 통해 펌프 본체 즉, 펌프 본체(10)의 저면과 덮개(20) 사이에 형성된 공간 내로 유입되고, 상기 유입된 물은 계속해서 회전하는 임펠러(60)에 의해 상기 덮개(20)의 토출구(22)를 통해 펌프 본체(10)의 외부로 토출된다.
여기서, 상기 고정자(40)의 코어(41)를 'ㄷ'자형상으로 형성함과 함께 상기 고정자(40)의 코어(41) 일측방에 회전자(50)의 외주면과 동일한 형상의 원형홈부(43)를 형성함으로, 상기 고정자(40)에서 회전자(50)로 전자력이 원활하게 전달됨은 물론 상기 회전자(50)가 원활하게 회전되고, 상기 회전자(50)와 함께 회전하는 임펠러(60)의 회전력이 향상되므로 인해 상기 비엘디씨 펌프(1)의 성능이 향상될 뿐만 아니라 물의 유량 및 압력 등 펌프 특성의 제어가 용이하다.
또한, 상기 비엘디씨 펌프(1)를 구동하기 위한 즉, 고정자(40)에서 전자력을 발생시키도록 하는 구동드라이버(70)를 필요한 부품이 결합된 내, 외측 드라이 버(71,72)로 분리 형성함과 함께 상기 내측 드라이버(71)는 펌프 본체(10) 내에 위치시키고 상기 외측 드라이버(72)는 펌프 본체(10)의 외부에 위치시킴에 따라 상기 고정자(40)에 의해 회전하는 회전자(50)가 회전하면서 상기 고정자(40)의 코일(42)에서 발생하는 열에 의해 상기 구동드라이버(70)의 외측 드라이버(72) 즉, 열에 약한 부품이 결합된 외측 드라이버(72)가 손상이나 파손 및 단선되는 것이 방지되므로 인하여 상기 비엘디씨 펌프(1)를 보다 안정적으로 구동시키게 된다.
한편, 상기 구동드라이버(70)의 내, 외측 드라이버(71,72)는 케이블(74)로 연결됨은 물론 상기 케이블(74)의 콘넥터(75)에 의해 착탈가능하게 결합함에 따라 상기 구동드라이버(70)의 교체 및 수리가 용이한 점도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 상기의 비엘디씨 펌프는 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않음은 물론 그 발명의 기술범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있으므로 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되는 것이다.
도 1은 본 발명 비엘디씨 펌프를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명 비엘디씨 펌프의 각 구성을 분리한 상태로 나타낸 분리 사시도.
도 3은 본 발명 비엘디씨 펌프의 각 구성이 결합된 펌프의 내부를 보여준 사시도.
도 4는 본 발명 비엘디씨 펌프의 저면에 설치되는 회전자와 임펠러 및 덮개를 분리한 상태로 저면에서 나타낸 분리 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 비엘디씨 펌프 10: 펌프 본체
11: 수납부 12: 회전자 삽입홈부
20: 덮개 21: 유입구
22: 토출구 30: 막음판
40: 고정자 41: 코어
42: 코일 50: 회전자
60: 임펠러 70: 구동드라이버
71: 내측 드라이버 72: 외측 드라이버
73: 전원잭부 74: 케이블
75: 콘넥터

Claims (5)

  1. 코어에 코일이 감겨진 고정자와, 상기 고정자의 전자력에 의해 회전하는 회전자와, 상기 회전자에 결합되어 회전하면서 물을 펌핑하는 임펠러 및, 상기의 각 구성이 내장된 펌프 본체로 이루어진 비엘디씨 펌프에 있어서,
    상기 펌프 본체는 상기 펌프 본체의 일면에 결합되어 회전자의 임펠러가 위치함은 물론 유입구와 토출구가 형성되는 덮개와, 상기 펌프 본체의 타면을 막도록 결합되는 막음판으로 구성되고,
    상기 펌프 본체 내에 결합되어 전자력이 발생되는 고정자는 'ㄷ'자형상의 코어와, 상기 코어의 양측부를 서로 연결하는 부분에 코일이 감겨지도록 형성되며,
    상기 고정자의 일측방인 펌프 본체에는 상기 고정자의 전자력에 의해 회전하도록 물을 펌핑하는 임펠러가 구비된 회전자가 회전가능하게 결합되고,
    상기 펌프 본체에는 고정자의 코일과 연결 결합되도록 펌프 본체 내에 위치하는 내측 드라이버와, 상기 내측 드라이버와 케이블로 연결되어 펌프 본체의 외부에 위치하는 외측 드라이버로 이루어진 구동드라이버가 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 펌프.
  2. 제 1 항에 있어서,
    펌프 본체의 측면에는 구동드라이버의 외측 드라이버를 수납하는 수납부가 형성됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    고정자의 코어는 일측방이 개방되고 타측방에 코일이 감겨진 형태인 'ㄷ'자형상의 규소강판이 복수개 적층 결합되고, 상기 개방된 일측방의 코어 내측에는 회전자의 외주면을 감싸도록 원형홈부가 형성됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    구동드라이버의 내측 드라이버는 센서와 저항이 결합된 PCB로 이루어지고, 외측 드라이버는 트렌지스터와 다이오드, 콘덴서, 저항이 결합된 PCB로 이루어지며, 상기 내측 드라이버와 외측 드라이버는 케이블의 양단에 각각 설치된 콘넥터와 착탈가능하게 연결 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외측 드라이버에는 비엘디씨 펌프를 구동하기 위하여 외부전원과 접속되는 전원잭부가 결합됨을 특징으로 하는 비엘디씨 펌프.
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