KR101246232B1 - 가열로 장치 및 그 제어방법 - Google Patents

가열로 장치 및 그 제어방법 Download PDF

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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 가열로 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 소재가 추출되는 추출홀부를 구비하는 몸체와, 추출홀부를 개폐하는 추출도어와, 추출도어를 상하 이동시키는 추출도어구동부와, 추출도어구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 몸체에는 소재의 존재를 감지하는 변위센서가 구비되고, 변위센서는 감지신호를 제어부에 전송하고, 제어부는 감지신호를 토대로 추출도어구동부의 작동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 추출기를 통해 가열로 내의 소재를 추출하는 동안 소재의 폭에 맞춰 추출도어의 개폐폭을 조절할 수 있어 에너지 손실을 억제할 수 있고 연료 소모량을 최소화할 수 있다.

Description

가열로 장치 및 그 제어방법{HEATING FURNACE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 가열로 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 추출기를 통해 가열로 장치 내의 소재를 추출하는 동안 에너지 손실을 억제할 수 있는 가열로 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 가열로 장치는 제철소의 열연공장 등에서 슬라브(Slab) 등의 소재를 가스, 기름 등의 연료를 사용하여 대략 1200∼1300℃의 적정 온도로 가열하기 위한 장치로서, 소재를 판재 등의 제품으로 가공하기 위한 열간압연공정의 전 공정에 배치된다.
상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
본 발명은 추출기를 통해 가열로 장치 내의 소재를 추출하는 동안 에너지 손실을 억제할 수 있는 가열로 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 가열로 장치는: 소재가 추출되는 추출홀부를 구비하는 몸체; 상기 추출홀부를 개폐하는 추출도어; 상기 추출도어를 상하 이동시키는 추출도어구동부; 및 상기 추출도어구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 몸체에는 상기 소재의 존재를 감지하는 변위센서가 구비되고, 상기 변위센서는 감지신호를 상기 제어부에 전송하고, 상기 제어부는 감지신호를 토대로 상기 추출도어구동부의 작동을 제어한다.
바람직하게는, 상기 추출도어는, 중앙도어; 상기 중앙도어의 일측에 배치되는 제1보조도어; 및 상기 중앙도어의 타측에 배치되는 제2보조도어를 포함하고, 상기 추출도어구동부는, 상기 중앙도어를 상하 이동시키는 중앙도어구동부; 상기 제1보조도어를 상하 이동시키는 제1보조도어구동부; 및 상기 제2보조도어를 상하 이동시키는 제2보조도어구동부를 포함하며, 상기 제어부는 상기 중앙도어구동부, 상기 제1보조도어구동부 및 상기 제2보조도어구동부의 작동을 개별적으로 제어한다.
더 바람직하게는, 상기 변위센서는, 상기 제1보조도어를 통한 추출경로 상에 배치되는 제1변위센서; 및 상기 제2보조도어를 통한 추출경로 상에 배치되는 제2변위센서를 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제1변위센서에서 상기 소재의 존재가 감지되면 상기 제1보조도어가 개방되도록 상기 제1보조도어구동부를 작동시키고, 상기 제2변위센서에서 상기 소재의 존재가 감지되면 상기 제2보조도어가 개방되도록 상기 제2보조도어구동부를 작동시킨다.
바람직하게는, 상기 몸체에는 상기 변위센서를 냉각시키는 냉각부가 구비된다.
본 발명에 따른 가열로 장치의 제어방법은: 소재가 제1보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하는지를 감지하는 단계; 및 상기 소재가 제2보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하는지를 감지하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 소재가 상기 제1보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 상기 제1보조도어를 개방하는 단계를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 소재가 상기 제1보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하지 않는 경우 상기 제1보조도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 소재가 상기 제2보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 상기 제2보조도어를 개방하는 단계를 더 포함한다.
더 바람직하게는, 상기 소재가 상기 제2보조도어를 통한 추출경로 상에 위치하지 않는 경우 상기 제2보조도어를 폐쇄하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면 추출기를 통해 가열로 장치 내의 소재를 추출하는 동안 소재의 폭에 맞춰 추출도어의 개폐폭을 조절할 수 있어 에너지 손실을 억제할 수 있고 연료 소모량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 추출홀부측을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 추출도어를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어 및 제1보조도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어 및 제2보조도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 추출도어 전체가 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가열로 장치 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 추출홀부측을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 추출도어를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 제어흐름을 나타낸 블록도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어 및 제1보조도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 중앙도어 및 제2보조도어가 개방된 상태를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치에서 추출도어 전체가 개방된 상태를 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치(1)는 몸체(10), 추출도어(20), 추출도어구동부(30), 제어부(40)를 포함하여 이루어진다.
몸체(10)는 소재(S)가 장입되는 장입홀부(16)와, 소재(S)가 추출되는 추출홀부(11)를 구비한다. 장입홀부(16)는 장입도어(17)에 의해 개폐된다.
몸체(10)에는 그 위에 가열하고자 하는 소재(S)가 안착되어 이송되는 스키드빔(15)이 구비된다. 스키드빔(15)은 크게 소재(S)를 지지하기 위한 고정빔과 소재(S)를 전진시키기 위한 워킹빔으로 이루어진다.
워킹빔은 가열로 장치(1) 내에서 소재(S)가 가열되는 동안 소재(S)를 상승, 전진, 하강 및 후진시킴으로써 장입홀부(16)에서 추출홀부(11)측으로 소재(S)를 점진적으로 이송시킨다.
몸체(10)는 스키드빔(15)이 지나가는 방향을 따라 예열대(2), 가열대(3) 및 균열대(4)로 구분된다. 소재(S)의 초기 온도, 추출 시에 요구되는 최종 온도에 따라 예열대(2), 가열대(3) 내에서의 승온 속도 및 체류 시간과 균열대(4) 내에서의 체류 시간 등이 제어된다. 예열대(2), 가열대(3) 및 균열대(4)에는 소재(S)를 가열하는 버너(B)가 각각 구비된다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 추출도어(20)는 몸체(10)에 슬라이드 이동 가능하게 설치되어 추출홀부(11)를 개폐한다. 추출도어(20)는 소재(S)가 몸체(10)에서 외부로 추출될 때는 상측으로 이동되어 추출홀부(11)를 개방하고, 소재(S)의 추출이 이루어진 후에는 하측으로 이동되어 추출홀부(11)를 폐쇄한다. 이로써 외부의 공기가 몸체(10) 내부로 유입되는 것과, 몸체(10) 내부의 열기가 외부로 누출되는 것을 억제한다.
추출도어(20)는 복수개로 분할된다. 본 실시예에서 추출도어(20)는 중앙도어(21), 제1보조도어(22), 제2보조도어(23)를 포함한다.
중앙도어(21)는 중앙에 위치하고, 소재(S)의 추출 시 기본적으로 개방되는 메인도어 역할을 한다.
제1보조도어(22)는 중앙도어(21)의 좌측(도 3 기준)에 배치되고, 추출될 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 개방된다. 소재(S)가 위 추출경로 상에 위치하지 않는 경우에는 폐쇄되어 공기의 유입이나 열기의 누출을 억제한다.
제2보조도어(23)는 중앙도어(21)의 우측(도 3 기준)에 배치되고, 추출될 소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 개방된다. 소재(S)가 위 추출경로 상에 위치하지 않는 경우에는 폐쇄되어 공기의 유입이나 열기의 누출을 억제한다.
추출도어구동부(30)는 추출도어(20)를 상측 또는 하측으로 이동시킨다. 추출도어구동부(30)의 작동에 의해 추출도어(20)는 상측 또는 하측으로 이동되면서 추출홀부(11)를 개방하거나 폐쇄한다.
본 실시예에서 추출도어구동부(30)는 추출도어(20)와 연결되는 체인부와 체인부에 동력을 제공하는 모터부를 포함하여 이루어진다. 이러한 추출도어구동부(30)는 당업자라면 용이하게 실시할 수 있는 기술내용이므로 추출도어구동부(30)에 대한 구체적인 설명 및 도면은 생략하기로 한다.
추출도어구동부(30)는 복수개로 분할된 추출도어(20)에 맞춰 복수개가 구비된다. 본 실시예에서 추출도어구동부(30)는 중앙도어구동부(31), 제1보조도어구동부(32), 제2보조도어구동부(33)를 포함한다.
중앙도어구동부(31)는 몸체(10)에 설치되어 중앙도어(21)를 상하 이동시킨다. 제1보조도어구동부(32)와 제2보조도어구동부(33) 역시 몸체(10)에 설치되어 제1보조도어(22)와 제2보조도어(23)를 각각 상하 이동시킨다.
몸체(10)에는 변위센서(12) 및 냉각부(13)가 구비된다.
변위센서(12)는 몸체(10)의 내부 공간에서 추출홀부(11)측에 설치되어 소재(S)의 존재를 감지하고, 측정된 감지신호를 제어부(40)로 전송한다.
본 실시예에서 변위센서(12)는 레이저 변위센서인 것으로 예시된다. 이러한 변위센서(12)는 변위센서(12)의 하측을 향해 조사하고 대상물체의 표면에서 반사된 레이저를 수신하여 대상물체의 존재를 감지한다. 이로써 변위센서(12)의 하측에 대상물체, 즉 소재(S)가 존재하는지를 실시간으로 감지할 수 있다.
대부분 적색을 띄는 소재(S)와 대비되도록 변위센서(12)는 그린 레이저(Green Laser) 방식을 사용한다. 그린 레이저란 522.8㎚의 녹선을 발생시키는 헬륨과 셀레늄을 사용한 가스 레이저를 일컫는다.
변위센서(12)는 제1변위센서(12a)와 제2변위센서(12b)를 포함한다.
제1변위센서(12a)는 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 배치된다. 제1변위센서(12a)는 하측을 향해 레이저를 조사하고, 레이저의 반사 여부를 통해 소재(S)의 존재 유무를 감지한다.
소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 제1변위센서(12a)는 이를 감지하여 제어부(40)에 소재(S)의 존재를 알리는 감지신호를 전송한다. 반대로 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하지 않는 경우 제1변위센서(12a)는 제어부(40)에 소재(S)의 부재를 알리는 감지신호를 전송한다.
제2변위센서(12b)는 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 배치된다. 제2변위센서(12b)는 하측을 향해 레이저를 조사하고, 레이저의 반사 여부를 통해 소재(S)의 존재 유무를 감지한다.
소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하는 경우 제2변위센서(12b)는 이를 감지하여 제어부(40)에 소재(S)의 존재를 알리는 감지신호를 전송한다. 반대로 소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하지 않는 경우 제2변위센서(12b)는 제어부(40)에 소재(S)의 부재를 알리는 감지신호를 전송한다.
냉각부(13)는 변위센서(12)를 둘러싸도록 배치되어 변위센서(12)를 냉각시킨다. 변위센서(12)는 고온의 환경에서 사용되므로 자체가 내열성을 갖는 재질로 형성되더라도 장시간 사용하는 경우 열화 손상이 일어날 수 있다. 따라서 이를 미연에 방지하기 위해 냉각부(13)가 구비된다.
냉각부(13)는 외부에서 공급되는 냉각수를 지속적으로 공급하고 배출하는 순환식으로 구성될 수 있고, 냉매를 일정기간 부착하는 부착식으로 구성될 수도 있다.
제어부(40)는 추출도어구동부(30)의 작동을 제어한다. 제어부(40)는 소재(S)의 추출 시 에너지 손실을 억제하기 위해 소재(S)의 폭에 맞춰 추출도어(20)의 개폐폭을 조절한다. 이를 위해 제어부(40)는 중앙도어구동부(31), 제1보조도어구동부(32) 및 제2보조도어구동부(33)의 작동을 개별적으로 제어한다.
즉, 제어부(40)는 중앙도어(21)의 개방이 필요한 경우에는 중앙도어구동부(31)를 작동시켜 중앙도어(21)를 개방하고, 제1보조도어(22)의 개방이 필요한 경우에는 제1보조도어구동부(32)를 작동시켜 제1보조도어(22)를 개방하며, 제2보조도어(23)의 개방이 필요한 경우에는 제2보조도어구동부(33)를 작동시켜 제2보조도어(23)를 개방한다.
제어부(40)는 변위센서(12)로부터 전송되는 감지신호를 토대로 추출도어구동부(30)의 작동을 제어한다.
구체적으로, 제어부(40)는 제1변위센서(12a)에서 소재(S)의 존재가 감지되면 제1보조도어(22)가 개방되도록 제1보조도어구동부(32)를 작동시키고, 제2변위센서(12b)에서 소재(S)의 존재가 감지되면 제2보조도어(23)가 개방되도록 제2보조도어구동부(33)를 작동시킨다.
따라서 본 실시예에 따르면 소재(S)의 추출 시 소재(S)와 추출도어(20)의 충돌을 방지하기 위해 꼭 필요한 추출도어(20)만을 개방하므로 추출홀부(11)를 통한 에너지 손실을 최소화할 수 있게 된다.
도 3 내지 도 9를 중심으로 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로 장치의 제어방법을 설명한다.
소재(S)의 가열이 이루어지고 있는 동안 추출홀부(11)는 중앙도어(21), 제1보조도어(22), 제2보조도어(23)에 의해 폐쇄된다(도 3).
추출기(미도시)의 작동이 개시되면 중앙도어(21)는 상측으로 이동되어 중앙측의 추출홀부(11)를 개방한다(도 5). 이때 중앙도어(21)는 몸체(10) 내부로 진입하는 추출기와 충돌되지 않도록 충분히 상측으로 이동된다.
추출기에 의해 소재(S)가 몸체(10) 외부로 추출되기에 앞서 제1변위센서(12a) 및 제2변위센서(12b)를 통해 스키드빔(15)에 적재된 소재(S)의 폭을 감지한다.
제1변위센서(12a)는 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하는지를 감지한다(S10). 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하는 것이 감지되면 제1변위센서(12a)는 이 감지신호를 제어부(40)에 전송한다. 제어부(40)는 전송된 감지신호를 토대로 제1보조도어구동부(32)를 작동시켜 제1보조도어(22)를 개방한다(S20, 도 6).
제1변위센서(12a)를 통해 소재(S)의 존재가 감지되면 소재(S)의 폭이 중앙도어(21)의 폭, 구체적으로는 중앙도어(21)에 의해 개방된 추출홀부(11)의 폭보다 넓은 것으로 인식하여 중앙도어(21) 외에 제1보조도어(22)를 개방한다.
만약 제1변위센서(12a)에서 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하는 것이 감지되지 않으면 제어부(40)는 제1보조도어(22)를 폐쇄한다(S25). 제1보조도어(22)가 폐쇄된 상태였다면 그 상태가 유지된다.
제2변위센서(12b)는 소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하는지를 감지한다(S30). 소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하는 것이 감지되면 제2변위센서(12b)는 이 감지신호를 제어부(40)에 전송한다. 제어부(40)는 전송된 감지신호를 토대로 제2보조도어구동부(33)를 작동시켜 제2보조도어(23)를 개방한다(S40, 도 7).
제2변위센서(12b)를 통해 소재(S)의 존재가 감지되면 소재(S)의 폭이 중앙도어(21)의 폭, 구체적으로는 중앙도어(21)에 의해 개방된 추출홀부(11)의 폭보다 넓은 것으로 인식하여 중앙도어(21) 외에 제2보조도어(23)를 개방한다.
만약 제2변위센서(12b)에서 소재(S)가 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하는 것이 감지되지 않으면 제어부(40)는 제2보조도어(23)를 폐쇄한다(S45). 제2보조도어(23)가 폐쇄된 상태였다면 그 상태가 유지된다.
제1변위센서(12a)와 제2변위센서(12b) 모두에서 소재(S)의 존재가 감지되면 중앙도어(21) 외에 제1보조도어(22) 및 제2보조도어(23)를 동시에 개방한다(도 8). 반대로 제1변위센서(12a)와 제2변위센서(12b) 모두에서 소재(S)의 존재가 감지되지 않으면, 즉 추출되는 소재(S)가 제1보조도어(22)를 통한 추출경로 상에 위치하지 않으면서 제2보조도어(23)를 통한 추출경로 상에 위치하지 않은 경우에는 중앙도어(21)의 개방만으로도 소재(S)의 추출을 원활히 진행할 수 있으므로 제1보조도어(22) 및 제2보조도어(23)를 폐쇄한다(도 5). 물론 제1보조도어(22) 및 제2보조도어(23)가 폐쇄된 상태였다면 그 상태가 유지된다.
소재(S)의 추출이 완료된 경우 제어부(40)는 중앙도어(21), 제1보조도어(22) 및 제2보조도어(23)를 폐쇄한다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한 가열로 장치를 예로 들어 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 가열로 장치가 아닌 다른 장치에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 가열로 장치 10 : 몸체
11 : 추출홀부 12 : 변위센서
12a : 제1변위센서 12b : 제2변위센서
13 : 냉각부 20 : 추출도어
21 : 중앙도어 22 : 제1보조도어
23 : 제2보조도어 30 : 추출도어구동부
31 : 중앙도어구동부 32 : 제1보조도어구동부
33 : 제2보조도어구동부 40 : 제어부

Claims (10)

  1. 소재가 추출되는 추출홀부를 구비하는 몸체;
    상기 추출홀부를 개폐하는 추출도어;
    상기 추출도어를 상하 이동시키는 추출도어구동부; 및
    상기 추출도어구동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 몸체에는 상기 소재의 존재를 감지하는 변위센서가 구비되고,
    상기 변위센서는 감지신호를 상기 제어부에 전송하고, 상기 제어부는 감지신호를 토대로 상기 추출도어구동부의 작동을 제어하고,
    상기 추출도어는, 중앙도어;
    상기 중앙도어의 일측에 배치되는 제1보조도어; 및
    상기 중앙도어의 타측에 배치되는 제2보조도어를 포함하고,
    상기 추출도어구동부는, 상기 중앙도어를 상하 이동시키는 중앙도어구동부;
    상기 제1보조도어를 상하 이동시키는 제1보조도어구동부; 및
    상기 제2보조도어를 상하 이동시키는 제2보조도어구동부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 중앙도어구동부, 상기 제1보조도어구동부 및 상기 제2보조도어구동부의 작동을 개별적으로 제어하며,
    상기 변위센서는, 상기 제1보조도어를 통한 추출경로 상에 배치되는 제1변위센서; 및
    상기 제2보조도어를 통한 추출경로 상에 배치되는 제2변위센서를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1변위센서에서 상기 소재의 존재가 감지되면 상기 제1보조도어가 개방되도록 상기 제1보조도어구동부를 작동시키고, 상기 제2변위센서에서 상기 소재의 존재가 감지되면 상기 제2보조도어가 개방되도록 상기 제2보조도어구동부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 가열로 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체에는 상기 변위센서를 냉각시키는 냉각부가 구비되는 것을 특징으로 하는 가열로 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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