KR101512225B1 - 토크 신뢰성 제공 방법 및 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토크 신뢰성 제공 방법 및 제어장치에 관한 것으로서, 특히, 토크 출력 소자에서 출력된 입력축 각도에 대한 에러 여부를 판단하고, 에러가 있다고 판단되는 경우, 입력축 각도 대신에 조향각 정보를 이용하여 토크를 정확하게 계산할 수 있는 토크 신뢰성 제공 방법 및 제어장치에 관한 것이다.

Description

토크 신뢰성 제공 방법 및 제어장치{METHOD FOR PROVIDING RELIABILITY OF TORQUE AND CONTROL APPARATUS}
본 발명은 토크 신뢰성 제공 방법 및 제어장치에 관한 것이다.
조향 제어(Steering Control)는 운전자의 조향력을 보조해주기 위한 보조 조향력을 발생시키는 제어로서, 정확한 조향 제어를 위해서는 운전자의 토크를 정확하게 측정하는 것이 무엇보다 중요하다.
하지만, 운전자의 토크를 측정하는 토크 센서의 고장 등으로 인해 토크 센서에서 출력되는 토크 신호에 대한 신뢰성이 보장되지 않는 상황이 발생하는 경우, 잘못된 조향 제어가 이루어지거나 조향 제어 자체가 이루어지지 못하는 문제점이 있으며, 이는 심각한 주행 사고를 초래시킬 수 있다.
이러한 문제점이 발생할 수 있음에도, 종래의 조향 제어 시스템에서는 토크 신호에 대한 신뢰성을 높여주기 위한 방법을 제공해주지 못하고 있는 실정이다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 토크 신호 신뢰성 제공 방법 및 제어장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력부, 입력된 제1신호에 근거하여 입력축 각도 에러(Error)상황의 발생 여부를 판단하는 에러 판단부 및 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 토크 계산부를 포함하는 제어장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 입력축 각도 및 출력축 각도를 감지하여 출력하는 하나 이상의 토크 출력소자, 조향각을 감지하여 출력하는 조향각 출력소자 및 입력축 각도 에러 상황의 발생 여부에 따라, 입력축 각도 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하거나, 조향각 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하고, 계산된 토크에 따라 조향 제어를 수행하는 제어장치를 포함하는 조향 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 제어장치가 제공하는 토크 신뢰성 제공 방법에 있어서, 입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력 단계, 입력된 제1신호를 기초로 입력축 각도 에러 상황의 발생 여부를 판단하는 단계 및 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 단계를 포함하는 토크 신뢰성 제공 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토크 신호 신뢰성을 확인하여 문제가 있다고 판단되는 경우 조향각 정보를 추가적으로 이용하여 토크 신뢰성을 보증해줄 수 있는 토크 신호 신뢰성 제공 방법 및 제어장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치를 포함하는 조향장치에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치를 포함하는 조향장치에 대한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 신뢰성 제공방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 신뢰성 제공방법에서 입력축 각도 에러 상황 발생 여부를 판단하는 에러 판단 단계를 더 구체적으로 도시한 흐름도이다.
본 발명은 토크 신뢰성 제공을 위한 제어 장치 및 토크 신뢰성 제공방법을 개시한다.
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 신뢰성 제공방법과 제어장치 에대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(100)에 대한 블록도이다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(100)는, 입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력부(110)와 입력된 제1신호에 근거하여 입력축 각도 에러(Error)상황의 발생 여부를 판단하는 에러 판단부(120) 및 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 토크 계산부(130) 등을 포함한다.
위에서 언급한 에러 판단부(120)는, 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도 간의 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인지를 확인하여, 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인 것으로 확인되면, 둘 이상의 토크 출력소자 중 하나로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도가 에러가 있는, 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단하는 제1 에러 판단부(121)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 에러판단부(121)는, 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1입력축 각도와 제2입력축 각도의 차이값을 계산하고, 계산된 입력축 각도의 차이가 미리 설정된 제1기준값을 벗어나는 경우, 둘 이상의 토크 출력소자 중 어느 하나로부터 입력된 제1신호의 입력축 각도가 에러 상황인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 전술한 에러 판단부(120)는, 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인 것으로 확인되는 상황이 일정 시간 동안 지속되거나 일정 횟수 이상 감지된 경우, 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 최종 판단할 수 있다.
예를 들면, 전술한 제1 에러 판단부(121)에서 입력축 각도 간의 차이값을 계산하여, 그 차이값이 미리 설정된 제1기준값을 벗어나는 상황이라고 판단되는 경우, 에러 카운트값이 설정된 값 이상인지를 판단하고, 카운트 값이 설정된 값 이하인 경우에 입력축 각도 간의 차이값과 제1기준값을 다시 비교하여 에러 상황이 반복되는지 확인할 수 있다. 만약, 에러 카운트 값이 설정된 값 이상인 경우라면, 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 최종 판단할 수 있다. 또한, 전술한 에러 카운트 값은 횟수 또는 일정 시간으로 설정하여 에러의 지속여부를 판단할 수 있다.
위에서 언급한 에러 판단부(120)는, 제1 에러 판단부(121)에 의해 입력축 각도 차이값이 제1기준값 미만인 것으로 확인되면, 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도의 평균 각도 및 조향각 간의 차이값이 제2기준값 이상인지를 확인하고, 차이값이 제2기준값 이상인 것으로 확인되면, 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도가 모두 에러가 있는 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단하는 제2 에러 판단부(122)를 포함할 수 있다.
더욱 상세하게 예를들면, 제2 에러 판단부(122)는, 제1 에러 판단부(121)의 판단결과 복수의 토크 출력소자로부터 입력된 제1신호의 입력축 각도 차이가 제1기준값 미만이라고 판단되면, 복수의 토크 출력소자로부터 입력된 제1신호 중 둘 이상의 입력축 각도를 평균하고, 그 평균값과 조향각 출력소자로부터 입력된 제2신호의 조향각 차이를 계산하여, 계산된 값이 미리 설정된 제2기준값 이상인지 확인할 수 있다.
만약, 입력축 각도의 평균값이 미리 설정된 제2기준값 이상인 것으로 제2에러 판단부(122)에서 확인되면, 제1신호의 입력축 각도 모두에 에러가 있는 것으로 판단하고, 입력축 각도 에러 상황이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
이와 같이, 에러 판단부(120)가 제1 에러 판단부(121) 및 제2 에러 판단부(122)를 구비함으로써, 더욱 향상된 토크 계산의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 자동차 분야의 국제 표준(예: ISO 26262) 등에서 요구하는 신뢰성을 제공할 수 있다.
전술한 토크 계산부(130)는, 입력축 각도 에러 상황이 미 발생한 것으로 판단된 경우, 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산할 수 있다.
예를 들어 설명하면, 토크 계산부(130)는, 제1 에러 판단(121)부의 판단결과 복수의 입력축 각도간의 차이값이 제1기준값 미만이고, 제2 에러 판단부(122)의 판단결과 입력축 각도의 평균값이 미리 설정된 제2기준값 미만인 것으로 판단되면, 에러 상황이 미 발생한 것으로 판단하여, 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도 및 출력축 각도를 근거로 토크를 계산할 수 있다.
더욱 상세하게는 일 예를 들면, 전술한 토크 계산부(130)는, 에러 상황이 미 발생한 것으로 판단되면, 둘 이상의 입력축 각도의 평균값을 계산하고, 출력축 각도의 평균값을 계산하여 입력축 및 출력축 각도의 평균값 차이를 근거로 토크를 계산할 수 있다.
또한, 일 예로, 전술한 토크 계산부(130)는, 위에서 언급한 에러 상황이 발생한 것으로 판단되는 경우, 제2신호의 조향각과 제1신호의 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하여 토크 계산의 신뢰성을 높여줄 수 있다. 이는 도 5를 참조하여 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
도 1에서 예시된 제어장치(100)는 ECU (Electronic Control Unit)에 포함되거나, ECU (Electronic Control Unit) 자체이거나, ECU (Electronic Control Unit)와 연동하는 별도의 장치일 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(100)를 포함하는 조향장치(200)에 대한 블록도이다.
도 2에서, 조향장치(200)는, 입력축 각도 및 출력축 각도를 감지하여 출력하는 하나 이상의 토크 출력소자(210), 조향각을 감지하여 출력하는 조향각 출력소자(220) 및 입력축 각도 에러 상황의 발생여부에 따라, 입력축 각도 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하거나, 조향각 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하고, 계산된 토크에 따라 조향 제어를 수행하는 제어장치(100)를 포함할 수 있다.
또한, 도 2에서, 하나 이상의 토크 출력 소자(210) 및 조향각 출력 소자(220)는, 하나의 토크 각도 센서(Torque Angle Sensor)로 구현되거나, 하나 이상의 토크 출력 소자(210)는 토크 센서(Torque Sensor)로 구현되고 조향각 출력 소자(220)는 조향각 센서(Steering Angle Sensor)로 구현될 수도 있다.
예를 들어, 토크 출력소자(210)와 조향각 출력소자(220)는, 하나의 토크 각도 센서(Torque Angle Sensor)로 구현되어 위에서 언급한 제1신호 및 제2신호를 신호 입력부(110)로 인가할 수도 있고, 각 소자가 별도의 토크 센서(Torque Sensor) 및 조향각 센서(Steering Angle Sensor)로 구현되어 신호 입력부(110)로 제1신호 및 제2신호를 인가할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(100)를 포함하는 조향장치(200)에 대한 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서에서 기재하는 조향장치(200)는, 토크 출력소자(210), 조향각 출력소자(220) 및 제어장치(100) 이외에도, 스티어링 휠(310), 입력축(312), 센싱기어(314), 입력축 로터 앵글(Input Rotor Angle, 316), 토션바(Rorsion bar, 318), 출력축 로터 앵글(Output Rotor Angle, 320), 출력축(322) 등을 더 포함하는 시스템적인 개념일 수도 있다.
도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치(100)가 ECU(300) 내부에 포함된 것으로 예시하였으며, 이 경우, ECU(300) 내부에는 각도 계산부(301)가 더 포함될 수 있다. 여기서, 각도 계산부(301)는 제어장치(100)와 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제1 IC 및 제2 IC는 위에서 언급한 토크 출력소자(210)일 수 있으며, 제3 IC는 조향각 출력소자(220)일 수 있다. 전술한 바와 같이 토크 출력소자(210)와 조향각 출력소자(220)는 하나의 토크 각도 센서(Torque Angle Sensor)로 구현되거나 각기 다른 센서로 구현될 수 있다.
전술한 각 IC들은 입력축 각도, 출력축 각도 및 조향각 정보 등을 감지하여 감지된 정보를 ECU(300) 내 제어장치(100) 및 각도 계산부(301)로 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 신뢰성 제공방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 제어장치(100)가 제공하는 토크 신뢰성 제공 방법에 있어서, 입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자(210) 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자(220)로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력 단계(S400)와 입력된 제1신호를 기초로 입력축 각도 에러 상황의 발생 여부를 판단하는 단계(S402) 및 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 단계(S404)를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토크 신뢰성 제공방법에서 입력축 각도 에러 상황 발생 여부를 판단하는 에러 여부 판단 단계(S402)를 더 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 전술한 에러 여부 판단단계(S402)는, 제1신호의 입력축 각도 각각의 차이값이 미리 설정된 제1기준값 이상인지를 판단하고(S500) 제1기준값 이상인 경우, 에러 상황의 반복여부를 판단하며, 미리 설정된 카운트 값 이상 에러 상황이 발생된 경우에 입력축 각도 에러 상황인 경우로 최종 판단(S504)하여 토크 계산 단계(S404)에서 제1신호의 출력축 각도와 제2신호의 조향각을 근거로 토크를 계산(S506)할 수 있다.
만약, 제1신호의 입력축 각도 각각의 차이값이 미리 설정된 제1기준값 이상인지를 판단하고 제1기준값 미만인 경우, 전술한 제2에러판단부(122)에서 입력축 각도의 평균각도와 조향각의 차이가 미리 설정된 제2기준값 이상인지를 판단(S502)하며, 제2기준값 이상인 경우에 입력축 각도 에러 상황인 경우로 판단하고, 에러 상황인 경우의 토크 계산(S506)을 토크 계산 단계(S404)에서 수행할 수 있다.
또한, 전술한 제2에러판단부(122)에서 입력축 각도의 평균각도와 조향각의 차이가 미리 설정된 제2기준값 미만인지 판단(S502)하고 미만인 경우, 입력축 각도 에러 상황이 아닌 경우로 판단하여 제1신호의 입력축 각도 및 출력축 각도에 근거하여 토크 계산(S508)을 토크 계산 단계(S404)에서 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토크 신호 신뢰성을 확인하고 문제가 있다고 판단되는 경우 조향각 정보를 추가적으로 이용하여 토크 신뢰성을 보증해줄 수 있는 토크 신호 신뢰성 제공 방법 및 제어장치를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명을 이용하면, 자동차 분야의 국제 표준(예: ISO 26262) 등에서 요구하는 토크 신호에 대한 신뢰성을 충족시켜줄 수 있다.
또한, 본 발명을 이용하면, 중첩적인 토크 센서 구조에서, 하나뿐만 아니라 모든 토크 출력 소자에서 문제가 발생하더라도, 보다 정확한 토크를 계산할 수 있도록 해주는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력부;
    상기 입력된 제1신호에 근거하여 입력축 각도 에러(Error)상황의 발생 여부를 판단하는 에러 판단부; 및
    상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 상기 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 토크 계산부를 포함하되,
    상기 에러 판단부는, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도 간의 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인지를 확인하는 제1 에러 판단부; 및
    상기 제1 에러 판단부에 의해 상기 입력축 각도 차이값이 상기 제1기준값 미만인 것으로 확인되면, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도의 평균 각도 및 상기 조향각 간의 차이값이 제2기준값 이상인지를 확인하고, 상기 차이값이 상기 제2기준값 이상인 것으로 확인되면, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도가 모두 에러가 있는 상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단하는 제2 에러 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에러 판단부는,
    상기 입력축 각도 차이값이 상기 제1기준값 이상인 것으로 확인되면, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 중 하나로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도가 에러가 있는, 상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 에러 판단부는,
    상기 입력축 각도 차이값이 상기 제1기준값 이상인 것으로 확인되는 상황이 일정 시간 동안 지속되거나 일정 횟수 이상 감지된 경우, 상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 최종 판단하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 토크 계산부는,
    상기 입력축 각도 에러 상황이 미 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도 및 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  6. 입력축 각도 및 출력축 각도를 감지하여 출력하는 둘 이상의 토크 출력소자;
    조향각을 감지하여 출력하는 조향각 출력소자; 및
    입력축 각도 에러 상황의 발생 여부에 따라, 상기 입력축 각도 및 상기 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하거나, 상기 조향각 및 상기 출력축 각도에 근거하여 토크를 계산하고, 상기 계산된 토크에 따라 조향 제어를 수행하는 제어장치를 포함하되,
    상기 제어장치는,
    상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 입력축 각도 간의 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인지를 확인하고, 상기 입력축 각도 차이값이 상기 제1기준값 미만인 것으로 확인되면,
    상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 입력축 각도의 평균 각도 및 상기 조향각 간의 차이값이 제2기준값 이상인지를 확인하고,
    상기 차이값이 상기 제2기준값 이상인 것으로 확인되면, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 입력축 각도가 모두 에러가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 둘 이상의 토크 출력 소자 및 상기 조향각 출력 소자는, 하나의 토크 각도 센서(Torque Angle Sensor)로 구현되거나,
    상기 둘 이상의 토크 출력 소자는 토크 센서(Torque Sensor)로 구현되고 상기 조향각 출력 소자는 조향각 센서(Steering Angle Sensor)로 구현되는 것을 특징으로 하는 조향 장치.
  8. 제어장치가 제공하는 토크 신뢰성 제공 방법에 있어서,
    입력축 각도 및 출력축 각도에 대한 정보를 포함하는 제1신호를 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력받고, 조향각 출력소자로부터 조향각에 대한 정보를 포함하는 제2신호를 입력받는 신호 입력 단계;
    상기 입력된 제1신호를 기초로 입력축 각도 에러 상황의 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단된 경우, 상기 입력된 제1신호를 통해 확인된 출력축 각도와 상기 입력된 제2신호를 통해 확인된 조향각에 근거하여 토크를 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 에러 상황의 발생 여부를 판단하는 단계는,
    상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도 간의 입력축 각도 차이값이 제1기준값 이상인지를 확인하는 제1 에러 판단단계; 및
    상기 제1 에러 판단단계에 의해 상기 입력축 각도 차이값이 상기 제1기준값 미만인 것으로 확인되면,
    상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해서 확인된 입력축 각도의 평균 각도 및 상기 조향각 간의 차이값이 제2기준값 이상인지를 확인하고,
    상기 차이값이 상기 제2기준값 이상인 것으로 확인되면, 상기 둘 이상의 토크 출력소자 각각으로부터 입력된 제1신호를 통해 확인된 입력축 각도가 모두 에러가 있는 상기 입력축 각도 에러 상황이 발생한 것으로 판단하는 제2 에러 판단단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 신뢰성 제공 방법.
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