KR101884096B1 - Apparatus for monitoring multiple structure using electromagnetic acoustic resonance frequency and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합구조물의 내부 결함 측정 장치는 복합구조물 표면에 배치되어, 상기 복합구조물의 내부로 초음파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 코일 및 상기 코일의 상부에 배치되는 마그넷을 포함하는 전자기 음향 공진센서; 상기 복합구조물 표면 상에서 상기 전자기 음향 공진센서를 이동시키는 지그 및 지그구동부; 및 상기 지그구동부를 제어하고, 상기 전자기 음향 공진센서로부터 수신된 초음파로부터 공진주파수를 검출하는 제어부를 포함한다. 이때, 상기 제어부는 상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시키고, 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 초음파 공진 주파수에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출한다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting internal defects in a complex structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency, and an apparatus for measuring internal defects of a complex structure according to an embodiment of the present invention includes: An electromagnetic acoustic resonance sensor including a coil for generating ultrasonic waves and receiving a reflected ultrasonic wave, and a magnet disposed on the coil; A jig and a jig driving unit for moving the electromagnetic acoustic resonance sensor on the surface of the complex structure; And a control unit for controlling the jig driving unit and detecting the resonance frequency from the ultrasonic waves received from the electromagnetic acoustic resonance sensor. At this time, the controller generates an ultrasonic resonance having a predetermined frequency range through the coil into the interior of the composite structure, and detects internal defects of the composite structure based on the ultrasonic resonance frequency reflected by the composite structure .
Description
본 발명은 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting an internal defect in a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
금속 또는 반도체와 같이 서로 다른 물성을 가진 재료들로 구성된 복합구조물은 서로 다른 물질층의 사이에 비 접합 부분이 존재할 경우, 이로 인하여 불량이 발생하게 된다. 따라서, 복합구조물의 결함을 검출하기 위한 품질 검사가 필수적으로 요구된다. In a composite structure composed of materials having different physical properties such as metals or semiconductors, if there is a non-bonding portion between different material layers, a defect occurs. Therefore, quality inspection for detecting defects in composite structures is essential.
그러나, 종래의 초음파를 이용한 비파괴 검사 기술의 경우, 유동제의 사용이 불가피 하며, 유동제에 의해 복합구조물의 부식 등이 초래될 수 있었다. 따라서, 복합구조물의 결함을 검출하기 위해서는 복합구조물을 진공포장하고 유동제를 발라서 검사를 실시해야 하는 번거로움이 있었다. However, in the case of the conventional non-destructive inspection technique using ultrasonic waves, the use of a fluidizing agent is inevitable, and corrosion of the composite structure may be caused by the fluidizing agent. Therefore, in order to detect defects in the composite structure, it is troublesome to vacuum-package the composite structure and perform inspection by applying a fluidizing agent.
따라서, 진공 포장 또는 유동제를 바르지 않고도 간단하게 복합 구조물의 내부 결함을 검출할 수 있는 복합구조물의 내부결함 검출장치가 요구된다. Therefore, there is a need for an internal defect detection apparatus of a complex structure that can easily detect an internal defect of a composite structure without applying a vacuum package or a fluidizing agent.
이와 관련하여 대한민국 공개특허 제10-2011-0004393호(발명의 명칭: 반도체 물질 내부 결함 검출용 비파괴 초음파 검사방법 및 검사장치)는 반도체 물질의 길이를 따라서 이동함으로써 반도체 물질과의 사이에서 상대운동을 발생시키는 초음파 장치를 제공하고, 반도체 물질의 측면과 초음파 장치 간의 상대운동 발생 중에 초음파 장치는 반도체 물질을 향하여 초음파를 방사하고, 이와 동시에 반도체 물질의 내부에서부터 초음파 펄스까지의 초음파-에코 신호를 시간 및 위치 종속적으로 기록하며, 반도체 물질 벌크 전체로부터 반도체 물질 내부의 결함을 검사하는 길이와 횡단면 영역을 가지는 반도체 물질 내부의 결함을 검출하기 위한 비파괴 검사 방법을 개시하고 있다. Korean Patent Publication No. 10-2011-0004393 (entitled " Nondestructive Ultrasonic Inspection Method and Inspection Apparatus for Detecting Internal Defects in Semiconductor Materials ") discloses a method of measuring relative motion between a semiconductor material and a semiconductor material, Wherein the ultrasonic device emits ultrasonic waves toward the semiconductor material during the generation of relative motion between the side of the semiconductor material and the ultrasonic device, and at the same time, the ultrasonic-echo signal from the inside of the semiconductor material to the ultrasonic pulse, Discloses a non-destructive inspection method for detecting defects in a semiconductor material having a length and a cross-sectional area for inspecting a defect inside the semiconductor material from the entire bulk of the semiconductor material.
그러나, 상술한 검사 장치도 마찬가지로 초음파 펄스와 초음파 에코-신호를 반도체 물질에 커필링하기 위해 액체의 매개체를 필요로하며, 매채체에 침수된 상태에서 검사가 진행되어야 하는 단점이 있다. However, the above-described inspection apparatus also requires a liquid medium in order to fill the semiconductor material with the ultrasonic pulse and the ultrasonic echo-signal, and the inspection must proceed in a state in which the liquid is immersed in the sieve body.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치 및 방법을 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an apparatus and method for detecting internal defects in a complex structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
구체적으로, 전자기 음향 공진 주파수를 이용하여, 비침습 및 비파괴적으로 복합 구조물의 내부에 결함이 존재하는지 여부를 검출할 수 있는 복합구조물의 내부결함 검출장치 및 검출 방법을 제공한다. Specifically, there is provided an apparatus and method for detecting internal defects of a complex structure capable of detecting whether or not a defect exists in a non-invasive and non-destructive complex structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 복합구조물의 내부 결함 측정 장치는 복합구조물 표면에 배치되어, 상기 복합구조물의 내부로 초음파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 코일 및 상기 코일의 상부에 배치되는 마그넷을 포함하는 전자기 음향 공진센서; 상기 복합구조물 표면 상에서 상기 전자기 음향 공진센서를 이동시키는 지그 및 지그구동부; 및 상기 지그구동부를 제어하고, 상기 전자기 음향 공진센서로부터 수신된 초음파로부터 공진주파수를 검출하는 제어부를 포함한다. 이때, 상기 제어부는 상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시키고, 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 초음파 공진 주파수에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출한다.As a technical means for accomplishing the above technical object, an internal defect measuring apparatus of a composite structure according to a first embodiment of the present invention is disposed on a surface of a composite structure, generates ultrasonic waves into the composite structure, An electromagnetic acoustic resonance sensor including a coil for receiving ultrasonic waves to be received and a magnet disposed on the coil; A jig and a jig driving unit for moving the electromagnetic acoustic resonance sensor on the surface of the complex structure; And a control unit for controlling the jig driving unit and detecting the resonance frequency from the ultrasonic waves received from the electromagnetic acoustic resonance sensor. At this time, the controller generates an ultrasonic resonance having a predetermined frequency range through the coil into the interior of the composite structure, and detects internal defects of the composite structure based on the ultrasonic resonance frequency reflected by the composite structure .
또한 본 발명의 제 2 실시예에 따라 복합구조물 표면에 배치되어, 상기 복합구조물의 내부로 초음파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 코일 및 상기 코일의 상부에 배치되는 마그넷을 포함하는 전자기 음향 공진센서;를 포함하는 복합구조물의 내부결함 측정장치의 측정 방법은 제어부가 상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시는 단계; 상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 주파수 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 초음파 공진 주파수를 검출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 초음파 공진 주파수에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출하는 단계를 포함한다. According to a second aspect of the present invention, there is also provided a method of manufacturing an ultrasonic diagnostic apparatus, comprising the steps of: generating a ultrasonic wave by generating ultrasonic waves inside a complex structure, receiving a reflected ultrasonic wave, A method of measuring an internal defect measuring apparatus of a complex structure including an acoustic resonance sensor includes the steps of generating an ultrasonic resonance in the interior of the complex structure through the coil, Detecting the ultrasonic resonance frequency of the complex structure based on a frequency response of the control unit reflected by the complex structure; And the controller detects an internal defect of the complex structure based on the ultrasonic resonance frequency.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치 및 방법을 제공할 수 있다. According to any one of the above-mentioned objects of the present invention, an apparatus and method for detecting an internal defect in a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency can be provided.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합구조물의 내부결함 검출장치는 전자기 음향 공진 주파수를 이용하여, 비침습 및 비파괴적으로 복합 구조물의 내부에 결함이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다.Specifically, the internal defect detection apparatus of a complex structure according to an embodiment of the present invention can detect whether there is a defect inside the complex structure by non-invasively and non-destructively using the electromagnetic acoustic resonance frequency.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 복합구조물의 일례를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서에 포함되는 코일의 일례를 도시하고 있다.
도 5는 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 내부 결함 검출원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 구동을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 결함 검출방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 검출된 주파수 응답을 나타내는 그래프이다.1 shows an example of a composite structure considered in an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of an electromagnetic acoustic resonance sensor according to an embodiment of the present invention.
4 shows an example of a coil included in the electromagnetic acoustic resonance sensor according to an embodiment of the present invention.
5 is a view for explaining an internal defect detection principle of an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
6 is a diagram for explaining driving of an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flow chart for explaining a defect detection method of an internal defect detection apparatus of a complex structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph illustrating the frequency response detected in accordance with one embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between . Also, when an element is referred to as "including" an element, it is to be understood that the element may include other elements as well as other elements, And does not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. In this specification, the term " part " includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized by using both. Further, one unit may be implemented using two or more hardware, or two or more units may be implemented by one hardware.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다. In this specification, some of the operations or functions described as being performed by the terminal or the device may be performed in the server connected to the terminal or the device instead. Similarly, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed on a terminal or device connected to the server.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 고려되는 복합구조물의 일례를 도시하고 있다.1 shows an example of a composite structure considered in an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시에에서 고려되는 복합구조물(50)은 도 2에 도시된 바와 같이, 서로 다른 재질로 형성된 제 1 재료층(51), 제 2 재료층(52) 및 제 3 재료층(53)이 접합제로 접합되어 형성된 것일 수 있다. The
예를 들어, 복합구조물(50)은 구리 또는 스테인리스 금속(steel use stainless, SUS)로 형성된 제 1 재료층(51)의 상부에 ITO 또는 ISO로 형성된 제 2 재료층(52), 및 제3 재료층(53)이 접합제에 의해 접합된 구조물일 수 있다. 이때, 접합제는 일례로 인듐일 수 있으나, 상술한 구조 및 재료에 한정되는 것은 아니다. For example, the
상술한 복합구조물(50)의 경우, 접합제가 균일하게 도포되지 아니하여, 비 접합 부분이 존재하는 경우, 불량이 발생하기 때문에 품질 검사가 필수적으로 요구된다. 이때, 복합구조물(50)에 액체가 닿으면 부식 등을 초래할 수 있어, 종래 기술의 경우, 복합구조물을 진공포장하고 유동제를 발라서 초음파 검사를 실시하는 번거로움이 있었다. In the case of the
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 전자기 음향 공진 주파수를 이용하여, 진공 포장 또는 유동제를 바르지 않고도 복합 구조물의 내부 결함을 검출할 수 있는 복합구조물의 내부결함 검출장치를 제공하고자 한다.Therefore, an embodiment of the present invention is to provide an internal defect detection apparatus for a composite structure capable of detecting internal defects of a composite structure without applying vacuum packaging or fluidizing agent by using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.2 is a block diagram schematically showing an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치는, 전자기 음향 공진센서(100), 가진부(130), 수신부(140), 제어부(200), 출력부(300), 지그(400) 및 지그구동부(500)을 포함한다. 2, an internal defect detection apparatus for a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention includes an electromagnetic
먼저, 전자기 음향 공진센서(100)는 복합구조물(50)의 내부 결함을 검출하기 위해 복합구조물의 내부로 전자기 음향 공진 형상을 유발시키고, 반사되어 돌아오는 공진 주파수를 수신한다.First, the electromagnetic
이때, 전자기 음향 공진센서(100)는 가진부(130) 및 수신부(140)와 연결되며, 가진부(130) 및 수신부(140)는 제어부(200)에 의해 제어된다. At this time, the electromagnetic
제어부(200)는 가진부(130)를 제어하여, 복합구조물(50)에 인가되는 펄스 신호의 세기 등을 조절할 수 있으며, 수신부(140)로부터 수신되는 공진 주파수를 검출할 수 있다. 이때, 도시되지는 않았으나 수신부(140)는 오실로스코프 또는 신호증폭기 등을 포함할 수 있다. The
제어부(200)는 출력부(300)를 통해 검출되는 공진주파수를 실시간으로 출력한다. 이때, 출력부(300)는 디스플레이를 포함할 수 있으며, 여기서 디스플레이는 발광다이오드(Light Emitting Diodes, LED), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(Flexible Display), 3차원 디스플레이(3D Display), 전자종이 중에서 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.The
또한, 전자기 음향 공진센서(100)는 지그(400)에 의해 고정되며, 지그(400)는 지그 구동부(500)에 의해 이동될 수 있다. 이때, 지그 구동부(500)는 가진부(130) 및 수신부(140)와 마찬가지로 제어부(200)에 의하여 제어될 수 있다. Also, the electromagnetic
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서(100)를 더욱 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the electromagnetic
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a schematic view of an electromagnetic acoustic resonance sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서에 포함되는 코일의 일례를 도시하고 있다. 4 shows an example of a coil included in the electromagnetic acoustic resonance sensor according to an embodiment of the present invention.
구체적으로, 전자기 음향 공진센서(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 복합구조물(50)의 내부로 전자기 음향 공진을 발생시키고, 복합구조물(50)에 의해 반사되어 돌아오는 공진 주파수를 수신할 수 있는 코일(110) 및 코일(110)의 상부에 배치된 마그넷(120)를 포함한다. 3, the electromagnetic
이때, 코일(110)은 초음파를 발생시키고 동시에 수신가능한 에코 코일로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 미앤더 코일(Meander) 또는 레이스 트랙(race-track) 형상의 코일일 수 있으나, 코일의 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. 4, the
또한, 마그넷(120)은 전자석 또는 영구자석일 수 있으며, 코일(110)의 상부에 배치되어 코일(110) 및 복합구조물(50) 표면의 직교방향으로 정자기장을 발생시킨다. The
가진부(130)를 통해, 코일(110)의 도선에 펄스 신호를 인가시키면, 복합 구조물의 표면에 와전류가 발생하며, 와전류와 마그넷(120)에 의한 자기장에 의한 정자기장이 플래밍의 왼손 법칙에 의해 로렌츠힘이 발생된다. 따라서, 전자기 음향 공진센서는 상술한 로렌츠힘에 의해 복합구조물(50)의 내부에 진동 현상, 즉 공진 현상을 유발한다. 이때, 펄스 신호는 일례로 교류 전압일 수 있으며, 제어부(200)에 의해 전압의 세기 등이 조절될 수 있다. When a pulse signal is applied to the conductor of the
이후, 수신부(140)는 코일(110)의 도선에 흐르는 전류를 측정함으로써, 복합구조물(50)에 반사되어 되돌아오는 초음파 신호의 공진주파수를 검출한다. Then, the receiver 140 measures the current flowing in the conductor of the
이때, 제어부(200)는 수신된 초음파 신호의 공진주파수의 변화를 통하여, 복합구조물(50)의 내부에 존재하는 결함을 검출 할 수 있다. At this time, the
도 5는 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 내부 결함 검출원리를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining an internal defect detection principle of an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency.
구체적으로 도 5a의 경우, 내부 결함이 존재하지 않는 복합구조물을 탐지하는 복합구조물의 내부결함 검출장치의 일례이고, 도 5b는 내부 결함이 존재하는 복합구조물을 탐지하는 복합구조물의 내부결함 검출장치의 일례이다. Specifically, FIG. 5A is an example of an internal defect detection apparatus for detecting a composite structure in which no internal defect exists, and FIG. 5B is an example of an internal defect detection apparatus for detecting a composite structure in which an internal defect exists. It is an example.
도 5a 와 같이, 제 1 재료층(51), 제 2 재료층(52) 및 제 3 재료층(53)이 접합이 잘 된 경우, 세 물질이 합쳐져서 한 물질과 같은 공진 주파수 응답 특성을 보인다. 그러나, 도 5b와 같이, 제 1 재료층(51), 제 2 재료층(52) 및 제 3 재료층(53)이 접합이 잘 되지 않아, 내부결함(55)이 존재하는 경우, 각각 다른 공진주파수 응답 특성이 발생하게 된다. 5A, when the
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 구동 및 내부 결함 검출 방법을 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a driving method and an internal defect detection method of an internal defect detection apparatus for a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 and FIG.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 구동을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a diagram for explaining driving of an internal defect detection apparatus of a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진센서(100)는, 지그(400)에 의해 고정된다. 이때, 지그(400)는 상세하게, ‘ㄷ’자 형태로 형성된 제 1 고정부(410a), 제 1 고정부(410a)와 이격되며, 대향하도록 배치된 제 2 고정부(410b)를 포함한다. 이때, 제 1 고정부(410a) 및 제 2 고정부(410b)의 내측에는 레일이 형성될 수 있으며, 레일에는 제 1 고정부(410a) 및 제 2 고정부(420b) 사이를 연결하도록 제 1 이동부(420)가 결합된다. 따라서, 제 1 이동부(420)는 전자기 음향 공진센서(100)를 x축 방향(1)으로 이동시킨다. Referring to FIG. 6, an electromagnetic
또한, 제 1 이동부(420)의 내측 중앙에는 레일이 형성되며, 레일에는 제 2 이동부(430)가 결합된다. 즉, 제 2 이동부(430)는 제 1 이동부(420)의 내측 중앙에 형성된 레일을 따라 이동되며, 이에 따라 전자기 음향 공진센서(100)를 y축 방향(2)로 이동시킨다. 또한, 제 2 이동부(430)는 길이방향으로 길이 조절이 가능하도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 전자기 음향 공진센서(100)를 z축 방향(3)으로 이동시켜 전자기 음향 공진센서(100)와 복합구조물(50)의 사이 거리를 조절할 수 있다. A rail is formed at an inner center of the first moving
이어서, 제 2 이동부(430)는 전자기 음향 공진센서(100)를 보호하는 케이스와 결합되며, 케이스는 지지부(440)에 의해 지지된다. 또한, 지지부(440)는 복합구조물(50)의 표면에서 이동이 용이하도록, 지지부(440)의 하부 측면에 구비된 복수개의 바퀴(450)를 포함한다. Then, the second moving
또한, 제 1 이동부(420) 및 제 2 이동부(430)는 지그 구동부(500)에 의하여 구동될 수 있으며, 지그 구동부(500)는 제어부(200)에 의하여 제어될 수 있다.The first moving
따라서 전자기 음향 공진센서는 복합구조물(50)의 상부 표면을 기준으로 x축(1), y축(2), 및 z축(3)으로 이동가능하며, 도 6에 도시된 스캔 경로(4)를 따라 이동되며, 복합구조물(50)에 결함이 존재하는지 탐지한다. The electromagnetic acoustic resonance sensor is movable in the x-axis 1, the y-
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진 주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 결함 검출방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 7 is a flow chart for explaining a defect detection method of an internal defect detection apparatus of a complex structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 음향 공진주파수를 이용한 복합구조물의 내부결함 검출장치의 결함 검출방법은, 복합구조물 표면상의 제 1 지점에서, 10kHz 내지 10MHz까지의 넓은 범위의 주파수의 초음파를 발생시켜 초음파 공진 주파수를 검출하는 제 1 단계(s100); 및 초음파 공진 주파수의 펄스 신호를 발생하여 해당 신호의 주파수 응답을 수신하는 제 2 단계(s200); 및 전자기 음향 공진센서를 제 2 위치로 이동시키는 제 3 단계(s300)를 포함하며, 제 3단계 이후, 기 설정된 스캔 경로를 따라 제 2 단계 및 제 3 단계를 반복하여 수행한다. Referring to FIG. 7, a defect detection method of an internal defect detection apparatus for a composite structure using an electromagnetic acoustic resonance frequency according to an embodiment of the present invention is characterized in that, at a first point on the surface of a complex structure, A first step (s100) of detecting an ultrasonic resonance frequency by generating an ultrasonic wave of a frequency; And a second step (s200) of generating a pulse signal of an ultrasonic resonance frequency and receiving a frequency response of the signal; And a third step (S300) of moving the electromagnetic acoustic resonance sensor to a second position. After the third step, the second step and the third step are repeatedly performed along the predetermined scan path.
먼저, 복합구조물(50) 표면상의 제 1 지점에서, 제어부(200)가 가진부(130)를 통하여, 전자기 음향 공진센서(100)의 코일에 10kHz 내지 10MHz 주파수의 초음파를 발생시키고, 수신부(140)를 통해, 복합구조물(50)에 의해 반사되는 신호를 수힌함으로써, 복합구조물(50)의 초음파 공진 주파수를 검출한다 (s100). 이때, 검출되는 공진 주파수는 복합구조물의 두께에 의존하여 달라질 수 있다. An ultrasonic wave having a frequency of 10 kHz to 10 MHz is generated in a coil of the electromagnetic
이어서, 제어부(200)는 다시 가진부(130)를 통해 검출된 초음파 공진 주파수와 동일한 펄스 신호를 인가하며, 수신부(140)를 통해 해당 신호에 따른 주파수 응답을 수신한다(s200). Then, the
다음으로, 제어부(200)는 복합구조물(50) 표면상의 제 2 지점으로 전자기 음향 공진센서(100)를 이동시킨 후(s300), 다시 제 2 단계를 반복 수행한다. Next, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 검출된 주파수 응답을 나타내는 그래프이다. 8 is a graph illustrating the frequency response detected in accordance with one embodiment of the present invention.
구체적으로, 도 8a는 접합이 양호한 복합구조물의 주파수 응답을 나타내며, 도 8b는 결함이 존재하는 복합구조물의 주파수 응답을 나타낸다. Specifically, FIG. 8A shows the frequency response of a composite structure with good junctions, and FIG. 8B shows the frequency response of a composite structure where defects exist.
도 8a를 참조하면, 접합이 양호하고, 결함이 존재하지 않는 복합구조물의 경우, 일정한 대역의 공진주파수가 발생하는 것을 확인할 수 있으나, 결함이 존재하는 복합구조물의 경우, 도 8b에 도시된 바와 같이, 공진주파수가 어느 한 지점에서 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8A, it can be seen that a resonance frequency of a certain band is generated in the case of a composite structure having good junctions and no defects, but in the case of a composite structure in which defects exist, as shown in FIG. 8B , It can be confirmed that the resonance frequency shows a peak at a certain point.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합구조물의 내부결함 검출장치는 전자기 음향 공진 주파수를 이용하여, 비침습 및 비 파괴적으로 복합 구조물(50)의 내부에 결함이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. As described above, the internal defect detection apparatus of the complex structure according to an embodiment of the present invention detects the presence of defects in the interior of the
한편, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(200)는 소프트웨어 또는 FPGA (Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC (Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다. 그렇지만 '구성 요소'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. Meanwhile, the
따라서 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. Thus, as an example, a component may include components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, attributes, procedures, Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables, as will be appreciated by those skilled in the art.
또한 구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다. In addition, the components and functions provided in the components may be combined into a smaller number of components or further separated into additional components.
본 발명의 일 실시예에 따른 통나무 가공 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.The method of processing logs according to an embodiment of the present invention may also be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer, such as program modules, being executed by a computer. Computer readable media can be any available media that can be accessed by a computer and includes both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media. The computer readable medium may also include both computer storage media and communication media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data.
예를 들어 ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.For example, a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a magnetic tape, a magnetic disk, a flash memory, an optical data storage device, and the like. The computer-readable recording medium may also be stored and executed as a code that is distributed in a computer system connected to a computer network and readable in a distributed manner.
통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.Communication media typically includes any information delivery media, including computer readable instructions, data structures, program modules, or other data in a modulated data signal such as a carrier wave, or other transport mechanism.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 전자기 음향 공진센서
110: 코일
120: 마그넷
130: 가진부
140: 수신부
200: 제어부
300: 출력부
400: 지그
500: 지그구동부100: electromagnetic acoustic resonance sensor
110: Coil
120: Magnet
130:
140: Receiver
200:
300:
400: jig
500: jig driving part
Claims (13)
복합구조물 표면에 배치되어, 상기 복합구조물의 내부로 초음파를 발생시키고, 반사되어 돌아오는 초음파를 수신하는 코일 및 상기 코일의 상부에 배치되는 마그넷을 포함하는 전자기 음향 공진센서;
상기 복합구조물 표면 상에서 상기 전자기 음향 공진센서를 이동시키는 지그 및 지그구동부; 및
상기 지그구동부를 제어하고, 상기 전자기 음향 공진센서로부터 수신된 초음파로부터 공진주파수를 검출하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는 상기 코일을 통해 기설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시키고,
상기 제어부는 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 초음파 공진 주파수를 검출하며,
상기 제어부는 상기 검출된 초음파 공진 주파수와 동일한 펄스 신호를 상기 복합구조물의 내부로 발생시키고,
상기 제어부는 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 펄스 신호의 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출하는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정 장치.1. An apparatus for measuring internal defects of a composite structure,
An electromagnetic acoustic resonance sensor disposed on a surface of the composite structure, the electromagnetic acoustic resonance sensor including a coil for generating ultrasonic waves into the composite structure, receiving a reflected ultrasonic wave, and a magnet disposed on the coil;
A jig and a jig driving unit for moving the electromagnetic acoustic resonance sensor on the surface of the complex structure; And
And a control unit for controlling the jig driving unit and detecting a resonance frequency from ultrasonic waves received from the electromagnetic acoustic resonance sensor,
Wherein the controller generates an ultrasonic resonance having a frequency within a predetermined range through the coil to the interior of the complex structure,
The control unit detects an ultrasonic resonance frequency that is reflected by the complex structure and returns,
Wherein the controller generates a pulse signal that is the same as the detected ultrasonic resonance frequency into the interior of the complex structure,
Wherein the control unit detects an internal defect of the composite structure based on a response of the pulse signal reflected by the composite structure and returned.
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
상기 마그넷은
전자석 또는 영구자석인 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정 장치.The method according to claim 1,
The magnet
An electromagnet or a permanent magnet,
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
상기 코일은
레이스 트랙(race-track)형상의 코일인 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정 장치.The method according to claim 1,
The coil
Wherein the coil is a race-track shaped coil.
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
상기 제어부는 상기 코일을 통해
10kHz 내지 10MHz 주파수의 초음파를 발생시키는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정 장치. The method according to claim 1,
The control unit controls the coil
And generates ultrasonic waves at a frequency of 10 kHz to 10 MHz.
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
상기 전자기 음향 공진센서는
상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파를 발생시키는 가진부; 및
상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 초음파의 주파수 응답을 수신하는 수신부를 더 포함하고,
상기 가진부 및 수신부는 상기 제어부에 의해 제어되는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치. The method according to claim 1,
The electromagnetic acoustic resonance sensor
An exciter for generating ultrasonic waves having a predetermined frequency range through the coil; And
And a receiver for receiving a frequency response of ultrasonic waves reflected by the complex structure and returning,
Wherein the excitation unit and the reception unit are controlled by the control unit.
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
상기 수신부가 수신한
상기 초음파의 공진 주파수의 시간에 따른 변화를 그래프로 출력하는 출력부를 더 포함하고,
상기 출력부는 디스플레이를 포함하는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치.6. The method of claim 5,
The receiving unit
And an output unit for outputting a graph of the change of the resonance frequency of the ultrasonic wave with time,
Wherein the output comprises a display.
An apparatus for measuring internal defects of a composite structure.
제어부가 상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시는 단계;
상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 주파수 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 초음파 공진 주파수를 검출하는 단계;
상기 제어부가 상기 검출된 초음파 공진 주파수와 동일한 펄스 신호를 상기 복합구조물 내부로 발생시키는 단계; 및
상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 펄스 신호의 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.And an electromagnetic acoustic resonance sensor disposed on the surface of the composite structure and including a coil for generating ultrasonic waves inside the complex structure and receiving a reflected ultrasonic wave and a magnet disposed on the upper portion of the composite structure A method of measuring an internal defect measuring apparatus,
Generating ultrasonic resonance inside the complex structure through the coil, the ultrasonic resonance having a predetermined frequency range;
Detecting the ultrasonic resonance frequency of the complex structure based on a frequency response of the control unit reflected by the complex structure;
Generating a pulse signal having the same frequency as the detected ultrasonic resonance frequency in the complex structure; And
And detecting the internal defect of the complex structure based on the response of the pulse signal reflected by the complex structure and returning.
Method of measuring internal defect measuring apparatus of composite structure.
상기 마그넷은
전자석 또는 영구자석인 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.8. The method of claim 7,
The magnet
An electromagnet or a permanent magnet,
Method of measuring internal defect measuring apparatus of composite structure.
상기 코일은
레이스 트랙(race-track) 형상의 코일인 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.8. The method of claim 7,
The coil
Wherein the coil is a race-track shaped coil.
Method of measuring internal defect measuring apparatus of composite structure.
상기 제어부가 상기 코일을 통해 기설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시는 단계는
상기 제어부가 상기 코일을 통해 10kHz 내지 10MHz 주파수의 초음파를 발생시키는 단계를 포함하는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of generating the ultrasonic resonance inside the complex structure having the predetermined frequency range through the coil
Wherein the control unit generates ultrasound at a frequency of 10 kHz to 10 MHz through the coil.
Method of measuring internal defect measuring apparatus of composite structure.
상기 제어부가 상기 초음파 공진 주파수에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출하는 단계는
상기 제어부가 상기 초음파 공진 주파수와 동일한 주파수 대역의 초음파를 상기 복합구조물의 내부로 발생시키는 단계; 및
상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 주파수 응답에 기초하여 초음파 공진 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것인,
복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of detecting an internal defect of the complex structure based on the ultrasonic resonance frequency
Generating ultrasonic waves of the same frequency band as the ultrasonic resonance frequency into the interior of the complex structure; And
And detecting the ultrasonic resonance frequency based on a frequency response reflected and returned by the complex structure.
Method of measuring internal defect measuring apparatus of composite structure.
상기 수신된 초음파 공진 주파수에 대한 주파수 응답의 세기가 기설정된 값을 초과하는 경우,
상기 제어부는 상기 복합구조물의 내부에 결함이 존재하는 것으로 판단하는 것인, 복합구조물의 내부 결함 측정장치의 측정방법.12. The method of claim 11,
When the intensity of the frequency response to the received ultrasonic resonance frequency exceeds a preset value,
Wherein the control unit determines that a defect exists in the composite structure.
상기 내부결함 측정 방법은
제어부가 상기 코일을 통해 기 설정된 범위의 주파수를 가지는 초음파 공진을 상기 복합구조물의 내부로 발생시는 단계;
상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 주파수 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 초음파 공진 주파수를 검출하는 단계;
상기 제어부가 상기 검출된 초음파 공진 주파수와 동일한 펄스 신호를 상기 복합구조물 내부로 발생시키는 단계; 및
상기 제어부가 상기 복합구조물에 의해 반사되어 돌아오는 펄스 신호의 응답에 기초하여 상기 복합구조물의 내부 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것인,
기록매체.And an electromagnetic acoustic resonance sensor disposed on the surface of the composite structure and including a coil for generating ultrasonic waves inside the complex structure and receiving a reflected ultrasonic wave and a magnet disposed on the upper portion of the composite structure A recording medium on which a program of instructions executable by a computer to perform an internal defect measurement method of an internal defect measuring apparatus is tangibly embodied and can be read by the computer,
The internal defect measurement method
Generating ultrasonic resonance inside the complex structure through the coil, the ultrasonic resonance having a predetermined frequency range;
Detecting the ultrasonic resonance frequency of the complex structure based on a frequency response of the control unit reflected by the complex structure;
Generating a pulse signal having the same frequency as the detected ultrasonic resonance frequency in the complex structure; And
And detecting the internal defect of the complex structure based on the response of the pulse signal reflected by the complex structure and returning.
Recording medium.
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