KR101987466B1 - 엔코더의 수명시험장치 - Google Patents

엔코더의 수명시험장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔코더를 반복적으로 작동시키고, 측정된 정보를 확인하여 고장여부를 쉽게 확인할 수 있는 엔코더의 수명시험장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치는, 판형상으로 수평한 베이스판(110)과, 베이스판(110)을 감싸면서 내부공간을 개폐하는 도어부(120)를 포함하는 케이스(100)와; 케이스(100)의 베이스판(110) 상부에 위치하면서 길이방향으로 회전되는 회전부재(200)와; 회전부재(200)에 이웃하게 위치하면서 시험대상인 엔코더를 고정하며 회전부재의 회전력을 전달받아 엔코더가 회전되도록 동력을 전달하는 엔코더 고정부재(300)와; 회전부재(200)를 제어하고 엔코더 고정부재(300)에 장착된 엔코더에서 측정된 정보를 제공받아 작동상태를 확인하는 제어부재(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔코더의 수명시험장치{LIFE TIME TEST APPARATUS OF ENCODER}
본 발명은 엔코더를 반복적으로 작동시키고, 측정된 정보를 확인하여 고장여부를 쉽게 확인할 수 있는 엔코더의 수명시험장치에 관한 것이다.
통상의 서보모터 또는 스텝모터를 사용하는 기계는 전원이 켜졌을 때 원점 센서 등을 기구물에 부착하여 모터를 회전시킴으로써 원점을 찾아주는 기능을 하게 된다. 전윈이 꺼졌을 때에 기구물의 움직임에 대해 모터의 위치가 바뀌어도 이를 감시할 수 없기 때문이다.
상기와 같은 산업용 기계 등의 원점을 잡아주는 서보모터 또는 스텝모터에 구비된 회전자의 회전속도를 검출하는 장치로서 엔코더(Encoder)가 주로 사용되는데, 엔코더는 디지털 전자회로에서 어떤 부호계열의 신호를 다른 부호계열의 신호로 바꾸는 변환기로서, 여러 개의 입력 단자와 여러 개의 출력 단자로 이루어져 있으며, 어느 1개의 입력 단자에 '1'이라는 신호가 주어지면 그 입력 단자에 대응하는 출력 단자의 조합 각각에 '1'의 신호가 나타난다.
엔코더는 크게 나누자면 3가지의 구성 요소로 되어있다. 빛을 발산하는 발광부(LED), LED의 빛을 받는 수광부 및 그 사이에 설치된 엔코딩 디스크(회전 엔코딩 디스크)이다. 엔코딩 디스크의 원형 둘레부에는 많은 슬롯이 형성되어 있다.
따라서, 상기 서보모터나 스텝모터 등의 모터축이 회전하면 기계적으로 결합되어 있는 엔코딩 디스크도 같은 속도로 회전을 하게 되는데, 이때 엔코더에 설치된 엘이디(발광부)의 빛이 엔코딩 디스크의 각 슬롯을 통과하고, 수광부가 엘이디의 빛을 받게되면 온(ON) 상태가 되고 슬롯과 슬롯 사이에서는 빛이 막혀 있어 차단됨에 따라 오프(OFF)가 된다. 엔코딩 디스크가 고속으로 회전하면 연속의 온/오프(ON/OFF)가 되는 것이다.
다시 말해, 엔코더는 원주 방향을 따라 일정 간격으로 복수개의 슬롯을 구비하여 모터 등의 모터축에 장착된 엔코딩 디스크와, 이러한 엔코딩 디스크의 양면 위치에 배치된 발광부 및 수광부를 포함하는 것으로, 모터축의 회전시 엔코딩 디스크가 회전함에 따라 발광부에서 방출되는 빛이 각각의 슬롯을 통과할 때에 수광부에서 빛을 수광하여 전기적인 펄스 신호로 변환함으로써 모터 등의 회전자의 회전 속도를 검출하게 된다.
다시 말해, 원판형 엔코딩 디스크는 모터의 모터축에 결합되는 중심부를 기준으로 복수개의 슬롯을 구비하여, 모터의 회전자의 회전(이때, 모터의 회전자는 모터 외측으로 돌출된 모터축에 동축적으로 결합됨)에 따라 회전하게 되는데, 이러한 상태에서 엔코딩 디스크를 사이에 두고 발광부와 수광부가 위치한다.
따라서, 엔코더의 발광부는 일정한 세기의 빛을 방출하게 되고, 이처럼 방출된 빛은 엔코딩 디스크에 형성된 슬롯을 통과하여 수광부에서 수광된다. 이어서, 수광부는 슬롯을 통해 수광한 빛을 감지하고, 감지된 빛을 전기적인 펄스신호로 변환하여 출력하게 되며, 이렇게 출력된 펄스신호로부터 모터 회전자의 회전속도를 검출하는 것이다.
현재까지의 엔코더 성능시험 방법은, 현장 설치조건에서 엔코더의 정상동작 유무만을 확인할 수 있었는데, 이 방법으로는 송수광장치와 회전용 코드 디스크의 정렬상태 검사와 송수광 장치의 감도적정 유무 검사 및 전원변동에 따른 영향검사 등 엔코더의 전반적인 시험을 할 수 없기 때문에 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 엔코더를 반복적으로 작동시키고, 측정된 정보를 확인하여 엔코더의 수명을 쉽게 확인할 수 있는 엔코더의 수명시험장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 해결과제는 하나의 구동부를 이용하여 다수의 엔코더를 동시에 동작시켜 정상적인 동작여부를 간단하게 측정하고 그 고장여부를 쉽게 확인할 수 있는 엔코더의 수명시험장치를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치는, 판형상으로 수평한 베이스판(110)과, 베이스판(110)을 감싸면서 내부공간을 개폐하는 도어부(120)를 포함하는 케이스(100)와; 케이스(100)의 베이스판(110) 상부에 위치하면서 길이방향으로 회전되는 회전부재(200)와; 회전부재(200)에 이웃하게 위치하면서 시험대상인 엔코더(1) 몸체를 고정하며 회전부재의 회전력을 전달받아 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 회전되도록 전달하는 엔코더 고정부재(300)와; 회전부재(200)를 제어하고 엔코더 고정부재(300)에 장착된 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받아 작동상태를 확인하는 제어부재(400);를 포함하되, 회전부재(200)는 케이스(100)의 베이스판(110) 일측 상부면에 각각 고정 설치되는 전·후방지지대(210)와, 전·후방 지지대(210)에 회전가능하게 결합되는 회전축(220)과, 회전축(220)의 일단에 이웃하게 위치하는 회전모터(231), 회전축(220)의 끝단에 형성된 풀리(232), 회전모터(231)와 풀리(232)에 연결되어 회전축을 회전시키는 구동벨트(233)로 이루어져 회전축(220)이 회전되도록 동력을 전달하여 회전시키는 구동부(230)를 포함하고, 엔코더 고정부재(300)는 회전부재(200)의 회전축(220)과 소정거리 이격된 위치의 베이스판(110)에 고정되는 엔코더 고정지그(310)와, 회전축(220)과 동일한 전후방향으로 엔코더 고정지그(310)를 관통하는 관통홀(320)과, 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 체결되는 일단과 회전부재(200)의 회전축(220)으로부터 동력을 전달받는 타단이 관통홀(320)에 삽입되면서 엔코더 고정지그(310)의 일면과 타면으로 연장되어 있는 엔코더 지지축(330)과, 엔코더 지지축(330)의 타단에서 회전축으로 연장되어 회전축의 회전을 엔코더 지지축(330)으로 전달하는 동력전달풀리(340)와, 엔코더 지지축(330)에 엔코더(1) 몸체를 엔코더 고정지그(310)에 고정시키는 엔코더 고정부(350)와, 엔코더(1)에 연결되는 전원 및 통신라인(360)을 포함하고, 제어부재(400)는 회전부재(200)의 구동부(230)의 작동상태를 제어하는 구동부작동부(410)와, 엔코더의 통신라인을 통해서 엔코더에서 측정된 정보를 제공받는 시험정보 관리부(420)와, 엔코더에서 측정된 정보를 기준값과 비교하여 작동상태를 확인하는 작동상태확인부(430), 및 이들의 작동상태를 표시하는 표시부(440)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게, 전·후방 지지대(210)는 회전축(220)의 양단부를 회전가능하게 받쳐줄 수 있도록 양측면을 관통하는 관통홀(211)이 형성되고 관통홀(211)과 회전축(220) 사이에는 회전이 가능하도록 베어링부(212)가 구비되는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
바람직하게, 엔코더 고정부(350)는 일단이 엔코더(1) 몸체의 전면부에 나사결합되고, 타단이 엔코더 고정지그(310)의 일면에 나사결합되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 엔코더 고정지그(310)에 장착된 엔코더(1) 몸체의 외면에 외력을 가하는 엔코더 외력부재(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게, 제어부재(400)는 작동상태확인부(430)에서 기준값을 벗어난 경우 사용자가 육안으로 확인할 수 있는 경광등 또는 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 케이스(100)에는 엔코더(1) 몸체의 설치위치에 대응하는 베이스판(110)에 관통공(130)이 형성되고, 엔코더 외력부재(500)는 엔코더(1) 몸체의 외측면을 감싸는 상부고정부(510)와 하부고정부(520), 하부고정부(520)에서 베이스판(110)의 관통공(130)으로 연장된 고정부(530)와, 고정부(530)에 체결되는 무게추(540)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 엔코더의 수명시험장치는 엔코더를 반복적으로 작동시키고, 측정된 정보를 확인하여 엔코더의 수명을 쉽게 확인할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 하나의 구동부를 이용하여 다수의 엔코더를 동시에 동작시켜 정상적인 동작여부를 간단하게 측정할 수 있어서, 테스트하는 작업시간이 단축되어 작업 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치에 대한 전체 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 회전부재(200)에 대한 부분 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 엔코더 고정부재(300)에 대한 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 엔코더 고정부재(300)에 대한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 제어부재(400)에 대한 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 엔코더 외력부재(500)에 대한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 엔코더 외력부재(500)에 대한 설치 상태도.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 시험설정 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치는 케이스(100), 회전부재(200), 엔코더 고정부재(300), 제어부재(400)를 포함하고, 추가적으로 엔코더 외력부재(500)를 더 포함한다.
케이스(100)는 판형상으로 수평한 베이스판(110)과, 베이스판(110)을 감싸면서 내부공간을 개폐하는 도어부(120)를 포함한다. 이때, 케이스(100)의 베이스판(110)은 지면에서 소정거리 이격된 상부에 형성되고, 도어부(120)는 개방 없이도 내부를 육안으로 살펴볼 수 있는 투명재질의 아크릴 소재 또는 강화 유리로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 케이스(100)에는 후술하는 엔코더 외력부재(500)의 고정부(530)가 관통하도록 엔코더(1) 몸체의 설치위치에 대응하는 베이스판(110)에 형성된 관통공(130)이 형성된다. 이러한 케이스(100)에는 베이스판(110)에 실험대상인 엔코더 테스트장치가 설치된다.
회전부재(200)는 케이스(100)의 베이스판(110) 상부에 위치하면서 길이방향으로 회전된다. 회전부재(200)는 케이스(100)의 베이스판(110) 일측 상부면에 각각 고정 설치되는 전·후방지지대(210)와, 전·후방 지지대(210)에 회전가능하게 결합되는 회전축(220)과, 회전축(220)이 회전되도록 동력을 전달하여 회전시키는 구동부(230)를 포함한다. 전·후방 지지대(210)는 회전축(220)의 양단부를 회전가능하게 받쳐줄 수 있도록 양측면을 관통하는 관통홀(211)이 형성되고 관통홀(211)과 회전축(220) 사이에는 회전이 가능하도록 베어링부(212)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 회전축(220)의 일단은 전방 또는 후방지지대의 외면으로 연장되어 동력을 제공받는 것이 바람직하다. 그리고, 구동부(230)는 회전축(220)의 일단에 이웃하게 위치하는 회전모터(231)와, 회전축(220)의 끝단에 형성된 풀리(232)와, 회전모터(231)와 풀리(232)에 연결되어 회전축을 회전시키는 구동벨트(233)로 이루어지는 것이 바람직하다.
엔코더 고정부재(300)는 회전부재(200)에 이웃하게 위치하면서 시험대상인 엔코더(1) 몸체를 고정하며 회전부재의 회전력을 전달받아 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 회전되도록 동력을 전달한다. 엔코더 고정부재(300)는 회전부재(200)의 회전축(220)과 소정거리 이격된 위치의 베이스판(110)에 고정되는 엔코더 고정지그(310)와, 회전축(220)과 동일한 전후방향으로 엔코더 고정지그(310)를 관통하는 관통홀(320)과, 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 체결되는 일단과 회전부재(200)의 회전축(220)으로부터 동력을 전달받는 타단이 관통홀(320)에 삽입되면서 엔코더 고정지그(310)의 일면과 타면으로 연장되어 있는 엔코더 지지축(330)과, 엔코더 지지축(330)의 타단에서 회전축으로 연장되어 회전축의 회전을 엔코더 지지축(330)으로 전달하는 동력전달풀리(340)와, 엔코더 지지축(330)에 결합된 엔코더(1) 몸체를 엔코더 고정지그(310)에 고정시키는 엔코더 고정부(350)와, 엔코더(1)에 연결되는 전원 및 통신라인(360)을 포함한다. 엔코더 고정부(350)는 일단이 엔코더(1) 몸체의 전면부에 나사결합되고, 타단이 엔코더 고정지그(310)의 일면에 나사결합되어 엔코더(1) 몸체가 움직이지 않도록 고정한다. 그리고, 전원라인을 통해서 엔코더(1)로 사용전원을 공급하게 되고, 통신라인을 통해서 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받게 된다.
제어부재(400)는 회전부재(200)를 제어하고 엔코더 고정부재(300)에 장착된 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받아 작동상태를 확인한다. 제어부재(400)는 회전부재(200)의 구동부(230)의 작동상태를 제어하는 구동부작동부(410)와, 엔코더의 통신라인을 통해서 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받는 시험정보 관리부(420)와, 엔코더(1)에서 측정된 정보를 기준값과 비교하여 작동상태를 확인하는 작동상태확인부(430), 및 이들의 작동상태를 표시하는 표시부(440)를 포함한다. 또한, 제어부재(400)는 작동상태확인부(430)에서 기준값을 벗어난 경우 사용자가 육안으로 확인할 수 있는 경광등 또는 스피커가 구비할 수 있다. 이러한 도 8a 내지 도 8c와 같이, 제어부재(400)는 구동부작동부(410)를 통해서 엔코더(1)의 이상여부를 확인할 수 있도록 연속작업, 반복작업 및 시험대상의 엔코더의 rpm 등을 설정할 수 있게 된다. 또한, 작동상태확인부(430)는 엔코더에서 측정된 축회전 감시값, 초당 펄스 값 등을 제공받아 작동상태를 확인할 수 있게 된다.
한편, 엔코더 외력부재(500)는 엔코더 고정지그(310)에 장착된 엔코더(1) 몸체의 외면에 외력을 가한다. 엔코더 외력부재(500)는 엔코더(1) 몸체의 외측면을 감싸는 상부고정부(510)와 하부고정부(520), 하부고정부(520)에서 베이스판(110)의 관통공(130)으로 연장된 고정부(530)와, 고정부(530)에 체결되는 무게추(540)로 이루어진다. 이러한 엔코더 외력부재(500)에 의해서 엔코더의 시험환경을 실제 엔코더가 장착된 위치와 동일하게 설정할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 엔코더의 수명시험장치의 동작과정에 대하여 설펴본다.
먼저, 시험대상의 엔코더(1) 몸체를 케이스(100)의 베이스판(110)에 설치된 엔코더 고정지그(310)에 고정하면서 엔코더(1)에 형성된 엔코딩 디스크의 회전부(2)를 엔코더 고정지그(310)를 관통되게 위치하는 엔코더 지지축(330)의 일단에 연결한다.
그리고, 회전축의 회전력을 엔코더 지지축으로 제공받을 수 있도록 동력전달풀리(340)를 엔코더 지지축의 타단을 회전부재(200)의 회전축(220)에 연결한다.
그 후, 제어부재(400)의 구동부작동부(410)를 통해서 구동부(230)의 회전모터(231)를 작동시키면 구동벨트(233)를 통해 회전력이 회전축(220)으로 전달되고 회전축(220)이 회전하게 된다. 그리고 회전축(220)의 회전에 의해서 회전축에 연결된 엔코더 고정부재(300)의 엔코더 지지축(330)을 회전되면서 엔코딩 디스크의 회전부(2)를 동작시키게 된다. 이때, 구동부작동부는 회전모터의 rpm, 작동시간 등을 설정하게 된다.
이에 따라 제어부재(400)의 시험정보관리부(420)에서 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받아 표시부에 표시하고, 작동상태확인부(430)에서 엔코더(1)에서 측정된 정보를 기준값과 비교하여 엔코더(1)의 정상여부를 확인하게 된다. 이때, 엔코더가 이상인 것으로 판단되면 작업자가 확인할 수 있도록 경광등 등을 작동시키게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 케이스 110 : 베이스판
120 : 도어부 130 : 관통공
200 : 회전부재 210 : 전·후방 지지대
220 : 회전축 230 : 구동부
300 : 엔코더 고정부재 310 : 엔코더 고정지그
320 : 관통홀 330 : 엔코더 지지축
340 : 동력전달풀리 350 : 엔코더 고정부
360 : 전원 및 통신라인 400 : 제어부재
410 : 구동부작동부 420 : 시험정보 관리부
430 : 작동상태확인부 440 : 표시부
500 : 엔코더 외력부재 510 : 상부고정부
520 : 하부고정부 530 : 고정부
540 : 무게추

Claims (10)

  1. 판형상으로 수평한 베이스판(110)과, 베이스판(110)을 감싸면서 내부공간을 개폐하는 도어부(120)를 포함하는 케이스(100)와; 케이스(100)의 베이스판(110) 상부에 위치하면서 길이방향으로 회전되는 회전부재(200)와; 회전부재(200)에 이웃하게 위치하면서 시험대상인 엔코더(1) 몸체를 고정하며 회전부재의 회전력을 전달받아 엔코더(1)의 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 회전되도록 전달하는 엔코더 고정부재(300)와; 회전부재(200)를 제어하고 엔코더 고정부재(300)에 장착된 엔코더(1)에서 측정된 정보를 제공받아 작동상태를 확인하는 제어부재(400);를 포함하되,
    회전부재(200)는 케이스(100)의 베이스판(110) 일측 상부면에 각각 고정 설치되는 전·후방지지대(210)와, 전·후방 지지대(210)에 회전가능하게 결합되는 회전축(220)과, 회전축(220)의 일단에 이웃하게 위치하는 회전모터(231), 회전축(220)의 끝단에 형성된 풀리(232), 회전모터(231)와 풀리(232)에 연결되어 회전축을 회전시키는 구동벨트(233)로 이루어져 회전축(220)이 회전되도록 동력을 전달하여 회전시키는 구동부(230)를 포함하고,
    엔코더 고정부재(300)는 회전부재(200)의 회전축(220)과 소정거리 이격된 위치의 베이스판(110)에 고정되는 엔코더 고정지그(310)와, 회전축(220)과 동일한 전후방향으로 엔코더 고정지그(310)를 관통하는 관통홀(320)과, 엔코딩 디스크의 회전부(2)가 체결되는 일단과 회전부재(200)의 회전축(220)으로부터 동력을 전달받는 타단이 관통홀(320)에 삽입되면서 엔코더 고정지그(310)의 일면과 타면으로 연장되어 있는 엔코더 지지축(330)과, 엔코더 지지축(330)의 타단에서 회전축으로 연장되어 회전축의 회전을 엔코더 지지축(330)으로 전달하는 동력전달풀리(340)와, 엔코더 지지축(330)에 엔코더(1)의 몸체를 엔코더 고정지그(310)에 고정시키는 엔코더 고정부(350)와, 엔코더(1)에 연결되는 전원 및 통신라인(360)을 포함하고,
    제어부재(400)는 회전부재(200)의 구동부(230)의 작동상태를 제어하는 구동부작동부(410)와, 엔코더의 통신라인을 통해서 엔코더에서 측정된 정보를 제공받는 시험정보 관리부(420)와, 엔코더에서 측정된 정보를 기준값과 비교하여 작동상태를 확인하는 작동상태확인부(430), 및 이들의 작동상태를 표시하는 표시부(440)를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 전·후방 지지대(210)는 회전축(220)의 양단부를 회전가능하게 받쳐줄 수 있도록 양측면을 관통하는 관통홀(211)이 형성되고 관통홀(211)과 회전축(220) 사이에는 회전이 가능하도록 베어링부(212)가 구비되는 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서, 엔코더 고정부(350)는 일단이 엔코더(1) 몸체의 전면부에 나사결합되고, 타단이 엔코더 고정지그(310)의 일면에 나사결합되는 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서, 제어부재(400)는 작동상태확인부(430)에서 기준값을 벗어난 경우 사용자가 육안으로 확인할 수 있는 경광등 또는 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 엔코더(1) 몸체의 외면에 외력을 가하는 엔코더 외력부재(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 케이스(100)에는 엔코더의 설치위치에 대응하는 베이스판(110)에 관통공(130)이 형성되고,
    엔코더 외력부재(500)는 엔코더(1) 몸체의 외측면을 감싸는 상부고정부(510)와 하부고정부(520), 하부고정부(520)에서 베이스판(110)의 관통공(130)으로 연장된 고정부(530)와, 고정부(530)에 체결되는 무게추(540)로 이루어진 것을 특징으로 하는 엔코더의 수명시험장치.
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