KR102127702B1 - 미디어 데이터를 송수신하기 위한 인터페이스 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명이 제공하는 미디어 서비스를 제공하기 위한 인터페이스는, 부호화된 미디어 데이터를 인캡슐레이션하는 인캡슐레이션 계층과, 상기 인캡슐레이션된 미디어 데이터를 다른 엔터티로 전송하는 전송 계층과, 상기 미디어 데이터의 전송을 제어하기 위한 제어 계층을 포함한다.

Description

미디어 데이터를 송수신하기 위한 인터페이스 장치 및 방법{INTERFACE APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING MEDIA DATA}
본 발명은 멀티 미디어 데이터를 송수신하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다. 더 상세하게는 멀티 미디어 전송을 목적으로 하는 네트워크상의 장치들 간에 다양한 종류의 멀티 미디어 데이터를 인캡슐레이션(encapsulation)하여 송수신하기 위한 인터페이스 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 멀티미디어 컨텐츠의 효율적인 전송을 위해서 MPEG(Moving Picture Experts Group)에서는 MPEG 2 TS(Transport Stream)와 MP4 시스템 및 파일 포맷과 같이 다양한 표준을 개발해왔다. 또한, IETF 와 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), 3GPP(3rd Generation Partnership Project)와 같은 표준 단체에서는 다양한 멀티미디어 컨텐츠들을 인터넷상으로 전송하기 위한 다양한 프로토콜을 개발해 왔으며, 멀티미디어 컨텐츠를 구성하는 기반 기술들은 MPEG 표준들을 사용하고 있다.
한편, 2000년 이후로 방송 서비스와 통신 서비스의 통합이 진행되면서, 다양한 컨텐츠와 서비스가 서로 다른 네트워크를 통해 전송되어야 하는 환경에 도달하게 되었다. 또한, 컨텐츠 압축 전송 기술의 발달 및 TV등 디스플레이 성능의 향상으로 인해, 사용자들은 고화질의 데이터를 보다 저렴한 비용으로 사용하기를 원하고 있다.
상기와 같은 요구 사항을 충족하기 위해서 MPEG에서는 고화질의 멀티미디어 컨텐츠의 효율적인 전송, 다양한 멀티미디어 컨텐츠의 융합 전송, 멀티미디어 컨텐츠의 전송에 있어서 다양한 망의 사용을 가능하게 할 수 있는 표준 기술을 개발하려 하고 있다.
도 1은 다양한 멀티미디어 컨텐츠 별로 서로 다른 프로토콜을 사용하는 기존의 멀티미디어 컨텐츠 전송 구조를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기존에는 각각의 어플리케이션들(예를 들어, 이메일, 파일 송신, 웹 서비스 등)은 해당 계층에서 별도의 프로토콜을 이용하여 서비스된다. 예를 들어, 이메일(101) 서비스는 응용 계층에서는 SMTP(103) 프로토콜, 전송 계층에서는 TCP(105) 프로토콜, 네트워크 계층에서는 IP(107) 프로토콜이 필요하다. 반면, 음성(113) 서비스는 응용 계층에서 RTP 프로토콜(115), 전송 계층에서 UDP 프로토콜(117)이 필요하다.
예를 들어, 사용자에게 영화 컨텐츠를 제공하는 경우를 가정하자. 영화 컨텐츠를 구성하는 하나의 프레임은 통상적으로 비디오 스트림과 오디오 스트림, 그리고 자막 정보를 포함한다. 앞서 설명한 것처럼 도 1의 프로토콜을 사용할 경우 상기 비디오 스트림과 오디오 스트림 및 자막 정보를 각각 다른 프로토콜을 사용하여 송신해야 한다. 따라서 기존의 프로토콜 구조를 이용할 경우 영화 컨텐츠와 같이 다양한 유형의 미디어들을 포함하고 있는 컨텐츠(이하에서 "멀티미디어 컨텐츠"로 칭해질 수 있다.)를 송신하기에 효율적이지 않다. 즉, 현재의 멀티미디어 컨텐츠를 제공하는 방법에 있어서 각각의 멀티미디어 컨텐츠를 구성하는 각각의 미디어 별로 독립적인 프로토콜이 적용되어야 하며, 이는 멀티미디어 컨텐츠 전송에서 비효율성을 유발한다. 특히, 다양한 멀티미디어 컨텐츠로 구성된 복합 멀티미디어 컨텐츠의 전송에 어려움이 있다.
본 발명은 다양한 종류의 멀티미디어 컨텐츠들로 구성된 멀티미디어 컨텐츠를 다양한 종류의 네트워크를 이용하여 전송할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 멀티미디어 컨텐츠를 통합적으로 전송하기 위한 인터페이스를 제공한다.
본 발명은 멀티미디어 컨텐츠를 통합적으로 전송하기 위한 패킷 포맷을 제공한다.
본 발명이 제공하는 미디어 서비스를 제공하기 위한 인터페이스는, 부호화된 미디어 데이터를 인캡슐레이션하는 인캡슐레이션 계층과, 상기 인캡슐레이션된 미디어 데이터를 다른 엔터티로 전송하는 전송 계층과, 상기 미디어 데이터의 전송을 제어하기 위한 제어 계층을 포함한다.
도 1은 다양한 어플리케이션 서비스별로 서로 다른 프로토콜을 사용하는 기존의 프로토콜의 구조를 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 3단계 계층을 세분화하여 필요한 기능과 인터페이스를 설명하는 도면,
도 3은 상기 도 2와 같은 구조를 갖는 MMT를 이용하여 전송되는 멀티미디어의 IP 패킷의 구조를 나타내는 도면,
도 4는 도 2에서와 같이 정의된 MMT 시스템을 이용하여 실제로 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 일 예를 설명하는 도면,
도 5는 상기 도 2와 같은 구조를 갖는 멀티미디어 시스템을 이용하여 전송되는 서비스를 전송 파일 포맷 형태로 나타낸 도면,
도 6은 상기 도 2와 같은 구조를 갖는 멀티미디어 시스템을 이용하여 전송되는 컨텐츠의 패킷 구조를 설명하는 도면.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서는 멀티미디어 컨텐츠를 통합하여 송수신하기 위한 인터페이스를 정의한다. 본 발명에서 제안하는 인터페이스는 3가지 기능 계층을 제안한다. 첫 번째 기능 계층은 인캡슐레이션(encapsulation) 계층이고, 두 번째는 전송(Delivery) 계층이며, 세 번째는 제어(control) 계층이다.
상기 인캡슐레이션 계층은 미디어 계층 부호화 계층으로부터 수신한 다양한 종류의 부호화된 멀티미디어 컨텐츠들을 가공하여 인캡슐레이션(Encapsulation)한다. 또한, 상기 인캡슐레이션된 멀티미디어 컨텐츠들을 저장 장치에 저장될 수 있는 포맷으로 변환하거나 또는 전송 계층을 통하여 네트워크상의 다른 엔터티 또는 사용자 단말기로 전송될 수 있는 포맷으로 적절히 변환한다.
상기 전송 계층은 상기 인캡슐레이션된 멀티미디어 컨텐츠들을 다양한 네트워크들을 통하여 전송하기 위하여, 상기 멀티미디어 컨텐츠들에게 최적화된 전송 환경을 제공하기 위한 기능들을 정의한다.
상기 제어 계층은 상기 멀티미디어 컨텐츠들을 사용자가 소비하기 위하여 필요한 소비 정보(예를 들어, EPG(electronic program guide))및 상기 전송 계층이 상기 멀티미디어 컨텐츠들을 효율적으로 전송하기 위해 필요한 기능들을 정의한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로토콜에 따른 계층들을 세분화하여 설명하는 도면이다.
본 발명에서 인캡슐레이션 계층은 E1(211), E2(212), E3(213) 3개의 계층을 포함하고, 전송 계층은 D1(221), D2(222), D3(223)을 포함하고, 제어 계층은 C1(231), C2(232), C3(233) 계층을 포함한다. 한편, 도 2에서 참조번호 270에 포함된 계층들, 즉, 프래그먼트 NAL 유닛 (fragment NAL Unit), AU, MPEG-2 TS, RTP/HTTP 및 UDP/TCP는 본 발명의 구성에 따른 계층들의 이해를 돕기 위해 도시된 것으로서, 본 발명에서 제안하는 MMT E3(213), E2(212), E1(211), D1(221), D2(222) 계층의 기능들이 상기 fragment Nal Unit, AU, MPEG-2 TS, RTP/HTTP 및 UDP/TCP 계층들의 기능들과 반드시 일치하는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 우선 미디어 부호화 계층(200)은 멀티미디어 컨텐츠를 프래그먼트 단위로 분할하여 부호화하여 미디어 데이터 프래그먼트(이하 "프래그먼트"로 약칭할 수 있다.)들을 생성한다. 또한, 상기 "프래그먼트에 관련된 정보"를 생성한다. 상기 "프래그먼트에 관련된 정보"는 생성된 프래그먼트들 간의 관계를 나타내는 정보이다. 참고로, 소정 개수의 프래그먼트들을 조합하면 액세스 유닛(Access Unit)이 구성되고, 소정 개수의 액세스 유닛들과 상기 액세스 유닛과 관련된 정보를 조합하면 기본 스트림(Elementary Stream)이 구성된다.
인캡슐레이션 계층의 E3계층(213)은 상기 미디어 부호화 계층(200)으로부터 프래그먼트들과, 프래그먼트 헤더 및 상기 프래그먼트에 관련된 정보를 수신하고, 이를 이용하여 액세스 유닛들을 생성한다. 또한, 상기 생성된 액세스 유닛들 간의 관계에 대한 정보인 "액세스 유닛과 관련된 정보"를 생성한다.
상기 액세스 유닛과 관련된 정보란, 예를 들면, 복호 시간(decoding time), 구성 시간(composition time), 크기, 액세스 유닛 시퀀스 넘버(sequence number)등을 말한다. 한편, 상기 생성된 액세스 유닛들 및 액세스 유닛과 관련된 정보는 E2 계층(212)으로 전달된다. 참고로 상기 프레그먼트는 음성 코덱에서 출력된 데이터, 영상 코덱에서 출력된 데이터, 기존의 미디어 영상보다 추가적인 기능이 가능한 리치(rich) 미디어를 지원하기 위한 장면(Scene) 구성 정보, 각종 애플리케이션(application) 및 파일 데이터 등의 멀티미디어 컨텐츠를 구성할 수 있는 모든 종류의 데이터가 될 수 있다.
E2 계층(212)은 복수의 액세스 유닛들과 상기 액세스 유닛과 관련된 정보들을 조합하여 기본 스트림(Elementary stream)을 생성한다. 또한, E2 계층(212)은 "기본 스트림에 관련된 정보"를 생성한다. 상기 기본 스트림에 관련된 정보란, 예를 들면, 스트림의 종류, 스트림 식별자, 스트림의 전송 특성값 등을 말한다.
E1 계층(211)은 상기 기본 스트림들로 구성된 멀티미디어 컨텐츠에 대한 구성 정보(composition information)와 상기 멀티미디어 컨텐츠가 적절히 소비될 수 있도록 하는 대표 전송 특성값 등을 생성한다. 상기 구성 정보란, 예를 들면, 비디오 데이터와 오디오 데이터로 구성된 멀티미디어 컨텐츠를 재생하기 위해 상기 비디오 데이터와 오디오 데이터를 결합할 때 필요한 정보가 될 수 있으며, 상기 대표 전송 특성 값은 전송 오율 및 속도 등으로 표시될 수 있는 QoS가 그 예가 될 수 있다.
한편, 전송 계층의 구성 및 기능은 다음과 같다.
D1 계층(221)은 기존의 프로토콜 구조인 도 1에서 멀티미디어 데이터의 전송을 위한 기존의 RTP나 HTTP 전송 프로토콜과 유사한 전송 프로토콜로서, 본 발명에서 새롭게 제안하는 어플리케이션 프로토콜(Application protocol)이다. D1 계층(221)은 상기 멀티미디어 컨텐츠를 효율적으로 전송하기 위하여, 멀티미디어의 전송에 필요한 네트워크의 정보와 멀티미디어 컨텐츠의 특성에 대한 정보를 생성한다.
D2 계층(222)은 도 1에서 기존의 UDP 나 TCP 와 유사한 네트워크 전송 프로토콜로서, 다양한 네트워크의 종류를 고려한 흐름 제어(flow control) 및 에러(Error) 정정 기능을 위한 정보를 생성한다.
D3 계층(223)은 도 2에서 도시된 바와 같이 모든 계층들 사이의 정보 전송에 관련된 기능을 제공한다. 즉, D3 계층(223)은 멀티미디어의 생성, 전달, 소비를 최적화하기 위해 계층들 사이에서 멀티미디어 컨텐츠 전달 및 상황에 따라 필요한 커뮤니케이션을 가능하게 한다. D3 계층(223)은 멀티미디어 컨텐츠의 체감 품질(Quality of Experience: QoE)를 만족시키기 위한 동작을 수행하며, 상기 동작을 위한 정보들을 생성하여, 필요 시에는 상기 멀티미디어 컨텐츠를 수신하는 엔터티로 전송한다. 또한, D3 계층(223)은 전송 계층에서 상기 멀티미디어 컨텐츠의 QoS를 만족하도록 하며, 이를 위하여 도 2의 모든 계층들과 통신을 수행한다.
제어 계층의 구성 및 기능은 다음과 같다.
제어 계층은 제어의 타겟이 되는 계층에 따라 세 가지로 구분된다.
C1 계층(231)은 상기 인캡슐레이션 계층(211, 212, 213)에서 생성되는 정보를 이용하여 멀티미디어 컨텐츠의 전달과 소비에 필요한 정보를 생성하고 상기 사용자 장치로 제공한다. 상기 멀티미디어 컨텐츠의 전달과 소비에 필요한 정보란, 예를 들면, 상기 멀티 미디어를 구성하는 컨텐츠의 종류, 상기 컨텐츠들 간의 관계, 상기 컨텐츠들의 소비 순서 등과 같은 컨텐츠 소비에 필요한 정보와 상기 멀티 미디어 컨텐츠를 발견할 수 있는 발견(discovery) 정보를 말한다.
C2 계층(232)은 상기 D1 계층(221)과 D2 계층(222)에 대하여 미디어의 전송에 필요한 제어 기능을 제공한다. 예를 들면, C2 계층(232)은 D1 계층(221)에 대하여 멀티 미디어 컨텐츠를 고려한 프레임 구성을 하도록 제어한다. 이때 D1 계층(221)에 대하여 멀티미디어 컨텐츠가 다양한 네트워크를 통해서 전송되는 경우를 고려하여 제어를 수행한다. 또한, C2 계층(232)은 D2 계층(222)에 대하여 멀티미디어 컨텐츠를 전송하는 세션(session)의 흐름 제어(flow control)를 수행한다.
C3 계층(233)은 계층 간 최적화를 위해 전송 계층 이하의 계층들인 IP(Internet Protocol) 계층(240), 데이터 링크 계층(250)이나 물리 계층(260)에 접근하여 제어하는 기능을 제공한다. 예를 들면, C3 계층(233)은 데이터 링크 계층(250)으로부터 네트워크 전송 지연 측정 정보 등을 수신하여 전송 계층에서 이를 활용하여 상기 멀티 미디어 컨텐츠를 적절히 전송할 수 있도록 한다. 또한, C3 계층(233)은 물리 계층(260)으로부터 전송 오류율 정보를 수신하고, 상기 전송 오류율을 낮추기 위해 필요한 적절한 제어를 수행할 수 있다. 상기 전송 오류율을 낮추기 위한 제어란 오류가 발생한 전송 패킷의 재전송을 지시하는 등이 그 예가 될 수 있다.
도 3은 상기 도 2와 같은 구조를 갖는 MMT(MPEG Media Transport) 인터페이스를 이용하여 전송되는 멀티미디어 IP 패킷의 구조를 나타내는 도면이다.
상기 도 2에서 각 계층의 동작을 위해 필요한 정보는 도 3의 IP 패킷(300)의 페이로드에 구성되는 각 해당 계층의 헤더에 포함된다. 은도 3에서 IP 패킷(300)은 IP 헤더(301)와 페이로드(310)로 구성된다. 상기 페이로드(310)에는 상술한 각 계층에서 생성된 정보를 포함하는 각 계층의 헤더가 포함된다.
구체적으로 살펴보면, 미디어 부호화 계층에서 생성된 미디어 부호화 데이터는 액세스 유닛의 단위로 E3 계층 페이로드(307, 309)에 포함된다. 한편, E3계층 헤더(306, 308)는 해당 계층에서 생성된 액세스 유닛과 관련된 정보를 포함하고, E2 계층 헤더(305)는 해당 계층에서 생성된 기본 스트림에 관련된 정보를 포함하고, E1계층 헤더(304)는 해당 계층에서 생성된 구성 정보(composition information)와 대표 전송 특성값이 포함된다. 한편, D1계층 헤더(303)는 해당 계층에서 생성된 멀티미디어 컨텐츠의 특성에 대한 정보가 포함되며, D2계층 헤더(302)는 흐름 제어 및 에러 정정을 위한 정보가 포함된다.
본 발명에서는 상기 도 3에 도시된 IP 패킷 구조를 사용하여 필요한 정보를 전달함으로써, 특정 계층을 지원하는 네트워크의 개체가 페이로드에 접근할 필요 없이 해당 계층의 헤더로부터 해당 계층에서 수행할 기능에 필요한 정보를 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 MMT 시스템을 이용하여 실제로 서비스를 사용자에게 제공하기 위한 일 예를 설명하는 도면이다.
도 4의 예는 HTTP 프로토콜 상에 AVC(Advanced Video Coding) 데이터를 전송하는 서비스를 제공하는 예를 나타낸 것으로 E1 계층(411)과 C1 계층(431)만을 이용해서 서비스 제공이 가능한 경우를 도시한 것이다. 이처럼 본 발명에서는 해당 서비스를 사용자에게 제공하기 위하여 도 2에서 정의된 계층 중 일부의 계층만을 이용하여 서비스를 제공하는 것이 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 멀티미디어 시스템을 이용하여 전송되는 서비스를 전송 파일 포맷 형태로 나타낸 도면이다.
E3 계층(513)에서는 부호화된 미디어 데이터(514)가 액세스 유닛(Access Unit)의 단위로 병합(de-fragment)된다. 이는 도 5에서 E3 박스로 도시되었다.
E2 계층(512)에서는 상기 E3 계층 데이터가 기본 스트림의 단위로 저장되며, E1 계층(511)에서는 상기 기본 스트림들로 구성된 서비스나 세션에 관련된 정보를 D계층과 C계층이 읽고 서비스로 제공하기 위해 필요한 정보로서, 상기 멀티미디어 컨텐츠에 대한 구성 정보(composition information)와 상기 멀티미디어 컨텐츠가 적절히 소비될 수 있도록 하는 대표 전송 특성값을 포함한다. 한편, 해당 멀티미디어 서비스는 서비스 진행 도중에 사용자가 TV 단말기를 켜는 것처럼, 사용자는 해당 멀티미디어 서비스가 개시된 이후 임의의 시점부터 액세스를 할 수도 있으므로, 상기 구성 정보 및 대표 전송 특성값 정보는 반복적으로 표현될 필요가 있다.
한편, E1 계층(511)의 하위 계층으로서 D1계층(521)은 해당 패킷이 전송되기 위해 필요한 네트워크 정보와 해당 멀티미디어 컨텐츠의 특성에 대한 정보를 포함하며, D2 계층(522)은 IP 계층을 이용한 전송에 필요한 네트워크 정보와, 흐름 제어 및 에러 정정을 위한 정보를 포함한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 멀티미디어 시스템을 이용하여 전송되는 미디어 컨텐츠 데이터의 패킷 구조를 설명하는 도면이다.
도 6에서 컨텐츠 데이터의 종류와 속성에 따라 적절한 크기로 잘라진 미디어 조각(Media slice)(601)은 E3 패킷(602)의 페이로드(payload)로서 패킷화된다. 또한, E3 패킷(602)은 액세스 유닛(Access Unit) 단위로 구별되어 E2 패킷(603)에 의해 패킷화된다. 또한, E2 패킷(603)은 기본 스트림 단위로 구별되어 E1 패킷(604)에 의해 패킷화된다. E1 패킷(604)은 TCP나 UDP 계층을 이용한 전송에 필요한 정보 및 멀티미디어 컨텐츠의 특성에 대한 정보와 함께 D1 패킷((605)에 의해 패킷화된다. D1 패킷(605)은 IP 계층을 이용한 전송에 필요한 정보 및 흐름 제어 및 에러 정정을 위한 정보와 함께 D2 패킷(606)에 의해 패킷화된다. D2 패킷(606)은 최종적으로 기존의 IP 패킷(607)에 의해 패킷화된다.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 다양한 종류의 멀티미디어 컨텐츠들을 통합된 프레임워크(framework)를 사용하여 최소의 비용으로 최적화된 전송을 할 수 있다. 따라서 사용자가 효율적으로 멀티미디어 관련 컨텐츠를 제공받을 수 있을 뿐 아니라, 상기 멀티미디어 컨텐츠들을 제공하는 사업자들이 하나의 통합 시스템으로 서비스를 제공할 수 있어 서비스 제공의 효율성과 유연성을 높일 수 있다.

Claims (5)

  1. 멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법에 있어서,
    상기 멀티미디어 컨텐츠를 전달 및 소비하기 위한 제어 정보와 개별적으로 패킷화된 액세스 유닛을 수신하는 과정 ― 상기 액세스 유닛은 적어도 하나의 프래그먼트를 포함하는 데이터 부분 및 정보 부분을 포함하고, 상기 액세스 유닛은 상기 멀티미디어 컨텐츠와 관련됨 ― ; 및
    상기 제어 정보를 수신하는 과정을 포함하고,
    상기 정보 부분은 상기 액세스 유닛과 관련된 구성 시간(composition time)에 대한 정보를 포함하는,
    멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 부분은 상기 액세스 유닛의 시퀀스 번호를 포함하는,
    멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멀티미디어 컨텐츠는 상기 액세스 유닛을 포함하는 스트림을 포함하고,
    상기 액세스 유닛을 포함하는 패킷의 페이로드는 상기 스트림의 식별자를 포함하는,
    멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어 정보는 상기 멀티미디어 컨텐츠에 포함되는 스트림들의 프로세싱 순서에 관련된 정보와, 상기 스트림의 위치에 관련된 정보와, 상기 스트림의 종류에 관련된 정보를 포함하는,
    멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷화된 액세스 유닛은 프로토콜에 상응하게 수신되고,
    상기 프로토콜을 기반으로 하는 패킷은 에러 정정에 관련된 정보를 포함하는,
    멀티미디어 컨텐츠를 수신하기 위한 방법.
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