KR102230343B1 - 어린이보호구역 cctv 시스템 - Google Patents

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KR102230343B1 KR1020200012384A KR20200012384A KR102230343B1 KR 102230343 B1 KR102230343 B1 KR 102230343B1 KR 1020200012384 A KR1020200012384 A KR 1020200012384A KR 20200012384 A KR20200012384 A KR 20200012384A KR 102230343 B1 KR102230343 B1 KR 102230343B1
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강재준
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Abstract

본 발명에 따른 어린이보호구역에 CCTV를 설치하여 감시하는 어린이보호구역 CCTV 시스템은, 인도와 차도를 구분하는 난간대(100); 미리 지정된 구역을 촬영하는 하나 이상의 CCTV(200); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 차량을 인식하는 차량인식부(300); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 보행자를 인식하는 보행자인식부(400); 상기 차량인식부(300) 및 상기 보행자인식부(400)로부터 차량, 보행자 정보를 수신하여 사고위험을 분석하는 분석부(500)를 포함한다.

Description

어린이보호구역 CCTV 시스템 {CCTV System for Child Protection Zone}
본 발명은 어린이보호구역 CCTV 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 어린이보호구역이란 초등학교뿐만 아니라 유치원을 포함하는 학교주변의 어린이특별보호구역을 의미한다. 주로 초등학교 등의 주 출입문을 중심으로 반경 300m이내의 도로를 지정해서 각종 안전시설물을 설치하고, 그 곳을 지나는 차량은 시속 30km이하로 운행하여야 하고, 불법주정차를 해서는 안 되는 등의 규제를 할 수 있는 지역으로서 어린이특별보호구역, 일명, 스쿨존(School Zone)이다.
그러나 일부 차량의 운전자들은 스쿨존을 통행할 때에 과속을 하는 경우가 대부분이고, 특히 불법주정차로 인하여 해마다 어린이들의 교통사고가 가장 많이 일어나고 있는 실정이다. 도 1과 같이, 차량의 운전자와 어린이 모두가 어린이보호구역 내에 불법으로 주정차된 차량으로 인하여 시야가 확보가 되지 않아 발생하는 경우로써 불법적인 주정차가 가장 큰 원인으로 작용하고 있어 불법주정차의 근절이 가장 중요한 실정이다.
종래에 어린이보호구역에 레이저나 레이더를 이용하여 차량의 과속을 경보하여 표시하는 시스템이 운영되고 있고, 이러한 속도표시는 현장에서만 표출되고 있고, 이를 관리 및 단속해야 하는 관리센터 등으로는 전송되지 않아 대부분의 어린이보호구역 내에서 차량의 평균속도 등을 전산처리하여 표시하지 않고 있는 실정이다.
또한, 속도를 표시하는 장치에 있어서도 여러 대의 차량이 줄지어 동시에 진입하는 경우에는 어느 차량의 속도를 표출하고 있는지 알 수 없을 뿐만 아니라, 속도표시장치가 설치된 곳에서도 과속하는 차량의 속도를 줄이도록 경고나 안내하는 등계도하는 데 한계가 있었던 문제가 있었다.
이와 같이 어린이보호구역 내의 불법주정차를 단속하기 위한 시스템에는 레이저나 레이더 등을 이용하는 기술적인 문제점이 노출되었다.
KR 10-1384757 B1 KR 10-2006-0116759 A KR 10-1744648 B1
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 어린이보호구역 내에 진입한 차량을 인식하고, 어린이보호구역 내 보행자를 인식하여, 사고위험을 실시간으로 분석하여, 과속하는 차량에게 차량의 속도를 줄이도록 경고나 안내하는 어린이보호구역 CCTV 시스템을 제공함에 있다.
상기의 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 어린이보호구역에 CCTV를 설치하여 감시하는 어린이보호구역 CCTV 시스템은, 인도와 차도를 구분하는 난간대(100); 미리 지정된 구역을 촬영하는 하나 이상의 CCTV(200); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 차량을 인식하는 차량인식부(300); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 보행자를 인식하는 보행자인식부(400); 상기 차량인식부(300) 및 상기 보행자인식부(400)로부터 차량, 보행자 정보를 수신하여 사고위험을 분석하는 분석부(500)를 포함한다.
본 발명은 어린이보호구역에 CCTV 시스템을 설치하여, 사고위험을 실시간 분석, 감지 및 과속차량에 경고하여 어린이보호구역 내 안전사고를 미연에 방지하여 어린이들이 안심하고 등하교할 수 있도록하는 효과를 갖는다.
도 1은 불법 주정차로 인해 시야확보가 되지 않는 어린이보호구역을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템의 개념도이다.
도 3은 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템 빔 프로젝트의 홀로그램 실시 예이다.
도 5는 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템의 CCTV가 촬영한 영상의 움직임 검출 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템에서 촬영한 영상이 움직임 검출 방법에서 움직임이 검출된 특정 객체에 대한 관심 영역을 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템에서 촬영한 영상의 움직임 검출 방법에서 데이터를 학습시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "... 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
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.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
그리고 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.
본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.
이하에서 설명되는 실시양태의 상세 사항을 다루기 전에, 몇몇 용어를 정의하거나 또는 명확히 하기로 한다.
다음은 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 어린이보호구역에 CCTV를 설치하여 감시하는 어린이보호구역 CCTV 시스템은, 인도와 차도를 구분하는 난간대(100); 미리 지정된 구역을 촬영하는 하나 이상의 CCTV(200); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 차량을 인식하는 차량인식부(300); 상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 보행자를 인식하는 보행자인식부(400); 상기 차량인식부(300) 및 상기 보행자인식부(400)로부터 차량, 보행자 정보를 수신하여 사고위험을 분석하는 분석부(500)를 포함한다.
또한, 횡단보도에 설치되어 홀로그램을 생성하는 빔 프로젝트(600)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 도 4와 같이 홀로그램을 차량 진행로와 횡단보도에 설치하여, 이를 통해 차량과 보행자로 하여금 현재 신호에 대해 신호등 보다 더 시각적으로 인지시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 CCTV(200)의 전원은 태양광 전지를 이용한 것을 특징으로 한다.
또한, 어린이 보호 구역에 음성으로 경고하기 위한 스피커(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 어린이 보호 구역에 시각적인 경고를 주기 위한 경광등(800)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 CCTV(200), 스피커(700), 경광등(800)의 설치위치는 난간대(100) 상단에 설치하는 것을 권장하지만, 실시자의 상황에 맞게 적절한 다른 위치에 설치하여도 무방하다. 뿐만 아니라, 상기 스피커(700), 상기 경광등(800)에 필요한 전원 역시 상기 CCTV(200)의 전원과 마찬가지로 태양광 전지를 이용하여 태양광 발전을 통해 전원을 공급할 수 있다.
도 2와 같이 본 발명에 따른 어린이보호구역 CCTV 시스템은 현재 차량의 상태가 어떤 상태인지 정보를 제공하는 디스플레이를 더 포함할 수 있다. 차량인식부(300)로부터 정보를 받아, 신호위반, 정지선위반, 과속 등의 상태를 디스플레이를 통해 운전자에게 알릴 수 있다. 그리고 상기 분석부(500)는 와이파이 통신을 할 수 있도록 통신부를 내장하여 관리자의 스마트폰으로 분석한 정보를 전송할 수 있고, 관리자가 스마트폰을 통해 통신부와 통신하여 분석한 정보를 열람할 수 있다.
다음은 도 5 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 CCTV(200)와 분석부(500)에 적용되는 영상분석과 움직임 검출 방식에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 5에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 분석부(500)는 영상 수신부(510), 움직임 검출부(520), 실험 데이터 생성부(530), 데이터 학습부(540), 유효성 판단부(550), 객체 제거부(560), 및 제어부를 포함할 수 있다. 그러나, 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소로 상기 분석부(500)가 구성될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 분석부(500)가 구성될 수 있다. 사용자가 감시해야할 지역에 본 발명에 따른 CCTV(200)에 의해 촬영된 영상의 움직임 등을 감시한다. 영상 수신부(510)는 CCTV(200)에 의해 촬영된 입력 영상을 수신할 수 있다. 상기 CCTV(200)는 디지털 카메라, 적외선 조명이 장착된 카메라 등을 포함할 수 있다. 상기 영상 수신부(510)는 상기 카메라 형태로 구현될 수도 있고, 상기 CCTV(200)와 별도로 구현될 수도 있다. 움직임 검출부(520)는 수신된 입력 영상에서 움직임이 검출된 특정 객체에 대한 관심 영역을 설정할 수 있다.
움직임 검출부(520)는 다양한 방법에 의해 움직임을 검출할 수 있다. 예를 들어, 움직임 검출부(520)는 입력되는 영상 데이터(예: 스트리밍 데이터)로부터 움직임을 검출하고, 움직임이 검출된 특정 프레임에서 움직인 정도의 크기가 임계값 이상인 영역을 블라브(blob)로 획득하여 레이블링하고, 레이블링(labeling)된 영역을 관심 영역(Region of Interest)으로 설정할 수 있다. 실험 데이터 생성부(530)는 상기 관심 영역으로 지정된 객체에 대한 특징을 검출하여 실험 데이터를 생성할 수 있다. 상기 객체에 대한 특징은 환경에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 상기 객체에 대한 특징은 색상, 위치, 크기 등을 포함할 수 있다.
데이터 학습부(540)는 검출 대상 샘플 데이터를 수신하여, 상기 수신된 샘플 데이터를 SVDD를 이용하여 학습시킬 수 있다. 데이터 학습부(540)는 상기 학습을 통해 학습 데이터를 생성하여 초구(hypersphere)를 구할 수 있다. 따라서 상기 초구는 특정 데이터가 유효한지 여부를 판단하는 결정 기준이라 할 수 있다. SVDD를 이용한 학습은 정상 데이터만을 학습시켜, 상기 학습된 데이터 주변을 초구를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 정상 데이터만을 학습시키기에 상기 SVDD를 이용한 학습은 작업 부하를 줄여줄 수 있다.
유효성 판단부(550)는 데이터 학습부(540)에 의해 생성된 학습 데이터를 이용하여(예: 생성된 초구를 이용하여)상기 실험 데이터가 유효한지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 유효성 판단부(550)는 상기 실험 데이터가 생성된 초구 안에 있으면, 유효한 데이터로 판단하고, 상기 실험 데이터가 생성된 초구 밖에 있으면, 유효하지 않은 데이터로 판단할 수 있다.
객체 제거부(560)는, 실험 데이터가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 실험 데이터에 대응되는 특정 객체의 움직임을 움직임 검출 영역에서 제거할 수 있다. 제어부는 상기 영상 수신부(510), 상기 움직임 검출부(520), 상기 실험 데이터 생성부(530), 상기 데이터 학습부(540), 상기 유효성 판단부(550) 및 상기 객체 제어부(760)를 유기적으로 제어할 수 있다.
다음으로, 도 6은 본 발명의 CCTV(200)가 촬영한 영상의 움직임 검출 방법에서 움직임이 검출된 특정 객체에 대한 관심 영역을 설정하는 방법을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 움직임 검출부(520)는 입력 영상에서 움직임이 검출된 특정 프레임을 추출하고, 상기 움직임이 검출된 특정 프레임에서 움직인 정도가 임계값 이상인 영역을 블라브(blob)로 획득하여 레이블링(labeling)할 수 있다. 이 경우, 움직임 검출부(520)는 인접한 화소에 동일한 식별자(예: 동일 번호)를 부여할 수 있다. 그리고 관심 영역으로 지정된 객체의 사이즈를 정규화할 수 있다.
실험 데이터 생성부(530)는 정규화된 관심 영역에서 객체의 특징을 추출하여 실험 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 객체의 특징을 추출하는 방법은 단순하게 색상, 위치 정보에 따른 histogram을 이용한 방법, SIFT(Scale Invariant Feature Transform)과 같이 영상의 크기와 회전에 불변하는 특징점을 추출하는 방법, 조명변화에 민감하지 않고 계산이 빠른 특징을 가지는 LBP 패턴 중에서 의미 있는 패턴들 만을 선택한 방법인 ULBP(Uniform Local Binary Pattern) 방법과 같이 여러 가지 방법이 있다.
한편, 감시 시스템이 사용되는 환경이나 사용자의 요구에 따라 해당 감시 시스템에서의 유효한 객체는 달라진다. 객체의 종류에 따라 해당 객체를 가장할 구분할 수 있는 특징 추출 알고리즘이 가변적으로 선택될 수 있다.
유효성 판단부(550)는 상기 SVDD를 이용하여 학습된 학습 데이터를 이용하여 상기 실험 데이터가 유효한지 여부를 판단할 수 있다.
데이터 학습부(540)는 검출 객체에 해당하는 샘플 데이터를 수신하고, 상기 수신된 샘플 데이터를 이용하여 검출에 필요한 특징을 추출하여 SVDD 학습을 통해 추출된 특징을 학습시킬 수 있다.
이하에서는, SVDD를 이용한 데이터 학습에 대해 좀 더 상세히 설명하고자 한다.
도 7은 본 발명이 촬영한 영상의 움직임 검출 방법에서 데이터를 학습시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
데이터 학습부(540)는 검출 대상 객체에 대한 샘플 영상 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 사람에 해당되는 객체들의 움직임을 검출하고자 하는 비디오 감시 시스템에서는 사람이 검출 대상 객체가 될 수 있다. 해당 환경에서 요구되어지는 객체를 검출 대상 객체라 할 수 있다.
데이터 학습부(540)는 샘플 영상 데이터에서 움직임 검출에 필요한 특징을 추출하고, 추출된 특징을 SVDD 학습을 통해 학습시킬 수 있다. 그리고 데이터 학습부(540)는 상기 학습을 통해 학습 데이터를 생성할 수 있다. 그리고 데이터 학습부(540)는 학습 단계(SVDD train)에서는 검출 대상 객체들을 포함하는 초구(hypersphere)가 결정될 수 있다.
이렇게 초구가 결정되면, 유효성 판단부(550)는 상기 초구에 근거하여 실험 데이터가 유효한지 여부를 판단할 수 있다. 상기 실험 데이터가 생성된 초구 안에 있으면, 유효한 데이터로 판단되고, 상기 실험 데이터가 생성된 초구 밖에 있으면, 유효하지 않은 데이터로 판단될 수 있다.
객체 제거부(560)는, 실험 데이터가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 실험 데이터에 대응되는 특정 객체의 움직임을 움직임 검출 영역에서 제거할 수 있다.
전술한 바와 같이, 대상 객체(예: 정상 객체)만을 학습시키기 때문에 작업 부하를 줄일 수 있다. 또한, 학습 데이터에 의한 데이터 분류 전에 움직임이 검출된 임계값 이상의 영역을 필터링 하기 때문에, 작업 처리 시간이 더 단축될 수 있다.
또한, 유효하지 않은 움직임을 검출하여 비디오 감시 시스템의 정확도를 증가시킬 수 있다.
또한, SVDD를 이용하여 움직임 객체의 유효성을 판단하므로, 임계값만을 이용하여 객체의 유효성을 판단하는 방법보다 효율적으로 객체의 유효성을 판단할 수 있다.
상술한 움직임 검출 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 한편, 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(MagneticMedia), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
한편, 이러한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다.
또한, 프로그램 명령에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
100 : 난간대
200 : CCTV
300 : 차량인식부
400 : 보행자인식부
500 : 분석부
510 : 영상 수신부 520 : 움직임 검출부
530 : 실험 데이터 생성부 540 : 데이터 학습부
550 : 유효성 판단부 560 : 객체 제거부
600 : 빔 프로젝트
700 : 스피커
800 : 경광등

Claims (5)

  1. 인도와 차도를 구분하는 난간대(100);
    미리 지정된 구역을 촬영하는 하나 이상의 CCTV(200);
    상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 차량을 인식하는 차량인식부(300);
    상기 CCTV로부터 촬영된 영상을 통해 보행자를 인식하는 보행자인식부(400);
    상기 차량인식부(300) 및 상기 보행자인식부(400)로부터 차량, 보행자 정보를 수신하여 사고위험을 분석하는 분석부(500);
    횡단보도에 설치되어 홀로그램을 생성하는 빔 프로젝트(600)을 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이보호구역 CCTV 시스템에 있어서

    분석부(500)는 영상 수신부(510), 움직임 검출부(520), 실험 데이터 생성부(530), 데이터 학습부(540), 유효성 판단부(550), 객체 제거부(560), 및 제어부로 구성되고,
    상기 움직임 검출부(520)는 입력되는 영상 데이터로부터 움직임을 검출하고, 움직임이 검출된 특정 프레임에서 움직인 정도의 크기가 임계값 이상인 영역을 블라브(blob)로 획득하여 레이블링하고, 레이블링(labeling)된 영역을 관심 영역(Region of Interest)으로 설정하고,
    상기 실험 데이터 생성부(530)는 상기 관심 영역으로 지정된 객체에 대한 특징을 검출하여 실험 데이터를 생성하고,
    상기 데이터 학습부(540)는 검출 대상 샘플 데이터를 수신하여, 상기 수신된 샘플 데이터를 학습하고,
    상기 유효성 판단부(550)는 데이터 학습부(540)에 의해 생성된 학습 데이터를 이용하여 상기 실험 데이터가 유효한지 판단하고,
    상기 객체 제거부(560)는 실험 데이터가 유효하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 실험 데이터에 대응되는 특정 객체의 움직임을 움직임 검출 영역에서 제거하는 것을 특징으로 하는 어린이보호구역 CCTV 시스템
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 CCTV(200)의 전원은 태양광 전지를 이용한 것을 특징으로 하는 어린이보호구역 CCTV 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    어린이 보호 구역에 음성으로 경고하기 위한 스피커(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이보호구역 CCTV 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    어린이 보호 구역에 시각적인 경고를 주기 위한 경광등(800)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어린이보호구역 CCTV 시스템.
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