KR102445029B1 - 초박형 유리 트랜스퍼 - Google Patents

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Abstract

본 발명인 초박형 유리 트랜스퍼를 사용하면, 초박형 유리가 적재된 랙을 흔들림 없이, 로더로부터 복수 개의 챔버들을 거쳐 언로더로 순차적으로 이동시켜, 초박형 유리를 강화 열처리할 수 있다. 이를 위해, 트랜스퍼를 구성하는 승하강부는 볼스크류에 의해 승하강되고, 4개의 모퉁이에 각각 구비된 리니어 가이드에 의해 상하 방향으로 안내된다. 또한, 볼스크류는 가감속 조절과 속도 조절이 가능한 서보모터에 의해 구동된다.

Description

초박형 유리 트랜스퍼{Ultra-thin glass transfer}
본 발명은 초박형 유리 트랜스퍼에 관한 것이다.
최근 폴더블 디스플레이가 탑재된 스마트 폰이 출시되고 있다. 이러한 폴더블 디스플레이를 보호하기 위해, 폴더블 디스플레이의 상면에는 투명폴리이미드필름이 부착된다.
투명폴리이미드필름은 표면이 딱딱하면서 수십만 번 접었다 펴도 흠집이 나지 않는 장점을 가지나, 스크래치에 취약하다는 단점을 가지고 있다. 이러한 투명폴리이미드필름을 대체하기 위해, 최근 구부러지는 초박형 강화유리(UTG, Ultra Thin Glass)가 개발되고 있다.
초박형 강화유리는 20~100㎛의 두께를 가져 구부러지기 쉬우며, 강화 공정을 거치는 동안 내구성을 가져 스크래치도 생기지 않는다.
초박형 강화유리를 강화하는 공정은, 초박형 유리를 약 500℃의 질산칼륨 용융액 용액에 담가, 초박형 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨 용융액의 칼륨 이온을 서로 치환시켜서 이루어진다. 이러한 초박형 유리의 강화 공정은, 유리 강화 열처리 시스템에서 진행된다.
그러나, 종래 유리 강화 열처리 시스템에 구비된 트랜스퍼로는, 초박형 유리를 로더로부터 복수 개의 챔버들과 언로더로 흔들림 없이 이동시키기 어렵다.
왜냐하면, 종래 유리 강화 열처리 시스템에 구비된 트랜스퍼는, 1mm 이상의 두께를 가진 유리를 이동시키는 데 초점이 맞춰져 있어, 유리가 적재된 랙이 다소 흔들려도 유리가 깨지는 문제가 발생하지 않으나, 이러한 트랜스퍼로 100 μm 이하의 초박형 유리를 이동시킬때는, 미세한 흔들림이나 진동에도 초박형 유리가 깨지기 때문이다.
한국등록특허(10-0659558)
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해결할 수 있는 초박형 유리 트랜스퍼를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 초박형 유리 트랜스퍼는,
초박형 유리가 적재된 랙이 내부로 공급되어 대기하는 로더; 일렬로 상호 이격 배치되어, 상기 초박형 유리를 예열, 강화, 서냉, 열수 과정을 통해 강화 열처리하는 복수 개의 챔버들; 열처리가 끝난 상기 초박형 유리가 적재된 랙을 외부로 취출하기 위해 대기시키는 언로더; 하부에 상기 로더, 상기 복수 개의 챔버들, 상기 언로더가 일렬로 순서대로 배치되고, 상부에 레일부가 설치된 메인프레임을 포함하는 열처리 시스템에 있어서,
상기 초박형 유리가 적재된 랙을 상기 로더로부터 상기 복수 개의 챔버들을 거쳐 상기 언로더로 순차적으로 이동시키기 위해, 트랜스퍼 프레임; 및 상기 트랜스퍼 프레임에 설치된 승하강부, 랙보관부, 도어부, 수평이동부를 포함하는 초박형 유리 트랜스퍼로,
상기 승하강부는, 상기 초박형 유리가 적재된 랙과 결합된 랙결합부와, 상기 랙결합부와 연결된 승하강판과, 상기 승하강판의 중앙에 결합된 볼스크류와, 상기 볼스크류를 구동하는 서보모터와, 상기 승하강판의 네 모퉁이에 각각 결합된 리니어 가이드로 구성되며,
상기 랙보관부는, 상기 랙결합부에 의해 끌어올려진 상기 초박형 유리가 적재된 랙을 보관하며,
상기 도어부는 개방된 랙보관부의 하부를 개폐하며,
상기 수평이동부는, 상기 레일부를 따라 상기 트랜스퍼 프레임을 수평 이동시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 초박형 유리 트랜스퍼를 사용하면, 초박형 유리가 적재된 랙을 흔들림 없이, 로더로부터 복수 개의 챔버들을 거쳐 언로더로 순차적으로 이동시켜, 초박형 유리를 강화 열처리할 수 있다. 이를 위해, 트랜스퍼를 구성하는 승하강부는 볼스크류에 의해 승하강되고, 4개의 모퉁이에 각각 구비된 리니어 가이드에 의해 상하 방향으로 안내된다. 또한, 볼스크류는 가감속 조절과 속도 조절이 가능한 서보모터에 의해 구동된다.
본 발명은 트랜스퍼의 랙보관부에 보관된 초박형 유리가 적재된 랙을 전후좌우에서 밀어서, 흔들지 않게 고정시키는 푸셔를 구비한다. 이러한 푸셔로 인해, 트랜스퍼가 수평 이동시, 초박형 유리가 적재된 랙이 흔들려 깨지는 것이 방지된다.
본 발명인 트랜스퍼의 도어부에는 용액받이판이 구비된다. 용액받이판은 초박형 유리에서 떨어지는 질산칼륨 용융액을 모은다. 이로 인해, 질산칼륨 용융액이 강화챔버가 아닌 서냉챔버나 열수챔버로 떨어져, 서냉챔버나 열수챔버를 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 이러한, 용액받이판은 바깥에서 잡아당겨 빼낼 수 있고, 바깥에서 밀어 장착할 수 있어, 용액받이판을 빼내 고체 상태로 굳어진 질산칼륨을 신속하게 제거할 수 있다. 또한, 용액받이판에 히터를 내장시켜, 초박형 유리가 랙보관부 내에서 적절한 온도를 유지할 수 있게 만든다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 트랜스퍼가 적용된 열처리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 트랜스퍼의 트랜스퍼를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 초박형 유리 트랜스퍼의 승하강부를 발췌한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 초박형 유리 트랜스퍼의 작동을 설명하기 위한 도면으로, 도 4(a)는 랙보관부에 초박형 유리가 적재된 랙이 위치된 상태를 나타낸 도면이고, 도 4(b)는 도어부가 열리고, 랙결합부가 랙을 하강시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 초박형 유리 트랜스퍼의 도어부를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 용액받이판 구조를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 트랜스퍼를 자세히 설명한다.
설명의 편의상, 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 트랜스퍼가 포함된 열처리 시스템을 먼저 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열처리 시스템(10)은, 메인프레임(100), 로더(200), 챔버들(300), 언로더(400), 초박형 유리 트랜스퍼(500)로 구성된다.
[메인프레임]
메인프레임(100)은 금속재로 이루어진 구조물이다. 메인프레임(100)의 하부에는 로더(200), 복수 개의 챔버들, 언로더(400)가 일정 간격을 두고 일렬 배치된다. 메인프레임(100)의 상부에는 초박형 유리 트랜스퍼(500)가 수평이동할 수 있게 만드는 레일부(110)가 설치된다. 레일부(110)는 수평이동부(530, 도 2참조)의 피니언 기어와 맞물리는 랙 기어로 구성된다.
[로더]
로더(200)는 메인프레임(100)의 하부 첫단에 위치하며, 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 외부에서 내부로 공급되어 놓이는 곳이다. 랙(R)에는 초박형 유리들이 일정 간격으로 적재된다. 본 실시예에서는, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 초박형 유리들이 일정 간격으로 카세트에 먼저 적재된 후, 그 카세트가 랙(R)에 적재되는 방식을 취한다. 물론, 초박형 유리가 랙(R)에 적재되는 방식은 다양할 것이다.
[챔버들]
복수 개의 챔버들은 메인프레임(100)의 하부에서 로더(200)와 언로더(400) 사이에 일렬로 상호 이격 배치되어, 랙(R)에 적재된 초박형 유리를 예열, 강화, 서냉, 열수 과정을 통해 강화 열처리한다. 각 챔버는 상부가 개방된 상자형 구조이며, 상부에는 개구를 개폐하는 도어가 설치된다. 또한, 내부에 히터가 내장된다.
복수 개의 챔버들은 도 1에 도시된 바와 같이 예열챔버(310), 강화챔버(320), 서냉챔버(330), 열수챔버(340)로 구성된다.
예열챔버(310)는 초박형 유리를 강화하기 전에 열변형과 크랙을 방지하기 위해 예열한다. 300℃ 정도로 예열이 진행된다.
강화챔버(320)는 초박형 유리를 강화한다. 강화챔버(320)에는 500℃ 정도로 가열된 질산칼륨 용융액이 담긴다. 질산칼륨 용융액에 초박형 유리를 담그면, 초박형 유리에 포함된 나트륨 이온과 질산칼륨 용융액의 칼륨 이온을 서로 치환되어, 초박형 유리가 강화된다.
서냉챔버(330)는 고온에서 강화된 초박형 유리를 200℃ 정도로 서서히 냉각시켜 응력을 제거한다.
열수챔버(340)는 초박형 유리에 남아있는 질산칼륨 용융액을 세척하고 초박형 유리를 100℃ 이하로 냉각한다.
[언로더]
언로더(400)는 메인프레임(100)의 하부 끝단에 위치하며, 강화 열처리가 끝난 초박형 유리가 적재된 랙(R)을 외부로 취출하기 위해 대기하는 곳이다.
[초박형 유리 트랜스퍼]
트랜스퍼(500)는 초박형 유리를 로더(200)로부터 복수 개의 챔버들과 언로더(400)에 순차적으로 이동시키기 위해 초박형 유리가 적재된 랙(R)을 승하강 및 수평이동시킨다. 트랜스퍼(500)는 메인프레임(100)의 상부에 위치한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 트랜스퍼(500)는 트랜스퍼 프레임(510), 승하강부(520), 수평이동부(530), 랙보관부(540), 도어부(550)로 구성된다.
트랜스퍼 프레임
트랜스퍼 프레임(510)은 금속재로 이루어진 구조물이다. 트랜스퍼 프레임(510)에는 승하강부(520), 수평이동부(530), 랙보관부(540), 도어부(550)가 설치된다.
승하강부
승하강부(520)는 트랜스퍼 프레임(510)의 내부 상부에 위치된다. 승하강부(520)는 랙(R)을 승하강시킨다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 승하강부(520)는 승하강판(521), 랙결합부(522), 볼스크류(523), 서보모터(524), 리니어 가이드(525)로 구성된다.
승하강판(521)은 랙결합부(522)에 연결되어 있다.
랙결합부(522)는 4개로 구성되며, 하부 끝단에는 랙(R)을 잡을 수 있는 걸개(522a)가 구비된다. 랙결합부(522)는 걸개(522a)를 벌리거나 좁혀서 랙(R)을 집거나 집지 않게 할 수 있다. 걸개(522a)는 에어실린더(522b)에 의해 작동된다.
랙결합부(522)는 결합된 랙(R)이 흔들리지 않도록 와이어나 체인 형태가 아닌 막대 형태로 형성된다.
승하강판(521)에는 볼스크류(523)가 설치된다. 승하강판(521)의 중앙에는 볼스크류(523)의 볼너트(523a)가 결합되고 트랜스퍼 프레임(510)의 중앙 상하부에 볼스크류(523)의 나사축(523b)이 연결된다. 볼너트(523a)가 나사축(523b)을 따라 상하 방향으로 이동하여, 승하강판(521)을 승하강시킨다. 볼스크류(523) 방식을 채택함으로써, 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 흔들림 없이 승하강될 수 있다.
볼스크류(523)는 서보모터(524)에 의해 구동된다. 서보모터(524)는 볼스크류(523)의 나사축(523b) 하단에 연결된다.
승하강판(521)은 네 모퉁이에 결합된 리니어 가이드(525)에 의해 상하 방향으로 안내된다. 리니어 가이드(525)는 리니어 부쉬(525a)와 샤프트(525b)로 구성된다. 리니어 부쉬(525a)는 승하강판(521)의 네 모퉁이에 결합되고, 트랜스퍼 프레임(510)의 네 모퉁이 상하부에 샤프트(525b)가 연결되어, 승하강판(521)을 샤프트(525b)를 따라 상하 방향으로 안내한다. 리니어 가이드(525)를 채택함으로써, 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 흔들림 없이 승하강될 수 있다.
수평이동부
수평이동부(530)는 트랜스퍼 프레임(510)의 양측면에 위치하며, 메인프레임(100)의 레일부(110)를 따라 트랜스퍼(500)를 로더(200)에서 챔버들을 거쳐 언로더(400) 위치로 수평 이동시킨다. 수평이동부(530)는 레일부(110)에 형성된 랙 기어과 맞물리는 피니언 기어, 서보모터로 구성된다. 랙과 피니언 기어 방식을 사용하여 트랜스퍼(500)를 수평 이동시킴으로써, 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 흔들림 없이 수평 방향으로 이동될 수 있다.
랙보관부
랙보관부(540)는 트랜스퍼 프레임(510)의 내부 하부에 위치한다. 랙보관부(540)는 하부가 개방된 사각 박스 형상을 가진다. 랙보관부(540)의 내부에 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 보관된다. 랙결합부(522)가 승하강판(521)에서 랙보관부(540)의 상면을 관통하여 아래로 연장된다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 승하강판(521)의 하강에 의해 랙결합부(522)가 하강하여 랙(R)과 결합한 후 다시 상승하면 랙(R)은 랙보관부(540)의 내부에 위치된다. 랙보관부(540)에는 랙(R)을 전후좌우에서 밀어서, 흔들지 않게 고정시키는 푸셔(542)가 구비된다. 푸셔(542)는 에어실린더로 구성된다. 푸셔(542)로 인해, 트랜스퍼(500)가 수평 방향으로 이동시에, 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 흔들 것을 막을 수 있다.
랙보관부(540)에는 초박형 유리가 적절한 온도를 유지할 수 있게 해주는 히터(541)가 내장된다. 히터(541)로 인해, 조금만한 온도변화에도 깨질 수 있는 초박형 유리의 깨짐이 방지된다.
도어부
도어부(550)는 트랜스퍼 프레임(510)의 하부에 연결되며, 개방된 랙보관부(540)의 하부를 개폐한다. 도어부(550)는 한 쌍으로 구성되며, 양 방향으로 이동하여 개폐가 이루어진다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 각 도어부(550)는 몸체부(551), 용액받이판(552), 연결부(553), 구동부(554)로 구성된다.
몸체부(551)는 긴 사각 형상으로, 몸체부(551)의 내부에는 용액받이판(552)이 끼워질 수 있도록 소정 깊이의 함몰부(551a)가 형성된다. 함몰부(551a)의 양 외벽에는 용액받이판(552)을 안내하고 이동을 제한하기 위한 걸림부(551b)가 형성된다.
용액받이판(552)은 몸체부(551)의 내부에 형성된 함몰부(551a)에 삽입된다. 용액받이판(552)은 3개로 구성되며, 각각이 일렬로 몸체부(551)의 함몰부(551a)에 삽입된다. 용액받이판(552)은 서랍과 같은 형식으로 몸체부(551)의 함몰부(551a)에 끼워 넣은 후 빼낼 수 있다. 용액받이판(552)은 초박형 유리에서 떨어지는 질산칼륨 용융액이 수집되는 바닥판(552a), 바닥판(552a)의 일면에서 소정 높이로 연장되는 외벽부(552b), 외벽부(552b)에 부착되는 손잡이(552c)로 구성된다. 용액받이판(552)에 초박형 유리가 랙보관부(540) 내에서 적절한 온도를 유지할 수 있게 만드는 히터(541)가 내장될 수 있다.
연결부(553)는 몸체부(551)의 양단에 형성된다. 연결부(553)는 구동부(554)에 연결된다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 구동부(554)는 연결부(553)를 좌우로 이동시켜, 개방된 랙보관부(540)의 하부를 개폐한다.
용액받이판(552)은 랙(R)에 남아있는 질산칼륨 용융액이 강화챔버(320)가 아닌 서냉챔버(330)나 열수챔버(340)로 떨어지는 것을 방지한다. 도어부(550)에 용액받이판(552)이 착탈가능하게 설치됨으로 인해, 용액받이판(552)의 청소가 용이해진다. 용액받이판(552)의 청소는 질산칼륨이 고체 상태로 굳은 후 진행된다. 용액받이판(552)을 빼내 고체 상태로 굳어진 질산칼륨을 제거한 다음, 용액받이판(552)을 몸체부(551)에 장착한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 초박형 유리 트랜스퍼의 작동을 자세히 설명한다. 도 1 내지 도 3을 기본적으로 참조한다.
로더(200)에 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 놓인다. 도 4(a)에 도시된 초박형 유리 트랜스퍼(500)의 도어부(550)가 도 4(b)에 도시된 바와 같이 개방된다. 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 초박형 유리 트랜스퍼(500)의 승하강부(520)가 하강하여 랙(R)과 결합된다. 승하강부(520)의 작동에 의해 랙(R)이 상승하여, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 랙보관부(540)의 내부에 위치된다.
초박형 유리 트랜스퍼(500)의 수평이동부(530)가 메인프레임(100)의 레일부(110)를 따라 이동하여, 초박형 유리가 적재된 랙(R)을 유리 강화 열처리 공정 중 첫 번째 공정인 예열 공정을 수행하기 위해 예열챔버(310)로 이동시킨다.
초박형 유리 트랜스퍼(500)가 예열챔버(310)의 상부로 이동하게 되면, 예열챔버(310)를 폐쇄하고 있던 도어가 개방된다. 이 상태에서 승하강판(521)이 볼스크류(523)와 리니어 가이드(525)를 따라 하강하고, 승하강판(521)의 하부에 연결된 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 예열챔버(310) 내부에 위치하게 된다. 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 예열챔버(310) 내부로 하강하여 안착되면, 초박형 유리가 적재된 랙(R)은 트랜스퍼(500)로부터 분리된다. 예열챔버(310) 상부에 위치한 도어가 폐쇄되고 예열 공정이 수행된다.
예열챔버(310) 내부에서 예열 공정이 마무리되면, 도어가 열리고 초박형 유리 트랜스퍼(500)의 승하강부(520) 작동에 의해 초박형 유리가 적재된 랙(R)이 예열챔버(310)로부터 끌어 올려져 랙보관부(540) 내부에 위치된다.
온도변화와 주변으로의 열전달을 방지하기 위해 도어부(550)가 닫히고, 수평이동부(530)의 작동에 의해 초박형 유리 트랜스퍼(500)가 레일부(110)를 따라 이동하여 강화챔버(320) 상부로 이동된다. 이후, 강화챔버(320), 서냉챔버(330), 열수챔버(340)에서 초박형 유리 트랜스퍼(500)의 작동은 동일하므로, 자세한 설명을 생략한다. 열수챔버(340)에서 열수 공정까지 마친, 초박형 유리가 적재된 랙(R)은 언로더(400)로 이동되어 다음 공정을 위해 대기한다.
100: 메인프레임 200: 로더
300: 챔버 400: 언로더
500: 트랜스퍼 510: 트랜스퍼 프레임
520: 승하강부 530: 수평이동부
540: 랙보관부 550: 도어부

Claims (5)

  1. 초박형 유리가 적재된 랙이 내부로 공급되어 대기하는 로더; 일렬로 상호 이격 배치되어, 상기 초박형 유리를 예열, 강화, 서냉, 열수 과정을 통해 강화 열처리하는 복수 개의 챔버들; 열처리가 끝난 상기 초박형 유리가 적재된 랙을 외부로 취출하기 위해 대기시키는 언로더; 하부에 상기 로더, 상기 복수 개의 챔버들, 상기 언로더가 일렬로 순서대로 배치되고, 상부에 레일부가 설치된 메인프레임을 포함하는 열처리 시스템에 있어서,
    상기 초박형 유리가 적재된 랙을 상기 로더로부터 상기 복수 개의 챔버들을 거쳐 상기 언로더로 순차적으로 이동시키기 위해, 트랜스퍼 프레임; 및 상기 트랜스퍼 프레임에 설치된 승하강부, 랙보관부, 도어부, 수평이동부를 포함하는 초박형 유리 트랜스퍼로,
    상기 승하강부는, 상기 초박형 유리가 적재된 랙과 결합된 랙결합부와, 상기 랙결합부와 연결된 승하강판과, 상기 승하강판의 중앙에 결합된 볼스크류와, 상기 볼스크류를 구동하는 서보모터와, 상기 승하강판의 네 모퉁이에 각각 결합된 리니어 가이드로 구성되며,
    상기 랙보관부는, 상기 랙결합부에 의해 끌어올려진 상기 초박형 유리가 적재된 랙을 보관하며,
    상기 도어부는 개방된 랙보관부의 하부를 개폐하며, 상기 수평이동부는, 상기 레일부를 따라 상기 트랜스퍼 프레임을 수평 이동시키며,

    상기 초박형 유리는, 미세한 흔들림 및 미세한 온도차에도 깨질 수 있는 100㎛ 이하의 두께를 가지며,

    상기 초박형 유리가 적재된 랙이 상기 랙보관부에 보관된 상태로, 상기 수평이동부에 의해 수평이동시 흔들림이 생기지 않게,
    상기 랙보관부에는, 상기 초박형 유리가 적재된 랙을 전후좌우에서 밀어 흔들지 않게 고정시키는 푸셔가 구비되고,

    상기 초박형 유리가 적재된 랙이 상기 랙보관부에 보관된 상태로, 상기 수평이동부에 의해 수평이동하는 동안 설정된 온도를 유지할 수 있게,
    상기 랙보관부에는 상기 랙에 적재된 상기 초박형 유리에 열을 주는 히터가 구비된 것을 특징으로 하는 초박형 유리 트랜스퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 랙결합부는 결합된 랙이 흔들리지 않도록 와이어나 체인 형태가 아닌 막대 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 초박형 유리 트랜스퍼.
  3. 제2항에 있어서, 상기 승하강판의 중앙에는 볼스크류의 볼너트가 결합되고, 상기 트랜스퍼 프레임의 중앙 상하부에 볼스크류의 나사축이 연결되며, 상기 볼스크류의 나사축 하단에는 서보모터가 연결된 것을 특징으로 하는 초박형 유리 트랜스퍼.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도어부는,
    몸체부;
    상기 몸체부에 착탈가능하게 결합되는 용액받이판;
    상기 몸체부의 양단에 형성된 연결부;
    상기 연결부를 좌우로 이동시켜, 상기 개방된 랙보관부의 하부를 개폐하는 구동부로 구성된 것을 특징으로 하는 초박형 유리 트랜스퍼.
  5. 제4항에 있어서, 용액받이판에는 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 초박형 유리 트랜스퍼.
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