KR102459100B1 - 발광소자 패키지 및 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

실시 예는 발광소자 패키지 및 조명 장치에 관한 것이다.
실시 예의 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체와, 몸체와 결합되는 제1 및 제2 리드 프레임, 캐비티 내에 배치된 복수의 발광소자를 포함하는 발광부, 및 발광부의 가장자리 상에 배치된 반사부를 포함하고, 반사부는 직경 가변형 홀더를 포함할 수 있다. 실시 예는 발광부 상에 배치된 반사부에 의해 광 추출이 향상될 수 있고, 깔때기(funnel) 형상의 반사부는 직경이 가변되어 발광부의 사이즈에 따라 공용화할 수 있다. 따라서, 실시 예는 반사부의 공영화에 의해 발광소자 패키지의 제조비용을 줄일 수 있다.

Description

발광소자 패키지 및 조명 장치{LIGHT EMITTING PACKAGE AND LIGHTING DEVICE HAVING THEREOF}
실시 예는 발광소자 패키지 및 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode)는 전기 에너지를 빛으로 변환하는 반도체 소자의 일종으로, 기존의 형광등, 백열등을 대체하여 차세대 광원으로서 각광받고 있다.
발광 다이오드는 반도체 소자를 이용하여 빛을 생성하므로, 텅스텐을 가열하여 빛을 생성하는 백열등이나, 또는 고압 방전을 통해 생성된 자외선을 형광체에 충돌시켜 빛을 생성하는 형광등에 비해 매우 낮은 전력만을 소모한다.
또한, 발광 다이오드는 반도체 소자의 전위 갭을 이용하여 빛을 생성하므로 기존의 광원에 비해 수명이 길고 응답특성이 빠르며, 친환경적 특징을 갖는다.
이에 따라, 기존의 광원을 발광 다이오드로 대체하기 위한 많은 연구가 진행되고 있으며, 발광 다이오드는 실내외에서 사용되는 각종 램프, 액정표시장치, 전광판, 가로등 등의 조명 장치의 광원으로서 사용이 증가하고 있다.
실시 예는 광 추출 효율을 향상시킬 수 있는 발광소자 패키지 및 조명 장치를 제공한다.
실시 예는 제조비용을 줄일 수 있는 발광소자 패키지 및 조명 장치를 제공한다.
실시 예의 발광소자 패키지는 캐비티를 갖는 몸체와, 상기 몸체와 결합되는 제1 및 제2 리드 프레임과, 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 발광소자를 포함하는 발광부; 및 상기 발광부의 가장자리 상에 배치된 반사부를 포함하고, 상기 반사부는 직경 가변형 홀더를 포함할 수 있다. 실시 예는 발광부 상에 배치된 반사부에 의해 광 추출이 향상될 수 있고, 깔때기(funnel) 형상의 반사부는 직경이 가변되어 발광부의 사이즈에 따라 공용화할 수 있다. 따라서, 실시 예는 반사부의 공영화에 의해 발광소자 패키지의 제조비용을 줄일 수 있다.
실시 예의 조명장치는 상기 발광소자 패키지를 포함할 수 있다.
실시 예의 발광소자 패키지는 발광부 상에 배치된 반사부에 의해 광 추출이 향상될 수 있다.
실시 예의 발광소자 패키지는 깔때기(funnel) 형상의 반사부가 발광부의 사이즈에 따라 직경이 가변되어 공용화할 수 있다. 따라서, 실시 예는 반사부의 공영화에 의해 발광소자 패키지의 제조비용을 줄일 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 사시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시 예에 따른 반사부를 도시한 상부 사시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 반사부를 도시한 하부 사시도이다.
도 5는 실시 예의 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 도시한 사시도이다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on/over)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on/over)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 사시도이고, 도 2는 실시 예에 따른 발광소자 패키지를 도시한 단면도이고, 도 3은 실시 예에 따른 반사부를 도시한 상부 사시도이고, 도 4는 실시 예에 따른 반사부를 도시한 하부 사시도이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 발광소자 패키지(100)는 발광부(110) 및 반사부(190)를 포함할 수 있다.
상기 발광부(110)는 몸체(170) 및 복수의 발광소자(150)를 포함할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 실시 예의 발광부(110)는 상기 복수의 발광소자(150)가 실장되는 방열 프레임과, 외부의 발광소자 구동신호가 제공되는 제1 및 제2 리드 플임을 포함할 수 있다. 상기 방열 프레임, 제1 및 제2 리드 프레임은 서로 일정 간격 이격될 수 있고, 상기 복수의 발광소자(150)는 상기 제1 및 제2 리드 프레임과 전기적으로 연결될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 발광부(110)는 상기 방열 프레임을 생략하고, 제1 및 제2 리드 프레임을 포함할 수 있고, 이때 상기 제1 및 제2 리드 프레임 중 하나에 복수의 발광소자(150)가 실장될 수 있다.
실시 예의 발광소자 패키지(100)는 COB(Chip on Board) 방식일 수 있다. 예컨대 실시 예의 발광소자 패키지(100)는 기판 상에 직접 다이 본딩(die bonding)하고, 와이어에 의해 전기적으로 연결하는 방식일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몸체(170)는 투광성 재질, 반사성 재질, 절연성 재질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 몸체(170)는 상기 복수의 발광소자(150)로부터 방출된 광에 대해, 반사율이 투과율보다 더 높은 물질을 포함할 수 있다. 상기 몸체(170)는 수지 계열의 절연 물질일 수 있다. 예컨대 상기 몸체(170)는 폴리프탈아미드(PPA: Polyphthalamide), 에폭시 또는 실리콘 재질과 같은 수지 재질, 실리콘(Si), 금속 재질, PSG(photo sensitive glass), 사파이어(Al2O3), 인쇄회로기판(PCB) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 상기 몸체(170)는 4개의 모서리를 포함할 수 있다.
상기 몸체(170)는 탑뷰 형상이 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 몸체(170)는 캐비티(171a)를 포함할 수 있다. 상기 캐비티(171a)는 탑뷰형상이 원형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 캐비티(171a)는 상기 발광소자 패키지(100)가 실장되는 영역에 배치될 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 몸체(170)는 보호소자가 실장되는 다른 캐비티를 포함할 수 있다. 상기 보호소자는 제너 다이오드, 사이리스터(Thyristor), TVS(Transient Voltage Suppression) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몸체(170)는 캐비티(171a)의 가장자리에 위치하는 격벽(171)을 포함할 수 있다. 상기 격벽(171)은 상기 복수의 발광소자(150)가 배치된 캐비티(171a)를 형성할 수 있다. 상기 격벽(171)은 탑뷰 형상이 원형 링 타입일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 격벽(171)의 내측은 탑뷰 형상이 트랙 형상, 타원 형상, 복수 직선부와 복수의 곡선부를 포함하는 형상일 수 있다. 상기 격벽(171)의 외측은 상기 반사부(190)의 탑뷰 형상과 대응될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 몸체(170)는 상기 격벽(171)으로부터 외측방향으로 돌출된 돌출부(170P)를 더 포함할 수 있다. 상기 돌출부(170P)는 상기 격벽(171)의 외각에 배치될 수 있다. 상기 돌출부(170P)는 상기 격벽(171)보다 얇은 두께를 가질 수 있고, 상기 돌출부(170P)의 상부면은 상기 격벽(171)의 상부면보다 아래에 배치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 돌출부(170P)는 상기 격벽(171)의 외측으로 상기 격벽(171)과 동일한 두께를 갖도록 돌출될 수 있다. 즉, 상기 돌출부(170P)의 상부면은 상기 격벽(171)의 상부면과 동일 평면상에 배치될 수 있다. 상기 돌출부(170P)는 상기 반사부(190)와 직접 접할 수 있다. 상기 돌출부(170P)의 상부면은 상기 반사부(190)의 하부와 직접 접할 수 있다.
상기 돌출부(170P)는 적어도 하나 이상의 걸림 홀(179)을 포함할 수 있다. 상기 걸림 홀(179)은 상기 반사부(190)와 발광부(110)의 결합을 위한 기능을 포함할 수 있다. 즉, 상기 걸림 홀(179)은 상기 발광부(110)의 하부에 돌출된 걸림부(199)와 결합될 수 있다. 상기 결합 홀(179)은 서로 상이한 너비를 갖는 제1 및 제2 홀(172, 174)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 홀(172, 174)은 서로 연결될 수 있다. 상기 제1 홀(172)은 상기 제2 홀(174)보다 넓은 너비를 가질 수 있다. 상기 제1 홀(172)은 상기 걸림부(199) 전체가 삽입될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 상기 제2 홀(174)은 상기 제1 홀(172)에 삽입된 상기 걸림부(199)의 걸림구조와 결합될 수 있다. 상기 제2 홀(174)은 상기 걸림부(199)의 걸림구조와 직접 접할 수 있다. 상기 반사부(190) 및 발광부(110)의 결합방법을 설명하면, 상기 걸림부(199)가 상기 제1 홀(172)에 삽입된 후에 상기 걸림부(199)는 상기 제2 홀(174) 방향으로 이동하여 걸림 홀(179)과 걸림부(199)가 체결될 수 있다. 실시 예는 걸림 홀(179) 및 걸림 부(199)를 이용한 발광부(110) 및 반사부(190)의 결합구조를 한정하여 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 상기 발광부(110) 및 반사부(190)는 스크류 체결구조 및 후크 체결구조 등 다른 결합구조를 채용할 수 있다.
상기 반사부(190)는 상기 몸체(170) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부(190)는 상기 돌출부(170P) 상에 배치될 수 있다. 상기 반사부(190)는 상기 돌출부(170P)의 상부면 위에 배치될 수 있다. 상기 반사부(190)는 상기 돌출부(170P)의 상부면과 직접 접할 수 있다. 상기 반사부(190)는 위로 갈수록 넓어지는 직경을 갖는 깔때기(funnel) 형상일 수 있다. 상기 반사부(190)는 하부 개구부(191L), 상부 개구부(191U) 및 측부(191)를 포함할 수 있다. 상기 하부 개구부(191L)는 발광부(110)와 접할 수 있다. 상기 하부 개구부(191L) 가장자리에는 상기 걸림부(199)가 배치될 수 있다. 상기 걸림부(199)는 상기 하부 개구부(191L)보다 더 아래에 배치될 수 있다.
상기 상부 개구부(191U)는 상기 하부 개구부(191L)보다 넓은 직경을 가질 수 있다.
상기 측부(191)는 상기 돌출부(170P)의 상부면으로부터 일정한 경사각을 가질 수 있다. 상기 측부(191)는 제1 및 제2 끝단(192, 194)을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 끝단(192, 194)은 일정 간격 이격될 수 있다. 상기 측부(191)는 상기 제1 및 제2 끝단(192, 194) 사이에 서로 중첩되는 중첩영역(191a)을 포함할 수 있다. 상기 중첩영역(191a)은 상기 측부(191)가 중첩되고, 상기 중첩된 측부(191)들은 서로 접할 수 있다. 실시 예의 반사부(190)는 상기 측부(191)의 제1 및 제2 끝단(192, 194)의 위치에 따라 상기 상부 개구부(191U) 및 하부 개구부(191L)의 직경이 가변될 수 있다.
상기 반사부(190)는 홀더(195)를 더 포함할 수 있다. 상기 홀더(195)는 상기 상부 개구부(191U) 상에 배치될 수 있다. 상기 홀더(195)는 상기 중첩영역(191a) 상에 배치될 수 있다. 상기 홀더(195)는 상기 중첩영역(191a)의 측부(191)들을 고정시킬 수 있다. 실시 예에서는 상기 홀더(195)가 상부 개구부(191U) 상에 배치된 구조만을 한정하여 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 홀더(195)는 상기 중첩영역(191a)의 상기 하부 개구부(191L) 상에 배치될 수 도 있고, 적어도 2개 이상일 수도 있다.
실시 예는 발광부(110) 상에 반사부(190)가 배치되어 발광부(110)로부터 발광된 광 추출을 향상시킬 수 있다. 실시 예의 깔때기(funnel) 형상의 반사부(190)는 직경이 가변되어 발광부(110)의 사이즈에 따라 공용화할 수 있다. 따라서, 실시 예는 반사부(190)의 공영화에 의해 제조비용을 줄일 수 있다.
도 5는 실시 예의 발광소자 패키지를 포함하는 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시 예에 따른 조명 장치는 커버(2100), 광원 모듈(2200), 방열체(2400), 전원 제공부(2600), 내부 케이스(2700), 소켓(2800)을 포함할 수 있다. 또한, 실시 예에 따른 조명 장치는 부재(2300)와 홀더(2500) 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)은 실시 예에 따른 발광 소자 패키지를 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 커버(2100)는 벌브(bulb) 또는 반구의 형상을 가지며, 속이 비어 있고, 일 부분이 개구된 형상으로 제공될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)과 광학적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 상기 커버(2100)는 상기 광원 모듈(2200)로부터 제공되는 빛을 확산, 산란 또는 여기 시킬 수 있다. 상기 커버(2100)는 일종의 광학 부재일 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합될 수 있다. 상기 커버(2100)는 상기 방열체(2400)와 결합하는 결합부를 가질 수 있다.
상기 커버(2100)의 내면에는 유백색 도료가 코팅될 수 있다. 유백색의 도료는 빛을 확산시키는 확산재를 포함할 수 있다. 상기 커버(2100)의 내면의 표면 거칠기는 상기 커버(2100)의 외면의 표면 거칠기보다 크게 형성될 수 있다. 이는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 빛이 충분히 산란 및 확산되어 외부로 방출시키기 위함이다.
상기 커버(2100)의 재질은 유리(glass), 플라스틱, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리카보네이트(PC) 등일 수 있다. 여기서, 폴리카보네이트는 내광성, 내열성, 강도가 뛰어나다. 상기 커버(2100)는 외부에서 상기 광원 모듈(2200)이 보이도록 투명할 수 있고, 불투명할 수 있다. 상기 커버(2100)는 블로우(blow) 성형을 통해 형성될 수 있다.
상기 광원 모듈(2200)은 상기 방열체(2400)의 일 면에 배치될 수 있다. 따라서, 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열은 상기 방열체(2400)로 전도된다. 상기 광원 모듈(2200)은 광원부(2210), 연결 플레이트(2230), 커넥터(2250)를 포함할 수 있다.
상기 부재(2300)는 상기 방열체(2400)의 상면 위에 배치되고, 복수의 광원부(2210)들과 커넥터(2250)이 삽입되는 가이드홀(2310)들을 갖는다. 상기 가이드홀(2310)은 상기 광원부(2210)의 기판 및 커넥터(2250)와 대응된다.
상기 부재(2300)의 표면은 빛 반사 물질로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 부재(2300)의 표면은 백색의 도료로 도포 또는 코팅된 것일 수 있다. 이러한 상기 부재(2300)는 상기 커버(2100)의 내면에 반사되어 상기 광원 모듈(2200)측 방향으로 되돌아오는 빛을 다시 상기 커버(2100) 방향으로 반사한다. 따라서, 실시 예에 따른 조명 장치의 광 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 부재(2300)는 예로서 절연 물질로 이루어질 수 있다. 상기 광원 모듈(2200)의 연결 플레이트(2230)는 전기 전도성의 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방열체(2400)와 상기 연결 플레이트(2230) 사이에 전기적인 접촉이 이루어질 수 있다. 상기 부재(2300)는 절연 물질로 구성되어 상기 연결 플레이트(2230)와 상기 방열체(2400)의 전기적 단락을 차단할 수 있다. 상기 방열체(2400)는 상기 광원 모듈(2200)로부터의 열과 상기 전원 제공부(2600)로부터의 열을 전달받아 방열한다.
상기 홀더(2500)는 내부 케이스(2700)의 절연부(2710)의 수납홀(2719)을 막는다. 따라서, 상기 내부 케이스(2700)의 상기 절연부(2710)에 수납되는 상기 전원 제공부(2600)는 밀폐된다. 상기 홀더(2500)는 가이드 돌출부(2510)를 갖는다. 상기 가이드 돌출부(2510)는 상기 전원 제공부(2600)의 돌출부(2610)가 관통하는 홀을 갖는다.
상기 전원 제공부(2600)는 외부로부터 제공받은 전기적 신호를 처리 또는 변환하여 상기 광원 모듈(2200)로 제공한다. 상기 전원 제공부(2600)는 상기 내부 케이스(2700)의 수납홀(2719)에 수납되고, 상기 홀더(2500)에 의해 상기 내부 케이스(2700)의 내부에 밀폐된다. 상기 전원 제공부(2600)는 돌출부(2610), 가이드부(2630), 베이스(2650), 연장부(2670)를 포함할 수 있다.
상기 가이드부(2630)는 상기 베이스(2650)의 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 가이드부(2630)는 상기 홀더(2500)에 삽입될 수 있다. 상기 베이스(2650)의 일 면 위에 다수의 부품이 배치될 수 있다. 다수의 부품은 예를 들어, 외부 전원으로부터 제공되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 직류변환장치, 상기 광원 모듈(2200)의 구동을 제어하는 구동칩, 상기 광원 모듈(2200)을 보호하기 위한 ESD(ElectroStatic discharge) 보호 소자 등을 포함할 수 있으나 이에 대해 한정하지는 않는다.
상기 연장부(2670)는 상기 베이스(2650)의 다른 일 측에서 외부로 돌출된 형상을 갖는다. 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750) 내부에 삽입되고, 외부로부터의 전기적 신호를 제공받는다. 예컨대, 상기 연장부(2670)는 상기 내부 케이스(2700)의 연결부(2750)의 폭과 같거나 작게 제공될 수 있다. 상기 연장부(2670)에는 "+ 전선"과 "- 전선"의 각 일 단이 전기적으로 연결되고, "+ 전선"과 "- 전선"의 다른 일 단은 소켓(2800)에 전기적으로 연결될 수 있다.
실시 예에 따른 발광소자 패키지(110)는 상기 표시장치뿐만 아니라 조명 유닛, 지시 장치, 램프, 가로등, 차량용 조명장치, 차량용 표시장치, 스마트 시계 등에 적용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 발광부
190: 반사부
191: 측부
191a: 중첩영역
191U: 상부 개구부
191L: 하부 개구부
192: 제1 끝단
194: 제2 끝단
195: 홀더
199: 걸림부

Claims (9)

  1. 캐비티를 갖는 몸체와, 상기 몸체와 결합되는 제1 및 제2 리드 프레임과, 상기 캐비티 내에 배치된 복수의 발광소자를 포함하는 발광부; 및
    상기 발광부의 가장자리 상에 배치된 반사부를 포함하고,
    상기 몸체는,
    탑뷰 형상이 원형 링 타입의 격벽; 및
    상기 격벽의 외곽으로 돌출된 돌출부를 포함하고
    상기 반사부는 상기 격벽의 외곽에 배치되고,
    상기 반사부의 하부는 상기 돌출부의 상부면과 직접 접촉하며 배치되고,
    상기 반사부는 상부로 갈수록 직경이 넓어지는 깔때기(funnel) 형상을 가지며, 상기 발광부와 접하는 하부 개구부, 상기 하부 개구부 상에 배치되며 상기 하부 개구부보다 넓은 직경을 가지는 상부 개구부 및 상기 하부 개구부와 상기 상부 개구부 사이를 연결하는 측부를 포함하고,
    상기 측부는 제1 끝단, 상기 제1 끝단과 이격되는 제2 끝단, 상기 제1 및 제2 끝단 사이에 서로 중첩되는 중첩 영역을 포함하고,
    상기 반사부는 상기 중첩 영역의 상기 상부 개구부 상에 배치되어, 상기 중첩 영역을 고정시키는 홀더를 포함하는 발광소자 패키지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반사부의 측부는 상기 돌출부의 상부면으로부터 일정한 경사각을 가지는 발광소자 패키지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 측부의 상기 제1 및 제2 끝단의 위치에 따라 상기 하부 개구부 및 상기 상부 개구부의 직경이 가변되는 발광소자 패키지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 적어도 하나 이상의 걸림 홀을 포함하고, 상기 반사부의 하부에는 상기 걸림 홀과 결합되는 적어도 하나 이상의 걸림부를 포함하는 발광소자 패키지.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 하나의 발광소자 패키지를 포함하는 조명장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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