KR102583296B1 - 스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법 - Google Patents

스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 외부로부터 수신된 전기 신호에 대한 소리를 출력하거나 외부의 음원을 흡음하여 외부에서 발생하는 소리에 대한 전기 신호를 출력하는 스피커부와; 스피커부에서 출력한 음원에 대한 전기 신호를 처리하여 제1 음원에 대한 전기 신호는 제거하고, 제2 음원에 대한 전기 신호는 출력하는 음원처리부와; 외부 장치와 통신하기 위한 통신부와; 광을 출력하기 위한 조명부와; PoE 방식 또는 어댑터 방식으로 외부로부터 제공된 전원 또는 태양광 패널부에서 생산된 전원을 공급하기 위한 전원부와; 음원처리부에서 출력된 상기 제2 음원에 대한 전기 신호를 관리자에게 전송하여 상기 관리자로부터 수신된 지시 사항을 수행하거나 또는 상기 제2 음원이 나타내는 내용을 확인하여 상기 제2 음원이 나타내는 내용에 대응한 조치를 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법{MONITORING SYSTEM USING SPEAKER AND METHOD THEREOF}
본 발명은 스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 스피커 주변 에서 발생하는 음원을 분석하여 비상 상황에 신속히 대응할 수 있는 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 스피커는 전기신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사(輻射)하는 음향기기로, 소리 재생시 전기 에너지를 실내 또는 실외로 방사되는 음향신호 에너지로 변환하는 출력 장치로 이용된다. 스피커는 자기회로부, 코일부 및 진동부 등으로 구성되며, 코일부에 포함된 코일에 전기 신호가 입력되면 전기 신호에 따라 주기적으로 변하는 자기장이 형성되고, 자석과 코일 사이에 주기적으로 변하는 자기력이 작용하면 진동부에 포함된 진동판이 진동하여 소리가 발생한다. 스피커는 진동판이 공기중에 직접 놓이는 복사형 스피커와, 진동판이 혼(horn) 속에 놓이는 혼형 스피커가 있으며, 스테레오 장치에서는 복사형 스피커가 많이 이용된다. 또한, 전기신호를 음파로 변환시키는 원리와 방법에 따라 동전형, 전자기형, 정전형, 유전체형, 자기왜형 등으로 구분된다.
한편, 소리, 음성과 같은 음파를 받아들여 전기에너지인 전류로 변환시키는 장치로 마이크로폰이 이용된다. 마이크로폰을 이용하면 소리, 음성 등을 분석할 수 있어 그 의미를 확인할 수 있으며 소리 등에 포함된 정보를 관리자 등 원거리에 전송할 수 있다. 따라서, 관리자가 외부 상황을 모니터링하기 원하는 경우에는 스피커와 마이크로폰을 함께 설치하여 마이크로폰을 이용하여 소리, 음성 등으로부터 정보를 확보하고 이에 대응하여 음성 등 소리를 스피커를 통해 출력한다. 다만, 외부 상황 모니터링을 위해 스피커와 마이크로폰을 모두 설치해야 되고 외부의 소리, 음성을 흡음하여 정확히 분석하기 위해서는 다수의 마이크로폰이 필요하기 때문에 비용이 많이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 스피커를 이용하여 외부에서 발생하는 음원을 확인할 수 있는 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 비상 상황이 발생하는 경우 신속히 대응할 수 있는 스피커를 이용한 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 외부로부터 수신된 전기 신호에 대한 소리를 출력하거나 외부의 음원을 흡음하여 외부에서 발생하는 소리에 대한 전기 신호를 출력하는 스피커부와; 스피커부에서 출력한 음원에 대한 전기 신호를 처리하여 제1 음원에 대한 전기 신호는 제거하고, 제2 음원에 대한 전기 신호는 출력하는 음원처리부와; 외부 장치와 통신하기 위한 통신부와; 광을 출력하기 위한 조명부와; PoE 방식 또는 어댑터 방식으로 외부로부터 제공된 전원 또는 태양광 패널부에서 생산된 전원을 공급하기 위한 전원부와; 음원처리부에서 출력된 상기 제2 음원에 대한 전기 신호를 관리자에게 전송하여 상기 관리자로부터 수신된 지시 사항을 수행하거나 또는 상기 제2 음원이 나타내는 내용을 확인하여 상기 제2 음원이 나타내는 내용에 대응한 조치를 수행하도록 하는 제어부를 포함하는 스피커를 이용한 감시 장치에 관한 것이다.
여기서, 제1 음원은 주기적으로 반복되는 음원이고, 제2 음원은 불규칙적으로 발생하는 음원일 수 있다.
또한, 음원처리부는 스피커부에서 출력한 음원이 상기 제1 음원인지 상기 제2 음원인지 확인하기 위한 음원확인부와; 제1 음원에 대한 전기 신호는 제거하고, 상기 제2 음원에 대한 전기신호는 출력하는 음원제거부와; 제2 음원에 대한 전기신호를 증폭하는 증폭부와; 증폭된 제2 음원에 대한 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 음원에 대한 전기 신호에 관한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 음원확인부는 저장부에 저장된 정보를 이용하여 스피커부에서 출력한 음원을 확인하고, 제어부는 저장부에 저장된 제1 및 제2 음원에 대한 전기 신호에 관한 정보를 업데이트할 수 있다.
또한, 제어부는 외부에서 비상 상황이 발생한 것을 알 수 있도록 색채가 변경되는 광의 출력, 밝기가 변경되는 광의 출력 및 지속적으로 온(on) 및 오프(off)가 반복되는 동작 중 어느 하나가 수행되도록 상기 조명부를 제어할 수 있다.
본 발명은 스피커부에서 소리를 출력하거나, 주변의 소리를 흡음하여 전기 신호를 발생할 수 있으므로 마이크로폰이 없어도 주변의 소리를 확인할 수 있다. 또한, 비상 상황시 관리자에게 알리거나 제어부에서 비상 상황에 대한 조치를 취할 수 있어 신속한 조치가 가능하다. 또한, 태양광 패널을 이용하여 전원을 생산할 수 있고 충전지 등을 이용하여 전원 공급이 가능하므로 외부로부터 전원 공급이 어려워도 비상 상황 등에 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치의 구성을 나타내는 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치의 음원처리부의 구성을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도
이하, 본 발명의 실시예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치(10)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 감시 장치(10)는 스피커부(100), 음원처리부(110), 통신부(120), 조명부(130), 저장부(140), 전원부(150) 및 제어부(170)를 포함한다.
스피커부(100)는 외부로부터 수신된 전기 신호에 대한 소리를 출력하거나 외부의 소리, 음성 등 음원을 흡음하여 외부에서 발생하는 소리에 대한 전기 신호를 출력한다. 스피커부(100)는 자기회로부(미도시), 코일부(미도시), 진동부(미도시) 및 앰프를 포함하며, 외부 소리가 흡음되면 진동부에 포함된 진동판이 진동하게 되고, 코일부에 포함된 코일을 통과하는 자기력선속이 변화하여 소리와 동일한 진동수를 갖는 유도 전류가 발생하여 전기 신호를 출력한다.
진동판은 외부의 음원을 흡음하기 위해 전부 또는 일부에 민감도를 높일 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 일 예로, 진동판은 중심부 및 중심부를 둘러싸고 진동시 휘어지도록 구성되는 주변부로 구분할 수 있다. 중심부 및 주변부는 폴리머를 포함하는 기본 소재 및 기본 소재에 몰딩된 그래핀 플레이크로 구성할 수 있으며, 그래핀 플레이크의 농도는 주변부 보다 중심부가 더 높도록 구성하여 중심부의 탄성 계수가 주변부의 탄성 계수 보다 크도록 할 수 있다. 또한, 중심부는 주변부 보다 더 큰 강성을 가질 수 있다.
또한, 다른 실시예로서 진동판을 서로 다른 영역으로 구분하고, 각 영역의 음파 전달 속도가 다르게 구성할 수 있다. 이를 위해 한쪽 영역은 전 방향으로 음파의 전달 속도가 동일한 균일한 소재로 구성하고, 다른쪽 영역은 한쪽 영역 보다 음파의 전달 속도가 더 빠르거나 느리게 할 수 있는 소재로 구성할 수 있다. 　이때, 균일한 소재를 펄프, 폴리프로필렌과 같은 플라스틱, 알루미늄과 같은 금속 등을 이용할 수 있으며, 다른 영역은 탄소, 동, 티타늄, 베릴룸, 마그네슘, 합금 등을 이용할 수 있다.
또한, 다른 실시예로서 진동판은 진동판 몸체 및 진동판 몸체 상에 적층되는 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유시트로 구성할 수 있다. 진동판 몸체는 아라미드 섬유와 혼합된 종이로 구성하고 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유시트는 수지가 함침되어 시트형으로 형성될 수 있다. 진동판 몸체 및 폴리에틸렌나프탈레이트 섬유시트는 수지 필름 또는 이들 사이에 개재된 접착제에 의해 결합될 수 있다.
음원처리부(110)는 스피커부(100)에서 출력한 음원에 대한 전기 신호를 처리하여 불필요한 음원에 대한 전기 신호는 제거하고, 필요한 음원에 대한 전기 신호는 출력하며, 외부로부터 수신된 전기 신호를 처리하여 수신된 전기 신호에 대한 소리가 스피커부(100)에서 출력될 수 있도록 한다.
통신부(120)는 서버(미도시) 등 외부 장치와 통신하기 위한 것으로, 무선 인터넷부(미도시), 이동 통신부(미도시), 근거리 통신부(미도시), 유선 통신부(미도시)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 무선 인터넷부는 무선 인터넷에 접속하여 데이터를 획득하거나 송신하는데, 무선 인터넷부를 통하여 접속할 수 있는 무선 인터넷은 WLAN(Wireless LAN), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World interoperability for microwave acess), HSDPA(High Speed Downlink Packet Acess)등 일 수 있다. 이동 통신부는 LTE(Long Term Evoloution), 5G(5rd Generation), 5GPP(5rd Generation Partnership Project) 등과 같은 다양한 이동 통신 규격에 따라 이동 통신 망에 접속하여 통신할 수 있다. 근거리 통신부는 근거리 통신을 위한 것이며, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Idntification), 적외선 통신(IrDA, Infraed Data Association), UWB(Ultra WidBand), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi 등을 통하여 통신할 수 있다. 유선 통신부는 다른 장치와 유선으로 연결할 수 있는 인터페이스 장치이다. 통신부(120)는 VoIP(Voice over Internet Protocol) 또는 TCP/IP 기반으로 통신할 수 있다.
조명부(130)는 광(光)을 출력하기 위한 것으로, LED(Light Emitting Diode) 또는 램프 등을 포함하여 구성할 수 있다. 조명부(130)는 주변에 빛을 비추기 위해 미리 결정된 소정의 시간 동안 광을 출력하거나, 비상 상황에 대처하기 위해 광을 출력할 수 있다. 비상 상황의 경우 외부에서 비상 상황이 발생한 것을 알 수 있도록 색채가 변경되거나 밝기가 변경되면서 광을 출력할 수 있으며, 지속적으로 온(on) 및 오프(off)가 반복되도록 동작할 수 있다. 또한, 조명부(130)는 화재나 재난 상태에서 정전 발생시 탈출로에 빛을 비추어 탈출하도록 할 수 있으며, 전원 공급이 어려운 경우에도 동작할 수 있도록 별도의 전원 장치를 구비할 수 있다.
저장부(140)는 음원 정보, 비상 상황 발생시 조치 사항에 관한 정보 등 다양한 데이터를 저장하며, RAM(Random Access Memory), 플레시메모리, ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, 메모리 카드 등과 같은 내장된 형태의 저장 소자로 구현될 수 있다.
전원부(150)는 본 발명의 감시장치(10)의 각 구성에 전원을 공급하기 위한 것으로, PoE(Power over Ethernet) 방식 또는 아답터 방식으로 외부로부터 제공된 전원을 공급하거나 태양광 패널부(160)를 이용하여 태양광을 전기에너지로 변환하여 자체 생산한 전원을 공급할 수 있다. 또한, 전원부(150)는 충전지(미도시)를 포함하여 외부에서 전원이 제공되지 않거나, 태양광 패널부(160)에서 전기에너지 생산이 어려운 경우 충전지에 저장된 전원을 이용할 수 있다. 또한, 충전지에 저장된 전원은 비상시에만 이용할 수 있도록 구성할 수 있다.
제어부(170)는 음원처리부(110)에서 출력된 음원에 대한 전기 신호를 관리자에게 전송하고, 외부로부터 수신된 전기 신호를 음원처리부(110)에서 처리하여 스피커부(100)에서 수신된 전기 신호에 대한 소리가 출력되도록 하는 등 본 발명의 감시 장치(10)를 전체적으로 제어한다.
또한, 제어부(170)는 관리자부터 수신된 지시 사항을 수행할 수 있도록 감시장치(10)을 제어한다. 일 예로, 비상 상황시 관리자와 사용자가 통화할 수 있도록 연결하거나, 조명을 동작시키거나 스피커부(100)에서 관리자의 메시지가 출력될 수 있도록 한다. 또한, 제어부(170)는 음원처리부(110)에서 출력된 음원에 대한 전기 신호를 분석하여 음원이 나타내는 내용을 확인할 수 있고, 관리자의 지시와 관계없이 이에 대응한 조치를 수행할 수 있다. 일예로, 음원이 나타내는 내용이 비상 상황인 경우, 조명부(130)를 제어하여 다양한 방식으로 광이 비추도록 하고, 저장부(140)에 저장되어 있는 코멘트가 스피커부(100)에서 출력되도록 할 수 있다. 또한, 관리자와 통화할 수 있도록 하거나, 경찰서, 소방서 등 응급 상황에 대처할 수 있는 공공기관과 연락하도록 할 수 있다. 또한, 음원이 나타내는 내용이 날씨, 교통, 지도, 경로 등 정보를 요청하는 내용인 경우, 저장부(140)에 저장되어 있는 요청하는 정보에 대응하는 사항을 스피커부(100)에서 출력되도록 하거나, 통신부(120)를 통해 서버로부터 수신된 내용을 출력되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치(10)의 음원처리부(110)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2에서는 스피커부(100)에서 출력된 흡음된 음원에 대한 전기신호를 처리하는 경우에 대해 살펴보며, 외부로부터 수신된 전기 신호를 처리하는 것은 각 구성을 적절히 이용하여 처리할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 음원처리부(110)는 음원확인부(200), 음원제거부(210), 증폭부(220) 및 변환부(230)를 포함한다.
본 발명의 스피커부(100)에서 흡음하는 음원은 일반 음원과 이벤트 음원으로 구분할 수 있다. 일반 음원은 주변 환경에서 통상 발생하는 음원으로, 일 예로 주기적으로 반복되는 음원, 동물 소리, 자동차 소리, 사람들 사이의 일반적인 목소리의 톤으로 진행하는 대화 등이 해당될 수 있다. 이벤트 음원은 일반 음원을 제외한 음원으로 볼 수 있으며, 일 예로, 불규칙적으로 발생하는 음원, 비상 상황시 발생하는 큰 소리의 외침, 구호에 관한 소리, 비명 소리 등이 해당될 수 있다. 일반 음원과 이벤트 음원에 관한 정보는 저장부(140)에 저장되며 업데이트 될 수 있다.
음원확인부(200)는 스피커부(100)에서 음원에 대한 전기 신호를 출력하면, 해당 전기 신호를 분석하여 일반 음원인지 이벤트 음원인지 확인한다. 이때, 저장부(140)는 일반 음원에 대한 전기 신호, 이벤트 음원에 대한 전기 신호가 저장되어 있으며, 음원확인부(200)는 저장부(140)에 저장된 음원에 대한 전기 신호를 이용할 수 있다.
음원제거부(210)는 스피커부(100)에서 출력된 음원에 대한 전기 신호가 일반 음원인 경우 제거하고, 이벤트 음원인 경우 증폭부(220)에 전송한다. 음원제거부(210)는 액티브 노이즈 캔슬링 방식을 이용하며, 특히 피드백 방식을 이용하여 일반 음원을 제거할 수 있다. 일 예로, 소리는 파동이므로 역 위상의 파동을 같은 시간에 발생시키면 파동은 서로 상쇄되어서 변위가 사라지게 되는 특성이 있으므로 역위상의 파동을 연산하여 음원을 상쇄시킬 수 있다.
증폭부(220)는 음원제거부(210)에서 전송된 이벤트 음원에 대한 전기 신호를 증폭하여 출력한다.
변환부(230)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하며, DAC(Digital to Analog Converter), ADC(Analog to Digital Converter) 등을 포함한다. 증폭부(220)에서 출력된 전기 신호는 아날로그 신호이므로 이를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 변환부(230)에서 이벤트 음원에 대한 신호를 출력하면 제어부(170)는 출력된 음원에 대한 신호를 관리자가 확인할 수 있도록 서버에 전송한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 감시 장치(10)의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(170)는 스피커부(100)가 스피커 모드로 동작하여 소리를 출력하는지 확인한다. 스피커부(100)가 스피커 모드에 있으면(300의 예) 소리를 출력할 수 있도록 하고, 스피커 모드에 있지 않으면(300의 아니오) 감시 장치(10)의 주변에서 발생하는 음원을 스피커부(100)에서 흡음하도록 한다(310).
스피커부(100)에서 흡음하여 음원에 대한 전기 신호를 출력하면, 음원처리부(110)는 음원에 대한 전기 신호가 일반 음원인지 이벤트 음원인지 확인한다. 일반 음원인 경우(330의 아니오) 음원을 제거하며(360), 이벤트 음원인 경우(330의 예) 이벤트 음원을 처리하여 관리자에게 전송하며(340), 이벤트 음원에 대응한 조치를 수행한다(350). 이때, 이벤트 음원에 대응한 조치는 관리자로부터 수신된 지시 사항을 수행하거나, 제어부(170)가 이벤트 음원의 내용을 확인하여 이에 대응한 조치를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 스피커부 110: 음원처리부
120: 통신부 130: 조명부
140: 저장부 150: 전원부
160 : 태양광 패널부 170: 제어부

Claims (5)

  1. 스피커를 이용한 감시 장치에 있어서,
    외부로부터 수신된 전기 신호에 대한 소리의 출력 및 외부의 음원을 흡음하여 외부에서 발생하는 소리에 대한 전기 신호 출력을 선택적으로 수행하는 스피커부와;
    상기 스피커부에서 출력한 음원에 대한 전기 신호를 처리하여 제1 음원에 대한 전기 신호는 제거하고, 제2 음원에 대한 전기 신호는 출력하는 음원처리부와;
    외부 장치와 통신하기 위한 통신부와;
    광을 출력하기 위한 조명부와;
    PoE 방식 또는 어댑터 방식으로 외부로부터 제공된 전원 또는 태양광 패널부에서 생산된 전원을 공급하기 위한 전원부와;
    상기 음원처리부에서 출력된 상기 제2 음원에 대한 전기 신호를 관리자에게 전송하여 상기 관리자로부터 수신된 지시 사항을 수행하거나 또는 상기 제2 음원이 나타내는 내용을 확인하여 상기 제2 음원이 나타내는 내용에 대응한 조치를 수행하도록 하는 제어부를 포함하며,
    상기 음원처리부는 상기 스피커부에서 출력한 음원이 상기 제1 음원인지 상기 제2 음원인지 확인하기 위한 음원확인부와;
    상기 제1 음원에 대한 전기 신호는 상기 제1 음원에 대한 파동에 대해 역 위상의 파동을 같은 시간에 발생시켜 상기 제1 음원에 대한 파동과 상기 역 위상의 파동이 상쇄되도록 하여 상기 제1 음원을 제거하고, 상기 제2 음원에 대한 전기신호는 출력하는 음원제거부와;
    상기 제2 음원에 대한 전기신호를 증폭하는 증폭부와;
    상기 증폭된 제2 음원에 대한 전기신호를 디지털 신호로 변환하는 변환부를 포함하며,
    상기 스피커부는 코일부 및 진동부를 포함하여 외부 소리가 흡음되면 상기 진동부에 포함된 진동판이 진동하게 되고 상기 코일부에 포함된 코일을 통과하는 자기력선속이 변화하여 소리와 동일한 진동수를 갖는 유도 전류가 발생하여 전기 신호를 출력하며,
    상기 진동판은 중심부 및 중심부를 둘러싸고 진동시 휘어지도록 구성되는 주변부를 포함하며, 상기 중심부 및 상기 주변부는 폴리머를 포함하는 소재 및 상기 폴리머를 포함하는 소재에 몰딩된 그래핀 플레이크로 구성되며, 상기 그래핀 플레이크의 농도는 상기 주변부 보다 상기 중심부가 더 높도록 구성하여 상기 중심부의 탄성 계수가 상기 주변부의 탄성 계수 보다 크고 상기 중심부는 상기 주변부 보다 더 큰 강성을 가지도록 구성된 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 음원은 주기적으로 반복되는 음원이고, 상기 제2 음원은 불규칙적으로 발생하는 음원인 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 음원에 대한 전기 신호에 관한 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하고,
    상기 음원확인부는 상기 저장부에 저장된 정보를 이용하여 상기 스피커부에서 출력한 음원을 확인하고,
    상기 제어부는 상기 저장부에 저장된 상기 제1 및 제2 음원에 대한 전기 신호에 관한 정보를 업데이트하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 외부에서 비상 상황이 발생한 것을 알 수 있도록 색채가 변경되는 광의 출력, 밝기가 변경되는 광의 출력 및 지속적으로 온(on) 및 오프(off)가 반복되는 동작 중 어느 하나가 수행되도록 상기 조명부를 제어하는 장치.
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