KR20000010926A - Slip joint - Google Patents
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Abstract
Description
공지되어 있는 형태의 미끄럼식 죠인트가 도 1에 도시되어 있다. 라이저 내의 장력을 유지하기 위해서 외부관의 상단부에 다수의 와이어가 부착되어 있으며, 이들 와이어는 라이저에 일정한 장력을 가하는 다수의 장력장치에 연결되어 있다. 라이저를 위한 장력장치와 관련된 와이어, 장력장치, 부속 수집 릴 라이저 등은 상당한 공간을 필요로 하며 또한 중량이 많이 나간다. 더욱이, 와이어는 상당한 긴장상태에 놓이게 되어 검사를 자주 해서 교환해주어야 한다.A sliding joint of known type is shown in FIG. 1. In order to maintain tension in the riser, a plurality of wires are attached to the upper end of the outer tube, and these wires are connected to a plurality of tensioning devices that apply a constant tension to the riser. Wires, tensioners, accessory collection reel risers, etc., associated with tensioning devices for risers require considerable space and are heavy. In addition, the wires are placed under considerable tension and must be replaced frequently.
본 발명은 해저와 플랫폼간의 거리의 변화를 보상하도록 서로에 대해 포개어 끼워지는 외부관 및 내부관을 포함하는, 오일 플랫폼과 같은 부유 석유 설비와 유정 사이의 라이저(riser)를 위한 미끄럼식 죠인트(slide joint)에 관한 것이다.The present invention provides a sliding joint for a riser between a well and a floating petroleum plant, such as an oil platform, including an outer tube and an inner tube superimposed on each other to compensate for changes in distance between the seabed and the platform. joint).
도 1은 종래 기술에 따른 미끄럼식 죠인트를 도시한 도면이고,1 is a view showing a sliding joint according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 미끄럼식 죠인트를 도시한 도면이고,2 is a view showing a sliding joint according to the present invention,
도 3은 미끄럼식 죠인트를 상세하게 도시한 도면이고,3 is a view showing in detail the sliding joint,
도 4는 미끄럼식 죠인트를 갖춘 라이저를 상세하게 도시한 도면이고,4 is a detailed view of a riser with a sliding joint,
도 5a 내지 도 5f는 미끄럼식 죠인트와 라이저의 각종 부품의 단면도이고,5A-5F are cross-sectional views of various components of the sliding joint and riser,
도 6은 본 발명에 따른 유압 시스템의 개략도이다.6 is a schematic view of a hydraulic system according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 미끄럼식 죠인트 11 : 내부관10: sliding joint 11: inner tube
12 : 외부관 13 : 가요성 연결기12: outer tube 13: flexible connector
14 : 유압 어큐뮬레이터 15 : 유압 호스14: hydraulic accumulator 15: hydraulic hose
16 : 라이저(riser) 17 : 매니폴드 링16 riser 17 manifold ring
18 : 개구부 19 : 외부관의 상부관18: opening 19: upper tube of the outer tube
20 : 외부관의 하부관 21 : 플랜지 연결부20: lower pipe of the outer tube 21: flange connection
24, 28, 30, 33 : 패커(packer) 25, 31 : 환형부24, 28, 30, 33: packer (25), 31: annular portion
26 : 자동 차단밸브 27 : 피스톤26: automatic shutoff valve 27: piston
29 : 보호 슬리브 32 : 보링29: protective sleeve 32: boring
34 : 통로 36 : 스크레이프 링(scrape ring)34: passage 36: scrape ring
37 : 펌프 38 : 공기 탱크37 pump 38 air tank
39 : 예비 압력 탱크 40 : 어큐뮬레이터39: preliminary pressure tank 40: accumulator
41, 42 : 밸브 43 : 압력 탱크41, 42: valve 43: pressure tank
44 : 호스44: hose
본 발명의 목적은 와이어, 장력장치, 수집 릴 및 이들에 연결되는 다른 장비들을 보다 적은 공간을 차지하며 훨씬 간단하고 경량인 장비로 대체하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 개선된 기능적 능률과 보다 큰 신뢰도를 갖는 미끄럼식 죠인트를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to replace wires, tensioning devices, collection reels and other equipment connected to them with less space and with much simpler and lighter equipment. It is also an object of the present invention to provide a sliding joint with improved functional efficiency and greater reliability.
이러한 목적은 라이저 상에 견인력을 제공하도록 유압 유체의 작용에 반응하는 피스톤에 내부관을 연결함으로써 달성된다.This object is achieved by connecting the inner tube to a piston that responds to the action of hydraulic fluid to provide traction on the riser.
본 발명에 따른 장치는 대형 오일 플랫폼에서조차도 상당한 중량인 100톤의 장비 중량을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 본 장치는 공간의 제약을 덜 받으며, 팽팽한 와이어에 의한 장애 없이 수직 평면 내에서 자유롭게 스윙할 수 있는 향상된 기능적 능률을 제공한다. 라이저 상에 가해지는 견인력이 전적으로 축방향으로 이루어지므로, 반대의 측방향 힘은 라이저 상에 발생하지 않는다. 자주 교체해야할 부품은 유압 호스뿐이므로, 유지관리 또한 매우 간단하다. 유압 호스는 이중 세트로 되어 있어서, 시스템을 중단하지 않고서도 차례로 호스를 교체할 수 있다.The apparatus according to the invention can reduce the equipment weight of 100 tons, which is a significant weight even on large oil platforms. Moreover, the device is less space constrained and provides improved functional efficiency that allows it to swing freely in the vertical plane without the obstacles of tight wires. Since the traction force applied on the riser is entirely axial, no opposite lateral force occurs on the riser. Maintenance is also very simple, since the only frequently replaced parts are hydraulic hoses. The hydraulic hoses are in dual sets, allowing the hoses to be replaced one after another without interrupting the system.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 미끄럼식 죠인트(1)를 도시하고 있다. 미끄럼식 죠인트(1)는 내부관(2)과 외부관(3)으로 구성되어 있다. 외부관(3)은 유정(도시 안함) 내로 연장되는 라이저(4)의 받침대에 연결되어 있다. 외부관(3)은 자체 상단부에 칼라(5)를 갖고 있으며, 이 칼라는 장력장치(7)에 연결되어 있는 다수의 와이어(6)에 연결되어 있다. 또한, 와이어(6)용 수집 릴(8)이 갖추어져 있다. 내부관(2)이 가요성 연결기(9)를 통해 플랫폼 상의 생산설비(도시 안함)에 연결되어 있다. 또한, 도 1에는 라이저(4) 내의 덕트를 통해 BOP(blowout preventer)에 연결되어 있는 두 개의 호스가 도시되어 있는데, 이들 호스 중 하나는 유정으로부터의 복귀물을 억제하고 다른 하나는 유정 내로 진흙을 펌핑시킬 수 있다.1 shows a sliding joint 1 according to the prior art. The sliding joint 1 is composed of an inner tube 2 and an outer tube 3. The outer tube 3 is connected to the pedestal of the riser 4 which extends into the well (not shown). The outer tube 3 has a collar 5 at its upper end, which is connected to a number of wires 6 which are connected to a tension device 7. Moreover, the collection reel 8 for the wire 6 is provided. The inner tube 2 is connected to a production facility (not shown) on the platform via a flexible connector 9. Also shown in FIG. 1 are two hoses connected to a blowout preventer (BOP) via a duct in the riser 4, one of which suppresses the return from the well and the other into the well. Can be pumped.
도 2에는 본 발명에 따른 미끄럼식 죠인트(10)가 도시되어 있다. 여기에서의 미끄럼식 죠인트(10)도 내부관(11)과 외부관(12)으로 구성되어 있다. 또한, 내부관(11)은 가요성 연결기(13)를 통해 플랫폼의 생산설비에 연결되어 있다. 그러나, 미끄럼식 죠인트(10)는 유압 호스(15)를 통해서, 라이저(16)를 신장상태에 두도록 미끄럼식 죠인트(10)에 유압을 공급하는 유압 어큐뮬레이터(14)에 부착된다.2 shows a sliding joint 10 according to the present invention. The sliding joint 10 here also comprises an inner tube 11 and an outer tube 12. In addition, the inner tube 11 is connected to the production equipment of the platform through a flexible connector (13). However, the sliding joint 10 is attached to the hydraulic accumulator 14 for supplying hydraulic pressure to the sliding joint 10 so that the riser 16 is placed in the extended state through the hydraulic hose 15.
도 3은 미끄럼식 죠인트(10)를 더욱 상세하게 도시하고 있다. 내부관(11), 외부관(12) 및 가요성 연결기(13)도 도시되어 있다. 유압 호스(15)는 외부관(12)의 상단부에 연결되어 있는 매니폴드 링(17)에 부착되어 있다. 도 4에서는, 측방향으로 10˚ 흔들린 위치에 있는 라이저와 미끄럼식 죠인트(10)를 도시하고 있다. 이러한 바깥쪽으로 흔들림은 와이어나 다른 장비의 방해 없이 이루어진다. 따라서, 미끄럼식 죠인트(10)는 개구부(18)의 에지에 매우 가깝게 인접하기 전까지 바깥쪽으로 흔들릴 수 있다.3 shows the sliding joint 10 in more detail. Also shown are inner tube 11, outer tube 12 and flexible connector 13. The hydraulic hose 15 is attached to the manifold ring 17 connected to the upper end of the outer tube 12. In FIG. 4, the riser and the sliding joint 10 are shown in a position that is shaken 10 degrees laterally. This outward swing is made without interference from wires or other equipment. Thus, the sliding joint 10 may swing outwards until it is very close to the edge of the opening 18.
도 5에는, 미끄럼식 죠인트가 더욱 상세하게 도시되어 있다. 외부관(12)은 플랜지 연결부(21)에 의해 서로 결합되는 두 개의 부품, 즉 상부관(19)과 하부관(20)으로 구성되어 있다. 하부관(20)은 자신의 하단부(22)에서 좁아지는 내경을 갖고 있다.In Figure 5, the sliding joint is shown in more detail. The outer tube 12 is composed of two parts, that is, the upper tube 19 and the lower tube 20 coupled to each other by the flange connection portion 21. The lower tube 20 has an inner diameter that is narrowed at its lower end 22.
도 5a 내지 도 5f에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 5a는 외부관(12)의 상단부(23)에 대한 단면도이며, 내부관(11)과 외부관(12)의 부분을 도시하고 있다. 외부관(12)의 내측면과 내부관(11)의 외측면 사이에 밀봉을 형성하는 패커(packer, 24)가 외부관(12)의 상단부(23)에 장착되어 있다. 패커(24)의 밑에서 매니폴드 링(17)이 자동 차단밸브(26)를 통해 내부관(11)과 외부관(12) 사이의 환형부(25)와 유압 연통한다.5A to 5F will be described below. FIG. 5A is a cross-sectional view of the upper end 23 of the outer tube 12 and shows a portion of the inner tube 11 and the outer tube 12. A packer 24 is formed on the upper end 23 of the outer tube 12 to form a seal between the inner side of the outer tube 12 and the outer side of the inner tube 11. Under the packer 24, the manifold ring 17 is in hydraulic communication with the annular portion 25 between the inner tube 11 and the outer tube 12 via an automatic shutoff valve 26.
도 5b는 내부관(11)의 하단부에서의 미끄럼식 죠인트의 부분을 도시하고 있다. 내부관(11)에 연결된 피스톤(27)도 도시되어 있다. 피스톤(27)은 패커(28)에 의해 외부관(12)의 내측면에 대해 밀봉된다. 따라서, 환형부(25)는 호스(15)와 유압 연통하는 것을 제외하고는 격리된다. 또한, 도 5b는 외부관(12)의 내측면에 대한 밀봉을 형성하며 피스톤과 결합하는 패커(30)를 갖춘 보호 슬리브(29)의 상부를 도시하고 있다. 도 5e에서, 상기 패커(30)가 상세하게 도시되어 있다. 패커(30)는 외부관(12)의 내측면에 대한 완벽한 밀봉을 형성하지 않고, 보호 슬리브(29)와 외부관(12) 사이에 형성되어 있는 환형부(31)로부터의 약간의 누출과 진흙 및 석유 산물의 이송을 위하여, 보링(32)으로의 보호 슬리브(29)와 피스톤(27) 사이에서의 약간의 누출을 허용한다. 이러한 약간의 누출을 허용하는 이유는 아래에서 설명된다. 도 5c는 상부관(19)과 하부관(20) 사이의 플랜지 연결부(21)에서의 외부관(12)의 부분과 자체 상단부에서 약간 아래쪽의 보호 슬리브(29)의 부분을 도시하고 있다. 여기서, 외부관(12)은 도 5f에서 상세하게 도시되는 패커(33)를 갖추고 있다. 패커(33)는 보호 슬리브(29)에 대한 밀봉부를 형성한다. 패커(33)의 바로 위에는 환형부(31)를 가압하는 공기 또는 물과 같은 압력 매질을 공급하기 위한 통로(34)가 갖추어져 있다. 이것 또한 후에 설명된다. 도 5d는 외부관(12)의 하단부 근처의 부분과 보호 슬리브(29)의 하단부를 도시하고 있다. 이 도면으로부터 외부관(12)이 지점(35)에서 좁아지기 시작함을 알 수 있다. 보호 슬리브(29)는 자신의 하단부에 유도 및 스크레이프 링(guide and scrape ring, 36)을 갖고 있으며, 상기 링은 지점(35)에서 외부관(12)의 가장 작은 직경보다 큰 외경을 갖고 있다.5b shows the portion of the sliding joint at the lower end of the inner tube 11. Also shown is a piston 27 connected to the inner tube 11. The piston 27 is sealed against the inner side of the outer tube 12 by the packer 28. Thus, the annular portion 25 is isolated except in hydraulic communication with the hose 15. FIG. 5B also shows the top of the protective sleeve 29 with a packer 30 that engages the piston and forms a seal against the inner surface of the outer tube 12. In FIG. 5E, the packer 30 is shown in detail. The packer 30 does not form a complete seal to the inner side of the outer tube 12, but some leakage and mud from the annular portion 31 formed between the protective sleeve 29 and the outer tube 12. And some leakage between the protective sleeve 29 and the piston 27 to the boring 32 for the transfer of petroleum products. The reason for allowing such a slight leak is described below. FIG. 5C shows the portion of the outer tube 12 at the flange connection 21 between the upper tube 19 and the lower tube 20 and the portion of the protective sleeve 29 slightly below at its upper end. Here, the outer tube 12 has a packer 33 shown in detail in FIG. 5F. The packer 33 forms a seal for the protective sleeve 29. Directly above the packer 33 is provided a passage 34 for supplying a pressure medium, such as air or water, to press the annular portion 31. This is also explained later. 5D shows the portion near the lower end of the outer tube 12 and the lower end of the protective sleeve 29. It can be seen from this figure that the outer tube 12 begins to narrow at point 35. The protective sleeve 29 has a guide and scrape ring 36 at its lower end, which has an outer diameter greater than the smallest diameter of the outer tube 12 at point 35. .
유압이 유압 호스(15)를 통해 내부관(11)과 외부관(12) 사이의 환형부(25)로 공급되면, 내부관(11)과 외부관(12)은 서로 포개어 끼워지도록 활주한다. 이로써, 라이저(16)는 신장상태에 놓인다. 유압을 증감함으로써 장력을 조절할 수 있다. 비교적 무거운 라이저를 사용하여 보다 깊은 바다에서 작업하려면, 낮은 바다에서 사용되는 라이저에 필요한 압력보다 훨씬 큰 압력이 필요하게 된다.When the hydraulic pressure is supplied to the annular portion 25 between the inner tube 11 and the outer tube 12 through the hydraulic hose 15, the inner tube 11 and the outer tube 12 slide so as to overlap each other. As such, riser 16 is placed in an extended state. The tension can be adjusted by increasing or decreasing the hydraulic pressure. Working in deeper oceans using relatively heavy risers requires much greater pressure than those required for risers used in low oceans.
피스톤(27)이 외부관(12)의 내면을 따라 어려움 없이 활주하는 것이 더 이상 가능하지 않도록 진흙, 석유 산물, 또는 드릴 헤드와 같은 공구가 외부관(12)의 내면을 긁거나 또는 다른 방식으로 손상을 주는 것을 피하기 위하여, 보호 슬리브(29)가 외부관(12)의 내면을 보호하도록 제공되어 있다. 통로(34)를 통한 유체의 공급에 의하여, 보호 슬리브(29)는 피스톤(27)과 항상 접촉 상태로 유지된다. 통로(34)를 통해 환형부(31)로 제공되는 압력은 일정하다. 패커(30)를 통해 약간의 누출을 허용하는 것은 진흙 또는 석유 산물이 환형부(31) 내로 침투하는 것을 방지한다. 보호 슬리브(29)가 상당히 길기 때문에 스크레이프 링(36)을 갖춘 하단부는 피스톤(27)을 위한 최하위치 위쪽으로 움직이지 않는다.Tools such as mud, petroleum products, or drill heads scratch the inner surface of the outer tube 12 or otherwise in such a way that the piston 27 can no longer slide along the inner surface of the outer tube 12 without difficulty. In order to avoid damaging, a protective sleeve 29 is provided to protect the inner surface of the outer tube 12. By supply of fluid through the passage 34, the protective sleeve 29 is always in contact with the piston 27. The pressure provided to the annular portion 31 through the passage 34 is constant. Allowing some leakage through the packer 30 prevents mud or petroleum products from penetrating into the annulus 31. The lower end with the scraping ring 36 does not move above the lowest position for the piston 27 because the protective sleeve 29 is quite long.
도 6은 유압 시스템을 도시하고 있다. 도 6에는 내부관(11) 및 외부관(12)을 갖춘 미끄럼식 죠인트(10)와 보호 슬리브(29)도 도시되어 있다. 펌프(37)는 다수의 공기 탱크(38)로 공기를 전달한다. 공기 탱크(38)의 중의 하나가 예비 압력 탱크(39)의 기능을 하고 내부관(11)이 외부관(12)에 대해 빠르게 움직여야 하는 경우를 위하여 210 바아의 압력을 항상 유지한다. 탱크(38, 39)는 밸브(41)를 통해 어큐뮬레이터(40)에 연결되어 있다. 또한, 밸브(42)가 예비 압력 탱크(39)와 공기 탱크(38) 사이에 장착되어 있다. 어큐뮬레이터(40)는 각각의 단부에 자동 차단밸브(26)를 갖춘 유압 호스(15)를 통해 환형부(25)에 연결되어 있다.6 shows a hydraulic system. Also shown in FIG. 6 is a sliding joint 10 and protective sleeve 29 with an inner tube 11 and an outer tube 12. Pump 37 delivers air to multiple air tanks 38. One of the air tanks 38 functions as a preliminary pressure tank 39 and always maintains a pressure of 210 bar for the case where the inner tube 11 has to move quickly relative to the outer tube 12. The tanks 38, 39 are connected to the accumulator 40 via a valve 41. In addition, a valve 42 is mounted between the preliminary pressure tank 39 and the air tank 38. The accumulator 40 is connected to the annular portion 25 via a hydraulic hose 15 with an automatic shutoff valve 26 at each end.
또한, 내부관(11)에 대한 보호 슬리브(29)의 접촉을 유지하도록 환형부(31)를 적당한 압력 하에 놓는 압력 탱크(43)가 호스(44)를 통해 제공되어 있다.In addition, a pressure tank 43 is provided through the hose 44 which puts the annular part 31 under moderate pressure to maintain the contact of the protective sleeve 29 against the inner tube 11.
정상적으로 작동하는 동안에, 미끄럼식 죠인트(10)가 움직여야 하는 특정 속도 및 발생하는 힘의 크기에 따라 공기 탱크(38) 내의 압력은 20 내지 210 바아 사이에서 변할 수 있다. 그러나, 필요시 탱크(39) 내의 압력은 210 바아일 수 있다.During normal operation, the pressure in the air tank 38 can vary between 20 and 210 bar, depending on the specific speed at which the sliding joint 10 must move and the magnitude of the force that is generated. However, if desired, the pressure in tank 39 may be 210 bar.
도 6에는 보호 슬리브(29)와 내부관(11)간의 연결부의 다른 실시예가 도시되어 있다.6 shows another embodiment of the connection between the protective sleeve 29 and the inner tube 11.
보호 슬리브(29)가 내부관(11)에 영구 고정될 수도 있지만, 이는 운송 및 장착의 단계에서 미끄럼식 죠인트의 취급을 어렵게 만들 수 있다.Although the protective sleeve 29 may be permanently fixed to the inner tube 11, this may make handling of the sliding joint difficult at the stage of transportation and mounting.
외부관(12)이 두 개의 부분, 즉 상부관(19) 및 하부관(20)으로 나누어지기 때문에, 외부관(12)은 플랜지 연결부(21)에서 분할될 수 있다. 이러하다면, 보호 슬리브(29)가 하부관(20) 내에 놓여지는 동시에, 내부관(11)은 상부관(19) 내에 놓여져야 한다. 따라서, 미끄럼식 죠인트가 두 개의 부분으로 될 수 있으며 라이저(16)와 함께 하부관(20)을 먼저 설치함으로써 장착될 수 있어서, 라이저는 플랜지 연결부(21)가 적당한 레벨에 놓일 때까지 하강한다. 상부관(19)은 하부관(20)과 함께 설비될 수도 있다.Since the outer tube 12 is divided into two parts, the upper tube 19 and the lower tube 20, the outer tube 12 can be divided at the flange connection 21. If so, the protective sleeve 29 must be placed in the lower tube 20, while the inner tube 11 must be placed in the upper tube 19. Thus, the sliding joint can be made in two parts and can be mounted by first installing the lower tube 20 together with the riser 16 so that the riser is lowered until the flange connection 21 is at an appropriate level. The upper tube 19 may be equipped with the lower tube 20.
취급하는 동안에도 내부관이 보호되도록 하기 위하여, 하강 절차가 미끄럼식 죠인트와 함께 장착되도록 BOP를 위하여 확립되었으며, BOP는 수축 위치에서 유지되고 유압식으로 고정된다. 또한, 상기 절차는 BOP의 장착에 앞선 적당한 레벨에 드로틀 및 차단 호스는 물론, 유압 호스를 연결하는 것을 가능하게 한다. 모든 호스는 주 매니폴드 링(17) 상에서 수집된다. 매니폴드 링(17)은 미끄럼식 죠인트가 회전 보어를 통해 활주할 때 제위치에 고정된다. 특별한 처리 공구가 BOP를 장착하고 미끄럼식 죠인트를 매다는데 사용된다. BOP가 해저에 고정될 때, 미끄럼식 죠인트 상의 견인력이 작용하고, 내부관(11)이 빼내지고 서스펜션 헤드가 서스펜션 소켓에 장착되어 고정된다.To ensure that the inner tube is protected during handling, a lowering procedure has been established for the BOP to be fitted with a sliding joint, the BOP being held in the retracted position and hydraulically fixed. The procedure also makes it possible to connect the hydraulic hoses as well as the throttle and shutoff hoses at a suitable level prior to the mounting of the BOP. All hoses are collected on the main manifold ring 17. Manifold ring 17 is held in place when the sliding joint slides through the rotary bore. Special processing tools are used to mount the BOP and to tie the sliding joints. When the BOP is anchored to the seabed, the traction on the sliding joint is applied, the inner tube 11 is pulled out and the suspension head is mounted and fixed to the suspension socket.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (2)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR10-1998-0709074A KR100487722B1 (en) | 1996-05-13 | 1997-05-05 | Slip joint |
Country Status (1)
Country | Link |
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KR (1) | KR100487722B1 (en) |
-
1997
- 1997-05-05 KR KR10-1998-0709074A patent/KR100487722B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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KR100487722B1 (en) | 2005-06-16 |
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