KR20040067844A - 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는디바이스를 구비한 전력 발생기 및 관련 방법 - Google Patents

다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는디바이스를 구비한 전력 발생기 및 관련 방법 Download PDF

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Abstract

전력 발생기(15) 및 상기 전력 발생기(15)의 여기를 위한 엑사이트를 포함하는 전력 발생 시스템(10)이 제공된다. 익사이터(20)는 바람직하게는 다이오드 휠(30)을 포함한다. 다이오드 휠(30)은 복수의 다이오드가 장착된 회전 지지 구조체(31), 및 다이오드가 파열할 경우 그 내부로 다이오드(35)를 봉쇄하고 다이오드(35)를 지지하기 위하여, 그 각각이 복수의 다이오드(35)중 각각의 하나의 근부에 위치한 복수의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)를 포함한다.
각각의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 바람직하게는 그 사이에 위치한 다이오드(35)를 포함하는 간격져 떨어져 있는 한 쌍의 봉쇄 부재(42, 47)를 포함한다. 봉쇄 부재(42, 47)의 각각은 바람직하게는 절연 물질로 형성되어 있고 실질적으로는 환상의 형태를 가지고 있어서 절연 디스크를 형성한다. 전력 발생 시스템(10)의 다이오드(35)로 부터 방출된 물질을 봉쇄하는 방법이 또한 제공된다. 상기 방법은 바람직하게는 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)을 다이오드 장착 영역 및 전력 발생 시스템(10)의 다이오드(35) 근부에 피봇식으로 연결하는 것을 포함한다. 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 절연 물질로 형성된 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재(42, 47)를 포함한다.

Description

다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비한 전력 발생기 및 관련 방법{POWER GENERATOR SYSTEM HAVING DIODE SUPPORT AND RUPTURE CONTAINMENT DEVICE AND ASSOCIATED METHODS}
전력 발전 산업계에서, 전력 발생기는 전력 발생기를 여기시키기 위하여 그 내부에 인접한 곳에 위치한 익사이터를 구비하고 있다. 이 익사이터는 종래에는 두개의 단자를 가지고 있고 비선형 전압-전류 특성을 나타내는 하나 이상의 고전력 다이오드를 포함한다. 다이오드는 일반적으로는 일 방향으로 전류가 흐르게 하고 다른 방향으로 전류를 못흐르게 한다. 예컨대, 다이오드는 전력 발전 시스템에서 전압을 정류하고 교류를 직류로 변환하는데 사용될 수 있다. 브러시리스 익사이터와 관련한 이러한 다이오드의 예는 Hughes가 출원한 미국 특허 제 5,093,597 호 "Brushless Exciter Saturable Reactor Diode Snubber" 및 Terry, Jr. 등이 출원한 미국 특허 제 4,745,315 호 "Brushless Exciter with Zero-Gravity Rectifier Assembly."에 나타날 수 있다. 또한, 로터를 위한 다이오드의 예는 Huss 등이 출원한 미국 특허 번호 제 5,191,248 호 "Connection For Rotating Diode Package."에 나타난다.
그러나, 전력 발전 시스템내에 있는 다이오드는 시간 경과동안의 품질 저하, 예기치 못했던 전압 또는 다른 전기적 상황, 또는 기타 시스템 상황에 따라 파열(rupture)되거나 손상을 입을 수 있다. 파열이나 기타 손상이 일어나는 동안, 다이오드의 일부를 형성하는 다이오드 물질이 다이오드로 부터 방출되거나, 뿜어져 나오거나 또는 분산되어 전력 발전 시스템내부의 문제를 야기할 수 있다(예컨대, 도 4 참조). 이러한 효과는 특히 회전 정류기에 있어서 문제를 야기한다. 예컨대, 금속-전기 접합부 부근에서의 다이오드 파열에 의하여 액상 물질이 빠져나와 예컨대, 다이오드가 브러시리스 익사이터의 다이오드휠에 장착될때 시스템내에서 상-대-상 아크를 일으킬 수 있다.
본 발명은 전력 발전 산업분야에 관한 것이고, 보다 상세하게는, 전력 발생기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 익사이터 및 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비한 전력 발생 시스템의 입면도,
도 2는 본 발명에 따른 다이오드 근부에 위치한 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스의 분해 입면도,
도 3은 본 발명에 따라, 그 각각이 일 다이오드 근부에 위치한 한쌍의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비한 다이오드 모듈의 입면도,
도 4는 종래 기술에 따라, 다이오드의 파열시 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스가 없는 다이오드의 사시도, 및
도 5는 본 발명에 따라, 다이오드의 파열시 그 내부에 액상 물질 및 기타 입자를 포함하는 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스의 사시도를 나타낸다.
상기 관점에서, 본 발명은 다이오드를 지지하고 다이오드내의 물질을 그 내부에 봉쇄(containment)시키기 위한 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비한 전력 발생 시스템 및 그것과 연계된 방법을 제공하고, 상기 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스가 없다면 다이오드내 물질이 방출되거나 뿜어져 나오거나 분출되어 전력 발생 시스템 및 근방의 기타 전기 디바이스에 손상을 가한다. 본 발명은 또한 다이오드로 부터 방출된 액상 물질을 상기 디바이스내에 봉쇄하는 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비한 브러시리스 익사이터와 같은, 익사이터를 제공한다.
또한 본 발명은 다이오드의 검사, 클리닝, 또는 기타 관련 관리를 위하여 다이오드에 액세스가 가능하도록 다이오드에 인접한 곳에 용이하게 장착되는, 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 제공하고, 이 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스는 다이오드가 파열되는 동안 방출되거나 뿜어져나오는 고온 물질에 견디는 차단 성능과 강도를 가지고, 다이오드의 파열시에 전력 발생 시스템의 다른 부분에 손상이 가해지는 것을 방지한다. 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스는 또한 비교적 저렴하고, 전력 발전 시스템내부를 용이하게 개선할 수 있고, 고전압 다이오드의 세라믹 또는 절연 케이스를 위한 지지 구조체를 제공한다. 더욱이 본 발명은 다이오드가 파열되거나 기타 손상받을 경우에, 다이오드 물질, 예컨대 방출된 액상 물질을 봉쇄하는 방법을 제공한다.
보다 상세하게는, 전력 발생 시스템은 전력 발생기 및 그 전력 발생기를 여기시키기 위한 익사이터를 구비하여 제공된다. 익사이터는 바람직하게는 다이오드 휠을 포함한다. 다이오드 휠은 복수의 다이오드가 장착된 회전 지지 구조체, 및 다이오드가 파열될 경우에 그 내부에 다이오드를 봉쇄시키고 다이오드를 지지하기 위하여 그 각각이 복수의 다이오드중 각각의 하나에 인접하여 위치한 복수의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 구비하고 있다. 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스의 각각은 바람직하게는 간격져 떨어져있고, 그 사이에 위치한 다이오드를 포함한 한쌍의 봉쇄 부재를 포함한다.
유리하게도, 각각의 봉쇄 부재는 바람직하게는 절연 물질로 형성되어 있고실질적으로 환상의 형태이어서 절연 디스크를 형성한다. 절연 물질은 바람직하게는 다이오드가 연결되는 금속-전기 접합부에 다이오드로 부터 방출된 액상물질이 접촉할때와 같이 그러한 액상 물질의 온도에 견디기에 충분히 강하다. 예컨대, 이러한 봉쇄는 브러시리스 익사이터의 다이오드 휠에서와 같은 다이오드 장착 어셈블리에서 상-대-상 아크가 발생하는 것을 방지한다.
본 발명은 또한 전력 발생 시스템의 다이오드로 부터 방출된 물질을 봉쇄하는 방법을 제공한다. 바람직하게는 상기 방법은 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 다이오드 장착 영역 및 전력 발생 시스템의 다이오드 근부에 피봇식으로 연결하는 단계를 포함한다. 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스는 절연 물질로 형성된 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재를 포함한다. 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 피봇식으로 연결하는 단계는 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재의 적어도 일 단을 다이오드의 일 단의 근부에 위치시키는 단계 및 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재의 타 단을 상기 다이오드의 타 단의 근부에 위치시키는 단계를 포함한다. 예컨대, 상기 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재는 한쌍의 파열 봉쇄 부재를 포함할 수 있다. 상기 파열 봉쇄 부재의 각각은 바람직하게는 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있고, 따라서 파열 봉쇄 부재는 절연 디스크를 형성한다.
본 발명의 몇가지 특징, 장점, 및 유리한 점이 기술되었고, 이하에서 첨부 도면과 연계한 상세한 설명에 의하여 본 발명은 보다 상세하게 이해될 것이다.
이하 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된, 첨부한 도면에 의하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 많은 상이한 형태로 실시될 수 있고 본 명세서에 기술된 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 기술될 실시예는 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 알리고, 개괄하고 완성할 수 있도록 제공되는 것이다. 동일한 부재번호는 전체적으로 동일한 엘리먼트를 나타내고, 프라임과 더블 프라임 표시는 선택적인 실시예에서 동일한 엘리먼트를 나타낸다.
도 1은 전력 발생기(15) 및 전력 발생기(15)의 여기를 위한 익사이터(20)를구비한 전력 발생 시스템(10)을 나타낸다. 전력 발생 시스템(10)은 또한 두개 이상의 익사이터를 포함할 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 각각의 익사이터(20), 예컨대, 브러시리스 익사이터는, 바람직하게는 다이오드 휠(30)을 포함한다. 다이오드 휠(30)은, 예컨대 도 2-3에 나타난 바와 같은 (예컨대, 하키 퍽 모양의) 다이오드 모듈(34)내의 복수의 다이오드(35)가 장착된 회전 지지 구조체(31), 및 다이오드(35)가 파열될 경우에(도 5 참조), 그 내부에 다이오드 물질, 예컨대, 액상 물질 또는 다른 입자를 봉쇄시키고 다이오드(35)를 지지하기 위하여 그 각각이 복수의 다이오드(35)중 각각의 하나에 인접하여 위치한 복수의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)를 구비하고 있다. 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 또한 다이오드 휠(30)과 다이오드 휠(30)의 다른 구성요소가 파열시에 손상을 입는것을 방지한다. 디바이스(40)는 또한 ,예컨대, 원심성 부하에 의해 발생할 수 있는 다이오드 접합부의 기계적인 변형을 감소시키기 위하여 다이오드(35)의 세라믹 또는 다른 절연 케이스를 지지한다. 명백히, 도 1은 또한 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이 브러시리스 익사이터(20)의 다른 부분을 나타낸다. 그러나 본 발명은 주로 다이오드 봉쇄에 초점을 맞추고 있으므로, 간명화를 위해 익사이터(20)의 다른 부분에 대하여는 더 상세히 설명하지 않는다.
도 2-3에 나타난 바와 같이, 각각의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 바람직하게는 그 사이에 위치한 다이오드(35)를 포함하는 간격져 떨어져 있는 한쌍의 봉쇄 부재(42, 47)를 포함한다. 각각의 봉쇄 부재(42,47)는 바람직하게는 절연 물질로 구성되어 있고 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서 절연 디스크를 형성한다. 각각의 봉쇄 부재(42, 47)는, 당업자가 이해하는 바와 같이, 바람직하게는 파열의 봉쇄 및 지지가 보다 많이 요구되는, 다이오드(35)의 끝단부만을 커버하거나 인케이스되도록 위치된다(도 5 참조). 각각의 봉쇄 부재(42, 47)의 절연 물질은 바람직하게는, 다이오드가 연결되는, 예컨대 히트 싱크(32)에 연결되거나, 히트 싱크(32)를 통하여 리드 부재(33) 및/또는 다이오드 휠(30)의 회전 지지 구조체(31)에 연결되는 금속-전기 접합부와 다이오드(35)로 부터 방출된 액상물질이 접촉할때와 같이 그러한 액상 물질의 온도에 견디기에 충분히 강하다. 히트 싱크(32)와 다이오드(35)는 당업자가 이해하는 바와 같이, 바람직하게는 히트 싱크 지지 스트랩(37), 볼트 또는 기타 패스너(38), 스탠드-오프 절연기(39) 및 스페이서(29)에 의하여 모듈에 장착된다. 이러한 봉쇄는 예컨대, 다이오드 장착 어셈블리사이에 상-대-상 아크가 발생하는 것을 방지한다.
다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)의 디스크(42, 47)의 각각은 바람직하게는 강하고 내구성있는 절연 물질로 형성된다. 절연 물질은 바람직하게는 액상 물질의 온도에 견디고 다이오드(35)와의 전기적 인터페이스 가까이에서 발생하는 크립 및 스트라이크가 발생하는 것을 방지한다. 디스크(42, 47)는 바람직하게는 다이오드(35) 접합부에 약간의 클리어런스를 가지고 정합되고 (또한 약간의 클리언런스를 가지고 정합된) 다이오드(35)의 세락믹이나 기타 절연 케이스위로 뻗어있다. 디바이스(40)는 하방으로 다이오드(35)의 세라믹케이스(36)로 뻗고, 즉 그 끝단부로 뻗어 있어서(도 2-5 참조), 디바이스는 다이오드(35)로 부터 방출되거나 다이오드의 손상에 기인한 모든 액상의 물질을 포함할 것이다. 디바이스(40)는 또한 전기적 연결을 방해하지 않을 것이고 다이오드(35)와 그 다이오드(35)가 빈번히 장착되는 히트 싱크(32)와 견고히 접촉하지는 않음을 확인하기 위하여 디바이스(40)를 회전시킴으로써 체크하거나 검사할 수 있다. 오히려, 디바이스(40)는 바람직하게는 피봇식으로 또는 회전식으로 연결되고 각각의 디스크(42, 47)는 바람직하게는 다이오드(35)의 각각의 면에 위치된다.
도 1-5에 나타난 바와 같이, 본 발명은 또한 전력 발생 시스템(10)의 다이오드(35)로 부터 방출된 물질을 봉쇄하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 바람직하게는 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)를 다이오드 장착 영역과 전력 발생 시스템(10)의 다이오드(35) 근부에 연결하는 단계를 포함한다. 다이오드 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 바람직하게는 피봇식으로, 보다 바람직하게는 회전식으로, 디바이스(40)의 일 단부가 다이오드(35)가 연결되는 금속-전기 접합부 근부에 위치되고 타 단부는 다이오드 케이스(36)의 타 단부 근부에 위치되는 다이오드 장착 영역에 연결된다. 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)는 절연 물질로 형성된 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재(42, 47)를 포함한다. 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스(40)를 연결하거나 피봇식으로 연결하는 단계는 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재(42, 47)의 적어도 일 단부를 다이오드(35)의 일 단부 근부에 위치시키고 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재(42, 47)의 타 단부를 다이오드(35)의 타 단부 근부에 위치시키는 것을 포함한다.
상기 방법에 따라, 기술한 바와 같이, 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재(42, 47)는 예컨대, 간격져 떨어져있는 한 쌍의 파열 봉쇄 부재(42, 47)를 포함할 수 있다. 파열 봉쇄 부재(42, 47)의 각각은 바람직하게는 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서, 파열 봉쇄 부재(42, 47)의 각각은 절연 디스크를 형성한다.
본 발명의 많은 변형과 변경이 상기 상세한 설명과 첨부 도면에 소개된 교시를 이용하는 당업자에게 이해될 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 제한되지 않고, 변형과 실시예는 첨부한 특허청구범위의 범위내에 포함됨을 이해하여야 한다.

Claims (13)

  1. 전력 발생기, 및
    상기 전력 발생기의 여기를 위한 익사이터를 포함하고, 상기 익사이터는 다이오드 휠을 포함하고, 상기 다이오드 휠은 복수의 다이오드가 장착된 회전 지지 구조체, 및 상기 다이오드가 파열되는 경우 상기 다이오드를 지지하고 그 내부에 상기 다이오드를 봉쇄하기 위하여 그 각각이 상기 복수의 다이오드중 각각의 하나의 근부에 위치한 복수의 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 발생 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스의 각각은 그 사이에 위치한 상기 다이오드를 포함하는 간격져 떨어져 있는 한 쌍의 봉쇄 부재를 포함하고, 상기 봉쇄 부재의 각각은 절연 물질로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전력 발생 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 다이오드 휠은 그 각각이 거기에 연결된 다이오드중 하나를 포함하는 복수의 금속 전기 연결 영역을 포함하고, 상기 복수의 다이오드의 각각은 절연 물질로 형성된 케이싱을 포함하고, 그리고 한 쌍의 봉쇄 부재의 적어도 하나는 거기에 연결된 다이오드를 포함하는 상기 금속 전기 연결 영역 근부에 위치하고 상기 다이오드의 상기 케이싱에 뻗어있는 것을 특징으로 하는 전력 발생시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서 절연 디스크를 형성하고, 상기 절연 디스크의 각각은 상기 다이오드에 액세스를 용이하게 하기 위하여 상기 다이오드 휠에 피봇식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전력 발생 시스템.
  5. 전력 발생 시스템을 위한 익사이터에 있어서, 상기 익사이터는,
    회전 지지 구조체,
    상기 회전 지지 구조체에 장착된 다이오드, 및
    상기 다이오드를 지지하고 상기 다이오드가 파열되는 경우 그 내부에 상기 다이오드를 봉쇄하기 위하여 위치된 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 포함하고, 상기 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스는 다이오드가 그 사이에 위치되도록 배열된, 간격져 떨어져 있는 한 쌍의 봉쇄 부재를 포함하고, 상기 다이오드는 절연 케이싱을 포함하고, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 상기 다이오드가 도전 부재에 연결될 때 금속 전기 연결 영역으로 부터 상기 다이오드의 상기 절연 케이싱까지 뻗도록 위치되는 것을 특징으로 하는 익사이터.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는디바이스의 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 절연 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 익사이터.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서 절연 디스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 익사이터.
  8. 전력 발생 시스템의 다이오드를 위한 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스에 있어서, 상기 디바이스는,
    다이오드가 그 사이에 위치되도록 배열된, 간격져 떨어져 있는 한 쌍의 봉쇄 부재를 포함하고, 상기 다이오드는 절연 케이싱을 포함하고, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 상기 다이오드가 도전 부재에 연결될 때 금속 전기 연결 영역으로 부터 상기 다이오드의 상기 절연 케이싱까지 뻗도록 위치되는 것을 특징으로 하는 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 절연 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 한 쌍의 봉쇄 부재의 각각은 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서 절연 디스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스.
  11. 전력 발생 시스템의 다이오드로 부터 방출된 물질을 봉쇄하는 방법에 있어서,
    다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스를 다이오드 장착 영역 및 상기 전력 발생 시스템의 다이오드 근부에 피봇식으로 연결하는 단계를 포함하고, 상기 다이오드의 파열시 봉쇄하는 디바이스는 절연 물질로 형성된 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 피봇식으로 연결하는 단계는 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재의 적어도 일 단부를 상기 다이오드의 일 단부 근부에 위치시키고 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재의 타 단부를 상기 다이오드의 타 단부 근부에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 파열 봉쇄 부재는 간격져 떨어져 있는 한 쌍의 파열 봉쇄 부재를 포함하고, 각각의 파열 봉쇄 부재는 실질적으로 환상의 형태를 가지고 있어서 상기 파열 봉쇄 부재는 절연 디스크를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
KR10-2003-7009365A 2001-02-09 2002-01-09 다이오드를 지지하고 다이오드의 파열시 봉쇄하는디바이스를 구비한 전력 발생기 및 관련 방법 KR100511344B1 (ko)

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