KR20060044623A - 마이크로폰 보호 시스템 - Google Patents

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KR20060044623A
KR20060044623A KR1020050024064A KR20050024064A KR20060044623A KR 20060044623 A KR20060044623 A KR 20060044623A KR 1020050024064 A KR1020050024064 A KR 1020050024064A KR 20050024064 A KR20050024064 A KR 20050024064A KR 20060044623 A KR20060044623 A KR 20060044623A
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KR
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membrane
microphone
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protection system
pressure
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이안 수타르
데니스 와트킨스
윌리암 코펠란드
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하만 벡커 오토모티브 시스템스 - 웨이브마커 인크.
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Abstract

마이크로폰 보호 시스템은 열악한 상황에서 소리를 포착한다. 상기 시스템은 인클로저 내에 배치된 마이크로폰을 포함한다. 인클로저의 일부분에 걸쳐 펼쳐지는 막은 선택된 주파수 범위 내에서 신호들을 통과시킨다. 주위 간섭이 거의 없이 원하는 소리를 통과시키기 위하여, 상기 막은 상기 주파수 범위보다 높거나 낮은 신호들을 막거나 또는 약하게 한다.

Description

마이크로폰 보호 시스템{MICROPHONE SHIELD SYSTEM}
본 발명은 아래의 도면과 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 이해가 될 수 있다. 상기 도면의 구성 요소들은 반드시 평가되거나 강조될 필요는 없고, 그 보다도 본 발명의 원리들을 설명하는데 사용된다. 게다가, 상기 도면에서, 동일한 참조 부호들은 시종 일관하여 동일한 구성 요소들을 나타낸다.
도 1은 마이크로폰 보호 시스템을 도시한다.
도 2는 제2의 마이크로폰 보호 시스템을 도시한다.
도 3은 제3의 마이크로폰 보호 시스템을 도시한다.
도 4는 마이크로폰 보호 시스템을 제작하기 위한 플로우 다이어그램이다.
도 5는 마이크로폰 보호 시스템을 구체화할 수 있는 시스템들을 도시한다.
본 발명은 마이크로폰 보호에 관한 것이다. 더 자세하게는, 주위 상황들에 대해 마이크로폰을 보호하는 시스템에 관한 것이다.
텔레비젼, 영화 및 무선 통신 산업들은, 음성 및 다른 소리들을, 다른 지역에 전달되고 고품질의 소리로 다시 전환될 수 있는 신호들로 바꾸는 도구들에 의존 한다. 고품질의 소리는 소비자 기대를 만족시키고 그 결과들을 정확히 보존하는데 중요할 수 있다. 특히 상기 소리가 주위 소음에 의해 영향을 받는 경우, 고품질 소리를 얻는 것은 매우 어려울 수 있다.
많은 원인들이 주위 소음을 야기시킨다. 자주 마주치는 원인들은 바람과 비를 포함한다. 바람은 마이크로폰 감지 요소들에 의해 감지되는 소리를 변형시킬 수 있는 한편, 비는 그것이 상기 감지 요소들과 맞부딪침으로써 소음을 야기시킬 수 있다. 전자 필터링(electronic filtering)이 수개의 바람 및 비의 소음들을 제거하도록 사용 되어왔다. 그러나, 전자 필터링은 소리 투명도(clarity) 및 품질을 떨어뜨릴 수 있는 수개의 가청 주파수들을 약하게 할 수 있다.
따라서, 관련 기술 분야에서 이러한 잠재적인 수개의 문제들을 극복하는 보호 시스템에 대한 필요성이 있게 된다.
본 발명은 선택된 소리를 포착하는 보호 시스템을 제공한다. 상기 보호 시스템은 돌출 연장부(neck extension)와 결합되는 마이크로폰 인클로저(microphone enclosure)를 포함한다. 상기 인클로저의 일부분에 걸쳐 펼쳐지는 막(membrane)은 선택된 주파수 범위 내에서 신호들을 통과시킨다. 상기 막은 선택된 주파수를 포착하기 위하여 상기 주파수 범위의 위 및/또는 아래의 신호들을 막거나 약하게 할 수 있다.
본 발명의 다른 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 아래의 도면들 및 상세한 설명을 검토함으로써 당업자에게 명백하거나 또는 명백해질 것이다. 그러한 모든 부가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들은 상세한 설명 내에, 본 발명의 범위 내에 포함되고, 아래의 청구 범위들에 의해서 보호받을 것이다.
도 1에서, 마이크로폰 보호 시스템(100)은 마이크로폰(104)을 둘러싸는 탄성막(elastic membrane;102)을 포함할 수 있다. 상기 막(102)은 인클로저(enclosure;106)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 시스템(100)은 상기 막(102)의 전부 또는 일부를 둘러싸는 폼 레이어(foam layer;108)를 포함할 수 있다.
상기 마이크로폰(104)은 전면(front surface;112) 및 후면(back surface;114)을 가진 감지 요소(sensing element;110)를 포함할 수 있다. 전면(112)과 후면(114) 사이에 배치되는 신호 연결기들(signal connectors;116,118)은 상기 인클로저(106)를 통해 지나간다. 시일(seal;120)은 액체 또는 가스가 상기 인클로저 밖으로 또는 안으로 통과하는 것을 방지한다.
상기 막(102)은 수 밀(mils)의 두께일 수 있다. 상기 막(102)은 팽창할 수 있는 풍선에서 발견되는 고무와 같은 합성 고무(synthetic rubber)로 만들어 질 수 있고, 라텍스(latex)로 만들어 질 수 있으며, 다른 물질들로 이루어질 수 있다. 상기 막(102)은 비투과성 물질 및 탄성체일 수도 있으며, 상기 마이크로폰(104)을 둘러싸도록 팽창될 수 있다.
상기 막(102)은 대기압보다 수 PSI(예를 들어, 1-3 PSI) 높은 압력까지 팽창될 수 있다. 또한, 상기 막(102)은 난류, 바람, 비 및 주위의 다른 힘에 의해 상기 인클로저(106) 상에 가해진 예상된 압력보다 높게 팽창될 수 있다. 상기 팽창 압력 은 선택되거나 예상된 압력과 실질적으로 동일하거나 또는 그 보다 초과할 수 있다. 상기 압력은 상기 막과 맞부딪칠 수 있는 연속적인 또는 다양한 압력일 수 있다.
압력 변화에 따라 확장 및 수축할 수 있으며, 손쉽게 상기 인클로저(106)를 차지할 수 있는 매질이 상기 막(102)을 팽창시키는데 사용될 수 있다. 상기 매질은 액체 또는 가스를 포함할 수 있다. 가스가 사용되는 경우, 상기 가스는 상기 막의 투과성에 비해 상대적으로 큰 분자 크기를 가질 수 있다. 상기 가스는 이산화탄소, 공기 또는 다른 가스들과 같은 가스들의 조합일 수 있다. 상대적으로 큰 분자 크기들을 가진 가스들이 상기 막(102)을 팽창시키는데 사용되는 경우, 상기 막은 장기간에 걸친 시간 동안 계속해 팽창될 수 있다.
상기 폼 레이어(108)는 플라스틱 개방형 셀 폼과 같은 개방형 셀 폼일 수 있다. 또한, 상기 폼 레이어(108)는 유기 스펀지(organic sponge)에서 발견되는 것과 같은 천연 폼 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 폼 물질들의 조합이 사용될 수 있다.
상기 폼 레이어(108)는 다양한 두께로 만들어질 수 있다. 상기 폼 레이어(108)는 약 0.25″보다 작은 두께일 수 있으며, 약 0.25″ - 약 0.5″두께일 수 있으며, 다른 두께 범위로 만들어질 수 있다. 상기 폼 레이어(108)의 두께가 증가함에 따라, 상기 폼 레이어(108)는 난류(亂流)를 더욱 잘 막을 수 있으며, 또한 유입신호가 상기 막(102)에 도달하기 전에, 유입 신호로부터 고주파수 간섭을 약화시킬 수 있다. 상기 폼 레이어(108)는 기계적으로 상기 막(102) 위에 유지되거나 또는 상기 막과 접촉할 수 있으며, 상기 막(102)에 걸쳐 펼쳐질 수 있다.
상기 막(102)과 맞부딪치는 음파들로 인해, 상기 막(102)은 진동하고, 상기 인클로저(106) 내에 있는 매질을 통해 에너지를 전달할 수 있다. 팽창 압력이 난류를 감쇠하거나 흡수할 수 있고, 상기 마이크로폰(104)에 걸친 압력 변화들을 감소시킬 수 있고, 원하지 않는 소음을 여과해 제거할 수 있다. 또한, 상기 막(102)은 특정 주파수 대역들(bands) 내에 있는 신호들을 통과시키고, 상기 대역 이상 및/또는 이하의 신호들을 막거나 또는 약하게 함으로써 대역통과 필터로서 작용할 수 있다.
상기 막(102)은 약 100 Hz에서 약 10 KHz까지, 약 300 Hz에서 약 5 KHz까지, 약 100 Hz에서 약 15 - 25 KHz까지, 약 300Hz에서 약 3,400Hz까지 또는 다른 주파수 범위들의 통과 대역을 형성하도록 선택될 수 있다. 또한, 상기 주파수 대역들의 조합들이 사용될 수 있다. 상기 마이크로폰이 음악 신호들(music signals)을 포착하는 경우, 약 100 Hz에서 약 10 KHz까지의 통과 대역이 사용될 수 있다. 상기 마이크로폰이 연설 또는 노래와 같은 음성 신호들(voice signals)을 포착하는 경우, 약 300 Hz에서 약 5 KHz까지 또는 약 300Hz에서 약 3,400Hz까지의 통과 대역이 사용될 수 있다. 상기 마이크로폰이 고충실도 음악(high fidelity music)을 포착하는 경우, 약 100 Hz에서 약 15 - 25 KHz까지의 통과 대역이 사용될 수 있다.
상기 막(102)이 통과시킨 상기 주파수 범위는 상기 폼 레이어(108)를 조정함으로써 조정될 수 있다. 폼 물질에 있어서의 변화들, 그것의 탄성 및 그것의 두께는 상기 통과 대역 특성들을 변화시킬 수 있다. 유사하게, 상기 막 물질에 있어서 의 변화들, 팽창 압력, 두께 및 두께 범위도 상기 통과 대역 특성들을 또한 변화시킬 수 있다.
상기 막(102)은 상기 통과 대역의 주파수 범위를 감소시키거나 또는 상기 통과 대역이 주파수에 있어서 아래로 추이(推移)하도록 더욱 두껍게 만들어질 수 있다. 양자 택일로, 상기 막(102)은 상기 통과 대역의 주파수 범위를 감소시키거나 또는 상기 통과 대역이 주파수에 있어서 아래로 추이(推移)하도록 팽창될 수 있다. 상기 막(102) 및 폼 레이어(108)는, 상기 인클로저(106) 내에서, 그리고 상기 마이크로폰 감지 요소(110)의 전면(112)과 후면(114) 사이에서, 기압의 아음속(亞音速) 변동을 포함하는 압력 차이를 감소시킬 수 있다.
둘러싸인 매질이 빠져나가는 것을 방지하고 주위의 영향으로부터 보호하기 위하여, 상기 인클로저(106)는 밀폐될 수 있다. 상기 시일(seal;120)은 고무 마개(rubber stopper), 클램프(clamp), 매듭(tie), 부착 시일(adhesive seal), 또 다른 장치, 실질적으로 누설을 방지하는 시일일 수 있다. 상기 신호 연결기들(116,118)은 상기 시일(120)을 통해 지나갈 수 있거나 또는 다른 개구를 통해 상기 인클로저(106) 밖으로 안내될 수 있다. 팽창 니들(inflation needle)이 상기 시일(120)과 상기 막(102) 사이로 지나갈 수 있거나 또는 상기 막(102)을 팽창시키도록 상기 시일(120)을 통해 지나갈 수 있다.
상기 마이크로폰(104)은 소리를 전기적 또는 광학적 신호들로 바꾼다. 부가적인 하드웨어 및/또는 소프트웨어가 상기 마이크로폰의 출력을 컴퓨터 또는 제어기가 처리할 수 있는 디지털 데이터로 바꿀 수 있다. 전선들이 상기 마이크로폰의 출력을 수신기에 연결할 수 있다. 양자 택일로, 상기 연결은 무선일 수 있고, 주파수 또는 진폭 조절 연결과 같은 조절된 캐리어(modulated carrier)를 사용할 수 있다. 배선에 의한 연결 또는 무선 연결은 상기 마이크로폰을 지그비(ZigBee), 모바일-에프아이(Mobile-Fi), 울트라와이드밴드(Ultrawideband), 더블유아이-에프아이(Wi-fi), 더블유아이맥스 네트워크(WiMax network)와 같은 무선 네트워크에 연결할 수 있다.
도 2에서, 마이크로폰 보호 시스템(200)은 체임버(chamber;204)를 형성하는 마이크로폰 인클로저(102)를 포함한다. 상기 체임버(204)는 마이크로폰(206)을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 보호 시스템(200)은 막 지지부(membrane support;208), 막(210) 및 폼 레이어(212)를 포함할 수 있다. 음파들을 수용하기 위하여 상기 마이크로폰 인클로저(202)는 상기 마이크로폰 위에 배치된 개구(opening;214)를 가질 수 있다.
상기 막 지지부(208)는 상기 막(210)의 전부 또는 일부를 덮는 상기 폼 레이어(212)를 가진 상기 개구(214)의 전부 또는 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 상기 막 지지부(208)는 와이어 메쉬(wire mesh)로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 막(210)은 상기 마이크로폰 인클로저(202)의 전부 또는 일부를 덮을 수 있다. 상기 마이크로폰 인클로저(202)는 바람, 비 및 주위의 다른 영향들로부터 상기 마이크로폰(206)을 보호하는 단단하고 밀폐된 인클로저일 수 있다.
상기 막 지지부(208)는 상기 체임버(204) 위에 돔(dome)을 형성하거나 또는 곡선면이 없이 체임버(204)에 걸쳐 연장될 수 있다. 상기 막(210)을 상기 인클로저 에 죄거나 또는 고정하도록, 상기 막(210)은 상기 막 지지부(208)에 걸쳐 기계적으로 펼쳐질 수 있다. 상기 막 지지부(208)는 강풍 또는 소나기와 같은 임의 형태의 주위 상황들 하에서 상기 막(210)의 변형을 제한할 수 있다.
도 3에서, 마이크로폰 보호 시스템(300)은 체임버(304)를 형성하는 마이크로폰 인클로저(302)를 포함할 수 있다. 상기 체임버(304)는 돌출부(neck;308)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(308)는 상기 마이크로폰 인클로저(302)에 연장부를 형성할 수 있고, 체임버(304)의 폭보다 작은 개구(310)를 가질 수 있다. 상기 개구(310)는 상기 막(314)을 상기 개구(310)에 걸쳐 펼치거나 또는 고정시키는 것을 용이하게 할 수 있다. 폼 레이어(316)는 상기 개구(310)의 전부 또는 일부, 그리고 마이크로폰 인클로저(302)에 걸쳐 연장될 수 있다.
상기 돌출부(308)는 상기 인클로저(302)의 단일부(單一部)일 수 있으며, 몰딩 과정에 의해서 형성될 수 있다. 또한, 상기 돌출부(308)는 상기 인클로저(302)에 개별적으로 부착되거나 또는 기능적으로 한 쌍일 수 있다. 게다가, 상기 돌출부(308)는 도 3에서 도시된 단부(端部)보다는 오히려 상기 인클로저(302)의 한 측면에서 튀어나올 수 있다.
패스너(fastener;318)가 상기 인클로저(302) 또는 상기 막 지지부(312) 위의 돌출부(308)에 상기 막(314)을 부착시킬 수 있다. 상기 패스너(318)는 플라스틱 또는 고무로 이루어진 평평한 링일 수 있으며, 가스켓(gasket)으로서 사용될 수 있다. 상기 패스너(318)는 상기 마이크로폰 인클로저(302)에 상기 막을 부착시키도록 상기 막(314) 및 상기 돌출부(308)에 걸쳐 압박될 수 있다.
도 4는 마이크로폰 보호 시스템을 제작하기 위한 플로우 다이어그램(400)이다. 마이크로폰 인클로저는 마이크로폰 체임버를 형성할 수 있다(동작 402). 돌출부가 상기 마이크로폰 인클로저의 폭보다 작은 개구를 가진 제2 체임버를 형성하도록 상기 마이크로폰 인클로저 위에 연장될 수 있다(동작 404).
마이크로폰은, 상기 체임버의 벽들(walls)에 의해 둘러싸이거나 또는 포위되도록, 상기 체임버 내에 배치될 수 있다(동작 406). 상기 체임버는 마개, 클램프, 매듭, 또는 아교, 시멘트와 같은 접착제 또는 밀폐제를 상기 인클로저에 사용함으로써 밀폐될 수 있다(동작 408). 상기 마이크로폰과 연결된 신호 연결기들은 개구를 통해 또는 체임버 시일을 통해 지나갈 수 있다(동작 410).
막 지지부는 상기 체임버 위에서 형성될 수 있다(동작 412). 상기 체임버 내에서 형성된 개구의 전부 또는 일부에 걸쳐 배치된 와이어 메쉬(wire mesh) 또는 다른 지지 구조들이 사용될 수 있다. 막은 상기 마이크로폰 인클로저 및 상기 막 지지부에 걸쳐 펼쳐질 수 있다(동작 414). 상기 막은 탄성막일 수 있고, 팽창 방법, 기계적 방법, 이들의 조합에 의해 펼쳐질 수 있다.
상기 체임버는 대기압보다 높게 가압될 수 있다(동작 416). 상기 막은 가스, 액체 또는 다른 물질에 의해 팽창될 수 있다. 폼 레이어는 상기 막에 걸쳐 펼쳐질 수 있으며, 선택적으로 상기 막과 접촉해 배치될 수 있다(동작 418). 상기 폼 레이어는 인공 개방형 셀 폼, 천연 폼 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 폼 레이어의 두께는 원하는 주파수 응답을 가진 대역통과 필터를 형성하도록 조정될 수 있다.
도 5는 상기 보호 시스템들(100,200,300)를 구체화할 수 있는 시스템들을 도 시한다. 셀 폰(cell phone;502)과 같은 전화가 보호 시스템(504)을 포함할 수 있다. 상기 셀 폰(502) 내에 있는 상기 보호 시스템(504)은 약 300 Hz에서 약 5 KHz까지, 약 300Hz에서 약 3,400Hz까지의 주파수 응답 또는 원하는 임의의 다른 주파수 응답을 제공할 수 있다.
또한, 마이크로폰 시스템(506)도 보호 시스템(508)을 포함할 수 있다. 상기 마이크로폰 시스템(506)은 배선에 의한 또는 무선 마이크로폰일 수 있다. 상기 보호 시스템(508)은, 음악 신호들을 포착하기 위하여 약 100 Hz에서 약 10 KHz까지, 고충실도 음악을 포착하기 위하여 약 100 Hz에서 약 15 - 25 KHz까지, 연설음을 포착하기 위하여 약 300Hz에서 약 3,400Hz 또는 약 5KHz까지의 주파수 응답을 제공하도록 조정될 수 있다.
또한, 사무실에 사용되는 것과 같은 헤드셋(headset) 마이크로폰 시스템(510)도 보호 시스템(512)을 사용할 수 있다. 상기 보호 시스템(512)은 음성 신호들(voiced signals)을 통과시키는 주파수 응답을 제공하도록 조정될 수 있다.
또한, 도 5는 음성 기록 장치(voice recorder;516)를 도시한다. 상기 음성 기록 장치는 휴대용일 수 있고, MP3 또는 WAV 파일들을 기록하거나 또는 처리할 수 있다. 상기 음성 기록 장치(516)에서, 보호 시스템(518)은 유성 또는 무성 신호들을 통과시키는 주파수 응답을 제공할 수 있다. 또한, 소리를 감지하는 다른 시스템들도 하나 이상의 마이크로폰 보호 시스템들을 포함할 수 있다.
상기 마이크로폰 보호 시스템들은 수많은 용도를 위해 고품질의 소리 재생을 제공한다. 상기 마이크로폰 보호 시스템들은 비, 바람 및 다른 주위 영향들로부터 마이크로폰을 보호할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 더 많은 실시예들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 것은 당업자들에게는 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구 범위 및 그들의 균등물을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (17)

  1. 음파를 수용하기 위한 개구(opening)를 한정하는 마이크로폰 인클로저(microphone enclosure);
    상기 개구에 걸쳐 배치된 막 지지부(membrane support); 및
    상기 막 지지부에 걸쳐 펼쳐지는 막을 포함하는 마이크로폰 보호 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰 인클로저는 상기 마이크로폰 인클로저로부터 연장되는 인클로저 돌출부(neck)를 포함하고, 상기 인클로저 돌출부는 음파를 수용하기 위한 개구를 한정하는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 막은 대기압보다 약 1-3 psi 가 더 높은 팽창 압력에 의해 펼쳐지는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 막 지지부는 와이어 메쉬(wire mesh)를 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 막은 음악 신호들(music signals)을 통과시키는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 막은 유성음(有聲音;voiced sound)을 통과시키는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마이크로폰과 수신기 사이에 무선 접속 연결을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 막을 상기 마이크로폰 인클로저에 고정하는 가스켓(gasket)을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 펼쳐진 막은 예상된 공기 난류 압력과 적어도 동일한 압력까지 팽창되는 것인 마이크로폰 보호 시스템.
  10. 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법으로서, 상기 방법은
    마이크로폰 인클로저를 제공하고;
    상기 마이크로폰 인클로저에 음파를 수용하기 위한 개구를 만들고;
    상기 개구에 걸쳐 배치된 막 지지부를 제공하고; 및
    상기 막 지지부에 걸쳐 막을 펼치는 것을 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 막 지지부는 와이어 메쉬 돔(dome)을 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  12. 제10항에 있어서, 유성음(有聲音)을 통과시키는 대역 통과 필터로서의 기능을 하도록 상기 막을 조정하는 것을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  13. 제10항에 있어서, 가스켓(gasket)으로 상기 막을 상기 마이크로폰 인클로저에 고정하는 것을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 막은 예상된 주위 기압보다 더 높은 압력까지 팽창되는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 막은 예상된 공기 난류 압력과 적어도 동일한 압력까지 팽창되는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  16. 제10항에 있어서, 음악 주파수들을 통과시키는 대역 통과 필터로서의 기능을 하도록 상기 막을 조정하는 것을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
  17. 제10항에 있어서, 팽창 니들(inflation needle)을 사용해 상기 막을 팽창시키는 것을 더 포함하는 것인 마이크로폰 보호 시스템을 구성하기 위한 방법.
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