KR20100118332A - Ｈｓａ, 상기 ｈｓａ를 구비한 하드디스크 드라이브, 및 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법 - Google Patents

Ｈｓａ, 상기 ｈｓａ를 구비한 하드디스크 드라이브, 및 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법 Download PDF

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KR20100118332A
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홍어진
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삼성전자주식회사
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Abstract

오프트랙(off-track)의 크기가 감소되는 HSA(head stack assembly)와, 상기 HSA를 구비한 하드디스크 드라이브와, 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법이 개시된다. 개시된 HSA는, 하드디스크 드라이브의 베이스 부재에 회동 가능하게 장착되는 스윙아암(swing arm); 상기 스윙아암의 선단부에 결합된 연결판(connecting plate); 상기 연결판에 대해 미세 진동 가능하게 결합되는 서스펜션(suspension); 상기 연결판과 서스펜션을 연결하는 것으로, 상기 서스펜션의 중앙선을 기준으로 서로 다른 측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 힌지(hinge); 상기 한 쌍의 힌지 중에서 하드디스크 드라이브의 디스크 중심에 상대적으로 가까운 힌지에만 적층된, 압전 물질(piezoelectric material)을 포함하는 압전 물질층, 및 상기 서스펜션의 선단부에 탑재되는, 데이터의 기록 또는 재생 매체인 헤드슬라이더(head slider);를 구비한다.

Description

ＨＳＡ, 상기 ＨＳＡ를 구비한 하드디스크 드라이브, 및 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법{Head stack assembly, hard disk drive with the HSA, and method for reducing off-track of the hard disk drive}
본 발명은 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오프트랙(off-track)의 크기가 감소되는 HSA(head stack assembly)와, 상기 HSA를 구비한 하드디스크 드라이브와, 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(HDD, hard disk drive)는 컴퓨터, MP3 플레이어, 모바일폰(mobile phone) 등에 사용되는 보조기억장치의 일 예로서, 데이터의 기록/판독 매체인 헤드슬라이더(head slider)에 의해 데이터 저장매체인 디스크에 저장된 데이터를 판독 재생하거나, 디스크에 새로운 데이터를 기록하는 장치이다. 하드디스크 드라이브의 작동중 상기 헤드슬라이더는 상기 디스크에서 일정 간격만큼 부양된 플로팅(floating) 상태를 유지하고, 상기 헤드슬라이더에 형성된 자기헤드가 상기 디스크에 저장된 데이터를 읽어들여 재생하거나, 상기 디스크에 새로운 데이터를 써서 기록(write)하는 기능을 수행한다. 상기 헤드슬라이더를 선단부에 부착하여 지지하고, 디스크 상의 소정 위치로 이동시켜주는 기구를 HSA(head stack assembly)라 한다.
하드디스크 드라이브에 외란이 가해지는 경우나, 스핀들모터 및 HSA의 작동으로 인하여 디스크나 HSA에 진동이 유발되어 헤드슬라이더에 형성된 자기헤드가 특정 트랙을 벗어날 수 있는데, 이 현상을 오프트랙(off-track)이라고 한다.
도 1은 디스크 진동에 기인한 오프트랙(off-track)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 데이터의 기록 또는 재생 동작이 행해질 때 헤드슬라이더(27)에 형성된 자기헤드(h0(d0))와 디스크(10)의 중심에 대해 동심원(同心圓) 상에 형성된 특정 트랙(T(d0))은 하나의 수직선(VL) 상에 위치하며, 자기헤드(h0(d0))와 트랙(T(d0))은 수평 방향으로는 이격되지 않았으므로 이때 헤드슬라이더, 구체적으로는 상기 자기헤드(h0(d0))의 오프트랙의 크기는 0이다. 그런데, 하드디스크 드라이브에 특정 주파수의 진동이 가해지면 디스크(10)의 외주와 HSA(미도시)의 헤드슬라이더(27)가 가상선으로 도시된 바와 같이 상하로 요동하여 오프트랙이 발생하는데, 이를 디스크 진동에 기인한 오프트랙이라고 일컫는다. 구체적으로, 디스크(10)와 헤드슬라이더(27)가 하측으로 요동하면 트랙(T(d1))이 디스크(10) 외주 방향으로 이동하는데 반해 자기헤드(h0(d1))는 디스크(10) 중심 방향으로 이동하여 오프트랙이 발생한다. 반대로, 디스크(10)와 헤드슬라이더(27)가 상측으로 요동하면 트랙(T(d2))이 디스크(10) 중심 방향으로 이동하는데 반해 자기헤드(h0(d2))는 디스크(10) 외주 방향으로 이동하여 오프트랙이 발생한다. 이러한 오프트랙으로 인한 PES(Positioning Error Signal)은 하드디스크 드라이브의 데이터 기록 및 재생 품질의 신뢰성에 나쁜 영향을 미친다.
본 발명은 오프트랙이 완화되는 HSA와, 상기 HSA를 구비한 하드디스크 드라이브와, 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법을 제공한다.
본 발명은, 하드디스크 드라이브의 베이스 부재에 회동 가능하게 장착되는 스윙아암(swing arm); 상기 스윙아암의 선단부에 결합된 연결판(connecting plate); 상기 연결판에 대해 미세 진동 가능하게 결합되는 서스펜션(suspension); 상기 연결판과 서스펜션을 연결하는 것으로, 상기 서스펜션의 중앙선을 기준으로 서로 다른 측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 힌지(hinge); 상기 한 쌍의 힌지 중에서 하드디스크 드라이브의 디스크 중심에 상대적으로 가까운 힌지에만 적층된, 압전 물질(piezoelectric material)을 포함하는 압전 물질층, 및 상기 서스펜션의 선단부에 탑재되는, 데이터의 기록 또는 재생 매체인 헤드슬라이더(head slider);를 구비하는 HSA(Head Stack Assembly)을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압전 물질층에 전압이 인가되면, 상기 압전 물질층은 상기 하드디스크 드라이브의 디스크 중심에 상대적으로 가까운 힌지를 상기 디스크의 표면을 향해 구부리는 방향으로 압력을 가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압전 물질층은 압전 물질을 포함하는 필름(film)이 상기 힌지에 접착되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 압전 물질은 PZT(lead zirconate titanate)일 수 있다.
또한 본 발명은, 베이스 부재, 상기 베이스 부재 상에서 고속 회전하는, 데이터 저장매체인 디스크, 및 상기 베이스 부재에 회동 가능하게 장착되는 것으로, 상기 디스크에 데이터를 기록하거나, 상기 디스크에 저장된 데이터를 재생하기 위한, 상기 HSA(Head Stack Assembly)를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브는, 상기 헤드슬라이더의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출하는 오프트랙 검출 유닛, 및 상기 오프트랙 검출 유닛에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 상기 압전 물질층에 인가되는 전압 크기를 조절하는 전압 조절 유닛을 더 구비할 수 있다.
또한 본 발명은, 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙을 저감하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 디스크의 일 트랙에 데이터를 기록하거나 그 트랙에 기록된 데이터를 재생하기 위하여 상기 헤드슬라이더를 그 트랙 상으로 이동시키는 단계; 상기 오프트랙 검출 유닛이 상기 헤드슬라이더의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출하는 단계; 상기 전압 조절 유닛이 상기 오프트랙 검출 유닛에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 상기 압전 물질층에 인가될 전압 크기를 조절하는 단계; 및, 상기 전압 크기가 조절된 전압을 상기 압전 물질층에 인가하는 단계;를 구비한다.
본 발명에 의하면, 헤드슬라이더의 오프트랙을 저감하여 하드디스크 드라이브의 데이터 기록 및 재생 품질의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한, 오프트랙의 크기에 따라 헤드슬라이더의 오프트랙 보상량을 결정할 수 있어 보다 정밀하게 오프트랙을 줄일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 HSA와, 상기 HSA를 구비한 하드디스크 드라이브와, 상기 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하드디스크 드라이브를 도시한 평면도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HSA의 일부분을 확대하여 도시한 사시도로서, 도 3은 상측면 사시도이고, 도 4는 배면 사시도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 하드디스크 드라이브(100)는 베이스 부재(101) 및 이에 결합된 커버 부재(미도시)로 이루어진 하우징 내에 스핀들 모터(105), 데이터 저장매체인 디스크(107) 및, HSA(Head Stack Assembly)(110)를 구비한다. 상기 스핀들 모터(105)는 디스크(107)를 고속 회전시키기 위한 것으로, 베이스 부재(101)에 고정 설치된다. 상기 디스크(107)는 상기 스핀들 모터(105)에 결합되어 화살표 방향으로 고속 회전하는 것으로, 이러한 고속 회전에 의해 디스크(107)의 표면에는 화살표와 동일한 방향으로 유동하는 공기흐름이 유도된다.
상기 HSA(110)는, 데이터의 기록 또는 재생을 수행하는 자기헤드(미도시)가 형성된 헤드슬라이더(130)를 포함한다. 상기 헤드슬라이더(130)는 디스크(107) 상 의 특정 트랙으로 이동하여 디스크(107) 상에 데이터를 기록하거나, 상기 디스크(107)에 기록된 데이터를 재생한다. 상기 HSA(110)는 피봇 베어링(111)이 삽입되어 베이스 부재(101)에 회동 가능하게 장착되는 스윙아암(swing arm)(113)과, 상기 스윙아암(113)의 선단부에 결합된 연결판(connecting plate)(117)과, 상기 연결판(117)에 대해 미세 진동 가능하게 결합되는 서스펜션(suspension)(120)과, 상기 서스펜션(120)의 선단부에 탑재되는 헤드슬라이더(130)를 구비한다. 또한, 상기 스윙아암(113)에 결합되며, 권선된 보이스코일(voice coil)(135)을 포함하는 오버몰드(overmold)(134)를 구비한다.
상기 오버몰드(134)의 상측과 하측에는 마그넷(magnet)(137)과, 상기 마그넷(137)을 지지하는 요크(yoke)(138)가 배치된다. 상기 마그넷(137), 요크(138) 및, HSA(110)의 보이스코일(135)은 보이스코일 모터(voice coil motor)를 구성하여 HSA(110)를 회동시키는 구동력을 제공한다.
디스크(107)의 고속 회전으로 유도된 공기흐름이 디스크(107)의 표면과 헤드슬라이더(130)의 디스크 대향면 사이를 통과하면서 상기 헤드슬라이더(130)에는 양력이 작용한다. 상기 양력과 상기 헤드슬라이더(130)를 디스크(107)로 향하도록 가압하는 서스펜션(120)의 탄성 가압력이 평형을 이루는 높이에서 상기 헤드슬라이더(130)는 부상(floating) 상태를 유지한다. 이와 같은 부상 상태에서 헤드슬라이더(130)에 형성된 자기헤드(미도시)는 상기 디스크(107)에 데이터의 기록 또는 재생 기능을 수행한다. 상기 하드디스크 드라이브(100)는 HSA(110)와 베이스 부재(101) 아래에 배치된 주회로기판(미도시)을 전기적으로 연결하는 FPC(Flexible Printed Circuit)(145)를 더 구비한다.
상기 연결판(117)은 스윙아암(113)의 선단부와 서스펜션(120)의 연결을 매개하는 부재로서, 스윙아암(113)의 선단부와 연결판(117)은 스웨이징(swaging)에 의해 결합된다. 참조부호 118은 스웨이징 결합을 위한 스웨이징홀(swaging hole)이다.
상기 하드디스크 드라이브(100)는 상기 연결판(117)과 서스펜션(120)을 연결하는 한 쌍의 힌지(hinge)(124, 128)를 더 구비한다. 상기 한 쌍의 힌지(124, 128)는 서스펜션(120)의 중앙선(CL)을 기준으로 양 측에 하나씩 배치된다. 상기 중앙선(CL)은 서스펜션(120)의 길이 방향으로 연장되며, 헤드슬라이더(130)와 피봇 베어링(111)을 연결한 가상의 직선을 의미한다. 제1 힌지(124)는 상기 중앙선(CL)을 기준으로 디스크(107)의 중심에 상대적으로 가까운 측, 즉 스핀들 모터(105)에 상대적으로 가까운 측에 배치되고, 제2 힌지(128)는 상기 중앙선(CL)을 기준으로 디스크(107)의 중심에서 상대적으로 먼 측, 즉 스핀들 모터(105)에서 상대적으로 먼 측에 배치된다. 상기 제1 및 제2 힌지(124, 128)는 상기 연결판(117)과 일체로 형성되고, 상기 서스펜션(120)에 결합된다.
도면에 도시되진 않았으나, 상기 서스펜션(120)은, 헤드슬라이더(130)를 디스크(107) 표면을 향해 탄성 바이어스하는 로드빔(load beam)과, 상기 로드빔에 지지되고 상기 헤드슬라이더(130)를 디스크(107) 대향면에 부착 지지하는 플렉셔(flexure)를 포함할 수 있다. 상기 로드빔은 상기 한 쌍의 힌지(124, 128)에 결합될 수 있다.
상기 HSA(120)는 상기 한 쌍의 힌지(124, 128) 중에서 제1 힌지(124)에만 적층된 압전 물질층(126)을 더 구비한다. 상기 압전 물질층(126)은, 예컨대 PZT(lead zirconate titanate)와 같은 압전 물질(piezoelectric material)을 포함한다. 상기 압전 물질층(126)은 압전 물질을 포함하는 필름(film)을 상기 제1 힌지(124)에 접착하여 형성할 수도 있다. 상기 압전 물질층(126)에 전압이 인가되면 , 상기 압전 물질층(126)은 상기 제1 힌지(124)를 상기 디스크(107)의 표면을 향해 구부리는 방향으로 압력을 가한다. 이로 인해, 서스펜션(120)이 미세하게 뒤틀리고, 상기 서스펜션(120)에 지지되는 헤드슬라이더(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 디스크(107)의 중심 방향에 상대적으로 가까운 측면이 아래로 향하도록 기울어진다.
도 5는 도 3 및 도 4의 HSA의 오프트랙 저감 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 디스크(107)가 요동(搖動)하면 헤드슬라이더(130)는 상기 헤드슬라이더(130)가 디스크(107)와 마주보는 대면(對面)의 법선(NL)을 따라 요동한다. 상기 압전 물질층(126, 도 4 참조)에 전압을 인가할 때 전술한 바와 같이 헤드슬라이더(130)가 기울어지므로, 상기 법선(NL)은 수직선(VL1, VL2, VL3)에 대해 약간 기울어져 있다. 상기 법선(NL)과 수직선(VL1, VL2, VL3) 사이의 각도(미도시)는 상기 압전 물질층(126, 도 4 참조)에 인가되는 전압에 비례한다.
하드디스크 드라이브(100, 도 2 참조)에 가해지는 진동에 의해 디스크(107)와 헤드슬라이더(130)가 동조하여 요동하는 경우에, 상기 디스크(107)가 수평 모드(mode)일 때(도 5의 (i) 참조) 헤드슬라이더(130)에 형성된 자기헤드(h1(d0))와 특정 트랙(T(d0))은 제1 수직선(VL1) 상에 위치할 수 있다. 따라서, 이때 오프트랙 의 크기는 0일 수 있다. 한편, 상기 디스크(107)의 외주가 하강한 하향 진동 모드일 때(도 5의 (ii) 참조)에는 헤드슬라이더(130)에 형성된 자기헤드(h1(d1))와 특정 트랙(T(d1))은 제2 수직선(VL2) 상에 위치할 수 있다. 비록 상기 자기헤드(h1(d1))와 특정 트랙(T(d1))이 제1 수직선(VL1) 상에 위치하지는 않지만 제2 수직선(VL2) 상에 위치하므로 이때에도 오프트랙의 크기는 0일 수 있다. 또 한편, 상기 디스크(107)의 외주가 상승한 상승 진동 모드일 때(도 5의 (iii) 참조)에는 헤드슬라이더(130)에 형성된 자기헤드(h1(d2))와 특정 트랙(T(d2))은 제3 수직선(VL3) 상에 위치할 수 있다. 비록 상기 자기헤드(h1(d2))와 특정 트랙(T(d2))이 제1 수직선(VL1) 또는 제2 수직선(VL2) 상에 위치하지는 않지만 제3 수직선(VL3) 상에 위치하므로 이때에도 오프트랙의 크기는 0일 수 있다. 도 1에 도시된 기존의 경우와 비교하여 볼 때, 압전 물질층(126)에 인가된 전압으로 인해 헤드슬라이더(130)가 상기 법선(NL)을 따라 요동함으로써 디스크(107)의 진동에 불구하고 오프트랙의 크기가 저감될 수 있다.
한편, 도면에 도시되진 않았으나, 상기 HSA(110)는 상기 압전 물질층(126)에 전압을 인가하기 위하여 FPC(145)와 압전 물질층(126)을 연결하는 인터커넥트(interconnect)를 더 구비할 수도 있다. 도 4를 다시 참조하면, 상기 하드디스크 드라이브(100)는 헤드슬라이더(130)의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출하는 오프트랙 검출 유닛(150)과, 상기 오프트랙 검출 유닛(150)에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 상기 압전 물질층(126)에 인가되는 전압 크기를 조절하는 전압 조절 유닛(155)을 더 구비할 수 있다. 상기 오프트랙 검출 유닛(150)과 전압 조절 유닛(155)은 상기 베이스 부재(101, 도 2 참조) 아래에 배치된 주회로기판(미도시)에 전기 회로로서 구현될 수 있다.
이하에서, 도 2 및 도 4를 다시 참조하여 상기 하드디스크 드라이브의 작동 중 오프트랙을 저감하는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 디스크(107)의 특정 트랙에 데이터를 기록하거나 그 트랙에 기록된 데이터를 재생하기 위하여 HSA(110)를 회전시켜 헤드슬라이더(130)를 상기 특정 트랙 상으로 이동시킨다. 다음으로, 오프트랙 검출 유닛(150)이 상기 헤드슬라이더(130)의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출한다. 다음으로, 전압 조절 유닛(155)이 상기 오프트랙 검출 유닛(150)에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 압전 물질층(126)에 인가될 전압 크기를 조절한다. 상기 전압 크기가 조절된 전압을 상기 압전 물질층(126)에 인가하면 도 5에 도시된 바와 같이 헤드슬라이더(130)가 적절한 기울기로 기울어져 요동하므로 오프트랙이 저감될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
도 1은 디스크 진동에 기인한 오프트랙(off-track)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하드디스크 드라이브를 도시한 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HSA의 일부분을 확대하여 도시한 사시도로서, 도 3은 상측면 사시도이고, 도 4는 배면 사시도이다.
도 5는 도 3 및 도 4의 HSA의 오프트랙 저감 효과를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
100 ...하드디스크 드라이브 107 ...디스크
110 ...HSA 113 ...스윙아암
117 ...연결판 120 ...서스펜션
124, 128 ...힌지 130 ...헤드슬라이더

Claims (7)

  1. 하드디스크 드라이브의 베이스 부재에 회동 가능하게 장착되는 스윙아암(swing arm); 상기 스윙아암의 선단부에 결합된 연결판(connecting plate); 상기 연결판에 대해 미세 진동 가능하게 결합되는 서스펜션(suspension); 상기 연결판과 서스펜션을 연결하는 것으로, 상기 서스펜션의 중앙선을 기준으로 서로 다른 측에 하나씩 배치되는 한 쌍의 힌지(hinge); 상기 한 쌍의 힌지 중에서 하드디스크 드라이브의 디스크 중심에 상대적으로 가까운 힌지에만 적층된, 압전 물질(piezoelectric material)을 포함하는 압전 물질층, 및 상기 서스펜션의 선단부에 탑재되는, 데이터의 기록 또는 재생 매체인 헤드슬라이더(head slider);를 구비하는 HSA(Head Stack Assembly).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 물질층에 전압이 인가되면, 상기 압전 물질층은 상기 하드디스크 드라이브의 디스크 중심에 상대적으로 가까운 힌지를 상기 디스크의 표면을 향해 구부리는 방향으로 압력을 가하는 것을 특징으로 하는 HSA.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 물질층은 압전 물질을 포함하는 필름(film)이 상기 힌지에 접착되어 형성된 것을 특징으로 하는 HSA.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 압전 물질은 PZT(lead zirconate titanate)인 것을 특징으로 하는 HSA.
  5. 베이스 부재, 상기 베이스 부재 상에서 고속 회전하는, 데이터 저장매체인 디스크 및, 상기 베이스 부재에 회동 가능하게 장착되는 것으로, 상기 디스크에 데이터를 기록하거나, 상기 디스크에 저장된 데이터를 재생하기 위한, 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항의 HSA(Head Stack Assembly)를 구비한 하드디스크 드라이브.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 헤드슬라이더의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출하는 오프트랙 검출 유닛, 및 상기 오프트랙 검출 유닛에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 상기 압전 물질층에 인가되는 전압 크기를 조절하는 전압 조절 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  7. 제6 항의 하드디스크 드라이브의 오프트랙을 저감하는 방법으로,
    디스크의 일 트랙에 데이터를 기록하거나 그 트랙에 기록된 데이터를 재생하기 위하여 상기 헤드슬라이더를 그 트랙 상으로 이동시키는 단계; 상기 오프트랙 검출 유닛이 상기 헤드슬라이더의 오프트랙(off-track)의 크기를 검출하는 단계; 상기 전압 조절 유닛이 상기 오프트랙 검출 유닛에 의해 파악된 오프트랙의 크기에 비례하여 상기 압전 물질층에 인가될 전압 크기를 조절하는 단계; 및, 상기 전압 크기가 조절된 전압을 상기 압전 물질층에 인가하는 단계;를 구비하는 하드디스크 드라이브의 오프트랙 저감 방법.
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