KR20100130513A - 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템 - Google Patents

차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템 Download PDF

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KR20100130513A
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신규진
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(주)광진윈텍
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Abstract

본 발명은 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 관한 것으로서, 컵 홀더에 한쌍의 P-타입과 N-타입의 반도체 소자로 이루어진 펠티어 열전소자를 결합하여, 컵 홀더 내에서 냉방 또는 온방이 이루어 지도록 함으로써, 컵 홀더에 수용되는 음료 등을 운전자의 취향에 따라 차갑게 또는 뜨겁게 하여 섭취할 수 있는 효과가 있다.
차량, 컵, 홀던, 냉방, 온방

Description

차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템{VEHICLE COOLING AND HEATING CUP HOLDER CONTROL SYSTEM}
본 발명은 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 컵 홀더에 한쌍의 P-타입과 N-타입의 반도체 소자로 이루어진 펠티어 열전소자를 결합하여, 컵 홀더 내에서 냉방과 온방이 이루어 지도록 함으로써, 컵 홀더에 수용되는 음료 등을 운전자의 취향에 따라 차갑게 또는 뜨겁게 하여 먹을 수 있도록하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 관한 것이다.
종래의 차량용 컵 홀더는 차량의 움직임에 의해 컵에 담기 내용물이 차량내부 쏟아지는 것을 방지하기 위해 단지 컵을 고정시키는 역할만을 수행하여 왔기 때문에, 컵 또는 캔등에 담기 내용물을 차갑게 하거나 또는 뜨겁게 하여 먹을 수는 없다는 문제점이 있다.
상술한 종래의 차량용 컵 홀더의 문제점을 해결하기 위하여 냉·온방이 가능한 컵 홀더가 개발되고있지만, 운전자가 컵 홀더 내부의 온도를 다양한 온도로 용이하게 제어할 수 없다는 문제점이 있으며 또한, 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 첫 번째 목적은 운전자가 디스플레부에 표시되는 컵 내부의 온도를 인식하고, 구비된 온도조절 스위치를 조작함으로써 컵 내부의 온도를 조절할 수 있도록 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 차량에 구비된 복수의 컵 홀더들 각각에서 흡열과 발열이 이루어지도록 하여, 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 있도록하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 한쌍의 컵 홀더가 연결부재로 연결된 컵 홀더 모듈, 상기 컵 홀더 모듈이 내장된 내부를 가리는 케이스에 구비된 각종 입력버튼을 통해 입력되는 입력신호를 수신하여 컵 홀더 내부의 온도를 제어하는 제어부, 상기 연결부재에 결합되어 흡열과정과 방열과정을 통해 상기 컵 홀더 내부를 냉방모드로 또는 온방모드로 작동시키는 펠티어 열전소자, 상기 펠티어 열전소자에 전원을 인가하는 전원부, 및 상기 컵 홀더 모듈과 접촉하는 상기 펠티어 열전소자의 반대면으로 겹합되어, 열기 또는 냉기를 외부로 배출하는 팬을 포함하되, 상기 케이스에 구비된 온도조절 스위치의 조작에 따라 상기 제어부가 상기 전원부에서 상기 펠티어 열전소자로 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 냉·온방 모드에서 상기 컵 홀더내의 온도조절이 이루어지는 것을 특징으로하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 두 번째 목저을 달성하기 위하여, 본 발명은 한쌍의 상기 컵 홀더를 연결하는 연결부재를 열전도율이 없는 비열전도체를 사용하고, 한쌍의 상기 컵 홀더 각각에 펠티어 열전소자을 결합시켜 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템을 제공하는 것이다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 의하면, 컵 홀더 내부의 온도를 운전자가 원하는 온도로 용이하게 조절하여, 적정온도에서 음료등을 섭취할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 의하면, 복수의 컵 홀더들에 각각 흡열과 발열이 이루어지도록 하여, 컵 홀더에서 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 다른 차량용 냉·온방 컵 홀터 컨트롤 시스템의 분해 사시 도 이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템의 블록도 이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템은 제어부(110), 전원부(120), 냉방 스위치(130), 온방 스위치(140), 냉/온방 표시등(150), 펠티어 열전소자(160), 팬(170), 온도센서(180) 및 열 프로텍터(190)를 포함한다.
또한, 상술한 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템의 구성들은 케이스(200), 커버(300) 및 컵 홀더 모듈(400)에 장착되어 동작하게 되는데, 케이스(200)와 커버(300)는 하방에 위치하여 차량 내부로 내장되는 컵 홀더 모듈(400)이 외부로 노출되어 미관을 해치지 않도록 한다.
제어부(110)는 운전자 등이 조작하는 상술한 냉방 스위치(130), 온방 스위치(140) 및 전원 스위치(120`)로부터 출력되는 조작신호를 수신하여, 본 발명의 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 작동될 수 있도록 한다.
상술한 바와 같이, 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템은 별도로 구비된 전원 스위치(120`)의 조작에 따라 별도로 구비되어 ON/OFF될 수 있지만, 케이스(200)에 슬라이딩 방식으로 개폐되는 커버(300)의 개폐동작에 따라 ON/OFF되어 작동될 수 도 있다.
전원부(120)는 5V내지 12V의 전압을 공급하게 되는데, 본 발명에 따른 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템은 공급받은 5V내지 12V의 전압을 변화시키는 제어를 통해 컵 홀더 내의 온도를 조절하게 된다.
냉방 스위치(130)는 제어부(110)가 전원부(120)에서 입력되는 전원의 극성을 제어하여 펠티어 열전소자(160)에 인가되도록 함으로써, 펠티어 열전소자(160)에서 흡열이 이루어질 수 있도록 한다.
냉방 스위치(130)와 반대로 온방 스위치(140)는 제어부(110)가 전원부(120)에서 입력되는 전원의 극성을 반대로 제어하여 펠티어 열전소자(160)에 인가되록 함으로써, 펠티어 열전소자(160)에서 발열이 이루어질 수 있도록 한다.
냉/온방 표시등(150)은 컵이 삽입되는 홀더의 입구 테두리 부분에 형성되어 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 냉방모드 일때와 온방모드 일때 운전자 등의 사용자가 현재의 상태을 식별할 수 있도록 상이한 색으로 점등된다.
즉, 냉방 스위치(130)가 조작되어, 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 냉방모드일때, 냉/온방 표시등(150)은 파란색으로 점등되고, 온방 스위치(140)가 조작되어, 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 온방모드일때, 냉/온방 표시등(150)은 빨간색으로 점등되다.
펠티어 열전소자(160)는 상기에서 언급한 바와 같이, 전원부(120)에서 인가되는 전원의 극성에 따라 열을 흡수하는 흡열과 열을 발산하는 발열과정을 통해 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 냉방모드와 온방모드로 작동하게 한다.
즉, 펠티어 열전소자(160)는 한쌍의 컵 홀더(420, 420`)를 연결하는 연결부재(410)에 결합되어, 컵 홀더 모듈(400)에 열을 흡수하거나 방출함으로써 본 발명 에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 냉방모드와 온방모드로 작동할 수 있도록 한다.
이때, 연결부재(410)를 비롯한 한쌍의 컵 홀더(420, 420`)는 열전도율이 높은 전도체 물성을 가지고 있다.
도 3과 도 4를 참조하여 펠티어 열전소자(160)의 흡열과 발열과정에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
참고로, 도 3은 펠티어 열전소자(160)의 흡열원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 펠티어 열전소자(160)의 발열원리를 설명하기 위한 도면이다.
구리판(161, 161`), P-타입 소자(162), N-타입 소자(163) 및 금속판(164)를 포함하는 펠티어 열전소자(160)는 컵 홀더 모듈(400)의 일측에 장착되어 컵 홀더 모듈(400)로부터 열을 흡수함으로써 컵 홀더 내부의 온도를 낮춘다.
즉, 전원부(120)와 연결된 한쌍의 구리판(161,161`)에 전압이 인가됨에 따라, 일단이 전원의 `+`단자와 연결되고, 타단이 N-타입 소자(163)와 접촉하고 있는 구리판(161)은 `+` 단자에서 이동된 정공(HOLE)을 N-타입소자(163)에 전달한다.
그리고, 일단이 전원의 `-`단자와 연결되고, 타단이 P-타입 소자(163)와 접촉하고 있는 구리판(161`)은 `-` 단자에서 이동된 전자(ELECTRON)를 P-타입소자(162)에 전달한다.
한편, 일단이 전공으로 대전된 구리판(161)에 접촉하고 있는 N-타입 소자(163)의 타단과, 일단이 전자로 대전된 구리판(161`)에 접촉하고 있는 P-타입 소자(162)의 타단이 금속판(164)에 동시에 접촉하고 있는 상태에서, P-타입 소 자(162)의 전자가 N-타입 소자(163)으로 이동하기 위해서는 외부로부터 에너지를 얻어야 하기 때문에 금속판(164)은 전자의 이동에 따라 열을 빼앗기게 된다.
금속판(164)이 열을 빼앗김에 따라 금속판(164)은 흡열판으로 기능하게 되어, 금속판(164)과 접촉하고 있는 컵 홀더 모듈(400)은 냉각되게 되는 것이다.
이때, 인가되는 전압의 조절을 통해 흡열량을 조절할 수 있는데, 전압의 인가를 증가시킴으로써 흡열량을 증가시켜, 반대로 전압의 인가를 감소시킴으로써 흡열량을 감소시켜, 컵 홀더내의 온도조절이 가능하다.
그리고, 컵 홀더 모듈(400)에 장착된 펠티어 열전소자(150)의 반대면으로 팬 (170)이 장착되어 있는데, 해당 팬(170)은 컵 홀더 모듈(400)접촉하는 펠티어 열전소자(150)의 접촉면과 반대면에서의 발열로 인해 발생하는 열기를 외부로 배출하게 된다.
열기를 배출시키는 팬(170)은 컵 홀더에 대한 펠티어 열전소자(150)의 흡열효과가 더욱 뚜렷히 나타나게하고, 펠티어 열전소자(150)의 앞·뒷면에서의 온도차에 의해 발생하는 수증기가 펠티어 열전소자(150)에 맺히지 전에 대기중으로 증발시키게 된다.
도 4를 참조하여, 구리판(161, 161`), P-타입 소자(162), N-타입 소자(163) 및 금속판(164)를 포함하는 펠티어 열전소자(160)가 컵 홀더 모듈(400)의 일측에 장착되어 발열함으로써, 컵 홀더 내부의 온도를 높이는 발열원리를 설명한다.
즉, 전원부(120)와 연결된 한쌍의 구리판(161,161`)에 전압이 인가됨에 따라, 일단이 전원의 `-`단자와 연결되고, 타단이 N-타입 소자(163)와 접촉하고 있는 구리판(161)은 `-` 단자에서 이동된 전자(ELECTRON)를 N-타입소자(163)에 전달한다.
그리고, 일단이 전원의 `+`단자와 연결되고, 타단이 P-타입 소자(162)와 접촉하고 있는 구리판(161`)은 `+` 단자에서 이동된 전공(HOLE)를 P-타입소자(162)에 전달한다.
한편, 일단이 전자으로 대전된 구리판(161)에 접촉하고 있는 N-타입 소자(163)의 타단과, 일단이 전공으로 대전된 구리판(161`)에 접촉하고 있는 P-타입 소자(162)의 타단이 금속판(164)에 동시에 접촉하고 있는 상태에서, N-타입 소자(163)의 전자가 P-타입 소자(162)로 이동함에 따라 외부로부터 에너지를 방출하기 때문에 금속판(164)은 전자의 이동에 따라 열을 방출하게된다.
금속판(164)이 열을 방출함에 따라 금속판(164)은 방열판으로 기능하게 되어, 금속판(164)과 접촉하고 있는 컵 홀더 모듈(400)은 온각이 이루어지게 된다.
이때, 인가되는 전압의 조절을 통해 발열량을 조절할 수 있는데, 전압의 인가를 증가시킴으로써 발열량을 증가시켜, 반대로 전압의 인가를 감소시킴으로써 발열량을 감소시켜, 컵 홀더내의 온도조절을 가능하게 한다.
그리고, 컵 홀더 모듈(400)에 장착된 펠티어 열전소자(150)의 반대면으로 팬 (170)이 장착되어 있는데, 해당 팬(170)은 컵 홀더 모듈(400)접촉하는 펠티어 열전소자(150)의 접촉면과 반대면에서의 흡열로 인해 발생하는 냉기를 외부로 배출하게 된다.
냉기를 배출시키는 팬(170)은 컵 홀더에 대한 펠티어 열전소자(150)의 발열 효과를 향상시키고, 펠티어 열전소자(150)의 앞·뒷면에서의 온도차에 의해 발생하는 수증기가 펠티어 열전소자(150)에 맺히지 전에 대기중으로 증발되도록 한다.
온도센서(180)는 컵 홀더 모듈(400)일측면에 장착되어 컵 홀더 모듈(400)의 온도를 실시간으로 측정한다.
온도센서(180)에 의해 측정된 온도를 수신한 제어부(110)는 운전자가 현재 컵 홀더 내부의 온도를 확인할 수 있도록 차량 내부에 구비된 디스플레이부(500)에 디스플레이한다.
디스플레이부(500)에 표시된 컵 홀더 내부의 온도를 확인하고, 온도를 조절하기 위한 온도조절 스위치(600)는 그 조작에 따라 제어부(110)가 전원부(120)에서 펠티어 열전소자(160)로 인가되는 전압을 가변시키게 된다.
즉, 냉방이 상태에서 온도를 낮추기 위해 온도조절 스위치(600)를 조절하면, 제어부(110)는 전원부(120)에서 펠티어 열전소자(160)로 현재인가되고 있는 전압보다 높은 전압이 인가되도록 제어하며, 반대로 온도를 높이기 위해 온도조절 스위치(600)를 조절하면, 제어부(110)는 전원부(120)에서 펠티어 열전소자(160)로 현재인가되고 있는 전압보다 낮은 전압이 인가되도록 제어한다.
한편, 온방인 상태에서 온도를 높이기 위해 온도조절 스위치(600)를 조절하면, 제어부(110)는 전원부(120)에서 펠티어 열전소자(160)로 현재 인가되고 있는 전압보다 높은 전압이 인가되도록 제어하며, 반대로 온도를 낮추기 위해 온도조절 스위치(600)를 조절하면, 제어부(110)는 전원부(120)에서 펠티어 열전소자(160)로 현재 인가되고 있는 전압보다 낮은 전압이 인가되도록 제어한다.
열 프로텍터(190)는 컵 홀더 모듈(400)의 일측면에 장착되어 온방상태에서 컵 홀더의 과열시, 예를 들어 70℃ 이상으로 컵 홀더의 온도가 과열되면, 제어부(110)로 현재의 온도를 전달하여, 제어부(110)가 전원부(120)를 제어하여 펠티어 열전소자(160)로 공급되는 전원을 강제로 차단되록 한다.
상술한 바와 같이 컵 홀더가 냉방과 온방이 각각 이루어지는 경우에 대한 실시만을 설명하고 있지만, 도 5에 도시된 바와 같이 컵 홀더(420)와 홀더(420`)를 연결하는 연결부재(410)를 열전도율이 낮은 비열전도체로 사용하고, 펠티어 열전소자(160)를 컵 홀더(420,420`)의 측면에 각각 결합하여 독립적으로 냉각과 온각이 이루어질 수 있도록 함으로써 냉각과 온각이 동시에 이루어 질 수 있도록 실시할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템의 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 냉방모드일때 펠티어 열전소자의 동작원리를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템이 온방모드일때 펠티어 열전소자의 동작원리를 도시한 도면, 및
도 5는 본 발명에 따른 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템의 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 있도록 하는 또다른 실시예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부부에 대한 설명>
110:제어부 120:전원 스위치
120`:전원부 130:냉방 스위치
140:온방 스위치 150:냉/온방 표시등
160,160`:펠티어 열전소자 170:팬
180:온도센서 190:열 플로텍터
200:케이스 300:커버
400:컵 홀더 모듈 500:디스플레이부
600:온도조절 스위치 161,161`:구리판
162:P-타입 소자 163:N-타입 소자
164:금속판 410:연결부재
420,420`:컵 홀더

Claims (8)

  1. 한쌍의 컵 홀더(420, 420`)가 연결부재(410)로 연결된 컵 홀더 모듈(400);
    상기 컵 홀더 모듈(400)이 내장된 내부를 가리는 케이스(200)에 구비된 각종 입력버튼을 통해 입력되는 입력신호를 수신하여 컵 홀더(420, 420`) 내부의 온도를 제어하는 제어부(110);
    상기 연결부재(410)에 결합되어 흡열과정과 발열과정을 통해 상기 컵 홀더(420),420`) 내부를 냉방모드 또는 온방모드로 변화시키는 펠티어 열전소자(160);
    상기 펠티어 열전소자(160)에 전원을 인가하는 전원부(120); 및
    상기 컵 홀더 모듈(400)과 접촉하는 상기 펠티어 열전소자(160)의 반대면으로 겹합되어, 열기 또는 냉기를 외부로 배출하는 팬(170);
    을 포함하는 것을 특징으로하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펠티어 열전소자(160)는
    한쌍의 구리판(161,161`), P-타입 소자(162), N-타입 소자(163) 및 금속판(164)를 더 구비하여,
    상기 한쌍의 구리판(161, 161`) 일단이 각각 상기 전원부(120)의 `+`단자와 `-`단자에 연결되고, 상기 한쌍의 구리판(161,161`) 타단에 각각 일단이 결합되어 있는 N-타입 소자(163)와 P-타입 소자(162)의 타단에 동시에 접촉하고 있는 금속판(164)를 통해 열을 흡수함으로써, 상기 컵 홀더(420, 420`)가 냉방모드로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 것을 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 케이스(200)에 구비된 온방 스위치(140)의 조작에 따라, 제어부(110)가 상기 전원부(120)에서 상기 P-타입 소자(162)와 N-타입 소자(163)로 각각 반대 극성의 전원을 인가시켜, 상기 펠티어 열전소자(160)에서 열을 방출하도록하도록 함으로써, 상기 컵 홀더(420, 420`)가 온방모드로 작동되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 케이스(200)에 구비된 온도조절 스위치(600)의 조작에 따라 상기 제어부(110)가 상기 전원부(120)에서 상기 펠티어 열전소자(160)로 인가되는 전압의 크기를 조절함으로써, 상기 컵 홀더(420, 420`)내의 온도조절이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컵 홀더 모듈(400)의 일측면에 장착되어, 컵 홀더(420,420`)의 현재 온도를 디스플레이부(500)에 표시하도록 컵 홀더(420, 420`)온도를 실시간으로 측정 하는 온도센서(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컵 홀더 모듈(400)의 일측면에 장착되어, 온방모드시, 기준치 이상의 온도로 컵 홀더(420, 420`)가 과열되면, 상기 전원부(120)에서 상기 펠티어 열전소자(160)로 공급되는 전원을 강제로 차단되도록 하는 열 프로텍터(190);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 컵 홀더(420)와 홀더(420`)를 연결하는 연결부재(410)를 열전도율이 없는 비열전도체를 사용하고, 상기 컵 홀더(420,420`) 각각에 펠티어 열전소자(160, 160`)를 결합시켜 냉방모드와 온방모드가 동시에 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 컵 홀더(420,420`)의 입구 테두리 부분과 대응되는 상기 케이스(200)부분에 형성되어, 온방모드와 냉방모드에 따라 상이한 색으로 점등되는 냉온방 표시등(150);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 냉·온방 컵 홀더 컨트롤 시스템.
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