KR20130015367A - 접촉 단자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 접촉 핀; 및 상기 접촉 핀을 지지하는 판 스프링을 구비하며, 상기 판 스프링의 일부분이 회로 기판에 접속되는 접촉 단자를 개시한다. 상기와 같이 구성된 접촉 단자는 접촉 핀을 판 스프링으로 지지하여 다른 상대 부품과의 접속을 가능하게 함으로써 안정적인 접속 구조를 가질 수 있으며, 접촉 핀의 길이, 더 구체적으로는 제품의 외관으로 노출되는 접촉 핀의 길이를 조절하여 판 스프링에 가해지는 하중을 조절할 수 있으므로 별도의 탄성체로 판 스프링을 지지하지 않더라도 내구성을 확보하기 용이하며, 저렴한 단가로 제작이 가능하여 제조 비용을 절감하는데 기여할 수 있게 된다.

Description

접촉 단자 {CONTACT TERMINAL}
본 발명은 전자 부품에 관한 것으로서, 휴대 전자 기기 등의 배터리 팩이나 각종 케이블과 같이 서로 다른 두 부품의 접속을 제공하는 접촉 단자에 관한 것이다.
통상적으로, 착탈 방식의 배터리 팩을 구비하는 휴대용 단말기나 통신 케이블, 메모리 카드 소켓, 휴대용 단말기의 도킹 크래들 등과 같이 서로 다른 두 구성품을 결합하여 전기적인 접속을 필요로 하는 기기나 부품은 다양한 형태의 접촉 단자를 구비하고 있다.
예를 들어, 착탈 방식의 배터리 팩을 구비하는 휴대용 단말기는 배터리 팩 상에 고정된 접속편을 배치하며, 단말기 본체에는 흔히, 씨-클립(C-clip)이라 불리우는 판 스프링을 이용한 접촉 단자를 배치하게 된다. 배터리 팩이 단말기의 본체에 결합되었을 때, 배터리 팩의 접속편은 단말기 본체의 접촉 단자를 일정 정도 가압함으로써 안정적인 접속 상태를 유지할 수 있다. 일반적으로 알려진 접촉 단자는 판 스프링을 이용하여 구성되어, 앞서 언급한 바 있는 배터리 팩의 접속 구조나 통신 케이블 등의 접속 커넥터에 제공된다.
한편, 교통 카드, 출입자 인증용 보안 카드, 신용 카드 등은 인접 자장 통신(near field communication; NFC)을 이용하여 결재나 사용자 인증을 하게 되는데, 휴대용 단말기의 사용이 보편화되면서 휴대용 단말기에도 NFC 기능이 탑재되고 있다. 따라서 휴대용 단말기는 NFC 기능을 수행하기 위한 별도의 안테나를 구비하며, 이러한 NFC 용 안테나는 배터리 커버에 설치되기도 한다. 이외에도 배터리 커버에는 무선 충전 등을 위한 안테나 또는 코일 등이 설치되는데, 이러한 안테나나 코일과 단말기 본체에 내장된 회로의 접속을 위해 접촉 단자가 설치되어야만 한다.
도 1과 도 2는 종래 기술의 일 실시 예에 따른 접촉 단자(30)를 도시하고 있다. 도 1과 도 2에 도시된 접촉 단자(30)는 금속성 판재를 절곡하여 알파벳 'S'자 형상으로 제작된 것으로서, 상단과 하단에 각각 돌출된 형상의 접촉 부분(33a, 33b)을 구비한다. 상기 접촉 단자(30)가 단말기의 하우징(11)에 설치되었을 때, 상기 접촉 부분(33a, 33b)들 중 하나는 상기 하우징(11)에 내장된 회로 기판(13)에 접촉되며, 나머지 하나는 상대 부품, 예를 들면, 배터리 팩이 접속편(23)에 접촉된다. 도 2에서는 상기 접촉 단자(30)의 변형된 형상을 도시하지 않고, 상기 접촉 부분(33a, 33b)들이 상기 회로 기판(13)과 상기 접속편(23)에 일부분이 중첩된 형상을 도시하고 있지만, 실질적으로, 상기 접촉 부분(33a, 33b)들은 상기 회로 기판(13)이나 접속편(23)의 표면에 접촉되어 상기 접촉 단자(30)은 상하로 압축된 형상으로 변형된다. 이때, 상기 접촉 단자(30)의 압축으로 인해 발생되는 탄성력은 대체로 상기 접촉 단자(30)의 굴곡 부분(35a, 35b)에 집중적으로 축적된다. 이러한 접촉 단자들의 예는 국내 등록 특허 제960,959호(2010. 05. 25. 등록) 등을 통해 다양하게 개시되어 있다.
이러한 종래의 씨-클립 형태의 접촉 단자는 굴곡 부분에 하중이 집중되는 구조로서 내구성을 확보하기 위해, 실리콘이나 우레탄과 같은 별도의 탄성체(37)로 지지해야만 한다. 즉, 접촉 상태를 안정적으로 유지하기 위해 씨-클립은 일정 정도의 하중이 가해진 상태를 유지하게 되는데, 이러한 하중이 과도해 질 경우, 씨-클립이 영구 변형될 수 있기 때문에, 상기 탄성체(37)을 이용하여 씨-클립을 지지하는 것이다. 또한, 안정적인 접속을 위해서는 씨-클립의 일정 면적 이상이 외부로 노출되기 때문에 휴대용 단말기 등의 외관을 저하시키는 문제점이 있다. 또한, 씨-클립 자체는 판재를 굴곡시켜 제작되기 때문에 측면에 날카로운 부분이 형성되며, 외부로 노출되는 부분에는 사용자에게 상처를 입히거나 외부 환경에 의해 손상될 수 있는 문제점이 있다.
대체로, 포고 핀(pogo pin)이라 알려진 탄성 모듈을 이용하여 상기와 같은 씨-클립이 가지는 단점들을 보완할 수 있다.
도 3과 도 4는 일반적인 포고 핀(40)의 구조와 상기 포고 핀(40)을 이용하여 서로 다른 두 부품(13, 23)을 접속한 구성을 각각 도시하고 있다. 상기 포고 핀(40)은 튜브(41)에 접촉 핀(43)의 일부분을 수용하여 구성하되, 상기 접촉 핀(43)은 상기 튜브(41)로 잠입하거나 상기 튜브(41)로부터 인출되는 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 설치된다. 이때, 상기 접촉 핀(43)에는 코일 스프링(45)이 수용되며 그 단부는 상기 접촉 핀(43)의 일단으로 돌출되어 상기 튜브(41)에 지지된다. 상기 코일 스프링(45)은 상기 접촉 핀(43)을 상기 튜브(41)로부터 인출되는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공한다.
상기 포고 핀(40)은 상기 튜브(41)의 일단이 단말기 등의 회로 기판(13)에 접촉된 상태로, 상기 접촉 핀(43)의 타단이 단말기의 외부로 돌출된 상태로 단말기 상에 설치된다. 이때, 상기 회로 기판(13)과 상기 튜브(41) 사이에는 별도의 씨-클립(19)이 배치되어 상기 포고 핀(40)을 상기 회로 기판(13)에 안정적으로 접속시킴이 바람직하다. 상기 포고 핀(40)이 배터리 팩 접속을 위한 접촉 단자로 활용될 경우, 배터리 팩이 단말기에 결합되면, 배터리 팩의 접속편(23)이 상기 접촉 핀(23)의 단부를 가압하면서 접속되며, 상기 접촉 핀(23)은 상기 튜브(41)의 내부로 후퇴하게 된다. 이때, 상기 코일 스프링(23)이 압축되면서 축적된 탄성력은 상기 접촉 핀(43)을 상기 접속편(23)에, 상기 튜브(41)를 상기 회로 기판(13)에 접속시킨 상태를 안정적으로 유지하게 된다.
내구성이나 단말기의 외관을 고려할 때 상기와 같은 포고 핀은 판 스프링에 비해 우수한 품질을 가지고 있지만, 단가가 비싸 제조 비용을 상승시킬 뿐만 아니라, 포고 핀 자체의 구성 부품들 간 상대적 이동으로 인해 소음이 발생되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 저렴하면서도 내구성의 확보가 용이한 접촉 단자를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 접촉 단자의 노출을 최소화하여 휴대용 단말기나 도킹 크래들의 외관 개선에 기여할 수 있는 접촉 단자를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 영구 변형을 방지하면서, 안정적인 접속 상태를 유지할 수 있는 접촉 단자를 제공하고자 한다.
따라서 본 발명은, 접촉 핀; 및 상기 접촉 핀을 지지하는 판 스프링을 구비하며, 상기 판 스프링의 일부분이 회로 기판에 접속되는 접촉 단자를 개시한다.
상기 접촉 단자는, 상기 접촉 핀에 형성되는 결속홈; 및 상기 판 스프링에 형성된 결속편들을 더 구비하고, 상기 결속편들이 상기 결속홈에 맞물려 상기 접촉 핀이 상기 판 스프링에 고정된다.
이때, 상기 결속홈은 상기 접촉 핀의 일단부 외주면에 형성된다.
상기 판 스프링은, 곡선 형태로 절곡된 제1 지지부; 및 상기 제1 지지부의 일단으로부터 일직선 형태로 연장되는 제2 지지부를 포함함이 바람직하다.
이때, 상기 접촉 단자는, 상기 접촉 핀에 형성되는 결속홈; 및 상기 제2 지지부의 단부로부터 연장되는 한 쌍의 결속편들을 더 구비하고,
상기 접촉 핀이 상기 결속편들 사이에 위치되며, 상기 결속편들이 상기 결속홈에 맞물려 상기 접촉 핀이 상기 판 스프링에 고정된다.
이때, 상기 제1 지지부가 상기 회로 기판에 접속되며, 상기 제2 지지부는 상기 회로 기판과 평행하게 위치된다.
또한, 상기 접촉 단자는, 상기 제1 지지부의 일단이 상기 제2 지지부와 평행한 상태로 마주보게 연장되어, 상기 판 스프링의 일부분이 겹쳐진 접철부; 및 상기 접철부를 관통하게 형성되는 체결홀을 더 구비함이 바람직하다.
아울러, 상기 접촉 단자는, 상기 제1 지지부의 양측에서 서로 마주보게 연장된 보강부를 더 구비할 수 있다.
상기와 같은 접촉 단자를 구성함에 있어서, 상기 접촉 핀은 그의 일단부가 상기 판 스프링에 결속되고, 상기 접촉 핀의 타단은 곡면으로 이루어짐이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 접촉 단자는 접촉 핀을 판 스프링으로 지지하여 다른 상대 부품과의 접속을 가능하게 함으로써, 안정적인 접속 구조를 가질 수 있다. 이때, 접촉 핀의 단부만이 휴대용 단말기나 도킹 크래들의 외부로 노출되므로, 제품의 외관을 개선하는데 기여할 수 있게 된다. 아울러, 접촉 핀의 길이, 더 구체적으로는 제품의 외관으로 노출되는 접촉 핀의 길이를 조절하여 판 스프링에 가해지는 하중을 조절할 수 있으므로 별도의 탄성체로 판 스프링을 지지하지 않더라도 내구성을 확보하기 용이하며, 저렴한 단가로 제작이 가능하여 제조 비용을 절감하는데 기여할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술의 일 실시 예에 따른 접촉 단자를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 접촉 단자가 휴대용 단말기에 설치된 모습을 나타내는 단면도,
도 3은 종래 기술의 다른 실시 예에 따른 접촉 단자를 일부 절개하여 나타내는 구성도,
도 4는 도 3에 도시된 접촉 단자가 서로 다른 두 부품을 전기적으로 접속시키는 모습을 나타내는 구성도,
도 5는 본 발명은 바람직한 실시 예에 따른 접촉 단자를 나타내는 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 접촉 단자가 휴대용 단말기에 설치된 모습을 나타내는 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 접촉 단자(100)는 판 스프링(101)과 접촉 핀(102)을 구비한다. 상기 판 스프링(101)은 휴대용 단말기나 도킹 크래들 등 제품(10)의 본체 하우징(11) 내부에 장착되며, 상기 접촉 핀(102)은 상기 판 스프링(101)에 지지된 상태로 그 일부분이 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출된다. 상기 본체 하우징(11)에는 배터리 팩이나 배터리 커버 등의 상대 부품(20)이 결합되는데, 상대 부품(20)의 하우징(이하, '제2 하우징'이라 함)(21) 내부에는 접속편(23)이 제공되어 있다.
상기 제2 하우징(21)이 상기 본체 하우징(11)에 결합되면, 상기 접속편(23)은 상기 접촉 핀(102)과 상응하는 지점에 위치된다. 상기 접촉 핀(102)은 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출되므로, 그 단부가 상기 접속편(23)과 접촉된다. 이때, 상기 판 스프링(101)은 상기 접촉 핀(102)을 상기 접속편(23)에 밀착시키는 탄성력을 제공하게 되므로, 상기 접촉 단자(100)와 상기 접속편(23)은 안정적인 접속 상태를 유지하게 된다.
상기 판 스프링(101)은 제1 지지부(111)와 제2 지지부(113)를 구비한다. 상기 제1 지지부(111)는 곡선 형태로 연장되어 상기 본체 하우징(11) 내에 설치된 회로 기판(13)에 접속되며, 상기 제2 지지부(113)는 상기 제1 지지부(111)의 일단으로부터 일직선 형태로 연장된다. 이때, 상기 제2 지지부(113)는 곡선 형태로도 연장될 수 있다. 다만, 상기 제2 하우징(21)이 상기 본체 하우징(11)에 결합되었을 때, 상기 접촉 핀(102)을 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출시켜 상기 접속편(23)에 안정적으로 접속될 수 있도록 탄성력을 제공할 수 있어야 함에 유의한다.
상기 판 스프링(101)의 제1 지지부(111)는 상기 회로 기판(13)에, 상기 접촉 핀(102)은 상기 접속편(23)에 각각 접촉되어 상기 제1, 제2 지지부(111, 113)는 서로 근접하는 방향으로 일정 정도 변형되는 구성이나, 도 6에서의 상기 제1, 제2 지지부(111, 113)는 상기 회로 기판(113)과 접속편(23)에 접촉되기 전의 형상으로 도시되어 있음에 유의한다.
상기 제1, 제2 지지부(111, 113)를 구성함에 있어, 상기 제1, 제2 지지부(111, 113)가 서로 마주보게 형성됨이 바람직하며, 제1 지지부(111)는 그의 일단부에서는 상기 제2 지지부(113)로부터 점차 멀어지게 연장되다가, 중간부분에서는 상기 제2 지지부(113)와 평행하게 연장되며, 타단부는 알파벳 U자 형상을 가지되 상기 회로 기판(13)에 접촉되는 돌출부를 형성함이 바람직하다.
상기 접촉 단자(100), 더 구체적으로는 상기 판 스프링(101)을 상기 본체 하우징(11) 내에 고정하기 위하여, 상기 제1 지지부(111)의 일단부의 적어도 일부는 상기 제2 지지부(113)와 평행한 상태로 마주보게 연장하여 접철부(115)를 형성함이 바람직하다. 상기 접철부(115)에는 관통홀(117)이 형성되며, 상기 관통홀(117)을 이용하여 상기 접촉 단자(100)가 상기 본체 하우징(11)의 내부에 고정된다. 이때, 상기 접철부(115)는 상기 제1 지지부(111)의 일단부에서 상기 제2 지지부(113)와 평행한 부분을 상기 제2 지지부(113)와 거의 밀착 상태로 겹쳐지게 함이 바람직하다.
상기 접촉 단자(100)를 상기 본체 하우징(11)의 내부에 고정하기 위해, 상기 본체 하우징(11)의 내측면에는 고정 돌기(15)가 형성될 수 있다. 상기 본체 하우징(11)은 사출 성형에 의해 제작되며, 상기 고정 돌기(15)가 상기 관통홀(117)을 관통하도록 상기 판 스프링(101)이 상기 본체 하우징(11)의 내부에 결합된다. 이로써, 상기 접촉 단자(100)는 상기 본체 하우징(11)의 내부에 설치된다. 이때, 상기 고정 돌기(15)는 그 단부를 융착하여 상기 접촉 단자(100), 더 구체적으로는 상기 판 스프링(111)이 유동하지 않도록 고정함이 바람직하다.
한편, 상기 접촉 단자(100)가 상기 회로 기판(13)에 접속된 상태에서, 상기 판 스프링(101), 특히, 상기 제1 연장부(111)는 탄성력을 축적하고 있는 상태를 유지하므로, 영구 변형 등을 방지하기 위해 보강부(119)를 구비할 수 있다. 상기 보강부(119)는 상기 제1 연장부(111)의 중간부분 양측에서 각각 서로 마주보게 연장되어 형성된다. 이로써, 상기 보강부(119)는 상기 판 스프링(101)의 탄성력을 보강함과 아울러, 영구 변형을 방지하여 상기 접촉 단자(100)의 내구성을 향상시키게 된다.
상기 제2 지지부(113)의 단부에는 결속편(114)이 형성되어 있다. 상기 결속편(114)은 상기 제2 지지부(113)의 단부로부터 한 쌍이 서로 나란하게 연장된다. 상기 결속편(114)이 상기 접촉 핀(102)과 결속되어 상기 접촉 핀(102)을 상기 판 스프링(101)에 고정하게 된다.
상기 접촉 핀(102)은 그 일단부에 결속홈(121)이 형성되어 있다. 상기 결속홈(121)은 상기 접촉 핀(102)의 일단부 외주면 둘레를 따라 함몰된 형태로 형성된다. 상기 접촉 핀(102)의 타단(123)은 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출되는 부분으로서, 곡면 형태를 가지게 함이 바람직하다. 상기 접촉 핀(102)의 타단(123)이 곡면 형태를 가짐으로써, 상기 제2 하우징(21)이 상기 본체 하우징(11)에 결합되었을 때 상기 접촉 핀(102)은 상기 접속편(23)과 안정적으로 접촉된다.
상기 접촉 핀(102)은 상기 결속편(114)들 사이로 억지끼움에 의해 결합되며, 이때, 상기 결속홈(121)이 상기 결속편(114)들과 맞물리게 된다. 이로써, 상기 접촉 핀(102)이 상기 판 스프링(101)에 고정된다.
상기 접촉 단자(100)가 상기 본체 하우징(11)의 내부에 설치되면, 상기 제2 지지부(113)는 상기 접촉 핀(102)을 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출시키는 방향으로 작용하는 탄성력을 제공하게 됨을 앞서 언급한 바 있다. 이때, 상기 제2 지지부(113)가 상기 본체 하우징(11)의 내주면에 간섭되어 일직선 형태를 유지하면서 상기 회로 기판(13)과 평행한 상태를 유지하게 된다.
한편, 상기 접촉 핀(102)이 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출된 길이에 따라, 상기 제2 하우징(21)이 상기 본체 하우징(11)에 결합되었을 때 상기 제2 지지부(113)가 변형되는 곡률이 결정된다. 상기 제2 지지부(113)가 변형된 후의 곡률은 상기 제2 지지부(113)에 가해지는 하중을 결정하게 되며, 이는 상기 제2 지지부(113)의 내구성을 좌우하는 중요한 요인이다. 따라서 상기 접촉 핀(102)을 상기 본체 하우징(11)의 외부로 돌출되게 하되, 그 길이를 적절하게 조정하여 상기 제2 지지부(113)에 가해지는 하중을 조절할 수 있다. 결과적으로는, 상기 접촉 핀(102)의 길이를 조절하여 상기 제2 지지부(102)의 내구성을 개선할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같은 접촉 단자(100)는 본체 하우징(11)의 외부로 돌출되는 단부(123)가 곡면으로 이루어진 핀 형태로 구성되어, 접촉 핀(102)을 돌출시키기 위해 본체 하우징(11)에 형성되는 홀이 작아져 휴대용 단말기 등의 외관을 미려하게 할 수 있게 된다. 또한, 접촉 핀(102)을 지지하는 부분, 즉, 제2 지지부(113)는 일직선 형태를 가지고 있는데, 절곡된 형태의 종래의 씨-클립 방식의 접촉 단자와 비교할 때, 이러한 형태의 판 스프링(101)은 영구 변형의 우려가 없다. 아울러, 종래의 포고 핀을 이용한 접촉 단자의 경우, 접촉 단자의 부피, 제품의 외관에 미치는 영향이나 영구 변형 등의 내구성과 관련하여 씨-클립 방식의 접촉 단자에 비해 우수한 품질을 가지지만, 그 단가가 높다는 단점이 있음을 앞서 언급한 바 있다. 이러한 포고 핀과 비교할 때, 본 발명에 따른 접촉 단자(100)는 포고 핀보다 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.
이상, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.
100: 접촉 단자 101: 판스프링
111: 제1 지지부 113: 제2 지지부
114: 결속편 115: 접철부
102: 접촉 핀 121: 결속홈

Claims (10)

  1. 접촉 단자에 있어서,
    접촉 핀; 및
    상기 접촉 핀을 지지하는 판 스프링을 구비하며,
    상기 판 스프링의 일부분이 회로 기판에 접속됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 접촉 핀에 형성되는 결속홈; 및
    상기 판 스프링에 형성된 결속편들을 더 구비하고,
    상기 결속편들이 상기 결속홈에 맞물려 상기 접촉 핀이 상기 판 스프링에 고정됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 결속홈은 상기 접촉 핀의 일단부 외주면에 형성됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 판 스프링은,
    곡선 형태로 절곡된 제1 지지부; 및
    상기 제1 지지부의 일단으로부터 일직선 형태로 연장되는 제2 지지부를 포함함을 특징으로 하는 접촉 단자.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 접촉 핀에 형성되는 결속홈; 및
    상기 제2 지지부의 단부로부터 연장되는 한 쌍의 결속편들을 더 구비하고,
    상기 접촉 핀이 상기 결속편들 사이에 위치되며, 상기 결속편들이 상기 결속홈에 맞물려 상기 접촉 핀이 상기 판 스프링에 고정됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 결속홈은 상기 접촉 핀의 일단부 외주면에 형성됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 제1 지지부가 상기 회로 기판에 접속되며, 상기 제2 지지부는 상기 회로 기판과 평행하게 위치됨을 특징으로 하는 접촉 단자.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 지지부의 일단이 상기 제2 지지부와 평행한 상태로 마주보게 연장되어, 상기 판 스프링의 일부분이 겹쳐진 접철부; 및
    상기 접철부를 관통하게 형성되는 체결홀을 더 구비함을 특징으로 하는 접촉 단자.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 지지부의 양측에서 서로 마주보게 연장된 보강부를 더 구비함을 특징으로 하는 접촉 단자.
  10. 제1 항에 있어서, 상기 접촉 핀의 일단부가 상기 판 스프링에 결속되고, 타단은 곡면임을 특징으로 하는 접촉 단자.
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