KR20140004367A - 용량 가변형 사판식 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기를 개시한다. 용량 가변형 사판식 압축기의 러그 플레이트와 사판을 연결하는 링크 기구는, 러그 플레이트의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 측면에 가이드 핀이 결합되는 제 1 돌출부; 제 1 돌출부의 측면과 마주보도록 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 끝단에 경사면이 형성된 제 2 돌출부; 및 사판의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 제 1 및 제 2 돌출부들 사이에 위치하며, 제 1 돌출부와 마주보는 측면에는 가이드 핀을 안내하는 가이드 홈이 형성되고, 제 2 돌출부와 마주보는 측면에는 경사면 상에서 미끄럼 이동하는 슬라이드 핀이 결합되는 지지 암을 포함한다.

Description

용량 가변형 사판식 압축기{VARIABLE DISPLACEMENT SWASH PLATE TYPE COMPRESSOR}
본 발명은 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 경사각이 가변되는 사판의 회전 운동을 피스톤의 왕복 운동으로 변환시켜, 냉매 가스를 흡입/압축하는 용량 가변형 사판식 압축기에 관한 것이다.
자동차용 공조 장치의 압축기로 많이 사용되고 있는 일반적인 사판식 압축기는, 엔진의 동력을 전달받는 구동 축에 일정한 경사각을 가진 디스크 형상의 사판이 설치되어 구동 축에 의해 회전하고, 사판의 회전에 의하여 사판의 둘레를 따라 슈(shoe)를 통해 연결된 다수의 피스톤들이 실린더 블럭에 형성된 다수의 실린더 보어 내부에서 직선 왕복 운동함으로써 냉매 가스를 흡입하고 압축하여 배출하도록 구성된다.
특히, 최근에는 열부하의 변동에 따라 사판의 경사각이 변화되어 피스톤의 이송량을 제어함으로써 정밀한 온도제어를 달성함과 동시에, 경사각이 연속적으로 변화함으로써 압축기에 의한 엔진의 급격한 토크 변동을 적게 하여 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기가 제안되고 있다.
도 1은 종래의 용량 가변형 사판식 압축기의 러그 플레이트와 사판의 연결 구조를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 한국등록특허공보 제 10-1043230 호(등록일 2011-06-15)에 개시된 종래의 용량 가변형 사판식 압축기는, 러그 플레이트(10)의 돌출부(12)가 사판(20)의 암(22)을 중심으로 한쪽에만 형성되어 사판(20)에 동력을 전달하고, 러그 플레이트(10)의 후면 타 측에는 사판(20)의 경사각이 가변됨에 따라 사판(20)의 암(22)에 결합된 이동 롤러(24)가 러그 플레이트(10)의 경사면(14)에 의해 안내되는 구성을 가진다.
이와 같이, 종래의 용량 가변형 사판식 압축기는, 이동 롤러(24)가 경사면(14)에 의해 안내되는 구성을 가지므로, 이와 관련된 부품 수 및 가공 비용 등이 증가되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 부품 수 및 가공 비용 등을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있는 용량 가변형 사판식 압축기를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는, 크랭크 실에 제공되는 구동 축; 상기 구동 축 상에 서로 마주보도록 결합되는 러그 플레이트와 사판; 및 상기 러그 플레이트에 대한 상기 사판의 경사각의 가변이 가능하도록 상기 러그 플레이트와 상기 사판을 연결하는 링크 기구를 포함하되, 상기 링크 기구는, 상기 러그 플레이트의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 측면에 가이드 핀이 결합되는 제 1 돌출부; 상기 제 1 돌출부의 상기 측면과 마주보도록 상기 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 끝단에 경사면이 형성된 제 2 돌출부; 및 상기 사판의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 상기 제 1 및 제 2 돌출부들 사이에 위치하며, 상기 제 1 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 가이드 핀을 안내하는 가이드 홈이 형성되고, 상기 제 2 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 경사면 상에서 미끄럼 이동하는 슬라이드 핀이 결합되는 지지 암을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 경사면은, 상기 사판으로부터 상기 러그 플레이트를 향하는 방향을 기준으로 상향 경사지게 형성되고, 상기 가이드 홈은 상기 경사면의 경사 방향과 동일한 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 가이드 홈을 정의하는 측벽들 중, 상기 러그 플레이트 쪽에 위치한 측벽은 곡면으로 형성될 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기는, 크랭크 실에 제공되는 구동 축; 상기 구동 축 상에 서로 마주보도록 결합되는 러그 플레이트와 사판; 및 상기 러그 플레이트에 대한 상기 사판의 경사각의 가변이 가능하도록 상기 러그 플레이트와 상기 사판을 연결하는 링크 기구를 포함하되, 상기 링크 기구는, 상기 러그 플레이트의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 측면에 가이드 핀이 결합되는 제 1 돌출부; 상기 제 1 돌출부에 인접하게 상기 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 끝단에 경사면이 형성된 제 2 돌출부; 및 상기 사판의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 상기 제 2 돌출부의 상기 경사면 상에서 미끄럼 이동하며, 상기 제 1 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 가이드 핀을 안내하는 가이드 홈이 형성되는 지지 암을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 2 돌출부의 상기 경사면에는, 상기 가이드 핀이 상기 가이드 홈으로부터 이탈하는 것을 방지하도록, 상기 지지 암의 측면 중 상기 가이드 홈이 형성된 측면의 반대쪽 측면을 지지하는 이탈 방지 턱이 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 부품 수 및 가공 비용 등을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 종래의 용량 가변형 사판식 압축기의 러그 플레이트와 사판의 연결 구조를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 3은 도 2에서 사판의 가변구조를 확대 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 전방 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 사판의 사시도이다.
도 6a와 도 6b는 각각 사판의 최소 경사각시 및 최대 경사각시 사판의 가변구조를 나타내는 측면도이다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 사판의 가변구조를 확대 도시한 사시도이다.
도 8은 도 7의 전방 분해 사시도이다.
도 9는 도 8의 사판의 사시도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용량 가변형 사판식 압축기를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
(실시 예)
도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기의 구조를 나타내는 종단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 용량 가변형 사판식 압축기(C)는, 경사각이 가변되는 사판(240)의 회전 운동을 피스톤(120)의 왕복 운동으로 변환시켜, 냉매 가스를 흡입, 압축한다.
용량 가변형 사판식 압축기(C)는 내주면에 길이 방향을 따라 평행하게 형성된 다수의 실린더 보어(110)를 가지는 실린더 블럭(100)과, 실린더 블럭(100)의 전방에 밀폐 결합된 전방 하우징(200)과, 실린더 블럭(100)의 후방에 밸브 플레이트(310)를 개재하여 밀폐 결합된 후방 하우징(300)을 포함한다.
전방 하우징(200)의 안쪽에는 실린더 블럭(100)과 함께 크랭크실(210)이 형성된다. 전방 하우징(200)에는 구동축(220)의 일단이 베어링을 통해 회전 가능하게 지지되는 한편, 구동축(220)의 타단은 크랭크실(210)을 지나 실린더 블럭(100)에 설치된 베어링을 통해 지지된다. 구동축(220)의 지지 구조는 이러한 구성에 한정되지 않으며, 전방 하우징(200)과 후방 하우징(300), 실린더 블럭(100)과 후방 하우징(300), 또는 실린더 블럭(100)에 단독으로 구동축(220)이 지지되는 구조가 채택될 수 있다.
크랭크실(210) 내에는 구동축(220) 상에 러그 플레이트(230)와 사판(240)이 서로 마주보도록 설치된다. 러그 플레이트(230)와 사판(240)은, 러그 플레이트(230)에 대한 사판(240)의 경사각의 가변이 가능하도록, 링크 기구(미도시)에 의해 서로 연결된다. 링크 기구(미도시)에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.
사판(240)의 외주면 근방의 양 측면은 슈(122)를 개재하여 각 피스톤(120)에 미끄럼이동이 가능하게 끼워진다. 따라서, 사판(240)이 경사진 상태에서 회전함에 따라, 슈(122)를 개재하여 끼워진 피스톤(120)들은 실린더 블럭(100)의 각 실린더 보어(110) 내에서 왕복 운동하게 된다. 그러나, 사판(240)과 피스톤(120) 사이의 결합은 전술한 구조에 한정되는 것은 아니며, 기타 다양한 공지의 결합구조가 채택될 수 있다.
후방 하우징(300)에는 흡입실(320)과 토출실(330)이 각각 형성되어 있고, 후방 하우징(300)과 실린더 블럭(100) 사이에 개재되는 밸브 플레이트(310)에는 각 실린더 보어(110)에 대응하는 곳에 흡입 밸브(322)와 토출 밸브(332)가 각각 제공된다.
피스톤(120)의 왕복 운동에 의해 흡입실(320)의 냉매가 실린더 보어(110) 내에 흡입되어 압축된 후 토출실(330)로 배출되는데, 크랭크실(210) 내의 압력과 실린더 보어(110)의 압력 차이에 따라 사판(240)의 경사각이 변화하여 냉매의 토출량이 조절된다.
흡입 밸브(322), 토출 밸브(332), 흡입실(320) 및 토출실(330)은 전술한 구조에 한정되지 않으며 로터리 밸브 등 기타 공지의 밸브구조가 포함될 수 있고, 이에 따라 흡입실과 토출실의 위치 또한 다양하게 설정될 수 있다.
도 3은 도 2에서 사판의 가변구조를 확대 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 전방 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 사판의 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 러그 플레이트(230)와 사판(240)은 구동축(220) 상에 서로 마주보도록 배치된다. 러그 플레이트(230)는 구동축(220) 상에 고정된다. 구동축(220)에는 슬리브(250)가 미끄럼 이동 가능하게 결합되고, 사판(240)은 슬리브(250)에 상대 회전 이동이 가능하게 설치된다. 이 경우, 슬리브(250)는 구동축(220)이 삽입되는 결합 구멍(252)과, 결합 구멍(252)을 중심으로 양 측면에 형성된 안내용 돌출부(254)를 구비하여, 사판(240)이 안내용 돌출부(254)에 대하여 상대 회전 가능하게 결합되는 것이 바람직하다. 사판(240)에는 구동축(220)과 슬리브(250)가 설치되기 위한 공간인 삽입공(242)이 형성되어 있다. 슬리브(250)의 안내용 돌출부(254)는 사판(240)의 삽입공(242) 내면에 결합하여 상대 회전만 하는 것이 아나라, 구동축(220) 방향의 상대 직선운동이 가능하게 설치될 수도 있다.
그리고, 러그 플레이트(230)와 슬리브(250) 사이에는 제 1 압축 스프링(260)이 개재된다. 평상시, 제 1 압축 스프링(260)은 사판(240)을 최소 경사각 상태로 밀어내는 방향의 힘을 작용시킨다(도 6a). 여기서, 설명되지 않은 도면 참조 번호 262는 제 1 압축 스프링(260)을 위한 스프링 시트이다.
러그 플레이트(230)와 사판(240)은 러그 플레이트(230)에 대한 사판(240)의 경사각의 가변이 가능하도록 링크 기구에 의해 서로 연결된다. 링크 기구는 제 1 돌출부(232), 제 2 돌출부(234) 및 지지 암(244)을 포함한다.
제 1 돌출부(232)는 사판(240)과 마주보는 러그 플레이트(230)의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 제 1 돌출부(232)의 측면에는 가이드 핀(233)이 수직하게 결합된다.
제 2 돌출부(234)는 제 1 돌출부(232)의 측면과 마주보도록 러그 플레이트(230)의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 제 2 돌출부(234)의 끝단에는 경사면(235)이 형성된다. 경사면(235)은 사판(240)으로부터 러그 플레이트(230)를 향하는 방향을 기준으로 상향 경사지게 형성된다.
지지 암(244)은 러그 플레이트(230)와 마주보는 사판(240)의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 제 1 및 제 2 돌출부들(232, 234) 사이에 위치한다. 제 1 돌출부(232)와 마주보는 지지 암(244)의 측면에는 가이드 핀(233)을 안내하는 가이드 홈(244-1)이 형성된다. 가이드 홈(244-1)은 제 2 돌출부(234)의 경사면(235)의 경사 방향과 동일한 방향으로 길게 형성되며, 가이드 홈(244-1)을 정의하는 측벽들 중, 러그 플레이트(230) 쪽에 위치한 측벽은 곡면으로 형성될 수 있다. 제 2 돌출부(234)와 마주보는 지지 암(2440의 측면에는 경사면(235) 상에서 미끄럼 이동하는 슬라이드 핀(244-2)이 수직하게 결합된다.
구동축(220)에는 사판(240)의 후방에서 사판(240) 또는 슬리브(250)를 지지하기 위한 사판 지지 부재(270)가 설치된다. 사판 지지 부재(270)는, 사판(240)의 후방에서 사판(240) 또는 슬리브(250)를 지지하기 위해 구동축(220)에 상대 이동 가능하게 설치되는 지지편(272)과, 지지편(272)의 후방에서 구동축(220)에 고정 설치되는 고정되는 스냅링(274)과, 지지편(272)과 스냅링(274) 사이에 개재되는 제 2 압축 스프링(276)을 포함한다. 제 2 압축 스프링(276)에 의해 사판(40) 또는 슬리브(250)를 한층 탄력적으로 지지할 수 있게 된다.
한편, 사판(240)의 전면(前面)에는 구동축(220)을 중심으로 지지 암(244)의 반대쪽에 러그 플레이트(230)를 향해 돌출되는 멈춤 돌기(246)가 형성되어, 사판(240)의 최대 경사각시 러그 플레이트(230)의 후면에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다.
이 경우, 멈춤 돌기(246)의 전단면은, 사판(240)의 외주로부터 구동축(220)을 향하는 방향으로 러그 플레이트(230) 쪽으로 경사진 멈춤 경사면(247)이 형성되어 있어, 도 6b에 도시한 바와 같이 사판(240)의 최대 경사각시 멈춤 돌기(246)의 전단면이 러그 플레이트(230)의 후면에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다.
특히, 멈춤 돌기(246)의 전단면이 접촉하는 러그 플레이트(230)의 후면을 구동축(220)의 길이방향에 대하여 수직으로 형성하면 러그 플레이트(230)의 후면 쪽을 많이 절개한 상태를 유지할 수 있기 때문에 전체적인 중량이 절감되는 효과를 얻을 수 있다.
도 7은 다른 실시 예에 따른 사판의 가변구조를 확대 도시한 사시도이고, 도 8은 도 7의 전방 분해 사시도이며, 도 9는 도 8의 사판의 사시도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 다른 실시 예에 따른 사판의 가변 구조는, 링크 기구의 구성을 제외하면, 도 3 내지 도 5에 도시된 사판의 가변 구조와 동일하다. 따라서, 이하에서는 링크 기구에 대해서만 설명한다.
러그 플레이트(230')와 사판(240')은 러그 플레이트(230')에 대한 사판(240')의 경사각의 가변이 가능하도록, 링크 기구에 의해 서로 연결된다. 링크 기구는 제 1 돌출부(232'), 제 2 돌출부(234') 및 지지 암(244')을 포함한다.
제 1 돌출부(232')는 사판(240')과 마주보는 러그 플레이트(230')의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 제 1 돌출부(232')의 측면에는 가이드 핀(233')이 수직하게 결합된다.
제 2 돌출부(234')는 제 1 돌출부(232')의 측면과 마주보도록 러그 플레이트(230')의 제 1 대향 면으로부터 돌출된다. 예를 들어, 제 2 돌출부(234')는 제 1 및 제 2 돌출부들(232', 234')의 서로 마주보는 측면이 맞닿도록 제 1 돌출부(232')에 인접하게 돌출될 수 있다. 이때, 제 2 돌출부(234')의 돌출 길이는 제 1 돌출부(232')의 돌출 길이보다 작다. 또한, 제 2 돌출부(234')는 제 1 돌출부(232')와 이격되도록 돌출될 수도 있다. 제 2 돌출부(234')의 끝단에는 경사면(235')이 형성된다. 경사면(235')은 사판(240')으로부터 러그 플레이트(230')를 향하는 방향을 기준으로 상향 경사지게 형성된다.
지지 암(244')은 러그 플레이트(230')와 마주보는 사판(240')의 제 2 대향 면으로부터 돌출된다. 지지 암(244')은 제 2 돌출부(234')의 경사면(235')에 의해 지지되고, 사판(240')의 회전에 따라 지지 암(244')의 외측면이 경사면(235') 상에서 미끄럼 이동된다. 제 1 돌출부(232')와 마주보는 지지 암(244')의 측면에는 가이드 핀(233')을 안내하는 가이드 홈(244'-1)이 형성된다. 가이드 홈(244-1')은 제 2 돌출부(234')의 경사면(235')의 경사 방향과 동일한 방향으로 길게 형성된다.
그리고, 제 2 돌출부(234')의 경사면(235')에는, 가이드 핀(233')이 가이드 홈(244'-1)으로부터 이탈하는 것을 방지하도록, 지지 암(244')의 측면 중 가이드 홈(244'-1)이 형성된 측면의 반대쪽 측면을 지지하는 이탈 방지 턱(236')이 형성된다.
도 8 및 도 9에서 설명되지 않은 도면 참조 번호 242'는 삽입공이고, 246'는 멈춤 돌기이다. 삽입공(242') 및 멈춤 돌기(246')는 도 4 및 도 5에 도시된 삽입공(242) 및 멈춤 돌기(246)와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 실린더 블럭 200: 전방 하우징
220: 구동축 230: 러그 플레이트
232: 제 1 돌출부 233: 가이드 핀
234: 제 2 돌출부 235: 경사면
240: 사판 244: 지지 암
244-1: 가이드 홈 244-2: 슬라이드 핀
300: 후방 하우징

Claims (4)

  1. 크랭크 실에 제공되는 구동 축;
    상기 구동 축 상에 서로 마주보도록 결합되는 러그 플레이트와 사판; 및
    상기 러그 플레이트에 대한 상기 사판의 경사각의 가변이 가능하도록 상기 러그 플레이트와 상기 사판을 연결하는 링크 기구를 포함하되,
    상기 링크 기구는,
    상기 러그 플레이트의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 측면에 가이드 핀이 결합되는 제 1 돌출부;
    상기 제 1 돌출부의 상기 측면과 마주보도록 상기 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 끝단에 경사면이 형성된 제 2 돌출부; 및
    상기 사판의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 상기 제 1 및 제 2 돌출부들 사이에 위치하며, 상기 제 1 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 가이드 핀을 안내하는 가이드 홈이 형성되고, 상기 제 2 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 경사면 상에서 미끄럼 이동하는 슬라이드 핀이 결합되는 지지 암
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 사판으로부터 상기 러그 플레이트를 향하는 방향을 기준으로 상향 경사지게 형성되고,
    상기 가이드 홈은 상기 경사면의 경사 방향과 동일한 방향을 따라 연장 형성되며, 상기 가이드 홈을 정의하는 측벽들 중, 상기 러그 플레이트 쪽에 위치한 측벽은 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
  3. 크랭크 실에 제공되는 구동 축;
    상기 구동 축 상에 서로 마주보도록 결합되는 러그 플레이트와 사판; 및
    상기 러그 플레이트에 대한 상기 사판의 경사각의 가변이 가능하도록 상기 러그 플레이트와 상기 사판을 연결하는 링크 기구를 포함하되,
    상기 링크 기구는,
    상기 러그 플레이트의 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 측면에 가이드 핀이 결합되는 제 1 돌출부;
    상기 제 1 돌출부에 인접하게 상기 제 1 대향 면으로부터 돌출되고, 끝단에 경사면이 형성된 제 2 돌출부; 및
    상기 사판의 제 2 대향 면으로부터 돌출되고, 상기 제 2 돌출부의 상기 경사면 상에서 미끄럼 이동하며, 상기 제 1 돌출부와 마주보는 측면에는 상기 가이드 핀을 안내하는 가이드 홈이 형성되는 지지 암
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 돌출부의 상기 경사면에는, 상기 가이드 핀이 상기 가이드 홈으로부터 이탈하는 것을 방지하도록, 상기 지지 암의 측면 중 상기 가이드 홈이 형성된 측면의 반대쪽 측면을 지지하는 이탈 방지 턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 사판식 압축기.
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