KR20140020118A - 노이즈 제거 필터 - Google Patents

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KR20140020118A
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Abstract

본 발명은 하부 1차 코일과 하부 2차 코일이 나란하게 권선된 하부 코일층; 상기 하부 1차 코일의 상부에 배치되는 상부 2차 코일과 상기 하부 2차 코일의 상부에 배치되는 상부 1차 코일이 나란하게 권선된 상부 코일층; 및 상기 하부 코일층과 상기 상부 코일층 사이에 개재되며, 상기 하부 1차 코일 및 상기 상부 1차 코일 그리고 상기 하부 2차 코일과 상기 상부 2차 코일을 각각 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 전기적으로 연결하는 제1 비아 및 제2 비아;를 포함하는 노이즈 제거 필터를 개시한다.
본 발명에 따르면, 동일 주파수에서 높은 커먼 모드 임피던스를 구현할 수 있고 성능 및 용량을 향상시킬 수 있으며 구조 및 공정 단순화로 제조비용을 절감 및 생산성을 향상할 수 있다.

Description

노이즈 제거 필터{Filter for Removing Noise}
본 발명은 노이즈 제거 필터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 동일 주파수에서 높은 커먼 모드 임피던스를 구현할 수 있고 삽입손실을 개선하여 성능 및 용량을 향상시킬 수 있는 노이즈 제거 필터에 관한 것이다.
디지털 TV, 스마트 폰, 노트북 등과 같은 전자제품은 고주파 대역에서의 데이터 송수신의 기능이 널리 사용되고 있으며 향후에도 이러한 IT 전자 제품은 하나의 기기뿐만 아니라 상호간의 USB, 기타 통신 포트를 연결하여 다기능, 복합화로 활용 빈도가 높을 것으로 예상된다.
여기서, 상기 데이터 송수신을 빠르게 진행하기 위해서는 MHz 대역의 주파수 대역에서 GHz 대역의 고주파수 대역으로 이동하여 보다 많은 양의 내부 신호라인을 통해 데이터를 주고 받게 된다.
이와 같이 많은 양의 데이터를 주고 받기 위해 메인기기와 주변기기 간의 GHz 대역의 고주파수 대역의 송수신시 신호의 지연 및 기타 노이즈로 인해 원활한 데이터를 처리하는데 문제점이 발생하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 IT와 주변기기의 연결주위에 EMI 대책 부품을 구비하고 있으나, 기존 EMI 대책 부품들은 권선형, 적층형 타입으로 칩부품의 사이즈가 크고 전기적 특성이 나빠 특정한 부위와 대면적 회로기판 등 한정된 영역에만 사용 가능하였으며, 이에 따라 전자제품의 슬림화, 소형화, 복합화, 다기능화의 전환에 따른 EMI 대책 부품들이 요구되고 있다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 기술에 따른 EMI 대책 코일 부품 즉 노이즈 제거 필터 중 커먼 모드 필터를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 커먼 모드 필터는, 제1 자성체 기판(1)과, 상기 자성체 기판(1)의 상부에 구비되고 내부에 제1 코일 패턴(2a)과 제2 코일 패턴(2b)이 상하 대칭되게 형성되는 절연층(2)과, 상기 절연층(2)의 상부에 구비되는 제2 자성체 기판(3)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 절연층(2)은 상기 제1 자성체 기판(1)의 상부에 박막공정을 통해 상기 제1 코일 패턴(2a) 및 상기 제2 코일 패턴(2b)이 내부에 형성되도록 구비된다. 상기 박막공정의 일 예로는 특허문헌 일본특허공개공보 평8-203737호에 개시되어 있다.
그리고, 상기 제2 자성체 기판(3)은 상기 절연층(2)에 접착층(4)을 매개로 접합 방식으로 구비된다.
또한, 상기 제1 자성체 기판(1)과 절연층(2) 및 제2 자성체 기판(3)을 포함하는 적층체의 양단을 감싸도록 외부전극(5)이 구비되며, 상기 외부전극(5)은 상기 제1 코일 패턴(2a) 및 상기 제2 코일 패턴(2b)과 인출리드선(미도시)을 통해 전기적으로 연결된다.
상기와 같이 구성된 종래 커먼 모드 필터는, 커먼 모드(Common Mode)의 노이즈는 제거하고 디퍼런셜 모드(Diffrential Mode)의 신호는 원활하게 통과시키기 위하여 상기 제1 코일 패턴(2a)과 상기 제2 코일 패턴(2b)이 상하로 서로 마주보는 형태로 구성되어 있다.
보다 상세하게, 도 2에 도시된 바와 같이, 커먼 모드의 노이즈인 경우에는 상기 제1 코일 패턴(2a)과 상기 제2 코일 패턴(2b)의 전류 흐름에 의해 생성된 자속(Magnetic Flux)이 서로 보강되어 큰 임피던스를 가지게 됨으로써 통과되지 못하고 디퍼런셜 모드 신호인 경우 자속(Magnetic Flux)이 서로 상쇄되어 원활하게 통과되는 것이다.
그러나, 종래 커먼 모드 필터는, 주파수가 증가함에 따라 디퍼런셜 모드인 경우에도 임피던스가 증가하고 이에 따라 삽입손실이 발생하는 문제점이 있었다.
즉, 상기 제1 코일 패턴(2a)과 상기 제2 코일 패턴(2b) 사이로 흐르는 자속이 서로 보강되면서 주파수 증가에 따라 디퍼런셜 모드에서도 임피던스가 증가하게 되며 이에 따라 삽입손실도 증가하게 된다.
특히, 상기 제1 코일 패턴(2a)과 상기 제2 코일 패턴(2b) 사이의 간격이 클수록 디퍼런셜 모드에서의 임피던스가 커지게 되고 삽입손실도 더 증가하게 되며 이에 따라 커먼 모드 필터의 특성이 더욱 저하된다.
또한, 종래 커먼 모드 필터는, 상기 제2 자성체 기판(3)이 상기 절연층(2)에 접착층(4)을 매개로 접합되기 때문에, 상기 접착층(4)의 비자성 특성에 의해 자속흐름 차단이 더욱 증대하여 급속한 특성 저하를 초래하는 문제점이 있었다.
이를 개선하기 위해, 상기 제1 코일 패턴(2a)과 상기 제2 코일 패턴(2b)의 길이를 늘릴 수 있으나, 이와 같은 경우 노이즈 제거 필터의 제조 비용을 증가시키고 노이즈 제거 필터의 사이즈가 커지게 되는 단점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 동일 주파수에서 높은 커먼 모드 임피던스를 구현할 수 있고 디퍼런셜 모드에서의 임피던스를 감소시키며 삽입손실을 개선함으로써 특성 및 성능을 높일 수 있는 노이즈 제거 필터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 성능 및 용량 증가시 수반되는 제품의 사이즈 증가를 최소화할 수 있는 노이즈 제거 필터를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 하부 1차 코일과 하부 2차 코일이 나란하게 권선된 하부 코일층; 상기 하부 1차 코일의 상부에 배치되는 상부 2차 코일과 상기 하부 2차 코일의 상부에 배치되는 상부 1차 코일이 나란하게 권선된 상부 코일층; 및 상기 하부 코일층과 상기 상부 코일층 사이에 개재되며, 상기 하부 1차 코일 및 상기 상부 1차 코일 그리고 상기 하부 2차 코일과 상기 상부 2차 코일을 각각 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 전기적으로 연결하는 제1 비아 및 제2 비아;를 포함하는 노이즈 제거 필터를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 하부 1차 코일 및 상기 상부 1차 코일, 그리고 상기 하부 2차 코일 및 상기 상부 2차 코일은, 내측에서 외측 방향으로 연속된 나선 형태를 가질 수 있다.
한편, 상기 노이즈 제거 필터는, 상기 하부 코일층의 하부에 구비되는 하부 자성체, 그리고 상기 상부 코일층의 상부에 구비되는 상부 자성체를 포함할 수 있으며; 이때, 상기 상부 자성체는 상기 하부 코일층의 중심까지 연장 형성될 수 있다.
그리고, 상기 노이즈 제거 필터는, 상기 하부 1·2차 코일을 커버하는 하부 절연층과, 상기 상부 1·2차 코일을 커버하는 상부 절연층을 포함할 수 있으며; 이때, 상기 하부 절연층은, 상기 하부 1·2차 코일을 커버하는 1차 코팅층과 상기 1차 코팅층의 상면을 평탄화하기 위한 2차 코팅층을 포함할 수 있다.
한편, 상기 하부 1·2차 코일의 수평 폭은 상기 상부 1·2차 코일의 수평 폭보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 하부 1·2차 코일 중 최내곽 코일과 최외곽 코일의 수평 폭은, 상기 최내곽 코일과 상기 최외곽 코일 사이에 위치되는 코일의 수평 폭보다 크게 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 의하면, 동일 주파수에서 높은 커먼 모드 임피던스를 구현할 수 있고 디퍼런셜 모드에서의 임피던스를 감소시키며 삽입손실을 개선함으로써 노이즈 제거 필터의 특성 및 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.
그리고, 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 의하면, 노이즈 제거 필터의 용량을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 노이즈 제거 필터 중 커먼 모드 필터를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 1차 코일 패턴 및 2차 코일 패턴에 의한 자속(Magnetic Flux)을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 횡단면도이다.
도 5는 도 4의 I-I'선을 따른 단면도이다.
도 6a는 도 3의 하부 1·2차 코일의 입력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 3의 하부 1·2차 코일 및 하부 2차 코일의 출력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6c는 도 3의 상부 1·2차 코일 및 상부 1차 코일의 출력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 적용되는 하부 1·2차 코일 및 상부 1·2차 코일에 의한 자속(Magnetic Flux)을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예와 종래 커먼 모드 필터의 임피던스 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 8b는 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예와 종래 커먼 모드 필터의 삽입손실 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 9a 및 도 9b는 하부 1·2차 코일을 커버하는 하부 절연층의 형성 과정을 개략적으로 나타낸 공정도로서,
도 9a는 하부 1·2차 코일에 1차 코팅층을 형성한 상태를 나타낸 도면이고,
도 9b는 도 9a의 1차 코팅층에 2차 코팅층을 형성한 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 적용되는 하부 1·2차 코일의 다른 형태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
이하, 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 대한 일실시예를 첨부된 도 3 내지 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 횡단면도이며, 도 5는 도 4의 I-I'선을 따른 단면도이고, 도 6a는 도 3의 하부 1·2차 코일의 입력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이며, 도 6b는 도 3의 하부 1·2차 코일 및 하부 2차 코일의 출력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 6c는 도 3의 상부 1·2차 코일 및 상부 1차 코일의 출력측 리드부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
그리고, 도 7은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 적용되는 하부 1·2차 코일 및 상부 1·2차 코일에 의한 자속(Magnetic Flux)을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 8a는 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예와 종래 커먼 모드 필터의 임피던스 특성을 비교하여 나타낸 그래프이며, 도 8b는 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예와 종래 커먼 모드 필터의 삽입손실 특성을 비교하여 나타낸 그래프이다.
또한, 도 9a 및 도 9b는 하부 1·2차 코일을 커버하는 하부 절연층의 형성 과정을 개략적으로 나타낸 공정도로서, 도 9a는 하부 1·2차 코일에 1차 코팅층을 형성한 상태를 나타낸 도면이고, 도 9b는 도 9a의 1차 코팅층에 2차 코팅층을 형성한 상태를 나타낸 도면이다.
한편, 도 10은 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터에 적용되는 하부 1·2차 코일의 다른 형태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명에 따른 노이즈 제거 필터의 일실시예(100)는, 크게 하부 자성체(110)와, 상기 하부 자성체(110) 상에 구비되는 코일층(130)과, 상기 코일층(130) 상에 구비되는 상부 자상체(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 하부 자성체(110)는 페라이트 계열의 자성 물질로 이루어진 기판 형태로 형성될 수 있다.
상기 코일층(130)은, 크게 하부 1차 코일(121)과 하부 2차 코일(122)이 나란하게 권선된 하부 코일층과, 상기 하부 1차 코일(121)의 상부에 배치되는 상부 2차 코일(142)과 상기 하부 2차 코일(122)의 상부에 배치되는 상부 1차 코일(141)이 나란하게 권선된 상부 코일층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 하부 코일층은 상기 하부 1차 코일(121)과 상기 하부 2차 코일(122)을 커버하는 하부 절연층(131)을 포함할 수 있고, 상기 상부 코일층은 상기 상부 1차 코일(141)과 상기 상부 2차 코일(142)을 커버하는 상부 절연층(132)을 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 하부 절연층(131)과 상기 상부 절연층(132)은 동일한 재질로 형성되어 하나의 절연층으로 결합 형성될 수 있다.
한편, 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)는, 상기 하부 코일층과 상기 상부 코일층 사이에 개재되며 상기 하부 1차 코일(121) 및 상기 상부 1차 코일(141)를 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 전기적으로 연결하는 제1 비아(151)와, 그리고 상기 하부 2차 코일(122)과 상기 상부 2차 코일(142)을 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 전기적으로 연결하는 제2 비아(152)를 포함할 수 있다.
이에 따라, 상기 하부 1차 코일(121) 및 상기 상부 1차 코일(141)은 내측에서 외측 방향으로 연속된 나선 형태를 가질 수 있으며, 아울러 상기 하부 2차 코일(122) 및 상기 상부 2차 코일(142) 역시 내측에서 외측 방향으로 연속된 나선 형태를 가질 수 있다.
한편, 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)는, 상기 하부 1차 코일(121)과 상기 하부 2차 코일(122)이 동일층 상에 구비되고 상기 상부 1차 코일(141)과 상기 상부 2차 코일(142)이 동일층 상에 구비된다. 또한, 상기 하부 1차 코일(121)과 상기 상부 1차 코일(141)이 상기 제1 비아(151)를 통해 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 구비되고 상기 하부 2차 코일(122)과 상기 상부 2차 코일(142)이 상기 제2 비아(152)를 통해 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 구비된다.
이에 따라, 상기 상·하부 1차 코일(141, 121)과 상기 상·하부 2차 코일(142, 122)의 각 전기 입력 리드 패턴(121a, 122a)은 서로 동일한 층 상에 구비될 수 있고, 각 전기 출력 리드 패턴(141b, 122b)은 상기 상·하부 절연층(131, 132) 중 서로 상이한 층 상에 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)는 상기 1차 패턴과 2차 패턴이 동일 수평층 상에 구비, 즉 하부 1차 코일(121)과 하부 2차 코일(122)이 동일 수평층 상에 교대로 구비되고 상부 1차 코일(141)과 상부 2차 코일(142)이 동일 수평층 상에 교대로 구비됨으로써, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)과 상기 상부 1·2차 코일(141, 142) 사이로 흐르는 자속이 서로 상쇄되어 디퍼런셜 모드에서의 임피던스를 낮출 수 있으며 이에 따라 삽입손실도 저감시켜 노이즈 제거 필터의 특성을 개선할 수 있다.
즉, 도 8a와 도 8b에 도시된 바와 같이, 종래 커먼 모드 필터와 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)의 특성을 시뮬레이션한 결과, 종래와 비교하여 본 실시예의 경우 디퍼런셜 모드의 임피던스가 낮아지고 삽입손실이 개선되는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)에서 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)을 커버하는 하부 절연층(131)은, 1차 코팅층(131a)과 상기 1차 코팅층(131a)의 상면을 평탄화하기 위한 2차 코팅층(131b)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)을 커버하기 위한 하부 절연층(131)을 한 번의 코팅으로 형성할 경우 상기 하부 절연층(130)의 상면에 요철이 형성될 수 있으며 이에 따라 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)의 상면에 상기 상부 1·2차 코일(141, 142)을 정확한 위치 및 형태로 형성하기 어렵다.
따라서, 도 9b에서와 같이 상면에 요철을 갖는 1차 코팅층(131a) 상에 2차 코팅층(131b)을 형성함으로써 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)을 커버하는 하부 절연층(131)의 상면을 평탄화할 수 있으며, 이에 따라 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)의 상부에 상부 1·2차 코일(141, 142)을 정확하게 형성할 수 있다.
한편, 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)을 커버하는 하부 절연층(131)을 두 번의 코팅 공정을 통해 형성하더라도, 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)이 형성되지 않은 영역 즉 상기 하부 절연층(131)의 최내곽 및 최외곽의 상면에는 코팅이 되지 않는 경우가 발생할 수 있으며, 이에 따라 상기 코팅이 되지 않는 영역에 위치하는 상기 상부 1·2차 코일(141, 142)의 배열이 틀어질 수 있다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)의 폭을 상기 상부 1·2차 코일(141, 142)의 폭보다 크게 형성할 수 있다.
특히, 상기 하부 1·2차 코일(121, 122) 중 최내곽 패턴과 최외곽 패턴의 폭을 상기 최내곽 패턴과 상기 최외곽 패턴 사이에 위치되는 패턴의 폭보다 크게 형성할 수 있다.
한편, 상기 상부 자성체(160)는 상기 상부 1·2차 코일(141, 142)의 상부에 페라이트 계열의 자성 물질을 충진하여 형성될 수 있으며, 이때 자세하게 도시하진 않았지만 상기 상부 자성체(160)의 중심부위는 상기 하부 1·2차 코일(121, 122)의 중심까지 연장 형성될 수 있다.
따라서, 상기 상부 자성체(160)의 연장 형성으로 인한 자속 밀도의 향상으로 본 실시예의 노이즈 제거 필터(100)의 성능 및 특성을 보다 높일 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 노이즈 제거 필터의 일실시예 110: 하부 자성체
121, 122: 하부 1·2차 코일 130: 코일층
131: 하부 절연층 132: 상부 절연층
141, 142: 상부 1·2차 코일 151, 152: 제1·2 비아
160: 상부 자성체

Claims (6)

  1. 하부 1차 코일과 하부 2차 코일이 나란하게 권선된 하부 코일층;
    상기 하부 1차 코일의 상부에 배치되는 상부 2차 코일과 상기 하부 2차 코일의 상부에 배치되는 상부 1차 코일이 나란하게 권선된 상부 코일층; 및
    상기 하부 코일층과 상기 상부 코일층 사이에 개재되며, 상기 하부 1차 코일 및 상기 상부 1차 코일 그리고 상기 하부 2차 코일과 상기 상부 2차 코일을 각각 단일 권선 당 상기 상·하부 코일층에 교대로 연속되게 전기적으로 연결하는 제1 비아 및 제2 비아;
    를 포함하는 노이즈 제거 필터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 1차 코일 및 상기 상부 1차 코일 그리고 상기 하부 2차 코일 및 상기 상부 2차 코일은 내측에서 외측 방향으로 연속된 나선 형태를 갖는 노이즈 제거 필터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 코일층의 하부에 구비되는 하부 자성체, 그리고 상기 상부 코일층의 상부에 구비되는 상부 자성체를 포함하며; 상기 상부 자성체는 상기 하부 코일층의 중심까지 연장 형성되는 노이즈 제거 필터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 1·2차 코일을 커버하는 하부 절연층과, 상기 상부 1·2차 코일을 커버하는 상부 절연층을 포함하며; 상기 하부 절연층은, 상기 하부 1·2차 코일을 커버하는 1차 코팅층과 상기 1차 코팅층의 상면을 평탄화하기 위한 2차 코팅층을 포함하는 노이즈 제거 필터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 1·2차 코일의 수평 폭은 상기 상부 1·2차 코일의 수평 폭보다 크게 형성되는 노이즈 제거 필터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하부 1·2차 코일 중 최내곽 코일과 최외곽 코일의 수평 폭은, 상기 최내곽 코일과 상기 최외곽 코일 사이에 위치되는 코일의 수평 폭보다 크게 형성되는 노이즈 제거 필터.
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