KR20170048027A - 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제작장치 및 광섬유 플레이트 제작방법 - Google Patents

실타래 방식의 광섬유 플레이트 제작장치 및 광섬유 플레이트 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광섬유를 모아 빛을 전달하는 광섬유 플레이트를 제조하기 위한 광섬유 플레이트 제조장치 및 광섬유 플레이트 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치는 광섬유를 공급하는 광섬유 공급부, 상기 광섬유에서 공급되는 광섬유가 복수의 층을 이루도록 둘레에 감기는 권취부재, 및 상기 권취부재에 권취된 광섬유가 서로 접착되도록 본딩액을 도포하는 본딩액 도포부를 포함한다. 따라서, 광섬유가 균일하게 정렬된 광섬유 플레이트를 용이하게 제조하여 선명한 영상을 전달할 수 있다.

Description

실타래 방식의 광섬유 플레이트 제작장치 및 광섬유 플레이트 제작방법{a manufacturing apparatus for optical-fiber plate of skein-type and a manufacturing method of optical-fiber plate}
본 발명은 광섬유를 모아 빛을 전달하는 광섬유 플레이트를 제조하기 위한 광섬유 플레이트 제조장치 및 광섬유 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유는 빛을 전달하는 케이블로서, 광학기술이 발전하면서, 그 활용도가 높아지고 있다.
이러한 광섬유를 활용하는 일례로는 한국공개특허 제10-2006-0109672호(2006.10.23.공개)의 "디스플레이확대장치 및 이의 제조방법"가 개시된 바가 있다.
종래의 디스플레이확대장치는 입력단에 조사된 빛을 출력단으로 전달하는 광전달매체들을 단면이 디스플레이장치의 화면에 대응되는 형상을 가지며 상기 화면보다 큰 광전달다발을 형성하는 단계와, 상기 광전다발을 형성하는 단계에서 형성된 상기 광전달다발의 길이 방향 중 적어도 한 가압지점의 단면을 상기 디스플레이장치의 화면에 대응되는 크기로 가압 성형하는 단계를 포함하여 제조되었다.
이러한 방법으로 제조된 디스플레이확대장치는 광전다발의 출사면이 입사면보다 크게 제작되어 영상을 확대하여 볼 수 있었다.
하지만, 종래의 디스플레이확대장치의 제조방법은 광다발을 모을 때, 묶음의 형태로 모아 제조하기 때문에 광섬유가 불규칙적으로 배열되어 출사면으로 출사되는 영상이 왜곡되어 깨끗한 품질의 영상을 얻기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광섬유를 균일하게 배열시켜 균일한 영상을 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 광섬유 플레이트를 단시간 안에 대량생산할 수 있는 광섬유 플레이트 제조장치 및 광섬유 플레이트 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치는 광섬유를 공급하는 광섬유 공급부, 상기 광섬유에서 공급되는 광섬유가 복수의 층을 이루도록 둘레에 감기는 권취부재, 및 상기 권취부재에 권취된 광섬유가 서로 접착되도록 본딩액을 도포하는 본딩액 도포부를 포함한다.
상기 광섬유 공급부는 상기 광섬유가 상가 권취부재에 감기는 위치를 설정하는 위치설정롤을 포함할 수 있다.
상기 본딩액은 UV경화레진이고, 상기 본딩액이 경화되도록 상기 권취부재에 UV를 조사하는 UV램프를 포함할 수 있다.
상기 본딩액 도포부와 상기 UV램프의 사이에 설치되어 상기 UV램프의 빛이 상기 본딩액 도포부로 유입되는 것을 차단하는 UV차단부재를 포함할 수 있다.
상기 권취부재는 사각의 판의 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 광섬유 플레이트의 제조방법은 광섬유를 권취부재에 공급하는 단계, 상기 권취부재에 공급되는 광섬유에 본딩액을 도포하는 단계, 상기 권취부재를 회전시켜 상기 본딩액이 도포된 광섬유를 상기 권취부재의 둘레에 복수 층을 이루도록 광섬유를 감는 단계, 및 상기 권취부재의 전방에 위치되는 광섬유와 후방에 위치되는 광섬유가 분리되도록 상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계를 포함한다.
상기 본딩액은 UV경화레진이고, 상기 광섬유를 감는 단계는 상기 본딩액이 도포된 광섬유에 상기 본딩액이 경화되도록 UV를 조사하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계 이후, 상기 권취부재의 전방과 후방에 남겨진 광섬유 다발을 미리 설정된 크기로 절단하거나, 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계와 상기 광섬유 다발을 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계의 사이 또는 상기 광섬유 다발을 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계 이후, 상기 광섬유 다발의 출사면으로 사용할 면을 폴리싱처리하거나, 균일면층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 광섬유를 균일한 간격의 나선형태로 감고 적층시키는 형태로 광섬유 플레이트를 제조하여 출사면에서 균일한 영상을 표시할 수 있을 뿐만 아니라, 광섬유가 균일하게 배열된 광섬유 플레이트를 용이하게 제작할 수 있다.
또한, 한 번의 권취로 인해 두 개의 광섬유 다발을 제조할 수 있으므로 단시간 내에 대량 생산이 가능하다.
또한, 광섬유 플레이트에 폴리싱처리 또는 균일면층을 형성하여 출사면에서의 시야각을 확대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치를 도시한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치를 구성하는 위치설정롤을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치를 구성하는 권취부재를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치를 구성하는 권취부재를 개략적으로 도시된 측면도로서, 광섬유가 권취된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절개한 단면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치에 의해 권취된 광섬유 다발을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치에 의해 형성된 광섬유 다발을 절단하여 광섬유 플레이트를 제조하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치에 의해 제조된 광섬유 플레이트에 균일면층을 형성한 상태를 나타내는 측단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100)는 광섬유 공급부(110)를 포함할 수 있다.
이 광섬유 공급부(110)는 광섬유 플레이트(200)를 제조하기 위한 광섬유(210)를 공급할 수 있다.
여기서, 광섬유는 유리섬유가 아니라 유연하게 휘어질 수 있는 POF(Plastic Optical Fiber)일 수 있다.
한편, 광섬유 공급부(110)는 광섬유(210)가 미리 권취된 광섬유(210) 공급롤(111)로 구현될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광섬유 공급부(110)는 위치설정롤(115)을 포함할 수 있다.
이 위치설정롤(115)은 하기에 설명될 권취부재(130)에 광섬유(210)가 감길 위치를 설정할 수 있다.
한편, 위치설정롤(115)은 구동기구에 의해 권취부재(130)의 측방향으로 이동하도록 구성되어 이동 위치에 따라 권취부재(130)에 광섬유(210)가 감기는 위치를 설정하도록 구성되거나, 권취부재(130)의 길이와 대응되는 길이로 형성된 원기둥 형상의 롤에 나선홈(116)을 형성하여 원기둥 형상의 롤의 회전 시 나선홈(116)을 따라 광섬유(210)가 이동하는 형태로 광섬유(210)가 감기는 위치를 설정하도록 구성될 수도 있다.
여기서, 위치설정롤(115)이 원기둥 형상의 롤로 형성될 경우, 광섬유(210)가 권취부재(130)의 일측단에서 타측단까지 감긴 경우, 초기 회전하던 방향과는 반대방향으로 회전하여 다시 권취부재(130)의 타측단에서 일측단으로 감기도록 구성될 수 있다.
그리고, 위치설정롤(115)을 구동하는 구동기구는 통상의 좌우로 움직일 수 있는 기계구조로 구현되거나, 실린더에 의해 작동하도록 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100)는 권취부재(130)를 포함할 수 있다.
이 권취부재(130)는 광섬유 공급부(110)에서 공급되는 광섬유(210)를 복수의 층을 이루도록 권취할 수 있다.
한편, 권취부재(130)는 사각의 판의 형상으로 형성될 수 있으며, 둘레에 광섬유(210)를 나선형태로 복수 층을 이루도록 감을 수 있다.
여기서, 광섬유(210)는 마치 실타래에 실이 감긴 것과 같이, 권취부재(130)에 일측단에서 타측단으로 먼저 감긴 후, 그 외면으로 타측단에서 일측단으로 다시 감기는 형태로 광섬유(210)가 복수 층을 이루도록 연속적으로 감길 수 있다.
이때, 권취부재(130)의 전방 또는 후방에 권취된 광섬유(210)의 전체 두께가 형성할 광섬유 플레이트(200)의 폭 또는 길이가 될 수 있다.
한편, 권취부재(130)는 회전기구에 의해 중앙을 중심으로 회전할 수 있으며, 도면에서는 수평축을 중심으로 회전하도록 구성하였지만, 수직축을 중심으로 회전하도록 구성될 수도 있다.
이때, 권취부재(130)가 수직축을 중심으로 회전하도록 구성된 경우, 위치설정롤(115)도 권취부재(130)와 대응되도록 수직축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있으며, 회전기구는 전기모터 또는 전기모터의 동력을 벨트, 체인, 기어 등과 같은 동력전달부재에 의해 전달하여 회전하도록 구성될 수 있다.
그리고, 권취부재(130)에 광섬유(210)가 감기는 둘레 모서리 부분은 광섬유(210)가 절곡되어 끊어짐을 방지하기 위해 라운딩처리가 될 수도 있으며, 권취부재(130)에서 광섬유(210)가 감기는 둘레는 본딩액이 경화된 상태에서 용이하게 분리될 수 있는 재료로 코팅될 수도 있다.
또한, 권취부재(130)와 위치설정롤(115)은 동력전달부재에 의해 서로 연결되어 어느 하나의 회전 시 함께 회전하도록 구성될 수도 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100)는 본딩액 도포부(150)를 포함할 수 있다.
이 본딩액 도포부(150)는 광섬유(210)를 서로 접착할 본딩액을 광섬유(210)에 도포할 수 있다.
한편, 본딩액 도포부(150)는 실시예와 같이 광섬유 공급부(110)에서 권취부재(130)로 공급되는 사이에 설치되어 광섬유 공급부(110)에서 권취부재(130)로 공급되는 광섬유(210)에 본딩액을 도포할 수 있다.
그리고, 본딩액 도포부(150)는 브러시(151)(brush)에 본딩액을 공급하여 광섬유(210)가 브러시(151)를 지나도록 구성하여 광섬유(210)에 본딩액이 도포되도록 구성될 수 있다.
한편, 본딩액 도포부(150)는 분사노즐로 구현되어 권취부재(130)로 공급되는 광섬유(210)에 본딩액을 분사하거나, 권취부재(130)에 권취된 광섬유(210)에 본딩액을 분사하여 도포하는 형태로도 구성될 수 있다.
그리고, 본딩액은 광학성 접착제로 구현되거나, UV경화레진으로 구현될 수도 있다.
여기서, 본딩액이 UV에 경화되는 UV경화레진일 경우에는 권취부재(130)가 설치된 부분에 UV를 조사하여 광섬유(210)에 도포된 UV경화레진을 경화시키는 UV램프(170)가 설치될 수 있다.
또한, UV램프(170)가 설치될 경우에는 본딩액 도포부(150)로 UV램프(170)에서 조사되는 UV를 차단하는 차단부재(190)가 설치될 수도 있다.
이 차단부재(190)는 UV램프(170)에서 조사되는 UV에 의해 권취부재(130)에 광섬유(210)가 감기기 이전 본딩액이 경화되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100)는 광섬유(210)가 권취된 공급롤(111)이 설치되고, 공급롤(111)에서 공급되는 광섬유(210)가 감기는 권취부재(130)가 중앙을 중심으로 회전 가능하게 설치된다.
그리고, 권취부재(130)와 공급롤(111)의 사이에는 공급롤(111)에서 권취부재(130)로 공급되는 광섬유(210)에 본딩액을 도포하는 본딩액 도포부(150)가 설치된다.
또한, 본딩액이 UV경화레진일 경우에는 권취부재(130)가 설치된 부분에 UV를 조사하는 UV램프(170)가 설치되며, UV램프(170)가 설치될 경우에는 본딩액 도포부(150)와 UV램프(170) 사이에 UV램프(170)에서 조사되는 UV가 본딩액 도포부(150)로 유입되는 것을 방지하는 차단부재(190)가 설치될 수 있다.
그리고, 권취부재(130)와 공급롤(111)의 사이에는 공급롤(111)에서 공급되는 광섬유(210)가 권취부재(130)에 감기는 위치를 설정하는 위치설정롤(115)이 설치된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100)의 작동과정과 함께 본 발명의 실시예에 따른 광섬유 플레이트 제조방법을 함께 설명하도록 한다.
먼저, 공급롤(111)에서 광섬유(210)가 권취부재(130)로 공급되면, 광섬유(210)는 위치설정롤(115)을 지나면서, 권취부재(130)에 권취될 위치가 설정되어 권취부재(130)에 감긴다.
한편, 광섬유(210)는 권취부재(130)에 감기기 이전 본딩액 도포부(150)에 의해 본딩액이 미리 도포된 상태에서 권취부재(130)에 감기며, 권취부재(130)에 감긴 광섬유(210)는 본딩액이 경화되면서, 서로 접착된다.
이때, 본딩액이 UV경화레진일 경우에는 권취부재(130)에 UV램프(170)에 의해 UV를 조사함으로써, 본딩액이 경화되도록 구성될 수 있다.
한편, 권취부재(130)에 광섬유(210)가 권취될 때에는 권취부재(130)의 일측 끝단에서 타측 끝단으로 나선형태로 감고, 권취된 광섬유(210)의 위로 다시 권취부재(130)의 타측 끝단에서 일측 끝단으로 나선형태로 감는 형태로 권취부재(130)에 광섬유(210)가 복수의 층을 이루도록 감을 수 있다(도 5 참고).
그리고, 권취부재(130)에 미리 설정된 두께가 되도록 광섬유(210)가 감겨지면, 권취된 광섬유(210)를 권취부재(130)에서 분리하건, 광섬유(210)가 권취된 상태에서 권취부재(130)의 전방에 위치되는 광섬유(210)와 권취부재(130)의 후방에 위치되는 광섬유(210)가 분리되도록 권취된 광섬유(210)의 상단 및 하단을 절단한다(도 6 참고).
권취된 광섬유(210)를 절단할 때에는 권취부재(130)의 전방 및 후방에서 직선형태만 남도록 권취된 광섬유(210)의 절곡된 상단 및 하단을 모두 절단한다.
이렇게 광섬유(210)의 상단 및 하단을 절단하면, 두 덩어리 즉, 권취부재(130)의 전방에 위치되는 광섬유(210) 다발과 권취부재(130)의 후방에 위치되는 광섬유(210) 다발을 얻을 수 있다.
그리고, 얻어진 광섬유(210) 다발은 형성할 광섬유 플레이트(200)의 높이로 절단하거나, 미리 설정된 광섬유 플레이트(200)의 형상으로 접착하거나, 절단하여 광섬유 플레이트(200)를 제조할 수 있다(도 7 참고).
한편, 광섬유(210) 다발을 절단 또는 광섬유 플레이트(200)의 형상으로 형성한 후, 빛이 출사되는 출사면(213)으로 사용할 면에는 출사면(213)을 통해 출사되는 빛이 균일하게 확되도록 폴리싱(polishing)처리하거나, 균일면층(230)을 형성할 수 있다(도 8 참고).
여기서, 폴리싱처리는 기계적인 방법에 의한 건식 또는 화학적인 방법에 의한 습식에 의해 면을 거칠게 형성할 수 있으며, 입사면(211)도 입사되는 빛이 확산되어 입사되도록 폴리싱처리될 수도 있다.
또한, 균일면층(230)을 형성할 때에는 출사면(213)의 전체적으로 균일면용재를 도포하여 경화시키는 형태로 균일면층(230)을 형성할 수 있고, 균일면용재는 광학성 접착제 또는 광학성 코팅제가 될 수 있다.
그리고, 균일면용재는 광섬유(210)와 동일한 굴절률을 갖는 재질로 형성하여 거친면에 의해 확산된 빛을 균일하게 굴절시켜 선명한 영상을 제공할 수 있다.
한편, 폴리싱처리된 출사면(213)과 균일면층(230)은 0.1% 내지 1%의 헤이즈값을 가지거나, 글라스 값으로 95%~98%의 투과도를 가질 수 있다.
여기서, 광섬유(210)는 통상 출사면(213)의 중앙에서 120°의 시야각을 갖는데, 폴리싱처리 또는 균일면층(230)을 형성할 경우, 빛의 확산으로 인해 180°의 시야각을 확보할 수 있다.
이렇게 제조된 광섬유 플레이트(200)는 광섬유(210)의 길이방향으로 일측면이 입사면(211)이 되고, 타측면이 입사된 빛이 출사면(213)이되어 예컨대, 광섬유 플레이트(200)를 디스플레이패널에 부착할 경우, 디스플레이패널과 접촉되는 면이 입사면(211)이 되고, 그 반대방향의 면이 출사면(213)이되어 디스플레이패널의 면보다 광섬유 플레이트(200)의 높이만큼 더 돌출된 면에서 영상을 표시함으로써, 영상에 입체적인 효과를 부여할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치(100) 및 광섬유 플레이트 제조방법에 의해 제조된 광섬유 플레이트(200)는 광섬유(210)를 균일하게 정렬하여 광섬유 플레이트(200)를 제조함으로써, 전체적으로 균일하게 빛을 전달하는 광섬유 플레이트(200)제조할 수 있다.
또한, 광섬유(210)를 권취 후 절단하면 두 개의 광섬유(210) 다발이 제조됨으로 광섬유 플레이트(200)를 단시간 내에 대량 생산할 수 있다.
또한, 출사면(213)에 폴리싱처리하거나 균일면층(230)이 형성되어 출사되는 영상의 시야각을 확대할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치
110: 광섬유 공급부 111: 공급롤
115: 위치설정롤 116: 나선홈
130: 권취부재 150: 본딩액 도포부
151: 브러시 170: UV램프
190: 차단부재 200: 광섬유 플레이트
210: 광섬유 211: 입사면
213: 출사면 230: 균일면층

Claims (9)

  1. 광섬유를 공급하는 광섬유 공급부,
    상기 광섬유에서 공급되는 광섬유가 복수의 층을 이루도록 둘레에 감기는 권취부재, 및
    상기 권취부재에 권취된 광섬유가 서로 접착되도록 본딩액을 도포하는 본딩액 도포부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유 공급부는
    상기 광섬유가 상가 권취부재에 감기는 위치를 설정하는 위치설정롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 본딩액은 UV경화레진이고,
    상기 본딩액이 경화되도록 상기 권취부재에 UV를 조사하는 UV램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 본딩액 도포부와 상기 UV램프의 사이에 설치되어 상기 UV램프의 빛이 상기 본딩액 도포부로 유입되는 것을 차단하는 UV차단부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 권취부재는 사각의 판의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 실타래 방식의 광섬유 플레이트 제조장치.
  6. 광섬유를 권취부재에 공급하는 단계,
    상기 권취부재에 공급되는 광섬유에 본딩액을 도포하는 단계,
    상기 권취부재를 회전시켜 상기 본딩액이 도포된 광섬유를 상기 권취부재의 둘레에 복수 층을 이루도록 광섬유를 감는 단계, 및
    상기 권취부재의 전방에 위치되는 광섬유와 후방에 위치되는 광섬유가 분리되도록 상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 플레이트 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 본딩액은 UV경화레진이고,
    상기 광섬유를 감는 단계는 상기 본딩액이 도포된 광섬유에 상기 본딩액이 경화되도록 UV를 조사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 플레이트 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계 이후,
    상기 권취부재의 전방과 후방에 남겨진 광섬유 다발을 미리 설정된 크기로 절단하거나, 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 플레이트 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 권취부재에 감긴 광섬유의 양단을 절단하는 단계와 상기 광섬유 다발을 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계의 사이 또는 상기 광섬유 다발을 미리 설정된 형상으로 형성하는 단계 이후,
    상기 광섬유 다발의 출사면으로 사용할 면을 폴리싱처리하거나, 균일면층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 플레이트 제조방법.
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