KR20180131028A - 기재와 표피재의 성형장치 및 성형방법 - Google Patents

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KR20180131028A
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박완수
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현대자동차주식회사
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Abstract

기재와 표피재의 성형장치, 및 성형방법이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치는 상면에 제1 성형면이 형성되고, 진공 챔버와 연결되는 진공 통로가 상기 제1 성형면으로부터 내부로 형성되는 하형, 프레스장치에 의해서 상하로 이동 가능하게 배치되고, 상기 하형의 제1 성형면과 대응하여 하면에 제2 성형면이 형성되는 상형, 상기 상형의 상기 제2 성형면의 외측에 배치되고, 상기 하형의 상면으로 이동 가능하게 배치되는 가압 부재, 및 상기 가압 부재를 상기 하형의 상면 측으로 밀어내어 상기 상형과 하형 사이로 투입되는 표피재를 상기 하형의 상면에 밀착시키는 가압 실린더를 포함할 수 있다.

Description

기재와 표피재의 성형장치 및 성형방법{FORMING DEVICE OF BASE MATERIAL AND SKIN LAYER, AND FORMIG METHOD}
본 발명은 기재를 성형하고, 성형된 기재를 따라서 수지를 사출하며, 이 성형품에 표피재를 진공으로 압착하는 공정을 하나의 금형유닛에서 수행하는 기재와 표피재의 성형장치, 및 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 내장은 도어트림, 필라트림, 패키지 트림, 헤드 라이닝 등을 들 수 있으며, 그 형태 및 재질이 매우 다양하다.
이와 같은 자동차 내장재는 제품의 고급화를 위하여 표면에는 엠보싱 등과 같은 모양 또는 무늬를 형성하고 있다.
자동차용 내장재는, 연질의 표피재와, 상기 표피재의 내측에 접합되는 기재를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다. 연질의 표피재는 부직포, 직물, PVC 레쟈, PVC, TPO, PP 폼(form), PE 폼, PU 폼 등으로 형성될 수 있다.
그리고, 표피재는, 외측 표면에 엠보싱이 형성되어 있는 표면층과 상기 표면층의 내측에 접합되는 내면층으로 구성될 수 있고, 상기 표피재의 표면층은 PVC 또는 TPO 등과 같이 상대적으로 경질의 합성수지 재로 형성되어 도어트림의 표면을 형성할 수 있다.
그리고 상기 내면층은 PP 폼(form), PE 폼 등과 같이 충격흡수성 및 소정의 큐션 기능을 가지는 재질로 형성되며, 상기 표면층의 내측에 접합되어, 표피재를 형성하게 된다.
전술한 바와 같은 구성을 가지는 내장재를 성형하기 위해서, 하나의 실시예로서 통기성을 갖는 기재를 프레스 성형하고, 이 성형된 기재에 합성수지를 사출하고, 이 성형품의 표면에 표피재를 부착하는 진공 성형공법이 필요하며, 이러한 공정들을 하나의 금형유닛에서 해결하기 위한 연구가 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
대한민국 특허공보 특1996-080504 대한민국 특허공보 10-2008-0042211
본 발명의 목적은 하나의 금형유닛을 이용하여 기재를 성형하고, 이에 수지를 사출하고, 진공성형을 이용하여 표피재를 기재에 압착할 수 있는 기재와 표피재의 성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치는 상면에 제1 성형면이 형성되고, 진공 챔버와 연결되는 진공 통로가 상기 제1 성형면으로부터 내부로 형성되는 하형, 프레스장치에 의해서 상하로 이동 가능하게 배치되고, 상기 하형의 제1 성형면과 대응하여 하면에 제2 성형면이 형성되는 상형, 상기 상형의 상기 제2 성형면의 외측에 배치되고, 상기 하형의 상면으로 이동 가능하게 배치되는 가압 부재, 및 상기 가압 부재를 상기 하형의 상면 측으로 밀어내어 상기 상형과 하형 사이로 투입되는 표피재를 상기 하형의 상면에 밀착시키는 가압 실린더를 포함할 수 있다.
상기 가압 실린더는 가압 로드를 통해서 상기 가압 부재를 밀거나 당길 수 있다.
상기 가압 부재에서 하단면에는 고정 핀이 돌출되어 형성될 수 있다.
상기 가압 부재는 상기 상형의 하면에 형성된 홈 안에 삽입되어 배치될 수 있다.
상기 하형의 상면에는 상기 고정 핀과 대응하여 고정 홈이 형성될 수 있다.
상기 상형과 상기 하형은 서로 합형되어, 상기 제1,2성형면 사이로 투입된 통기성을 가진 기재를 성형하도록 배치될 수 있다.
상기 제1,2성형면 안쪽으로 수지를 주입하는 주입 통로가 상기 하형 내부에 형성될 수 있다.
상기 제1,2성형면 안쪽으로 주입된 수지는 상기 기재의 하면과 가장자리에 경화부를 형성할 수 있다.
상기 가압 부재의 하면에 표피재가 부착되고, 상기 가압 부재는 상기 가압 실린더에 의해서 상기 표피재를 상기 하형의 상면에 밀착 고정시킬 수 있다.
상기 하형의 상면에는 상기 제1,2성형면에 의해서 형성되는 성형공간을 외부로부터 실링하는 실링 부재가 배치될 수 있다.
상기 진공 챔버는 진공 형성부와 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형방법은 하형의 제1 성형면 위로 통기성 기재를 안착시키는 단계, 제2 성형면이 형성된 상형을 상기 하형에 합형시켜, 상기 기재를 성형하는 단계, 상기 하형에서 상기 상형을 상승시키고, 상기 상형의 상기 제2 성형면의 외측의 적어도 양측에 배치되는 가압 부재의 하면에 표피재를 부착하는 단계, 상기 가압 부재를 하강시켜, 상기 표피재를 상기 하형의 상면에 고정시키는 단계, 및 상기 표피재와 상기 제1 성형면 사이에 형성된 공간에 진공을 형성하여, 상기 표피재를 상기 기재의 상면에 압착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기재를 성형하는 단계 이후에, 상기 하형의 내부에 형성된 주입 통로를 통해서 수지를 상기 기재의 하면과 가장자리 측으로 주입하여 경화부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기재를 예열하는 단계, 및 상기 표피재를 예열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 표피재를 부착하는 단계에서, 상기 가압 부재의 하면에 돌출되어 형성된 고정 핀이 상기 표피재를 관통하거나 이에 삽입될 수 있다.
상기 하형의 상기 제1 성형면과 연결된 진공 통로를 통해서 상기 표피재와 상기 제1 성형면 사이에 형성된 공간에 진공을 형성할 수 있다.
상기 표피재를 부착하는 단계 이후에, 상기 상형을 설정거리 하강하여, 상기 표피재의 하면을 상기 기재의 상면에 밀착시키는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 통기성을 갖는 기재를 성형하고, 이에 수지를 사출성형하며, 이 성형품에 표피재를 압착하는 공정을 하나의 금형유닛에서 해결함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 하나의 금형유닛에서 기재, 사출부, 및 표피재를 연속적으로 결합시켜내장재를 형성함으로써, 이 내장재의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 기재가 성형되고 수지가 사출되는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 표피재가 상형의 하면에 부착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 상형이 일부 하강하고, 가압 부재가 상기 표피재의 가장자리를 가압한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 진공압을 이용하여 표피재를 기재에 압착한 상태를 보여주는 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치를 보여주는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기재와 표피재의 성형장치는 주요 구성요소들로써 하형(110), 진공 통로(112), 제1 성형면(171), 수지 공급부(115), 진공 챔버(120), 실링 부재(130), 고정 홈(135), 고정 핀(140), 가압 부재(145), 가압 로드(155), 가압 실린더(160), 상형(100), 제2 성형면(172), 및 진공 형성부(125)를 포함한다.
상기 하형(110)의 상면에서 중심부에 볼록한 제1 성형면(171)이 형성되고, 상기 제1 성형면(171)에서 상기 하형(110)의 내부로 상기 진공 통로(112)가 형성된다.
상기 진공 통로(112)는 설정된 간격을 두고 배열되고, 상기 진공 통로(112)는 진공 챔버(120)와 연결된다. 그리고, 상기 진공 챔버(120)는 진공 형성부(125)에 연결된다. 여기서, 상기 진공 형성부(125)는 진공펌프 등으로 구성될 수 있다.
상기 하형(110)의 상면에서 상기 제1 성형면(171)의 외측에 상기 실링 부재(130)와 상기 고정 홈(135)이 각각 구성된다.
상기 상형(100)의 하면 중심부에 상기 제1 성형면(171)과 대응하여 오목한 제2 성형면(172)이 형성되고, 상기 제2 성형면(172)의 외측에는 적어도 양측에 상기 가압 부재(145)가 배치된다.
상기 가압 부재(145)는 상기 상형(100)의 하면에 형성된 홈(도면 부호 미표시)에 삽입되어 장착되고, 상기 가압 실린더(160)는 상기 가압 로드(155)를 통해서 상기 가압 부재(145)를 하부로 누르거나 상부로 당길 수 있다.
여기서, 상기 가압 실린더(160)와 상기 가압 로드(155)는 상기 상형(100)의 내부에 구성될 수 있고, 상기 가압 실린더(160)는 공압 또는 유압으로 작동되거나, 모터에 의해서 작동될 수 있다.
상기 가압 부재(145)의 하면 중심부에는 상기 고정 핀(140)이 돌출되어 형성되고, 상기 고정 핀(140)은 상기 고정 홈(135) 안으로 삽입가능하며, 상기 고정 핀(140)은 상기 고정 홈(135)의 형태와 대응하여 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 하형(110)의 제1 성형면(171) 위로 기재(150)가 안착된다.
상기 기재(150)는 통기성 재질로 만들어지면, 카본섬유, 유리섬유, 또는 글라스울과 같은 섬유부재와 수지가 결합 또는 혼합되어 만들어질 수 있다. 아울러, 상기 상형(100)이 상승한 상태에서, 상기 가압 부재(145)는 상승되어 상기 상형(100)의 안으로 삽입된 상태를 유지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 기재가 성형되고 수지가 사출되는 상태를 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 상형(100)이 프레스 기구에 의해서 하강하고, 상기 상형(100)의 제2 성형면(172)과 상기 하형(110)의 제1 성형면(171)에 의해서 상기 기재(150)가 성형된다.
그리고, 상기 기재(150)가 성형되고, 상기 수지 공급부(115)는 상기 하형(110)의 내부에 형성된 주입 통로(200)를 통해서 상기 기재(150)의 하면 측으로 수지를 주입하고, 주입된 수지는 상기 기재(150)의 하면과 상기 기재(150)의 가장자리에 도달한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 표피재가 상형의 하면에 부착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 하형(110)의 주입 통로(200)를 통해서 주입된 수지는 상기 기재(150)의 하면과 상기 기재(150)의 가장자리를 따라서 경화부(300)를 형성한다.
여기서, 성형품(310)은 기재(150)와 경화부(300)를 포함하고, 경화부(300)는 상기 기재(150)의 형태를 성형된 형태로 일정하게 유지한다.
그리고, 상기 상형(100)이 상승하고, 작업자 또는 로딩장치에 의해서 상기 상형(100)의 하면에 표피재(315)가 부착된다. 여기서, 상기 가압 부재(145)의 하면에 형성된 상기 고정 핀(140)이 상기 표피재(315)를 관통하여, 상기 표피재(315)를 상기 상형의 하면에 홀딩시킨다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기재(150)와 상기 표피재(315)는 미리 예열되고, 금형유닛으로 투입될 수 있다. 즉, 상기 기재는 예열된 상태로 상기 상형의 성형면으로 안착될 수 있고, 상기 표피재는 예열된 상태로 상기 상형의 하면에 부착될 수 있다. 여기서, 상기 기재와 상기 표피재를 예열하는 방법 및 장치에 대해서는 공지기술을 참조하며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 상형이 일부 하강하고, 가압 부재가 상기 표피재의 가장자리를 가압한 상태를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 상형(100)이 하부로 설정거리 하강하고, 상기 표피재(315)는 상기 기재(150)의 상면에 접촉된다. 여기서, 상기 하형(110)의 제1 성형면(171)과 상기 상형(100)의 제2 성형면(172)은 설정거리를 유재한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 가압 부재(145)는 상기 가압 실린더(160)에 의해서 하강하여, 상기 표피재(315)를 상기 하형(110)의 상면에 고정시킨다. 여기서, 상기 가압 부재(145)의 하면에 형성된 상기 고정 핀(140)은 상기 하형(110)의 상기 고정 홈(135)에 삽입되어, 상기 표피재(315)를 견고하게 고정할 수 있다.
또한, 상기 가압 부재(145)의 하면은 상기 상형(100)의 상면에 배치되는 실링 부재(130)에 밀착되어, 상기 표피재(315)와 상기 상형(100)의 상면 사이에 밀폐된 공간을 형성한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형장치에서 진공압을 이용하여 표피재를 기재에 압착한 상태를 보여주는 일부 단면도이다.
도 5를 참조하면, 도 4의 상태에서 상기 진공 형성부(125)가 상기 진공 챔버(120)에 진공을 형성한다.
상기 진공 챔버(120)에 형성된 진공압에 의해서 상기 진공 통로(112)를 통해서 상기 표피재(315)와 상기 상형(100) 사이에 형성된 공기를 제거하여, 상기 표피재(315)가 상기 기재(150)와 상기 경화부(300)의 상면에 압착된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기재와 표피재의 성형방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 6을 참조하면, S600에서 상기 기재(150)를 예열하고, S610에서 상기 기재(150)를 상기 하형(110)의 제1 성형면(171) 위로 안착시킨다. 여기서, S600 및 S610은 도 1과 대응될 수 있다.
S620에서 상기 상형(100)을 하강시켜 상기 하형(110)에 합형하고, 상기 기재(150)를 성형하며, S630에서 수지가 상기 하형(110)의 주입 통로(200)를 통해서 상기 기재(150)가 배치된 성형공간으로 주입된다. 그리고, 주입된 수지를 경화시켜, 경화부(300)를 형성한다. 여기서, S630 및 S630은 도 2와 대응될 수 있다.
S640에서 수지가 경화된 상태에서 상기 상형(100)이 상승하고, S650에서 상기 하형(110)의 하면에 상기 표피재(315)를 부착한다. 여기서, 상기 표피재(315)는 상기 가압 부재(145)의 하면에 돌출된 고정 핀(140)에 의해서 관통된다. 여기서, S640 및 S650은 도 3과 대응될 수 있다.
S660에서 상기 상형(100)을 설정거리 하강시키고, 상기 가압 부재(145)가 상기 가압 실린더(160)에 의해서 하강하여, 상기 표피재(315)를 상기 하형(110)의 상면에 밀착시킨다. 여기서, 상기 실링 부재(130)가 상기 가압 부재(145)와 상기 하형(110) 사이에 개재되어 실링구조가 구현된다. 여기서, S660은 도 4와 대응될 수 있다.
S670에서 상기 진공 형성부(125)는 상기 진공 챔버(120)에 진공을 형성하고, 상기 표피재(315), 상기 실링 부재(130), 및 상기 하형(110) 사이에 형성된 공간의 공기를 상기 진공 통로(112)를 통해서 제거하여, 상기 표피재(315)를 상기 기재(150)와 경화부(300)에 압착시킨다. 여기서, S670은 도 5와 대응될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 상형 110: 하형
112: 진공 통로 115: 수지 공급부
120: 진공 챔버 125: 진공 형성부
130: 실링 부재 135: 고정 홈
140: 고정 핀 145: 가압 부재
150: 기재 155: 가압 로드
160: 가압 실린더 171: 제1 성형면
172: 제2 성형면 200: 주입 통로
315: 표피재 310: 성형품
300: 경화부

Claims (17)

  1. 상면에 제1 성형면이 형성되고, 진공 챔버와 연결되는 진공 통로가 상기 제1 성형면으로부터 내부로 형성되는 하형;
    프레스장치에 의해서 상하로 이동 가능하게 배치되고, 상기 하형의 제1 성형면과 대응하여 하면에 제2 성형면이 형성되는 상형;
    상기 상형의 상기 제2 성형면의 외측에 배치되고, 상기 하형의 상면으로 이동 가능하게 배치되는 가압 부재; 및
    상기 가압 부재를 상기 하형의 상면 측으로 밀어내어, 상기 상형과 하형 사이로 투입되는 표피재를 상기 하형의 상면에 밀착시키는 가압 실린더;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  2. 제1항에서,
    상기 가압 실린더는 가압 로드를 통해서 상기 가압 부재를 밀거나 당기는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  3. 제1항에서,
    상기 가압 부재에서 하단면에는 고정 핀이 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  4. 제3항에서,
    상기 가압 부재는 상기 상형의 하면에 형성된 홈 안에 삽입되어 배치된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  5. 제4항에서,
    상기 하형의 상면에는 상기 고정 핀과 대응하여 고정 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  6. 제1항에서,
    상기 상형과 상기 하형은 서로 합형되어, 상기 제1,2성형면 사이로 투입된 통기성을 가진 기재를 성형하도록 배치된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1,2성형면 안쪽으로 수지를 주입하는 주입 통로가 상기 하형 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  8. 제7항에서,
    상기 제1,2성형면 안쪽으로 주입된 수지는 상기 기재의 하면과 가장자리에 경화부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  9. 제8항에서,
    상기 가압 부재의 하면에 상기 표피재가 부착되고, 상기 가압 부재는 상기 가압 실린더에 의해서 상기 표피재를 상기 하형의 상면에 밀착 고정시키는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  10. 제1항에서,
    상기 하형의 상면에는 상기 제1,2성형면에 의해서 형성되는 성형공간을 외부로부터 실링하는 실링 부재가 배치된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  11. 제1항에서,
    상기 진공 챔버는 진공 형성부와 연결된 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형장치.
  12. 하형의 제1 성형면 위로 통기성 기재를 안착시키는 단계;
    제2 성형면이 형성된 상형을 상기 하형에 합형시켜, 상기 기재를 성형하는 단계;
    상기 하형에서 상기 상형을 상승시키고, 상기 상형의 상기 제2 성형면의 외측의 적어도 양측에 배치되는 가압 부재의 하면에 표피재를 부착하는 단계;
    상기 가압 부재를 하강시켜, 상기 표피재를 상기 하형의 상면에 고정시키는 단계; 및
    상기 표피재와 상기 제1 성형면 사이에 형성된 공간에 진공을 형성하여, 상기 표피재를 상기 기재의 상면에 압착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
  13. 제12항에서,
    상기 기재를 성형하는 단계; 이후에,
    상기 하형의 내부에 형성된 주입 통로를 통해서 수지를 상기 기재의 하면과 가장자리 측으로 주입하여 경화부를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
  14. 제12항에서,
    상기 기재를 예열하는 단계; 및
    상기 표피재를 예열하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
  15. 제12항에서,
    상기 표피재를 부착하는 단계에서,
    상기 가압 부재의 하면에 돌출되어 형성된 고정 핀이 상기 표피재를 관통하거나 이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
  16. 제12항에서,
    상기 하형의 상기 제1 성형면과 연결된 진공 통로를 통해서 상기 표피재와 상기 제1 성형면 사이에 형성된 공간에 진공을 형성하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
  17. 제12항에서,
    상기 표피재를 부착하는 단계; 이후에,
    상기 상형을 설정거리 하강하여, 상기 표피재의 하면을 상기 기재의 상면에 밀착시키는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기재와 표피재의 성형방법.
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