KR20190024939A - 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법 - Google Patents

스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 외벽과 내벽의 상,하부분만을 용접함으로써 제작 공정 및 제작 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖고, 용접 부위를 줄여 용접 속도 상승으로 인한 생산성 증가 및 용접 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 있으며, 스팀탱크의 제작시 용접부위를 최소화하고, 모서리부분을 라운드지게 형성함으로써 스팀탱크의 최대 압력이 증가되는 장점을 갖는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법은, 규격화된 스팀 보일러의 용량에 대응되게 설치되는 스팀탱크의 형상과 사이즈에 맞게 고온 및 고압을 견디는 강판제를 이용하여 내벽용과 외벽용의 2개의 구성의 피가공물을 형성하기 위해 절단하는 절단단계와, 상기 절단된 상기 피가공물 중 내벽용 피가공물을 이용하여 유체가 수용되는 공간부가 형성된 원통체의 내벽을 형성하되, 상기 내벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 어느 하나의 단부를 외측으로 라운드지게 절곡시켜 내벽 연장부를 형성하는 내벽 연장부 절곡단계를 포함하는 내벽 형성단계와, 상기 내벽의 외주연에 일정간격 이격된 내주연을 갖도록 상기 내벽의 직경보다 크게 형성시켜 상기 내벽을 감쌀 수 있게 상기 피가공물 중 외벽용 피가공물을 이용하여 원통체의 외벽이 형성되게 하되, 상기 외벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 상기 내벽 연장부가 형성된 상기 내벽의 단부와 대향된 반대측 단부를 내측으로 라운드지게 절곡시켜 외벽 연장부를 형성하는 외벽 연장부 절곡단계를 포함하는 외벽 형성단계 및 상기 내벽과 상기 외벽의 사이에 일정한 간극으로 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 내벽과 상기 외벽을 결합시켜 상기 스팀탱크가 형성되게 하되, 상기 내벽과 상기 외벽이 만나는 2곳의 용접 포인트를 용접시켜 상기 스팀탱크가 형성되게 하는 용접단계 및 상기 용접단계를 거쳐 형성된 상기 스팀탱크의 용접 부위의 결함을 확인하는 검사단계를 포함하는 탱크 결합단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법{PRODUCTION METHOD OF STEAM TANK OF STEAM BOILER}
본 명세서에 개시된 내용은 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법에 관한 것으로, 특히, 열전달을 통해 온수나 증기를 공급하는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 보일러(boiler)는 석유, 석탄 등의 연료를 연소시켜 물의 열전달을 통해 온수나 증기를 공급하는 장치이다. 보일러 중에서 일반적으로 사용되고 있는 스팀 보일러는 밀폐된 강판제 용기속에서 물을 가열하여 증발시킨 증기(스팀)을 사용하며, 이와 같이 생성된 스팀은 대부분 사우나 또는 찜질방 등과 같은 곳에 난방용으로 사용되거나 열교환기를 통해서 물과 열교환되어 물을 온수로 형성하게 된다.
한편, 이와 같은 스팀 보일러는 물이 공급되고 가열되는 저장소에 해당하는 스팀탱크를 구성하게 되는데, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 물이 충진되기 위한 외벽(11)과 내벽(12)을 구성하고, 이 외벽(11)과 내벽(12)의 상,하단부에는 상판(13)과 하판(14)이 각각 용접됨으로써 스팀탱크(10)가 제작되어 진다.
그러나, 종래에는 스팀탱크(10)를 제작하기 위하여 외벽(11), 내벽(12), 상판(13), 하판(14)의 총 4개의 프레임을 용접하게 되는데, 이와 같이 4부분에 용접을 하게됨으로써 조립공정이 복잡하고 조립시간이 증가할 뿐만 아니라 제품의 단가를 높이는 요인으로 작용하며, 용접 부위가 많아 용접 부위가 떨어질 확률이 높은 단점이 있다.
1. 한국 특허공개 제10-2009-0127798호(2009.12.14)
2. 한국 실용등록 제20-0173949호(1997.09.23)
3. 한국 특허공개 제10-2005-0080184호(2005.08.11)
4. 한국 특허공개 제10-2013-0058948호(2013.06.05)
스팀탱크를 제작을 위한 용접 부위를 최소화함으로써 제작 공정 및 제작 시간을 최대한 줄일 수 있는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법을 제공하고자 한다.
용접 부위를 최소화함으로써 용접 속도 상승으로 인한 생산성 및 용접 품질을 향상시킬 수 있는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법을 제공하고자 한다.
또한, 스팀탱크의 제작시 용접부위를 최소화하고, 모서리부분을 라운드지게 형성함으로써 스팀탱크의 최대 압력이 증가되는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법을 제공하고자 한다.
실시예에 의한 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법은, 규격화된 스팀 보일러의 용량에 대응되게 설치되는 스팀탱크의 형상과 사이즈에 맞게 고온 및 고압을 견디는 강판제를 이용하여 내벽용과 외벽용의 2개의 구성의 피가공물을 형성하기 위해 절단하는 절단단계와, 상기 절단된 상기 피가공물 중 내벽용 피가공물을 이용하여 유체가 수용되는 공간부가 형성된 원통체의 내벽을 형성하되, 상기 내벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 어느 하나의 단부를 외측으로 라운드지게 절곡시켜 내벽 연장부를 형성하는 내벽 연장부 절곡단계를 포함하는 내벽 형성단계와, 상기 내벽의 외주연에 일정간격 이격된 내주연을 갖도록 상기 내벽의 직경보다 크게 형성시켜 상기 내벽을 감쌀 수 있게 상기 피가공물 중 외벽용 피가공물을 이용하여 원통체의 외벽이 형성되게 하되, 상기 외벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 상기 내벽 연장부가 형성된 상기 내벽의 단부와 대향된 반대측 단부를 내측으로 라운드지게 절곡시켜 외벽 연장부를 형성하는 외벽 연장부 절곡단계를 포함하는 외벽 형성단계 및 상기 내벽과 상기 외벽의 사이에 일정한 간극으로 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 내벽과 상기 외벽을 결합시켜 상기 스팀탱크가 형성되게 하되, 상기 내벽과 상기 외벽이 만나는 2곳의 용접 포인트를 용접시켜 상기 스팀탱크가 형성되게 하는 용접단계 및 상기 용접단계를 거쳐 형성된 상기 스팀탱크의 용접 부위의 결함을 확인하는 검사단계를 포함하는 탱크 결합단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같은 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법은, 외벽과 내벽의 상,하부분만을 용접함으로써 제작 공정 및 제작 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 단가를 낮출 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 용접 부위를 줄여 용접 속도 상승으로 인한 생산성 증가 및 용접 품질을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 스팀탱크의 제작시 용접부위를 최소화하고, 모서리부분을 라운드지게 형성함으로써 스팀탱크의 최대 압력이 증가되는 장점을 갖는다.
도 1은 종래 스팀탱크 제작의 표현하기 위한 도면.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법의 개략적인 순서도.
도 3은 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법의 구체적인 순서도.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법을 설명하기 위한 스팀탱크 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법의 개략적인 순서도, 도 3은 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법의 구체적인 순서도, 도 4는 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법을 설명하기 위한 스팀탱크 도면이다.
도 2 내지 4를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법(S)은 열전달을 통해 온수나 증기를 공급하는 일반적인 스팀 보일러에서의 스팀탱크를 만들기 위한 제작방법에 관한 것으로, 본 개시에서는 스팀탱크, 커버, 유체 유입구, 스팀배출구, 열전도체, 히터, 보온재 등 스팀 보일러가 속한 관련기술에서 통상적으로 사용되는 구성요소에 대해서는 설명은 생략하고 스팀탱크(100)를 만들기 위한 제작방법에 관하여만 설명하기로 한다.
본 개시의 실시예에 따른 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법(S)은 절단단계(S1), 내벽 형성단계(S2), 외벽 형성단계(S3) 및 탱크 결합단계(S4)를 포함하는 단계로 이루어진다.
절단단계(S1)는 스팀 보일러의 용량에 대응되게 설치되는 스팀탱크(100)를 형성하기 위한 피가공물을 재단하는 단계이다. 절단단계(S1)는 규격화된 스팀 보일러에 설치될 스팀탱크(100)의 형상과 사이즈에 맞춰 피가공물을 잘라내는 작업 단계를 말하며, 이때 사용되는 피가공물은 스팀 보일러에 공급되는 물 등의 유체가 열전달 될 때 발생하는 고온 및 고압을 견디도록 스팀 보일러의 제작시 통상적으로 사용되는 강판제일 수 있다. 다시 말해, 절단단계(S1)는 강판제의 피가공물로 스팀탱크(100)의 형상과 사이즈에 맞춰 잘라내어 스팀탱크(100)를 제작하기 위한 일종의 준비과정에 속한다. 이때, 본 개시의 스팀탱크(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 외벽(11), 내벽(12), 상판(13), 하판(14) 등의 4개의 프레임으로 구성하고 이를 결합시키는 종래의 스팀탱크(10) 제작방법과 달리 내벽용과 외벽용의 2개의 구성으로만 절단하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 본 개시의 절단단계(S1)에서는 재단 소요시간이 종래에 비해 반으로 줄어든다.
내벽 형성단계(S2)는 절단된 피가공물 중 하나를 이용하여 유체가 수용되는 공간부가 형성된 원통체의 내벽(110)을 형성하는 단계이다. 내벽 형성단계(S2)는 절단단계(S1)에서 준비된 내벽용과 외벽용의 2개의 피가공물 중 내벽용 피가공물을 이용해 스팀탱크(100)의 내벽(110)을 형성하는 단계로서, 내부에 유체가 수용될 수 있게 피가공물을 원통체 형상으로 가공한다. 이때, 가공방법은 단조, 롤링, 펀칭 등 금속 가공시에 사용되는 다양한 방법의 기술이 접목될 수 있다. 한편, 내벽 형성단계(S2)는 도 3에 도시된 바와 같이 내벽(110)의 길이방향 양단부 중 어느 하나의 단부를 외측으로 절곡되게 형성하는 내벽 연장부 절곡단계(S2')를 포함한다. 내벽 연장부 절곡단계(S2')는 내벽 형성단계(S2)를 거쳐 원통체 형상인 내벽(110)의 길이방향 즉, 상측 또는 하측에 위치된 단부를 외측으로 절곡시킴으로 내벽 연장부(112)를 형성시키는 것을 말한다. 이때, 성형은 내벽 형성단계(S2)에서 전술된 금속 가공 기술의 다양한 방법이 접목될 수 있다. 여기서, 내벽 연장부(112)는 후술될 외벽(120)과 결합되는 부분으로서, 내벽(110)의 상측 부위를 절곡한 경우 종래의 스팀탱크 제작에서의 상판(13)에 해당되거나, 내벽(110)의 하측 부위를 절곡한 경우 종래의 스팀탱크 제작시의 하판(14)에 해당될 수 있다. 즉, 종래와 달리 별도의 상판용과 하판용을 제작하지 않고 하나의 피가공물로 상판 또는 하판 중 어느 하나가 내벽(110)에 일체로 성형되게 하는 것을 말한다. 이때, 내벽 연장부 절곡단계(S2')는 스팀탱크(100)에 가해질 압력의 영향이 최소화될 수 있도록 내벽 연장부(112)를 라운드지게 형성되게 하는 것이 가장 바람직하나 이에 국한하지 않는다.
외벽 형성단계(S3)는 내벽(110)의 외주연에 일정간격 이격된 내주연을 갖고 내벽(110)을 감쌀 수 있게 피가공물 중 다른 하나를 이용하여 원통체의 외벽(120)이 형성되게 하는 단계이다. 외벽 형성단계(S3)는 2개의 피가공물 중 외벽용 피가공물을 이용하여 전술된 내벽 형성단계(S2)와 동일한 방법으로 내벽(110)의 형상에 대응되는 외벽(120)을 형성하는 것이므로, 전술된 내벽 형성단계(S2)의 설명으로 대체하고 별도의 설명은 생략한다. 이때, 외벽(120)의 직경은 내벽(110)의 직경보다 크게 형성시켜 내벽(110)의 외측에서 감쌀 수 있도록 하되, 내벽(110)의 외측에서 일정한 간격이 유지되도록 내벽(110)의 외주연에 대응되는 내주연을 갖도록 함이 바람직하다. 한편, 외벽 형성단계(S3)는 도 3에 도시된 바와 같이 외벽(120)의 길이방향 양단부 중 어느 하나의 단부를 내측으로 절곡되게 형성하는 외벽 연장부 절곡단계(S3')를 포함한다. 외벽 연장부 절곡단계(S3')는 전술된 내벽 연장부 절곡단계(S2')에서와 같은 방법으로 원통체 형상인 외벽(120)의 길이방향 즉, 상측 또는 하측에 위치된 단부를 내측으로 절곡시킴으로써 외벽 연장부(122)를 형성시키는 것을 말한다. 이때, 외벽 연장부(122)는 내벽(110)의 상측 단부에 내벽 연장부(112)가 형성된 경우 반대쪽인 외벽(120)의 하측 단부에 형성되는 것이 바람직하며, 이와 반대일 경우에는 외벽(120)의 상측에 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 동일한 방향으로 형성시켜 내벽(110)이나 외벽(120) 중 하나를 상하 방향으로 뒤집어 배치하는 방법도 가능하다. 외벽 연장부 절곡단계(S3')의 외벽 연장부(122)는 내벽(110)에 결합될 수 있도록 내벽 연장부 절곡단계(S2')의 내벽 연장부(112)와 달리 내측 방향으로 절곡되는 것을 제외하고는 내벽 연장부 절곡단계(S2')의 내벽 연장부(112)와 대동소이 하므로 내벽 연장부 절곡단계(S2')의 설명으로 대체하며 별도의 설명은 생략한다. 전술된 바에 따른 외벽 연장부(122)와 내벽 연장부(112)는 내벽(110)과 외벽(120)의 각각에 결합됨으로써 스팀탱크(100)의 형상을 갖추도록 한다.
탱크 결합단계(S4)는 내벽(110)과 외벽(120) 사이에 밀폐된 공간이 형성되도록 내벽(110)과 외벽(120)을 결합시켜 스팀탱크(100)가 형성되게 하는 단계이다. 탱크 결합단계(S4)는 내벽 연장부(112)가 외벽(120)의 내주연에 맞닿은 부위와 외벽 연장부(122)가 내벽(110)의 외주연에 맞닿은 부위를 결합시켜 최종적인 스팀탱크(100)의 형상으로 제작되게 하는 단계이다. 이를 통해 내벽(110)과 외벽(120)의 사이는 일정한 간극으로 유지된 밀폐 공간이 형성된 스팀탱크(100)가 제작되게 된다. 이때, 결합 방법은 용접에 의한 방법이 가장 바람직하나 이에 한정하지 않는다. 이를 통해, 외벽(11), 내벽(12), 상판(13), 하판(14)을 상호 연결시켜 4곳을 용접하는 종래의 기술과는 달리 2곳의 용접으로도 스팀탱크(100)를 형성할 수 있어 용접 공정이 반으로 줄어들게 된다. 또한, 외벽(120)과 내벽(110)의 상하부분만을 용접함으로써 제작 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 단가를 낮출 수 있는 장점이 있다. 특히, 용접 포인트가 2군데로 줄었기 때문에 스팀탱크(100)의 최대압력을 증가시킬 수 있는 상승적인 효과가 발생한다. 한편, 탱크 결합단계(S4)는 스팀탱크(100)의 용접 부위의 결함을 확인하는 검사단계(S4')를 포함한다. 검사단계(S4')는 용접을 행한 후 용접 부위의 결함을 확인할 때 통상적으로 사용되는 다양한 비파괴 검사방법이 사용될 수 있으며, 이는 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 또한, 검사단계(S4')에는 스팀탱크(100)의 탱크압력 검사가 병행될 수 있음은 자명하다.
전술된 바에 의한 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법(S)을 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 피가공물을 제단하여 내벽(110)과 외벽(120)을 준비한다.
이후, 내벽(110)의 단부를 라운드지게 절곡하여 내벽 연장부(112)를 형성하고, 외벽(120)의 단부를 라운드지게 절곡하여 외벽 연장부(122)를 형성한다. 물론, 외벽 연장부(122)를 먼저 형성한 후 내벽 연장부(112)를 뒤에 형성하는 것도 가능함은 자명하다.
다음, 외벽(120)이 내벽(110)의 외측에서 감싸도록 내벽 연장부(112)가 외벽 연장부(122)가 형성되지 않은 외벽(120)의 단부에 위치되게 한다. 이와 반대로, 외벽 연장부(122)가 내벽 연장부(112)가 형성되지 않은 내벽(110)의 단부에 위치되게 하는 것도 가능하다.
이후, 내벽 연장부(112)와 외벽(120) 그리고 외벽 연장부(122)와 내벽(110)이 맞닿은 부분을 용접시켜 최종적인 스팀탱크(100)를 제작한다.
끝으로, 비파괴 검사, 압력검사 등을 행함으로써 스팀탱크(100)의 제작이 완료된다.
이상에서와 같은 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법은, 외벽과 내벽의 상,하부분만을 용접함으로써 제작 공정 및 제작 시간을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제품의 단가를 낮출 수 있고, 용접 부위를 줄여 용접 속도 상승으로 인한 생산성 증가 및 용접 품질을 향상시킬 수 있으며, 스팀탱크의 제작시 용접부위를 최소화하고, 모서리부분을 라운드지게 형성함으로써 스팀탱크의 최대 압력이 증가되는 장점을 갖는다.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.
10 : 종래의 스팀탱크 11 : 외벽
12 : 내벽 13 : 상판
14 : 하판
S : 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법 S1 : 절단단계
S2 : 내벽 형성단계 S2' : 내벽 연장부 절곡단계
S3 : 외벽 형성단계 S3' : 외벽 연장부 절곡단계
S4 : 탱크 결합단계 S4' : 검사단계
100 : 스팀탱크 110 : 내벽
112 : 내벽 연장부 120 : 외벽
122 : 외벽 연장부

Claims (1)

  1. 규격화된 스팀 보일러의 용량에 대응되게 설치되는 스팀탱크의 형상과 사이즈에 맞게 고온 및 고압을 견디는 강판제를 이용하여 내벽용과 외벽용의 2개의 구성의 피가공물을 형성하기 위해 절단하는 절단단계;
    상기 절단된 상기 피가공물 중 내벽용 피가공물을 이용하여 유체가 수용되는 공간부가 형성된 원통체의 내벽을 형성하되, 상기 내벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 어느 하나의 단부를 외측으로 라운드지게 절곡시켜 내벽 연장부를 형성하는 내벽 연장부 절곡단계를 포함하는 내벽 형성단계;
    상기 내벽의 외주연에 일정간격 이격된 내주연을 갖도록 상기 내벽의 직경보다 크게 형성시켜 상기 내벽을 감쌀 수 있게 상기 피가공물 중 외벽용 피가공물을 이용하여 원통체의 외벽이 형성되게 하되, 상기 외벽의 상측 또는 하측의 길이방향 양단부 중 상기 내벽 연장부가 형성된 상기 내벽의 단부와 대향된 반대측 단부를 내측으로 라운드지게 절곡시켜 외벽 연장부를 형성하는 외벽 연장부 절곡단계를 포함하는 외벽 형성단계; 및
    상기 내벽과 상기 외벽의 사이에 일정한 간극으로 밀폐된 공간이 형성되도록 상기 내벽의 상기 내벽 연장부가 상기 외벽의 내주연에 맞닿는 부위와 상기 외벽의 상기 외벽 연장부가 상기 내벽의 외주연에 맞닿는 부위를 결합시켜 상기 스팀탱크가 형성되게 하되, 상기 내벽과 상기 외벽이 만나는 2곳의 용접 포인트를 용접시킴으로써 용접 부위를 줄여 용접 공정 및 제작 시간을 줄이면서 상기 스팀탱크의 최대압력을 증가되도록 상기 스팀탱크가 형성되게 하는 용접단계 및 상기 용접단계를 거쳐 형성된 상기 스팀탱크의 용접 부위의 결함을 비파괴 검사로서 확인 및 상기 스팀탱크의 탱크압력을 검사하는 검사단계를 포함하는 탱크 결합단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스팀 보일러의 스팀탱크 제작방법.
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