KR20210067822A - 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템 - Google Patents

지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지향성 소리 파형을 송출할 수 있는 지향성 스피커를 이용하여 차량 내부의 탑승객이 자기만의 음향 콘텐츠를 즐길 수 있도록 하는 동시에 추가적인 센서의 설치 없이 차량 내부의 상황을 인지할 수 있도록 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법은 차량 내에 장착된 지향성스피커를 이용하여 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호를 송신하는 단계(S10)와, 지향성마이크를 이용하여 상기 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호가 차량 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. 또한, 음향분석기를 이용하여 수신된 음파 신호와 초음파 신호를 분석하는 단계(S30)와, 차량내부상황 인지부가 상기 음향분석기의 분석 결과를 토대로 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40) 및 상황분석기가 차량 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.

Description

지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템{In-vehicle situation recognition method and system using directional sound waveform}
본 발명은 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 지향성 소리 파형을 송출할 수 있는 지향성 스피커를 이용하여 차량 내부의 탑승객이 자기만의 음향 콘텐츠를 즐길 수 있도록 하는 동시에 추가적인 센서의 설치 없이 차량 내부의 상황을 인지할 수 있도록 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 멀티사운드시스템은 DVD 플레이어, 라디오, 네비게이션, 텔레메틱스 등으로 분류되는 차량용 멀티미디어 시스템에 포함되는 시스템 개념으로서, DVD 플레이어, 라디오, 네비게이션, 텔레메틱스 등으로부터 출력되는 출력 신호를 아날로그적인 음성신호로 변환하여 출력하는 예컨대, 스피커들과 이들 스피커들 간의 연결 및 이들을 제어하는 시스템을 총괄하는 개념으로 사용될 수 있다.
AV기기(DVD, 라디오 등)와 네비게이션, 텔레메틱스 등의 출력 음성신호는 별도의 앰프회로를 통해 프론트 스피커와 리어 스피커를 통해 출력되도록 구성되어 있다.
그런데 이러한 프론트 스피커와 리어 스피커들은 무지향성 스피커로 설계되고, 이 무지향성 스피커로 인해 탑승자가 각기 다른 음원을 듣고 싶은 경우에도 차량 내에서는 같은 음원을 들어야 하는 문제점이 있다.
즉, 탑승자 각자가 원하는 음원을 들으려고 하면 이어폰이나 헤드폰을 사용하는 경우가 있는데, 이 경우에도 자신이 원하지 않는 음원이 무지향성 스피커를 통해 들어와 노이즈 역할을 하게 된다.
따라서 무지향성 스피커에서 나오는 음원으로 인해 탑승자들은 각자의 취향에 따라 각기 다른 음원을 깨끗하게 들을 수 없는 문제점이 있다.
또한, 차량 내부 상황을 파악하여 이에 따른 다양한 서비스를 제공하고자 하는 경우, 종래에는 차량 내부 상태를 파악하기 위해 거리센서나 감지센서와 같은 다양한 초음파 센서를 요구한다.
하지만, 이러한 추가적인 센서나 장치는 서비스 제공을 위한 비용 증가의 원인이 된다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0093015호(2015년 08월 17일 공개)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 차량 내부의 탑승객들이 각자의 취향에 따라 자기만의 음향 콘텐츠를 깨끗하게 즐길 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한, 별도의 추가적인 센서를 설치하지 않고도 차량 내부의 상황을 인지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법은 차량 내에 장착된 지향성스피커를 이용하여 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호를 송신하는 단계(S10)와, 지향성마이크를 이용하여 상기 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호가 차량 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
또한, 음향분석기를 이용하여 수신된 음파 신호와 초음파 신호를 분석하는 단계(S30)와, 차량내부상황 인지부가 상기 음향분석기의 분석 결과를 토대로 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40) 및 상황분석기가 차량 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는 상기 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기를 분석하여 대상체의 유무를 판단할 수 있다. 즉, 상기 차량내부상황 인지부는 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 큰 경우에는 탑승객이 있는 것으로 판단하고, 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 작은 경우에는 탑승객이 없는 것으로 판단한다.
또한, 상기 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는 상기 지향성스피커를 통해 송신되는 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호와, 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호 및 초음파 신호의 위상 또는 주파수 차이 변화를 분석하여 차량의 창문 또는 도어 개폐 위치를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 시스템은 지향성스피커, 음향제어기, 지향성마이크, 음향분석기, 차량내부상황 인지부 및 상황분석기를 포함할 수 있다.
상기 지향성스피커는 차량 내의 각 좌석 일측에 구비되어 해당 좌석의 탑승자에게만 청취될 수 있도록 지향성 소리 파형 또는 지향성 초음파 신호를 출력한다. 또한, 상기 음향제어기는 지향성스피커에서 출력되는 지향성 소리 파형 또는 지향성 초음파 신호의 세기와 주파수를 제어한다.
상기 지향성마이크는 지향성스피커로부터 출력되는 신호가 차량 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신한다. 또한, 상기 음향분석기는 지향성마이크에서 수신되는 음파 신호와 초음파 신호를 분석하여 음파 신호 및 초음파 신호의 세기와, 신호의 위상 및 주파수를 추출한다.
또한, 상기 차량내부상황 인지부는 음향분석기의 분석 결과를 토대로 차량 내부의 상황을 인지할 수 있다. 즉, 상기 차량내부상황 인지부는 차량 탑승자의 위치, 창문이나 도어의 개폐 여부를 인지할 수 있다.
또한, 상기 상황분석기는 차량내부상황 인지부에서 인지된 차량 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템은 차량 내부의 탑승객이 자기만의 음향 콘텐츠를 즐길 수 있도록 함과 동시에 별도의 추가적인 센서를 설치하지 않고도 차량 내부의 상황을 인지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성스피커 및 지향성마이크의 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부 상황 인지 방법을 나타내는 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템(10)을 나타내는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템(10)을 나타내는 구성도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성스피커(100) 및 지향성마이크(300)의 설치 위치를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템(10)은 지향성스피커(100), 음향제어기(200), 지향성마이크(300), 음향분석기(400), 차량내부상황 인지부(500) 및 상황분석기(600)를 포함할 수 있다.
이때, 도 3에서 도시된 바와 같이 차량(20) 내부에는 다수의 지향성스피커(100)와 지향성마이크(300)가 설치될 수 있다.
지향성스피커(100)는 차량(20) 내의 각 좌석 일측에 구비되어 해당 좌석의 탑승자에게만 청취될 수 있도록 지향성 소리 파형 또는 지향성 초음파 신호를 출력한다. 또한, 음향제어기(200)는 지향성스피커(100)에서 출력되는 지향성 소리 파형 또는 지향성 초음파 신호의 세기와 주파수를 제어한다.
즉, 지향성스피커(100)는 직진성이 강한 음파를 이용하여 차량(20) 내부의 승객이 음향제어기(200)를 통해 자기만의 음향 콘텐츠를 즐길 수 있도록 제공한다.
지향성마이크(300)는 지향성스피커(100)로부터 출력되는 신호가 차량(20) 내부에서 대상체에 의해 반사되는 반사파를 수신할 수 있다. 즉, 지향성스피커(100)에서 송출되는 직진성이 강한 음파가 대상체에 부딪힐 경우 반사되는 경향도 강하기 때문에 지향성마이크(300)에서 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기를 측정하여 대상체의 유무를 판단할 수 있다.
음향분석기(400)는 지향성마이크(300)에서 수신되는 음파 신호와 초음파 신호를 분석하여 음파 신호 및 초음파 신호의 세기와, 신호의 위상 및 주파수를 추출한다.
차량내부상황 인지부(500)는 음향분석기(400)의 분석 결과를 토대로 차량(20) 내부의 상황을 인지할 수 있다. 즉, 차량내부상황 인지부(500)는 차량(20) 탑승자의 위치, 창문이나 도어의 개폐 여부를 인지할 수 있다.
예를 들어, 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 큰 경우에는 탑승객이 있다고 판단하고, 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 작은 경우에는 탑승객이 없는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 지향성스피커(100)에서 송출된 음파 신호 또는 초음파 신호가 차량(20)의 창문이나 도어, 트렁크가 오픈(Open) 되어 발생되는 풍절음과 합성될 경우 반사되는 음파 신호와 초음파 신호는 상기 풍절음의 발원지 위치에 따라 위상 또는 주파수가 다르게 변하게 된다.
따라서, 차량내부상황 인지부(500)는 지향성스피커(100)에서 송출되는 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호와 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 합성파의 위상 또는 주파수 차이의 변화를 통해 풍절음의 발원지를 파악할 수 있다.
또한, 차량내부상황 인지부(500)는 지향성스피커(100)로부터 발신되는 음파 신호 또는 초음파 신호의 반사파가 주변의 지향성마이크(300)로 수신되는 정도에 따라 바람의 방향을 예측할 수 있다.
일반적으로 차량(20)의 창문이나 도어 개폐로 발생하는 풍절음의 경우 차량(20)의 진행 방향에 따른 도플러 효과(Doppler effect)로 인해 풍절음의 발원지 근처에서는 상대적으로 안정적인 저주파가 발생하고, 먼 위치에서는 상대적으로 불안정한 고주파가 발생하는 특성을 갖는다.
따라서, 차량내부상황 인지부(500)는 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 주파수를 토대로 풍절음의 발원지를 파악하고, 창문이나 도어의 개폐 위치를 확인할 수 있다.
상황분석기(600)는 차량내부상황 인지부(500)에서 인지된 차량(20) 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템(10)은 알림부(700)와 저장부(800)를 더 포함할 수 있다. 알림부(700)는 상황분석기(600)의 제어에 따라 동작 되어 운전자 또는 탑승자에게 알림 기능을 제공할 수 있다.
예를 들어, 차량내부상황 인지부(500)를 통해 탑승자의 위치와, 창문이나 도어의 개폐 여부가 확인된 후에 상황분석기(600)는 탑승자의 위치와 창문이나 도어의 개폐 여부를 비교하여 창문이나 도어가 의도적인 개폐인지 아닌지를 판별할 수 있다.
또한, 상황분석기(600)는 판별 결과 창문이나 도어의 개폐가 의도적인 경우에는 노이즈캔설링(Noise cancelling) 기능을 활성화하기 위해 지향성스피커(100)를 통해 노이즈 반사파를 발생할 수 있다.
또한, 상황분석기(600)의 판단결과 차량(20)의 창문이나 도어의 개폐가 의도적이지 않고 실수로 개폐된 경우 운전자에게 경고 알림을 제공하여 정상적인 동작을 유도할 수 있다.
또한, 저장부(800)는 각각의 차량(20) 내부 상황에 따른 기준 신호 정보와 이에 따라 대응되는 서비스 정보를 저장할 수 있다. 상기 기준 신호 정보는 차량(20)의 창문이나 도어의 개폐 여부에 따른 반사파의 정보를 미리 추출하여 저장할 수 있다.
따라서, 차량내부상황 인지부(500)는 지향성마이크(300)를 통해 수신된 신호와 저장부(800)에 미리 저장된 기준 신호 정보를 비교하여 차량(20) 탑승자의 위치, 창문이나 도어의 개폐 여부를 인지할 수 있다.
또한, 저장부(800)는 탑승자의 위치, 각각의 창문이나 도어의 개폐 여부에 따라 대응되는 서비스를 미리 저장하여 상황분석기(600)의 제어에 따라 운전자 또는 탑승자에게 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부상황인지 시스템(10)은 추가적인 시스템 비용 부담이 없이 차량(20)의 창문이나 도어의 개폐 여부를 판단하고, 승객을 식별할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부 상황 인지 방법을 나타내는 순서도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 차량내부 상황 인지 방법은 차량(20) 내에 장착된 지향성스피커(100)를 이용하여 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호를 송신하는 단계(S10)와, 지향성마이크(300)를 이용하여 상기 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호가 차량(20) 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신하는 단계(S20)를 포함할 수 있다.
또한, 음향분석기(400)를 이용하여 수신된 음파 신호와 초음파 신호를 분석하는 단계(S30)와, 음향분석기(400)의 분석 결과를 토대로 차량(20) 내부의 상황을 인지하는 단계(S40) 및 차량(20) 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 차량(20) 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기를 분석하여 대상체의 유무를 판단할 수 있다.
즉, 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 큰 경우에는 탑승객이 있는 것으로 판단하고, 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 작은 경우에는 탑승객이 없는 것으로 판단한다.
또한, 상기 차량(20) 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는 지향성스피커(100)를 통해 송신되는 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호와, 지향성마이크(300)를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 위상 또는 주파수 차이 변화를 분석하여 차량(20)의 창문 또는 도어 개폐 위치를 판단할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법 및 시스템(10)은 차량(20) 내에 지향성마이크(300)와 지향성스피커(100)의 설치만으로 고품질의 음향 콘텐츠를 즐길 수 있는 환경을 제공함과 동시에 추가적인 별도의 센서나 장치가 필요없이 차량(20) 내부 상태를 인지하여 내부 상황에 맞는 서비스를 차량(20) 탑승자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 차량내부상황인지 시스템 20 : 차량
100 : 지향성스피커 200 : 음향제어기
300 : 지향성마이크 400 : 음향분석기
500 : 차량내부상황 인지부 600 : 상황분석기
700 : 알림부 800 : 저장부

Claims (8)

  1. 차량 내에 장착된 지향성스피커를 이용하여 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호를 송신하는 단계(S10);
    지향성마이크를 이용하여 상기 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호가 차량 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신하는 단계(S20);
    음향분석기를 이용하여 수신된 음파 신호와 초음파 신호를 분석하는 단계(S30);
    차량내부상황 인지부가 상기 음향분석기의 분석 결과를 토대로 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40); 및
    상황분석기가 차량 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공하는 단계(S50)를 포함하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는
    상기 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기를 분석하여 대상체의 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차량내부상황 인지부는 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 큰 경우에는 탑승객이 있는 것으로 판단하고, 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 세기가 상대적으로 작은 경우에는 탑승객이 없는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차량 내부의 상황을 인지하는 단계(S40)는
    상기 지향성스피커를 통해 송신되는 지향성 음파 신호 또는 초음파 신호와, 상기 지향성마이크를 통해 수신되는 음파 신호와 초음파 신호의 위상 또는 주파수 차이 변화를 분석하여 차량의 창문 또는 도어 개폐 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 방법.
  5. 차량 내의 각 좌석 일측에 구비되어 해당 좌석의 탑승자에게만 청취될 수 있도록 지향성 음파 신호 또는 지향성 초음파 신호를 출력하는 지향성스피커;
    상기 지향성스피커로부터 출력되는 지향성 음파 신호 또는 지향성 초음파 신호가 차량 내부에서 대상체에 의해 반사되는 음파 신호와 초음파 신호를 수신하는 지향성마이크;
    상기 지향성스피커에서 출력되는 지향성 음파 신호 또는 지향성 초음파 신호의 세기와 주파수를 제어하는 음향제어기;
    상기 지향성마이크에서 수신되는 음파 신호와 초음파 신호를 분석하여 음파 신호 및 초음파 신호의 세기와, 신호의 위상 및 주파수를 추출하는 음향분석기;
    상기 음향분석기의 분석 결과를 토대로 차량 내부의 상황을 인지하는 차량내부상황 인지부; 및
    상기 차량내부상황 인지부에서 인지된 차량 내부의 상황에 따라 판단하여 탑승자에게 미리 설정된 서비스를 제공하는 상황분석기를 포함하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량내부상황 인지부는 차량 탑승자의 위치, 창문이나 도어의 개폐 여부를 인지하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 차량내부상황 인지부는
    차량의 창문이나 도어가 개폐되어 발생하는 풍절음의 경우 차량의 진행 방향에 따라 상기 풍절음의 발원지 근처에서는 상대적으로 안정적인 저주파가 발생하고, 상대적으로 먼 위치에서는 불안정한 고주파가 발생하는 도플러 효과(Doppler effect)를 이용하여 창문이나 도어의 개폐 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 상황분석기는
    상기 차량내부상황 인지부를 통해 인지된 탑승자의 위치, 창문이나 도어의 개폐 여부를 토대로 탑승자의 위치와 개폐된 창문이나 도어의 위치를 비교하여 창문이나 도어가 의도적인 개폐인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 지향성 소리 파형을 이용한 차량내부 상황 인지 시스템.
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