KR20230032633A - 진동 모터 - Google Patents

Abstract

진동 모터가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 진동 모터는 서로 결합되는 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하여 내부에 내부공간을 형성하는 하우징; 내부공간 내에 직립 배치되며, 회전이 불가하도록 고정되는 샤프트; 샤프트와 동축으로 배치되는 복수 개의 베어링을 포함하며, 복수 개의 베어링 중 적어도 하나는 샤프트를 감싸도록 배치되는 베어링부; 복수 개의 베어링과 끼움 결합되어 복수 개의 베어링을 매개로 샤프트에 대하여 회전 가능한 로터 샤프트; 로터 샤프트가 관통되는 중공이 구비되되 양면에 각각 코일이 배치되며, 하우징 내부에 밀착 고정되는 회로기판; 회로기판의 상면 및 하면과 각각 마주보며, 코일과 소정 간격 이격되도록 배치되는 제1 마그넷과 제2 마그넷; 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 각각 설치되며, 로터 샤프트와 일체로 회전하도록 로터 샤프트에 고정 결합되는 제1 요크와 제2 요크; 및 제1 요크 또는 제2 요크에 설치되는 중량체;를 포함한다.

Description

진동 모터{VIBRATION MOTOR}

본 발명은 진동 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편심 회전형 진동 모터에 관한 것이다.

최근 진동 모터는 박형화된 크기로 제작됨에 따라, 차량의 햅틱 시트(Haptic Seat) 또는 햅틱 터치 스크린(Haptic Touch Screen), 가정 및 사무용 의자, 안마기, 침대 또는 수면용 베게 등 다양한 분야에 적용되어 사용자에게 마사지와 경고(Alert) 또는 알람(Alarm) 등의 편의를 제공하고 있다.

특히 분진이 많고 주변 소음이 시끄러운 공사장이나 스킨스쿠버 등 수중에서도 사용할 수 있는 방진/방수형 고진동 모터는 위험한 작업 환경이나 취미 생활을 하는 사용자에게 진동 경고(Alert)나 알람(Alarm) 기능을 제공함으로써 사용자에게 안전한 작업과 취미생활이 가능하도록 한다.

이처럼 다양한 사용자의 니즈를 효과적으로 충족시키기 위해서 성능 면에서 신뢰성 및 내구성이 확보된 고(高)진동 / 장(長)수명의 진동 모터 개발이 필요한 실정이다.

그러나, 대한민국 등록특허 제10-2144680호에 개시된 진동 모터는 회전 중심에 배치되는 샤프트가 직접 회전되도록 구성됨으로써, 샤프트 및 이와 접하는 볼베어링 사이에 발생되는 찰과 손상(fretting)에 의해 신뢰성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 구조적 특성상 미들서포터(샤프트 지지체)의 내측에 회전하는 샤프트를 지지하도록 볼베어링을 배치시키고, 상기 볼베어링의 외륜을 고정시키기 위해 별도의 베어링 하우징을 필요로 하므로 볼베어링의 규격 확장에 한계가 있다. 또한, 미들서포터의 상측에 회전하는 미들서포터를 지지하기 위한 별도의 베어링을 배치시켜야 하므로 베어링의 구조가 다소 복잡하며 진동 모터의 두께를 박형화하기 어려운 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-2144680호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 박형화가 가능한 진동 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 다양한 사용환경 하에서도 충분한 성능 구현이 가능하도록 내구성 및 신뢰성을 가지는 진동 모터를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 베어링의 규격 확장이 가능한 진동 모터를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 결합되는 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하여 내부에 내부공간을 형성하는 하우징; 상기 내부공간 내에 직립 배치되며, 회전이 불가하도록 고정되는 샤프트; 상기 샤프트와 동축으로 배치되는 복수 개의 베어링을 포함하며, 상기 복수 개의 베어링 중 적어도 하나는 상기 샤프트를 감싸도록 배치되는 베어링부; 상기 복수 개의 베어링과 끼움 결합되어 상기 복수 개의 베어링을 매개로 상기 샤프트에 대하여 회전 가능한 로터 샤프트; 상기 로터 샤프트가 관통되는 중공이 구비되되 양면에 각각 코일이 배치되며, 상기 하우징 내부에 밀착 고정되는 회로기판; 상기 회로기판의 상면 및 하면과 각각 마주보며, 상기 코일과 소정 간격 이격되도록 배치되는 제1 마그넷과 제2 마그넷; 상기 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 각각 설치되며, 상기 로터 샤프트와 일체로 회전하도록 상기 로터 샤프트에 고정 결합되는 제1 요크와 제2 요크; 및 상기 제1 요크 또는 제2 요크에 설치되는 중량체;를 포함하는 진동 모터를 제공한다.

이때, 상기 샤프트는 양단부가 각각 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스 측에 고정될 수 있다.

이때, 상기 베어링부는 상하 방향으로 나란히 배치되며 상기 샤프트에 고정되는 제1 베어링 및 제2 베어링을 포함하고, 상기 로터 샤프트는 상기 제1 베어링 및 제2 베어링의 외륜과 밀착되도록 원통형 구조로 형성되되, 내부에 상기 샤프트 측으로 연장되어 상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링 사이에 개재되는 격판부분을 포함할 수 있다.

이때, 상기 상부 케이스는 일측에 상기 샤프트의 상단부가 삽입되어 고정되도록 삽입구가 형성될 수 있다.

이때, 상기 상부 케이스는 일측에 상기 제1 베어링의 내륜을 가압하도록 하부 방향으로 돌출되는 가압부재가 형성될 수 있다.

이때, 상기 제1 베어링 또는 제2 베어링의 축 방향 이동을 구속하도록 상기 샤프트에 의해 지지되며, 상기 제1 베어링 또는 제2 베어링 중 어느 하나와 밀착되어 배치되는 스냅링을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 하우징과 상기 회로기판은 초음파 용착에 의해 밀착 고정될 수 있다.

이때, 상기 하부 케이스는 내측에 상기 로터 샤프트, 제2 마그넷 및 제2 요크가 수용되도록 오목공간이 형성되며, 상기 오목공간의 외측에 상기 회로기판을 지지하도록 상기 회로기판의 적어도 일부와 면접촉되는 지지부재가 구비되고, 상기 지지부재는 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 적어도 하나의 돌기가 구비되며, 상기 회로기판은 상기 적어도 하나의 돌기와 대응되는 위치에 상기 돌기가 관통되도록 관통구가 형성될 수 있다.

이때, 판재 형상으로 형성되며 상기 하부 케이스 상에 배치되어 고정되는 바닥부를 더 포함하고, 상기 바닥부는 내측에 상기 샤프트의 하단부가 삽입되어 고정되도록 상부 방향으로 소정 높이 돌출되는 고정부재가 형성될 수 있다.

이때, 상기 상부 케이스는 외측 테두리의 적어도 일부에 굴곡진 형상을 가지는 제1 결합부분이 구비되고, 상기 하부 케이스는 상기 제1 결합부분과 서로 치합되도록 상기 제1 결합부분에 대응되는 형상으로 형성된 제2 결합부분이 구비되고, 상기 제1 결합부분과 상기 제2 결합부분은 초음파 용착에 의해 서로 결합될 수 있다.

이때, 상기 샤프트는 상기 하우징 중에서 상기 하부 케이스 측에만 고정되고, 상기 로터 샤프트는, 상기 샤프트와 동축으로 배치되며, 봉 형상으로 형성되는 봉부분; 및 상기 봉부분의 하부에 배치되며, 내측에 상기 샤프트가 위치하는 공간이 구비되는 원통부분;을 포함하고, 상기 베어링부는, 내륜은 상기 봉부분과 결합되어 고정되며 외륜은 상기 상부 케이스와 밀착되어 고정되는 제1 베어링; 및 내륜은 상기 샤프트와 결합되어 고정되며 외륜은 상기 원통부분과 밀착되어 고정되는 제2 베어링;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 진동 모터는, 샤프트가 하우징 내에서 회전하지 않도록 일 위치에 고정됨으로써 로터 샤프트 및 회전부의 회전을 견고하게 지지할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터는, 로터 샤프트 및 회전부가 축 방향 또는 반경 방향으로 이동되는 것을 효과적으로 억제하여 마그넷과 회로기판 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터는, 로터 샤프트의 상부 또는 하부 측에 로터 샤프트를 지지하기 위한 별도의 베어링의 배치를 생략할 수 있어 진동 모터를 보다 박형화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터는 초음파 용착 공정에 의해 하우징의 상부와 하부 케이스를 서로 결합시킴으로써 방수/방진 성능을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 진동 모터는 초음파 용착 공정을 통해 회로기판을 하우징에 밀착 고정시킴으로써 마그넷과 회로기판 사이의 간격을 보다 안정적으로 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에서 하우징의 상부 케이스를 분리한 후 하우징 내부를 도시한 사시도,
도 3은 도 1의 진동 모터의 단면을 도시한 단면도,
도 4는 도 1의 진동 모터의 각 구성을 분리하여 도시한 분리사시도,
도 5는 도 2의 일부를 확대하여 도시한 확대사시도,
도 6은 도 1의 상부 케이스의 저면을 바라본 사시도, 그리고,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터의 단면을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다. 또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터를 도시한 사시도이며, 도 2는 도 1에서 하우징의 상부 케이스를 분리한 후 하우징 내부를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 1의 진동 모터의 단면을 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1의 진동 모터의 각 구성을 분리하여 도시한 분리사시도이다. 또한, 도 5는 도 2의 일부를 확대하여 도시한 확대사시도이며, 도 6은 도 1의 상부 케이스의 저면을 바라본 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 일례로, 차량에 구비되는 좌석, 시트, 등받이, 쿠션부재 등에 삽입되어 사용자에게 진동력을 제공함으로써 차량 운행에 관련된 정보를 전달하거나, 마사지를 위해 사용자 신체를 가압하는 기능을 수행할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)의 적용이 전술한 차량용 전장부품에 한정되는 것은 아니며, 휴대폰과 같은 모바일 기기, 사무용 의자 또는 안마기 등과 같이 다양한 생활용품에 내장되어 알람, 경고 또는 마사지 등의 기능을 수행할 수 있음을 밝혀 둔다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(20), 샤프트(40), 베어링부(50), 로터 샤프트(60), 회로기판(70), 회전부(80)를 포함할 수 있다.

먼저, 하우징(20)은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)의 외형을 형성하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 상부 케이스(23)와 하부 케이스(25)를 포함할 수 있다.

이때, 상부 케이스(23)와 하부 케이스(25)는 서로 결합되어 도 1에 도시된 바와 같이 함체 형상의 하우징(20)을 형성할 수 있다. 이처럼 상부 케이스(23)와 하부 케이스(25)가 결합된 하우징(20)의 내부에 후술될 다양한 구성을 수용하기에 충분한 내부공간(21)이 형성될 수 있다.

이때, 상부 케이스(23) 중에서 상기 내부공간(21)을 형성하는 부분의 일측에는 후술될 샤프트(40)를 고정시키고 베어링부(50)의 축 방향 이동을 이동을 구속하기 위하여 가압부재(27) 및 삽입구(28)가 형성될 수 있다. 이에 대해서는 샤프트(40) 및 베어링부(50)에 대한 설명을 마친 후에 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 다시 도 1을 참조하면, 상부 케이스(23)와 하부 케이스(25)는 각각 결합 시 서로 맞닿는 부분인 제1 결합부분(24) 및 제2 결합부분(26)을 구비할 수 있다.

이때, 제1 결합부분(24) 및 제2 결합부분(26)은 각 케이스(23,25)의 외측 테두리에 형성될 수 있으며, 도면에 도시된 바와 같이 굴곡진 형상으로 형성되되 서로 치합 가능하도록 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 이처럼 제1 결합부분(24)과 제2 결합부분(26)의 굴곡진 부분은 초음파 용착에 의해 이들이 서로 접착될 때, 용착산으로 기능할 수 있다. 여기서, 초음파 용착이란 열가소성 수지로 형성된 대상물에 높은 진동수를 갖는 파동을 인가하여 상기 대상물을 녹여 붙이는 공지의 공정을 의미하며, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 관련하여, 제1 결합부분(24) 및 제2 결합부분(26)은 각각 도 1에 도시된 바와 같이 소정 단차를 구비하는 계단식 구조로 형성되어 치합됨으로써 초음파 용착 공정 중 생성되는 매끄럽지 않은 거친 부분(Burr)의 외부 노출을 최소화할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 상부 케이스(23) 및 하부 케이스(25)가 초음파 용착 공정을 통해 서로 일체화됨으로써 주요 부품이 내장되는 하우징(20) 내부공간(21)의 기밀 상태를 효과적으로 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 수중 또는 공사장과 같이 다소 가혹한 사용환경에서도 충분한 내구성을 확보할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 상부 케이스(23) 및 하부 케이스(25)가 초음파 용착 공정을 통해 서로 접착되는 것은 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 그 외에도 제3의 접착물질에 의해 접착되거나, 볼팅 공정 등을 통해 결합될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 도 4를 참조하면, 하부 케이스(25)는 후술될 회전부(80)의 일부가 수용될 수 있도록 내측에 하면 방향으로 오목하게 형성된 오목공간(22)을 구비할 수 있다.

이러한 오목공간(22)은 도 3에 도시된 바와 같이 하방이 외측으로 개방된 형태로 형성되거나, 또는 도 7에 도시된 바와 같이 하부 케이스(25)의 바닥 부분에 의해 폐쇄된 형태로 형성될 수도 있다. 이와 관련하여, 도 3에 도시된 바와 같이 오목공간(22)의 하방이 개방되도록 형성되는 경우, 별도의 부재인 바닥부(90)가 하부 케이스(25) 상에 배치되어 오목공간(22)의 하방을 폐쇄시킴으로써 로터 샤프트(60)를 비롯한 하우징(20) 내부의 구성이 하우징(20) 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 대해서는 바닥부(90)와 관련된 설명을 통해 보충 설명하기로 한다.

그리고 상기 오목공간(22)의 외측에는 판재 형상으로 형성된 회로기판(70)을 지지하도록 회로기판(70)의 일부와 면접촉 상태를 형성하는 지지부재(29)가 구비될 수 있다.

이때, 지지부재(29)는 오목공간(22)의 바닥으로부터 소정 단차를 가지며 회로기판(70)과 평행한 방향으로 연장된 부분일 수 있다. 예시적인 일례로서 상기 지지부재(29)는 도 4에 도시된 바와 같이 회로기판(70)의 4개의 꼭짓점에 대응되는 위치 마다 형성되어 총 4개가 마련될 수 있다. 이를 통해, 상기 지지부재(29)는 어느 일 방향으로 편향됨이 없이 안정적으로 회로기판(70)을 지지할 수 있다.

그리고, 도 2 및 도 4를 참조하면, 지지부재(29)는 상면 상에 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 돌기(29a)를 구비할 수 있다. 상기 돌기(29a)는 하우징(20)의 내부공간(21)에 회로기판(70)를 고정시키는 공정과 관련하여, 하우징(20) 및 회로기판(70) 사이가 용착 또는 접착되기 전에 회로기판(70)의 위치를 일차적으로 정렬하기 위한 것이다.

보다 구체적으로, 회로기판(70) 중에서 지지부재(29)의 돌기(29a)와 대응되는 위치에는 상기 돌기(29a)의 단면에 대응되는 크기의 관통구(71)가 형성될 수 있다. 이에 따라 지지부재(29) 상에 회로기판(70)을 배치시킬 경우, 상기 관통구(71)를 통해 돌기(29a)가 관통됨으로써 회로기판(70)이 움직이지 않도록 임시적으로 고정시킬 수 있다. 이를 통해, 지지부재(29)와 회로기판(70) 사이의 접착 또는 용착 공정 중 회로기판(70)의 위치가 이동되는 것을 막을 수 있어 안정적인 접착 또는 용착 공정을 수행할 수 있다.

한편, 비제한적인 일례로서, 상기와 같이 지지부재(29) 상에 회로기판(70)이 접촉되도록 배치된 상태에서 지지부재(29)와 회로기판(70)은 초음파 용착 공정에 의해 밀착되어 고정될 수 있다. 이 경우, 상술한 돌기(29a)가 용착산으로 기능하여 일부 용융될 수 있으며, 그 결과 지지부재(29) 또는 회로기판(70) 측에 별도의 접착제를 도포하지 않고서도 용이하게 강력한 접착력을 확보할 수 있다.

이처럼 회로기판(70)이 하우징(20) 내에서 용착 등을 통해 밀착 고정될 경우, 회로기판(70)의 평면 방향 또는 축 방향 움직임을 효과적으로 제한할 수 있다. 특히, 하우징(20)과 회로기판(70)을 볼팅 공정을 통해 고정시키는 경우 진동 모터(10)의 반복된 진동에 따라 회로기판(70)이 축 방향을 따라 굴곡을 형성하며 변형되는 현상(우는 현상)이 발생될 수 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)에 의할 경우 이러한 문제를 최소화할 수 있다. 이에 따라 회로기판(70)은 후술될 마그넷(82,87)과 언제나 일정한 간격(H1, H2)을 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 내부공간(21) 내에 직립되어 배치되는 샤프트(40)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 샤프트(40)는 후술될 회전부(80)의 회전 시 회전축으로서 기능할 수 있다. 즉, 샤프트(40)는 베어링부(50)를 매개로 하여 회전부(80)의 축 회전을 지지할 수 있다.

이때, 샤프트(40)는 내부공간(21) 내에서 회전이 불가하도록 고정될 수 있다. 구체적인 일례로서, 샤프트(40)는 도 3에 도시된 바와 같이 상단부(41)가 상부 케이스(23)에 고정되며, 하단부(43)는 하부 케이스(25)에 고정될 수 있다. 이때, 샤프트(40)가 케이스(23,25)에 고정된다는 것의 의미는 내부공간(21) 내에서 이동 또는 회전이 불가한 상태로 배치됨을 의미하며, 일례로, 샤프트의 상단부(41)와 같이 케이스(23,25)에 직접 접촉되어 고정되는 경우 및 바닥부(90) 등의 별도의 부재를 매개로 하여 케이스(23,25) 상에 간접적으로 고정되는 경우를 모두 포함할 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)의 샤프트(40)는 앞서 살펴본 종래 기술의 샤프트와 비교하여, 회전하지 않고 일 위치에 고정된 상태에서 회전부(80)의 회전을 견고하게 지지할 수 있다. 이를 통해 샤프트(40)는 회전부(80)의 각 구성이 샤프트(40)의 축 방향 또는 반경 방향으로 이동되는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 다소 과격한 진동 운동에도 불구하고 회로기판(70)과 마그넷(82,87) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 그 결과 회로기판(70) 상의 코일(72)과 마그넷(82,87)이 서로 접촉되어 파손되는 등의 사고를 방지하여 진동 모터(10)의 내구성을 확보할 수 있다.

또한, 샤프트(40)가 베어링(51,52)과 결합되어 고정된 상태로 유지되므로, 종래 기술과 같이 샤프트(40)와 베어링(51,52) 사이의 찰과 부식(Fretting corrosion)에 따른 내구성 저하를 완전히 방지할 수 있으며, 샤프트(40) 표면에 대한 열처리 공정을 생략할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 샤프트(40)와 동축으로 배치되어 샤프트(40)에 대한 로터 샤프트(60)의 회전을 지지하는 베어링부(50)를 포함할 수 있다. 이때, 베어링부(50)는 내륜(53), 외륜(54) 및 볼(55)을 포함하는 공지의 볼베어링을 복수 개 포함할 수 있다.

구체적인 일례로서, 도 3을 참조하면, 베어링부(50)는 상하 방향으로 나란하게 배치되며, 모두 샤프트(40)에 고정되는 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)의 내륜(53)은 샤프트(40)에 끼움 결합되어 로터 샤프트(60)의 회전 시에도 회전하지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있다. 반면, 외륜(54)은 로터 샤프트(60)의 원통부분(61) 내에 끼움 결합되어 로터 샤프트(60)의 회전에 따라 함께 회전할 수 있다. 즉, 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)은 회전이 불가하도록 고정된 샤프트(40)에 대하여 로터 샤프트(60)의 회전을 허용하도록 회전 매개체로서 기능할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 복수 개의 베어링(51,52)이 공통적으로 샤프트(40)와 동축으로 결합되도록 배치시켜 베어링부(50)의 구조를 단순화시킴으로써 제작 공정상 유리하다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 종래 기술과 대비하여 로터 샤프트(60)의 상부 또는 하부 측에 로터 샤프트(60)를 지지하기 위한 별도의 베어링을 배치시킬 필요가 없어 진동 모터(10)의 두께(H3)를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 진동 모터(10)의 박형화를 도모할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서, 도면에 도시된 바와 같이 제1 베어링(51) 및 제2 베어링(52)을 상하 방향으로 나란하게 배치시키는 것은, 단수 개의 베어링에 내재된 자체적인 간격 오차(clearance)에 의해 상기 베어링과 연결된 로터 샤프트(60)가 샤프트(40)에 대하여 틸팅되는 현상 또는 베어링부(50)의 회전 편향을 최소화하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)을 샤프트(40)를 따라 나란하게 배치시킴으로써 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52) 각각에 내재된 간격 오차를 서로 상쇄시킬 수 있으며, 이를 통해 볼베어링 자체 구조에 의한 간격 오차의 영향을 최소화할 수 있다. 이와 관련하여, 도면에는 베어링부(50)가 두개의 베어링(51,52)을 포함하는 것으로 도시되었으나, 베어링부(50)의 예는 이에 제한되지 않으며 상술한 간격 오차 최소화를 위하여 세 개 이상의 베어링을 포함할 수도 있음을 밝혀 둔다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 상술한 베어링부(50)를 매개로 샤프트(40)에 대하여 회전 가능하도록 배치되는 로터 샤프트(60)를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 로터 샤프트(60)는 베어링부(50)를 구성하는 복수 개의 베어링(51,52)과 끼움 결합되어 베어링(51,52)의 내륜(53) 또는 외륜(54)과 함께 일체로 회전할 수 있다.

예시적인 일례로서, 다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 로터 샤프트(60)는 상하 배치되는 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)의 외륜과 동시에 밀착되도록 원통부분(61)을 포함하는 원통형 구조로 형성될 수 있다.

이때, 상기 원통부분(61)의 내부에는 상기 원통부분(61)으로부터 샤프트(40) 측으로 연장되어 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52) 사이에 개재되는 격판부분(62)을 구비하여 베어링들(51, 52)을 서로 이격시킬 수 있다. 원통부분(61)의 내부 공간은 상기 격판부분(62)을 통해 제1 베어링(51)이 삽입되는 제1 공간(63) 및 제2 베어링(52)이 삽입되는 제2 공간(64)으로 구획될 수 있다.

이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 로터 샤프트(60)에 특유의 격판부분(62)을 도입하여 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)을 서로 이격시킴으로써 회전에 따라 로터 샤프트(60)가 샤프트(40)의 연장 방향을 따라 이동되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 로터 샤프트(60)의 일부인 격판부분(62)이 복수의 베어링(51,52) 사이에 끼워진 형태로 배치됨에 따라 격판부분(62) 뿐만 아니라 이와 연결된 원통부분(61)의 축 방향 이동을 제한할 수 있다. 그 결과, 상기 로터 샤프트(60)에 고정된 마그넷(82,87)과, 복수의 마그넷(82,87) 사이에 배치되는 회로기판(70) 사이의 간격(H1,H2)을 일정하게 유지할 수 있다.

한편, 도면에는 제1 베어링(51)과 제2 베어링(52)이 동일한 규격을 가지며, 이에 따라 제1 공간(63) 및 제2 공간(64)이 동일한 반경을 가지는 것으로 도시되었으나, 구비되는 베어링의 규격에 따라 제1 공간(63) 및 제2 공간(64)의 반경을 서로 다르게 형성할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 로터 샤프트(60)는 원통부분(61) 및 격판부분(62) 외에 요철부분(65)을 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 요철부분(65)은 도 4에 도시된 바와 같이 로터 샤프트(60)의 외주면의 일부로부터 반경 방향으로 소정 길이 돌출되어 단차를 형성하는 부분일 수 있다. 이와 관련하여, 후술될 요크(81,86)의 고정부분(83)은 상기 요철부분(65)에 대응되는 형상으로 절곡 또는 굴곡된 형상을 부분적으로 포함할 수 있다. 이를 통해 로터 샤프트(60)의 요철부분(65)과, 요크(81,86)의 고정부분(83)은 단차 또는 절곡(굴곡)된 부분을 포함하여 끼움 결합됨으로써 보다 안정적으로 결합될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 상술한 로터 샤프트(60)와 일체로 회전되는 회전부(80)를 포함할 수 있다. 이때, 회전부(80)는 제1 요크(81), 제1 마그넷(82), 제2 요크(86) 및 제2 마그넷(87)을 포함할 수 있다.

먼저, 제1 요크(81)는 도 4에 도시된 바와 같이 내부에 로터 샤프트(60)가 관통되도록 중공을 포함하는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 제1 요크(81)는 로터 샤프트(60)의 일측에 결합되어 고정될 수 있으며, 이에 따라 회전 시에도 로터 샤프트(60)로부터 이탈되지 않을 수 있다.

보다 구체적인 일례로서, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 요크(81)는 원판 형상으로 형성된 수용부분(84) 및 제1 요크(81)의 중공을 따라 상부 측으로 소정 높이 돌출되어 형성되는 고정부분(83)을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 수용부분(84)에는 후술될 제1 마그넷(82)이 수용되어 방사형 구조로 배치될 수 있으며, 상기 고정부분(83)은 로터 샤프트(60)의 요철부분(65)을 포함한 외주면과 끼움 결합을 형성하여 제1 요크(81)를 로터 샤프트(60)에 결합시킬 수 있다.

이러한 제1 요크(81)에는 제1 마그넷(82)이 수용될 수 있다. 제1 마그넷(82)은 도 4에 도시된 바와 같이 다극(Multi-Pole)으로 착자된 원환체 형상의 자성체가 제 1 요크(81)의 수용부분(84)에 부착 배치될 수 있다.

이때, 제1 마그넷(82)은 코일(72)을 포함하며 하부에 배치된 회로기판(70)과 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 이 경우, 제1 마그넷(82)과 회로기판(70) 상의 코일(72)은 소정 간격(H1,H2)을 형성하며 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이를 통해, 코일(72)에 전원이 인가될 경우, 코일(72)에 유도된 전자기력과 제1 마그넷(82)의 자기력이 상호 작용할 수 있으며, 그 결과 제1 요크(81) 및 로터 샤프트(60)가 베어링부(50)를 매개로 샤프트(40)에 대하여 회전할 수 있다.

한편, 회전부(80)는 제2 요크(86)와 제2 마그넷(87)을 포함할 수 있다. 이때, 제2 요크(86) 및 제2 마그넷(87)은 회로기판(70)을 중심으로 제1 요크(81) 및 제1 마그넷(82)과 대칭적으로 배치되는 점에서만 차이가 있을 뿐, 그 기능 및 구조, 회로기판(70)과의 배치 관계 등이 대체적으로 유사하므로 이에 대한 설명은 제1 요크(81) 및 제1 마그넷(82)에 대한 설명을 통해 대체하기로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 마그넷(82)과 제2 마그넷(87) 사이에는 판재 형상으로 형성된 회로기판(70)이 배치될 수 있다.

이때, 판재 형상의 회로기판(70)은 내측에 로터 샤프트(60)가 관통되도록 중공이 형성될 수 있으며, 상기 중공의 주변에는 전류가 흐를 수 있도록 코일(72)이 배치될 수 있다.

이와 관련하여, 회로기판(70)에는 선형의 도전성 부재가 점차 축경된 형태로 권선되는 코일(72)이 배치되거나, 회로기판(70) 상에 패터닝된 형태의 코일(72)이 배치될 수 있다. 상기 코일(72)에 전류가 흐를 경우, 상술한 전자기력이 유도되어 제1 마그넷(82) 및 제2 마그넷(87)을 포함하는 회전부(80)가 로터 샤프트(60)와 함께 회전될 수 있다.

이때, 앞서 살펴본 바와 같이 회로기판(70)은 하부 케이스(25)의 지지부재(29)와 초음파 융착 공정 등을 통해 고정될 수 있으며, 이를 위해 회로기판(70)에는 지지부재(29)의 돌기(29a)가 관통되기 위한 관통구(71)가 형성될 수 있다.

한편, 회로기판(70)은 하우징(20)의 일측에 배치된 커넥터(73)에 의해 외부로부터 전력을 공급받을 수 있다. 이때, 커넥터(73)는 상부 케이스(23) 및 하부 케이스(25) 사이에 형성된 기밀 상태를 유지할 수 있도록 공지의 방수형 커넥터로 형성될 수 있다. 또한 커넥터는 필요시 리드와이어(Leadwire)를 회로기판(70)에 직접 납땜한 후, 에폭시를 몰딩하는 형태로 형성함으로써 완전 방수구조를 구현할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제1 요크(81) 또는 제2 요크(86) 중 적어도 하나에는 도 2에 도시된 바와 같이, 회전부(80)의 편심 회전을 유도하기 위한 중량체(88)가 설치될 수 있다.

이때, 중량체(88)는 소정 중량을 가짐으로써 회전 시 회전부(80)에 대하여 회전 반경 방향으로 편향적인 원심력을 제공할 수 있다. 이 경우, 중량체(88)에 의해 제공되는 편향적인 원심력의 방향은 회전에 따라 시시각각 변동되며, 그 결과 로터 샤프트(60) 및 회전부(80)로 하여 편심 회전을 유도할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 진동할 수 있다.

그 외, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 베어링부(50)의 축 방향 이동을 보다 효과적으로 제한하기 위하여 스냅링(30)을 포함할 수 있다.

구체적으로, 스냅링(30)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내부공간(21) 내에서 베어링부(50)와 인접하되, 샤프트(40)에 일부가 결합된 형태로 배치될 수 있다. 그리고 스냅링(30)은 샤프트(40)의 연장 방향과 수직하는 방향으로 소정 면적을 가짐으로써 이와 인접한 베어링부(50)의 축 방향 이동을 효과적으로 제한할 수 있다.

스냅링(30)의 예시적인 일례로서, 도 5를 참조하면, 스냅링(30)은 개방부분(31)을 포함하여 일측이 개방된 구조로 형성될 수 있다. 이때, 스냅링(30)은 샤프트(40) 측으로 돌출되는 돌출부분(32)을 포함하여 샤프트(40)에 형성된 삽입홈(45)에 삽입될 수 있다. 즉, 스냅링(30)은 개방부분(31)을 통해 샤프트(40) 측으로 가깝게 진입할 수 있으며, 돌출부분(32)을 통해 삽입홈(45)에 삽입되어 고정됨으로써 회전 시 베어링부(50)가 스냅링(30)을 가압하더라도 축 방향 이동이 제한될 수 있다. 다만, 상술한 스냅링(30)은 필수적으로 요구되는 부재는 아니며, 이미 베어링부(50)의 축 방향 이동이 효과적으로 억제되고 있는 경우 생략될 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 로터 샤프트(60) 및 회전부(80)의 축 방향 이동을 제한하기 위해 상술한 스냅링(30) 외에, 상부 케이스(23) 측에 특유의 구조를 도입할 수도 있다.

보다 구체적으로 도 6을 참조하면, 상부 케이스(23)는 베어링부(50)와 인접한 일측에 제1 베어링(51)과 밀착되는 가압부재(27)를 구비할 수 있다.

이때, 가압부재(27)는 제1 베어링(51) 중에서 내륜(53)만을 가압할 수 있도록 상부 케이스(23)의 일면으로부터 돌출된 원환체 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 가압부재(27)는 제1 베어링(51)의 내륜(53) 보다 크고, 외륜(54) 보다 작은 반경을 가지도록 형성됨으로써 샤프트(40)에 고정되는 내륜(53)의 축 방향 이동은 구속하면서도, 외륜(54)의 회전에는 영향을 미치지 않을 수 있다.

이때, 가압부재(27)는 도 3과 같이 베어링부(50)의 일측에 스냅링(30)이 존재할 경우, 스냅링(30)과 밀착되어 스냅링(30)을 가압함으로써 간접적으로 베어링부(50)의 이동을 제한할 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았으나, 스냅링(30)이 부재한 경우에는 베어링부(50)와 직접 밀착되어 베어링부(50)의 축 방향 이동을 제한할 수 있다.

한편, 상기 가압부재(27)의 내측에는 샤프트(40)의 상단부(41)가 삽입되어 고정되도록 삽입구(28)가 형성될 수 있다. 이때, 상기 삽입구(28)는 샤프트(40)와 끼움 결합을 형성하기 위하여 샤프트(40)의 상단부(41)와 동일한 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 삽입구(28) 내의 천장면과 샤프트(40)의 상단부(41)가 서로 접촉되어 샤프트(40)가 보다 견고하게 고정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 상술한 샤프트(40), 베어링부(50), 회로기판(70) 및 회전부(80)는 하우징(20)의 외부에서 미리 조립되어 하부 케이스(25) 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 판재 형상으로 형성된 바닥부(90) 상에 상기 샤프트(40), 베어링부(50), 회로기판(70) 및 회전부(80)가 순차적으로 배치될 수 있다. 이러한 바닥부(90)를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 진동 모터(10)는 하우징(20)과 별개로 일부 부품을 미리 조립할 수 있어 제작성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로, 바닥부(90)는 중심부에 샤프트(40)의 하단부(43)가 삽입되어 고정될 수 있도록 상부 방향으로 소정 높이 돌출되어 형성되는 고정부재(91)를 포함할 수 있다. 이때, 고정부재(91)는 내부에 샤프트(40)의 직경에 대응되는 중공이 형성되며, 샤프트의 하단부(43)와 끼움 결합됨으로써 샤프트(40)를 하우징(20)의 내부공간(21) 내에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

이때, 바닥부(90)는 샤프트(40)가 압입되어 고정될 때 압입 고정력을 충분히 확보하고, 외부충격 및 열변형 방지를 위하여, 일례로 스틸 소재로 형성될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터(10')에 대하여 설명하기로 한다. 이와 관련하여, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터의 단면을 도시한 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터(10')는 대체적으로 전술한 실시예(10)와 일치하거나 유사한 구성을 포함하고 있으며, 다만 샤프트(40') 및 로터 샤프트(60')의 구조, 또는 이와 결합되는 베어링부의 구성 일부만을 달리할 수 있다. 따라서, 이어지는 설명에서는 전술한 실시예(10) 대비 차이점 위주로 설명하기로 한다.

상세하게, 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터(10')의 경우, 샤프트(40')가 하부 케이스(25) 측에만 고정될 수 있다. 이때, 샤프트의 하단부는 직접 하우징(20)과 접촉되어 고정되거나, 또는 바닥부(90)를 매개로 간접적으로 고정될 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터(10')는 로터 샤프트(60')가 제2 베어링(52)을 내부에 수용하기 위한 원통부분(61) 외에, 원통부분(61)의 상부에 배치되며 봉 형상으로 형성된 봉부분(66)을 더 포함할 수 있다. 이러한 봉부분(66)은 샤프트(40)와 동축으로 배치될 수 있다.

이때, 상술한 봉부분(66)에는 베어링부(50)를 구성하는 복수 개의 베어링 중에서 상부에 위치하는 제1 베어링(51')이 결합되어 고정될 수 있다. 제2 베어링(52)의 경우, 전술한 실시예와 마찬가지로 샤프트(40)와 고정 결합된 상태로 원통부분(61) 내의 공간에 배치될 수 있다. 달리 말하면, 제1 베어링(51')은 로터 샤프트(60)의 외측에 배치되어 외륜(54)이 고정되되, 내륜(53)이 봉부분(66)과 함께 회전될 수 있는 것과 달리 제2 베어링(52)은 로터 샤프트(60)의 내측에 배치되어 샤프트(40)에 의해 내륜(53)이 고정되되, 외륜(54)이 로터 샤프트(60)의 봉부분(66)과 함께 회전될 수 있다.

이 경우, 상부 케이스(23)는 상기 제1 베어링(51')의 외륜을 고정 지지하도록 일측에 제1 베어링(51')이 삽입될 수 있는 공간을 구비할 수 있다. 이때, 상부 케이스(23)의 상기 공간은 제1 베어링(51')의 외륜과 밀착되어 로터 샤프트(60)의 회전 시에도 외륜이 회전하지 않도록 고정시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진동 모터(10)를 적용할 경우, 전술한 실시예 대비 제1 베어링(51')의 규격이 로터 샤프트(60)에 의해 제한 받지 않으므로 제1 베어링(51')의 내경 또는 외경을 보다 확장시킬 수 있는 장점이 있다. 이와 같이 제1 베어링(51')의 규격이 확장될 경우, 고진동 모터의 장시간 진동에 의한 발열을 보다 저감시킬 수 있으며, 진동 발생 시 베어링에 인가되는 진동 하중에 대하여 충분한 내구성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

이와 함께, 전술한 실시예와 마찬가지로 회전축 기능을 수행하는 샤프트(40)가 하우징(20) 내에 안정적으로 고정됨으로써, 로터 샤프트(60) 및 회전부(80)를 견고하게 지지할 수 있으며, 상측의 제1 베어링(51')을 통해 로터 샤프트(60)의 틸팅 현상도 효과적으로 구속할 수 있다. 이에 따라 마그넷(82,87)과 회로기판(70) 사이의 간격(H1,H2)은 언제나 일정하게 유지될 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 진동 모터 20: 하우징
30: 스냅링 40: 샤프트
50: 베어링부 60: 로터 샤프트
70: 회로기판 80: 회전부
90: 바닥부

Claims (11)

1. 서로 결합되는 상부 케이스와 하부 케이스를 포함하여 내부에 내부공간을 형성하는 하우징;
   상기 내부공간 내에 직립 배치되며, 회전이 불가하도록 고정되는 샤프트;
   상기 샤프트와 동축으로 배치되는 복수 개의 베어링을 포함하며, 상기 복수 개의 베어링 중 적어도 하나는 상기 샤프트를 감싸도록 배치되는 베어링부;
   상기 복수 개의 베어링과 끼움 결합되어 상기 복수 개의 베어링을 매개로 상기 샤프트에 대하여 회전 가능한 로터 샤프트;
   상기 로터 샤프트가 관통되는 중공이 구비되되 양면에 각각 코일이 배치되며, 상기 하우징 내부에 밀착 고정되는 회로기판;
   상기 회로기판의 상면 및 하면과 각각 마주보며, 상기 코일과 소정 간격 이격되도록 배치되는 제1 마그넷과 제2 마그넷;
   상기 제1 마그넷 및 제2 마그넷이 각각 설치되며, 상기 로터 샤프트와 일체로 회전하도록 상기 로터 샤프트에 고정 결합되는 제1 요크와 제2 요크; 및
   상기 제1 요크 또는 제2 요크에 설치되는 중량체;를 포함하는 진동 모터.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 샤프트는 양단부가 각각 상기 상부 케이스와 상기 하부 케이스 측에 고정되는 진동 모터.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 베어링부는 상하 방향으로 나란히 배치되며 상기 샤프트에 고정되는 제1 베어링 및 제2 베어링을 포함하고,
   상기 로터 샤프트는 상기 제1 베어링 및 제2 베어링의 외륜과 밀착되도록 원통형 구조로 형성되되, 내부에 상기 샤프트 측으로 연장되어 상기 제1 베어링 및 상기 제2 베어링 사이에 개재되는 격판부분을 포함하는 진동 모터.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 상부 케이스는 일측에 상기 샤프트의 상단부가 삽입되어 고정되도록 삽입구가 형성되는 진동 모터.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 상부 케이스는 일측에 상기 제1 베어링의 내륜을 가압하도록 하부 방향으로 돌출되는 가압부재가 형성되는 진동 모터.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 제1 베어링 또는 제2 베어링의 축 방향 이동을 구속하도록 상기 샤프트에 의해 지지되며, 상기 제1 베어링 또는 제2 베어링 중 어느 하나와 밀착되어 배치되는 스냅링을 더 포함하는 진동 모터.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 하우징과 상기 회로기판은 초음파 용착에 의해 밀착 고정되는 진동 모터.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 하부 케이스는 내측에 상기 로터 샤프트, 제2 마그넷 및 제2 요크가 수용되도록 오목공간이 형성되며, 상기 오목공간의 외측에 상기 회로기판을 지지하도록 상기 회로기판의 적어도 일부와 면접촉되는 지지부재가 구비되고,
   상기 지지부재는 상부 방향으로 돌출되어 형성되는 적어도 하나의 돌기가 구비되며, 상기 회로기판은 상기 적어도 하나의 돌기와 대응되는 위치에 상기 돌기가 관통되도록 관통구가 형성되는 진동 모터.
9. 제1 항에 있어서,
   판재 형상으로 형성되며 상기 하부 케이스 상에 배치되어 고정되는 바닥부를 더 포함하고,
   상기 바닥부는 내측에 상기 샤프트의 하단부가 삽입되어 고정되도록 상부 방향으로 소정 높이 돌출되는 고정부재가 형성되는 진동 모터.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 케이스는 외측 테두리의 적어도 일부에 굴곡진 형상을 가지는 제1 결합부분이 구비되고,
    상기 하부 케이스는 상기 제1 결합부분과 서로 치합되도록 상기 제1 결합부분에 대응되는 형상으로 형성된 제2 결합부분이 구비되고,
    상기 제1 결합부분과 상기 제2 결합부분은 초음파 용착에 의해 서로 결합되는 진동 모터.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 하우징 중에서 상기 하부 케이스 측에만 고정되고,
    상기 로터 샤프트는,
    상기 샤프트와 동축으로 배치되며, 봉 형상으로 형성되는 봉부분; 및 상기 봉부분의 하부에 배치되며, 내측에 상기 샤프트가 위치하는 공간이 구비되는 원통부분;을 포함하고,
    상기 베어링부는,
    내륜은 상기 봉부분과 결합되어 고정되며 외륜은 상기 상부 케이스와 밀착되어 고정되는 제1 베어링; 및 내륜은 상기 샤프트와 결합되어 고정되며 외륜은 상기 원통부분과 밀착되어 고정되는 제2 베어링;을 포함하는 진동 모터.

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