KR20240045462A - 에어로졸 발생 장치 - Google Patents

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KR20240045462A
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권수일
임동욱
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주식회사 이엠텍
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Abstract

실시예의 일 측면에 따르면, 중공 형상의 케이스; 상기 케이스에 내장되고, 액상의 에어로졸 발생 기재를 함습한 다공성 흡습체 카트리지; 상기 카트리지의 하측에 배치되고, 상기 다공성 흡습체에 머금은 액상을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 다공성 흡습체 히터; 및 상기 히터의 하측에 배치되고, 상기 카트리지와 히터 사이의 접촉을 가이드해 주는 히터 가이드;를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다.

Description

에어로졸 발생 장치 {Aerosol generator}
실시예는 다공성 흡습체 카트리지에 열선과 기류 패스를 형성할 수 있는 에어로졸 발생 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자담배는 교환 가능한 카트리지에 채워진 니코틴을 포함하는 용액을 에어로졸 또는 기체 상태(무화 상태)로 만들어 흡입할 수 있도록 만든 전자기기를 말한다.
이와 같은 전자 담배는 일반 담배를 대신하여 흡연 욕구를 충족시킬 수 있으면서 타르와 같은 유해 성분이 포함되지 않아 담배로부터 유발되는 인체에 유해한 영향을 감소시킬 수 있으며, 이와 동시에 흡연의 간접적 피해를 유발시키지 않는다는 장점이 있어 사용 인구가 폭발적으로 증가하고 있는 추세이다. 즉, 전자 담배는 실내에서 흡연이 가능하고 각종 질병을 유발시키는 담배의 피해를 방지하면서 담배를 피우는 것과 동일한 효과가 있다.
특히 최근에는 담배의 맛에 과일 등과 같은 다른 향을 추가하여 다양한 풍미를 느낄 수 있는 전자담배의 출시도 이루어지고 있다.
이러한 전자담배는, 액상 니코틴이 수용된 무화기를 배터리부에 결합하면 무화기의 가열체가 발열하면서 액상 니코틴을 기화시키는 연무가 이루어진다.
종래 기술의 전자담배에 사용되는 무화기는 세라믹 흡습체를 사용하는데, 이러한 세라믹 흡습체의 소결 시에 금속 재질의 가열 소자가 함께 소결될 경우, 가열 소자가 고온에 의해 연소될 가능성도 있으며, 그 전기적 특성이 변화될 수 있는 문제점이 있다.
실시예는 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 다른 목적은 다공성 흡습체 카트리지에 열선과 기류 패스를 형성할 수 있는 에어로졸 발생 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 수용 공간이 내부에 형성된 케이스; 상기 케이스에 내장되고, 액상의 에어로졸 발생 기재를 함습한 다공성 흡습체 카트리지; 상기 다공성 흡습체 카트리지에 배치되고, 상기 다공성 흡습체 카트리지에 머금은 액상을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 열선; 상기 다공성 흡습체 카트리지를 상기 케이스 내부에 고정하기 위한 적어도 하나 이상의 러버 부재; 및 상기 다공성 흡습체 카트리지에 형성되는 기류 패스;를 포함하는 에어로졸 발생 장치를 제공한다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 케이스는, 상하측이 개방된 아우터 케이스와, 상기 아우터 케이스의 하측에서 조립되고 외부 공기를 흡입하는 흡입구가 구비된 이너 케이스와, 상기 아우터 케이스의 상측에 조립되고 기류와 함께 에어로졸을 외부로 배출하는 토출구가 구비된 어퍼 케이스로 구성될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 다공성 흡습체 카트리지는, 친수성과 소수성을 가진 다공성 재질로 구성되고, 상기 열선이 배치되는 부분을 친수성으로 구성할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 다공성 흡습체 카트리지는, 액상 저장 가능한 중공 형상으로 구성될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 기류 패스는, 상기 다공성 카트리지의 외측면 또는 내측면에 형성된 적어도 하나 이상의 홀 또는 홈으로 구성될 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 러버 부재는, 상기 다공성 흡습체 카트리지의 하측을 지지하는 하부 러버 부재와, 상기 다공성 흡습체 카트리지의 상측을 지지하는 상부 러버 부재를 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 하부 러버 부재와 상부 러버 부재 중 적어도 하나는, 상기 기류 패스와 연통되는 유로를 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 상부 러버 부재는, 상기 다공성 흡습체 카트리지의 상단에 개방된 중공 입구에 삽입되는 커버부를 더 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 상부 러버 부재는, 에어로졸에 의한 액적을 상기 다공성 흡습체 카트리지로 안내하기 위하여 경사지게 형성된 가이드부를 더 포함할 수 있다.
실시예의 일 측면에 따르면, 상기 다공성 흡습체 카트리지는, 상기 케이스 내측면을 따라 흘러내린 에어로졸에 의한 액적을 흡수하기 위하여 하측에 돌출된 적어도 하나 이상의 액적 흡수 돌기를 더 포함하고, 상기 액적 흡수 돌기가 상기 하부 러버 부재에 의해 지지될 수 있다.
실시예에 의하면, 다공성 흡습체 카트리지에 열선과 기류 패스를 형성함으로서, 다공성 흡습체 카트리지에 배치된 열선이 액상을 가열하여 에어로졸을 발생시키고, 다공성 흡습체 카트리지에 형성된 기류 패스를 통하여 에어로졸을 원활하게 배출할 수 있으므로, 액상의 흐름이 원활하여 안정적이고 풍부한 에어로졸을 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 에어로졸에 의한 액적이 기류 패스를 통하여 흘러내리더라도 다공성 흡습체 카트리지에 흡수되게 함으로서, 액적의 외부 누설을 방지할 수 있고, 액적을 다시 에어로졸로 발생시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치가 도시된 정단면도.
도 2는 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 기류 흐름이 도시된 측단면도.
도 3은 실시예에 적용된 액적 회수 구조의 일예가 도시된 측단면 사시도.
도 4는 실시예에 적용된 액적 회수 구조의 다른 일예가 도시된 측단면 사시도.
도 5는 실시예에 적용된 다공성 흡습체 카트리지의 일예가 도시된 사시도.
도 6a 내지 도 6e는 실시예에 적용된 기류 패스의 다양한 일예가 도시된 사시도.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치가 도시된 정단면도이고, 도 2는 실시예에 따른 에어로졸 발생 장치 및 기류 흐름이 도시된 측단면도이며, 도 3은 실시예에 적용된 액적 회수 구조의 일예가 도시된 측단면 사시도이다.
실시예의 에어로졸 발생 장치는 케이스(100)와, 케이스(110)에 내장된 다공성 흡습체 카트리지(200)와, 다공성 흡습체 카트리지(200)에 배치된 열선(미도시)과, 다공성 흡습체 카트리지(200)을 케이스(100) 내부에 지지하는 하단 러버 부재(310) 및 상단 러버 부재(320)와, 다공성 흡습체 카트리지(200)에 형성된 기류 패스로 구성될 수 있다.
케이스(100)는 구성 부품의 장착 공간 및 기류 패스의 일부를 형성시킬 수 있다. 케이스(100)는 아우터 케이스(110)와, 이너 케이스(120)와, 어퍼 케이스(130)로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니하다.
아우터 케이스(110)는 외관을 형성하는 부분으로서, 상하측이 개방된 원형, 사각형, 타원형 등의 다양한 중공 형상으로 구성될 수 있다.
이너 케이스(120)는 아우터 케이스(110) 내측에 배터리(B)를 저장하는 저장 공간을 제공하는 부분으로서, 상하단이 막힌 통 형상으로 아우터 케이스(110)의 하측에서 조립될 수 있다. 배터리(B)가 이너 케이스(120) 내측에 내장되고, 이너 케이스(120)의 상하단이 막힌 형태로 구성될 수 있다. 외부 공기가 흡입되는 흡입구(121)가 이너 케이스(120)의 하면에 구비되고, 압력 센서(S) 또는 에어 스피커가 장착되는 센서 장착부(122)가 흡입구 내측에 구비될 수 있다. 배터리(B)와 전선으로 연결된 제1배터리 연결 단자(C1)가 이너 케이스(120)의 상면에 고정될 수 있다.
어퍼 케이스(130)는 일종의 마우스 피스로서, 상단이 막힌 통 형상으로 아우터 케이스(110)의 상측에 탈착 가능하게 조립될 수 있다. 기류와 함께 에어로졸을 배출하는 토출 유로(131)가 아우터 케이스(110)의 내측 중심부에 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 어퍼 케이스(130)가 아우터 케이스(110)의 상단에 조립되면, 토출 유로(131)가 상부 러버 부재(310)를 눌러줄 수 있다.
다공성 흡습체 카트리지(200)는 액상의 에어로졸 발생 기재를 흡수하여 머금고 있도록 다공성 재질로 구성될 수 있고, 아우터 케이스(110)와 이너 케이스(120)와 어퍼 케이스(130) 사이의 공간에 내장될 수 있다. 다공성 흡습체 카트리지(200)는 액상을 저장하기 위하여 상면이 개방된 중공(210)이 구비될 수 있고, 중공(210)의 하부는 중심으로 갈수록 하향 경사진 경사면(220)을 가지도록 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.
다공성 흡습체 카트리지(200)는 친수성 다공성 재질과 소수성 다공성 재질이 이중 소결된 형태로 제작될 수 있다. 다공성 흡습체 카트리지(200)는 열선(미도시)이 배치되는 부분을 액상의 이동이 가능한 친수성으로 구성되고, 열선(미도시)이 배치되는 부분을 제외한 나머지는 방수 구조를 가질 수 있다.
다공성 흡습체 카트리지(200)에 포함된 친수성 다공성 재질은 마그네슘 실리케이트, 알루미늄 실리케이트, 규산 실리케이트, 제올라이트, 산화 티탄, 탄화 티탄, 지르코니아, 실리카, 탄화규소, 질화규소, 뮬라이트, 코디어라이트, 탄화 텅스텐, 탄화 지르코늄, 질화 알루미늄 중 적어도 하나일 수 있다. 다공성 흡습체 카트리지(200)에 포함된 소수성 다공성 재질은 알루미나, 지르코니아, 산화이트륨, 알루미늄 질화물, 알루미늄 티타네이트, 플스테라이트, 스테아타이트, β-스포듀민, 지르콘, 지르콘디어라이트, 코어디어라이트, 멀라이트, Ordinary porcelain 중 적어도 하나일 수 있다. 다공성 흡습체 카트리지(200)를 구성하는 다공성 재질은 비드형 알갱이로 구성될 수 있으며, 비드형 알갱이는 10~300㎛ 이내의 사이즈로 구성되는 것이 바람직하다.
열선(미도시)은 다공성 흡습체 카트리지(200)에 함습된 액상을 가열하여 에어로졸을 발생시킬 수 있다. 열선(미도시)은 다공성 흡습체 카트리지(200)의 하면에 에칭에 의한 금속 열선, 금속 페이스트, 열선 프린트 중 하나로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다. 열선(미도시)은 배터리(B)의 전원을 공급받아 작동될 수 있으며, 전기적 연결 구조는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
하부 러버 부재(310)는 다공성 흡습체 카트리지(200)의 하단을 지지하여 이너 케이스(120)의 상단에 고정시킬 수 있다. 하부 러버 부재(310)는 기류의 흐름을 안내하기 위한 유로(311)가 구비될 수 있으며, 하부 러버 부재의 유로(311)는 기류 패스의 일부로 구성될 수 있다.
하부 러버 부재(310)에는 제1배터리 연결 단자(C1)의 상측에 결합될 수 있는 제2배터리 연결 단자(C2)가 구비될 수 있다. 따라서, 하부 러버 부재(310)가 이너 케이스(120)의 상단에 안착되면, 제2배터리 연결 단자(C2)가 제1배터리 연결 단자(C1)와 접촉되고, 다공성 흡습체 카트리지(200)가 하부 러버 부재(310)에 안착되면, 열선(미도시)의 단자가 제2배터리 연결 단자(C2)와 접촉되므로, 배터리(B)의 전원이 열선으로 공급될 수 있다.
상부 러버 부재(320)는 다공성 흡습체 카트리지(200)의 상단을 지지하여 아우터 케이스(110)와 어퍼 케이스(130) 사이에 고정시킬 수 있다. 상부 러버 부재(320)도 기류의 흐름을 안내하기 위한 유로(321)가 구비될 수 있으며, 상부 러버 부재의 유로(321)도 기류 패스의 일부로 구성될 수 있다.
따라서, 상부 러버 부재(320)가 다공성 흡습체 카트리지(200)의 상단에 안착되고, 어퍼 케이스(130)가 아우터 케이스(110)의 상단에 조립되면, 다공성 흡습체 카트리지(200)는 하부 러버 부재(310)와 상부 러버 부재(320)에 의해 아우터 케이스(110)의 내부 공간에 고정될 수 있고, 어퍼 케이스의 토출 유로(131)가 상부 러버 부재의 유로(321)와 연통될 수 있다.
기류 패스는 외부 공기를 흡입하여 에어로졸과 함께 배출하도록 안내할 수 있고, 구성 부품들 사이의 공간 및 구성 부품들 자체에 형성될 수 있다.
기류 패스는 이너 케이스(120)에 구비된 흡입구(121)와 어퍼 케이스의 토출 유로(131) 사이에 기류의 흐름을 안내하는데, 이너 케이스(120)와 배터리(B) 사이의 제1유로(P1)와, 하부 러버 부재의 유로(131)와, 아우터 케이스(110)와 다공성 흡습체 카트리지(200) 사이의 제2유로(P2)와, 상부 러버 부재의 유로(321)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다. 제2유로(P2)는 다공성 흡습체 카트리지(200)에 형성되는 다양한 형태의 홈 또는 홀로 구성될 수 있으며, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
외부 공기가 흡입구(121)를 통하여 흡입되면, 압력 센서(S)가 흡입 공기 압력을 측정하여 공기 흡입 여부에 따라 배터리(B)의 전원을 열선으로 공급하도록 자동으로 제어할 수 있고, 공기가 기류 패스를 따라 흐를 수 있다. 공기는 제1유로(P1)를 통과한 다음, 하부 러버 부재의 유로(311)를 지나면서 에어로졸과 함께 배출되고, 기류와 함께 에어로졸은 제2유로(P2)를 통과한 다음, 상부 러버 부재의 유로(321)와 토출 유로(131)를 지나 외부로 토출될 수 있다.
실시예의 에어로졸 발생 장치는 상기와 같은 기류 패스를 따라 에어로졸을 외부로 토출시키지만, 일부 에어로졸이 액적으로 기류 패스를 따라 흘러내릴 수 있고, 에어로졸의 액적을 회수하는 구조가 적용될 수 있다.
상부 러버 부재(320)는 기류의 흐름을 안내하기 위하여 상부에 형성된 수직 유로(321a)와, 수직 유로(321a) 하측에 연통되는 수평 유로(321b)를 포함할 수 있다. 물론, 상부 러버 부재의 수직 유로(321a) 상측은 어퍼 케이스의 토출 유로(131)와 연통되고, 상부 러버 부재의 수평 유로(321b) 양측은 아우터 케이스(110)와 다공성 흡습체 카트리지(200) 사이의 제2유로(P2)와 연통될 수 있다.
상부 러버 부재(320)는 다공성 흡습체 카트리지(200)의 상단 즉, 중공(210)의 입구에 삽입되도록 하면에 단차지게 돌출된 커버부(322)와, 수평 유로(321b)의 양측으로 액적의 흐름을 안내하도록 양측으로 갈수록 하향 경사지게 형성된 가이드부(323)를 더 포함할 수 있다.
상부 러버 부재의 커버부(322)가 다공성 흡습체 카트리지의 중공(210) 입구에 삽입되고, 상부 러버 부재(320)가 다공성 흡습체 카트리지(200)의 상측에 장착될 수 있다. 그런데, 에어로졸 발생이 진행되는 중 에어로졸이 상부 러버 부재의 유로(321)에 액적이 맺히면, 액적이 수직 유로(321a)를 따라 떨어지고, 가이드부(323)에 의해 수평 유로(321b)의 양측으로 흐른 다음, 다공성 흡습체 카트리지(200)의 양측 즉, 제2유로(P2)를 따라 흘러내릴 수 있다.
다공성 흡습체 카트리지(200) 하부로 흘러내린 액적은 다공성 흡습체 카트리지(200)로 흡수되거나, 별도의 액적 저장부에 저장될 수 있다.
도 4는 실시예에 적용된 액적 회수 구조의 다른 일예가 도시된 측단면 사시도이고, 도 5는 실시예에 적용된 다공성 흡습체 카트리지의 일예가 도시된 사시도이다.
다공성 흡습체 카트리지(200)는 하향 돌출된 액적 흡수 돌기(230)를 포함할 수 있고, 액적 (230)는 액적을 흡입할 수 있는 친수성으로 구성되어야 한다. 기류 패스의 제2유로(P2)를 형성하기 위하여 다공성 흡습체 카트리지(200)의 양측면에 홈(200h)이 형성될 수 있고, 액적 (230)는 제2유로(P2)의 하측 즉, 다공성 흡습체 카트리지의 홈들(200h)과 인접하도록 그 하측에 구비될 수 있다.
액적 (230)의 일부는 하부 러버 부재(310)에 수용된 상태로 지지될 수 있고, 다양한 형상과 개수로 구성될 수 있다. 액적이 액적 (230)과 하부 러버 부재(310) 사이의 공간에 저장될 수 있으며, 한정되지 아니한다.
도 6a 내지 도 6e는 실시예에 적용된 기류 패스의 다양한 일예가 도시된 사시도.
다공성 흡습체 카트리지가 아우터 케이스의 내주면에 밀착되더라도 다공성 흡습체 카트리지 자체에 다양한 형태의 홈과 홀을 형성함으로서, 기류의 흐름을 안내할 수 있다.
직사각 기둥 모양의 다공성 흡습체 카트리지(200)는 도 6a에 도시된 바와 같이 장변 양측에 축방향으로 긴 사각형 홈(200h)을 가지도록 구성되거나, 도 6b에 도시된 바와 같이 단변 양측에 축방향으로 긴 사각형 홈(200h)을 가지도록 구성될 수 있다.
원기둥 모양의 다공성 흡습체 카트리지(200)는 도 6c에 도시된 바와 같이 양측에 축방향으로 긴 사각형 홈(200h)을 가지도록 구성되거나, 도 6d에 도시된 바와 같이 양측에 축방향으로 반원형 홈(200h)을 가지도록 구성될 수 있다.
원기둥 모양의 다공성 흡습체 카트리지(200)는 액상을 저장하기 위한 중공 이외에도 기류의 흐름을 안내하기 위하여 도 6e에 도시된 바와 같이 축방향으로 긴 원형 홀(200H)을 가지도록 구성되거나, 도 6f에 도시된 바와 같이 축방향으로 긴 사각형 홀(200H)을 가지도록 구성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 케이스 110 : 아우터 케이스
120 : 이너 케이스 130 : 어퍼 케이스
200 : 다공성 흡습체 카트리지 210 : 중공
220 : 경사면 230 : 액적 흡수 돌기
310 : 하부 러버 부재 320 : 상부 러버 부재

Claims (10)

  1. 수용 공간이 내부에 형성된 케이스;
    상기 케이스에 내장되고, 액상의 에어로졸 발생 기재를 함습한 다공성 흡습체 카트리지;
    상기 다공성 흡습체 카트리지에 배치되고, 상기 다공성 흡습체 카트리지에 머금은 액상을 가열하여 에어로졸을 발생시키는 열선;
    상기 다공성 흡습체 카트리지를 상기 케이스 내부에 고정하기 위한 적어도 하나 이상의 러버 부재; 및
    상기 다공성 흡습체 카트리지에 형성되는 기류 패스;를 포함하는 에어로졸 발생 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상하측이 개방된 아우터 케이스와,
    상기 아우터 케이스의 하측에서 조립되고 외부 공기를 흡입하는 흡입구가 구비된 이너 케이스와,
    상기 아우터 케이스의 상측에 조립되고 기류와 함께 에어로졸을 외부로 배출하는 토출 유로가 구비된 어퍼 케이스로 구성되는 에어로졸 발생 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 흡습체 카트리지는,
    액상 저장 가능한 중공 형상으로 구성되는 에어로졸 발생 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 흡습체 카트리지는,
    친수성과 소수성을 가진 다공성 재질로 구성되고,
    상기 열선이 배치되는 부분을 친수성으로 구성하는 에어로졸 발생 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기류 패스는,
    상기 다공성 카트리지의 외측면 또는 내측면에 형성된 적어도 하나 이상의 홀 또는 홈으로 구성되는 에어로졸 발생 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 러버 부재는,
    상기 다공성 흡습체 카트리지의 하측을 지지하는 하부 러버 부재와,
    상기 다공성 흡습체 카트리지의 상측을 지지하는 상부 러버 부재를 포함하는 에어로졸 발생 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하부 러버 부재와 상부 러버 부재 중 적어도 하나는,
    상기 기류 패스와 연통되는 유로를 포함하는 에어로졸 발생 장치.
  8. 제6에 있어서,
    상기 상부 러버 부재는,
    상기 다공성 흡습체 카트리지의 상단에 개방된 중공 입구에 삽입되는 커버부를 더 포함하는 에어로졸 발생 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 상부 러버 부재는,
    에어로졸에 의한 액적을 상기 다공성 흡습체 카트리지로 안내하기 위하여 경사지게 형성된 가이드부를 더 포함하는 에어로졸 발생 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 다공성 흡습체 카트리지는,
    상기 케이스 내측면을 따라 흘러내린 에어로졸에 의한 액적을 흡수하기 위하여 하측에 돌출된 적어도 하나 이상의 액적 흡수 돌기를 더 포함하고,
    상기 액적 흡수 돌기가 상기 하부 러버 부재에 의해 지지되는 에어로졸 발생 장치.
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