KR20240054051A - 엑스레이 스캐너 및 그 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 엑스레이 스캐너는, 레이저를 발생시키기 위한 레이저 소스부와, 상기 레이저 소스부에서 조사된 상기 레이저를 반사시키되, 스캔하고자 하는 이미지 플레이트 상에서 상기 레이저가 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조의 폴리곤 미러부와, 상기 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 통해서 상기 이미지 플레이트에 전사된 엑스레이 이미지를 생성하는 이미지 처리부와, 상기 이미지 플레이트 일측에 상기 레이저의 스캔 궤도 상에 위치되어 상기 레이저를 감지하기 위한 포토 센서와, 상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하고, 상기 폴리곤 미러부의 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는, 제어부를 포함을 포함한다.

Description

엑스레이 스캐너 및 그 운용 방법{X-ray scanner and method of operating the same}
본 발명은 엑스레이 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 엑스레이 스캐너 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
엑스레이 장치는 병원에서 환자의 치아나 뼈 등의 이미지를 촬영하거나 물건의 투과 이미지를 촬영하기 위해서 이용되고 있다. 이러한 엑스레이 장치는 대상물에 엑스레이를 조사하여 엑스레이 이미지를 형성하기 위한 엑스레이 촬영 장치와 엑스레이 이미지를 판독하기 위한 엑스레이 스캐너를 포함한다.
종래, 엑스레이 이미지는 필름을 이용하여 형성되었으나, 최근에는 반복해서 사용될 수 있는 이미지 플레이트를 이용하여 형성되고 있다. 이미지 플레이트는 매우 작은 니들(needle) 입자로 구성되어, 이러한 니들 입자는 엑스레이가 조사되면 수직으로 배향되고, 강한 레이저가 조사되면 광을 방사할 수 있다. 엑스레이 스캐너는 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 디지털화하여 엑스레이 이미지를 구현할 수 있다.
통상적인 엑스레이 스캐너는 폴리곤 미러(polygon mirror)를 회전시키면서 폴리곤 미러에서 레이저를 반사하여 이미지 플레이트를 레이저 스캔할 수 있다. 하지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 폴리곤 미러의 회전이 설정 회전 속도에 벗어나게 되면, 이미지의 픽셀이 앞뒤로 밀리는 지터(jitter) 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 폴리곤 미러부의 회전 속도의 변경에 대응하여 이미지 왜곡을 방지할 수 있는 엑스레이 스캐너 및 그 운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 엑스레이 스캐너는, 레이저를 발생시키기 위한 레이저 소스부와, 상기 레이저 소스부에서 조사된 상기 레이저를 반사시키되, 스캔하고자 하는 이미지 플레이트 상에서 상기 레이저가 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조의 폴리곤 미러부와, 상기 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 통해서 상기 이미지 플레이트에 전사된 엑스레이 이미지를 생성하는 이미지 처리부와, 상기 이미지 플레이트 일측에 상기 레이저의 스캔 궤도 상에 위치되어 상기 레이저를 감지하기 위한 포토 센서와, 상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하고, 상기 폴리곤 미러부의 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는, 제어부를 포함을 포함한다.
상기 엑스레이 스캐너에 따르면, 상기 이미지 처리부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 포함하고, 상기 영상 처리 클록은 상기 아날로그-디지털 변환기의 타임 분할값일 수 있다.
상기 엑스레이 스캐너에 따르면, 상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하기 위한 회전 속도 계산부와, 상기 회전 속도 계산부로부터 상기 실제 회전 속도를 받고, 상기 실제 회전 속도를 상기 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 클록 보정부를 포함할 수 있다.
상기 엑스레이 스캐너에 따르면, 상기 클록 보정부는 상기 실제 회전 속도와 상기 설정 회전 속도의 차이가 소정 범위를 벗어나면, 상기 설정 회전 속도에 맞추어진 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록을 상기 실제 회전 속도에 맞도록 보정할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 관점에 따른 엑스레이 스캐너의 운용방법은, 레이저를 발생시키기 위한 레이저 소스부와 상기 레이저 소스부에서 조사된 상기 레이저를 반사시키되, 스캔하고자 하는 이미지 플레이트 상에서 상기 레이저가 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조의 폴리곤 미러부와 상기 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 통해서 상기 이미지 플레이트에 전사된 엑스레이 이미지를 생성하는 이미지 처리부와 상기 이미지 플레이트 일측에 상기 레이저의 스캔 궤도 상에 위치되어 상기 레이저를 감지하기 위한 포토 센서를 포함하는 엑스레이 스캐너의 운용방법에 있어서, 상기 레이저 소스부에서 조사된 레이저를 상기 포토 센서를 통해서 감지하는 단계와, 상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하는 단계와, 상기 실제 회전 속도를 상기 폴리곤 미러부의 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 엑스레이 스캐너의 운용방법에 따르면, 상기 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계는, 상기 실제 회전 속도와 상기 설정 회전 속도의 차이가 소정 범위를 벗어나면 상기 설정 회전 속도에 맞추어진 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록을 상기 실제 회전 속도에 맞도록 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 폴리곤 미러부의 회전 속도의 변경에 대응하여 이미지 왜곡을 방지할 수 있는 엑스레이 스캐너 및 그 운용 방법이 제공될 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 스캐너를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 엑스레이 스캐너의 제어부의 일 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 엑스레이 스캐너에서 설정 상태와 측정 상태에서 포토 센서를 이용한 엑스레이 감지 방법을 보여주는 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 스캐너의 운용방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 스캐너를 이용하여 얻은 이미지를 보여주는 사진이다.
도 6은 종래 엑스레이 스캐너를 이용하여 얻은 이미지를 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 스캐너(100)를 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 엑스레이 스캐너(100)의 제어부의 일 예를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 엑스레이 스캐너(100)는 레이저 소스부(110), 폴리곤 미러부(120), 이미지 처리부(140), 포토 센서(130) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다. 엑스레이 스캐너(100)는 엑스레이가 조사되어 엑스레이 이미지가 형성된 대상물, 예컨대 이미지 플레이트(50)로부터 가시적인 영상 신호를 얻는 장치이다.
이미지 플레이트(50)는 종래 엑스레이 필름을 대체하여 반영구적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지 플레이트(50) 상에는 형광체가 도포된 매우 작은 니들 입자가 형성되어 있고, 엑스레이가 조사되면 이러한 니들 입자가 90도 방향으로 서게 되고, 강한 빛이 조사되면 다시 니들 입자가 수평 방향으로 눕게 될 수 있다. 이러한 이미지 플레이트(50) 상에 엑스레이 스캐너(100)를 통해서 레이저를 조사하면 가시광선 대역, 예컨대 400 nm 파장 부근의 광이 방사(emission)되고, 이 방사된 광을 디지털화하여 가시적인 엑스레이 이미지를 얻을 수 있다.
보다 구체적으로 보면, 레이저 소스부(110)는 광원이 되는 레이저(L1)를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 레이저 소스부(110)는 도트 레이저(dot laser)를 발생시켜, 폴리곤 미러부(120)로 조사할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레이저 소스부(110)는 적색 대역, 예컨대 600 내지 700nm 파장 부근의 레이저(L1)를 생성할 수 있다.
폴리곤 미러부(120)는 레이저 소스부(110)에서 조사된 레이저(L1)를 스캔하고자 하는 대상물, 예컨대 이미지 플레이트(50) 상으로 반사시킬 수 있다. 나아가, 폴리곤 미러부(120)는 레이저 소스부(110)에서 조사된 레이저(L1)가 스캔하고자 하는 이미지 플레이트(50) 상에서 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조를 가질 수 있다. 도 1에는 폴리곤 미러부(120)가 6각 구조로 도시되어 있으나, 이는 예시적이고 4각 구조, 5각 구조 등 다양한 다각 구조로 변형될 수 있다.
폴리곤 미러부(120)는 구동원(미도시)에 의해서 회전될 수 있고, 폴리곤 미러부가(120)가 회전됨에 따라서 폴리곤 미러부(120)의 한 면 상에서 레이저(L1)의 반사 각도가 달라지면서 레이저(L1)가 이미지 플레이트(50) 상에서 라인을 따라서 조사될 수 있다. 나아가, 폴리곤 미러부(120)의 면이 달라지면 레이저(L1)가 이미지 플레이트(50) 상에서 다시 반대 방향으로 스캔될 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러부(120)가 회전되면, 이미지 플레이트(50) 상에서 레이저(L1)가 라인을 따라서 왕복될 수 있다.
나아가, 이미지 플레이트(50)가 별도의 스테이지 등을 이용해서 상하로 이동될 수 있다. 따라서, 폴리곤 미러부(120)가 회전되면서 레이저(L1)가 라인을 따라서 왕복 스캔되면서, 이미지 플레이트(50)가 상하로 이동되면, 이미지 플레이트(50) 전체를 레이저(L1)로 스캔할 수 있다.
선택적으로, 폴리곤 미러부(120)의 전단 또는 폴리곤 미러부(120)와 이미지 플레이트(50) 사이에 F-theta 렌즈(미도시)가 더 부가될 수 있다. F-theta 렌즈는 레이저(L1)에 의한 이미지 플레이트(50)의 스캔 시, 구면 스캔을 평면 스캔으로 보정해주는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 평면을 구면 스캔시 발생할 수 있는 이미지 왜곡을 방지할 수 있다.
이미지 처리부(140)는 이미지 플레이트(50)로부터 방사된 광(L2)을 통해서 이미지 플레이트(140)에 전사된 엑스레이 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리부(140)는 광(L2)을 수신할 수 있는 포토 디텍터(142)와 포토 디텍터(142)의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있는 아날로그-디지털 컨버터(AD converter, 144) 등을 포함할 수 있다.
나아가, 포토 디텍터(142) 전면에는 레이저(L1)는 통과시키지 않고 광(L2)만 통과시킬 수 있도록 광학 필터(미도시)가 설치될 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(144)를 거친 디지털 신호는 영상 처리를 통해서 디스플레이 장치 상에 표시될 수 있다.
포토 센서(130)는 이미지 플레이트(50) 일측에 레이저(L1)의 스캔 궤도 상에 위치되어, 레이저(L1)를 감지할 수 있다. 예를 들어, 포토 센서(130)는 CMOS 이미지 센서, CCD 센서 등을 포함할 수 있다.
포토 센서(130)는 레이저(L1)의 스캔 궤도 상에서 이미지 플레이트(50)와 간섭되지 않는 위치에 배치될 수 있다. 따라서, 포토 센서(130)를 통해서 레이저(L1)를 감지한 시간을 알게 되면 레이저(L1)의 스캔 주기를 알 수 있고, 나아가 폴리곤 미러부(120)의 회전 속도, 예컨대 분당 회전 속도(rpm)를 알 수 있게 된다.
제어부(160)는 포토 센서(130)의 레이저 감지 데이터를 이용하여, 폴리곤 미러부(120)의 회전 속도를 계산하고, 그에 따른 영상 처리의 보정 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(160)는 포토 센서(130)의 레이저 감지 데이터로부터 폴리곤 미러부(120)의 실제 회전 속도를 계산하고, 폴리곤 미러부(120)에 설정 회전 속도와 비교하여 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 영상 처리 클록은 아날로그-디지털 변환기(144)의 타임 분할값일 수 있고, 제어부(160)는 영상 처리 클록의 보정이 필요하다고 판단되면, 아날로그-디지털 변환기(144)의 영상 처리 클록을 보정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 포토 센서(130)의 레이저 감지 데이터로부터 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하기 위한 회전 속도 계산부(162)와 회전 속도 계산부(162)로부터 실제 회전 속도를 받고 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 클록 보정부(164)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 클록 보정부(164)는 실제 회전 속도를 설정 회전 속도와 비교하여 그 차이값에 따라서 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 설정 상태에서, 포토 센서(130)를 통해서 레이저(L1)를 수신하는 시간 간격은 t0이고, 이 경우 폴리곤 미러부(120)의 설정 회전 속도는 R0일 수 있다. 폴리곤 미러부(120)의 지속적인 사용 시 그 회전 속도는 위 설정값에서 벗어날 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 측정 상태에서, 포토 센서(130)를 통해서 레이저(L1)를 수신하는 시간 간격은 t1이고, 이 경우 폴리곤 미러부(120)의 실제 회전 속도는 R1일 수 있다. 이 경우, 실제 회전 속도(R1)는 도시된 바와 같이 간단한 비례식을 연산할 수 있다. 여기에서, 설정 회전 속도(R0)와 실제 회전 속도(R1)는 분당 회전수(rpm)를 의미할 수 있다.
일부 실시예들에서, 클록 보정부(164)는 실제 회전 속도(R1)와 설정 회전 속도(R0)의 차이가 소정 범위를 벗어나면, 설정 회전 속도(R0)에 맞추어진 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록을 실제 회전 속도(R1)에 맞도록 보정할 수 있다. 예를 들어, 아날로그-디지털 컨버터(144)의 신호 처리 클록을 실제 회전 속도(R1)를 반영하여 보정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어부(160)는 전술한 기능에 비추어 영상 처리 클록 보정부로 불릴 수도 있다. 제어부(160)는 이미지 처리부(140)의 내부 제어 블록으로 기능하거나 또는 엑스레이 스캐너(100)의 중앙 처리 장치의 일부 블록으로 기능할 수 있다.
이러한 엑스레이 스캐너(100)를 이용하면, 폴리곤 미러부(120)의 회전 속도가 설정된 범위에서 벗어나 동작하더라도 동적으로, 그 변화를 반영하여 이미지 처리부(140), 예컨대 아날로그-디지털 컨버터(144)의 신호 처리 클록을 보정하여 지터 없는 이미지를 얻을 수 있다.
이하에서는 엑스레이 스캐너(100)의 운용방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엑스레이 스캐너(100)의 운용방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 4를 같이 참조하면, 엑스레이 스캐너(100)의 운용방법은 레이저 소스부(110)에서 조사된 레이저(L1)를 포토 센서(130)를 통해서 감지하는 단계(S10)와 포토 센서(130)의 레이저 감지 데이터로부터 폴리곤 미러부(120)의 실제 회전 속도(R1)를 계산하는 단계(S20)와, 실제 회전 속도(R1)를 폴리곤 미러부(120)에 설정 회전 속도(R0)와 비교하여 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.
나아가, 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계(S30)는 회전 속도 계산부로부터 상기 실제 회전 속도를 받고, 실제 회전 속도(R1)와 설정 회전 속도(R0)의 차이가 소정 범위를 벗어나면 설정 회전 속도(R0)에 맞추어진 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록을 실제 회전 속도(R1)에 맞도록 보정하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
전술한 엑스레이 스캐너(100) 및 그 운용방법에 따르면, 폴리곤 미러부(120)의 회전 속도가 설정 회전 속도(R0)에서 벗어나더라도 실제 회전 속도(R1)를 측정하여, 이를 반영하여 이미지 처리부(140)의 영상 처리 클록을 보정할 수 있다. 이에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 이미지가 밀리는 현상, 즉 지터 없는 깨끗한 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
50: 이미지 플레이트
100: 엑스레이 스캐너
110: 레이저 소스부
120: 폴리곤 미러부
130: 포토 센서
140: 이미지 처리부
160: 제어부

Claims (6)

  1. 레이저를 발생시키기 위한 레이저 소스부;
    상기 레이저 소스부에서 조사된 상기 레이저를 반사시키되, 스캔하고자 하는 이미지 플레이트 상에서 상기 레이저가 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조의 폴리곤 미러부;
    상기 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 통해서 상기 이미지 플레이트에 전사된 엑스레이 이미지를 생성하는 이미지 처리부;
    상기 이미지 플레이트 일측에 상기 레이저의 스캔 궤도 상에 위치되어 상기 레이저를 감지하기 위한 포토 센서; 및
    상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하고, 상기 폴리곤 미러부의 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는, 제어부를 포함하는,
    엑스레이 스캐너.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 처리부는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 포함하고,
    상기 영상 처리 클록은 상기 아날로그-디지털 변환기의 타임 분할값인,
    엑스레이 스캐너.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하기 위한 회전 속도 계산부; 및
    상기 회전 속도 계산부로부터 상기 실제 회전 속도를 받고, 상기 실제 회전 속도를 상기 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 클록 보정부를 포함하는,
    엑스레이 스캐너.
  4. 제 4 항에 있어서,
    상기 클록 보정부는 상기 실제 회전 속도와 상기 설정 회전 속도의 차이가 소정 범위를 벗어나면, 상기 설정 회전 속도에 맞추어진 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록을 상기 실제 회전 속도에 맞도록 보정하는,
    엑스레이 스캐너.
  5. 레이저를 발생시키기 위한 레이저 소스부; 상기 레이저 소스부에서 조사된 상기 레이저를 반사시키되, 스캔하고자 하는 이미지 플레이트 상에서 상기 레이저가 라인 스캔되도록 회전이 가능한 다각 구조의 폴리곤 미러부; 상기 이미지 플레이트로부터 방사된 광을 통해서 상기 이미지 플레이트에 전사된 엑스레이 이미지를 생성하는 이미지 처리부; 및 상기 이미지 플레이트 일측에 상기 레이저의 스캔 궤도 상에 위치되어 상기 레이저를 감지하기 위한 포토 센서를 포함하는 엑스레이 스캐너의 운용방법에 있어서,
    상기 레이저 소스부에서 조사된 레이저를 상기 포토 센서를 통해서 감지하는 단계;
    상기 포토 센서의 레이저 감지 데이터로부터 상기 폴리곤 미러부의 실제 회전 속도를 계산하는 단계; 및
    상기 실제 회전 속도를 상기 폴리곤 미러부의 설정 회전 속도와 비교하여 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계를 포함하는,
    엑스레이 스캐너의 운용방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상 처리 클록의 보정 여부를 판단하는 단계는,
    상기 실제 회전 속도와 상기 설정 회전 속도의 차이가 소정 범위를 벗어나면 상기 설정 회전 속도에 맞추어진 상기 이미지 처리부의 영상 처리 클록을 상기 실제 회전 속도에 맞도록 보정하는 단계를 포함하는,
    엑스레이 스캐너의 운용방법.
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