KR100489822B1 - H-브리지형 모터의 브레이크 장치 - Google Patents
H-브리지형 모터의 브레이크 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 개인 휴대통신 단말기 또는 휴대폰 등에 적용되는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치에 관한 것이다.
본 발명은 모터(M)를 중심으로 전원측의 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3) 및 접지측의 제2 스위칭 트랜지스터쌍(Q2,Q4)이 H-브리지형으로 설치되고, 상기 어느 스위칭 트랜지스터쌍을 온시켜 모터에 브레이크를 거는 브레이크 장치에 있어서, 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(41)와, 상기 입력신호 확인부(41)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시키는 구동 회로부(42)를 포함하는 제1 브레이크 구동부(40); 및 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(51)와, 상기 입력신호 확인부(51)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중 다른 하나를 온시키는 구동 회로부(52)를 포함하는 제2 브레이크 구동부(50); 를 구비함을 요지로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 정회전과 역회전 사이에 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 회로를 간단하게 구현함으로서, 적용되는 모터 드라이버를 소형화 및 저렴화시킬 수 있다.
Description
본 발명은 개인 휴대통신 단말기 또는 휴대폰 등에 적용되는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치에 관한 것으로, 특히 정회전과 역회전 사이에 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 회로를 간단하게 구현함으로서, 적용되는 모터 드라이버를 소형화 및 저렴화시킬 수 있도록 하는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모터의 On/Off 제어는 모터에 가하는 전압의 플러스, 마이너스에 따라 모터는 정회전 또는 역회전하는데, 이를 위한 단일전원으로 모터에 가하는 전압의 방향을 바꿀 수 있는 회로로 개발된 것이 "H 브리지형 모터 드라이버"이다. 기본 구성은 도 1에 도시된 바와 같이 H형으로 이루어져 있다.
도 1은 기존 H-브리지형 모터 구동장치의 개략도로서, 도 1을 참조하면, 기존 H-브리지형 모터 구동장치는 모터(M)를 중심으로 H-브리지 타입으로 스위칭 트랜지스터(Q1-Q4)가 설치되어 있고, 이들 스위칭 트랜지스터(Q1-Q4)를 제어하여 상기 모터(M)를 정회전 및 역회전으로 구동시키는 제1 및 제2 정/역 출력 구동부(1A,1B)를 포함하고, 또한, 상기 제1 및 제2 정/역 출력 구동부(1A,1B)에 의한 정회전 및 역회전 동작 사이에 상기 모터(M)를 정지시키기 위한 브레이크 기능을 수행하는 제1 및 제2 브레이크 구동부(2A,2B)를 포함한다.
도 2a는 모터의 정회전 동작상태이고, 도 2b는 모터의 역회전 동작상태이며, 도 2c는 모터의 브레이크 동작상태도이다. 그리고, 도 3은 모터의 동작 설명을 위한 트랜지스터의 동작 타이밍도이다.
도 2 및 도 3을 참조하여 상기 모터의 동작에 대해서 간단히 설명하면, 상기 제1 및 제2 정/역 출력 구동부(1A,1B)가 도 2a에 도시한 바와 같이 Q1과 Q4의 스위칭 트랜지스터를 동시에 온으로 하면 화살표 방향으로 전류가 흐르고, 이때 모터는 정회전 한다. 반대로 도 2b에 도시한 바와 같이 Q2와 Q3의 스위칭 트랜지스터를 동시에 온으로 하면 화살표 방향으로 전류가 흐르며, 이때 모터는 역회전하게 된다. 그리고, 도 2c에 도시한 바와 같이 스위칭 트랜지스터 Q1과 Q3을 동시에 온으로 하면 모터에 브레이크를 거는 동작으로 된다. 한편, 양쪽 출력이 모두 로우가 되도록 구현하는 모터 브레이크 방식은 한쪽 채널이 쇼트가 될 위험이 있으므로 대부분 사용하지 않는다.
도 4는 종래의 H-브리지형 모터의 브레이크 장치의 블록도로서, 도 4를 참조하면, 종래의 H-브리지형 모터의 브레이크 장치는 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력회로부(21)와, 상기 입력회로부(21)에 의해 입력신호가 확인되면 입력신호(In1,In2)에 해당하는 전류 바이어스를 형성하는 전류 바이어스부(22)와, 상기 전류 바이어스부(22)에 의해 형성된 전류 바이어스 상태를 유지하는 버퍼 회로부(23)와, 상기 버퍼 회로부(23)에 의해 유지되는 전류 바이어스 상태에 따라 모터의 동작을 수행하는 구동회로부(24)를 포함하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 H-브리지형 모터의 브레이크 장치는 입력회로부, 전류 바이어스부와, 버퍼 회로부, 구동회로부 등을 모두 포함하여 하므로, 많은 회로구성이 필요하고, 이에 인하여 많은 부품 및 소자가 사용되므로 적용되는 모터 드라이버의 사이즈가 증가하고, 그 만큼 가격도 상승한다는 문제점이 있었던 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 정회전과 역회전 사이에 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 회로를 간단하게 구현함으로서, 적용되는 모터 드라이버를 소형화 및 저렴화시킬 수 있도록 하는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치를 제공하는데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서, 본 발명의 특징은 모터를 중심으로 전원측의 제1 스위칭 트랜지스터 쌍 및 접지측의 제2 스위칭 트랜지스터쌍이 H-브리지형으로 설치되고, 상기 어느 스위칭 트랜지스터쌍을 온시켜 모터에 브레이크를 거는 브레이크 장치에 있어서, 입력신호를 확인하는 입력신호 확인부와, 상기 입력신호 확인부에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍중의 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시키는 구동 회로부를 포함하는 제1 브레이크 구동부; 및 입력신호를 확인하는 입력신호 확인부와, 상기 입력신호 확인부에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍중 다른 하나를 온시키는 구동 회로부를 포함하는 제2 브레이크 구동부; 를 구비함을 특징으로 하는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치를 제공하는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 H-브리지형 모터의 브레이크 장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 H-브리지형 모터의 브레이크 장치의 블록도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 H-브리지형 모터의 브레이크 장치는 모터(M)를 중심으로 전원측의 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3) 및 접지측의 제2 스위칭 트랜지스터쌍(Q2,Q4)이 H-브리지형으로 설치되고, 상기 전원측 스위칭 트랜지스터쌍을 온시켜 모터에 브레이크를 거는 기능을 수행한다.
이러한 기능을 수행하는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치는 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(41)와, 상기 입력신호 확인부(41)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시키는 구동 회로부(42)를 포함하는 제1 브레이크 구동부(40)를 포함하고, 또한 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(51)와, 상기 입력신호 확인부(51)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중 다른 하나를 온시키는 구동 회로부(52)를 포함하는 제2 브레이크 구동부(50)를 포함한다.
도 6은 도 5의 브레이크 장치의 구동 회로부 예시도로서, 도 6을 참조하여 본 발명의 제1 브레이크 구동부(40) 및 제2 브레이크 구동부(50)에 대한 회로 구현 예를 설명한다.
상기 입력신호 확인부(41)는 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제1 전류원(I11)과, 상기 제1 전류원(I11)의 타단에서 접지로 병렬로 접속하고, 2개의 입력신호(In1,In2)에 의해 각각 스위칭 동작하는 2개의 스위칭 소자(TR11,TR12)를 포함한다. 여기서 당업자는 스위칭 소자로 PNP 트랜지스터를 적용할 수 있음을 알 수 있다.
상기 구동 회로부(42)는 상기 확인부(41)의 제1 전류원(I1)의 타단에 접속한 베이스단과, 상기 전원단에 접속한 컬렉터단, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제3 NPN 트랜지스터(TR13)와, 상기 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제2 전류원(I12)과, 상기 제3 NPN 트랜지스터(TR13)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I2)의 타단에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제4 NPN 트랜지스터(TR14)와, 상기 NPN 제3 트랜지스터(TR13)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I2)의 타단에 접속한 에미터단을 갖는 제5 PNP 트랜지스터(TR15)와, 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR15)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제6 NPN 트랜지스터(TR16)와, 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR15)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제7 NPN 트랜지스터(TR17)를 포함한다.
상기 입력신호 확인부(51)는 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제1 전류원(I21)과, 상기 제1 전류원(I21)의 타단에서 접지로 병렬로 접속하고, 2개의 입력신호(In1,In2)에 의해 각각 스위칭 동작하는 2개의 스위칭 소자(TR21,TR22)를 포함한다.
상기 구동 회로부(52)는 상기 확인부(51)의 제1 전류원(I21)의 타단에 접속한 베이스단과, 상기 전원단에 접속한 컬렉터단, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제3 NPN 트랜지스터(TR23)와, 상기 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제2 전류원(I22)과, 상기 제3 NPN 트랜지스터(TR23)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I22)의 타단에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제4 NPN 트랜지스터(TR24)와, 상기 NPN 제3 트랜지스터(TR23)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I22)의 타단에 접속한 에미터단을 갖는 제5 PNP 트랜지스터(TR25)와, 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR25)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제3 스위칭 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제6 NPN 트랜지스터(TR26)와, 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR25)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제4 스위칭 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제7 NPN 트랜지스터(TR27)를 포함한다.
도 7은 도 6의 구동 회로부에서 중요 신호의 타이밍도이고, 도 8은 본 발명에 따른 브레이크 동작시 모터의 브레이크 신호 타이밍도이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작을 첨부한 도 5 내지 도 8에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 H-브리지형 모터의 브레이크 장치에 대한 동작을 설명하면, 먼저, 제1 브레이크 구동부(40)는 입력신호(In1,In2)에 따라 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 어느 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시키고, 또한 제2 브레이크 구동부(50)는 입력신호(In1,In2)에 따라 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 다른 하나의 스위칭 트랜지스터를 동시에 온시켜 결국 모터(M)에 브레이크를 걸 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하여 상기 제1 브레이크 구동부(40)에 대한 동작을 설명하면, 입력신호 확인부(41)는 입력신호(In1,In2)를 확인하여 도 7에 도시한 바와 같은 신호(S0)를 출력하고, 상기 입력신호 확인부(41)에 의해 입력신호가 확인되면, 구동 회로부(42)에서 상기 입력신호 확인부(41)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라 도 7에 도시한 신호(S1.S2)를 각각 출력하여 상기 제1, 제2 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 하나의 트랜지스터를 온시킨다.
도 6을 참조하여 상기 제1 브레이크 구동부(40)에 대해서 자세히 설명하면, 모터의 브레이크 위해 입력신호(In1,In2)가 도 7에 도시한 바와 같이 동시에 하이레벨(H)일 경우, 상기 입력신호 확인부(41)의 제1, 제2 PNP 트랜지스터(TR11,TR12)가 입력신호(In1,In2)에 의해 동시에 오프되고, 이때, 제3 트랜지스터(TR13)는 온(ON)되고, 제4 트랜지스터(TR14)는 오프(OFF)되며, 제5 트랜지스터(Q15)는 온(ON)된다.
이때, 상기 제5 트랜지스터(Q15)의 동작과 연동하여 제6, 제7 NPN 트랜지스터(Q16,Q17)도 온되며, 이에 따라 상기 제1, 스위칭 트랜지스터쌍(Q1.Q3)중 하나의 스위칭 트랜지스터(Q1)는 온되고, 제2 스위칭 트랜지스터쌍(Q2.Q4)중의 하나의 스위칭 트랜지스터(Q2)는 오프된다.
또한, 도 5를 참조하여 상기 제2 브레이크 구동부(50)에 대한 동작을 설명하면, 먼저, 입력신호 확인부(51)는 입력신호(In1,In2)를 확인하고, 이 입력신호 확인부(51)에 의해 입력신호가 확인되면, 구동 회로부(52)에서 상기 입력신호 확인부(51)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 다른 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시킨다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 브레이크 동작시 모터의 브레이크 신호 타이밍도로서, 0.2초 동안에 브레이크 동작이 이루어짐을 알 수 있으며, 또한 입력신호(In1,In2)가 동시에 온되는 시간이 점차적으로 오버랩되면서 브레이크 동작이 이루어지는 것을 알 수 있다.
도 6을 참조하여 상기 제2 브레이크 구동부(50)에 대해서 자세히 설명하면, 모터의 브레이크 위해 입력신호(In1,In2)가 동시에 하이레벨(H)일 경우, 상기 입력신호 확인부(51)의 제1, 제2 PNP 트랜지스터(TR21,TR22)가 입력신호(In1,In2)에 의해 동시에 오프되고, 이때, 제3 트랜지스터(TR23)는 온(ON)되고, 제4 트랜지스터(TR24)는 오프(OFF)되며, 제5 트랜지스터(Q25)는 온(ON)된다.
이때, 상기 제5 트랜지스터(Q25)의 동작과 연동하여 제6, 제7 NPN 트랜지스터(Q26,Q27)도 온되며, 이에 따라 상기 제1, 스위칭 트랜지스터쌍(Q1.Q3)중 다른 하나의 스위칭 트랜지스터(Q3)는 온되고, 제2 스위칭 트랜지스터쌍(Q2.Q4)중의 다른 하나의 스위칭 트랜지스터(Q4)는 오프된다.
전술한 본 발명의 제1 브레이크 구동부(40)에 의해 제1 스위칭 트랜지스터쌍(Q1,Q3)중의 하나(Q1)가 온되고, 이와 동시에 제2 브레이크 구동부(50)에 의해 제1 스위칭 트랜지스터쌍(Q1,Q3)중의 다른 하나(Q2)가 온되므로, 상기 모터에 브레이크(brake)를 거는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 정회전과 역회전 사이에 브레이크 기능을 수행하는 브레이크 회로를 간단하게 구현함으로서, 적용되는 모터 드라이버를 소형화 및 저렴화시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 기존 H-브리지형 모터 구동장치의 개략도이다.
도 2a는 모터의 정회전 동작상태이고, 도 2b는 모터의 역회전 동작상태이며, 도 2c는 모터의 브레이크 동작상태도이다.
도 3은 모터의 동작 설명을 위한 트랜지스터의 동작 타이밍도이다.
도 4는 종래의 H-브리지형 모터의 브레이크 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 H-브리지형 모터의 브레이크 장치의 블록도이다.
도 6a,6b는 도 5의 브레이크 장치의 구동 회로부 예시도이다.
도 7은 도 6의 구동 회로부에서 중요 신호의 타이밍도이다.
도 8은 본 발명에 따른 브레이크 동작시 모터의 브레이크 신호 타이밍도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
40 : 브레이크 드라이버 41 : 입력신호 확인부
42 : 구동 회로부 M : 모터
Vcc : 전압 I1,I2 : 전류원
TR1 - TR4 : 스위칭 트랜지스터
Claims (5)
- 모터(M)를 중심으로 전원측의 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3) 및 접지측의 제2 스위칭 트랜지스터쌍(Q2,Q4)이 H-브리지형으로 설치되고, 상기 어느 스위칭 트랜지스터쌍을 온시켜 모터에 브레이크를 거는 브레이크 장치에 있어서,전원(Vcc)에 일단을 접속한 제1 전류원(I11), 상기 제1 전류원(I11)의 타단에서 접지로 병렬로 접속하고, 2개의 입력신호(In1,In2)에 의해 각각 스위칭 동작하는 2개의 스위칭 소자(TR11,TR12)로 이루어져, 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(41)와, 상기 확인부(41)의 제1 전류원(I1)의 타단에 접속한 베이스단과, 상기 전원단에 접속한 컬렉터단, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제3 NPN 트랜지스터(TR13), 상기 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제2 전류원(I12), 상기 제3 NPN 트랜지스터(TR13)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I2)의 타단에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제4 NPN 트랜지스터(TR14), 상기 NPN 제3 트랜지스터(TR13)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I2)의 타단에 접속한 에미터단을 갖는 제5 PNP 트랜지스터(TR15), 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR15)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제1 스위칭 트랜지스터(Q1)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제6 NPN 트랜지스터(TR16), 및 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR15)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 스위칭 트랜지스터(Q2)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제7 NPN 트랜지스터(TR17)로 이루어져, 상기 입력신호 확인부(41)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중의 하나의 스위칭 트랜지스터를 온시키는 구동 회로부(42)를 포함하는 제1 브레이크 구동부(40); 및전원(Vcc)에 일단을 접속한 제1 전류원(I21), 상기 제1 전류원(I21)의 타단에서 접지로 병렬로 접속하고, 2개의 입력신호(In1,In2)에 의해 각각 스위칭 동작하는 2개의 스위칭 소자(TR21,TR22)로 이루어져, 입력신호(In1,In2)를 확인하는 입력신호 확인부(51)와, 상기 확인부(51)의 제1 전류원(I21)의 타단에 접속한 베이스단과, 상기 전원단에 접속한 컬렉터단, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제3 NPN 트랜지스터(TR23), 상기 전원(Vcc)에 일단을 접속한 제2 전류원(I22), 상기 제3 NPN 트랜지스터(TR23)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I22)의 타단에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제4 NPN 트랜지스터(TR24), 상기 NPN 제3 트랜지스터(TR23)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제2 전류원(I22)의 타단에 접속한 에미터단을 갖는 제5 PNP 트랜지스터(TR25), 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR25)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제3 스위칭 트랜지스터(Q3)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제6 NPN 트랜지스터(TR26), 및 상기 제5 PNP 트랜지스터(TR25)의 컬렉터단에 접속한 베이스단과, 상기 제4 스위칭 트랜지스터(Q4)의 베이스에 접속한 컬렉터단과, 접지에 접속한 에미터단을 갖는 제7 NPN 트랜지스터(TR27)로 이루어져, 상기 입력신호 확인부(51)에 의한 입력신호 확인 동작에 따라, 상기 제1 스위칭 트랜지스터 쌍(Q1,Q3)중 다른 하나를 온시키는 구동 회로부(52)를 포함하는 제2 브레이크 구동부(50); 를 구비함을 특징으로 하는 H-브리지형 모터의 브레이크 장치.
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US4319171A (en) * | 1979-07-23 | 1982-03-09 | Nippon Kogaku K.K. | Motor control device |
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- 2002-11-26 KR KR10-2002-0073722A patent/KR100489822B1/ko not_active IP Right Cessation
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