KR101507385B1 - 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임 - Google Patents

자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프레임 구조를 이루는 스페이스 프레임에 있어서, 제 1 나사홈이 서로 이격되도록 다수로 형성되는 볼부재; 상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 1 볼트가 끝단에 마련되는 다수의 멤버부재; 및 상기 볼부재와 상기 멤버부재 사이에 개재되어 상기 볼부재에 대한 상기 멤버부재의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 2 볼트가 일단에 마련되고, 상기 제 1 볼트에 나사 체결되는 제 2 나사홈이 타단에 마련되는 어댑터;를 포함하도록 한 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 볼부재에서 다수의 멤버부재 간에 간섭을 일으킬 경우, 멤버부재를 어댑터에 의해 볼부재에 결합되도록 함으로써 큰 중량과 직경을 가진 볼부재의 사용을 필요로 하지 않게 되고, 이로 인한 경량화로 인해 자중을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 볼부재와 멤버부재 간의 견고한 결합을 유지하면서도 볼부재와 멤버부재의 연결부분에 대한 부피 증가를 방지하며, 볼부재 등의 제작 및 취급이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 시공성이 뛰어나도록 한다.

Description

자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임{Space frame with connection structure using adapter for weight reduction}
본 발명은 스페이스 프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼부재에서 다수의 멤버부재 간에 간섭을 일으키지 않도록 함으로써 경량화와 컴팩트한 구조를 제공하도록 하는 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임에 관한 것이다.
일반적으로 스페이스 프레임은 입체 트러스 공법의 일종으로서, 대형 시설물인 체육관, 수영장, 전시장, 공장, 창고 등과 같은 각종 건축물의 지붕 프레임을 비롯하여, 철탑, 교량, 상징탑 등 여러 분야의 대형 구조물에 널리 사용되고 있다.
종래의 스페이스 프레임은 길이가 긴 원통형 강관의 양쪽 선단부에 콘부재를 일체로 용접한 상현재, 하현재 및 경사재 등의 멤버부재를 구성하고, 이러한 멤버부재를 볼부재에 결합시킴으로써 트러스를 완성하되, 멤버부재의 끝단에 마련되는 볼트를 볼부재에 형성된 나사홈에 나사 체결함으로써 멤버부재와 볼부재가 서로 결합된다.
이와 같은 스페이스 프레임은 멤버부재와 볼부재간의 연결을 위하여 연결구조를 가지며, 이에 대한 종래 기술로는 한국등록실용신안 제20-0437449호의 "대형구조물의 지붕 입체 트러스의 연결구"가 있는데, 이는 여러방향에서 조립될 수 있도록 하는 연결구와, 트러스의 구조를 구성하도록 연결구에 조립되는 파이프와, 파이프에 끝단과 일체로 용접되어 연결구와 조립되도록 하는 콘과, 연결구와 콘을 일체로 나사조립하는 볼트와, 볼트에 끼워서 연결구와 볼트의 견고한 나사조립을 하도록 회동시키는 육각형의 슬리브로 구성된 지붕 입체 트러스의 연결구에 있어서, 상기 연결구와 슬리브사이에 위치하도록 볼트에 록크너트를 나사조립하여 슬리브와 더불어 연결구와 콘사이를 이중으로 조여주는 동시에 풀림을 방지토록 구성한 것이다.
그러나, 이와 같은 종래 기술은 연결구조가 복잡하여 제작 및 시공에 어려움이 따르고, 유지 및 보수에 많은 비용과 노력이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
또한 종래의 다른 예에 따른 스페이스 프레임을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 스페이스 프레임을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 스페이스 프레임(10)은 나사홈(11a)이 다수로 형성되는 볼부재(11)와, 볼부재(11)의 나사홈(11a) 각각에 나사체결되기 위한 볼트(12a)를 가지는 다수의 멤버부재(12)를 포함한다.
그러나, 이와 같은 종래의 기술에 따른 스페이스 프레임(10)은 볼부재(11)에 나사 체결된 멤버부재(12)간에 "A"에서와 같이, 간섭을 일으킴으로써 볼부재(11)에 다수의 멤버부재(12)를 체결하는데, 어려움이 따르는 문제점을 가지고 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 멤버부재(22)가 간섭을 일으키지 않도록 하는 크기의 볼부재(21)를 제작하여 사용하게 됨으로써 연결부분에 대한 부피가 증가할 뿐만 아니라, 볼부재(21) 등의 제작 및 취급에 많은 어려움을 초래하며, 이로 인해 시공성이 현저하게 떨어지는 문제점을 가지고 있었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 볼부재에서 다수의 멤버부재 간에 간섭을 일으키지 않도록 함으로써 큰 중량과 직경을 가진 볼부재의 사용을 필요로 하지 않게 되고, 이로 인한 경량화로 인해 자중을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 볼부재와 멤버부재의 연결부분에 대한 부피 증가를 방지하며, 볼부재 등의 제작 및 취급이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 시공성이 뛰어나도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 프레임 구조를 이루는 스페이스 프레임에 있어서, 제 1 나사홈이 서로 이격되도록 다수로 형성되는 볼부재; 상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 1 볼트가 끝단에 마련되는 다수의 멤버부재; 및 상기 볼부재와 상기 멤버부재 사이에 개재되어 상기 볼부재에 대한 상기 멤버부재의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 2 볼트가 일단에 마련되고, 상기 제 1 볼트에 나사 체결되는 제 2 나사홈이 타단에 마련되는 어댑터;를 포함하는 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임이 제공된다.
상기 어댑터는, 몸체가 원형, 타원형, 다각형 중 어느 하나의 횡단면을 가지도록 형성될 수 있다.
상기 어댑터는, 최대 직경이나 폭이 상기 멤버부재에서 상기 제 1 볼트가 돌출되는 기밀슬래브의 최대 직경이나 폭과 같거나 작은 크기를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 어댑터는, 다수로 이루어져서 각각의 양단에 상기 제 2 볼트와 상기 제 2 나사홈이 각각 마련됨으로써, 서로 연결되는 개수를 조절함으로써 상기 결합 위치를 가변시킬 수 있도록 한다.
상기 어댑터는, 상기 타단이 다수의 방향으로 분기됨으로써 다수의 분기부가 형성되되, 상기 분기부 각각이 상기 볼부재에 결합되기 위한 상기 멤버부재의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 분기부 각각의 끝단에 상기 제 2 나사홈이 형성됨으로써 상기 제 2 나사홈 각각에 상기 멤버부재 각각의 제 1 볼트가 나사 체결되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임에 의하면, 볼부재에서 다수의 멤버부재 간에 간섭을 일으킬 경우, 멤버부재를 어댑터에 의해 볼부재에 결합되도록 함으로써 큰 중량과 직경을 가진 볼부재의 사용을 필요로 하지 않게 되고, 이로 인한 경량화로 인해 자중을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 볼부재와 멤버부재 간의 견고한 결합을 유지하면서도 볼부재와 멤버부재의 연결부분에 대한 부피 증가를 방지하며, 볼부재 등의 제작 및 취급이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 시공성이 뛰어나도록 한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 스페이스 프레임을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 스페이스 프레임의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임의 사용례를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임의 어댑터를 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임의 어댑터를 도시한 정면도 및 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임(100)은 볼부재(110), 멤버부재(120) 및 어댑터(130)를 포함할 수 있으며, 볼부재(110)에 멤버부재(120)가 직접 또는 어댑터(130)를 매개로 결합됨으로써 프레임 구조를 이루도록 한다.
볼부재(110)는 제 1 나사홈(111)이 서로 이격되도록 다수로 형성되고, 멤버부재(120)가 제 1 볼트(121)로 볼부재(110)의 제 1 나사홈(111)에 나사 체결됨으로써 멤버부재(120)와 서로 결합되어 프레임 구조, 예컨대 트러스 구조를 이루도록 한다.
멤버부재(120)는 프레임 구조를 이루는 길이 부재로서, 예컨대 트러스 구조의 상현재, 하현재 및 경사재 등을 이룰 수 있으며, 제 1 나사홈(111)에 나사 체결되는 제 1 볼트(121)가 끝단에 마련되고, 나아가서 어느 한쪽의 끝단 뿐만 아니라, 다른 한 쪽의 끝단에도 제 1 볼트(121)가 각각 마련될 수 있는데, 예컨대 긴 원통형 강관의 양단에 콘부재(122)가 용접에 의해 일체를 이루도록 고정될 수 있고, 콘부재(122)에 제 1 볼트(121)가 외측으로 돌출되도록 끼워질 수 있으며, 제 1 볼트(121)의 외주면과 콘부재(122)의 일단에 기밀슬리브(123)가 결합되어 기밀을 유지하도록 고정될 수 있다.
어댑터(130)는 볼부재(110)와 멤버부재(120) 사이에 개재되어 볼부재(110)에 대한 멤버부재(120)의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 제 1 나사홈(111)에 나사 체결되는 제 2 볼트(131)가 일단에 마련되고, 제 1 볼트(121)에 나사 체결되는 제 2 나사홈(132)이 타단에 마련될 수 있다. 어댑터(130)는 제 2 볼트(131)가 일체를 이루도록 형성될 수 있고, 이와 달리, 별도로 제작된 제 2 볼트(131)가 일단에 용접, 나사 체결 등에 의해 고정될 수도 있다.
어댑터(130)는 몸체의 단면 형상에 따라 직경이나 폭을 가지게 되는데, 이때 최대 직경이나 폭이 멤버부재(120)에서 제 1 볼트(121)가 돌출되는 기밀슬래브(123)의 최대 직경이나 폭과 같거나 작은 크기를 가지도록 형성될 수 있으며, 이로 인해 멤버부재(120)와의 결합력을 유지하면서도 멤버부재(120)간의 간섭을 최대한 줄일 수 있도록 한다.
도 5를 참조하면, 어댑터(130)는 볼부재(110)와 멤버부재(120) 중 일부에 개재됨으로써 멤버부재(120) 간의 간섭을 일으키지 않는 범위 내에서 볼부재(110)로부터 특정의 멤버부재(120) 결합 위치를 연장시킬 수 있는데, 이와 달리, 볼부재(110)와 멤버부재(120) 사이마다 개재될 수도 있다.
도 6을 참조하면, 어댑터(130)는 양단에 제 2 볼트(131)와 제 2 나사홈(132)이 각각 형성되는 몸체(133)가 원형의 횡단면을 가질 수 있다.
도 7을 참조하면, 제 2 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임에서, 어댑터(230)는 양단에 제 1 볼트(231)와 제 1 나사홈(232)이 각각 마련되되, 몸체(233)가 다각형, 예컨대 육각형의 횡단면을 가지도록 형성될 수 있다. 이 밖에도 어댑터의 몸체는 타원형을 비롯하여 다양한 형상의 횡단면을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이고, 도 9는 본 발명의 제 3 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제 3 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임(300)은 제 1 나사홈(311)이 서로 이격되도록 다수로 형성되는 볼부재(310)와, 제 1 나사홈(311)에 나사 체결되는 제 1 볼트(321)가 끝단에 마련되는 다수의 멤버부재(320)와, 볼부재(310)와 멤버부재(320) 사이에 개재되어 볼부재(310)에 대한 멤버부재(320)의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 제 1 나사홈(311)에 나사 체결되는 제 2 볼트(331)가 일단에 마련되고, 제 1 볼트(321)에 나사 체결되는 제 2 나사홈(332)이 타단에 마련되는 어댑터(330)를 포함한다. 여기서 볼부재(310)와 멤버부재(320)에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임(100)에서 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시례에서 어댑터(330)는 다수로 이루어져서 각각의 양단에 제 2 볼트(331)와 제 2 나사홈(332)이 각각 마련되어, 서로 연결되는 개수를 조절함으로써 상기한 볼부재(310)에 대한 멤버부재(320)의 결합 위치를 가변시킬 수 있다. 따라서 어댑터(330)는 필요한 개수만큼 제 2 볼트(331)와 제 2 나사홈(332)에 의해 서로 연결되어 어셈블리를 이룬 상태에서, 어셈블리 일단의 제 2 볼트(331)가 볼부재(310)의 제 1 나사홈(311)에 나사 체결되고, 어셈블리 타단의 제 2 나사홈(332)에 멤버부재(320)의 제 1 볼트(321)가 나사 체결됨으로써 볼부재(310)와 멤버부재(320) 사이에 개재된다.
이와 같이, 볼부재(310)에 멤버부재(320)를 결합시, 멤버부재(320) 간에 간섭을 일으키는 경우, 이러한 간섭을 회피하기에 적절한 개수의 어댑터(330)가 제 2 볼트(331)와 제 2 나사홈(332)을 이용하여, 볼부재(310)의 제 1 나사홈(311)과 멤버부재(320)의 제 1 볼트(321) 사이에 다수로 연결됨으로써 볼부재(310)에 대한 멤버부재(320)의 결합 위치를 외측으로 필요한 만큼 적절하게 변경시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 분해도이고, 도 11은 본 발명의 제 4 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임을 도시한 결합도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 제 4 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임(400)은 제 1 나사홈(411)이 서로 이격되도록 다수로 형성되는 볼부재(410)와, 제 1 나사홈(411)에 나사 체결되는 제 1 볼트(421)가 끝단에 마련되는 다수의 멤버부재(420)와, 볼부재(410)와 멤버부재(420) 사이에 개재되어 볼부재(410)에 대한 멤버부재(420)의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 제 1 나사홈(411)에 나사 체결되는 제 2 볼트(431)가 일단에 마련되고, 제 1 볼트(421)에 나사 체결되는 제 2 나사홈(432)이 타단에 마련되는 어댑터(430)를 포함한다. 여기서 볼부재(410)와 멤버부재(420)에 대해서는 본 발명의 제 1 실시례에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임(100)에서 상세히 설명하였으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시례에서 어댑터(430)는 일단에 제 2 볼트(431)가 형성되고, 타단이 다수의 방향으로 분기됨으로써 다수의 분기부(433)가 형성되되, 분기부(433) 각각이 볼부재(410)에 결합되기 위한 멤버부재(420)의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되고, 분기부(433) 각각의 끝단에 제 2 나사홈(432)이 형성됨으로써 제 2 나사홈(432) 각각에 멤버부재(420) 각각의 제 1 볼트(421)가 나사 체결되도록 할 수 있다. 여기서 볼부재(410)에 결합되기 위한 멤버부재(420)의 길이방향이란, 멤버부재(420)가 볼부재(410)에 결합되어 트러스 구조를 이룰 때, 축방향 하중을 받게 되는 멤버부재(420)의 축방향을 의미할 수 있고, 이외에도 다양한 구조물에서 멤버부재(420)의 길이방향 연장선에 해당하는 방향일 수 있다. 또한 분기부(433)는 본 실시례에서 2개로 이루어짐을 나타내나, 이에 한하지 않고 다양한 개수로 이루어질 수 있음은 물론이다.
이와 같이, 어댑터(430)는 단일로 사용되더라도, 다수의 멤버부재(420)를 동시에 고정시키는 역할을 수행할 수 있고, 이로 인해 그 활용도를 높일 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임에 따르면, 볼부재에서 다수의 멤버부재 간에 간섭을 일으킬 경우, 멤버부재를 어댑터에 의해 볼부재에 결합되도록 함으로써 큰 중량과 직경을 가진 볼부재의 사용을 필요로 하지 않게 되고, 이로 인한 경량화로 인해 자중을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 볼부재와 멤버부재 간의 견고한 결합을 유지하면서도 볼부재와 멤버부재의 연결부분에 대한 부피 증가를 방지하며, 볼부재 등의 제작 및 취급이 용이하도록 할 뿐만 아니라, 시공성이 뛰어나도록 한다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110,310,410 : 볼부재 111,311,411 : 제 1 나사홈
120,320,420 : 멤버부재 121,321,421 : 제 1 볼트
122 : 콘부재 123 : 기밀슬리브
130,230,330,430 : 어댑터 131,231,331,431 : 제 2 볼트
132,232,332,432 : 제 2 나사홈 133,233 : 몸체
433 : 분기부

Claims (5)

  1. 프레임 구조를 이루는 스페이스 프레임에 있어서,
    제 1 나사홈이 서로 이격되도록 다수로 형성되는 볼부재;
    상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 1 볼트가 끝단에 마련되는 다수의 멤버부재; 및
    상기 볼부재와 상기 멤버부재 사이에 개재되어 상기 볼부재에 대한 상기 멤버부재의 결합 위치를 외측으로 연장시키도록, 상기 제 1 나사홈에 나사 체결되는 제 2 볼트가 일단에 마련되고, 상기 제 1 볼트에 나사 체결되는 제 2 나사홈이 타단에 마련되는 어댑터;를 포함하고,
    상기 어댑터는,
    최대 직경이나 폭이 상기 멤버부재에서 상기 제 1 볼트가 돌출되는 기밀슬래브의 최대 직경이나 폭과 같거나 작은 크기를 가지도록 형성되고,
    상기 타단이 다수의 방향으로 분기됨으로써 다수의 분기부가 형성되되, 상기 분기부 각각이 상기 볼부재에 결합되기 위한 상기 멤버부재의 길이방향을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 길이방향이 상기 볼부재에 결합된 상기 멤버부재가 트러스트 구조를 이룰 때 축하중을 받게 되는 축방향이며, 상기 분기부 각각의 끝단에 상기 제 2 나사홈이 형성됨으로써 상기 제 2 나사홈 각각에 상기 멤버부재 각각의 제 1 볼트가 나사 체결되도록 하고,
    상기 어댑터는,
    몸체가 타원형 횡단면을 가지도록 형성되는, 자중 감소를 위한 어댑터 연결구조를 가지는 스페이스 프레임.
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