KR102105909B1 - 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 분뇨와 부자재가 혼합된 혼합물을 수분조절조에서 수분을 제거한 다음 발효조로 보내질 수 있도록 하되, 수분조절조에서 분리된 액체는 분뇨와 부자재가 혼합되는 혼합탱크로 다시 공급될 수 있도록 하여 원료를 절약할 수 있도록 한 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 부자재 저장조의 부자재와 분뇨 저장조의 축,인분이 공급되어 혼합하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합물을 공급받아 혼합물에 포함된 수분을 제거하는 수분조절조와, 상기 수분조절조에서 수분함량이 조절된 혼합물을 제공받아 일정기간 동안 발효를 거치는 발효조와, 상기 발효조의 발효된 원료를 고온에서 건조하는 건조기와, 상기 건조기를 통해 배출된 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기;를 포함하여 이루어지며, 상기 수분조절조는 분리된 액체혼합물을 회수관로를 통해 다시 혼합탱크로 공급되고, 상기 혼합탱크는 수분조절조에서 공급되는 액체혼합물의 공급량에 따라 분뇨 저장조에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치{Manufacturing system of the organic fertilizer}
본 발명은 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 분뇨와 부자재가 혼합된 혼합물을 수분조절조에서 수분을 제거한 다음 발효조로 보내질 수 있도록 하되, 수분조절조에서 분리된 액체는 분뇨와 부자재가 혼합되는 혼합탱크로 다시 공급될 수 있도록 하여 원료를 절약할 수 있도록 한 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 축분 또는 인분과 같은 배설물(분뇨물)은 악취 발생 문제, 하천 방류 시 하천오염, 해양 투기 시 연안 해안의 황폐화, 배설물 처리 문제 등으로 인한 환경오염이 발생하고 있다.
이를 감안하여 종래에도 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리방법과 장치가 개발되어 다량의 축분 또는 인분 등의 배설물을 이용하여 고품질의 유기질비료를 생산하여 환경오염 발생원인 축분 또는 인분 등의 유기질 폐기물을 다량으로 처리할 수 있음은 물론, 고품질의 유기질비료를 사용하여 토양의 산성화를 방지할 수 있도록 하고 있다.
이러한 종래의 축인분을 이용한 비료제조장치는 일반적으로 볏짚, 톱밥, 왕겨, 패각, 연탄재, 나뭇가지와 같은 부자재와, 축인분을 대형 탱크 내에서 혼합한 다음 발효조로 이송하여 발효가 이루어진다.
그러나 종래의 비료제조장치는 다량의 수분이 포함된 혼합물이 발효조 내부에 그대로 채워지기 때문에 발효조의 공간효율성이 떨어지고 수분을 조절하는 과정에서 분뇨의 대부분이 버려지기 때문에, 원료가 낭비되는 문제점이 있다.
만약, 이러한 문제점으로 인해 초기에 분뇨의 투입량을 과도하게 줄일 경우, 부자재와 분뇨가 제대로 혼합되지 않아 발효효율이 떨어지고, 수분함량이 적은 혼합물은 발효조 내에 교반장치의 작동부하를 상승시키는 또 다른 문제점이 발생한다.
관련 선행기술로서, 등록특허 제10-1796725호(축인분을 이용한 비료제조장치)에는 내부로 축,인분이 공급되고 상부에 설치된 가압수단에 의해 하부로 눌러지게 되면 축,인분 내에 수분이 바닥에 형성된 지지판의 통공부를 통해 오수배출이 이루어지고 수분이 일정량 제거된 다음 배출부로 배출되는 탈수공급장치와, 상기 탈수공급장치에서 이송된 축, 인분과 별도의 부원료가 혼합된 다음 공급된 공기와 함께 발효가 이루어지되, 교반부재와 믹싱스크류가 각각 설치되어 부원료 혼합시에는 동시에 가동되고 발효시에는 믹싱스크류의 가동을 멈추고 교반부재만 가동되는 혼합발효장치와, 상기 혼합발효장치에서 이송된 발효원료를 고온에서 가열하고 수분을 조절하는 건조장치와, 상기 건조된 발효원료를 고형의 비료형태로 성형하는 비료성형장치;를 포함하여 구성이 개시되어 있다.
그러나 상기 선행기술은 축,인분의 수분조절이 먼저 이루어진 다음 부원료와 혼합되기 때문에, 부원료와 혼합되기도 전에 축,인분의 수분이 오수로 배출되어 원료가 버려지는 문제점이 있고, 수분이 제거된 상태의 축,인분은 교반부재의 부하를 가중시키기 때문에, 혼합발효장치의 교반부재의 고장을 유발할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 분뇨와 부자재가 혼합되는 공정에서는 높은 수분함량으로 혼합효율을 높이고, 혼합물을 발효시키기 위한 공정 이전에 혼합물의 수분을 조절하여 발효조 내에 혼합물의 부피를 최소화할 수 있도록 하고, 수분조절과정에서 분리된 액체는 다시 혼합탱크로 리턴될 수 있도록 하여 원료를 절약할 수 있도록 한 축,인분을 이용한 비료제조장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명은 부자재 저장조의 부자재와 분뇨 저장조의 축,인분이 공급되어 혼합하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크에서 배출되는 혼합물을 공급받아 혼합물에 포함된 수분을 제거하는 수분조절조와, 상기 수분조절조에서 수분함량이 조절된 혼합물을 제공받아 일정기간 동안 발효를 거치는 발효조와, 상기 발효조의 발효된 원료를 고온에서 건조하는 건조기와, 상기 건조기를 통해 배출된 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기;를 포함하여 이루어지며, 상기 수분조절조는 분리된 액체혼합물을 회수관로를 통해 다시 혼합탱크로 공급되고, 상기 혼합탱크는 수분조절조에서 공급되는 액체혼합물의 공급량에 따라 분뇨 저장조에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 수분조절조는 본체의 상부 일측에 형성된 공급부로 부자재와 축,인분이 혼합된 혼합물이 투입되어 채워지고, 상기 혼합물은 바닥으로부터 이격된 위치에 다수의 관통구멍이 형성된 지지판에 지지되며, 본체 상부에 형성된 가압공기관을 통해 공급된 압축공기가 혼합물을 지지판 방향으로 눌러 수분제거가 이루어질 수 있도록 하고, 지지판의 일측에 형성된 배출부로 수분함량이 감소된 혼합물이 배출되고, 지지판 하부로 분리된 액체상태의 혼합물은 본체 하부에 형성된 배수관을 통해 회수관로와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 발효조는; 지면으로부터 이격되는 형태로 설치되고 내부에 일정높이까지 혼합물이 채워지는 몸체부와, 상기 몸체부의 하부에 복수개로 배열된 형태로 설치되어 내측 바닥으로부터 수직왕복운동을 하면서 혼합물을 섞어주는 교반실린더;로 구성되고, 상기 교반실린더는 왕복운동을 하는 로드와, 상기 로드의 상단에 형성되어 교반작용을 하는 헤드부;로 이루어지며, 복수 설치된 교반실린더는 헤드부의 높이가 서로 다른 위치에서 상하운동할 수 있도록 각각의 교반실린더가 서로 교차작동되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 몸체부는 회전가능한 형태로 설치될 수 있도록 한 회전축으로 연결된 지지대가 양측에 각각 설치되고, 몸체부의 상부에는 혼합물의 공급과 발효원료를 배출하는 공급배출관이 형성되어, 혼합물 공급시에는 공급배출관이 상부에 위치하도록 몸체부가 정위치를 유지하고, 발효원료 배출시에는 상기 지지대의 일측에 설치된 구동수단에 의해 몸체부를 회전하여 공급배출관을 통해 배출된 발효원료가 몸체부의 하부에 설치된 배출컨베이어로 낙하되어 다음 공정으로 이송되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 혼합탱크에서는 부자재와 분뇨상태의 축,인분이 최초 공급되어 수분함량이 높은 상태로 혼합이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 발효조에서는 수분조절조를 먼저 거쳐 수분함량을 감소시킨 상태의 혼합물을 공급받아 발효함으로써 발효조의 용량을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
그리고 본 발명은 수분조절조에서 분리된 액체상태의 혼합물은 다시 혼합탱크로 공급하도록 하고, 회수된 액체상태의 혼합물 공급량에 따라 분뇨 저장조에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어함으로써 축,인분 원료가 절약될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치의 전체 공정을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 혼합탱크와 수분조절조의 연결구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 수분조절조 구성을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 수분조절조에서 가압공기관을 통해 공급된 압축공기가 혼합물을 가압하여 수분제거가 이루어지는 과정을 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 발효조 구성을 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 발효조 내부에 혼합물이 채워져 발효가 이루어지는 과정을 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 발효조 몸체부를 회전하여 발효원료를 배출하는 과정을 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 따른 교반실린더의 헤드부에 교반돌기를 더 형성한 실시예
도 9는 본 발명에 따른 교반실린더의 헤드부에 교반판을 더 형성한 실시예
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치는 도 1에 도시한 바와 같이 부자재 저장조(A)의 부자재와 분뇨 저장조(B)의 축,인분이 공급되어 혼합하는 혼합탱크(100)와, 상기 혼합탱크(100)에서 배출되는 혼합물을 공급받아 혼합물에 포함된 수분을 제거하는 수분조절조(200)와, 상기 수분조절조(200)에서 수분함량이 조절된 혼합물을 제공받아 일정기간 동안 발효를 거치는 발효조(300)와, 상기 발효조(300)의 발효된 원료를 고온에서 건조하는 건조기(400)와, 상기 건조기(400)를 통해 배출된 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기(500);를 포함하여 이루어지며,
상기 수분조절조(200)는 분리된 액체혼합물을 회수관로(250)를 통해 다시 혼합탱크(100)로 공급되고, 상기 혼합탱크(100)는 수분조절조(200)에서 공급되는 액체혼합물의 공급량에 따라 분뇨 저장조(B)에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치에서 공정상의 큰 특징은 혼합탱크(100)에서는 부자재와 분뇨상태의 축,인분이 최초 공급되어 수분함량이 높은 상태로 혼합이 용이하게 이루어질 수 있도록 하고, 발효조(300)에서는 수분조절조(200)를 먼저 거쳐 수분함량을 감소시킨 상태의 혼합물을 공급받아 발효함으로써 발효조(300)의 용량을 효율적으로 사용할 수 있도록 한 것에 있다.
그리고 수분조절조(200)에서 분리된 액체상태의 혼합물은 다시 혼합탱크(100)로 공급하도록 하고, 회수된 액체상태의 혼합물 공급량에 따라 분뇨 저장조(B)에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어함으로써 축,인분 원료가 절약될 수 있도록 한다.
아래에는 본 발명의 각 구성들을 차례로 설명하고자 한다.
본 발명의 부자재 저장조(A)는 패각류와 석회와 같은 부자재가 각각 투입되어 저장되는 구성으로서, 이 외에도 볏짚, 톱밥, 왕겨 등이 첨가될 수 있음은 물론이다. 그리고 상기 분뇨 저장조(B)는 내부에 축,인분이 일정 수위까지 채워져 저장되는 구성이다. 이때 상기 분뇨 저장조(B)에 채워진 축인분은 대부분 수분으로 이루어진 액체 상태이며 펌프를 통해 혼합탱크(100)로 공급된다.
본 발명의 혼합탱크(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 상부에 각각 부자재투입부(110)와 분뇨투입부(120)가 형성되어 있으며, 수분조절조(200)에서 회수된 액상의 혼합물이 공급되는 혼합액투입부(140)가 형성되어 있다. 그리고 혼합탱크(100) 내부에 설치된 믹싱스크류(130)를 통해 부자재와 축,인분이 혼합되며, 혼합이 완료된 다음 배출되는 것이다.
그리고 상기 혼합탱크(100)의 부자재투입부(110)와 분뇨투입부(120)의 공급비율은 혼합액투입부(140)로 투입되는 액상의 혼합물 공급량이 많을수록 분뇨투입부(120)의 공급량을 감소시키는 형태로 비율조절이 이루어진다. 그 이유는 수분조절조(200)에서 회수된 액상의 혼합물에는 부자재가 포함될 수 있지만, 포함된 부자재의 양은 무시할 수 있을 정도로 대부분 축,인분으로 되어 있기 때문에, 축인분 투입량만을 조절하여 적정비율로 혼합하는 것이다.
본 발명의 수분조절조(200)는 혼합탱크(100)에서 배출되는 혼합물을 공급받아 혼합물에 포함된 수분을 1차적으로 제거하는 구성이다. 상기 수분조절조(200)의 구성은 도 3 내지 4에 도시한 바와 같이 본체(210)의 상부 일측에 형성된 공급부(211)로 부자재와 축,인분이 혼합된 혼합물이 투입되어 채워지고, 상기 혼합물은 바닥으로부터 이격된 위치에 다수의 관통구멍(221)이 형성된 지지판(220)에 지지되며, 본체(210) 상부에 형성된 가압공기관(230)을 통해 공급된 압축공기가 혼합물을 지지판(220) 방향으로 눌러 수분제거가 이루어질 수 있도록 하고, 지지판(220)의 일측에 형성된 배출부(212)로 수분함량이 감소된 혼합물이 배출되고, 지지판(220) 하부로 분리된 액체상태의 혼합물은 본체(210) 하부에 형성된 배수관(240)을 통해 회수관로(250)와 연결된다.
상기 수분조절조(200)의 특징은 가압공기관(230)을 통해 공급된 압축공기의 압력으로 본체(210) 내부에 채워진 혼합물을 지지판(220) 방향으로 눌러 혼합물에 포함된 수분이 가압판의 관통구멍(221)으로 분리될 수 있도록 한 것에 있다.
그리고 수분조절조(200)의 공급부(211)와 배출부(212)에는 각각 개폐밸브(260)가 설치되어 있어서, 압축공기가 본체(210) 내부로 공급될 때 공급부(211)로 압축공기가 빠져나가는 것을 방지하면서 혼합물은 배출되지 않도록 한다. 수분제거가 완료된 다음에는 배출부(212)를 개방하게 된다. 이때 압축공기를 공급하여 배출이 좀 더 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 발효조(300)는 수분함량이 조절된 혼합물을 지속적으로 교반 해줄 수 있는 구성으로 된 것에 특징이 있다.
종래의 발효조 형태는 수직으로 설치된 축에 교반날개가 형성되어 교반날개가 혼합물에 잠긴 상태로 되어 있기 때문에, 수분함량이 높은 혼합물에는 적합할 수 있으나, 수분함량이 비교적 적은 혼합물을 교반하기에는 교반날개의 작동부하가 크게 발생하기 때문에 적합하지 않은 것이다.
따라서, 본 발명의 발효조(300)는; 도 5 내지 6에 도시한 바와 같이 지면으로부터 이격되는 형태로 설치되고 내부에 일정높이까지 혼합물이 채워지는 몸체부(310)와, 상기 몸체부(310)의 하부에 복수개로 배열된 형태로 설치되어 내측 바닥으로부터 수직왕복운동을 하면서 혼합물을 섞어주는 교반실린더(320);로 구성함으로써, 수분함량이 적은 혼합물을 교반할 수 있는 것이다.
그리고 상기 교반실린더(320)는 왕복운동을 하는 로드(321)와, 상기 로드(321)의 상단에 형성되어 교반작용을 하는 헤드부(322);로 이루어지며, 복수 설치된 교반실린더(320)는 헤드부(322)의 높이가 서로 다른 위치에서 상하운동할 수 있도록 각각의 교반실린더(320)가 서로 교차작동되는 형태로 이루어져 교반효율을 높이도록 한다.
아울러, 상기 발효조(300)의 몸체부(310)는 회전가능한 형태로 설치될 수 있도록 한 회전축(331)으로 연결된 지지대(330)가 양측에 각각 설치되고, 몸체부(310)의 상부에는 혼합물의 공급과 발효원료를 배출하는 공급배출관(340)이 형성되어 있다.
즉, 혼합물 공급시에는 도 5에 도시한 바와 같이 공급배출관(340)이 상부에 위치하도록 몸체부(310)가 정위치를 유지한 상태로 혼합물이 공급된다. 이때 혼합물이 채워지는 높이는 도 6에 도시한 바와 같이 교반실린더(320)의 헤드부(322) 작동범위까지 채워지는 것이 바람직하다. 그리고 발효과정에는 발효에 최적화된 온도 및 습도를 유지하기 위해 발효조(300)의 공급배출관(340)에 덮개(341)를 장착하는 것이 좋다.
일정기간 동안 발효를 거친 다음 발효원료를 배출할 때에는 도 7에 도시한 바와 같이 상기 지지대(330)의 일측에 설치된 구동수단(332)에 의해 몸체부(310)를 회전하여 공급배출관(340)을 통해 배출된 발효원료가 몸체부(310)의 하부에 설치된 배출컨베이어(350)로 낙하되어 다음 공정으로 이송된다. 그리고 나서 구동수단(332)을 통해 몸체부(310)를 도 5에 도시한 바와 같이 회전하여 혼합물을 공급받아 다시 발효를 거치게 되는 것이다.
도 8 내지 9는 본 발명의 발효조(300)에 설치되는 교반실린더(320)의 헤드부(322) 형상에 따른 실시예이다. 상기 헤드부(322)는 발효과정을 거치는 혼합물을 강하게 휘저어 주면서 교반을 촉진하는 구성이기 때문에, 도 8에 도시한 바와 같이 헤드부(322)의 외주면과 상부에 교반돌기(322a)를 더 형성하여 교반효율을 더욱 높이는 형태로 구성할 수 있고, 도 9에 도시한 바와 같이 헤드부(322)의 상단 외측으로 교반판(322b)이 더 연장되어 혼합물을 퍼올리는 형태로 교반효율을 높일 수 있다.
발효조(300)에서 배출되는 발효원료는 건조기(400)를 통해 고온에서 수분제거가 이루어진 다음, 최종적으로 성형기(500)에서 고형의 비료형태로 성형하여 포장 배출하게 된다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
A : 부자재 저장조 B : 분뇨 저장조
100 : 혼합탱크 110 : 부자재투입부
120 : 분뇨투입부 130 : 믹싱스크류
140 : 혼합액투입부 200 : 수분조절조
210 : 본체 211 : 공급부
212 : 배출부 220 : 지지판
221 : 관통구멍 230 : 가압공기관
240 : 배수관 250 : 회수관로
260 : 개폐밸브 300 : 발효조
310 : 몸체부 320 : 교반실린더
321 : 로드 322 : 헤드부
322a : 교반돌기 322b : 교반판
330 : 지지대 331 : 회전축
332 : 구동수단 340 : 공급배출관
341 : 덮개 350 : 배출컨베이어
400 : 건조기 500 : 성형기

Claims (4)

  1. 부자재 저장조(A)의 부자재와 분뇨 저장조(B)의 축,인분이 공급되어 혼합하는 혼합탱크(100)와, 상기 혼합탱크(100)에서 배출되는 혼합물을 공급받아 혼합물에 포함된 수분을 제거하는 수분조절조(200)와, 상기 수분조절조(200)에서 수분함량이 조절된 혼합물을 제공받아 일정기간 동안 발효를 거치는 발효조(300)와, 상기 발효조(300)의 발효된 원료를 고온에서 건조하는 건조기(400)와, 상기 건조기(400)를 통해 배출된 비료를 고형의 비료형태로 성형하는 성형기(500);를 포함하여 이루어지며, 상기 수분조절조(200)는 분리된 액체혼합물을 회수관로(250)를 통해 다시 혼합탱크(100)로 공급되고, 상기 혼합탱크(100)는 수분조절조(200)에서 공급되는 액체혼합물의 공급량에 따라 분뇨 저장조(B)에서 공급되는 축,인분의 공급량을 제어하며,
    상기 발효조(300)는;
    지면으로부터 이격되는 형태로 설치되고 내부에 일정높이까지 혼합물이 채워지는 몸체부(310)와,
    상기 몸체부(310)의 하부에 복수개로 배열된 형태로 설치되어 내측 바닥으로부터 수직왕복운동을 하면서 혼합물을 섞어주는 교반실린더(320);로 구성되고,
    상기 교반실린더(320)는 왕복운동을 하는 로드(321)와, 상기 로드(321)의 상단에 형성되어 교반작용을 하는 헤드부(322);로 이루어지며, 복수 설치된 교반실린더(320)는 헤드부(322)의 높이가 서로 다른 위치에서 상하운동할 수 있도록 각각의 교반실린더(320)가 서로 교차작동되고,
    상기 몸체부(310)는 회전가능한 형태로 설치될 수 있도록 한 회전축(331)으로 연결된 지지대(330)가 양측에 각각 설치되고, 몸체부(310)의 상부에는 혼합물의 공급과 발효원료를 배출하는 공급배출관(340)이 형성되어, 혼합물 공급시에는 공급배출관(340)이 상부에 위치하도록 몸체부(310)가 정위치를 유지하고, 발효원료 배출시에는 상기 지지대(330)의 일측에 설치된 구동수단(332)에 의해 몸체부(310)를 회전하여 공급배출관(340)을 통해 배출된 발효원료가 몸체부(310)의 하부에 설치된 배출컨베이어(350)로 낙하되어 다음 공정으로 이송되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수분조절조(200)는 본체(210)의 상부 일측에 형성된 공급부(211)로 부자재와 축,인분이 혼합된 혼합물이 투입되어 채워지고, 상기 혼합물은 바닥으로부터 이격된 위치에 다수의 관통구멍(221)이 형성된 지지판(220)에 지지되며, 본체(210) 상부에 형성된 가압공기관(230)을 통해 공급된 압축공기가 혼합물을 지지판(220) 방향으로 눌러 수분제거가 이루어질 수 있도록 하고, 지지판(220)의 일측에 형성된 배출부(212)로 수분함량이 감소된 혼합물이 배출되고, 지지판(220) 하부로 분리된 액체상태의 혼합물은 본체(210) 하부에 형성된 배수관(240)을 통해 회수관로(250)와 연결되는 것을 특징으로 하는 축인분을 이용한 유기질 복합 비료제조장치.
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