KR20090056843A - 편광판의 제조 방법 - Google Patents

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KR20090056843A
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

편광자(35)의 양면에 각각 보호 필름(31, 32)을 적층 접착하는 편광판의 제조 방법으로서, 편광자(35)와 보호 필름(31, 32)을 접착제를 개재시키고 중합시켜 적층체(37)를 얻고, 이어서, 이 적층체(37)의 반송 방향을 따라 원호형으로 형성된 볼록 곡면, 바람직하게는 롤(38)의 외표면에 상기 적층체(37)를 밀착시키면서 활성 에너지선 조사 장치(39, 40)로부터 활성 에너지선을 조사하여 접착체를 중합 경화시킨다.

Description

편광판의 제조 방법{A Method for Producing Polarizer}
본 발명은, 액정 표시 장치를 구성하는 광학 부품의 하나로서 유용한 편광판의 제조 방법에 관한 것이다.
편광판은, 액정 표시 장치를 구성하는 광학 부품의 하나로서 유용하다. 도 4는 액정 셀에 편광판의 1종인 직선 편광 필름을 적층한 구조를 도시하고 있다. 액정 표시 패널을 구성하는 액정 셀(10)의 광원측 표면에는, 접착제층(11)에 의해 직선 편광 필름(12)이 점착 적층되고, 액정 표시 패널이 구성되어 있다.
편광판은 통상, 편광자의 양면에 보호 필름을 적층한 상태로, 액정 표시 장치에 내장되어 사용된다. 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, 통상의 편광판(20)은, 편광자(21)의 양면에 보호 필름(22, 23)이 접착제층(24, 25)을 개재시켜 적층되어 접착되어 있다(일본 특허 공개 제2004-245925호 공보, 일본 특허 공개 제2005-173216호 공보).
그런데, 이와 같이 하여 제조되는 편광판은, 액정 셀에 점착하는 쪽이 오목해지도록 컬이 형성되거나(이하, 「리버스 컬」이라고 칭함.), 편광판 전체가 굽이지게 되는(이하, 이것을 「웨이브 컬」이라고 칭함.) 경우가 있다. 이러한 리버스 컬 및 웨이브 컬은, 액정 셀에 점착할 때에, 접착면에 기포가 남기 쉬워져 액정 패널에 불량을 발생시키는 원인이 된다. 이 때문에, 편광판은 리버스 컬 및 웨이브 컬을 발생시키지 않고, 컬이 형성되지 않거나, 또는 컬이 형성되어도 액정 셀에 점착하는 쪽이 볼록해지는 컬(이하, 「레귤러 컬」이라고 칭함.)로 하는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 리버스 컬 및 웨이브 컬의 발생이 억제된 편광판의 제조 방법 및 제조 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 편광자의 한 면 또는 양면에 보호 필름을 접착제를 개재시켜 적층한 적층체를 레귤러 컬이 되도록 구부린 상태로 접착제를 중합 경화시킴으로써, 리버스 컬 및 웨이브 컬의 발생이 억제되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다.
즉 본 발명의 편광판의 제조 방법은, 편광자의 한 면 또는 양면에 각각 보호 필름을 적층 접착하는 편광판의 제조 방법으로서, 상기 편광자와 보호 필름을 접착제를 개재시키고 중첩시켜 적층체를 얻고, 이어서, 이 적층체의 긴 길이 방향(반송 방향)을 따라 원호형으로 형성된 볼록 곡면에 상기 적층체를 밀착시키면서 상기 접착제를 중합 경화시킨다. 상기 볼록 곡면에는, 예컨대 롤의 외주면을 이용할 수 있다.
상기 편광자로서는, 일축 연신되어 요오드 또는 이색성 염료가 흡착 배향된 폴리비닐알코올 필름을, 상기 보호 필름의 한 쪽으로서는 비정질 폴리올레핀계 수지 필름을, 다른 쪽으로서는 트리아세틸셀룰로오스 필름을 들 수 있지만, 이들에 한정하는 것은 아니다.
상기 볼록 곡면에 밀착된 적층체에 활성 에너지선을 조사하여 중합 경화시키 는 것이 바람직하지만, 가열하여 중합 경화시켜도 좋다.
또한, 본 발명의 편광판의 제조 장치는, 보호 필름의 한 면 또는 편광자의 양면에 접착제를 도포하는 수단과, 편광자의 양면에 접착제층을 개재시켜 보호 필름을 중합시키는 수단과, 접착제를 중합 경화시키기 위한 수단을 포함한 편광판의 제조 장치로서, 상기 접착제를 중합 경화시키기 위한 수단이 보호 필름을 중첩시킨 편광자를 외주면에 밀착시키면서 반송하는 롤과, 이 롤의 외주면을 향해 활성 에너지선을 조사하는 활성 에너지선 조사 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 편광자와 보호 필름을 접착제를 개재시켜 중첩시킨 적층체를, 이 적층체의 긴 길이 방향(반송 방향)을 따라 원호형으로 형성된 볼록 곡면에 밀착시키면서 활성 에너지선을 조사하여 접착제를 중합 경화시킴으로써, 편광판을 액정 셀에 접착시킬 때에, 접착면에 기포가 남아 액정 패널에 불량을 발생시키는 원인이 되는 리버스 컬 및 웨이브 컬의 발생이 억제된다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 설명한다. 이 실시형태에 따른 편광판은, 편광자 및 그 양면에 접착제를 개재시켜 적층한 보호 필름으로 이루어진다. 상기 편광자로서는, 종래부터 편광판의 제조에 사용되고 있는 것(예컨대 상기한 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 기재한 편광자)이 사용 가능하고, 일반적으로는 일축 연신한 폴리비닐알코올 필름에 요오드 또는 이색성 염료에 의한 염색을 실시하며, 이어서 붕산 처리하여 이루어지는 필름을 들 수 있다. 편광자의 두께는, 5 ㎛∼50 ㎛ 정도가 바람직하다.
상기 편광자의 양면에 적층되는 보호 필름은, 동일하여도 좋고, 또는 상이한 종류여도 좋다. 상이한 종류의 보호 필름을 사용하는 경우, 보호 필름의 한 쪽으로서는, 비정질 폴리올레핀수지 필름, 폴리에스테르 수지 필름, 아크릴 수지 필름, 폴리카보네이트 수지 필름, 폴리술폰 수지 필름, 지환식 폴리이미드 수지 필름 등의 투습도가 낮은 수지 필름이 사용되고 있다. 비정질 폴리올레핀 수지 필름에는, 예컨대 독일의 티코나(Ticona)사제의 「토파스」, 제이에스알(주)사제의 「아톤」, 니혼제온(주)사제의 「제오노아(ZEONOR)」나 「제오넥스(ZEONEX)」, 미쓰이화학(주)사제의 「아펠」 등이 있다. 보호 필름의 다른 쪽으로서는, 이들 필름 외에, 예컨대 트리아세틸셀룰로오스 필름이나 디아세틸셀룰로오스 필름 등의 셀룰로오스아세테이트계의 수지 필름이 사용되고 있다. 트리아세틸셀룰로오스 필름에는, 예컨대 후지 사진 필름(주)사제의 「후지테크 TD80」, 「후지테크 TD80UF」 및 「후지테크 TD80UZ」, 코니카(주)사제의 「KC8UX2M」 및 「KC8UY」 등이 있다.
보호 필름은, 편광자에의 접합에 앞서서, 접합면에 비누화처리, 코로나처리, 프라이머처리, 앵커코팅처리 등의 이접착 처리가 실시되어도 좋다. 또한 보호 필름의 편광자에의 접합면과 반대측 표면에는, 하드코트층, 반사방지층, 방현층 등의 각종 처리층을 갖고 있어도 좋다. 보호 필름의 두께는 통상 5 ㎛∼200 ㎛ 정도의 범위이며, 바람직하게는 10 ㎛∼120 ㎛, 더 바람직하게는 10 ㎛∼85 ㎛이다.
접착제로서는, 내후성이나 굴절률, 양이온 중합성 등의 관점에서, 예컨대 일본 특허 공개 제2004-245925호 공보에 기재한 바와 같은, 분자 내에 방향환을 포함 하지 않는 에폭시 수지를 접착제에 이용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 종래부터 편광판의 제조에 사용되고 있는 각종 접착제가 채용 가능하다. 상기한 에폭시 수지로서는, 예컨대 수소화에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지 등이 사용되고 있다. 에폭시 수지 성분에 중합 개시제, 예컨대 활성 에너지선 조사로 중합시키기 위한 광 양이온 중합 개시제, 가열에 의해 중합시키기 위한 열 양이온 중합 개시제, 또한 다른 첨가제(증감제 등)를 첨가하여 도포용 접착제 조성물을 조제한다.
다음에 도면을 참조하면서 본 발명의 편광판의 제조 장치 및 제조 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 편광판의 제조 장치의 일 실시형태를 도시하는 개략도이다.
도 1에 도시하는 편광판의 제조 장치(30)는, 보호 필름(31, 32)의 한 면에 접착제를 도포하기 위한 접착제 도장 장치(33, 34)와, 보호 필름(31, 32), 편광자(35)를 중첩시키기 위한 닙 롤(36)과, 상기 보호 필름(31, 32)과 편광자(35)가 접합된 적층체(37)를 밀착시키기 위한 롤(38)과, 이 롤(38)의 외주면과 상대하는 위치에 설치된 제1 활성 에너지선 조사 장치(39, 40)와, 이것보다 반송 방향 하류측에 더 설치된 제2 활성 에너지선 조사 장치(41)와, 반송용 닙 롤(42)을 반송 방향을 따라 순서대로 설치하고 있다.
즉, 롤형으로 권취된 상태로부터 연속적으로 인출되는 보호 필름(31, 32)은, 접착제 도장 장치(33, 34)에 의해 한 면에 접착제가 도포된다. 그리고, 상기 보호 필름(31, 32)과 마찬가지로 하여 연속적으로 인출된 편광자(35)의 양면에 각각 보 호 필름(31, 32)이 닙 롤(36)에 의해 접착제를 개재시켜 중첩되어 적층체(37)가 형성된다. 이 적층체(37)를 롤(38)의 외주면에 밀착시키면서 반송하는 과정에서, 제1 활성 에너지선 조사 장치(39, 40)로부터 롤(38)의 외주면을 향해 활성 에너지선을 조사하고, 접착제를 중합 경화시킨다. 또한, 반송 방향 하류측에 배치되는 제2 활성 에너지선 조사 장치(41)는 접착제를 완전히 중합 경화시키기 위한 장치로서, 필요에 따라 생략할 수 있다.
보호 필름(31, 32)에의 접착제의 도장 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 닥터 블레이드, 와이어 바, 다이 코터, 콤마 코터, 그라비아 코터 등, 여러 가지의 도장 방식을 이용할 수 있다. 이 중, 박막 도장, 패스라인의 자유도, 폭 넓이에 대한 대응 등을 고려하면, 접착제 도장 장치(33, 34)로서는 그라비아 롤이 바람직하다.
접착제 도장 장치(33, 34)로서 그라비아 롤을 이용하여 접착제의 도포를 행하는 경우, 접착제층의 두께는 라인 속도에 대한 그라비아 롤의 속도비인 드로우비에 의해 조정한다. 보호 필름(31, 32)의 라인 속도를 15∼50 m/분으로 하고, 그라비아 롤을 이 보호 필름(31, 32)의 반송 방향과 역방향으로 회전시켜, 그라비아 롤의 속도를 5∼500 m/분(드로우비 1∼10)으로 함으로써, 접착제층의 도포 두께를 약 1 ㎛∼10 ㎛로 조정한다.
롤(38)은, 외주면이 경면 마무리된 볼록 곡면을 구성하고 있고, 그 표면에 적층체(37)를 밀착시키면서 반송하며, 그 과정에서 활성 에너지선 조사 장치(39, 40)에 의해 접착제를 중합 경화시킨다. 접착제를 중합 경화시켜, 적층체(37)를 충 분히 밀착시키는 데에 있어서, 롤(38)의 직경은 특별히 한정되지 않지만, 접착층이 미경화 상태인 적층체(37)가, 롤(38)을 통과하는 동안에 활성 에너지선을 자외선의적산 광량으로 30 mJ/cm2로 조사되도록 하는 것이 바람직하다. 롤(38)은, 적층체(37)의 라인의 움직임에 따르는 구동 또는 회전 구동시켜도 좋고, 또는 고정시켜 표면을 적층체(37)가 미끄러지도록 하여도 좋다. 또한, 롤(38)은 활성 에너지선의 조사에 의한 중합 경화시에 적층체(37)에 열이 잘 가해지지 않게 하기 위해 냉각롤로서 작용시켜도 좋다. 그 경우의 냉각롤의 표면 온도는, 20℃∼25℃가 바람직하다.
활성 에너지선의 조사에 의해 중합 경화를 행하는 경우, 이용하는 광원은 특별히 한정되지 않지만, 파장 400 ㎚ 이하에 발광 분포를 갖는다, 예컨대 저압 수은등, 중압 수은등, 고압 수은등, 초고압 수은등, 케미컬램프, 블랙라이트램프, 마이크로웨이브 여기 수은등, 메탈할라이드램프 등을 이용할 수 있다. 에폭시 수지 조성물에의 광 조사 강도는, 목적으로 하는 조성물마다 결정되는 것으로서, 역시 특별히 한정되지 않지만, 개시제의 활성화에 유효한 파장 영역의 조사 강도가 O.1 mJ/cm2∼100 mJ/cm2인 것이 바람직하다. 수지 조성물에의 광 조사 강도가 0.1 mJ/cm2 미만이면, 반응 시간이 너무 길어지고, 100 mJ/cm2를 초과하면, 램프로부터 복사되는 열 및 조성물의 중합시의 발열에 의해, 에폭시 수지 조성물의 황변이나 편광자의 열화를 발생시킬 가능성이 있다.
조성물에의 활성 에너지선의 조사 시간은, 경화하는 조성물마다 제어되는 것 으로서, 역시 특별히 한정되지 않지만, 조사 강도와 조사 시간의 곱으로서 나타내는 적산 광량이 10 mJ/cm2∼5,000 mJ/cm2가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 예컨대 상기 에폭시 수지 조성물에의 적산 광량이 10 mJ/cm2 미만이면, 개시제 유래의 활성종의 발생이 충분하지 않고, 얻어지는 보호 필름의 경화가 불충분해질 가능성이 있으며, 한 쪽에서 그 적산 광량이 5,000 mJ/cm2를 초과하면, 조사 시간이 매우 길어져, 생산성 향상에는 불리한 것이 된다.
자외선을 활성 에너지선으로 할 때, 적층체(37)의 라인 속도는 특별히 한정되지 않고, 긴 길이 방향(반송 방향)으로 100 N∼800 N의 장력 하, 또한 적어도 조사 강도를 30 mJ/cm2 이상, 조사 시간을 O.3초 이상의 조건 하에서, 적층체(37)에 활성 에너지선을 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 활성 에너지선 장치(39, 40)에 의한 활성 에너지선의 조사로 적산 광량이 불충분한 경우는, 보조적으로 제2 활성 에너지선 장치(41)를 설치하고, 활성 에너지선을 추가 조사시켜 적층체(37)의 접착제의 중합을 완료시켜도 좋다.
이와 같이 하여 얻어진 편광판은, 종래와 같이 활성 에너지선 장치의 아래를 소정의 장력으로 수평으로 반송시켜 통과시키는 경우(도 3을 참조)에 비해, 리버스 컬 및 웨이브 컬의 발생이 억제되어 있기 때문에, 액정 셀에 점착할 때에, 접착면에 기포가 남지 않고, 따라서 액정 패널의 불량 발생을 저감할 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1]
두께 75 ㎛의 비정질 폴리올레핀 수지 필름 「ZEONOR」(니혼제온사제)와, 두께 80 ㎛의 트리아세틸셀룰로오스 필름 「KC8UX2MW」(코니카미놀타사제)를 준비하였다. 비정질 폴리올레핀 수지 필름 및 트리아세틸셀룰로오스 필름의 각각의 한 면에 접착제로서 에폭시 수지 조성물 「KRX492-30」(ADEKA사제)을 접착제 도장 장치인 마이크로 챔버 닥터(후지기계사제)를 이용하여 도장하였다. 적층체의 라인 속도를 11 m/분으로 하고, 그라비아 롤을 적층재의 반송 방향과 역방향으로 회전시켜, 그라비아 롤의 속도 22 m/분으로 함으로써, 접착제층의 두께를 약 2 ㎛로 하였다.
다음에, 두께 25 ㎛의 요오드가 흡착 배향된 폴리비닐알코올계 필름의 양면에 상기 에폭시 수지 조성물을 개재시켜 상기 비정질 폴리올레핀 수지 필름과, 상기 트리아세틸셀룰로오스 필름을 닙롤에 의해 중합하였다.
상기 편광판을 자외선 조사 장치(GS-YUASA사제)에 구비된 자외선 램프인 EHAN1700NAL 고압 수은 램프 2등으로부터 조사되는 자외선 가운데를 긴 길이 방향으로 600N의 장력 하에서, 상기 편광판의 트리아세틸셀룰로오스 필름이 적층된 면을, 23℃의 냉각롤의 외주면에 밀착시키면서 라인 속도 11 m/분으로 통과시켰다. 그 때의 자외선의 적산 광량은 110(mJ/cm2)이었다. 자외선의 적산 광량은 파장역 280 ㎚∼320 ㎚의 UVB 영역에서의 조사를 기초로 계측되었다. 그 후, 폭 방향이 1330 ㎜인 적층체를 긴 길이 방향으로 600 ㎜로 절단한 후, 하기의 방법으로써 웨 이브 컬의 정도를 평가하였다.
즉, 도 2(A)에 도시하는 바와 같이, 트리아세틸셀룰로오스 필름이 접합된 면을 아래로 한 편광판(50)의 파수, 파장, 진폭의 값을 각각 측정하였다. 파수는 편광판(50)의 폭 방향으로 나열하는 파의 산의 수이고, 도 2(B)에 도시하는 바와 같이 파장(51)은 편광판(50)의 파의 산의 정점간의 거리를 측정하였다. 또한 동도면 (A)에 도시하는 바와 같이 진폭(52)은 편광판(50)을 폭 방향으로 5 등분한 a∼e의 각각의 지점에서의 산과 곡의 정점의 길이를 측정하고, 그 절반의 값으로 하였다. 이들의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
자외선의 적산 광량을, 143(mJ/cm2)으로 한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판을 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
폴리비닐알코올 필름의 양면에 비정질 폴리올레핀 수지 필름과, 트리아세틸셀룰로오스 필름이, 에폭시 수지 조성물 「KRX492-32」(ADEKA사제)를 접착제로서 개재시킴으로써 적층된 적층체(60)를, 도 3에 도시하는 바와 같이 자외선 조사 장치(61)(퓨전사제)에 구비된 자외선 램프인 LH10-60UV 무전극 램프 1등으로부터 조사되는 자외선 가운데를 600N의 장력 하에서, 롤러에 밀착시키지 않고, 수평 방향으로 라인 속도 11 m/분으로 통과시켜, 중합 경화를 행하였다. 그 때의 자외선의 적산 광량은 119(mJ/cm2)로 하였다. 그 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 편광판 을 얻었다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
자외선의 적산 광량을, 27(mJ/cm2) 편광한 것 이외는, 비교예 1과 마찬가지로 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
UV 조사방법 롤 있음 롤 있음 롤 없음 롤 없음
UV 적산 광량 (mJ/㎠) 110 143 119 27
파수 (개) 0 0 17 11
파장 (mm) 0 0 67.65 104.55
진폭 (mm) 1 0 0 13.25 4
2 0 0 13.5 4.75
3 0 0 12.75 5
4 0 0 12.5 6
5 0 0 14.25 4.25
표 1에 도시하는 바와 같이, 비교예 1 및 비교예 2의 편광판은 모두 웨이브 컬이 발생하고, 비교예 2에 비해 자외선의 적산 광량이 많은 비교예 1의 편광판이 강하게 웨이브 컬이 생기고 있었다. 이것에 대하여, 실시예 1 및 실시예 2에서 얻은 편광판의 파수는 0이고, 리버스 컬 및 웨이브 컬의 발생이 억제되어 있는 것을 알았다. 또한, 실시예 1 및 실시예 2는, 얻어진 필름을 20 cm×30 cm의 직사각형으로 잘라내어, 평판 위에 설치하고, 네 코너부의 휘어짐 상황(컬)을 확인했지만, 컬은 전혀 볼 수 없었다.
도 1은 본 발명에 따른 편광판의 제조 장치의 일 실시형태를 도시하는 개략측면도이다.
도 2의 (A), (B)는 편광판에 생긴 웨이브 컬의 평가 방법을 도시하는 개략설명도이다.
도 3은 비교예 1, 2에서의 활성 에너지선의 조사에 의한 접착제의 중합 경화 방법을 도시하는 설명도이다.
도 4는 액정 셀에 편광판의 1종인 직선 편광 필름을 적층한 구조를 예시하는 설명도이다.
도 5는 편광판의 구성을 예시하는 설명도이다.
[부호의 설명]
30: 편광판의 제조 장치
31, 32: 보호 필름
33, 34: 접착제 도장 장치
35: 편광자
36: 닙 롤
37: 적층체
38: 롤
39, 40, 41: 활성 에너지선 조사 장치
42: 반송용 닙 롤
50: 편광판
51: 파장
52: 진폭
60: 적층체
61: 자외선 조사 장치

Claims (6)

  1. 편광자의 한 면 또는 양면에 각각 보호 필름을 적층하여 접착하는 편광판의 제조 방법으로서, 상기 편광자와 보호 필름을 접착제를 개재시키고 중첩시켜 적층체를 얻고, 이어서, 이 적층체의 긴 길이 방향을 따라 원호형으로 형성된 볼록 곡면에 상기 적층체를 밀착시키면서 상기 접착제를 중합 경화시키는 편광판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 볼록 곡면이 롤의 외주면인 편광판의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 편광자가, 일축 연신되어 요오드 또는 이색성 염료가 흡착 배향된 폴리비닐알코올 필름이고, 상기 보호 필름의 한 쪽이 비정질 폴리올레핀 수지 필름이며, 다른 쪽이 트리아세틸셀룰로오스 필름인 편광판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 볼록 곡면에 밀착된 적층체에 활성 에너지선을 조사하여 중합 경화시키는 편광판의 제조 방법.
  5. 보호 필름의 한 면 또는 편광자의 양면에 접착제를 도포하는 수단과, 편광자의 한 면 또는 양면에 접착제층을 개재시켜 보호 필름을 중첩시키는 수단과, 접착 제를 중합 경화시키기 위한 수단을 포함한 편광판의 제조 장치로서, 상기 접착제를 중합 경화시키기 위한 수단이 보호 필름을 중첩시킨 편광자를 외주면에 밀착시키면서 반송하는 롤과, 이 롤의 외주면을 향해 활성 에너지선을 조사하는 활성 에너지선 조사 장치를 포함하는 편광판의 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 활성 에너지선 조사 장치가 자외선 조사 장치인 편광판의 제조 장치.
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