KR20010054565A - Pattern projector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사람의 얼굴 등 소정의 물체를 향해 소정 모양의 패턴을 투사하기 위한 패턴 프로젝터에 관한 것으로, 종래의 것은 1초동안 1∼3개 정도의 이미지만을 투사할 수 있어, 그 응용범위가 매우 좁았는데 반해, 본 발명에 따른 패턴 프로젝터는 소정의 이미지가 표시된 다수의 패턴 필름, 패턴 필름이 장착되는 다수의 필름 장착부가 외주면을 따라 형성되어 있는 로터리 휠, 필름 장착부에 장착된 소정 필름을 향해 빛을 발하는 램프, 램프의 빛의 경로를 조절하기 위한 렌즈, 로터리 휠을 일정 각도씩 순차적으로 회동시키는 서보모터 및 서보모터의 동작을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 구성으로 이루어져 있으며, 짧은 순간에 많은 수의 이미지를 순차적으로 투사할 수 있어 그 활용범위가 넓고, 특히 3차원 조각 자동판매기 등에 적용하기에 적합하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern projector for projecting a pattern of a predetermined shape toward a predetermined object such as a face of a person. In the related art, only one to three images can be projected in one second. While narrow, the pattern projector according to the present invention is directed toward a plurality of pattern films on which a predetermined image is displayed, a rotary wheel on which a plurality of film mounting portions on which a pattern film is mounted is formed along an outer circumferential surface, and a predetermined film mounted on a film mounting portion. It consists of a configuration including a lamp for emitting a light, a lens for adjusting the light path of the lamp, a servo motor for rotating the rotary wheel sequentially at a predetermined angle, and a control means for controlling the operation of the servo motor. It can project a large number of images sequentially, so its range of application is wide, especially for 3D engraving vending machines. Relevant.
Description
본 발명은 프로젝터(projector)에 관한 것으로, 특히 사람의 얼굴 등 소정의 물체를 향해 소정 모양의 패턴을 투사하기 위한 패턴 프로젝터에 관한 것이다.The present invention relates to a projector, and more particularly, to a pattern projector for projecting a pattern of a predetermined shape toward a predetermined object such as a human face.
일반적으로 프로젝터는 빛을 스크린 상에 투사하여 사람이 필요한 영상을 볼 수 있도록 하는 데 사용되는 것으로, 그 용도에 따라 다양한 것이 개발되어 있다. 하지만, 종래의 것은 조작자의 조작회수만큼 휠을 일정 각도씩 각각 회전시키도록 되어 있으며, 최대한 빨리 작동시키더라도 1초동안 1∼3개 정도의 이미지만을 투사할 수 있어, 그 응용범위가 매우 좁았다.Generally, a projector is used to project light onto a screen so that a person can see a necessary image, and various things have been developed according to the purpose. However, in the related art, the wheels are rotated by a predetermined angle as much as the number of operation of the operator, and even if operated as fast as possible, only one to three images can be projected for one second, so the application range is very narrow. .
본 발명의 목적은 짧은 시간(약 0.8∼1초) 동안에 종래의 것 보다 많은 수의 패턴 이미지를 투사할 수 있어 그 사용범위가 넓은 패턴 프로젝터를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a pattern projector which can project a larger number of pattern images than a conventional one for a short time (about 0.8 to 1 second), and thus has a wide use range.
도 1은 본 발명에 따른 패턴 프로젝터의 정면구성도이고,1 is a front configuration diagram of a pattern projector according to the present invention,
도 2는 도 1 패턴 프로젝터의 측면구성도,2 is a side view of the pattern projector of FIG. 1;
도 3은 본 발명에 따른 패턴 프로젝터에서 투사되는 패턴을 나타낸 도면이고,3 is a view showing a pattern projected from the pattern projector according to the present invention,
도 4는 사람의 얼굴에 패턴이 투사되는 과정을 나타낸 도면,4 is a view illustrating a process of projecting a pattern on a face of a person;
도 5는 집광 렌즈와 투사 렌즈 및 필름의 배치관계를 나타낸 도면이고,5 is a view showing an arrangement relationship between a condenser lens, a projection lens, and a film;
도 6은 프로젝터 타입에 따른 패턴 필름의 필요 사이즈를 나타낸 그래프,6 is a graph showing the required size of the pattern film according to the projector type,
도 7a는 본 발명에 따른 패턴 프로젝터의 다른 예를 나타낸 측면구조도,7A is a side structure diagram showing another example of a pattern projector according to the present invention;
도 7b는 도 7a 패턴 프로젝터의 내부 평면도,FIG. 7B is an interior plan view of the pattern projector of FIG. 7A;
도 8a는 일체형 로터리휠의 측단면도이고,8A is a side cross-sectional view of an integrated rotary wheel,
도 8b는 도 8a 로터리 휠의 평면도이다.8B is a top view of the rotary wheel of FIG. 8A.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 패턴 프로젝터 110 : 패턴 필름100: pattern projector 110: pattern film
120 : 로터리 휠 122 : 필름 장착부120: rotary wheel 122: film mounting portion
124 : 제 1타이밍 풀리 124a : 종동기어124: first timing pulley 124a: driven gear
130 : 타이밍 벨트 140 : 서보모터130: timing belt 140: servomotor
142 : 제 2타이밍 풀리 142a : 구동기어142: second timing pulley 142a: drive gear
150 : 램프 160 : 집광 렌즈150: lamp 160: condensing lens
162 : 투사 렌즈 170 : 제어수단162: projection lens 170: control means
180 : 바디 케이스180: body case
본 발명의 목적은 필요한 곳으로 소정의 이미지를 투사하기 위한 프로젝터에있어서, 소정의 이미지가 표시된 다수의 패턴 필름, 패턴 필름이 장착되는 다수의 필름 장착부가 외주면을 따라 형성되어 있는 로터리 휠, 필름 장착부에 장착된 소정 필름을 향해 빛을 발하는 램프, 램프의 빛의 경로를 조절하기 위한 렌즈, 로터리 휠을 일정 각도씩 순차적으로 회동시키는 서보모터 및 서보모터의 동작을 제어하기 위한 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 프로젝터에 의해 달성 가능하다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a projector for projecting a predetermined image to a place where necessary, a plurality of pattern films on which a predetermined image is displayed, a rotary wheel having a plurality of film mounting portions on which a pattern film is mounted, formed along an outer circumferential surface thereof, a film mounting portion It includes a lamp for emitting a light toward a predetermined film mounted on the lens, a lens for adjusting the light path of the lamp, a servo motor for sequentially rotating the rotary wheel by a predetermined angle and the control means for controlling the operation of the servomotor Achievable by the pattern projector characterized by the above-mentioned.
위 로터리 휠의 일측에는 제 1타이밍 풀리가 형성되어 있고, 위 렌즈는 패턴 필름 안쪽으로 배치되는 집광 렌즈와 패턴 필름 바깥쪽으로 배치되는 투사 렌즈로 이루어지고, 위 모터에는 제 1타이밍 풀리보다 작은 원주로 이루어진 제 2타이밍 풀리가 설치되어 있으며, 제 1타이밍 풀리와 제 2타이밍 풀리 사이에는 타이밍 벨트가 설치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.A first timing pulley is formed at one side of the rotary wheel, and the upper lens includes a condenser lens disposed inside the pattern film and a projection lens disposed outside the pattern film, and the motor has a smaller circumference than the first timing pulley. A second timing pulley is provided, and a timing belt is preferably provided between the first timing pulley and the second timing pulley.
경우에 따라서는 위 로터리 휠의 일측에는 종동기어가 형성되어 있고, 렌즈는 패턴 필름 안쪽으로 배치되는 집광 렌즈와 패턴 필름 바깥쪽으로 배치되는 투사 렌즈로 이루어지고, 모터에는 종동기어보다 작은 직경을 갖는 구동기어가 종동기어에 물려 있는 상태로 설치된 구성으로 할 수도 있다.In some cases, a driven gear is formed at one side of the rotary wheel, and the lens is composed of a condenser lens disposed inside the pattern film and a projection lens disposed outside the pattern film, and the motor has a smaller diameter than the driven gear. The gear may be installed while being driven by the driven gear.
위 종동기어와 구동기어 중 적어도 하나는 비금속재로 만든 것을 사용하는 것이 바람직하다.At least one of the driven gear and the drive gear is preferably made of a non-metallic material.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 패턴 프로젝터의 정면구성도이고, 도 2는 도 1 패턴프로젝터의 측면구성도이다.1 is a front configuration diagram of a pattern projector according to the present invention, and FIG. 2 is a side configuration diagram of the pattern projector of FIG. 1.
도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 패턴 프로젝터(100)는 조각하고자하는 사람의 얼굴 등으로 빛과 그림자로 이루어진 패턴을 순차적으로 투사하기 위한 것으로, 다수의 패턴 필름(110)과 이 패턴 필름(110)이 장착되는 로터리 휠(120)을 구비하고 있다. 로터리 휠(120)은 제자리 회전 가능케 설치되어 있으며, 패턴 필름(110)이 각각 장착되는 다수의 필름 장착부(122)를 외주면을 따라 구비하고 있다. 이 로터리 휠(120)의 일측 외주면으로는 제 1타이밍 풀리(124)가 설치되어 있으며, 이는 타이밍 벨트(130)를 통해 서보모터(140)의 제 2타이밍 풀리(142)에 연결되어 있다. 서보모터(140)와 로터리 휠(120)의 회전비는 4:1 정도로 하는 것이 좋다. 또 로터리 휠(120) 내측으로는 일측 패턴 필름(110)을 향해 빛을 발하는 램프(150)가 설치되며, 램프(150)의 앞쪽 패턴 필름(110)과의 사이에는 집광 렌즈(condenser lens, 160)가 패턴 필름(110) 바깔쪽으로 투사 렌즈(projection lens, 162)가 각각 설치되어 있다. 집광 렌즈(160)는 램프(150)에서 방출되는 빛을 모아서 필름으로 보내주기 위한 것이고, 투사 렌즈(162)는 패턴 필름(110)을 통과한 빛을 사람의 얼굴 등 필요한 부분으로 투사하기 위한 것이다. 즉, 집광 렌즈(160)와 투사 렌즈(162)는 빛의 경로를 조정하여주기 위한 것이다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the pattern projector 100 according to the present invention is for sequentially projecting a pattern composed of light and shadow onto a face of a person to be sculpted, and a plurality of pattern films 110. The rotary wheel 120 to which the pattern film 110 is mounted is provided. The rotary wheel 120 is installed to be rotatable in place, and has a plurality of film mounting portions 122 on which the pattern film 110 is mounted, respectively, along the outer circumferential surface thereof. The first timing pulley 124 is installed on one side outer circumferential surface of the rotary wheel 120, and is connected to the second timing pulley 142 of the servomotor 140 through the timing belt 130. The rotation ratio of the servomotor 140 and the rotary wheel 120 may be about 4: 1. In addition, a lamp 150 emitting light toward the one side pattern film 110 is installed inside the rotary wheel 120, and a condenser lens 160 is disposed between the front pattern film 110 and the lamp 150. The projection lens 162 is installed toward the pattern film 110. The condenser lens 160 collects the light emitted from the lamp 150 and sends the light to the film, and the projection lens 162 projects the light passing through the pattern film 110 to a necessary part such as a human face. . That is, the condenser lens 160 and the projection lens 162 are for adjusting the light path.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴 프로젝터(100)는 서보모터(140)를 구비하고 있다. 이 서보모터(140)는 제어수단(170)에서의 제어신호에 따라 로터리 휠(120)을 일정 각도씩 순차적으로 회동시켜주기 위한 것이다. 이러한 패턴 프로젝터(100)는 바디케이스(180)에 둘러싸여져 있으며, 그 내부로는 안정기(182), 쿨링팬(184), 서보모터(140)의 구동을 제어하는 제어수단(170)이 설치되어 있다. 여기서, 로터리 휠(120)에 설치되는 패턴 필름(110)의 수는 적정하게 조절할 수 있음은 물론이다.As shown, the pattern projector 100 according to the present invention includes a servomotor 140. The servo motor 140 is to rotate the rotary wheel 120 by a predetermined angle in accordance with the control signal from the control means 170. The pattern projector 100 is surrounded by the body case 180, the control means 170 for controlling the driving of the ballast 182, the cooling fan 184, the servo motor 140 is installed therein. have. Here, of course, the number of the pattern film 110 installed on the rotary wheel 120 can be appropriately adjusted.
즉, 서보모터(140)가 일정각도씩 순차적으로 예를 들어 한번에 160°씩 1초동안 4회전하면 로터리 휠(120)은 한번에 40°씩 1초동안에는 1바퀴 회전하게 된다. 즉, 로터리 휠(120)은 1회전 동안 9번 순간 순간 멈추게되고, 사용자의 얼굴 등에는 9가지의 서로 다른 패턴이 투사되게 된다. 물론, 이렇게 하는 경우 각 필름장착부(122)에는 한 칸씩 건너 뛰어 패턴 필름(110)을 장착하여도 된다. 이러한 패턴 프로젝터(100)는 두 대의 카메라를 이용하여 사람의 얼굴 등에 따른 3차원 데이터를 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.That is, when the servo motor 140 sequentially rotates at a predetermined angle, for example, four times for one second at 160 ° at a time, the rotary wheel 120 rotates one turn for one second at 40 ° at a time. That is, the rotary wheel 120 is momentarily stopped nine times during one rotation, and nine different patterns are projected onto the user's face. Of course, in this case, each film mounting portion 122 may be skipped one by one to mount the pattern film 110. The pattern projector 100 is for obtaining three-dimensional data according to a face of a person using two cameras.
도 3은 본 발명에 따른 패턴 프로젝터에서 투사되는 패턴을 나타낸 도면이고, 도 4는 사람의 얼굴에 패턴이 투사되는 과정을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a pattern projected by the pattern projector according to the present invention, and FIG. 4 is a diagram illustrating a process of projecting a pattern onto a face of a person.
도 3에 나타낸 바와 같은 패턴은 그레이코드(Graycode, 0110)로 공간부호화된 것으로, 이 9가지의 패턴이 본 발명에 따른 패턴 프로젝터(100)에 의해 도 4에 나타낸 바와 같이 사람의 얼굴 등으로 순차적으로 각각 투사된다.The pattern as shown in FIG. 3 is spatially coded with Graycode (0110), and these nine patterns are sequentially displayed on the face of a person as shown in FIG. 4 by the pattern projector 100 according to the present invention. Are projected respectively.
도 5는 집광 렌즈와 투사 렌즈 및 필름의 배치관계를 나타낸 도면이고, 도 6은 프로젝터 타입에 따른 패턴 필름의 필요 사이즈를 나타낸 그래프이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement relationship between a condenser lens, a projection lens, and a film, and FIG. 6 is a graph showing a required size of a pattern film according to a projector type.
도 5에 나타낸 바와 같이 램프(150)와 집광 렌즈(160) 사이의 거리를 L0´,집광 렌즈(160)와 투사 렌즈(162) 사이의 거리를 L0, 집광 렌즈(160)와 패턴 필름(110)과의 거리를 x, 패턴 필름(110)과 투사 렌즈(162)의 거리를 L1, 투사 렌즈As shown in FIG. 5, the distance between the lamp 150 and the condenser lens 160 is L 0 ′, and the distance between the condenser lens 160 and the projection lens 162 is L 0 , the condenser lens 160 and the pattern film. X is the distance from the 110, the distance between the pattern film 110 and the projection lens 162 L 1 , the projection lens
표.table.
(162)와 스크린(S)의 거리를 L2라 하고, 또 L0가 130㎜라 가정하면 일정 초점거리를 갖는 투사 렌즈(162)에 대한 대응 값은 표와 같다. 표에서 M은 배율, Fc는 집광렌즈의 초점거리, Rc는 집광렌즈의 곡률반경이다.Assuming that the distance between 162 and the screen S is L 2 and L 0 is 130 mm, the corresponding values for the projection lens 162 having a constant focal length are shown in the table. In the table, M is the magnification, Fc is the focal length of the condenser lens, and Rc is the radius of curvature of the condenser lens.
또, 도 6 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 L이 커질수록 패턴 필름의 사이즈는 점점 줄어드는 것을 알 수 있다.In addition, as can be seen in the graph of Figure 6 it can be seen that the larger the L is, the smaller the size of the pattern film.
도 7a는 본 발명에 따른 패턴 프로젝터의 다른 예를 나타낸 측면구조도, 도 7b는 도 7a 패턴 프로젝터의 내부 평면도이다.7A is a side view illustrating another example of a pattern projector according to the present invention, and FIG. 7B is an internal plan view of the pattern projector of FIG. 7A.
도 7a와 도 7b에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 패턴 프로젝터(100)는 조각하고자하는 사람의 얼굴 등으로 빛과 그림자로 이루어진 패턴을 순차적으로 투사하기 위한 것으로, 다수의 패턴 필름(110)과 이 패턴 필름(110)이 장착되는 로터리 휠(120)을 구비하고 있다. 로터리 휠(120)은 제자리 회전 가능케 설치되어 있으며, 패턴 필름(110)이 각각 장착되는 다수의 필름 장착부(122)를 외주면을 따라 구비하고 있다. 이 로터리 휠(120)은 경우에 따라 일체로 형성할 수도 있는데, 이는 도 8a를 보면 알 수 있다.As shown in FIGS. 7A and 7B, the pattern projector 100 according to the present invention is for sequentially projecting a pattern composed of light and shadow onto a face of a person to be carved, and the like. The rotary wheel 120 to which the pattern film 110 is mounted is provided. The rotary wheel 120 is installed to be rotatable in place, and has a plurality of film mounting portions 122 on which the pattern film 110 is mounted, respectively, along the outer circumferential surface thereof. The rotary wheel 120 may be integrally formed in some cases, which can be seen in FIG. 8A.
도시된 바와 같이 로터리 휠(120)의 일측 외주면으로는 종동기어(124a)가 설치되어 있으며, 이는 서보모터(140)의 구동기어(142a)에 물려 있다. 이 종동기어(124a)와 구동기어(142a)로는 소음을 줄이기 위해 헬리컬기어를 사용하는 것이 좋으며, 소음을 더욱 줄이기 위해서 적어도 일측의 기어는 합성수지재 등의 비금속재로된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 경우에 따라서는 종동기어(124a)와 구동기어(142a) 모두 비금속재로 된 것을 사용할 수도 있음은 물론이다. 서보모터(140)와 로터리 휠(120)의 회전비는 4:1 정도로 하는 것이 좋다. 또 로터리 휠(120) 내측으로는 일측 패턴 필름(110)을 향해 빛을 발하는 램프(150)가 설치되며, 램프(150)의 앞쪽 패턴 필름(110)과의 사이에는 집광 렌즈(condenser lens, 160)가 패턴 필름(110) 바깔쪽으로 투사 렌즈(projection lens, 162)가 각각 설치되어 있다. 집광 렌즈(160)는 램프(150)에서 방출되는 빛을 모아서 필름으로 보내주기 위한 것이고, 투사 렌즈(162)는 패턴 필름(110)을 통과한 빛을 사람의 얼굴 등 필요한 부분으로 투사하기 위한 것이다. 즉, 집광 렌즈(160)와 투사 렌즈(162)는 빛의 경로를 조정하여주기 위한 것이다.As shown, a driven gear 124a is installed at one outer circumferential surface of the rotary wheel 120, which is bitten by the drive gear 142a of the servomotor 140. As the driven gear 124a and the drive gear 142a, it is preferable to use a helical gear to reduce noise, and to reduce noise further, at least one gear is preferably made of a non-metallic material such as synthetic resin. In some cases, both the driven gear 124a and the driving gear 142a may be made of a non-metallic material. The rotation ratio of the servomotor 140 and the rotary wheel 120 may be about 4: 1. In addition, a lamp 150 emitting light toward the one side pattern film 110 is installed inside the rotary wheel 120, and a condenser lens 160 is disposed between the front pattern film 110 and the lamp 150. The projection lens 162 is installed toward the pattern film 110. The condenser lens 160 collects the light emitted from the lamp 150 and sends the light to the film, and the projection lens 162 projects the light passing through the pattern film 110 to a necessary part such as a human face. . That is, the condenser lens 160 and the projection lens 162 are for adjusting the light path.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 패턴 프로젝터(100)는 서보모터(140)를 구비하고 있다. 이 서보모터(140)는 제어수단(170)에서의 제어신호에 따라 로터리 휠(120)을 일정 각도씩 순차적으로 회동시켜주기 위한 것이다. 즉, 서보모터(140)를 제어하여 구동기어(142a)의 회전을 가속, 감속, 정지, 가속, 감속, 정지의 순으로 정밀구동하므로 써 0.8∼1초사이에 약20개의 패턴 이미지를 투사하도록 할 수 있다. 이러한 패턴 프로젝터(100)는 바디케이스(180)에 둘러싸여져 있으며, 그 내부로는 안정기(182), 쿨링팬(184), 서보모터(140)의 구동을 제어하는 제어수단(170)이 설치되어 있다. 여기서, 로터리 휠(120)에 설치되는 패턴 필름(110)의 수는 적정하게 조절할 수 있음은 물론이다.As shown, the pattern projector 100 according to the present invention includes a servomotor 140. The servo motor 140 is to rotate the rotary wheel 120 by a predetermined angle in accordance with the control signal from the control means 170. That is, the servomotor 140 is controlled to precisely drive the rotation of the drive gear 142a in the order of acceleration, deceleration, stop, acceleration, deceleration, and stop so that about 20 pattern images are projected in 0.8 to 1 second. can do. The pattern projector 100 is surrounded by the body case 180, the control means 170 for controlling the driving of the ballast 182, the cooling fan 184, the servo motor 140 is installed therein. have. Here, of course, the number of the pattern film 110 installed on the rotary wheel 120 can be appropriately adjusted.
도 8a는 일체형 로터리휠의 측단면도이고, 도 8b는 도 8a 로터리 휠의 평면도이다.8A is a side cross-sectional view of the integral rotary wheel, and FIG. 8B is a plan view of the rotary wheel of FIG. 8A.
도 8a와 도 8b에 나타낸 바와 같이 경우에 따라서는 필름장착부(122)가 형성되는 로터리 휠(120)을 도 7a에서와는 달리 일체형으로 구성할 수도 있으며, 필름장착부(122) 역시 도 1에서와는 달리 도 8b에 나타낸 바와 같이 20개를 설치하여 구성할 수도 있다. 물론, 필름장착부(122)의 설치수는 그 사용처에 따라 늘리거나 줄일 수 있다.8A and 8B, in some cases, the rotary wheel 120 in which the film mounting portion 122 is formed may be integrally formed unlike in FIG. 7A, and the film mounting portion 122 may also be different from FIG. 1B in FIG. 8B. As shown in figure 20, it can also comprise. Of course, the number of installation of the film mounting portion 122 can be increased or reduced depending on the intended use.
이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 다른 패턴 프로젝터에서는 서보 모터를 사용하므로 써 아주 짧은 시간 동안에 약 9개 이상의 패턴 이미지를 필요한 부분으로 투사할 수 있어 그 활용범위가 매우 넓고 특히, 3차원 조각 자동판매기 등에 적용하기에 좋다.As can be seen from the above description, in the pattern projector according to the present invention, the servo motor is used, so that about 9 or more pattern images can be projected as necessary in a very short time. It is good to apply to vending machines.
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|---|---|---|---|
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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