Name: recording ultra-realistic full-color analog holograms for use in a moving hologram display
Uploaded: 2020-01-14T14:00:00
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본 연구는 2019년 광운대학교 연구보조금에 의해 수행되었다.

주의: 레이저12 및 화학 제품을 사용할 때안전 고글, 안경, 장갑 및 실험실 코트와 같은 개인 보호 장비사용을 포함하여 모든 적절한 안전 관행을 따라야 합니다.
1. 콘텐츠 제작
<ol><li>무료 오픈 소스 3D 소프트웨어 도구 집합인 블렌더와 같은 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램을 사용하여 장면(캐릭터 및 배경)의 다양한 요소를 모델링합니다.</li>
	<li>3D 컴퓨터 그래?...

<ol>
	<li>Geng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+display+technologies.">Three-dimensional display technologies.</a> Advances in Optics and Photonics. 5 (4), 456-535 (2013).</li><li>Lim, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=360-degree+tabletop+electronic+holographic+display.">360-degree tabletop electronic holographic display.</a> Optics Express. 24 (22), 2499 (2016).</li><li>Sugie, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+parallel+computing+for+next-generation+holographic+imaging.">High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging.</a> Nature Electronics. 1 (4), 254 (2018).</li><li>Ogle, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+aspects+of+stereoscopic+depth+perception.">Some aspects of stereoscopic depth perception.</a> JOSA. 57, 1073-1081 (1967).</li><li>Read, J. C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balance+and+coordination+after+viewing+stereoscopic+3D+television.">Balance and coordination after viewing stereoscopic 3D television.</a> Royal Society Open Science. 2, 140522 (2015).</li><li>Lambooij, M., Ijsselsteijn, W., Fortuin, M., Heynderickx, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+discomfort+and+visual+fatigue+of+stereoscopic+displays:+a+review.">Visual discomfort and visual fatigue of stereoscopic displays: a review.</a> Journal of Imaging Science and Technology. 53 (3), 1-14 (2009).</li><li>Gentet, P., Joung, J., Gentet, Y., Hamacher, A., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fantatrope,+a+moving+hologram+display:+design+and+implementation.">Fantatrope, a moving hologram display: design and implementation.</a> Optics Express. 27 (8), 11571-11584 (2019).</li><li>Denisyuk, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+reproduction+of+the+optical+properties+of+an+object+by+the+wave+field+of+its+scattered+radiation.">On the reproduction of the optical properties of an object by the wave field of its scattered radiation.</a> Optics and Spectroscopy. 14, 279-284 (1963).</li><li>Bjelkhagen, H. I., Brotherton-Ratcliffe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultra-realistic imaging: advanced techniques in analogue and digital colour holography. , (2013).</li><li>Graham, S., Zacharovas, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Practical Holography, Fourth Edition. , (2015).</li><li>Gentet, P., Gentet, Y., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultimate+04+the+new+reference+for+ultra-realistic+color+holography.">Ultimate 04 the new reference for ultra-realistic color holography.</a> 2017 International Conference on Emerging Trends &amp; Innovation in ICT (ICEI). , 162-166 (2017).</li><li>International Electrotechnical Commission. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEC+60825-1:+2014.+Safety+of+laser+products-Part+1:+Equipment+classification+and+requirements.">IEC 60825-1: 2014. Safety of laser products-Part 1: Equipment classification and requirements.</a> IEC Geneva. 3, (2014).</li><li>Kun, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+and+development+of+a+3D+printer+using+FDM+technology.">Reconstruction and development of a 3D printer using FDM technology.</a> Procedia Engineering. 149, 203-211 (2016).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Covestro Deutschland AG, Bayfol HX200 Datasheet. , (2018).</li><li>Bjelkhagen, H. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+Halide+Recording+Materials+for+Holography+and+Their+Processing.">Silver Halide Recording Materials for Holography and Their Processing.</a> Springer Series in Optical Sciences. 66, (1993).</li></ol>

전통적으로 스톱 모션 필름은 인형이나 점토 모델을 사용합니다. 움직임을 피하고 홀로그램 녹화 시 밝은 이미지를 얻으려면 3D 인쇄 문자 와 배경 세트가 선택됩니다. 또한, 다른 요소는 단단히 상자에 스트레스없이 부착된다. 레코딩 중에 요소가 구속조건으로 고정되거나 이동하면 최종 홀로그램에 검은색또는 프린지가 표시됩니다. 3D 프린팅은 아날로그 홀로그래피용 오리지널 모델을 만들기 ?...

3차원(3D) 디스플레이는 중요한 연구주제인 1,2,3 및 현재 대부분의 접근법은 시각적 인 불편함과 피로를 유발하는 입체 원리4를 사용한다5,6. 판타지로프는 특별한 시청 보조장치7없이짧은 애니메이션을 풀 컬러로 표시 할 수있는 편리한 새로운 유형의 동적 홀로그램 3D 디스플레이입니다. 판타지로프는 애니메이션의 여러 단계에 해당하는 12개의 풀 컬러 홀로그램 시리즈를 사용합니다. 이 장치에 사용되는 모든 홀로그램은 매우 사실적이어야하며 동일한 밝기, 투명도 및 균일 한 색상을 표시해야합니다. 하나의 고품질 풀 컬러 홀로그램의 기록은 숙련 된 실무자도 어렵게 남아 있습니다. 기록 기술과 홀로그램 자료의 선택은 중요한 핵심 포인트이지만, 성공적으로 홀로그램을 기록하는 데 중요한 몇 가지 더 많은 세부 사항이 있습니다.
이 프로토콜의 경우, 12개의 서로 다른 이미지의 순환 시퀀스가 먼저 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램으로 만들어지며 모든 요소가 3D 로 인쇄되어 홀로그램 모델이 됩니다. 이 홀로그램은 1963년 유리 데니스육이 도입한 단일 빔 방법8로 기록되어 180° 전체 시차로 매우 사실적인 홀로그램을 기록할 수 있습니다. Denisyuk 풀 컬러 설정은 흰색 레이저 빔을 얻기 위해 결합 된 세 가지 레이저 (빨간색, 녹색 및 파란색)를 사용합니다. 실버 할로니드 에멀젼은 기록 재료9의 최선의 선택이며 몇 가지 실버 할로히드 풀 컬러 에멀젼만 사용할 수 있습니다9,10. 또한 흐림 없이 청색 파장을 기록하기 위해 10,000선/mm 이상의 해상도를 가진 이소 팬크로매틱 에멀젼이 필요합니다.
이 프로토콜에서 홀로그램 세트는 4 인치 x 5 인치 플레이트에 기록되며, 확산없이 풀 컬러 아날로그 홀로그램을 기록하기 위해 특별히 설계된 재료를 사용하여 색상 홀로그래피에 사용되는 모든 일반적인 가시 레이저에 대해 이소판색으로 만들어집니다 (재료 표참조). 입자는 너무 미세 (4 nm) 어떤 가시 파장 도 확산 없이 내부에 기록 될 수 있다11. 또한, 각 홀로그램은 궁극적 인 에멀젼을 위해 개발 된 안전한 비 염색 화학 공정을 사용하여 개발됩니다.
이 상세한 프로토콜은 전체 색상 Denisyuk 홀로그램 기록과 관련된 많은 일반적인 함정을 피하기 위해 아날로그 홀로그래피 분야의 새롭고 숙련 된 실무자를 돕기위한 것입니다; 또한 신뢰할 수 있고 재현 가능한 결과를 얻기 위해 궁극적 인 은 할로니드 홀로그램 재료 및 화학 물질을 사용하는 방법을 배우는 방법을 제공 할 수 있습니다.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Black marker</td>
			<td>Monami</td>
			<td>Magic Cap</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FDM monochrome 3D printer</td>
			<td>Anet</td>
			<td>A8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic bleach</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>BLEACH-1L</td>
			<td>Non-toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic developer</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>REV-U08-1.2</td>
			<td>Non-toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic plates</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>U04P-VICOL-4X5</td>
			<td>Light-sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (DPSS 532 nm 100 mW)</td>
			<td>Cobolt</td>
			<td>Samba</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (DPSS 473 nm 50 mW)</td>
			<td>Cobolt</td>
			<td>Blue</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (HeNe 633 nm 21 mW)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>HNL210L</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Sanwa</td>
			<td>LP1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matte black spray paint</td>
			<td>Plasti-kote</td>
			<td>3101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope objective</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>40X 0.65 NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>10 &#956;m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatial Filter Movement</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>39-976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV glue</td>
			<td>Vitralit</td>
			<td>6127</td>
			<td>Use gloves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wetting agent</td>
			<td>Kodak</td>
			<td>Photo-Flo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>White PLA filament</td>
			<td>Hatchbox</td>
			<td>PLA-1KG1.75-BLK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-cube</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>54-823</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording ultra-realistic full-color analog holograms for use in a moving hologram display

이 백서는 Fantatrope, 동적 홀로그램 3D 디스플레이의 제작을위한 동일한 밝기, 투명성 및 균일 한 색상을 제시 열두 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램 세트를 기록하는 방법을 보여줍니다, 에 대한 필요없이 특별한 보기 보조 장치. 이 방법은 3D 프린터 기술, 3개의 저전력 레이저(적색, 녹색 및 파랑)를 갖춘 단일 빔 풀 컬러 Denisyuk 광학 설정 및 특별히 설계된 이소 팬크로매틱 고감도 은 할로그램 홀로그램 에멀젼의 사용을 포함합니다. 어떤 확산없이 아날로그 홀로그램을 기록. 순환 애니메이션은 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램으로 만들어지며 다양한 요소가 3D 로 인쇄되어 홀로그램모델을 형성합니다. 홀로그램은 풀 컬러 홀로그램 설정으로 기록되고 두 개의 간단한 화학 욕조를 사용하여 개발됩니다. 에멀젼 두께 변화를 방지하기 위해 홀로그램은 광학 접착제로 밀봉됩니다. 결과는 이 프로토콜로 기록된 모든 홀로그램이 동일한 특성을 제시하여 Fantatrope에서 사용될 수 있음을 확인합니다.

3D 콘텐츠가 생성되고 12개의 이미지의 주기적 시퀀스가 상상되었고, 다른 요소들이 3D 인쇄및 페인팅되었습니다(그림1). Denisyuk 단일 빔 풀 컬러 광학 설정홀로그램을 기록하기 위해 조립되었다(그림 2). 기록 후, 홀로그램을 개발하고 밀봉(그림 3)동일한 밝기, 투명도 및 균일 한 색상을 보여주는 180 ° 풀 시차와 열두 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램?...

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Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display

동적 홀로그램 3D의 제작을 위해 초미세 입자 실버 할로일화물 홀로그램 에멀젼에 동일한 밝기, 투명도 및 균일 한 색상을 보여주는 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램 세트를 기록하는 프로토콜을 제시합니다. 표시.

움직이는 홀로그램 디스플레이에 사용하기 위해 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램 녹화

This paper demonstrates a method to record a set of twelve ultra-realistic full-color analog holograms presenting the same brightness, transparency and ...

단일 고품질 아날로그 홀로그램의 기록은 숙련 된 실무자에 대한 어려운 남아있다. 이 프로토콜은 이러한 홀로그램을 성공적으로 기록하기 위해 몇 가지 중요한 핵심 사항과 세부 사항을 제공합니다. 이 프로토콜은 궁극적 인 홀로그램 재료와 화학 물질의 사용과 동일한 밝기, 투명성 및 균일 한 색상을 제시 하는 매우 현실적인 풀 컬러 홀로그램의 집합을 얻을 수 있습니다.이 상세한 프로토콜은 풀 컬러 홀로그램 기록과 관련된 많은 일반적인 함정을 피하기 위해 아날로그 홀로그래피 분야에서 새롭고 경험이 풍부한 실무자를 돕기위한 것입니다. 이 방법의 시각적 데모는 재현 가능한 결과를 얻을 수 있도록 모든 세부 사항을 강조하고 좋은 홀로그램을 얻는 것이 중요합니다. 시작하려면 3D 컴퓨터 그래픽 프로그램 인 Blender, 무료 및 오픈 소스 3D 소프트웨어 도구 세트로 장면에 다른 요소를 모델링합니다.12프레임 순환 애니메이션을 만듭니다. 흰색 폴리락산 필라멘트와 함께 융합 된 증착 모델링 흑백 3D 프린터를 사용하여 동일한 규모로 문자와 배경을 인쇄합니다. 사포를 사용하여 인쇄 결함을 제거하십시오.손은 아크릴 페인트로 다른 요소를 페인트합니다. 레코딩 상자를 설정하고 움직임을 피하기 위해 단단한 나무 상자에 배경을 수정합니다. 접착제 나 플라스틱을 사용하여 스트레스를 주지 않고 상자 안에 3D 인쇄 된 문자를 단단히 부착하십시오.녹색 안전등이 있는 광학 테이블에 는 Denisyuk 단일 빔 풀 컬러 광학 설정을 조립하여 홀로그램을 기록합니다. 빨간색 헬륨 네온 레이저 633 나노미터 및 20 밀리와트, 녹색 다이오드 펌핑 솔리드 스테이트 532 나노미터 및 20 밀리와트, 블루 다이오드 펌핑 솔리드 스테이트 473 나노미터 및 20 밀리와트를 사용하십시오. 빨간색과 파란색 레이저에 대한 두 개의 미러를 배치하여 4도의 자유를 얻습니다.세 개의 레이저 빔과 X-큐브 프리즘을 결합하여 동일한 공간 필터를 통과하는 흰색 레이저 빔을 얻습니다. 1미터 의 거리와 45도 각도에서 발산 빔으로 녹음 상자를 비춥춥춥습니다. 빨간색과 파란색 미러를 사용하여 오브젝트 평면에 균일한 흰색 빔을 투사합니다.파워 미터를 사용하여 홀로그램 플레이트의 위치에서 각 레이저의 강도를 수평으로 측정합니다. 원고에 따라 노출 시간을 결정합니다. 셔터로 레이저 빔을 닫습니다.타이머가 있는 전자 셔터는 노출 시간을 정확하게 제어할 수 있습니다. 녹색 안전 조명 아래 접시를 준비하려면 냉장고에서 홀로그램 플레이트를 제거하고 녹음하기 전에 1 시간 동안 닫힌 블랙 박스에 실온에 보관하십시오. 내부 반사를 피하기 위해 검은색 마커로 플레이트의 위쪽 가장자리를 어둡게 합니다.그런 다음 녹음 판을 설정합니다. 접시에 불어 김이 나타나지 않고 에멀젼 측면을 결정합니다. 홀로그램 플레이트 에멀젼 면을 레코딩 상자에 놓습니다.녹음하기 전에 5분 동안 안정화되도록 합니다. 셔터를 열어 계산된 노출 시간 동안 레코딩 플레이트를 노출합니다. 그런 다음 기록된 플레이트를 닫힌 상자에 표시하지 않도록 하십시오.일반 빛 아래에서 10밀리리터의 증류수 또는 탈염수를 트레이에 섞습니다. 개발자를 전자레인지에서 섭씨 22도로 정확하게 가열하고 온도계로 확인합니다. 녹색 안전조명 아래에 노출된 플레이트를 트레이에 놓고 신속하게 에멀젼 측면을 개발자에게 담그고 4분 동안 천천히 교반합니다.개발자를 제거하고 물이 싱크대에 넘쳐 나는 것을 허용하면 30 초 동안 흐르는 수돗물 아래 트레이에 접시를 씻으릅니다. 일반 빛 아래에서 플레이트에는 옅은 노란색 또는 주황색색상이 있습니다. 개발된 접시를 표백제와 함께 트레이에 놓고 교반 없이 빠르게 에멀젼 측면을 침수합니다.접시가 완전히 투명해질 때까지 표백제에 보관하십시오. 표백제를 제거하고 흐르는 수돗물 아래 트레이에 접시를 2분 간 세척하여 물이 싱크대에 흘러 들어갈 수 있도록 합니다. 그런 다음 트레이에 탈염 또는 증류수 용액을 일부 낙유 제소로 채우고 트레이 에멀젼 측에 1 분 동안 교반하지 않고 접시를 침수하십시오.다음으로, 트레이에서 접시를 제거하고 15~20분 동안 수직으로 건조시다. 홀로그램은 백색 광 조명 아래에서 볼 수 있습니다. 다음 물체를 기록 상자에 매우 정밀하게 배치하려면 이전 투명 홀로그램을 녹음 위치에서 교체하고 레이저 조명 아래에서 두 이미지를 동시에 관찰하여 녹색 안전 조명 아래에 홀로그램 양파 피부 방법을 사용하여 새로운 캐릭터가 잘 배치되어 있는지 확인하십시오.플레이트가 여전히 젖은 동안 메스를 사용하여 가장자리 주위의 에멀젼 5밀리미터를 긁어냅니다. UV 접착제 1밀리리터, 홀로그램, 같은 크기의 깨끗한 유리 판을 10분간 섭씨 30도에서 오븐에 가열합니다. 홀로그램을 접착제로 깨끗한 유리 접시에 적층합니다.홀로그램의 깨끗한 유리 면을 햇빛에 노출시키고 UV 접착제는 5 분 이내에 굳어지게합니다. 그런 다음 밀봉 된 홀로그램을 물과 비누로 씻고 티슈 페이퍼로 말립니다. 매트 한 검은 스프레이 페인트로 뒷면을 검게.판타트로프실린더에 정기적으로 배치된 프레임에 12홀로그램을 연대순으로 장착합니다. 초당 2회전의 일정한 속도에 도달할 때까지 판타트로프를 서서히 회전시킵니다. 회전 속도와 동기화된 RGB LED 스트로브 라이트는 다양한 프레임을 성공적으로 조명하여 이미지의 빠른 연속을 생성하고 움직임의 환상을 생성합니다.이 프로토콜에서, 데니스유크 단일 빔 풀 컬러 광학 설정은 아날로그 홀로그램을 기록하기 위해 조립되었다. 기록 후, 홀로그램은 동일한 밝기, 투명도 및 균일한 색상을 나타내는 180도의 12가지 매우 사실적인 풀 컬러 아날로그 홀로그램 세트를 얻기 위해 개발, 표백 및 밀봉되었다. 12개의 풀 컬러 아날로그 홀로그램이 연대순으로 장착된 판타트로프가 성공적으로 작동되었습니다.특별한 시야 보조기구없이 동적 3D 디스플레이의 효과를 생성했습니다. 실린더의 회전 속도가 가속되면 캐릭터가 움직이는 것처럼 보였습니다. 재현 가능한 결과를 얻으려면 3개의 균일한 빔으로 플레이트를 조명하고 매개 변수를 사용하여 노출 시간을 결정하고 각 플레이트에 대해 동일한 개발 시간과 온도를 존중합니다.이미지와 두께 의 변화를 방지하기 위해 홀로그램은 접착제로 밀봉됩니다. 밀봉 된 홀로그램은 뒤집기와 같은 설정으로 H2 부동 홀로그램을 기록하는 마스터처럼 사용할 수 있습니다. 동일한 밝기, 투명도 및 균일한 색상을 나타내는 홀로그램의 기록은 최초의 동적 홀로그램 디스플레이인 포토트로프를 생성할 수 있게 해줍니다.궁극의 홀로그램 플레이트는 안전하고 염색되지 않는 화학 공정으로 개발되지만 레이저, 접착제 및 페인트를 사용할 때 고글, 안경, 장갑 및 실험실 코트와 같은 개인 보호 장비를 사용합니다.

Research

JoVE Journal

Engineering

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연구

공학

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