우주망원경과학연구소

Space Telescope Science Institute
우주망원경과학연구소
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설립된1981
위치,,,
웹 사이트www.stsci.edu

우주망원경과학연구소(STScI)는 허블우주망원경(HST), 제임스 웹우주망원경(JWST), 낸시 그레이스 로만우주망원경([1]Nancy Grace Roman Space Telescope)의 과학운영센터다.STScI는 1981년 천문학 연구 대학 협회(AURA)[2]가 NASA를 위해 운영하는 지역사회 기반 과학 센터로 설립되었습니다.STScI의 사무실은 존스 홉킨스 대학 홈우드 캠퍼스[3]메릴랜드 볼티모어로툰다 빌딩에 있습니다.

STSCI는 HST의 지속적인 과학 작업을 수행하고 JWST 및 Roman과 함께 과학 탐사를 준비하는 것 외에도 HST, JWST, 케플러, [4]TES, Pania-Star 등 수많은 활성 및 레거시 임무의 데이터를 보유한 Mastulski Archive for Space Telescope(MAST)를 관리하고 운영하고 있습니다.

STScI 활동에 대한 대부분의 자금은 나사의 고다드 우주 비행 센터와의 계약에서 나오지만, 나사의 에임스 연구 센터, 나사의 제트 추진 연구소, 그리고 유럽 [citation needed]우주국에 의해 자금이 지원되는 작은 활동들이 있다.

STScI의 직원은 과학자(대부분 천문학자 및 천체물리학자), 우주선 엔지니어, 소프트웨어 엔지니어, 데이터 관리 인력, 교육 및 공공 지원 전문가, 행정 및 비즈니스 지원 인력 등으로 구성되어 있습니다.STScI에는 약 100명의 박사학위 과학자가 근무하고 있으며, 그 중 15명은 HST [5]프로젝트에 배정된 ESA 직원이다.총 STScI 직원은 2021년 [6]현재 약 850명으로 구성되어 있습니다.

STScI는 NASA, 전 세계 천문학계를 대표하여 일반인을 위해 임무를 수행하고 있습니다.과학 운영 활동은 주로 관측과 보조금의 형태로 천문학 커뮤니티에 직접 제공되지만, 다른 NASA 및 MAST를 통한 지상 임무의 데이터 배포도 포함한다.지상 시스템 개발 활동은 천문학계에 [7]이러한 서비스를 제공하는 데 필요한 소프트웨어 시스템을 만들고 유지관리합니다.STScI의 공공 봉사 활동은 미디어, 플라네타리움, 과학 박물관 등의 비공식 교육 장소 및 일반 [8]대중을 위한 광범위한 자원을 제공한다.STScI는 또한 광학 및 UV 우주 천체물리학 문제에 대한 NASA에 대한 지침의 원천이 됩니다.

STScI 스태프는 미국천문학회 격년회의 참석, STScI 뉴스레터 및 STScI 웹사이트 발행, 사용자 위원회 및 과학 워킹그룹 개최, 여러 과학분야를 포함한 다양한 채널을 통해 전문 천문학계와 소통하고 있습니다.매년 기술 심포지엄과 워크숍을 개최합니다.이러한 활동을 통해 STScI는 망원경 사용자 커뮤니티에 정보를 전파할 수 있을 뿐만 아니라 STScI 직원이 지역사회와 NASA의 요구에 대응하여 운영하는 시설의 과학적 생산성을 극대화할 수 있습니다.

STScI 액티비티

주의: 이 섹션의 정보를 업데이트해야 합니다.현재의 활동에 대해서는, STScI의 공식 Web 사이트를 참조해 주세요.

망원경 과학 제안서 선정

STScI는 허블 우주 망원경의 과학 프로그램을 선택, 일정 및 실행하는 데 필요한 모든 활동을 수행합니다.이 과정의 첫 단계는 HST와 함께 수행될 과학 프로그램의 매년 지역사회 주도의 선정을 지원하는 것입니다.이는 현재 지원되는 과학 도구 역량, 제안 요건 및 제출 기한을 명시하는 연례 제안 콜(Call for Proposals)의 발행으로 시작한다.누구나 제안서를 제출할 수 있습니다.모든 제안은 Time Allocation Committee(TAC; 시간 할당 위원회)에 의해 비판적으로 동료 검토된다.TAC는 미국과 국제 천문학계의 약 100명의 회원으로 구성되어 있으며, 제안서를 평가하는 데 필요한 광범위한 연구 전문지식을 대표하도록 선발되었다.각 제안 사이클에는 일반적으로 700~1100건의 제안 검토가 포함됩니다.이들 제안의 15~20%만이 최종적으로 구현 대상으로 선택됩니다.TAC는 HST와 다른 우주 기반 또는 지상 관측소(예: Chandra X-ray Observatory국립광천문대) 사이의 기록, 이론 및 결합 연구 프로젝트에 대한 제안서를 몇 가지 범주의 관측 시간을 검토한다.STScI는 이러한 활동에 대한 모든 기술 및 로지스틱 지원을 제공합니다.제안 콜의 연간 주기는 HST 서비스 임무가 [9][10]예정되어 있던 몇 년 동안 때때로 변경되었다.

우주망원경 과학연구소 뮬러 빌딩

GO(General Observators)라고 불리는 망원경 시간을 부여받을 수 있을 만큼 운이 좋은 제안자는 관찰 프로그램을 예약하고 구현하는 데 필요한 세부 요건을 제공해야 한다.이 정보는 단계 II 제안이라고 불리는 것에 대해 STScI에 제공됩니다.단계 II 제안에서는 계측기 작동 모드, 노출 시간, 망원경 방향 [11]등을 지정합니다.STScI 직원은 GO가 과학적 목적을 달성하기 위해 필요한 빛의 양을 관측할 수 있는 ETC(Exposure Time Calculators)라는 웹 기반 소프트웨어를 제공한다.또한, STScI 직원은 각 특정 프로그램을 구현하기 위해 필요한 모든 단계를 수행하며, 연간 전체 프로그램 앙상블을 계획합니다.HST의 경우, 여기에는 가이드별 찾기, 밝은 물체의 제약조건 확인, 특정 스케줄링 요건 구현 및 관찰자가 가질 수 있는 [12]특정 요건 또는 비표준 요건을 이해하고 고려하기 위한 관찰자 작업이 포함됩니다.

관찰 스케줄링

단계 II 정보가 수집되면, 1년 전체를 포괄하는 장기 관측 계획이 개발되고, 개별 관측 일정을 수립할 적절한 시간을 찾는 동시에, 1년 내내 망원경의 효과적이고 효율적인 사용을 보장한다.HST 운영의 경우 추적 및 데이터 릴레이 위성 시스템(TDRSS)을 통한 데이터 통신 경로 스케줄링 및 우주선에 대한 업링크를 위한 바이너리 명령 부하 생성을 포함한 상세한 관찰 일정이 매주 작성된다.기회의 대상(예: 초신성과 같은 일시적인 사건이나 혜성 충돌 우주선과 같은 특이한 사건과의 조정)에 따라 장기 계획 및 주간 계획 모두를 조정할 수 있다.STScI는 Min-conflicts 알고리즘을 사용하여 망원경의 관측 시간을 예약합니다.STScI는 현재 JWST와 유사한 과정을 개발 중이지만, HST가 사용하는 낮은 지구 궤도(약 565km)가 아닌 태양-지구 L2 라그랑주 지점(약 150만km)에 위치하기 때문에 운용 세부 사항은 매우 다를 것이다.

비행 운항

비행 운영은 HST 기능의 직접적인 지원과 실시간 모니터링으로 구성됩니다.HST를 위한 실시간 일일 비행 운영에는 약 4개의 명령 부하 업링크, 약 10개의 데이터 다운링크 및 관측소의 거의 지속적인 건강 및 안전 모니터링이 포함된다.실시간 운영 인력이 24시간 내내 배치됩니다.HST를 위한 비행 운영 활동은 메릴랜드 그린벨트에 있는 NASA의 GSFC에서 이루어진다.

과학 데이터 처리

HST의 과학 데이터는 TDRSS에서 다운링크된 후 몇 시간 후에 STScI에 도착하며, 그 후 NASA의 Goddard Space Flight Center의 데이터 캡처 시설을 통과합니다.STScI에서 데이터는 일련의 컴퓨터 알고리즘에 의해 처리되며, 이 알고리즘은 포맷을 국제적으로 승인된 표준(FITS: Flexible Image Transport System)으로 변환하여 누락된 데이터를 수정하고 기기 아티팩트를 제거하여 데이터의 최종 보정을 수행합니다.보정 단계는 HST 기기마다 다르지만 일반적으로 우주선 제거, 기기/검출기 비균일성 보정, 플럭스 보정 및 세계 좌표계 정보 적용(검출기가 가리킨 위치를 사용자에게 정확히 알려줌)이 포함됩니다.적용되는 보정은 데이터가 파이프라인을 통과할 때 가장 적합합니다.STScI는 케플러와 JWST 데이터에 대한 유사한 프로세스를 정의하기 위해 계측기 개발자들과 협력하고 있습니다.

과학 데이터 아카이브 및 배포

모든 HST 과학 데이터는 교정 파이프라인을 통과한 후 영구적으로 보관됩니다.NASA의 정책은 모든 데이터에 대해 1년의 독점 기간을 요구합니다. 즉, 최초 제안 팀만이 데이터를 획득한 후 첫 1년간 데이터에 액세스할 수 있습니다.그 해 이후, 그 데이터에 액세스 하고 싶은 사람은 누구나 이용할 수 있게 됩니다.아카이브에서 검색된 데이터 세트는 최신 보정 계수 및 소프트웨어가 적용되도록 자동으로 다시 보정됩니다.STScI는 NASA의 모든 광학/UV 우주 임무의 아카이브 센터 역할을 합니다.STScI는 HST 과학 데이터를 보관하고 저장하는 것 외에도 국제 자외선 탐사선(IUE), 극자외선 탐사선(EUVE), 원자외선 분광 탐사선(FUSE), 은하 진화 탐사선(GALEX) 등 13개 임무의 데이터를 보유하고 있습니다.케플러와 JWST 과학 데이터는 유사한 방식으로 보관되고 검색됩니다.인터넷은 STScI(http://archive.stsci.edu의 데이터 아카이브에 대한 기본 사용자 인터페이스 역할을 합니다.아카이브에는 현재 30테라바이트 이상의 데이터가 저장되어 있습니다.매일 약 11기가바이트의 새로운 데이터가 수집되고 약 85기가바이트의 데이터가 사용자에게 배포됩니다.Hubble Legacy Archive(HLA; 현재 개발 중인 http://hla.stsci.edu/),)는 보다 통합적이고 사용하기 쉬운 아카이브 역할을 할 것입니다.원시 허블 데이터뿐만 아니라 더 높은 수준의 과학 제품(컬러 이미지, 모자이크 등)을 제공할 것이다.

과학기기 교정 및 특성화

STScI는 HST 및 JWST에서 과학 기기의 기내 교정을 담당합니다.HST의 경우, 관측소의 교정 계획이 매년 개발된다.이 계획은 해당 사이클에 대해 선택된 GO 관찰 프로그램을 지원하고 각 계측기의 수명에 걸친 기본 교정을 제공하도록 설계되었습니다.교정 프로그램에는 선내 교정 선원과 관련하여 또는 내부 검출기 소음 수준과 절대 플럭스 변환 및 측성 변환을 결정하는 데 필요한 천문 표준 별 및 필드 관측을 평가하기 위한 측정이 포함된다.HST의 외부 교정은 일반적으로 GO 관찰 프로그램의 5-10%에 해당하며, 계측기가 아직 비교적 새 것일 때는 더 많은 시간이 소요됩니다.HST는 현재까지 총 12개의 과학 기구를 보유하고 있으며, 그 중 6개가 현재 활성화되어 있다.2009년 5월 HST 서비스 미션 STS-125에서 두 개의 새로운 계측기가 설치되었습니다.STIS(2001년) 및 ACS Wide-Field Channel(2007년)의 전자 장애도 2009년 5월에 온오빗으로 복구되어 이러한 계측기가 활성 상태로 복귀했다.모든 12개의 HST 계측기와 JWST용으로 계획된 4개가 아래 표에 요약되어 있습니다.HST 기기는 자외선으로부터 근적외선을 통해 파장의 빛을 검출할 수 있다.JWST 계측기는 광학 파장의 레드 엔드에서 중적외선(5~27마이크로미터)까지 작동합니다.해체된 것으로 나열된 계측기는 더 이상 탑승하지 않습니다.

계측기 이름(및 약자) 계측기 기능 계측기 상태 망원경
고속 광도계(HSP) 신속한 시간 척도 측광 1993년 해체 HST
와이드 필드유성 카메라(WFPC) UV/광학 이미징 1993년 해체 HST
희미한 물체 분광기(FOS) 자외선/광학 분광법 1997년 해체 HST
Goddard 고해상도 스펙트로그래프(GHRS) 자외선/광학 분광법 1997년 해체 HST
희미한 물체 카메라(FOC) UV/광학 이미징 2002년에 폐지 HST
와이드 필드유성 카메라 2(WFPC2) UV/광학 이미징 2009년 폐지 HST
미세 유도 센서(FGS) 정밀 측성 활동적인 HST
우주망원경 이미징 분광기(STIS) 자외선/광학 분광법 액티브(복구 완료) HST
근적외선 카메라다중 물체 분석계(NICMOS) NIR 이미징 및 그리즘 분광법 활동적인 HST
조사용 어드밴스드 카메라(ACS) UV/광학 이미징 및 그리즘 분광법 SBC 및 WFC(복구 완료) 활성화, HRC 비활성화 [1] HST
우주 기원 분광기(COS) 자외선 분광법 활동적인 HST
와이드 필드 카메라 3(WFC3) UV/광학/근적외선 이미징 및 그리즘 분광법 활동적인 HST
근적외선 카메라(NIRCam) 광학/근적외선 이미징 액티브한 캘리브레이션 진행 중 JWST
근적외선 분광기(NIRSpec) 근적외선 분광법 액티브한 캘리브레이션 진행 중 JWST
MIRI(중적외선 계측기)(MIRI) 중간 적외선 이미징 및 스펙트럼 분석 액티브한 캘리브레이션 진행 중 JWST
조정 가능한 필터 이미저(FGS-TFI) IR 중간대역 이미지 작성 액티브한 캘리브레이션 진행 중 JWST

STScI 직원은 교정 제안서를 개발하고 스케줄링 프로세스를 통해 조정하며 작성된 데이터를 분석합니다.이러한 프로그램은 데이터 처리 파이프라인에서 사용할 업데이트된 보정 및 참조 파일을 제공합니다.보정 파일도 아카이브되므로 사용자가 수동으로 데이터를 재보정해야 할 경우 해당 파일을 검색할 수 있습니다.모든 교정 활동 및 결과는 일반적으로 일반 웹사이트에 게시된 계측기 과학 보고서 형식으로, 때로는 발행된 논문 형식으로 문서화됩니다.결과는 데이터 핸드북 및 계측기 핸드북에도 통합됩니다.

계측기의 교정 외에도 STScI 직원이 계측기의 성능을 특성화하고 문서화하여 사용자가 데이터를 해석하는 방법을 더 잘 이해할 수 있도록 합니다.이러한 효과는 일반적으로 파이프라인에서 자동으로 보정되지 않습니다(시간에 따라 다르거나 선원의 밝기에 따라 달라지기 때문입니다).여기에는 전하 결합 장치의 전하 전송 효율과 같은 전역 효과뿐만 아니라 필터 "고스트"와 같은 모드 및 필터에 고유한 효과(기기 내 빛의 미세한 산란으로 인해 발생)가 포함됩니다.이러한 영향에 대한 인식은 교정 프로그램을 분석할 때 STScI 직원이나 데이터에서 특이점을 발견하고 STScI에 피드백을 제공하는 관찰자로부터 얻을 수 있다.

또한 STScI 직원은 망원경 자체의 특성화 및 교정을 수행합니다.HST의 경우 주로 모니터링 및 초점 조정, 포인트 확산 기능 모니터링 및 측정 문제로 발전하였습니다.(1990년대 초, STScI는 이후의 모든 계측기의 보정 광학에 필요한 구면 수차의 정확한 측정을 담당했습니다.JWST의 경우, STScI는 JPL과 Northrop Grumman Space Technology(NGST, 관측소를 건설하는 NASA 청부업자)가 개발한 파면 센서 시스템을 사용하여 분할 망원경을 모니터링하고 조정할 책임이 있다.

사후 관찰 지원

관찰 후 지원에는 제안서 제출 방법부터 데이터 분석 방법까지 관찰의 모든 측면에 대한 질문에 답변하기 위해 사용자가 연락할 수 있는 헬프 데스크가 포함되어 있습니다.

과학 커뮤니티 서비스

STScI는 지역사회를 대표하여 대규모 HST 과학 프로그램을 수행합니다.이것들은 폭넓은 과학적 응용을 가진 프로그램들이다.현재까지 이러한 프로그램에는 허블 딥 필드(HDF), 허블 딥 필드 남부(HDFS), 울트라 딥 필드(Ultra Deep Field)가 포함되어 있습니다.이러한 관측을 위한 가공되지 않은 데이터는 천문학계에서 거의 즉시 이용할 수 있다.이 제품들은 많은 천문학자들이 자체 연구 주제를 추구하기 위해 사용하고 있으며, 많은 후속 작업에 동기를 부여했습니다(예: http://www.stsci.edu/ftp/science/hdf/clearinghouse/clearinghouse.html 및 http://www.stsci.edu/hst/udf/index_html) 참조).

지상 시스템

STScI는 위에서 설명한 허블 과학 작업을 수행하는 데 사용되는 대부분의 지상 시스템을 개발, 개선 및 유지관리하는 업무를 담당하고 있습니다.이 시스템은 원래(1980년대, 1990년대 초반) 사내 STScI 개발 및 NASA와 다양한 벤더와의 계약에 따라 수행된 작업을 포함한 여러 소스로부터 제공되었습니다.HST의 일생 동안, 허블 망원경의 일상적인 작동을 지원하는 동안에도 이러한 시스템에 대해 상당한 작업이 수행되었습니다.보다 효과적이고 사용하기 쉬운 엔드 투 엔드 시스템으로 통합되었습니다.이들은 주요 기술 업그레이드(운영 체제 및 컴퓨터 하드웨어 개선, 대용량 아카이브 스토리지 미디어 등)를 거쳤습니다.또한 망원경에 설치된 기구들의 연속을 지원하도록 수정되었다.지난 몇 년 동안 다음 HST 서비스 작업 중에 설치될 두 개의 새로운 기기인 WFC3과 COS를 지원하고 HST 작업의 2-자이로스코프 모드를 지원하도록 수정되었습니다.STScI는 FUSE, 케플러, JWST 등 다른 천문학 미션에도 지상 시스템 서비스의 서브셋을 제공합니다.STScI의 소프트웨어 엔지니어는 약 7,900,000개의 소스 코드 라인을 유지합니다.

미션 개발 및 운용 지원

STScI는 NASA, 산업 시스템 엔지니어 및 과학자와 함께 전체 미션 아키텍처를 개발하는 데 정기적으로 참여하고 있습니다.HST의 경우, 여기에는 서비스 임무 활동 및 서비스 전략 개발의 결정과 우선순위 부여가 포함됩니다.JWST의 경우, 여기에는 높은 수준의 과학 요건의 정의와 임무를 위한 전체적인 아키텍처에 참여하는 것이 포함된다.두 경우 모두 STScI는 임무의 과학적 역량과 천문대의 원활하고 효율적인 운영에 대한 요건에 초점을 맞춘다.

과학 연구 활동

STScI는 허블 펠로우십 프로그램의 선택을 관리합니다.1990년 이후, 허블 펠로우십은 허블 우주 망원경의 과학적 임무와 광범위하게 관련이 있는 뛰어난 박사 후 과학자들을 지원하고 있습니다.2009년, 그것은 2002년부터 스피처 우주 망원경과 과학 [13]프로그램과 연계되어 온 스피처 펠로우쉽과 결합되었다.그것은 이제 허셜 우주 관측소, 허블 우주 망원경, 제임스우주 망원경, 성층권 적외선 천문대, 스피처 우주 [14]망원경 등 우주 기원 테마 내의 모든 임무와 관련된 연구를 수행하는 동료들을 지원한다.연구는 이론,[14] 관측 또는 도구일 수 있습니다.1990년에 HST가 출범한 이래 매년 8~12개의 펠로우쉽이 수여되고 있으며, 2009년부터는 [13]약 16개의 펠로우쉽이 수여되고 있습니다.STScI는 또한 전 세계의 재능 있는 학부생들이 이 연구소의 과학 스태프와 함께 일할 수 있도록 하기 위한 여름 학생 인턴 프로그램을 후원하고 있으며, 이러한 학생들에게 최첨단 천문 연구에 대한 실제 경험을 제공합니다.STScI의 상근 과학 스태프는 태양계 조사, 외계 행성 검출 및 특성 분석, 의 형성, 은하 진화, 물리적 우주론을 포함한 광범위한 천체 물리학에 대한 독창적인 연구를 수행합니다.STScI는 매년 봄에 열리는 과학 심포지엄과 여러 소규모 과학 워크숍을 개최한다.STScI에 능동적인 과학 인력을 고용하면 HST, 그리고 궁극적으로는 JWST가 피크 능력에서 수행되도록 보장할 수 있다.

퍼블릭 아웃리치

STScI의 OPO(Office of Public Outreach)는 HST, JWST, 로마 및 천문학의 과학과 발견을 일반 대중과 공유하고 전달하기 위해 설계된 광범위한 제품과 서비스를 제공한다.OPO의 노력은 미디어, 비공식 과학교육계 및 일반 대중의 요구를 충족시키는 데 초점을 맞추고 있습니다.

OPO는 HST의 발견과 과학 결과를 특징으로 하는 약 40개의 새로운 보도 자료를 매년 생산하고 있습니다.이러한 미디어 패키지에는 뉴스 스토리, 허블 이미지, 설명 아트워크, 애니메이션 및 인쇄, 방송 및 온라인 미디어에서 사용할 수 있는 보충 정보가 포함됩니다.OPO는 특히 뉴스 가치가 있는 발견을 위한 기자 회견에 참가하고, 현재의 천체물리학적 연구 문제를 다루는 과학자들과의 심도 있는 세션을 위한 과학 작가 워크숍을 개최합니다.

OPO는 뉴스 발표 외에도 박물관, 과학 센터, 플라네타리움, 도서관 등 일반 대중 및 비공식 교육 장소에서 사용할 수 있는 다양한 천문학 관련 제품 및 기능을 개발합니다.여기에는 배경 기사, 망원경 이미지, 그림, 다이어그램, 인포그래픽, 비디오, 과학 시각화, 가상 현실 및 인터랙티브가 포함됩니다.이러한 자원의 대부분은 Hubblesite, Webbtelescope, ViewSpace, Illluminated Universe 등 STScI가 개발하고 관리하는 웹사이트를 통해 배포됩니다.콘텐츠는 페이스북, 트위터, 인스타그램, 유튜브 등 소셜 미디어 플랫폼을 통해서도 배포된다.

OPO는 또한 직접 또는 온라인으로 라이브 이벤트를 통해 아웃리치를 수행합니다.여기에는 정기적인 공개 강연 시리즈와 다양한 지역 및 전국 STEM 행사 참석이 포함됩니다.또한 OPO는 인쇄물, 프로그램/이벤트 리소스, 전문성 개발 등의 형태로 비공식 교육 현장에 대한 지원을 제공합니다.

OPO의 아웃리치 활동은 허블, 웹 및 로마 선교 사무소 및 NASA의 Universe of Learning 산하의 다른 기관과 협력하여 수행됩니다.

레퍼런스

  1. ^ "STScI To Design Science Operations for New Panoramic Space Telescope". HubbleSite.org. Retrieved 2021-10-21.
  2. ^ "Our History". STScI.edu. Retrieved 2021-10-21.
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  5. ^ "Institutions". esahubble.org. Retrieved 2021-06-06.
  6. ^ Dance, Scott. "Scientists readying 'nerve center' for James Webb Space Telescope's operations at Baltimore institute". baltimoresun.com. Retrieved 2021-06-06.
  7. ^ "Missions". STScI.edu. Retrieved 2021-06-09.
  8. ^ "Public Outreach". STScI.edu. Retrieved 2021-10-21.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
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  12. ^ "How Hubble Observations Are Scheduled". Frontier Fields. 2014-06-23. Retrieved 2021-06-10.
  13. ^ a b "Listing of all Hubble Fellows 1990-2016". Retrieved June 12, 2016.
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외부 링크