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KR101342906B1 - 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법 - Google Patents

복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법 Download PDF

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KR101342906B1
KR101342906B1 KR1020120119133A KR20120119133A KR101342906B1 KR 101342906 B1 KR101342906 B1 KR 101342906B1 KR 1020120119133 A KR1020120119133 A KR 1020120119133A KR 20120119133 A KR20120119133 A KR 20120119133A KR 101342906 B1 KR101342906 B1 KR 101342906B1
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KR
South Korea
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power
main
sub
electrodes
electrode
Prior art date
Application number
KR1020120119133A
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English (en)
Inventor
신경민
신경훈
이준혁
최영진
주정혁
김계주
Original Assignee
신경민
(주) 태웅메디칼
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Filing date
Publication date
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Priority to EP13849282.2A priority patent/EP2913016B1/en
Priority to ES13849282T priority patent/ES2897630T3/es
Priority to CN201380056037.XA priority patent/CN104936544B/zh
Priority to US14/438,551 priority patent/US9700369B2/en
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Abstract

본 발명은 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 상기 어블레이션 시스템은, 공급받은 전력을 증폭하여 메인 RF 전력을 제공하는 메인 증폭부; 공급받은 전력을 증폭하여 서브 RF 전력을 제공하는 서브 증폭부; 상기 메인 증폭부에 의해 제공된 메인 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 1 스위칭부; 상기 서브 증폭부에 의해 제공된 서브 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 2 스위칭부; 및 상기 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 각각 인가되도록 상기 제 1 및 제 2 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법 {ABLATION SYSTEM EMPLOYING MULTIPLE ELECTRODES AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 어블레이션 시스템에 관한 것으로서, 특히 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
암과 같은 병을 효과적으로 치료하기 위해, 인체 조직 내에 어블레이션 볼륨을 만드는 어블레이션 시스템이 사용되고 있으며, 어블레이션 시스템은 하나 또는 복수의 전극을 사용하여 인체에 RF 전력을 인가함으로써 어블레이션 볼륨을 형성하도록 구성된다.
당해 기술분야에서는 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템에서 복수의 전극으로 인가하는 RF 전력을 보다 효율적으로 제어하기 위한 방안이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 태양은 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템을 제공한다. 상기 어블레이션 시스템은, 공급받은 전력을 증폭하여 메인 RF 전력을 제공하는 메인 증폭부; 공급받은 전력을 증폭하여 서브 RF 전력을 제공하는 서브 증폭부; 상기 메인 증폭부에 의해 제공된 메인 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 1 스위칭부; 상기 서브 증폭부에 의해 제공된 서브 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 2 스위칭부; 및 상기 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 각각 인가되도록 상기 제 1 및 제 2 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하여 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 태양은 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 제어 방법을 제공한다. 상기 어블레이션 시스템의 제어 방법은, 상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 1 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계; 기 정해진 시간 동안 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 측의 전압 및 전류를 모니터하는 단계; 상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 2 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계; 기 정해진 시간 동안 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 측의 전압 및 전류를 모니터하는 단계; 상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 3 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계; 모니터한 전압 및 전류를 이용하여 어블레이션 중 세포 조직의 임피던스를 계산하는 단계; 및 계산된 임피던스를 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력을 가감하도록 제어하는 단계를 포함하여 구현될 수 있다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.
복수의 전극으로 인가하는 RF 전력을 보다 효율적으로 제어할 수 있는 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템 및 이의 제어 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 구성도, 그리고
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 어블레이션 시스템(100)은 전력을 공급하기 위한 SMPS(Switching Mode Power Supply)(111, 112), 전력을 증폭하여 RF 전력을 제공하기 위한 증폭부(121, 122), 세포 조직에 RF 전력을 전달하기 위한 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 RF 전력이 인가되는 동안 전류 및 전압을 모니터하는 센서 보드(131, 132), 증폭부(121, 122)에 의해 제공된 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나에 전달하는 스위칭부(141, 142), 접지 패드 연결을 스위칭하는 스위칭부(151, 152), 온도 측정을 위한 온도 센싱부(160) 및 어블레이션 시스템(100)을 구성하는 각 구성요소의 동작을 제어하기 위한 제어부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, SMPS(111, 112)는 메인 전력을 공급하는 메인 SMPS(111)와, 서브 전력을 공급하는 서브 SMPS(112)를 포함하여 구성된다.
증폭부(121, 122)는 메인 SMPS(111)에 의해 공급된 메인 전력을 증폭하여 메인 RF 전력을 제공하는 메인 증폭부(121)와, 서브 SMPS(112)에 의해 공급된 서브 전력을 증폭하여 서브 RF 전력을 제공하는 서브 증폭부(122)를 포함하여 구성된다.
센서 보드(131, 132)는 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 및 서브 RF 전력이 인가되는 동안 메인 증폭부(121) 측의 전압 및 전류를 모니터하는 메인 센서 보드(131)와, 서브 증폭부(122) 측의 전압 및 전류를 모니터하는 서브 센서 보드(132)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 센서 보드(131, 132)는 어블레이션 중에 세포 조직에 흐르는 고주파 실효치 전류(Irms)와 양단에 걸리는 고주파 실효치 전압(Vrms)을 읽어 들여서 제어부(170)로 전달해 줌으로써, 제어부(170)에서 임피던스를 계산할 수 있도록 한다.
또한, 메인 센서 보드(131)는 A/D 변환 기능을 가지고, 서브 센서 보드(132)는 A/D 변환 기능을 가지지 않도록 구현될 수 있다. 이 경우, 서브 센서 보드(132)는 고주파 실효치 전류 및 전압 값을 메인 센서 보드(131)로 전달하고, 메인 센서 보드(131)에 의해 A/D 변환을 거친 후 제어부(170)로 전달되도록 구현된다. 또한, 메인 센서 보드(131)는 온도 센싱부(160)로부터 전달받은 온도 값을 A/D 변환한 후 제어부(170)로 전달하도록 구현된다.
스위칭부(141, 142)는 메인 증폭부(121)에 의해 제공된 메인 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나에 전달하는 제 1 스위칭부(141)와, 서브 증폭부(122)에 의해 제공된 서브 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나에 전달하는 제 2 스위칭부(142)를 포함하여 구성된다.
이 때, 제 1 스위칭부(141) 및 제 2 스위칭부(142)는 제어부(170)의 제어 신호에 따라 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 RF 전력이 인가될 수 있도록 제어된다. 이를 위해, 제 1 스위칭부(141)가 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나에 메인 RF 전력을 전달하면, 제 2 스위칭부(142)는 제 1 스위칭부(141)에 의해 메인 RF 전력이 전달되지 않은 전극 중 하나에 서브 RF 전력을 전달하도록 제어된다.
구체적으로, 제 1 스위칭부(141)는 메인 RF 전력을 제 1 전극으로 전달하는 제 1 스위치기, 메인 RF 전력을 제 2 전극으로 전달하는 제 2 스위치기 및 메인 RF 전력을 제 3 전극으로 전달하는 제 3 스위치기를 포함하며, 제어부(170)의 제어 신호에 따라 제 1 내지 제 3 스위치기 중 어느 하나를 온(ON) 시켜 제 1 전극 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 메인 RF 전력을 전달하게 된다.
또한, 제 2 스위칭부(142)는 서브 RF 전력을 제 1 전극으로 전달하는 제 4 스위치기, 서브 RF 전력을 제 2 전극으로 전달하는 제 5 스위치기 및 서브 RF 전력을 제 3 전극으로 전달하는 제 6 스위치기를 포함하며, 제어부(170)의 제어 신호에 따라 제 4 내지 제 6 스위치기 중 어느 하나를 온(ON) 시켜, 메인 RF 전력이 전달되지 않은 전극 중 하나로 서브 RF 전력을 전달하게 된다.
스위칭부(151, 152)는 메인 증폭부(121) 측의 접지 패드 연결을 스위칭하는 제 3 스위칭부(151)와, 서브 증폭부(122) 측의 접지 패드 연결을 스위칭하는 제 4 스위칭부(152)를 포함하여 구성된다.
제 3 및 제 4 스위칭부(151, 152)는 각각 제 1 내지 제 3 전극에 대응되는 3 개의 스위치기를 포함하며, 제 1 및 제 2 스위칭부(141, 142)와 동일한 제어 신호에 따라 3 개의 스위치기 중 어느 하나를 온 시켜 접지 패드에 연결되도록 한다.
온도 센싱부(160)는 제 1 전극 내지 제 3 전극에 각각 할당된 온도 센서 회로를 포함하여 구성되며, 이에 의해 센싱한 온도 값을 메인 센서 보드(131)로 전달해 줌으로써 연결 유무를 판별할 수 있도록 해 준다.
제어부(170)는 어블레이션 시스템(100)을 구성하는 각 구성요소의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다.
구체적으로, 제어부(170)는 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 RF 전력이 인가되도록 제 1 스위칭부(141) 및 제 2 스위칭부(142)를 제어하기 위해, 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 전달될 전극쌍 정보를 기 저장해 두고, 이에 따라 제 1 스위칭부(141) 및 제 2 스위칭부(142)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성 및 전달한다.
예를 들어, 제어부(170)는 기 저장된 전극쌍 정보에 따라 제 1 스위치기와 제 5 스위치기의 쌍, 제 2 스위치기와 제 6 스위치기의 쌍, 및 제 3 스위치기와 제 4 스위치기의 쌍 중 하나의 스위치기 쌍을 온 시키도록 제어하여, 기 정해진 전극쌍에 RF 전력이 인가되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 SMPS(111, 112)의 출력 값을 결정하기 위한 신호 (D/A_M, D/A_S)를 각각 센서 보드(131, 132)를 경유하여 SMPS(111, 112)로 인가한다. D/A_M 및 D/A_S 값은 각각 SMPS(111, 112)의 직류 출력값(예를 들어, 0~100V)을 결정해 주며, SMPS(111, 112)의 직류 출력값은 각각 증폭부(121, 122)로 공급된다.
또한, 제어부(170)는 메인 센서 보드(131)로부터 전달받은 고주파 실효치 전류 및 전압을 이용하여 어블레이션 중 세포 조직의 임피던스를 계산하고, 임피던스 측정 결과를 기 설정된 기준치와 비교하여 RF 출력을 가감하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 메인 센서 보드(131)로부터 온도 센싱부(160)에 의해 센싱한 온도 값을 전달받아 기 설정된 임계치를 초과할 경우 RF 출력을 차단하도록 제어할 수 있고, 전달받은 온도 값을 이용하여 전극의 정상적인 연결 여부를 판단한 후 그 결과를 사용자에게 알려주도록 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 제어 방법의 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선 메인 증폭부에 연결된 제 1 스위치기를 온 시켜 제 1 전극에 메인 RF 전력 인가하고(S210), 서브 증폭부에 연결된 제 5 스위치기를 온 시켜 제 2 전극에 서브 RF 전력 인가한다(S220).
이 후, 기 정해진 시간이 경과하는 동안 메인 및 서브 센서 보드에서 전류 및 전압 모니터한다(S230).
이후, 서브 증폭부에 연결된 제 5 스위치기를 오프 시키고 제 6 스위치기를 온 시켜 제 3 전극에 서브 RF 전력 인가하고(S240), 메인 증폭부에 연결된 제 1 스위치기를 오프 시키고 제 2 스위치기를 온 시켜 제 2 전극에 메인 RF 전력 인가한다(S250).
이 후, 기 정해진 시간이 경과하는 동안 메인 및 서브 센서 보드에서 전류 및 전압 모니터한다(S260).
이 후, 서브 증폭부에 연결된 제 6 스위치기를 오프 시키고 제 4 스위치기를 온 시켜 제 1 전극에 서브 RF 전력 인가하고(S270), 메인 증폭부에 연결된 제 2 스위치기를 오프 시키고 제 3 스위치기를 온 시켜 제 3 전극에 메인 RF 전력 인가한다(S280).
이 후, 소작 상태에 따른 각 전극의 전압, 전류에 의한 임피던스 측정 결과에 따라 추가 싸이클 진행한다(S290). 예를 들어, 세포 조직이 어블레이션 됨에 따라 높아지는 임피던스 범위를 2 단계로 설정해 두고, 임피던스 측정 결과가 속하는 단계에 따라 출력을 감소시킬 수 있다. 이 경우, 스위칭 동작에 의해 일정시간 냉각된 후 세포 조직의 임피던스를 다시 측정하여 2차 싸이클을 결정할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시형태에 따르면, 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템에서 기 정해진 전극쌍에 순차로 RF 전력이 인가되도록 함으로써, 소정의 어블레이션 크기를 얻는데 필요한 시간을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 의사와 환자의 수술 시간을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 수술개소가 복수인 경우 동시에 어블레이션을 실시할 수 있다는 유리한 효과가 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 어블레이션 시스템
111, 112: SMPS
121, 122: 증폭부
131, 132: 센서 보드
141, 142, 151, 152: 스위칭부
160: 온도 센싱부
170: 제어부

Claims (10)

  1. 공급받은 전력을 증폭하여 메인 RF 전력을 제공하는 메인 증폭부;
    공급받은 전력을 증폭하여 서브 RF 전력을 제공하는 서브 증폭부;
    상기 메인 증폭부에 의해 제공된 메인 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 1 스위칭부;
    상기 서브 증폭부에 의해 제공된 서브 RF 전력을 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 전달하는 제 2 스위칭부; 및
    상기 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 각각 인가되도록 상기 제 1 및 제 2 스위칭부를 제어하는 제어부를 포함하는 어블레이션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스위칭부는,
    메인 RF 전력을 상기 제 1 전극으로 전달하는 제 1 스위치기;
    메인 RF 전력을 상기 제 2 전극으로 전달하는 제 2 스위치기; 및
    메인 RF 전력을 상기 제 3 전극으로 전달하는 제 3 스위치기를 포함하며,
    상기 제어부로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 제 1 내지 제 3 스위치기 중 어느 하나를 온 시켜 상기 제 1 내지 제 3 전극 중 어느 하나로 메인 RF 전력을 전달하는 어블레이션 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 스위칭부는,
    서브 RF 전력을 상기 제 1 전극으로 전달하는 제 4 스위치기;
    서브 RF 전력을 상기 제 2 전극으로 전달하는 제 5 스위치기; 및
    서브 RF 전력을 상기 제 3 전극으로 전달하는 제 6 스위치기를 포함하며,
    상기 제어부로부터 수신한 제어 신호에 따라 상기 제 4 내지 제 6 스위치기 중 어느 하나를 온 시켜 메인 RF 전력이 전달되지 않은 전극 중 하나로 서브 RF 전력을 전달하는 어블레이션 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 동안 상기 메인 증폭부 측의 전압 및 전류를 모니터하는 메인 센서 보드; 및
    상기 제 1 내지 제 3 전극 중 기 정해진 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 동안 상기 서브 증폭부 측의 전압 및 전류를 모니터하는 서브 센서 보드를 더 포함하는 어블레이션 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 및 서브 센서 보드에 의해 모니터한 전압 및 전류를 이용하여 어블레이션 중 세포 조직의 임피던스를 계산하고, 계산된 임피던스를 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력을 가감하도록 제어하는 어블레이션 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 증폭부 측의 접지 패드 연결을 스위칭하는 제 3 스위칭부; 및
    상기 서브 증폭부 측의 접지 패드 연결을 스위칭하는 제 4 스위칭부를 더 포함하는 어블레이션 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 내지 제 3 전극에 각각 할당된 온도 센서를 포함하며, 상기 온도 센서에 의해 센싱한 온도 값을 상기 메인 센서 보드로 전달하는 온도 센싱부를 더 포함하는 어블레이션 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 센서 보드로부터 상기 온도 값을 전달받아 기 설정된 임계치와 비교하고, 상기 온도 값이 기 설정된 임계치를 초과할 경우 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력을 차단하도록 제어하는 어블레이션 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메인 센서 보드로부터 전달받은 상기 온도 값을 이용하여 상기 제 1 전극 내지 제 3 전극의 정상 연결 여부를 판단하고 판단 결과를 사용자에게 알려주도록 제어하는 어블레이션 시스템.
  10. 복수의 전극을 이용하는 어블레이션 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 1 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계;
    기 정해진 시간 동안 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 측의 전압 및 전류를 모니터하는 단계;
    상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 2 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계;
    기 정해진 시간 동안 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되는 측의 전압 및 전류를 모니터하는 단계;
    상기 복수의 전극 중 기 정해진 제 3 전극쌍에 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력이 인가되도록 스위칭하는 단계;
    모니터한 전압 및 전류를 이용하여 어블레이션 중 세포 조직의 임피던스를 계산하는 단계; 및
    계산된 임피던스를 기 설정된 기준치와 비교하여 상기 메인 RF 전력 및 서브 RF 전력을 가감하도록 제어하는 단계를 포함하는 제어 방법.
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