KR102025893B1 - 열전도도를 고려한 체온 측정 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 종래 체온 측정 장치 및 방법에 비해 보다 빠른 체온 측정이 가능한 체온 측정 장치 및 방법을 개시한다. 본 명세서에 따른 체온 측정 장치는, 체온에 따라 가변되는 전압값 또는 온도값을 출력하는 체온 센서; 전압 변화량 또는 온도 변화량에 따른 온도 보상값 테이블을 저장하는 저장부; 및 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값 또는 온도값을 상기 저장부에 저장하고, 전압 값으로 측정 시 상기 저장부에 저장된 전압값을 측정 온도값으로 변환하고, 상기 저장부에 저장된 전압값의 변화량 또는 온도값의 변화량을 산출하고, 상기 산출된 전압 변화량 또는 온도 변화량에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 체온 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 체온 측정 장치에 사용되는 온도 센서의 열전도도를 고려하여 빠르게 체온 측정이 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.
온도를 측정하는 장치, 특히 체온을 측정하는 장치는 의료 전문인력뿐만 아니라 가정에서도 널리 사용된다. 체온 측정 장치는 체온을 측정하는 온도 센서의 특성에 따라 접촉식 및 비접촉식으로 구분될 수 있으며, 접촉식 장치의 경우 물질이 온도에 따라 저항 같은 전기적 특성이 변화하는 성질을 이용하여 전류 또는 전압을 센싱하고, 센싱된 값에 따라 체온을 측정할 수 있다.
도 1은 온도 센서의 열전도도에 따른 온도 변화 그래프이다.
도 1을 참조하면, '현재 체온'으로 표시된 것이 온도 측정 대상이 되는 사람의 체온이다. '체온계 측정 결과'로 표시된 것은 체온 측정을 위해 온도 센서가 신체에 접촉했을 때, 체온에 도달하기까지의 변화이다. 온도 센서 등을 이용하여 체온을 측정할 경우 보관 온도, 기구 구조 등에 의해 실제 체온이 바로 온도 센서에 전달되지 못하고 일정 시간이 걸리게 된다. 예를 들어 상온에서 보관하고 있다가 체온을 측정하게 되면 도 1에 예시처럼 실제 체온 보다 낮은 온도에서 실제 체온까지 서서히 증가하는 결과를 보인다.
도 1에서는 실제 체온에 도달하는 구간을 수렴 구간으로 표시되어 있고, 실제 체온에 도달할 구간을 안정 구간으로 표시되어 있다. 따라서 체온 측정 장치의 성능은 상기 수렴 구간이 얼마만큼 오래 걸리느냐에 따라 성능이 좌우될 수 있다.
본 명세서는 종래 체온 측정 장치 및 방법에 비해 보다 빠른 체온 측정이 가능한 체온 측정 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서에 기재된 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 체온 측정 장치는, 체온에 따라 가변되는 전압값을 출력하거나 온도를 측정하여 디지털 데이터로 변환하는 체온 센서; 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 온도 보상값 테이블을 저장하는 저장부; 및 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값(온도 측정값)을 상기 저장부에 저장하고, 전압 값으로 측정 시 상기 저장부에 저장된 전압값을 측정 온도값으로 변환하고, 상기 저장부에 저장된 전압값의 변화량(온도 변화량)을 산출하고, 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 보상값 테이블은, 복수의 최초 측정 온도값에 따른 복수 개의 온도 보상값 테이블이고, 상기 제어부는, 최초 측정 온도값에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 서로 다른 두 시점에서 현재 온도값을 산출하고, 상기 산출된 두 개의 현재 온도값의 평균값을 최종 현재 온도값으로 산출할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는 현재 온도값이 미리 설정된 위험 온도값 이상일 때, 미리 설정된 전압 변화량(온도 변화량)이 0일 때의 측정 온도값을 현재 온도값으로 재 산출할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 명세서에 따른 체온 측정 방법은 체온 센서, 저장부 및 제어부를 포함하는 체온 측정 장치를 이용한 체온 측정 방법으로서, (a) 상기 체온 센서가 전류에 따라 가변되는 전압값(온도값)을 출력하는 단계; (b) 상기 제어부가 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값(온도값)을 상기 저장부에 저장하는 단계; (c) 전압 값으로 측정 시 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압값을 측정 온도값으로 변환하는 단계; (d) 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압값의 변화량(온도 변화량)을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 보상값 테이블은, 복수의 최초 측정 온도값에 따른 복수 개의 온도 보상값 테이블이고, 상기 (e) 단계는, 상기 제어부가 최초 측정 온도값에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 단계일 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (e) 단계는 상기 제어부가 서로 다른 두 시점에서 현재 온도값을 산출하고, 상기 산출된 두 개의 현재 온도값의 평균값을 최종 현재 온도값으로 산출할 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 (e) 단계는 상기 제어부가 현재 온도값이 미리 설정된 위험 온도값 이상일 때, 미리 설정된 전압 변화량(온도 변화량)이 0일 때의 측정 온도값을 현재 온도값으로 재 산출할 수 있다.
본 명세서에 따른 체온 측정 방법은 컴퓨터에서 체온 측정 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
본 명세서에 따른 체온 측정 장치 및 방법은 종래 체온 측정 장치 및 방법에 비해 보다 빠른 체온 측정이 가능하다.
본 명세서에 기재된 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 온도 센서의 열전도도에 따른 온도 변화 그래프이다.
도 2는 본 명세서에 따른 체온 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 체온 측정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 온도 보상값을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 다양한 온도 오차 즉 온도 보상값의 예시도이다.
도 2는 본 명세서에 따른 체온 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 명세서에 따른 체온 측정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 온도 보상값을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 다양한 온도 오차 즉 온도 보상값의 예시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도면을 중심으로 본 명세서에 따른 체온 측정 장치 및 방법을 설명하고자 한다.
도 2는 본 명세서에 따른 체온 측정 장치의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 명세서에 따른 체온 측정 장치(100)는 체온 센서(110), 저장부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
상기 체온 센서(110)는 체온에 따라 가변되는 전압값(온도값)을 출력할 수 있다. 상기 체온 센서(110)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자')에게 널리 알려진 공지의 부품이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 저장부(120)는 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 온도 보상값 테이블을 저장할 수 있다. 상기 전압 변화량(온도 변화량) 및 온도 보상값에 대해서는 아래에서 보다 자세히 설명하도록 하겠다.
상기 저장부(120)는 상기 제어부(130) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 상기 제어부(130)와 연결될 수 있다. 상기 저장부는 RAM, ROM, EEPROM등 데이터를 기록하고 소거할 수 있다고 알려진 공지의 반도체 소자나 하드 디스크와 같은 대용량 저장매체로서, 디바이스의 종류에 상관 없이 정보가 저장되는 디바이스를 총칭하는 것으로서 특정 메모리 디바이스를 지칭하는 것은 아니다.
상기 제어부(130)는 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값(온도값)을 상기 저장부(120)에 저장할 수 있다. 전압 값으로 측정 시 상기 제어부(130)는 상기 저장부(120)에 저장된 전압값을 측정 온도값으로 변환할 수 있다. 상기 제어부(130)는 상기 저장부(120)에 저장된 전압값의 변화량(온도 변화량)을 산출할 수 있다. 상기 제어부(130)는 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출할 수 있다.
상기 제어부(130)는 이하에서 설명될 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 제어부(130)는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 상기 저장부(120)에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다.
도 3은 본 명세서에 따른 체온 측정 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 먼저 단계 S110에서 상기 체온 센서(110)가 전류에 따라 가변되는 전압값(온도값)을 출력할 수 있다.
다음 단계 S120에서 상기 제어부(130)가 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값(온도값)을 상기 저장부(120)에 저장할 수 있다.
전압 값으로 측정 시 S130에서 상기 제어부(130)가 상기 저장부(120)에 저장된 전압값을 측정 온도값으로 변환할 수 있다.
다음 단계 S140에서 상기 제어부(130)가 상기 저장부(120)에 저장된 전압값의 변화량(온도 변화량)을 산출할 수 있다. 상기 '전압값의 변화량(온도 변화량)'이란 상기 미리 설정된 간격 즉, 미리 설정된 시간 동안 상기 체온 센서(110)에서 출력된 전압값(온도값)이 변화된 정도를 의미한다. 따라서 상기 전압값의 변화량(온도 변화량)이란 출력된 전압값(온도값)을 그래프로 그렸을 때 그래프의 기울기라고 할 수 있다.
마지막으로 단계 S150에서 상기 제어부(130)가 상기 저장부(120)에 저장된 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출할 수 있다.
본 명세서에서 '온도 보상값'이란, 전압 값으로 측정 시 측정된 전압값을 측정 온도값을 변환하였을 때, 상기 측정 온도값이 실제 체온과 오차가 있는 것으로 간주하여 오차를 보상하기 위한 값을 의미한다.
도 4는 온도 보상값을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4를 참조하면, t1시점 및 t2시점에서 측정 온도값과 체온과 오차가 있는 것을 확인할 수 있다. 상술하였듯이, t1시점 및 t2시점은 체온 센서가 실제 체온에 도달하기 위한 수렴 구간이므로 실제 체온과 오차가 발생하는 것이 당연하다. 이 때, t1시점 또는 t2시점의 전압 변화량(온도 변화량)을 산출할 경우 수렴 구간이 거쳐 어떠한 온도에서 안정구간에 도달할 것인지 실험을 통해서 도출할 수 있다. 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 실제 체온과의 오차값을 예상할 수 있으므로 예상되는 오차값을 보상하는 것이 바로 온도 보상값이다.
따라서 본 명세서에서 '온도 보상값 테이블'이란, 다양한 전압 변화량(온도 변화량)에 따른 다양한 온도 보상값이 저장된 데이터라고 할 수 있다.
도 5는 다양한 온도 오차 즉 온도 보상값의 예시도이다.
종래의 체온 센서의 경우, 체온을 측정하기 위해서 안정 구간인 t3시점에 도달할 때까지 기다려야 하지만, 본 명세서에 따른 온도 측정 장치 및 방법에 따를 경우 보다 빠른 체온 측정이 가능하다.
한편, 체온을 측정하는 환경에 따라 다양한 온도 환경에서 체온 측정이 시작될 수 있다. 따라서 서로 다른 체온을 가진 사람을 대상으로 체온 측정이 이루어지더라고 최초 측정된 온도값에 따라 동일한 전압 변화량(온도 변화량)이 산출될 가능성이 있다. 서로 다른 체온이라도 동일한 전압 변화량(온도 변화량)이 산출되는 것은 체온 측정기의 신뢰성을 낮추는 요인이 된다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 온도 보상값 테이블은 복수의 최초 측정 온도값에 따른 복수 개의 온도 보상값 테이블일 수 있다. 상기 복수 개의 온도 측정값 테이블 역시 다양한 최초 측정 온도값에 따른 실험을 통해서 온도 보상값 데이터를 누적하여 도출될 수 있다.
이 경우, 상기 제어부(130)는 최초 측정 온도값에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량(온도 변화량)에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출할 수 있다.
한편, 체온 측정 오차는 주변 환경적인 요인뿐만 아니라 체온 측정 장치 자체에 의해 발생할 수 있다. 일 예로 체온 센서가 반복적인 사용에 의해 체온 센서에 사용된 물질의 상태가 변화되어 열전도도에 변화가 발생할 수 있다. 상기 예시 외에도 다양한 원인에 의해 체온 측정 장치 자체적인 원인에 의해 오차가 발생할 수 있으며, 체온 측정기의 신뢰성을 낮추는 요인이 된다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 서로 다른 두 시점에서 현재 온도값을 산출하고, 상기 산출된 두 개의 현재 온도값의 평균값을 최종 현재 온도값으로 산출할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, t1시점 및 t2시점에서 상기 제어부(130)는 각각 측정 온도값, 전압 변화량(온도 변화량) 및 현재 온도값을 산출할 수 있다. 그리고 상기 제어부(130)는 t1시점 및 t2시점에서 각각 산출된 현재 온도값의 평균을 산출하고, 이 것을 최종 현재 온도값으로 산출할 수 있다. 이를 통해 다양한 체온 측정 장치의 내부적 요인에 의한 측정 오차를 줄일 수 있다.
한편, 체온 측정 장치는 의료적인 목적에서 질병으로 인해 몸에 열이 있는지 측정할 경우가 많다. 상술한 과정에 따라 산출된 현재 온도값이 정상적인 체온과 비슷하다면 약간의 오차가 발생하여도 사용상에 문제가 발생하지 않지만, 정상적인 체온보다 높다면 즉, 미리 설정된 위험 온도값 이상일 때에는 빠른 체온 측정보다 정확한 체온 측정이 필요하다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(130)는 현재 온도값이 미리 설정된 위험 온도값 이상일 때, 미리 설정된 전압 변화량(온도 변화량)이 0일 때의 측정 온도값을 현재 온도값으로 재 산출할 수 있다. 전압 변화량(온도 변화량)이 '0'이라는 것은 도 1에서 안정구간에 해당하는 것을 의미한다. 따라서, 안정 구간에서 체온을 측정할 경우 다소 시간이 걸리더라도 정확한 체온 측정이 가능하여 체온 측정 장치 및 방법의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 체온 측정 장치
110 : 체온 센서
120 : 저장부
130 : 제어부
110 : 체온 센서
120 : 저장부
130 : 제어부
Claims (9)
- 체온에 따라 가변되는 전압값 또는 온도값을 출력하는 체온 센서;
전압 변화량 또는 온도 변화량에 따른 온도 보상값 테이블이 저장된 저장부; 및
미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력되는 전압값 또는 온도값을 상기 저장부에 저장하고, 상기 저장부에 저장된 전압값 또는 온도값으로부터 측정 온도값과 함께 전압 변화량 또는 온도 변화량을 산출하고 그에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하되, 산출된 현재 온도값이 미리 설정된 위험 온도값 이상인 경우, 전압 변화량 또는 온도 변화량이 0일때 측정 온도값을 현재 온도값으로 하는 것을 특징으로 하는 제어부;를 포함하는 체온 측정 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 온도 보상값 테이블은, 복수의 최초 측정 온도값에 따른 복수 개의 온도 보상값 테이블이고,
상기 제어부는, 최초 측정 온도값에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량 또는 온도 변화량에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 체온 측정 장치. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는, 서로 다른 두 시점에서 현재 온도값을 산출하고, 상기 산출된 두 개의 현재 온도값의 평균값을 최종 현재 온도값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 체온 측정 장치. - 삭제
- 체온 센서, 저장부 및 제어부를 포함하는 체온 측정 장치를 이용한 체온 측정 방법에 있어서,
(a) 상기 체온 센서가 체온에 따라 가변되는 전압값 또는 온도값을 출력하는 단계;
(b) 상기 제어부가 미리 설정된 간격으로 상기 체온 센서에서 출력된 전압값 또는 온도값을 상기 저장부에 저장하는 단계;
(c) 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압값 또는 온도값으로부터 측정 온도값과 함께 전압 변화량 또는 온도 변화량을 산출하는 단계;
(d) 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압값 또는 온도값으로부터 전압 변화량 또는 온도 변화량을 산출하는 단계; 및
(e) 상기 제어부가 상기 저장부에 저장된 전압 변화량 또는 온도 변화량에 따른 온도 보상값 테이블로부터 (d)단계에서 산출된 전압 변화량 또는 온도 변화량에 따른 온도 보상값을 산출하고, 측정 온도값과 온도 보상값을 합산하여 현재 온도값을 산출하는 단계;를 포함하되,
상기 (e) 단계는, 산출된 현재 온도값이 미리 설정된 위험 온도값 이상인 경우, 전압 변화량 또는 온도 변화량이 0일때 측정 온도값을 현재 온도값으로 하는 것을 특징으로 하는 체온 측정 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 온도 보상값 테이블은, 복수의 최초 측정 온도값에 따른 복수 개의 온도 보상값 테이블이고,
상기 (e) 단계는, 상기 제어부가 최초 측정 온도값에 따른 온도 보상값 테이블에서 상기 산출된 전압 변화량 또는 온도 변화량에 해당하는 온도 보상값을 상기 측정 온도값에 합산하여 현재 온도값을 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 체온 측정 방법. - 청구항 5에 있어서,
상기 (e) 단계는, 상기 제어부가 서로 다른 두 시점에서 현재 온도값을 산출하고, 상기 산출된 두 개의 현재 온도값의 평균값을 최종 현재 온도값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 체온 측정 방법. - 삭제
- 컴퓨터에서 청구항 5 내지 청구항 7 중 어느 한 청구항에 따른 체온 측정 방법의 각 단계들을 수행하도록 작성되어 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체에 기록된 컴퓨터프로그램.
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