KR102116197B1 - 휴대용 분석 디바이스의 품질 평가 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본원은 휴대용 분석 디바이스 (28) 의 품질 평가 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 상기 디바이스 (28) 는 시험 요소 (36) 상에 인가된 샘플 유체내의 분석물을 시험하기 위한 일련의 핸들링 단계들에서 인간 사용자에 의해 작동가능하고, 상기 품질 평가 방법은, (a) 일련의 핸들링 단계들을 모방하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암 (20) 을 가진 로봇 (12) 에 대한 핸들링 사이클을 프로그래밍하는 단계, (b) 상기 로봇 (12) 에 의해 적어도 하나의 핸들링 사이클에서 상기 디바이스 (28) 를 작동시키는 단계, (c) 상기 디바이스 (28) 의 품질에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 평가하도록 제어 유닛 (14) 에 의해 상기 단계 (b) 의 작동을 모니터링하는 단계를 포함한다.

Description

휴대용 분석 디바이스의 품질 평가 방법 및 시스템
본원은 휴대용 (handheld) 분석 디바이스, 특히 혈당 측정기의 품질 평가 방법에 관한 것이고, 상기 디바이스는 시험 요소상에 인가된 샘플 유체내의 분석물을 시험하기 위한 일련의 핸들링 단계들에서 인간 사용자에 의해 작동가능하다. 본 발명은 또한 이러한 휴대용 또는 수동작동식 분석 디바이스의 품질 평가 시스템에 관한 것이다.
휴대용 혈당 측정기의 통상적인 작동은, 신체 부위를 절개하여 혈액 샘플을 생성하고, 이 혈액 샘플을 일회용 시험 요소에 인가하며, 휴대용 측정기에서 시험 요소를 측정하여, 그 자리에서 측정 결과를 얻을 수 있는 것과 같은 일련의 핸들링 단계를 포함할 수 있다. 이러한 분석 디바이스들은 일반적으로 다양한 조건과 건강 상태하에서 환자에 의해 작동된다. 그 후, 많은 개별적인 변경이 진단 시험의 재현성 (reproducibility) 에 영향을 주고, 이는 디바이스의 품질에 영향을 줄 수 있는 파라미터들을 조사하고 식별하기가 어려워지는 고유한 문제가 있다. 예를 들어, 휴대용 혈당 모니터링 디바이스들이 사용되면, 샘플을 인가할 때 타이밍, 힘의 부가, 피부상의 불순물 등과 같은 "인적 요인들" 로 인해 변경이 발생할 수 있다.
이를 기초로 하여, 본원의 목적은 품질 평가를 위한 공지된 방법 및 시스템을 더욱 개선하고 효율적인 방식으로 "인적 요인" 연구에서 향상된 재현성을 제공하는 것이다.
독립항들에 개시된 특징들의 조합은 상기 목적을 달성하도록 제안된다. 본원의 유리한 실시형태들 및 다른 개선들은 종속항들로부터 기인한다.
본원은 적절하게 프로그래밍된 로봇을 사용하는 아이디어에 기초한다. 따라서, 본원에 따라서, 휴대용 분석 디바이스, 특히 혈당 측정기의 품질 평가 방법은,
(a) 인간 사용자의 일련의 핸들링 단계들을 모방 (mimic) 하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암을 가진 로봇에 대한 핸들링 사이클을 프로그래밍하는 단계,
(b) 상기 로봇에 의해 적어도 하나의 핸들링 사이클에서 상기 디바이스를 작동시키는 단계,
(c) 상기 디바이스의 품질에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 평가하도록 제어 유닛에 의해 상기 단계 (b) 의 작동을 모니터링하는 단계를 포함한다.
그로 인해, 상이한 시험 시나리오를 규정된 방식으로 조사하고 가능한 결함이 있는 인간 상호작용이 최종 측정 결과에 미치는 영향을 식별할 수 있다. 특히, 사용자 거동을 거의 흉내내거나 모방하기 위한 특정 명령, 작동 및/또는 단계로 로봇이 수행하는 자동화된 핸들링 사이클을 제공함으로써, 표준화되고 고도로 재현가능한 인적 요인 연구가 가능해진다.
유리하게는, 상기 디바이스의 작동을 모니터링하는 단계는 상기 디바이스로 시험 결과를 얻는 단계를 포함한다. 따라서, 검사 결과는 현실적이고 효율적인 방법으로 얻을 수 있다.
이와 관련하여 다른 개선점은, 디바이스의 품질에 영향을 미치는 파라미터를 평가하는 단계는 디바이스의 측정 정확도를 결정하는 단계를 포함한다는 것이다.
또한, 로봇의 작동 조건은 디바이스의 품질에 대한 영향을 식별하기 위해 복수의 핸들링 사이클에서 변경하는 것이 바람직하다.
다른 바람직한 실시형태에서는, 결과적으로 얻은 영향 파라미터를 사용자 핸들링 및 평가시에 차이점을 시뮬레이팅하도록 하나 이상의 핸들링 사이클을 적용 또는 변경하는 단계를 더 포함한다.
특히, 사용자의 손상 또는 질병에 기인하거나 그로부터 파생된 어떠한 형태의 비정상적인 사용자 핸들링을 설명하기 위해 하나 이상의 핸들링 사이클들을 적용 또는 변경하는 것이 유리하다. 특히, 지각 및 인지 능력의 손상 또는 수전증, 떨림 또는 흔들림 (예를 들어 파킨슨이나 알츠하이머와 같은 질병과 관련) 과 같은 질병이 설명될 수 있다.
이와 관련하여, 로봇 이동의 다수의 자유도에서, 예를 들어 로봇 (아암 및/또는 인공 손가락) 의 진동 또는 편향의 공간 방향, 진폭, 속도 및 주파수에서, 핸들링 사이클을 적용함으로써 사용자의 손상 또는 질병을 재현하는 것이 또한 유리하다.
특히 바람직한 실시형태에 따라서, 로봇 아암상에 인공 손가락은 시험 요소에 샘플 유체, 특히 전혈 또는 인공 혈액을 인가하는데 사용된다. 이러한 인공 손가락의 사용은 현실에 매우 근접한 혈당 측정기와 같은 휴대용 분석 디바이스의 사용자 핸들링의 다양한 인자를 모방할 수 있게 한다.
바람직하게는, 상기 핸들링 사이클은 미리 정해진 배향 및/또는 힘으로 시험 요소를 향해 상기 인공 손가락을 이동시키는 단계를 포함한다. 이러한 이동은 고정밀도로 그리고 최대 반복 정확도로 로봇에 의해 수행될 수 있다.
혈액 샘플링을 시뮬레이트하기 위해, 핸들링 사이클은 바람직하게는 인공 손가락 내에 또는 피펫에 의해 배열된 유체 공급에 의해 인공 손가락에 샘플 유체를 탑재하는 단계를 포함한다.
검사 절차의 추가 개선을 위해, 인공 손가락에 인간의 손가락과 유사한 특성, 특히 미리 정해진 탄성, 피부 마찰, 표면 오염 및 색상 중 적어도 하나를 제공할 때 유리하다.
휴대용 기구의 인간 작동의 모방을 위해, 핸들링 사이클은 바람직하게는 로봇 아암의 자유 수용 단부로 디바이스를 파지하는 단계를 포함한다.
상기 방향으로의 다른 개선점은, 상기 로봇에는 하나 또는 두 개의 로봇 아암이 제공되고 그리고 상기 핸들링 사이클은 상기 디바이스의 오른손잡이, 왼손잡이, 한손잡이 및 양손잡이 사용 중 적어도 하나의 시뮬레이션을 제공할 때 달성된다.
복잡하고 매우 정밀한 핸들링 작동을 가능하게 하기 위해, 로봇 아암의 길이를 따라서 분포된 관절식 조인트들에 제공된 적어도 5 개의 상이한 축들을 중심으로 각각의 로봇 아암을 회전가능하게 만드는 것이 바람직하다.
특정 실시형태에 따라서, 핸들링 사이클은 상기 로봇 아암에 의해 상기 디바이스를 연속적으로 이송하거나 상기 로봇 아암의 도달 범위 내에서 간헐적으로 상기 디바이스를 배치하는 단계를 포함한다.
다른 바람직한 구현에 따라서, 상기 로봇의 기본적인 이동들을 규정하는 미리 프로그래밍된 모듈들의 체인으로서 상기 핸들링 사이클의 단순화된 프로그래밍을 위한 그래픽 사용자 인터페이스가 사용된다. 이는, 미리 프로그래밍된 모듈들을 나타내는 그래픽 심볼들을 결합함으로써, 로봇 분야에서 심오한 지식이 없는 인력에 대해서도 로봇으로 안내되는 검사 절차를 성립하도록 한다.
이러한 방향으로의 다른 개선점은, 미리 프로그래밍된 모듈들을 나타내는 디스플레이상에 그래픽 심볼들을 재배열함으로써 로봇의 이동 경로가 변경되는 것을 포함한다.
또 다른 개선점은, 로봇과는 별개의 컴퓨터 시스템상에서 모듈들의 체인을 실행함으로써 핸들링 사이클을 시뮬레이팅하는 것을 포함한다.
본원의 다른 양태는, 휴대용 분석 디바이스, 특히 혈당 측정기의 품질 평가 시스템에 관한 것으로서, 상기 시스템은 시험 요소상에 인가된 샘플 유체내의 분석물을 시험하기 위한 일련의 핸들링 단계들에서 인간 사용자에 의해 작동가능하고, 상기 시스템은 자동화된 핸들링 사이클에서 일련의 핸들링 단계들을 모방하기 위해 프로그래밍되는 로봇 및 상기 디바이스의 품질에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 평가하도록 1 개 이상의 핸들링 사이클에서 상기 디바이스의 작동을 모니터링하도록 하는 제어 유닛을 더 포함한다. 이러한 시스템은 전술한 바와 같은 방법을 수행하고 인적 요인 연구에서 현실에 가까운 환자의 거동을 시뮬레이팅할 수 있게 한다.
이하에서, 본원은 도면들에 개략적으로 도시된 실시형태에 기초하여 추가로 설명된다.
도 1 은 혈당 측정기의 품질 평가를 위한 로봇을 포함하는 자동화된 실험실의 정면도이다.
도 2 는 인공 손가락에 혈액을 피펫팅할 때 로봇의 사시도이다.
도 3 은 인공 손가락을 혈당 측정기쪽으로 이동시켰을 때 로봇의 상면도이다.
도 4 는 로봇을 위한 핸들링 사이클을 프로그래밍하기 위한 그래픽 사용자 인터페이스를 도시한다.
도 1 은 로봇 (12), 제어 유닛 (14) 및 진단 디바이스들, 보조 기구들 및 샘플들과 같은 시험 장비 (16) 를 포함하는 로봇 셀 (10) 을 도시한다. 로봇 (12) 은 로봇 베이스 (18) 및 이 로봇 베이스로부터 반대 방향으로 연장되는 2 개의 로봇 아암들 (20) 을 포함한다. 각각의 로봇 아암 (20) 은 각각의 축들 (24) 을 중심으로 회전하기 위한 관절식 조인트들에 의해 연결된 여러 개의 링크들 (22) 로 구성된다. 말단 링크는 휴대용 혈당 측정기 (28) 및 인공 손가락 (30) 뿐만 아니라 피펫 (32) 과 같은 다른 장비를 작동하기 위한 파지부 (26) 를 포함한다.
로봇 (12) 은 이 로봇의 베이스 (18) 의 선회축 (24') 을 포함하는 적어도 15 개의 회전축을 가진다. 규정된 회전 이동에 의해, 로봇 아암들 (20) 은 로봇 셀 (10) 내의 원하는 궤적들을 따른다. 로봇 아암 (20) 은 미리 규정된 핸들링 사이클을 수행하기 위해 제어 유닛 (14) 에서 진행하는 로봇 프로그램의 제어하에 독립적으로 이동가능하다. 핸들링 사이클은 혈당 측정기 (28) 를 작동시킬 때 인간 사용자에 의해 수행되는 일련의 핸들링 단계들을 모방한다. 이러한 방식으로, 진단 장비의 품질이나 디자인은 인간의 간섭없이 재현가능한 조건하에서 평가되거나 검사될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 핸들링 사이클은 피펫 (32) 에 의해 샘플 유체로서 혈액의 액적 (34) 을 인공 손가락 (30) 에 탑재하는 것을 포함한다. 이러한 단계는 인간의 손가락 패드를 절개하여 혈액을 샘플링하는 것을 모방한다. 피펫 (32) 은 측정기 (28) 가 여전히 동일한 로봇 아암 (20) 의 말단 단부상에 수용되는 동안 핸들링될 수 있다. 또한, 로봇 셀 (10) 의 랙에 측정기 (28) 또는 다른 장비를 간헐적으로 배치하는 것도 고려할 수 있다.
도 3 에서 보다 더 명백한 바와 같이, 핸들링 사이클의 다음 단계는 샘플 인가를 위해 시험 요소 (36) 쪽으로 인공 손가락 (30) 을 이동시키는 것을 포함한다. 시험 요소 (36) 는 테이프 카세트의 형태로 측정기 (28) 안으로 삽입되는 시험 테이프의 섹션으로서 제공될 수 있다.
인간 사용자에 의해 작동될 때, 측정기 (28) 는 한손으로 유지되는 한편, 다른 손의 손가락은 시험 테이프를 편향시키는 팁에 접하여 가압된다. 시험 요소 (36) 는 측정기 (28) 내부의 광도 측정 유닛에 의해 광학적으로 스캐닝되고, 측정 결과는 디스플레이 (38) 에 표시된다.
특히 혈액 인가를 모방하기 위해, 인공 손가락 (30) 에는 인간 손가락과 유사한 특성, 특히 대응하는 기하학적 형상, 탄성 및 피부 마찰이 제공될 수 있다. 이러한 재현성은 다른 강성의 여러 개의 실리콘 층으로 덮여 있는 강 코어에 의해 수행될 수 있다.
인공 손가락 (30) 의 표면 오염이 측정기 (28) 의 측정 정확도에 미치는 영향을 조사하는 것도 가능하다. 다른 영향 파라미터로서, 예를 들어 상이한 사이클에서 시험 요소 (36) 와 접촉할 때 인공 손가락 (30) 의 배향 또는 접촉 압력을 변화시킴으로써, 샘플 인가의 메카닉이 더 검사될 수 있다. 현실적인 상호작용을 위해, 인공 손가락 (30) 은 단부 세그먼트상에 충분한 길이 및 곡면 형상을 가져야 한다. 이와 관련하여, 로봇 (12) 에는 사용자 거동을 시뮬레이트하기 위해 2 개의 로봇 아암들 (20), 예를 들어 오른손잡이용 또는 왼손잡이용이 제공되는 것이 유리하다.
측정기 (28) 의 작동에 대한 파라미터 또는 인자의 영향은 측정된 시험 결과, 즉 글루코오스 판독을 기록함으로써 직접 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 일련의 핸들링 사이클을 수행할 때, 인공 손가락 (30) 의 접촉 압력은 변경될 수 있고, 측정 결과는 디스플레이 (38) 의 이미지를 포착하기 위해 제어 유닛 (14) 에 연결된 카메라에 의해 기록될 수 있다. 그 후, 글루코오스 판독의 변화는 접촉 압력의 가능한 영향에 대한 정보를 제공할 수 있다. 제어 유닛 (14) 은 인간 사용자 상호작용 및 간섭없이 이러한 품질 평가를 정확하게 수행할 수 있게 한다.
도 4 는 로봇 (12) 에 대한 복잡한 핸들링 사이클의 단순화된 프로그래밍을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 (GUI) (40) 를 도시한다. GUI (40) 는 로봇 (12) 과 별개인 컴퓨터 시스템에 설치될 수 있다. 이는, 로봇 (12) 의 기본적인 이동 또는 작동을 규정하고 디스플레이 (44) 의 제 1 섹션에서 그래픽 심볼들 (42) 로 표현되는 사전 프로그래밍된 모듈들의 컴파일 (compilation) 을 포함한다. 컴퓨터 시스템은 조작자가 로봇 (12) 의 핸들링 사이클에서 대응하는 단계의 구현을 위한 모듈 체인 (48) 을 규정하기 위해 심볼들 (42) 을 제 2 디스플레이 섹션 (46) 으로 드래그 앤드 드롭시킬 수 있게 한다.
사용자는, 예를 들어 마우스 포인터에 의해 모듈 체인 (48) 의 특정 모듈을 가리킬 수 있고, 그리하여 미리 정해진 변수들의 목록이 열리고 특정 값들을 입력 또는 수정하도록 한다. 핸들링 사이클에서 추가 단계 또는 요소의 규정을 위해 모듈 체인 (48) 을 복사하여 붙여넣는 것도 가능하다. 이동 경로를 수정하기 위해서, GUI (40) 는 선택된 심볼 (42) 을 재배열하고 표시된 변수들에 원하는 값을 할당하도록 제공한다.
유리하게는, 컴퓨터 시스템은 장비의 충돌 또는 손상을 방지하기 위해 로봇 (12) 과 분리된 핸들링 사이클을 시뮬레이트하도록 한다. 그 후, 생성된 로봇 프로그램은 제어 유닛 (14) 에 탑재될 수 있다. 이러한 방식으로, 조작자는 자동화, 정보학 및/또는 로봇 프로그래밍에 대한 해박한 지식 없이도 로봇 셀 (10) 을 작동시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 휴대용 (handheld) 분석 디바이스 (28) 의 품질 평가 방법으로서,
    상기 디바이스 (28) 는 시험 요소 (36) 상에 인가된 샘플 유체내의 분석물을 시험하기 위한 일련의 핸들링 단계들에서 인간 사용자에 의해 작동가능하고,
    상기 품질 평가 방법은,
    (a) 일련의 핸들링 단계들을 모방하기 위해 적어도 하나의 로봇 아암 (20) 을 가진 로봇 (12) 에 대한 핸들링 사이클을 프로그래밍하는 단계,
    (b) 상기 로봇 (12) 에 의해 적어도 하나의 핸들링 사이클에서 상기 디바이스 (28) 를 작동시키는 단계,
    (c) 상기 디바이스 (28) 의 품질에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 평가하도록 제어 유닛 (14) 에 의해 상기 단계 (b) 의 작동을 모니터링하는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 (28) 의 작동을 모니터링하는 단계는 상기 디바이스 (28) 에 의한 시험 결과를 얻는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 (28) 의 품질에 영향을 주는 파라미터를 평가하는 단계는 상기 디바이스 (28) 의 측정 정확도를 결정하는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디바이스 (28) 의 품질에 대한 영향을 식별하기 위해 상기 로봇 (12) 의 작동 조건을 변경하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    결과적으로 얻은 영향 파라미터를 사용자 핸들링 및 평가시에 차이점을 시뮬레이트하도록 하나 이상의 핸들링 사이클을 적용 또는 변경하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    비정상적인 사용자 핸들링을 설명하기 위해 하나 이상의 핸들링 사이클을 적용 또는 변경하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 로봇 이동의 다수의 자유도에서 하나 이상의 핸들링 사이클을 적용 또는 변경하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 아암 (20) 상에 인공 손가락 (30) 을 사용하여 시험 요소 (36) 에 샘플 유체를 인가하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인공 손가락 (30) 에는 인간 손가락과 유사한 특성을 제공하는, 품질 평가 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 핸들링 사이클은 상기 인공 손가락 (30) 내에 배열된 유체 공급부에 의해 또는 피펫 (32) 에 의해 상기 인공 손가락 (30) 에 샘플 유체를 탑재하는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 핸들링 사이클은 미리 정해진 배향 및/또는 힘으로 상기 시험 요소 (36) 를 향해 상기 인공 손가락 (30) 을 이동시키는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 핸들링 사이클은 상기 로봇 아암 (20) 의 수용 단부 (26) 로 상기 디바이스 (28) 를 파지하는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 (12) 에는 하나 또는 두 개의 로봇 아암 (20) 이 제공되고, 상기 핸들링 사이클은 상기 디바이스 (28) 의 오른손잡이, 왼손잡이, 한손잡이 및 양손잡이 사용 중 적어도 하나의 시뮬레이션을 제공하는, 품질 평가 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 축들 (24) 을 중심으로 상기 적어도 하나의 로봇 아암 (20) 을 회전시키는 단계를 더 포함하고, 각각의 상기 로봇 아암 (20) 에는 그 길이를 따라서 적어도 5 개의 관절식 조인트들이 제공되는, 품질 평가 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸들링 사이클은 상기 로봇 아암 (20) 에 의해 상기 디바이스 (28) 를 연속적으로 이송하거나 상기 로봇 아암 (20) 의 도달 범위 내에서 간헐적으로 상기 디바이스 (28) 를 배치하는 단계를 포함하는, 품질 평가 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로봇 (12) 의 기본적인 이동들을 규정하는 미리 프로그래밍된 모듈들의 체인으로서 상기 핸들링 사이클의 단순화된 프로그래밍을 위한 그래픽 사용자 인터페이스 (40) 를 사용하는 단계를 더 포함하는, 품질 평가 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    미리 프로그래밍된 모듈들을 나타내는 디스플레이 (44) 상에 그래픽 심볼들 (42) 을 재배열함으로써 상기 로봇 (12) 의 이동 경로가 변경되는, 품질 평가 방법.
  18. 휴대용 분석 디바이스 (28) 를 포함하는 품질 평가 시스템으로서,
    상기 시스템은 시험 요소 (36) 상에 인가된 샘플 유체내의 분석물을 시험하기 위한 일련의 핸들링 단계들에서 인간 사용자에 의해 작동가능하고,
    상기 시스템은 자동화된 핸들링 사이클에서 일련의 핸들링 단계들을 모방하기 위해 프로그래밍되는 로봇 (12) 및 상기 디바이스 (28) 의 품질에 영향을 주는 적어도 하나의 파라미터를 평가하도록 1 개 이상의 핸들링 사이클들에서 상기 디바이스 (28) 의 작동을 모니터링하도록 하는 제어 유닛 (14) 을 더 포함하는, 품질 평가 시스템.
  19. 제 6 항에 있어서,
    상기 비정상적인 사용자 핸들링은 사용자의 손상 또는 질병에 기인하거나 그로부터 파생된 편차인, 품질 평가 방법.
  20. 제 7 항에 있어서,
    상기 로봇 이동의 자유도는 상기 로봇의 진동 또는 편향의 공간 방향, 진폭, 속도 및 주파수인, 품질 평가 방법.
  21. 제 8 항에 있어서,
    상기 샘플 유체는 전혈 또는 인공 혈액인, 품질 평가 방법.
  22. 제 9 항에 있어서,
    상기 인간 손가락과 유사한 특성은 미리 정해진 탄성, 피부 마찰, 표면 오염 및 색상 중 적어도 하나인, 품질 평가 방법.
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