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(19) 한민 특허청(KR)
(12) 등 특허공보(B1)
(45) 공고 2019 04월18
(11) 등 10-1970359
(24) 등 2019 04월12
(51) 특허 (Int. Cl.)
G06F 17/10 (2006.01)
(52) CPC특허
G06F 17/10 (2013.01)(21) 원 10-2017-0111221
(22) 원 2017 08월31
심사청 2017 08월31
(65) 공개 10-2019-0024328
(43) 공개 2019 03월08
(56) 행 술 사 헌
재열, 걸, DTW(Dynamic Time Warping) 한 도체 공 신 경 계산,
한 경 과학 학술 집 pp.3515-3536,2017.4
, 걸, DTW(Dynamic Time Warping) 주 신 상 탐지 연 , 한 경 과학 학술 집 pp. 5337-5378, 2016.4
KR1020080004187 A
US20110224984 A1
(73) 특허
고 학 산학 단
울특별시 안암 145, 고 학 (안암동5가)
(72)
재열
울특별시 강 샘 174, 149동 1306 (미아동, SK 한산시티아 트)
걸
울특별시 강동 고 131, 122동 1503 (암사동, 강동 캐슬 스트아 트)
(74) 리
등 ,
체 청 항 수 : 9 항 심사 : 숙
(54) 칭 개 DTW 한 시계열 경 계산 치
(57) 약
경 계산 치가 개시 다. 상 경 계산 치는 1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산
웨 블릿 변 (discrete wavelet transform)하여, 상 1 시계열 신 1 스 과 1
하고, 상 2 시계열 신 2 스 과 2 하고, 상 1 시계열
신 상 1 스 차 상 1 할하고, 상 2 시계열 신
상 2 스 차 상 2 할하는 특질 할 1
각각과 할 2 에 DTW(Dynamic Time Warping) 하여 1 경 계산하고, 상
1 경 하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 간 경 계산하는 경
계산 포함한다.
도
등록특허 10-1970359
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지원한 가연 개 사업
과 고 2017048340
처 미 창 과학
연 리 한 연 재단
연 사업 견연 지원
연 과 빅 스마트 리 한 프리 티브 에 리틱스 개
여 1/1
주 고 학 산학 단
연 간 2017.06.01 ~ 2018.03.31
등록특허 10-1970359
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청
청 항 1
1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 (discrete wavelet transform)하여, 상 1 시
계열 신 1 스 과 1 하고, 상 2 시계열 신 2 스
과 2 하고, 상 1 시계열 신 상 1 스 차 상 1
할하고, 상 2 시계열 신 상 2 스 차 상 2
할하는 특질 ;
각각 , 할 1 들 하나 1 과 할 2 들 상 하나 1
에 하는 하나 2 포함하는 들 각각에 DTW(Dynamic Time
Warping) 하여 1 경 계산하는 경 계산 포함하고,
상 경 계산 는 상 1 경 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 도
하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 간 경 계산하고,
상 들 각각에 포함 는 1 상 하 ,
상 들 각각에 포함 는 2 상 한,
경 계산 치.
청 항 2
1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스
하고, 상 2 시계열 신 2 스 하고, 상 1 시계열 신 상 1
스 차 상 1 시계열 신 할하고, 상 2 시계열 신 상 2 스
차 상 2 시계열 신 할하는 특질 ;
각각 , 할 1 시계열 신 들 하나 1 시계열 신 할 2 시계열 신 들 상 하나 1
시계열 신 에 하는 하나 2 시계열 신 포함하는 시계열 신 들 각각에 DTW 하여 1
경 계산하는 경 계산 포함하고,
상 경 계산 는 상 1 경 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 도
하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 간 경 계산하고,
상 시계열 신 들 각각에 포함 는 1 시계열 신 는 상 하고,
상 시계열 신 들 각각에 포함 는 2 시계열 신 는 상 한,
경 계산 치.
청 항 3
1항 또는 2항에 어 ,
상 경 계산 치는 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 수신하는 신 수신 포함
하는,
경 계산 치.
청 항 4
등록특허 10-1970359
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1항 또는 2항에 어 ,
상 특질 는 MODWT(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform) 알고리 하여 산 웨 블릿
변 수행하는,
경 계산 치.
청 항 5
경 계산 치에 수행 는 경 계산 에 어 ,
(a) 1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스
과 1 하고, 상 2 시계열 신 2 스 과 2
하는 단계;
(b) 상 1 시계열 신 상 1 스 차 어도 하나 1 차 하고, 상 2
시계열 신 상 2 스 차 어도 하나 2 차 하는 단계;
(c) 상 어도 하나 1 차 상 1 할하고, 상 어도 하나 2
차 상 2 할하는 단계;
(d) 각각 , 할 1 들 하나 1 과 할 2 들 상 하나
1 에 하는 하나 2 포함하는 들 각각에 DTW 하여 1
경 계산하는 단계;
(e) 상 1 경 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 도 하여 상 1 시계
열 신 상 2 시계열 신 간 경 계산하는 단계 포함하고,
상 들 각각에 포함 는 1 상 하 ,
상 들 각각에 포함 는 2 상 한,
경 계산 .
청 항 6
경 계산 치에 수행 는 경 계산 에 어 ,
(a) 1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스
하고, 상 2 시계열 신 2 스 하는 단계;
(b) 상 1 시계열 신 상 1 스 차 어도 하나 1 차 하고, 상 2
시계열 신 상 2 스 차 어도 하나 2 차 하는 단계;
(c) 상 어도 하나 1 차 상 1 시계열 신 할하고, 상 어도 하나 2
차 상 2 시계열 신 할하는 단계;
(d) 각각 , 할 1 시계열 신 들 하나 1 시계열 신 할 2 시계열 신 들 상 하나
1 시계열 신 에 하는 하나 2 시계열 신 포함하는 시계열 신 들 각각에 DTW 하여 1
경 계산하는 단계;
(e) 상 1 경 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 도 하여 상 1 시계
열 신 상 2 시계열 신 간 경 계산하는 단계 포함하고,
상 시계열 신 들 각각에 포함 는 1 시계열 신 는 상 하고,
상 시계열 신 들 각각에 포함 는 2 시계열 신 는 상 한,
등록특허 10-1970359
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경 계산 .
청 항 7
5항 또는 6항에 어 ,
상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 는 시간 또는 도에 측 값 갖는 도체 공 신 ,
경 계산 .
청 항 8
5항 또는 6항에 어 ,
상 (a) 단계는 MODWT 하여 산 웨 블릿 변 수행하는,
경 계산 .
청 항 9
5항 또는 6항에 어 ,
상 경 계산 상 (a) 단계 에 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 수신하는
단계 포함하는,
경 계산 .
술 야
본 시계열 경 계산 치에 한 것 , 특 개 DTW(Dynamic Time Warping) 알[0001]
고리 하여 도체 공 신 같 시계열 경 계산하는 경 계산
치 에 한 것 다.
경 술
DTW(Dynamic Time Warping) 알고리 시간 나 도에 변 하는 다 갖는 동 (신[0003]
) 간 사도 별하 하여 리 는 알고리 다. 상 DTW 알고리 마 닝, 스처
식, , 식 등 술 야에 식 역에 사 지만, 다 과 같 다.
첫째, DTW 알고리 하여 경 계산할 경우 특 (singularity) 생할 수 다. 특[0004]
하나 에 포함 여러 개 하는 다 에 포함 하나 에 집 는 상 미
한다(도 3 참 ).
째, DTW 알고리 하여 계산하는 개 동 간 경 가 지 알 수 없다는 [0005]
다. 컨 , 개 동 에 한 동 상승 과 다 동 하강 는
경 단할 , DTW 알고리 단 계만 가지고 경 단하 에 못 경
가 생 수 다.
본 에 는 시계열 양 하여 시계열 합 한 공하고 한다.[0006]
행 술 헌
특허 헌
(특허 헌 0001) 미합 등 특허 8,880,352 (2014.11.04. 공개) [0008]
등록특허 10-1970359
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(특허 헌 0002) 미합 공개특허 2015-0095390 (2012.10.29. 공개)
내
해결하 는 과
본 루고 하는 술 과 는 DTW에 시계열 합 시 생할 수 는 해결하[0009]
해, 개 DTW 사 하여 시계열 간 직 합 하는 것 다.
과 해결 수단
본 실시 에 경 계산 치는 1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿[0011]
변 (discrete wavelet transform)하여, 상 1 시계열 신 1 스 과 1
하고, 상 2 시계열 신 2 스 과 2 하고, 상 1 시계열 신
상 1 스 차 상 1 할하고, 상 2 시계열 신 상
2 스 차 상 2 할하는 특질 할 1
각각과 할 2 에 DTW(Dynamic Time Warping) 하여 1 경 계산하고, 상 1
경 하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 간 경 계산하는 경
계산 포함한다.
본 다 실시 에 경 계산 치는 1 시계열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블[0012]
릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스 하고, 상 2 시계열 신 2 스
하고, 상 1 시계열 신 상 1 스 차 상 1 시계열 신
할하고, 상 2 시계열 신 상 2 스 차 상 2 시계열 신 할
하는 특질 할 1 시계열 신 각각과 할 2 시계열 에 DTW 하여 1 경
계산하고, 상 1 경 하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 에 간 경
계산하는 경 계산 포함한다.
본 실시 에 경 계산 경 계산 치에 수행 고, (a) 1 시계열 신[0013]
2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스 과 1
하고, 상 2 시계열 신 2 스 과 2 하는 단계, (b) 상
1 시계열 신 상 1 스 차 어도 하나 1 차 하고, 상 2 시계
열 신 상 2 스 차 어도 하나 2 차 하는 단계, (c) 상 어도 하나
1 차 상 1 할하고, 상 어도 하나 2 차 상
2 할하는 단계, (d) 할 1 각각과 할 2 에 DTW 하
여 1 경 계산하는 단계 (e) 상 1 경 하여 상 1 시계열 신 상 2 시
계열 신 간 경 계산하는 단계 포함한다.
또한, 본 다 실시 에 경 계산 경 계산 치에 수행 고, (a) 1 시계[0014]
열 신 2 시계열 신 각각 산 웨 블릿 변 하여, 상 1 시계열 신 1 스
하고, 상 2 시계열 신 2 스 하는 단계, (b) 상 1 시계열 신 상 1
스 차 어도 하나 1 차 하고, 상 2 시계열 신 상 2 스
차 어도 하나 2 차 하는 단계, (c) 상 어도 하나 1 차 상
1 시계열 신 할하고, 상 어도 하나 2 차 상 2 시계열 신 할하는 단
계, (d) 할 1 시계열 신 각각과 할 2 시계열 신 에 DTW 하여 1 경 계산하는
단계 (e) 상 1 경 하여 상 1 시계열 신 상 2 시계열 신 간 경
계산하는 단계 포함한다.
과
본 실시 에 경 계산 치 에 할 경우, 공 신 같 시계열 신 경[0016]
계산할 생하는 특 감 시킬 수 는 과가 다.
또한, 특 감 경 계산함 보다 뛰어난 신 합 공할 수 는 과가[0017]
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다.
도 간단한
본 상 한 에 는 도 보다 해하 하여 각 도 상 한 공 다.[0019]
도 1 본 실시 에 한 경 계산 치 능 블럭도 다.
도 2는 도체 공 에 생 는 신 도시한다.
도 3 DTW 알고리 시에 생하는 특 하 한 도 다.
도 4는 도 1에 도시 특질 경 계산 체 동 하 한 도 다.
도 5는 도 1에 도시 경 계산 치에 수행 는 경 계산 하 한 도 다.
실시하 한 체 내
본 에 개시 어 는 본 개 에 실시 들에 해 특 한 또는 능 단지[0020]
본 개 에 실시 들 하 한 시 것 , 본 개 에 실시
들 다양한 태들 실시 수 본 에 실시 들에 한 지 않는다.
본 개 에 실시 들 다양한 변경들 가할 수 고 여러 가지 태들 가질 수 므 실시[0021]
들 도 에 시하고 본 에 상 하게 하고 한다. 그러나, 는 본 개 에 실시
들 특 한 개시 태들에 해 한 하 는 것 아니 , 본 사상 술 에 포함 는 든 변
경, 균등 , 또는 체 포함한다.
1 또는 2 등 어는 다양한 들 하는 사 수 지만, 상 들 상 어[0022]
들에 해 한 어 는 안 다. 상 어들 하나 다 별하는
만, 컨 본 개 에 리 어나지 않 채, 1 는 2
수 고 사하게 2 는 1 도 수 다.
어 가 다 에 "연결 어" 다거나 " 어" 다고 언 에는, 그 다 [0023]
에 직 연결 어 거나 또는 어 수도 지만, 간에 다 가 재할 수도 다고
해 어야 할 것 다. 에, 어 가 다 에 "직 연결 어" 다거나 "직 어"
다고 언 에는 간에 다 가 재하지 않는 것 해 어야 할 것 다. 들 간
계 하는 다 들, "~사 에" " ~사 에" 또는 "~에 웃하는"과 "~에 직 웃하는" 등
도 마찬가지 해 어야 한다.
본 에 사 한 어는 단지 특 한 실시 하 해 사 것 , 본 한 하 는 [0024]
도가 아니다. 단수 맥상 하게 다 게 하지 않는 한, 복수 포함한다. 본 에 ,
"포함하다" 또는 "가지다" 등 어는 본 에 재 특징, 숫 , 단계, 동 , , 또는
들 합한 것 재함 지 하 는 것 지, 하나 또는 그 상 다 특징들 나 숫 , 단계, 동 ,
, 또는 들 합한 것들 재 또는 가 가능 미리 하지 않는 것 해 어야
한다.
다 게 지 않는 한, 술 거나 과학 어 포함해 여 사 는 든 어들 본 [0025]
하는 술 야에 통상 지식 가진 에 해 해 는 것과 동 한 미 가진다.
사 는 사 에 어 는 것과 같 어들 술 맥상 가지는 미 치하는 미
갖는 것 해 어야 하 , 본 에 하게 하지 않는 한, 상 거나 과도하게 식
미 해 지 않는다.
하, 본 에 첨 도 들 참 하여 본 실시 들 상 한다.[0026]
본 시계열 간 거리 측 하 해 사 는 DTW(Dynamic Time Warping) 알고리 개 에 [0028]
한 것 다. 평균과 산 변하는 비 상(non-stationary) 시계열 에 DTW 할 생하는 못
경 개 하 해, MODWT(Maximal Overlap Discrete Wavelet Transform) 하여 시계열
스 (scale) 과 (detail) 한다. 후, 시계열 스 비 통해
차 (intersection) 하고, 차 브 스 (sub-step) 해 낸다.
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할 에 DTW 하여 경 계산하고, 계산 경 시계열 에 하여,
DTW보다 시계열 간 경 계산할 수 다.
도 1 본 실시 에 한 경 계산 치 능 블럭도 고, 도 2는 도체 공 에 생[0030]
는 신 도시하고, 도 3 DTW 알고리 시에 생하는 특 하 한 도 다.
도 1 내지 도 3 참 하 , 경 계산 치(10)는 특질 (300) 경 계산 (500)[0031]
포함한다. 실시 에 , 경 계산 치(10)는 신 수신 (100) DB(database, 700) 어도 하나
포함할 수 다.
경 계산 치(10)는 수신 거나 미리 어 는 개 신 (시계열 또는 시계열 신 )[0032]
경 계산할 수 다. 상 개 신 어느 하나는 런스 신 미할 수 고, 다 하나는
비 상 공 신 미할 수 다.
본 에 사 는 신 시간 나 도에 움직 는 , 시계열 신 또는 시계열 , 컨[0033]
도체 공 신 미할 수 다. 도체 공 에 생하는 신 도시하는 도 2 참 하 ,
도체 공 신 는 동하는 평균과 균 하지 않 산 가지 , 신 마다 측 가 다 고, 체
도 상 함 알 수 다. 같 별한 DTW 알고리 사 특 (singularity) 생시
킬 수 다. 특 시계열 에 다 시계열 합 시, 도 3에 도시 같 비 직
합 어나는 것 미한다. 러한 특 공 신 합시에 알고리 능 하시키는 원
수 다.
신 수신 (100)는 치 또는 트워크 통하여 경 계산할 어도 개 시계[0035]
열 신 (시계열 )들 수신할 수 다. 상 어도 개 시계열 신 들 각각 런스 신 /또
는 비 상 신 미할 수 다.
또한, 신 수신 (100)는 수신 신 들 각각 DB(700)에 할 수 다. 실시 에 , 상 어도 [0036]
개 시계열 신 들 DB(700)에 미리 어 수도 다. 경우, 특질 (300)는 DB(700)에
어 는 신 상 신 변 동 수행할 수 다.
특질 (300)는 상 개 신 들 각각 특질 할 수 다. 특질 (300)는 알고리 ,[0038]
컨 DWT(Discrete Wavelet Transform) 알고리 , 특 MODWT(Maximal Overlap Discrete Wavelet
Transform) 알고리 하여 신 들 각각 특질 할 수 다. , 특질 (300)는 신
들 각각에 하여 산 웨 블릿 변 수행할 수 다.
체 , 특질 (300)는 변 상 신 (시계열 ) MODWT 하여 웨 블릿 변 함 ,[0039]
상 변 상 신 스 (또는 스 계수들(scale coefficients))과 (또는
계수들(detail coefficients)) 할 수 다. 또한, 특질 (300)는 상 변 상 신 스
비 통해 차 하고, 차 브 스 할 수 다.
특질 (300) 체 동 도 4 통해 후술하 한다.
경 계산 (500)는 개 시계열 경 계산할 수 다. , 경 계산 (500)[0041]
는 개 시계열 각각 할 에 DTW(Dynamic Time Warping) 함 는
간 경 계산할 수 다. 또한, 경 계산 (500)는 계산 경 시계열
에 하여, 시계열 간 경 계산할 수 다. 경 계산 (500) 체 동
또한 도 4 통해 후술하 한다.
DTW 알고리 동 계 (Dynamic Programming) 는 해결 알고리 하여 다 갖[0042]
는 개 열에 한 매칭 알고리 미한다.
는 개 동 Q(Q=q1, q2, …, qk, …, qm) C(C=c1, c2, …, ck, …, cn) 하 . 들 사[0043]
k 째 Q C 계(d) 하 한 경 값(Wk) 수학식 1과 같 할 수 다.
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수학식 1
[0044]
경 하는 경 값(DTW(Q,C)) 수학식 2 같 다.[0045]
수학식 2
[0046]
경 (warping path, r)는 수학식 3과 같 계산 다.[0047]
수학식 3
[0048]
DB(700)에는 복수 신 들 각각 다. 상 복수 신 들에는 런스 신 가 포함 수 다. 또한,[0050]
DB(700)에는 경 계산 과 에 생 는 들 수도 다.
도 1에 도시 경 계산 치(10) 들 각각 능 리 리 수 나타내는 것[0052]
, 드시 각각 별도 리 치 거나 별도 드 미하는 것 아님
본 술 야 평균 가는 하게 할 수 것 다.
또한, 본 에 "~ " 함 , 본 술 사상 수행하 한 하드웨어 상 하드웨어 동[0053]
하 한 프트웨어 능 , 결합 미할 수 다. 컨 , 상 "~ "는 드 상
드가 수행 한 하드웨어 리 스 리 단 미할 수 , 드시 리 연결
드 미하거나, 한 하드웨어 미하는 것 아니다.
도 4는 도 1에 도시 특질 경 계산 체 동 하 한 도 다.[0055]
도 1 내지 도 4 참 하 , 특질 (300)는 MODWT 하여 DB(700)에 어 거나 신 수신[0056]
(100)에 해 수신 개 시계열 (도 4 a 참 ) 각각 산 웨 블릿 변 할 수 다(도 4 b 참
). , 특질 (300)는 상 개 시계열 각각 스 계수들과 계수 함
, 상 개 시계열 각각 스 (스 계수들 집합 미할 수 )과
( 계수들 집합 미할 수 ) 할 수 다.
또한, 특질 (300)는 시계열 에 하는 스 (스 계수들) 비 하여, 차[0057]
(intersection) 할 수 다(도 4 c 참 ). 보다 체 , 특질 (300)는 시계열 스
계수들 동 ( 컨 시간 ) 상에 치했 , 시계열 스 계수들 차하는 차
할 수 다.
또한, 특질 (300)는 차 시계열 ( 계수들) 복수 [0058]
간 할할 수 다(도 4 d 참 ). 실시 에 , 특질 (300)는 차 시계열
복수 간 할할 수도 다.
경 계산 (500)는 상 개 시계열 각각 할 에 DTW 함 , 상[0060]
개 시계열 경 계산할 수 다(도 4 e 참 ). , 경 계산 (500)는 상
개 시계열 어느 하나 시계열 할 들 각각과 에 하는 상 개
시계열 다 하나 시계열 할 에 DTW 함 , 경 계산할
수 다. 다만, 특질 (300)가 할하는 신 시계열 체 할하는 경우,
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경 계산 (500)는 할 시계열 에 DTW 함 , 경 계산할 수 다.
또한, 경 계산 (500)는 계산 경 상 개 시계열 에 (또는 )함 ,[0061]
상 개 시계열 간 경 계산할 수 다(도 4 f 참 ). 계산 시계열
간 경 (도 4 f 참 ) 도 3 경 비 하 , 특 비약 감 한 것 알 수 다.
도 5는 도 1에 도시 경 계산 치에 수행 는 경 계산 하 한 도 다. 상[0063]
경 계산 함에 어, 앞 술 내 과 복 는 내 에 하여는 그 체
생략하 한다.
도 1 내지 도 5 참 하 , 경 계산 치(10) 신 수신 (100)는 상 신 어도 개[0064]
신 수신할 수 다(S100). 실시 에 , 상 상 신 는 경 계산 치(10) DB(700)에
미리 어 수도 다.
경 계산 치(10) 특질 (300)는 상 상 신 산 웨 블릿 변 함 스 [0065]
과 할 수 다(S200). 또한, 특질 (300)는 상 상 신 시계열
스 차 하고(S300), 차 복수
할할 수 다(S400). 실시 에 특질 (300)는 신에 상 상 신 시
계열 할할 수도 다.
경 계산 치(10) 경 계산 (500)는 할 또는 할 시계열 에 DTW[0066]
함 , 경 계산할 수 다(S500).
마지막 , 경 계산 (500)는 계산 경 시계열 에 함 시계열 간 [0067]
경 계산할 수 다(S600).
본 도 에 도시 실시 참고 었 나 는 시 것에 과하 , 본 술 야 통상[0069]
지식 가진 다양한 변 균등한 타 실시 가 가능하다는 해할 것 다. , 본
진 한 술 보 는 첨 등 청 술 사상에 해 해 야 할 것 다.
10 : 경 계산 치[0071]
100 : 신 수신
300 : 특질
500 : 경 계산
700 : DB
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도
도 1
도 2
등록특허 10-1970359
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도 3
도 4
등록특허 10-1970359
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도 5
등록특허 10-1970359
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