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의료 웨어러블 장치 솔루션 가이드

개요

Boyd는 다층 고급 상처 치료에서 MRI 및 이미징 장비 냉각에 이르기까지 다양한 응용 분야를 위해 수십 년 동안 의료 솔루션을 개발해 왔습니다. Medical Wearables는 빠르게 성장하는 시장 부문으로, 차세대 애플리케이션을 위한 더 작고, 가볍고, 성능이 뛰어난 솔루션을 개발하는 데 있어 Boyd의 고유한 전문 지식이 필요합니다. 이 기사에서 Boyd는 이 경험을 활용하여 최적화된 의료용 웨어러블을 위한 엔지니어링 재료 및 열 솔루션에 대한 빠른 가이드를 개발합니다. 이 가이드에서는 작지만 중요한 장치를 보호, 밀봉 및 냉각하는 동시에 신뢰성, 연결성, 정확성 및 사용자 안전을 향상시키는 데 필요한 기술을 다룹니다. 이 기사는 또한 이러한 기술을 가장 잘 활용하여 무게와 착륙 비용을 줄이고 의료 기기의 전체 스펙트럼에 대한 공급망을 간소화하는 방법을 강조합니다.

소개

대부분의 주요 산업에서 현재 글로벌 추세가 있으며, 차세대 장치는 그 어느 때보 다 빠른 처리, 향상된 기능 및 높은 성능을 특징으로합니다. 의료기기 산업도 예외는 아니며, 특히 신세대 및 차세대 장치가 더 높은 정확도, 연결성, 기능성, 신뢰성 및 사용 편의성을 필요로 하는 파괴적이고 빠르게 성장하는 의료 웨어러블 부문에서도 예외는 아닙니다. 이를 위해서는 크기, 무게, 터치 온도 및 지오메트리와 같은 웨어러빌리티에 대해 매우 엄격한 설계 사양을 충족하는 개선되고 혁신적인 기술이 필요합니다.

의료용 웨어러블은 단순한 전통적인 모니터와 보청기를 넘어 팔찌와 시계부터 의류, 안경, 스마트 에이즈에 이르기까지 모든 것에 내장된 커넥티드 소프트웨어, 바이오 센서 및 스마트 트래커를 통해 정교한 환자 모니터링으로 확장되었습니다. 이러한 장치에는 보장된 신뢰성과 정확성, 편안함과 사용 편의성, 슬림한 미학, 실시간 결과 등 고객의 기대를 충족하기 위한 통합 시스템이 필요합니다.

의료 웨어러블 장치는 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 특정 장치 설계 양식은 주로 센서의 전기적 성능 요구 사항 및 마모 시간, 적용 또는 제거의 용이성 및 피부 감도와 같은 웨어러빌리티 요인을 기반으로 기능 요구 사항을 따릅니다. 이러한 요소들은 단가, 제조의 용이성, 규제 및 규정 준수 문제, 미학과 함께 설계 및 재료 선택을 주도합니다.

이 가이드에서는 이러한 새로운 기술을 더 나은 성능, 더 가벼운 무게, 더 신뢰할 수 있는 차별화된 웨어러블 의료 기기에 적용할 수 있도록 지원하는 엔지니어링 재료 및 열 솔루션에 대해 설명합니다.

의료 웨어러블
웨어러블 의료 기기 해체

재료 및 열 솔루션이 필요한 이유

웨어러블 의료 기기는 광범위한 환경 및 조건, 환자 사용으로 인한 마모 및 찢어짐, 다른 전자 장치 또는 동작의 잠재적 간섭을 받습니다. 엔지니어링 머티리얼은 이러한 위험에 대처하고 장치가 최고 성능으로 작동하도록 유지하여 정확한 보고를 통해 장치 성능 및 환자 안전에 중요한 역할을 합니다. 엔지니어링 머티리얼 솔루션에는 환경 씰링, 성능 및 편안함을 향상시키는 재료, EMI 및 NVH로부터의 보호, 환자 피부 부착, 무게와 공간을 절약하면서 원하는 기능과 수명을 가능하게 하는 추가 통합이 포함됩니다.

엔지니어링 재료 외에도 전력 및 처리 속도가 증가하거나 다양한 환경 및 극한의 온도에서 소비자 사용이 장기간 지속되는 전자 장치는 열 솔루션을 사용하여 열을 확산, 차단 또는 보호하거나, 핫 스폿을 제거하거나, 민감한 전자 제품으로부터 폐열을 전도합니다. 여기에는 흑연 및 재료 전도 열 확산, 소형 보드 레벨 방열판, 증기 챔버 및 초박형 히트 파이프와 같은 두 단계 냉각 기술이 포함됩니다.

Boyd는 여러 엔지니어링 재료 및 열 기술을 효율적인 다기능 솔루션에 통합함으로써 재료 낭비가 적고 착륙 비용이 낮으며 공급망이 간소화된 더 얇고 가벼우며 성능이 우수한 제품을 개발합니다.

복잡한 개스킷

의료용 웨어러블을 위한 엔지니어링 재료 고려 사항

Gaskets & Sealing Solutions

개스킷은 유연하고 탄력적이며 장치를 견고하게하고 내구성을 향상시키는 데 가장 자주 사용됩니다. 충격과 진동을 흡수하여 전자 장치 손상, 화면 균열 및 유체 및 먼지 침투를 방지합니다. 많은 의료용 웨어러블 장치에는 섬세한 내부 전기 어셈블리 및 연결을 보호하는 내부 쿠션 개스킷 층이 통합되어 있습니다. 내부 쿠션은 부드러운 폼 층에서 간단한 이차원 모양 다이 컷 일 수도 있고, 포켓이나 캐비티와 같은 입체 기능이 필요한 경우 열 성형 또는 성형 폼 구성 요소를 사용할 수 있습니다.

내부 쿠션은 스루홀을 통합하여 기판 실장형 LED의 빛이 커버 레이어를 통해 전원 버튼과 로고를 비출 수 있도록 합니다.

개스킷을 열 확산, 전기 절연 및 정적 방산 씰과 결합하여 더 안전하고 향상된 응용 제품 성능을 제공합니다. Boyd는 여러 엔지니어링 재료 및 열 기술을 하나의 효율적인 가스켓 솔루션에 통합함으로써 조립 효율성을 높이고 소싱 복잡성을 단순화하기 위해 간소화된 다기능 부품을 개발합니다.

독특하고 정밀한 형상에서 매우 높은 허용 오차는 의료 표준뿐만 아니라 장치의 크기와 복잡성으로 인해 필요합니다. 혁신적이고 간소화 된 변환 방법과 클린 룸은 개스킷, 씰 및 개스킷 어셈블리가 이러한 엄격한 요구 사항을 충족하고 초과하도록 보장합니다.

환경 씰링 및 보호

이러한 장치는 다양한 환경에서 일관된 사용을 견뎌내기 때문에 긴 수명, 내구성 및 신뢰성을 보장하기 위해 보호 재료가 필요합니다. 입자 및 유체 침투는 먼지 또는 유체가 열화, 신뢰성 손실 또는 장치 고장을 일으킬 수 있으며 이로 인해 사용자의 복지에 해를 끼칠 수 있으므로 실외 노출 및 장기간 사용으로 인한 가장 중요한 위험 중 하나입니다. 웨어러블 장치를 단단히 밀봉하려면 방수, 씰링 입력/출력 및 충전기 포트, 커버, 메쉬 및 표면 보호와 같은 보호 재료가 필요합니다. 의료 웨어러블 장치는 종종 긴 마모 시간 동안 통기성 또는 내부 전기 부품을 보호하기 위해 방수 기능을 기반으로 선택할 수있는 보호 커버 레이어를 통합합니다. 미적 성능을 위해,이 레이어는 독특한 모양이나 특징을 갖기 위해 인쇄 가능한 필름 또는 성형 된 구성 요소가 될 수 있습니다.

손상 또는 충격 성능을 일으킬 수 있는 다른 위험은 충격, 소음 및 진동입니다. 이러한 조건은 기계 및 접합 조인트를 손상시키거나, 전기 부품을 고장에 변형시키거나, 일시적인 충격 하에서 손상을 일으켜 일반적으로 제품 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다. 이러한 요인은 또한 과도한 진동 감각 또는 과도하거나 원치 않는 소음을 통해 최종 고객 경험에 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 제품을 통해 전달되는 에너지를 효과적으로 흡수, 축축 또는 분리하는 구성 요소를 통합하면 내구성을 높이고 최종 사용자에게보다 부드럽고 신뢰할 수있는 성능을 얻을 수 있습니다.

전기 전도성, 절연 및 차폐

의료 웨어러블 장치에는 종종 미량층 전기 회로가 포함되어 피부에 접촉하는 하이드로겔 전극을 PCB에 연결하여 환자 신호 및 데이터를 전도하고 캡처합니다. 플렉시블 회로에 통합된 유연한 구리 트레이스와 같은 여러 가지 방법이 있지만, 한 가지 일반적인 방법은 전도성 잉크를 사용하여 전기 트레이스를 지지 필름에 인쇄하는 것입니다. 전도성 하이드로젤은 바이오센서 또는 웨어러블 장치가 의도한 대로 작동할 수 있도록 전기 전도성 매질로 사용됩니다. 특정 하이드로젤은 적용의 특성(감지 또는 자극) 및 기타 착용성 요인에 따라 선택됩니다.

의료 웨어러블 장치의 적절한 전기적 성능을 보장하기 위해서는 외부 환경으로부터 보호하는 것도 중요합니다. 전기 단락을 피하고 민감한 전기 부품을 방해하거나 손상시킬 수있는 전자기 잡음으로부터 보호합니다. 여기에는 일반적으로 전기 절연뿐만 아니라 EMI/RFI 차폐, 흡수 및 접지 기술의 사용이 포함됩니다.

전기 절연은 전기 장벽 또는 방패로 기능하며 사용자를 위험에 빠뜨리고 제품을 손상시키고 제품 신뢰성에 영향을 줄 수있는 단락, 아크 또는 점화를 방지하는 데 필요합니다. 전기 절연체는 높은 저항력의 재료로 만들 수 있으며 특정 응용 분야의 요구에 맞게 고도로 맞춤화 된 형상 및 구조로 변환 할 수 있습니다.

전자기 간섭(EMI) 절연 및 차폐는 의료용 웨어러블 장치 설계에서 똑같이 중요한 기능입니다. 다른 전자 장치를 포함한 다양한 천연 및 인공 소스에서 발생하는 전자기파의 확산으로 인해 EMI는 불규칙한 성능과 정확도 저하 문제를 일으킬 수 있습니다. EMI를 적절하게 흡수하거나 차폐하여 장기적이고 일관된 성능을 보장합니다.

의료용 등급 피부 접촉 본딩 및 접착제

접착제는 장치 내에 기계적 부착 및 강도뿐만 아니라 압축 가능한 폼 테이프의 진동 관리와 같은 추가 이점을 도입하는 비용 효율적인 방법입니다. 의료용 피부 접촉 접착제는 웨어러블 장치 및 바이오 센서를 환자에게 부착하거나 배치하는 데 사용됩니다. 특정 피부 접촉 물질은 적용의 필요에 따라 선택되며 다양한 피부 친화적 인 재료로 만들 수 있습니다. 적용 요구는 의도된 마모 시간, 제거의 용이성 및 상처 부위에 대한 근접성을 포함할 수 있다.

피부 접촉 접착제는 종종 추가적인 편안함과 유연성을 위해 폼 백킹 층을 통합합니다. 이들은 또한 종종 전극이 필요한 장치와 함께 사용됩니다.

배달 라이너는 도포 전에 오염 물질로부터 의료용 웨어러블 접착제를 보호하기 위해 피부 접촉 접착제와 함께 제공됩니다. 조립된 의료용 웨어러블 패치 및 바이오 센서는 종종 의료 서비스 제공자 적용 프로세스를 지원하도록 설계될 수 있는 의료 등급 전달 라이너에 제시됩니다. 대형 라이너 또는 당김 탭이있는 라이너를 사용하여 피부에 적용 할 때 쉽게 처리 할 수 있습니다. 두 조각 라이너는 분할되거나 일반적인 붕대처럼 접힌 탭과 함께 사용할 수 있습니다.

음향학

소리를 증폭하고 알림을 제공하는 차세대 의료용 웨어러블은 향상된 음조, 제어 및 볼륨을 제공하여 더 나은 가청도와 사용자 경험을 제공합니다. 알림이 종종 환자의 건강이나 복지에 중요하기 때문에 이것은 중요한 기능입니다. 어쿠스틱 메쉬는 방수 및 먼지 보호 기능을 제공하는 특수 마이크로 짠 직물이며 가청 주파수 범위에서 음향 투명성을 제공합니다.

전시

의료용 웨어러블 디스플레이는 활용 시 모든 연령대의 사용자가 읽을 수 있고 정확하고 사용하기 쉬워야 합니다. 의료 기기는 낙하로 인한 기계적 충격, 일반적인 마모 및 찢어짐, 먼지 또는 물 노출에 취약합니다. 따라서 의료용 웨어러블 디스플레이는 내구성이 뛰어나고 밀봉이 잘되어야합니다.

의료용 웨어러블을 위한 인기 있는 디스플레이 솔루션:

  • 눈부심 방지 및 보안 필름 디스플레이 눈부심과 반사를 줄이고 자연 및 인공 조명의 다양한 수준과 소스를 갖춘 다양한 사용 환경에서 화면 가독성을 향상시킵니다.
  • 밝기 향상 필름 어두운 환경에서 백라이트 및 시청에 이상적입니다. 디스플레이 백라이트 아키텍처에 통합하여 밝기를 높이고, 무게를 줄이며, 열을 완화하고, 의료용 웨어러블 디스플레이의 전력 효율을 향상시킵니다.
  • 광학적으로 투명한 접착제 및 베젤 본딩은 광학적으로 투명한 어셈블리가 최적의 굴절률 및 굴절률 정합을 통해 가능한 한 많은 빛을 전송할 수 있도록 하는 초투명 접착제로 기계적 강도를 향상시킵니다. 접착제는 높은 치수 안정성, 낮은 수축률을 가지며 시간이 지남에 따라 미백에 저항합니다. 올바른 OCA와 레이어를 통합하면 복잡한 광학적으로 투명한 라미네이션에서 견고하고 오래 지속되는 결합이 가능합니다.

    OCA는 또한 침투 보호 기능을 제공하고 베젤에 필요한 폭을 줄여 화면 공간을 최대화하고, 디스플레이를 더 잘 방수하고, 오염 물질로부터 보호하고, 전반적으로 더 나은 사용자 경험을 제공합니다. OCA는 종종 베젤 본딩 기술과 통합 의료용 웨어러블 디스플레이 개스킷과 함께 고성능, 초밀폐 공차, 간소화된 터치 디스플레이 마운트와 함께 활용됩니다.
  • 보이드 세그먼트 프레임 프로세스 세그먼트 프레임 기술은 Boyd의 독점적인 고속 생산 라인을 활용하여 폐기물을 제거하고 재료 활용도를 극대화하며 부품 비용을 최적화하는 고정밀 릴 투 릴 제조 공정입니다. 간격 및 방향 방출 라이너, 본딩 테이프, 광학 필름 및 광학적으로 투명한 접착제를 통해 재료 낭비를 제거하여 재료를 절단하여 수율을 극대화하는 동시에 부품이 제로 갭 공차로 조립되어 우수한 품질과 효율성을 보장하여 착륙 비용을 절감합니다.

의료용 웨어러블에 대한 열 고려 사항

의료용 웨어러블의 처리 능력, 스마트 기능 및 연결성의 증가는 더 많은 열을 발생시킵니다. 이 열은 높은 터치 온도, 장치 과열 및 고장, 정확도 및 성능 저하를 일으킬 수 있습니다. 열 확산을 구현하여 열을 민감한 구성 요소로부터 빠르고 효율적으로 이동시키고 열을 더 효율적으로 발산하며 임계 온도에 도달하는 것을 방지합니다. 열 확산 방법은 공급망을 간소화하고 착륙 비용을 절감하는 다기능 디스플레이 시스템용 엔지니어링 재료와 쉽게 통합됩니다.

의료용 웨어러블을 위한 인기 있는 열 솔루션:

  • Graphite Pads & Films - 낮은 질량과 높은 열 전달로 평면 내 열전도율을 향상시킵니다. 이 제품은 매우 얇고 통합하기 쉬운 형상으로 확산되는 고성능 및 균일한 열을 제공합니다.
  • 히트 파이프 및 증기 챔버 - 초박형 폼 팩터에서 우수한 열 확산 및 장기 신뢰성. 0.4mm 두께의 구리 및 스테인레스 스틸 증기 챔버는 흑연 스프레더의 열전도율의 4배를 제공합니다. 초고성능 응용 제품을 위해 0.4mm 두께의 증기 챔버는 흑연 스프레더의 열전도율이 12~18배에 달합니다.
  • 유연한 히트 파이프 기술 - 구부릴 수 있는 이동식 부품 또는 부품에서 설계 유연성을 높이고 열 전달을 개선합니다.
  • 열 인터페이스 재료 - 전도 냉각 및 열 확산을 통해 열원과 열 관리 시스템 간의 인터페이스를 개선합니다. 또한 기계적 강도, 진동 감쇠 및 접착력을 제공 할 수 있으며 별도로 사용하거나 다른 기술과 통합 할 수 있습니다.
  • 보드 레벨 냉각 - 처리 및 장치 제어를 처리하는 멋진 PCB입니다. PCB는 단일 또는 다중 열원을 가질 수 있으며 일반적으로 장치 내에서 가장 많은 열을 생성합니다.
  • 열 차폐 - 복사열이 뜨거운 부품에서 민감한 표면, 장치 및 시스템으로 전달되는 것을 방지합니다. 이러한 가볍고 프로파일이 낮으며 유연한 솔루션은 최소 ~ 제로 클리어런스 영역에서 가벼운 가중치에 이상적입니다. 그들은 또한 제공 할 수 있습니다 :
    • UV 저항
    • 불연성 또는 내화성
    • 눈물 및 펑크 저항
    • 화염 차단
    • 쉬운 청결성
    • 증기 및 유체 차단
    • 습기, 부식 및 용매 저항
열 차폐
통합 흑연 솔루션

통합 및 프로세스

엔지니어는 새롭고 진보된 프로세스와 통합 솔루션을 활용하여 자재 활용도를 높이고 낭비 비용을 줄이며 공급망 및 최종 장치 조립을 간소화하고 신뢰할 수 있는 기능을 극대화하여 전체적으로 착륙 비용을 낮추고 환자 경험을 향상시킬 수 있습니다. 의료용 웨어러블 응용 분야에는 정밀 어셈블리에 대해 매우 엄격한 허용 오차를 가능하게 하고 값 비싸고 혁신적이며 성능을 향상시키는 재료를 거의 낭비하지 않는 혁신적인 제조 공정이 필요합니다. 클린룸 제조, 고품질 관리, 빠른 프로토타이핑 및 설계는 전체 비용을 낮추고 의료 표준 및 규정을 준수하는 전 세계적으로 사용 가능한 대량 생산 시장 출시 속도를 가속화합니다.

Boyd는 간소화된 어셈블리에서 고객에게 제조 및 전달될 수 있는 잠재력을 가진 보완적인 구성 요소를 식별하기 위해 완벽한 시스템 설계를 평가하는 전문가입니다. 보이드는 12개의 고유한 개별 자재 명세서를 하나의 간소화된 구성 요소로 축소했습니다. 설계, 제조 및 납품 주기를 가속화하고 품질 및 허용 오차를 개선하며 장치 크기, 무게, 공급망 복잡성 및 물류 비용을 절감할 수 있습니다. 이와 같은 특수 기술 및 프로세스와 재료 낭비를 줄이는 Boyd의 세그먼트 프레임 "제로 갭"공차 개스킷은 고객이 성능을 향상시키고 총 비용을보다 잘 관리 할 수 있도록 도와줍니다.

수십 년 동안 Boyd는 세계 유수의 의료 재료 혁신가, 글로벌 공급 업체 및 설계 엔지니어와 전략적 파트너십을 구축해 왔습니다. 이러한 파트너십을 통해 글로벌 제조 혁신 및 시설과 함께 Boyd는 Medical Wearable 개발 및 혁신의 최전선에 머물 수 있습니다. 이는 재료, 공급업체(3M 및 Nitto 포함), 전용 프로세스 및 의료 응용 분야를 위한 글로벌 제조의 가장 광범위한 포트폴리오 중 하나에 크게 기여했습니다.

여러 통합 구성 요소 - 원 패스 제조

ISO 13485 인증 품질 관리 시스템 하에서 운영되는 시설에서 Boyd의 첨단 로터리 다이 컷 제조는 하나의 복잡한 스택에서 고유한 구성 요소 구성 및 기능으로 다양한 원료 및 두께를 특징으로 하는 여러 재료 구성 요소를 절단 및 조립하는 독점 공정을 개선한 산업 과학입니다. 각 입력 구성 요소는 독점적 인 산업 설계 기술을 사용하여 절단되어 회전 생산 라인에 도입되며 제조 라인을 통과하는 한 번에 매우 엄격한 공차로 조립됩니다. 혁신과 복잡성은 달성 가능한 것을 발전시키기 위해 지속적인 연구 개발로 매월 증가합니다. 고객은 향상된 정밀도, 빠른 처리 시간, 짧은 리드 타임, 더 높은 성능, 더 얇은 솔루션 및 더 큰 비용 효율성의 이점을 누릴 수 있습니다.

Clean Room Manufacturing & Kitting

고품질 의료 응용 제품을 위한 구성 요소를 제조 및 조립하려면 깨끗하고 통제된 환경이 필요합니다. 오염 물질에 노출 된 민감한 구성 요소는 치명적인 문제를 일으킬 수 있습니다. 이물질 파편(FOD)은 접착제 및 필름 조립 결함을 증가시켜 수율을 낮출 수 있습니다. Boyd Corporation은 FDA 등록 시설을 보유하고 있으며 제품 및 구성 요소가 고객의 엄격한 품질 요구 사항 및 업계 표준을 충족하는지 확인하기 위해 현재 우수 제조 관행 규정 (CGMP)을 준수합니다. 우리의 클린 룸 환경은 다양한 청결 요구를 충족시키기 위해 클래스 100에서 클래스 100K에 이르기까지 국제적으로 인정받는 표준에 따라 정기적으로 인증됩니다.

더 낮은 착륙 비용 및 공급망을 향한 노력

Boyd는 첨단 의료 등급 재료에서 오랜 시장 리더십을 보유하고 있으며 의료 설계 엔지니어링, 환경 보호, 열 확산, 차폐 및 고내성 변환에서 경쟁 우위를 확보하고 있습니다. 세계 유수의 의료 소재 혁신가들과 수많은 기존 벤더 코드와의 강력한 관계는 보이드가 가치 사슬에 쉽게 통합할 수 있도록 설계 파트너십과 물류를 구축했음을 의미합니다. Boyd의 광범위한 재료 공급 파트너십은 전 세계적으로 가장 우수한 성능의 기술적으로 진보 된 원자재에 대한 가장 초기의 지속적인 액세스를 보장합니다. Boyd는 종종 50 년 이상의 관계와 제조 공정 및 민감한 재료를 취급하고 제조하도록 최적화 된 클린 룸 환경을 갖춘 이러한 원료 혁신가와 함께 글로벌 선호 전환 파트너입니다.

다음 단계는 무엇입니까?

의료용 웨어러블 시장은 성장하고 있으며 전 세계 인구가 건강을 더욱 의식하고 혁신이 새로운 기능을 가능하게 함에 따라 계속 그렇게 할 것입니다. 신제품과 브랜드가 시장에 진입함에 따라 디자인 및 산업 요구 사항이보다 구체적이되고 시장 차별화가 핵심이 될 것입니다. 통합 재료 및 열 솔루션은 향상된 성능, 단순화된 사용, 장기적인 신뢰성 및 최대 내구성을 가능하게 하는 동시에 매우 가볍고 높은 기능과 연결성을 제공하기 때문에 산업 성장과 차별화에 필수적입니다.

수십 년간의 혁신 전문 지식, 경험 및 공급 업체 파트너십을 통해 여러 기술을 간소화 된 제품에 통합하는 고유 한 접근 방식과 함께 Boyd는 착륙 비용을 낮추고 의료 웨어러블 장치 구성 요소에 대한 혁신 및 향상된 제조의 최전선에 계속 머물 것입니다. 현재 문제를 해결하거나 다음 세대를 위한 새로운 과제를 해결하고자 하는 경우 Boyd에 연락하여 엔지니어링 재료, 열 솔루션, 사용자 정의 및 의료용 웨어러블 제품의 향상된 프로세스에 대해 자세히 알아보십시오.

질문이 있으십니까? 저희가 도와드리겠습니다!