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문제 정의
- 본 연구는 국내 하천 수계에서 출현하는 피라미와 참갈겨니 개체군을 대상으로 하천차수에 따라 비교함으로써 향후 하천차수별 어류 생태특성에 따른 개체군 분포 양상연구에 기초자료를 제공하고자 수행되었다.
제안 방법
- 어류의 채집은 정량조사를 위해 투망(망목 7×7 mm) 및 족대(망목 4×4 mm)를 이용하였으며, 채집된 어류는 현장에서 즉시 동정 및 계수한 후 방류하였다.
- (1987)에서 제시한 섭식 특성 길드(Trophic guild)를 이용하였다. 내성도 길드는 민감종(Sensitive species), 중간종(Intermediate species), 내성종(Tolerant species)으로 총 3개 기능군으로 구분하였고, 섭식 특성 길드는 육식종(Carnivores), 초식종(Herbivores),잡식종(Omnivores), 충식종(Insectivores)으로 총 4개 기능 군으로 구분하였다. 모든 통계 분석은 PASW Statistic 18(SPSS, 2009) 프로그램을 이용하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 한강 416지점, 낙동강 290지점, 금강 192지점, 영산강 89지점, 섬진강 97지점 등 총 1,084지점에서 어류를 채집하였으며, 2008~2016년까지 매년 2회씩 (5~6월,9~10월) 반복하였다 (Fig. 1). 어류의 채집은 정량조사를 위해 투망(망목 7×7 mm) 및 족대(망목 4×4 mm)를 이용하였으며, 채집된 어류는 현장에서 즉시 동정 및 계수한 후 방류하였다.
- 본 연구는 2008년부터 2016년까지 1차부터 7차까지 총12,873지점을 대상으로 하천차수별 어류분포를 조사하였다. 하천차수에 따른 피라미와 참갈겨니 개체군의 분포 양상에서 차이를 보였으며, 상관관계 분석 결과 두 개체군간 잠재적인 경쟁관계 가능성을 확인하였다.
데이터처리
- 두 개체군 간의 비교 분석은 하천차수 및 공서하는 어류의 생태특성에 따라 상관관계(Spearman’s)를 분석하였다.
- 하천차수(stream order)별 개체군 분석은 Strahler (1957)의 방법을 따라 1 : 120,000의 축적지도를 이용하여, 1차하천에서 7차하천으로 구분하였으며, 하천차수별 지점수는 전체 1,084지점을 2008~2016년까지 매년 2회씩 반복하여, 총 12,873지점으로 1차하천 390지점, 2차하천 2,337지점, 3차하천 4,142지점, 4차하천 3,271지점, 5차하천 1,752지점, 6차하천 925지점, 7차하천 56지점으로 확인되었다. 통계분석을 위해 자료의 정규성을 고려하여 출현 개체수(X)를 Loge (X+1)로 변환하였으며, 피라미와 참갈겨니 개체군 등 요인에 따른 비교 분석을 위해 One-way ANOVA를 실시하였고, 하천차수에 따라 유의한 차이는 Duncan의 사후검정을 이용하여 확인하였다. 두 개체군 간의 비교 분석은 하천차수 및 공서하는 어류의 생태특성에 따라 상관관계(Spearman’s)를 분석하였다.
- 내성도 길드는 민감종(Sensitive species), 중간종(Intermediate species), 내성종(Tolerant species)으로 총 3개 기능군으로 구분하였고, 섭식 특성 길드는 육식종(Carnivores), 초식종(Herbivores),잡식종(Omnivores), 충식종(Insectivores)으로 총 4개 기능 군으로 구분하였다. 모든 통계 분석은 PASW Statistic 18(SPSS, 2009) 프로그램을 이용하였다.
이론/모형
- 어류의 채집은 정량조사를 위해 투망(망목 7×7 mm) 및 족대(망목 4×4 mm)를 이용하였으며, 채집된 어류는 현장에서 즉시 동정 및 계수한 후 방류하였다. 어류의 동정은 국내에서 보고된 어류 검색표(Kim, 1997; Kim and Park, 2002; Kim et al., 2005)를 이용하였고, 분류체계는 Nelson (2006)의 체계를 따랐다.
- 하천차수(stream order)별 개체군 분석은 Strahler (1957)의 방법을 따라 1 : 120,000의 축적지도를 이용하여, 1차하천에서 7차하천으로 구분하였으며, 하천차수별 지점수는 전체 1,084지점을 2008~2016년까지 매년 2회씩 반복하여, 총 12,873지점으로 1차하천 390지점, 2차하천 2,337지점, 3차하천 4,142지점, 4차하천 3,271지점, 5차하천 1,752지점, 6차하천 925지점, 7차하천 56지점으로 확인되었다. 통계분석을 위해 자료의 정규성을 고려하여 출현 개체수(X)를 Loge (X+1)로 변환하였으며, 피라미와 참갈겨니 개체군 등 요인에 따른 비교 분석을 위해 One-way ANOVA를 실시하였고, 하천차수에 따라 유의한 차이는 Duncan의 사후검정을 이용하여 확인하였다.
- 두 개체군 간의 비교 분석은 하천차수 및 공서하는 어류의 생태특성에 따라 상관관계(Spearman’s)를 분석하였다. 어류의 생태특성은 하천 수생태계 건강성 조사 및 평가에 의거하여 각 출현 어종을 대상으로 Barbour et al. (1999)에서 제시된 내성도 길드(Tolerance guild)와 Ohio E.P.A.(1987)에서 제시한 섭식 특성 길드(Trophic guild)를 이용하였다. 내성도 길드는 민감종(Sensitive species), 중간종(Intermediate species), 내성종(Tolerant species)으로 총 3개 기능군으로 구분하였고, 섭식 특성 길드는 육식종(Carnivores), 초식종(Herbivores),잡식종(Omnivores), 충식종(Insectivores)으로 총 4개 기능 군으로 구분하였다.
성능/효과
- t-test 분석 결과 두 개체군의 출현 개체수는 1차하천을 제외한 2차하천부터 7차하천까지 유의한 차이를 보였으며(p<0.01), One-way ANOVA 분석 결과 하천차수에 따라 두 개체군은 유의한 차이가 있는 것으로 분석되었는데(p<0.01), 사후검정에 따르면, 출현 개체수는 피라미의 경우 1차와 2차에서 가장 낮았고, 4차를 정점으로 3차와 5차, 6차와 7차 순으로 구분되었다.
- 83 개체의 범위로 2차 하천에서 가장 많이 출현한 반면, 7차하천에서 가장 적게 출현하였다. 피라미와 참갈겨니 개체군은 1차하천부터 7차하천까지 모든 하천차수에서 출현하였으나, 참갈겨니의 경우 6차하천과 7차하천에서 출현 개체수가 적게 출현하는 것으로 확인되었다. 피라미는 하천차수의 증가에 따라 출현 개체수가 증가(r2=0.
- 참갈겨니의 경우 7차에서 가장 낮게 확인되었으며, 2차를 정점으로 1차와 3차, 4차와 5차, 6차 순으로 구분되었다. 따라서 하천차수에 따른 두 개체군의 주요 분포는 피라미의 경우 4차를 정점으로 3차, 5차, 6차, 7차에서 출현 개체수가 높게 분포하는 특성을 보이는 반면, 참갈겨니의 경우 2차를 정점으로 1차와 3차에서 높은 것으로 분석되었다(Table 1). 피라미와 참갈겨니의 상관관계 분석 결과, 6차를 제외한 1차부터 7차까지 모든 하천차수에서 유의한 음의 상관성을 보였으며, 6차하천부터 하천차수가 낮아질수록 두 개체군 간 음의 상관관계가 증가하였다(Table 2).
- 따라서 하천차수에 따른 두 개체군의 주요 분포는 피라미의 경우 4차를 정점으로 3차, 5차, 6차, 7차에서 출현 개체수가 높게 분포하는 특성을 보이는 반면, 참갈겨니의 경우 2차를 정점으로 1차와 3차에서 높은 것으로 분석되었다(Table 1). 피라미와 참갈겨니의 상관관계 분석 결과, 6차를 제외한 1차부터 7차까지 모든 하천차수에서 유의한 음의 상관성을 보였으며, 6차하천부터 하천차수가 낮아질수록 두 개체군 간 음의 상관관계가 증가하였다(Table 2).
- 하천차수에 따라 내성도 길드의 경우 중간종이 2차하천을 제외한 모든 하천차수에서 우점하였으며, 섭식 특성 길드의 경우 충식종이 모든 하천차수에서 우점하였다. 각 기능군은 하천차수의 구배에 따라 출현 개체수가 지속적으로 감소(민감종, 충식종) 및 증가(내성종, 육식종)하였으며, 중간종 및 초식 종, 잡식종은 1차하천부터 4차하천까지 증가 후 감소하였다. 각 기능군을 하천차수에 따라 One-way ANOVA 분석 결과, 내성도 길드 및 섭식 특성 길드의 모든 기능군들은 유의한 차이가 확인되었으며, 사후검정 결과 내성도 길드의 경우 중간종은 4차와 5차를 정점으로 3차부터 6차에서 주로 분포하였으며, 민감종은 1차와 2차를 정점으로 1차부터 5차, 내성종은 7차를 정점으로 3차부터 7차까지 대체로 분포하는 것으로 분석되었다.
- 각 기능군은 하천차수의 구배에 따라 출현 개체수가 지속적으로 감소(민감종, 충식종) 및 증가(내성종, 육식종)하였으며, 중간종 및 초식 종, 잡식종은 1차하천부터 4차하천까지 증가 후 감소하였다. 각 기능군을 하천차수에 따라 One-way ANOVA 분석 결과, 내성도 길드 및 섭식 특성 길드의 모든 기능군들은 유의한 차이가 확인되었으며, 사후검정 결과 내성도 길드의 경우 중간종은 4차와 5차를 정점으로 3차부터 6차에서 주로 분포하였으며, 민감종은 1차와 2차를 정점으로 1차부터 5차, 내성종은 7차를 정점으로 3차부터 7차까지 대체로 분포하는 것으로 분석되었다. 섭식 특성 길드의 경우 육식 종은 6차와 7차를 정점으로 3차부터 7차, 초식종은 5차를 정점으로 2차부터 6차, 잡식종은 4차와 5차를 정점으로 3차부터 7차에 주로 분포하는 것으로 나타났다.
- 두 개체군과 함께 출현한 어류의 하천차수별 상관관계 분석 결과, 내성도 길드의 경우 피라미는 하천차수별로 1차와 2차에서 내성종과 상관성이 높게 나타났으며, 3차부터 7차까지 중간종과 상관성이 높게 나타났다. 하천차수의 증가에 따라 중간종과 민감종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하였으며, 내성종은 음의 상관관계로 상관성이 증가하였다.
- 두 개체군과 함께 출현한 어류의 하천차수별 상관관계 분석 결과, 내성도 길드의 경우 피라미는 하천차수별로 1차와 2차에서 내성종과 상관성이 높게 나타났으며, 3차부터 7차까지 중간종과 상관성이 높게 나타났다. 하천차수의 증가에 따라 중간종과 민감종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하였으며, 내성종은 음의 상관관계로 상관성이 증가하였다. 참갈겨니는 하천차수별로 1차, 2차, 3차, 5차에서 내성종, 4차와 6차에서는 민감종의 상관성이 높게 나타났으며, 하천차수 구배에 따른 상관관계는 1차부터 5차까지 피라미와 동일하게 높은 상관성을 보였다.
- 하천차수의 증가에 따라 중간종과 민감종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하였으며, 내성종은 음의 상관관계로 상관성이 증가하였다. 참갈겨니는 하천차수별로 1차, 2차, 3차, 5차에서 내성종, 4차와 6차에서는 민감종의 상관성이 높게 나타났으며, 하천차수 구배에 따른 상관관계는 1차부터 5차까지 피라미와 동일하게 높은 상관성을 보였다. 섭식 특성 길드의 경우 피라미는 하천차수별로 1차부터 3차까지 잡식종과 상관성이 높게 나타났으며, 4차부터 7차까지 충식종과 상관성이 높게 나타났다.
- 참갈겨니는 하천차수별로 1차, 2차, 3차, 5차에서 내성종, 4차와 6차에서는 민감종의 상관성이 높게 나타났으며, 하천차수 구배에 따른 상관관계는 1차부터 5차까지 피라미와 동일하게 높은 상관성을 보였다. 섭식 특성 길드의 경우 피라미는 하천차수별로 1차부터 3차까지 잡식종과 상관성이 높게 나타났으며, 4차부터 7차까지 충식종과 상관성이 높게 나타났다. 하천차수의 증가에 따라 충식종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하는 반면, 잡식종은 감소함을 보였다.
- 섭식 특성 길드의 경우 피라미는 하천차수별로 1차부터 3차까지 잡식종과 상관성이 높게 나타났으며, 4차부터 7차까지 충식종과 상관성이 높게 나타났다. 하천차수의 증가에 따라 충식종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하는 반면, 잡식종은 감소함을 보였다. 참갈겨니는 하천차수별 1차부터 3차까지 잡식종, 4차와 5차에서 충식종, 6차에서 초식종과 높은 상관성을 보였으며, 하천차수에 따라 1차부터 6차까지 초식 종, 충식종, 잡식종이 양의 상관관계로 상관성이 증가했다(Table 4).
- 하천차수의 증가에 따라 충식종은 양의 상관관계로 상관성이 증가하는 반면, 잡식종은 감소함을 보였다. 참갈겨니는 하천차수별 1차부터 3차까지 잡식종, 4차와 5차에서 충식종, 6차에서 초식종과 높은 상관성을 보였으며, 하천차수에 따라 1차부터 6차까지 초식 종, 충식종, 잡식종이 양의 상관관계로 상관성이 증가했다(Table 4).
- 두 개체군의 분포는 일반적으로 피라미가 하천의 중·상류에서 하류, 참갈겨니는 상류에서 중·하류까지 출현하는 것으로 알려져 있으며(Kim, 1997; Kim and Park, 2002;Kim et al., 2005), 본 연구결과 또한 하천차수에 따라 피라미는 4차를 정점으로 3차부터 5차에서 높은 개체수가 확인되었고, 참갈겨니는 2차를 정점으로 1차부터 3차로 높은 개체수가 확인되어 일반적인 분포와 동일한 양상을 보였다.
- 2). 피라미와 참갈겨니는 어류평가지수와 1차하천부터 6차하천까지 유의한 상관성이 확인되었으며, 하천차수의 증가에 따라 피라미는 1차에서 7차까지 양의 상관관계로 상관성이 증가하였으며, 참갈겨니는 모든 하천차수에서 양의 상관관계를 보였으나, 1차부터 4차까지 증가 후 5차부터 상관성이 감소하였다(Table 5).
- , 2006). 본 연구결과에 따르면 상류로 올라갈수록 두 개체군은 음의 상관관계로 상관성이 증가하여 서로 잠재적인 경쟁관계 가능성을 보인다. 따라서 향후 두 개체군의 경쟁관계에 따른 분포 차이를 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- , 2017). 환경부에서는 피라미 개체군을 기존 내성종에서 중간종으로 재구분하였으며(Ministry of Environment, 2011), 본 연구결과에 따르면 하천차수의 증가에 따라 공서하는 어류는 피라미의 경우 중간종이 높은 상관관계를 보였으며, 내성종은 하천차수에 따라 개체수의 출현 감소는 비교적 유사하지만, 각 하천차수별 양 또는 음의 상관성이 차이를 보였다. 하지만 현재까지 보고된 피라미와 내성종 간 상관관계에서 다른 상관성을 보여(Kim and An, 2015; Lee and An, 2016; Choi et al.
- , 2017), 내성도 길드가 반영된 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 하천차수에 따른 두 개체군은 내성도 길드에 따라 상관성의 차이를 보였지만 하천차수 구배에 따른 상관관계 변화는 동일하였고, 섭식 특성 길드는 1차부터 3차의 경우 잡식종, 4차부터 7차의 경우 충식종으로 구분됨에 따라 유사한 상관관계를 보였다. 특히 잡식종의 경우 유기물 오염이나 서식환경의 변화에 따라 종수 및 개체 수가 변화하는데(Karr and Dudlry, 1981; US EPA, 1991),본 연구에서는 피라미와 참갈겨니 개체군을 제외한 공서하는 어류의 생태특성에 따라 각 하천차수별 충식종의 개체수가 잡식종보다 전반적으로 높게 나타났다.
- 하천차수의 증가에 따라 감소하는 어류평가지수의 변화는 상류에서 하류로 내려갈수록 농경지나 주거지와 같은 외부 요인의 인위적인 교란의 가능성을 내포하고 있으며, 특히 민감종과 충식종에서는 감소하는 반면, 내성종과 육식종에서는 증가함을 보였다. 어류평가지수에 따라 두 개체군은 상관성의 차이를 보임에도 불구하고, 하류로 내려갈수록 피라미는 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보였으며, 참갈겨니 또한 1차부터 7차까지 모든 하천차수의 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보여 유사하게 확인되었다.
- 하천차수의 증가에 따라 감소하는 어류평가지수의 변화는 상류에서 하류로 내려갈수록 농경지나 주거지와 같은 외부 요인의 인위적인 교란의 가능성을 내포하고 있으며, 특히 민감종과 충식종에서는 감소하는 반면, 내성종과 육식종에서는 증가함을 보였다. 어류평가지수에 따라 두 개체군은 상관성의 차이를 보임에도 불구하고, 하류로 내려갈수록 피라미는 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보였으며, 참갈겨니 또한 1차부터 7차까지 모든 하천차수의 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보여 유사하게 확인되었다. 따라서 피라미와 참갈겨니 개체군의 출현 개체수는 하천차수에 따라 차이를 보였지만, 두 개체군은 같은 피라미속 어류로 산란습성 및 서식환경이 비교적 유사하기 때문에 상호 잠재적인 경쟁관계의 가능성을 가지고 있으며, 두 개체군의 경쟁관계에 따른 상호관계를 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 본 연구는 2008년부터 2016년까지 1차부터 7차까지 총12,873지점을 대상으로 하천차수별 어류분포를 조사하였다. 하천차수에 따른 피라미와 참갈겨니 개체군의 분포 양상에서 차이를 보였으며, 상관관계 분석 결과 두 개체군간 잠재적인 경쟁관계 가능성을 확인하였다. 두 개체군과 다른 공서 어류의 생태특성은 하천차수의 구배에 따라 중간종, 민감종, 내성종, 육식종, 초식종, 잡식종 등 뚜렷한 구배가 나타나는 반면, 충식종의 경우 뚜렷한 구배가 나타나지 않았다.
- 하천차수에 따른 피라미와 참갈겨니 개체군의 분포 양상에서 차이를 보였으며, 상관관계 분석 결과 두 개체군간 잠재적인 경쟁관계 가능성을 확인하였다. 두 개체군과 다른 공서 어류의 생태특성은 하천차수의 구배에 따라 중간종, 민감종, 내성종, 육식종, 초식종, 잡식종 등 뚜렷한 구배가 나타나는 반면, 충식종의 경우 뚜렷한 구배가 나타나지 않았다. 어류의 생태특성에 따르면, 피라미의 경우 중간종이면서 잡식종, 참갈겨니의 경우 민감종이면서 충식종으로 구분이 되는데, 두 개체군은 내성도 길드의 중간종과 민감종, 섭식 특성 길드의 잡식종과 충식종에서 유사한 상관관계의 변화를 보였지만, 두 개체군은 생태특성에 따른 각 기능군과 서로 다른 상관성의 차이를 보였다.
- 두 개체군과 다른 공서 어류의 생태특성은 하천차수의 구배에 따라 중간종, 민감종, 내성종, 육식종, 초식종, 잡식종 등 뚜렷한 구배가 나타나는 반면, 충식종의 경우 뚜렷한 구배가 나타나지 않았다. 어류의 생태특성에 따르면, 피라미의 경우 중간종이면서 잡식종, 참갈겨니의 경우 민감종이면서 충식종으로 구분이 되는데, 두 개체군은 내성도 길드의 중간종과 민감종, 섭식 특성 길드의 잡식종과 충식종에서 유사한 상관관계의 변화를 보였지만, 두 개체군은 생태특성에 따른 각 기능군과 서로 다른 상관성의 차이를 보였다. 어류평가지수는 하천차수의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 상관관계 분석 결과 두 개체군은 하천차수별 상관성의 차이를 보였지만, 1차에서 4차까지 유사한 상관관계의 변화를 보였으며, 5차부터 7차까지 차이를 보였다.
- 어류의 생태특성에 따르면, 피라미의 경우 중간종이면서 잡식종, 참갈겨니의 경우 민감종이면서 충식종으로 구분이 되는데, 두 개체군은 내성도 길드의 중간종과 민감종, 섭식 특성 길드의 잡식종과 충식종에서 유사한 상관관계의 변화를 보였지만, 두 개체군은 생태특성에 따른 각 기능군과 서로 다른 상관성의 차이를 보였다. 어류평가지수는 하천차수의 증가에 따라 감소하는 경향을 보였으며, 상관관계 분석 결과 두 개체군은 하천차수별 상관성의 차이를 보였지만, 1차에서 4차까지 유사한 상관관계의 변화를 보였으며, 5차부터 7차까지 차이를 보였다.
후속연구
- , 2005), 본 연구결과 또한 하천차수에 따라 피라미는 4차를 정점으로 3차부터 5차에서 높은 개체수가 확인되었고, 참갈겨니는 2차를 정점으로 1차부터 3차로 높은 개체수가 확인되어 일반적인 분포와 동일한 양상을 보였다. 하지만, 피라미의 경우 출현 개체수가 2차를 제외한 모든 하천차수에서 참갈겨니 개체수보다 높게 나타남으로서 두 개체군 간 분포 차이의 유무 및 관계에 대한 구체적인 연구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 6차와 7차에서 출현한 참갈겨니는 해당 하천차수에서 서식에 따른 출현보다는 강우기에 따른 하천범람 등 자연적 또는 인위적인 경로를 따라 인근 하천으로부터 유입된 출현으로 판단된다(Lee et al.
- 본 연구결과에 따르면 상류로 올라갈수록 두 개체군은 음의 상관관계로 상관성이 증가하여 서로 잠재적인 경쟁관계 가능성을 보인다. 따라서 향후 두 개체군의 경쟁관계에 따른 분포 차이를 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 어류평가지수에 따라 두 개체군은 상관성의 차이를 보임에도 불구하고, 하류로 내려갈수록 피라미는 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보였으며, 참갈겨니 또한 1차부터 7차까지 모든 하천차수의 양호한 환경에 서식하는 기능군과 높은 상관성을 보여 유사하게 확인되었다. 따라서 피라미와 참갈겨니 개체군의 출현 개체수는 하천차수에 따라 차이를 보였지만, 두 개체군은 같은 피라미속 어류로 산란습성 및 서식환경이 비교적 유사하기 때문에 상호 잠재적인 경쟁관계의 가능성을 가지고 있으며, 두 개체군의 경쟁관계에 따른 상호관계를 규명하기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한 공서 어류의 생태특성에 따른 두 개체군의 차이가 하천차수 구배에 따라 차이를 보여주고 있으나, 본 연구결과에서는 각 하천차수에 따른 뚜렷한 차이의 원인은 확인되지 않았다.
- 또한 공서 어류의 생태특성에 따른 두 개체군의 차이가 하천차수 구배에 따라 차이를 보여주고 있으나, 본 연구결과에서는 각 하천차수에 따른 뚜렷한 차이의 원인은 확인되지 않았다. 이는 동일한 하천차수에도 수계의 위치, 조사 지점 또는 구간의 차이, 수계 인근에 위치한 농경지나 도심지에 따른 영향 차이가 생태특성 변화에 중요한 요인으로 작용될 것으로 판단되며, 향후 연구에서는 각 지역별 및 수계별 환경요인에 따른 지표어종의 분포 특성 연구가 필요할 것으로 사료된다.
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