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질량 분석(質量分析) 또는 질량 분석법(質量分析法, 영어: mass spectrometry)은 시료의 화학적 조성을 분석하는 방법의 하나이다. 단백체학에서는 단백질 등과 같은 물질을 강한 전자빔 등으로 부수어서, 그 부분 질량을 계산하여 동정을 한다.