説明

自動分析装置

【課題】
近年、自動分析装置の分野では、分析項目の増加に伴い、液体の粘性や接触角など性質の異なる分析試薬の種類が増加し、今後も更なる増加が予測される。加えて、濃縮試薬を装置内の水にて希釈して使用するなど試薬形態も多様化し、希釈水の種類も多様化している。このような状況において、どのような項目に対しても充分な攪拌が実行できる自動分析装置を提供することにある。
【解決手段】
被攪拌物の攪拌において、同一試薬における攪拌操作の際に、試薬添加後、一定時間の経過後に攪拌の条件を変更することによって実現できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、血液,尿などの生体サンプルの定性,定量分析を行う自動分析装置に係り、特に生体サンプルと試薬を撹拌する攪拌手段を備えた自動分析装置に関する。
【背景技術】
【0002】
自動分析装置は、分析対象成分と反応する試薬をサンプルと混合,攪拌し、一定時間反応させた後、生化学分析では反応液の吸光度の変化を光度計により測定し、免疫,遺伝子分析では、分析対象成分と結合した標識体の数を光電子増倍管などの光量計で測定して分析を行う。攪拌手段としては、被攪拌液にヘラ状の攪拌子を浸し、回転または、往復運動させることにより被攪拌物を混合する接触式攪拌方法と、被攪拌物に音波を照射することによって被攪拌物を混合する非接触攪拌方式などがある。
【0003】
特許文献1には、試薬の種類,液量,希釈液の種類,液量,希釈倍率などの分析条件によって、攪拌子の回転速度,攪拌時間,回転攪拌子の被攪拌液に対する進入量を変更し、攪拌効率を高める技術が開示されている。また、特許文献2には、異なる反応容器内での被撹拌物の液面高さや、粘性・密度・表面張力といった被撹拌物の力学的特性を考慮することで、効果的な攪拌を可能にする技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】特開平9−145718号公報
【特許文献2】特開2005−99046号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、近年、自動分析装置の分野では、分析項目の増加に伴い、液体の粘性や接触角など性質の異なる分析試薬の種類が増加し、今後も更なる増加が予測される。加えて、濃縮試薬を装置内の水にて希釈して使用するなど試薬形態も多様化し、希釈水の種類も多様化している。このように多種多様な形態で使用される試薬全てを充分に攪拌するためには、従来のような一つの試薬に対応する攪拌条件が一つだけである攪拌方法では充分に攪拌が行えないことが懸念される。
【0006】
本発明の目的は、反応容器内でのサンプルおよび試薬の攪拌を行う際に、どのような項目であっても、充分な攪拌が実行できる自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的は、同一試薬における一連の攪拌操作の際に、一定時間経過後に攪拌の条件を変更することによって達成される。
【0008】
すなわち、被攪拌物に浸漬し回転または反復運動させることによって該被攪拌物を攪拌するへら状の攪拌子を複数有し、それぞれ独立に、分析項目に応じて攪拌子の回転数及び角度を変更することができる駆動手段を備えることを特徴とする自動分析装置においては、同一試薬における一連の攪拌操作の際に攪拌子の回転数及び角度を変更し、二種類以上の攪拌条件で攪拌を行うことで解決される。
【0009】
また、被攪拌物に音波を照射することによって攪拌を行うことを特徴とする自動分析装置においては、同一試薬における一連の攪拌操作の際に、圧電素子上の電極の選択及び、音波照射強度を変更することによって解決できる。
【発明の効果】
【0010】
以上説明した本発明により、検体と試薬の混合液を攪拌する手段に対して、同一試薬に二種類以上の異なる攪拌条件で駆動するように制御する制御手段を備えることを特徴とする自動分析装置において、攪拌子を有する装置では、その回転速度,攪拌時間を変更することによって、音波発生手段を有する装置では圧電素子上の電極の選択と、音波照射強度の変更を実行することによって、どのような項目であっても、充分な攪拌が行える自動分析装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【0012】
図1は、本発明を適用した代表的な自動分析装置の概略図であり、攪拌機構として圧電素子を備えた自動分析装置である。また、図2は、図1に示す自動分析装置に装備されている攪拌機構7周辺の概略構成図である。
【0013】
本実施形態に係る自動分析装置は、図1に示すように、主として、サンプルディスク1,試薬ディスク2,反応ディスク3,反応槽4,サンプリング機構5,ピペッティング機構6,攪拌機構7,測光機構8,洗浄機構9,表示部10,入力部11,記憶部12,制御部13を備えて構成されている。サンプルディスク1には、採取したサンプルが入れられた複数の試料容器16が、円形ディスク17の円周上に固定されて並べられており、円形ディスク17は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。試薬ディスク2には、サンプルと混合して反応させるための試薬が入れられた複数の試薬ボトル18が円形ディスク19の円周上に固定されて並べられており、その周囲は、温度制御された保冷庫20になっている。また、円形ディスク19は、図示しないモータや回転軸等から構成される駆動機構により、位置決め可能に周方向回転する。反応ディスク3には、サンプルおよび試薬を入れるための反応容器21を保持した反応容器ホルダ22が、複数取り付けられており、駆動機構23により、周方向回転と停止とを一定サイクルで繰り返して、反応容器21を間欠移送する。反応槽4は、反応容器21の移動軌跡に沿って設置され、サンプルと試薬の化学反応を促進するために、例えば、温度制御された恒温水により、反応容器21内の反応液を一定温度に制御する恒温槽である。反応容器21は反応槽4内を移動する。サンプリング機構5は、プローブ24と、支承軸25に取り付けられたアーム26と、支承軸25を回転中心にサンプルディスク1と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、サンプルディスク1の回転と共に定位置に移送されてくる試料容器16内のサンプルを、反応容器21に供給する。同様に、ピペッティング機構6は、プローブ27と、支承軸28に取り付けられたアーム29と、支承軸28を回転中心に試薬ディスク2と反応ディスク3との間を往復可能にする駆動機構とを備えて構成され、予め定められたシーケンスに従って、試薬ディスク2の回転と共に定位置に移送されてくる試薬ボトル18内の試薬を、反応容器21に供給する。なお、試料容器16および試薬ボトル18の各々には、異なる種類のサンプルおよび試薬が入れられており、必要量が反応容器21に供給される。攪拌機構7は、その位置(攪拌位置)に移送されてきた反応容器21内のサンプルおよび試薬を撹拌して混合する攪拌機構である。本発明における攪拌機構の方式は攪拌子による接触式攪拌方式及び、超音波等による非接触式攪拌方式のいずれにおいても、同等の効果を発揮することができる。
【0014】
その一例として図2を用い、非接触攪拌方式の攪拌機構の例を示して説明する。攪拌機構7は、攪拌位置で反応容器21の側面から音波を照射可能になる位置に固定した固定部31と、圧電素子(図2の30)を駆動する圧電素子ドライバ14と、攪拌機構コントローラ15とを含み構成される。攪拌機構コントローラ15は、制御部13に接続され、圧電素子ドライバ14を駆動すると共に、攪拌機構7全体を制御する。固定部31には、音源となる圧電素子30が、その片面が反応槽4の恒温水に浸されるようにして設けられている。圧電素子30は、電極32を複数個持ち、圧電素子ドライバ14によって所定の周波数で加振され、加振される電極32によって音波の照射位置を変えることが可能な構成となっている。測光機構8は、図示していないが、光源と、光度計と、レンズと、測光信号処理部とを備えて構成され、反応容器21内の反応液の吸光度を測定するなど、サンプルの物性を光で測定する。洗浄機構9は、複数のノズル33と、その上下駆動機構34とを備えて構成され、反応容器21内の反応液を吸引し、洗浄液を吐き出し、その位置(洗浄位置)に移送されてきた反応容器21を洗浄する。表示部10は、分析項目や分析結果等の各種画面表示を行い、入力部11は、分析項目等の各種情報の入力を行う。また、記憶部12は、各機構を制御するための予め定めたシーケンス(プログラム)や分析項目等の各種情報を記憶している。
【0015】
図2において、サンプルおよび試薬が注入された反応容器21は、反応容器ホルダ22によって反応ディスク3に固定され、反応ディスク3の周方向回転に従って、恒温水を入れた反応槽4に浸漬された状態で移動する。そして、攪拌位置に移送されて停止すると、圧電素子30が、圧電素子ドライバ14によって所定の周波数で加振される。圧電素子30が加振されることによって発生された振動は、反応槽4の恒温水内を音波として伝播し、反応容器21の側面に到達する。この音波は、反応容器21の壁面を通過して、内部の被撹拌物であるサンプルおよび試薬に到達する。伝達された振動波は、被攪拌物の気液界面に作用し、旋回流を引き起こす。この旋回流によって、サンプルおよび試薬の撹拌が行われる。
【0016】
以上のように構成された自動分析装置の動作について、以下に説明する。
【0017】
まず、洗浄機構9により洗浄された反応容器21が、反応ディスク3の駆動によって試料注入位置に移送されてくると、サンプルディスク1が回転し、サンプルが入った試料容器16をサンプリング位置に移送する。試薬ディスク2も同様に、所望の試薬ボトル18をピペッティング位置へ移送する。
【0018】
続いて、サンプリング機構5が動作し、プローブ24を用いて、サンプリング位置に移送されてきた試料容器16から、試料注入位置に移送されてきた反応容器21へサンプルを注入する。サンプルが注入された反応容器21は、試薬注入位置に移送され、ピペッティング機構6の動作により、試薬ディスク2上のピペッティング位置に移送されてきた試薬ボトル18から、試薬注入位置に移送されてきた反応容器21へ試薬が注入される。
【0019】
その後、反応容器21は、攪拌位置に移送され、攪拌機構7により、サンプルおよび試薬の攪拌が行われる。
【0020】
攪拌が完了した反応液は、反応容器21が光源と光度計との間を通過する際に、測光機構8により吸光度が測定される。この測定は、数サイクル間行われ、測定が終了した反応容器21は、洗浄機構9により洗浄される。
【0021】
このような一連の動作が、各反応容器21に対して実行され、本実施形態に係る自動分析装置による分析が行われる。
【0022】
さて、攪拌機構7による攪拌において、本実施形態の特徴となる点について詳細に説明する。
【0023】
本実施形態においては、攪拌機構7は、反応容器21が攪拌位置に移送されてくるまでに、制御部13の指示に従って、音波の照射位置および、音波の照射強度を決定する。この時、液量および液性に応じて、電極の選択と音波照射強度が決定される。これは、攪拌パラメーターとして記憶部12に格納されたテーブルから、分析項目ごとに検索することによって実行される。更に、攪拌時には、一定時間の経過後には、電極の選択と音波照射強度を変更して、段階的な攪拌が行えるようにする。
【0024】
処理能力の低い装置においては、一度の攪拌で充分に攪拌時間が確保されるため、同一素子に対して二つ以上の攪拌パラメーターを用いて攪拌を実行することが出来る。図3には、一つの攪拌素子に対し、二つの攪拌パラメーターを適用する例を示した。反応容器21が回転し、検体と試薬の混合液の入ったセルが攪拌機構7aの前に移送されると反応容器21は停止し、攪拌機構7aが駆動する。このときのパラメーターが、第一試薬添加後、第一回目の攪拌パラメーター301である。一定時間経過後に301とは異なる、パラメーター302に変更され、攪拌が行われる。さらに、数分後には、第二試薬が添加され、第一試薬の時と同様に、反応容器21が回転し、検体と試薬の混合液の入ったセルが攪拌機構7aの前に移送されると反応容器21は停止し、攪拌機構7aが駆動する。このときのパラメーターが、第二試薬添加後、第一回目の攪拌パラメーター303である。その後、パラメーター304への切り替えが行われ、攪拌が行われる。攪拌パラメーターの変更例を図4,図5を用いて説明する。例えば、濃縮試薬を用いた分析において、希釈水と比較して試薬の接触角が著しく小さい場合を考える。ここで、仮想の試薬の液性例を図4に示し、そのときの攪拌パラメーターを図5に示す。ここで圧電素子30は、10個のセグメントに、最上部を1として分割し、電圧は最も大きいものを1として10段階に切り替えが可能であるとする。従来の設定では、希釈水と試薬の混合液の液量と液性に沿った攪拌パラメーター501を採用した。このときの音波照射強度は5で中程度である。しかし、本ケースでは、希釈水/試薬の比率は13:2と圧倒的に希釈水が多い。このような場合、試薬吐出直後の希釈水と試薬の混合が進んでいない状態においては、希釈水の液性に沿った攪拌パラメーター502を採用するのが良い。したがって、音波照射程度は、3となり、比較的強い。最初の音波照射後は、希釈水と試薬が混合された状態にあるので、混合液の液性に沿った攪拌パラメーター501を採用する。これは、従来の設定で使用していたものと同じである。また、粘性の違いによって、同じ液量でも使用するセグメントの位置を変えることもある。
【0025】
さらに、二種類以上の試薬を使用する際にも同様に、第一試薬と第二試薬で液性が著しく異なる場合には、一定時間の経過後に使用する電極の選択と音波照射強度の変更を行うことによって効果的な攪拌を実現できる。
【0026】
ところで、処理能力の高い装置については一度の攪拌では充分な音波照射時間が確保できないために、複数の攪拌素子を利用することがある。図6に二つの攪拌素子に異なる攪拌パラメーターを設定する例を示した。反応容器21が回転し、検体と試薬の混合液の入ったセルが攪拌機構7b−1の前に移動してくると反応容器21は停止し、攪拌機構7b−1が601の攪拌パラメーターにて駆動する。続いて再び、検体と試薬の混合液の入ったセルが攪拌機構7b−2の前に移動してくると反応容器21は停止し、攪拌機構7b−2は602の攪拌パラメーターにて駆動する。さらに、数分後には、第二試薬が添加され、第一試薬の時と同様に、反応容器21が回転し、検体と試薬の混合液の入ったセルは攪拌機構7b−1の前で603の攪拌パラメーター、攪拌機構7b−2の前で604の攪拌パラメーターにて駆動する。
【0027】
このようにして、一つの試薬に対し、異なる二つの攪拌パラメーターを採用した攪拌機構を適用させることで、充分な攪拌効果を得られる。
【0028】
処理能力がさらに高くなった場合には、攪拌機構をさらに増やすことも可能である。例えば、二試薬を用いた分析において、第一試薬と第二試薬で異なる攪拌機構を使用することが考えられる。その場合の構造は図7のように拡張できる。第一試薬添加後、攪拌機構7c−1が攪拌パラメーター701を実行し、攪拌機構7c−2が攪拌パラメーター702を実行する。さらに、第二試薬添加後には、攪拌機構7d−1が攪拌パラメーター703を実行し、攪拌機構7d−2が攪拌パラメーター704を実行するという具合である。
【0029】
さらに、別の実施形態として、反応容器の回転/停止のサイクルを複数回繰り返した後に測光を行う方法もある。図8にその例を示した。処理能力の高い装置において小型化が進んだ場合、複数の攪拌素子を備えることが出来なくなることが考えられる。この場合、一つの攪拌機構であっても、攪拌機構の前を通過する度に音波を照射することで充分に攪拌を行ってから測光を開始することで解決できる。すなわち、第一試薬添加後、攪拌機構7eが攪拌パラメーター801を実行する。一回の攪拌では攪拌パラメーターを切り替える十分な時間がないため、そのまま反応容器21の回転/停止のサイクルを数回繰り返し、反応容器21が一周するまで繰り返す。再び、検体と試薬の混合液の入ったセルが攪拌機構7eの前に移動してくると攪拌機構7eは、攪拌パラメーター802を実行する。さらに、第二試薬添加後には、攪拌機構7eは攪拌パラメーター803を実行し、反応容器21が一周した後に攪拌パラメーター804を実行する。
【0030】
攪拌子による接触式の攪拌方式について、攪拌子の概略図を図9に示す。この場合でも、非接触式攪拌機構の場合と同様に、添加する試薬に応じて一定時間の経過後に攪拌条件を変更することによって、効果的な攪拌を実現できる。例えば、攪拌パラメーターの変更例として図4に示す仮想の試薬を考えるとき、攪拌パラメーターの変更例は図5と同様の概念で置き換えることができる。すなわち、図4の仮想試薬において、従来の設定では、希釈水と試薬の混合液の液量と液性に沿った攪拌パラメーター501を採用していた。このときの攪拌パラメーターは、攪拌子を中程度の攪拌速度と設定する。しかし、本ケースのように、希釈水/試薬の比率は13:2と圧倒的に希釈水が多い場合、試薬吐出直後の希釈水と試薬の混合が進んでいない状態においては、希釈水の液性に沿った攪拌パラメーター502を採用するのが良い。この場合、攪拌パラメーター501に比べ、攪拌子の攪拌速度を速くする。パラメーター502で一定時間の攪拌した後には、希釈水と試薬が混合された状態にあるので、混合液の液性に沿って中程度の速度で回転する攪拌パラメーター501を採用する。これは、従来の設定で使用していたものと同じである。このようなパラメーターの変更は、回転速度変更の他に、攪拌時間,攪拌子の被攪拌液に対する進入量などの変更によっても実現できる。
【0031】
このように、一定時間の経過後にパラメーターを変更することによって、あらゆる装置に対して、どのような項目においても充分な攪拌を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の構成を示す斜視図。
【図2】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構周辺の断面図。
【図3】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構の、駆動パターンの一例。
【図4】本発明の実施形態に係わる試薬の液性と攪拌パラメーターの一例。
【図5】本発明の実施形態に係わる試薬の液性と攪拌機構の設定条件の一例。
【図6】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構の、駆動パターンの一例。
【図7】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構の拡張例。
【図8】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構の拡張例。
【図9】本発明の実施形態に係わる自動分析装置の装備されている撹拌機構周辺の断面図。
【符号の説明】
【0033】
1 サンプルディスク
2 試薬ディスク
3 反応ディスク
4 反応槽
5 サンプリング機構
6 ピペッティング機構
7 攪拌機構
8 測光機構
9 洗浄機構
10 表示部
11 入力部
12 記憶部
13 制御部
14 圧電素子ドライバ
15 攪拌機構コントローラ
16 試料容器
17,19 円形ディスク
18 試薬ボトル
20 保冷庫
21 反応容器
22 反応容器ホルダ
23 駆動機構
24,27 プローブ
25,28 支承軸
26,29 アーム
30 圧電素子
31 固定部
32 電極
33 ノズル
34 上下駆動機構
35 攪拌子
301 攪拌素子一つの場合の、第一試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
302 攪拌素子一つの場合の、第一試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
303 攪拌素子一つの場合の、第二試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
304 攪拌素子一つの場合の、第二試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
501 従来の攪拌パラメーター
502 試薬添加後、一回目に行う攪拌の攪拌パラメーター
601 攪拌素子二つの場合の、第一試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
602 攪拌素子二つの場合の、第一試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
603 攪拌素子二つの場合の、第二試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
604 攪拌素子二つの場合の、第二試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
701 攪拌素子四つの場合の、第一試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
702 攪拌素子四つの場合の、第一試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
703 攪拌素子四つの場合の、第二試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
704 攪拌素子四つの場合の、第二試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
801 処理能力が高いが、攪拌素子を一つしか持たない場合における、第一試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
802 同上、第一試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター
803 同上、第二試薬添加後、一回目の攪拌パラメーター
804 同上、第二試薬添加後、二回目の攪拌パラメーター

【特許請求の範囲】
【請求項1】
検体と試薬の混合液を攪拌する手段に対して、試薬添加後に混合液を攪拌するに際し、同一試薬に二種類以上の異なる攪拌条件を適用させるように制御することを特徴とする攪拌方法。
【請求項2】
検体と試薬の混合液を攪拌する手段に対して、試薬添加後に混合液を攪拌するに際し、同一試薬に二種類以上の異なる攪拌条件を適用させるように制御する制御手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項3】
請求項2に記載の自動分析装置において、上記攪拌手段を複数有し、同一の混合液を攪拌するに際して、前記攪拌手段をそれぞれ異なる攪拌条件で駆動するように制御する制御手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項4】
請求項2に記載の自動分析装置において、被攪拌物に浸漬し回転または反復運動させることによって該被攪拌物を攪拌するへら状の攪拌子を有し、添加する試薬に応じて、前記攪拌子の回転速度,攪拌時間,前記攪拌子の被攪拌液に対する進入量の少なくともいずれか一つを変更することができる駆動手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項5】
請求項4に記載の自動分析装置において、被攪拌物に浸漬し回転または反復運動させることによって該被攪拌物を攪拌するへら状の攪拌子を複数有し、添加する試薬に応じて、前記攪拌子の回転速度,攪拌時間,前記攪拌子の被攪拌液に対する進入量の少なくともいずれか一つを変更することができる駆動手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項6】
請求項5に記載の自動分析装置において、上記攪拌子に対して形状の異なるものを複数種類有し、添加する試薬に応じて選択する攪拌子を変更させるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。
【請求項7】
請求項4に記載の自動分析装置において、前記攪拌子の回転速度,攪拌時間,前記攪拌子の被攪拌液に対する進入量の変更を攪拌条件のパラメーターテーブルとして記憶することのできる記憶手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項8】
請求項6に記載の自動分析装置において、添加する試薬に応じて攪拌子の変更をパラメーターテーブルとして記憶することのできる記憶手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項9】
請求項2に記載の自動分析装置において、被攪拌物に音波を照射することによって攪拌を行うことを特徴とする自動分析装置。
【請求項10】
請求項9に記載の自動分析装置において、音波発生源として複数の電極を備える圧電素子に対し、使用する電極の選択及び、音波照射強度を変更させるように制御する制御手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項11】
請求項10に記載の自動分析装置において、使用する電極の選択及び、音波照射強度の変更を攪拌条件のパラメーターテーブルとして記憶することのできる記憶手段を備えることを特徴とする自動分析装置。
【請求項12】
被攪拌液を攪拌する攪拌手段を備えた自動分析装置において、
前記攪拌手段により同一の被攪拌液を攪拌するに際して、時間の経過に応じて異なる条件で攪拌するように前記攪拌手段を制御する制御手段を備えたことを特徴とする自動分析装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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