JP2014095709A - 自動分析装置用試薬ステーション - Google Patents

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Abstract

【課題】試薬ステーションに試薬容器を装填する方法に関し、融通性をさらに向上させ、プロセス中の装置内作業ステップを妨げずに、可能な限り使用者による試薬容器の連続的交換を可能にする。
【解決手段】第1及び第2の試薬容器保管器(2,10)と、試薬容器(16)を第1の試薬容器保管器(2)と第2の試薬容器保管器(10)との間で移送する移送装置(20)と、を備える自動分析装置の試薬ステーション(1)。第2の試薬容器保管器(10)の受容位置(14)を環状に配置し、第2の試薬容器保管器(10)を回転可能に搭載する。使用者は第2の試薬容器保管器(10)の受容位置(14)にアクセス可能である。
【選択図】図1

Description

本発明は、実験室診断用自動分析装置の分野に属し、第1及び第2の試薬容器保管器と、試薬容器を第1の試薬容器保管器と第2の試薬容器保管器との間で移送する移送装置と、を備える自動分析装置用試薬ステーションに関する。より詳細には、本発明は自動分析装置に試薬容器を装填する方法に関する。
体液サンプル又は生物学的サンプル中の生理学的パラメータを決定する多数の検出及び分析方法は、昨今、自動方式で、大量に自動分析装置で、また、いわゆるインビトロ診断システムでも実行される。
現在の分析装置は、多数の検出反応及び分析を1つのサンプルで実行することができる。自動方式で多数の実験を実行するには、例えば把持機能を有する移送アーム、搬送ベルト、又は回転可能な搬送ホイールのようなサンプル容器、反応容器、及び試薬容器を空間的に移送するための、さらに例えばピペッティング装置のように液体を移送するための、様々な装置が必要である。当該装置は、適切なソフトウェアによりほぼ独立した方法で所望の分析のための作業ステップを計画して順次処理することができる制御ユニットを備える。
このような自動運転分析装置に使用される測定システムの多くは、光度測定原理に基づいている。これらの方法は、液体サンプル中の分析物の定性及び定量的検出を可能にする。例えば分析物の濃度又は活性のような臨床的に関係があるパラメータは、多くの場合、例えば血液、血漿、血清、又は尿などの患者の体液の一部を反応容器内で1つ以上の検査試薬と混合し、その結果、検査混合物の光学的又は他の物理的特性に測定可能な変化をもたらす生化学的反応が開始されることによって、決定される。
分析に必要な試薬は通常、装置内の試薬ステーションの試薬容器保管器内の適切な試薬容器に保管される。多くの様々なタイプの分析が実行される結果、この試薬容器保管器は通常、試薬容器の多数の受容位置を含み、多くの場合、試薬の貯蔵寿命を確保するために冷却ユニットをさらに備える。分析装置は、自動方式で試薬容器保管器にアクセスし、必要に応じてピペッティング装置を有する移送アームによって個々の分析に必要な試薬を採取する。
試薬容器の1つを使い切った場合、又はそれが使用期限を越えた場合には交換する必要がある。これは使用者が手動で実施しなければならない。ここで生じる問題は、分析装置の運転中に試薬容器を手動で交換すると、装置の運転が中断され、検査のスループットが減少することである。何故なら、装置の作業プロセスを中断することによって、又は少なくとも試薬容器に対するピペッティング装置のアクセスを中断することによって、第一に、試薬容器にアクセスしたときに、例えばピペッティング装置又は回転する搬送ホイールのような装置の可動部によって使用者が負傷しないようにすること、第二に、可動部が損傷しないようにすること、を確保する必要があるからである。
これまで、この問題は、順次処理を完全に中断するか、又は装置の試薬容器保管器への使用者のアクセスオプションを時間的に制限することによって、解決していた。
そこで、先行技術では、別個の第2の試薬容器保管器によって実行される試薬容器保管器の装填を提供する分析装置が開示されている。一例を示すと、このために引き出しが設けられ、その中に新しい試薬容器が使用者によって連続的に挿入される。新しい試薬は、その後、移送装置によって自動方式で主試薬容器へと運搬される。
その結果、分析をより迅速に自動的に順次処理することが可能になる。現在の運転を中断せずに試薬容器の交換を実行できるからである。これは、分析装置の運転中に、試薬液を移送するためにピペッティング装置によって連続的にアクセスされる第1の試薬容器保管器に手動で直接アクセスすることを完全に防止し、対応する受容位置への新しい試薬容器の装填を、使用者が手動で行うのでなく、適切な移送装置によって自動方式で実行することによって、達成される。
本発明の目的は、融通性をさらに向上させ、プロセス中の装置内作業ステップを妨げずに、可能な限り使用者による試薬容器の連続的交換を可能にする、自動分析装置用試薬ステーションを提供することである。
本発明によれば、上記目的は、第2の試薬容器保管器の受容位置を環状に配置し、該第2の試薬容器保管器を回転可能に搭載することによって、達成される。そのために、試薬容器保管器は、例えばステッパモータのような制御可能な回転機構を有することが有利である。
試薬容器保管器の回転可能な設計と組み合わせて受容位置を環状に配置した結果、移送装置が、受容位置のそれぞれにアクセスすることができる。これも妥当であるが、移送装置を直線搬送用に特に簡単な方法で設計した場合、より適切である。この結果、取り出しプロセスと装填プロセスとを同時に実行できるようになり、装填する試薬容器と取り出す試薬容器との順序を制御ユニットによって完全に柔軟な方法で計画し、既に計画された分析作業ステップに最適化した方法で統合することが可能である。使用者による手動でのアクセスは第2の試薬容器保管器の受容位置に制限され、これに対しピペッティング装置は分析中に連続的に自動アクセスしていない。むしろ、第2の試薬容器保管器は、複数の試薬容器の装填、取り出し、及び保管のためだけに設けられているにすぎない。したがって、第2の試薬容器へのアクセスは、一方の側では例えばアクセスウィンドウのような使用者アクセス手段を通して手動で実行され、他方の側では移送装置によって自動化される。
新しい試薬容器は、装置への装填に関し、第2の試薬容器保管器に手動で挿入される。制御ユニットが現在の分析に悪影響がない適切な時間を設定するとすぐに、新しい試薬容器が移送装置によって第2の試薬容器保管器から第1の試薬容器保管器へ移送される。逆に、使用済みの、もはや必要でない試薬容器は、移送装置によって第1の試薬容器保管器から第2の試薬容器保管器へ移送される。使用済みの試薬容器は、手動で第2の試薬容器保管器から取り出され、装置から取り出される。
第1の試薬容器保管器の受容位置も環状に配置すると有利である。この場合は、複数の受容位置を複数の同心円上に環状に配置することが好ましく、受容位置は放射相称に配置される。これによって、移送システムが直線の設計の場合でも、第1の試薬保管器の全位置にアクセスすることができる。
回転可能に搭載された試薬容器保管器において受容位置を環状に配置することにより、すべての受容位置に、同時に移送装置の特に簡単な設計で、すなわち試薬容器保管器の中心位置へ配向されたラインに沿ってのみ移動可能な移送装置の把持機構によって、アクセスすることができる。この方式によれば、個々の受容位置が把持機構の下で試薬容器保管器の回転によって移動するから、把持機構は一次元で移動するだけでよい。この場合、受容位置は放射相称に配置されることが好ましい。
使用者アクセス手段によって、使用者は、試薬ステーションの第2の試薬容器保管器にある試薬容器に対し、少なくとも1つの受容位置にアクセスすることができる。自動分析装置の試薬ステーションは、一部の非常に敏感な試薬を望ましくない温度変動又は露光から保護するために、通常は少なくとも分析装置のハウジングによって囲まれている。使用者アクセス手段は、アクセスウィンドウの形態で、すなわち、分析装置のハウジングにある開口の形態で実現することができ、これは試薬ステーションが配置されている装置の内部と装置の周囲との間のコネクションを形成する。使用者アクセス手段は、例えばフラップ又はスライド式ドアによって閉鎖することができる閉鎖可能なアクセスウィンドウであることが好ましい。
移送装置は、試薬容器を第1の試薬容器保管器と第2の試薬容器保管器との間で双方向に移送する働きをする。移送装置は、移送する試薬容器のタイプに応じて異なる設計とされ得る。移送装置は、試薬容器を受容位置から持ち上げるか、又はそこに配置するように設計された把持機構を備えることが好ましい。このために、把持機構は、第1の試薬容器保管器と第2の試薬容器保管器との間に延在する案内レールに移動可能に配置することが好ましい。把持機構は、あるいはロボットアームに設けたものでもよい。好ましい態様では、把持機構は、試薬容器保管器の受容位置が占有されているか否かを判断可能にするためのセンサを装備することができる。
試薬ステーションはさらに、第2の試薬容器保管器の所定の位置において、使用者が手でアクセスできる位置とは異なる試薬容器の受容位置に常に移送装置がアクセスするように制御を行う制御ユニットを、備えることが好ましい。これは第一に、殊に高いレベルの操作安全性を可能にする。第二に、これは殊に効率的な交換を可能にする。すなわち、使用者は、回転可能な第2の試薬容器保管器の受容位置に試薬容器を挿入した後、第2の試薬容器保管器の他の受容位置へアクセスできるように、回転機構を手動で制御する。これにより、再度、試薬容器を挿入したり取り出したりするなどが可能になる。使用者がすべての試薬容器を挿入すると、これに応じて移送装置が自動方式で動作可能となり、制御ユニットが規定に応じて試薬容器保管器の回転機構及び移送装置を制御し、試薬容器を第2の試薬容器保管器から第1の試薬容器保管器へ移送する。
有利な態様では、制御ユニットは、使用者が第2の試薬容器保管器の受容位置にアクセスした場合、移送システムがそれにアクセスしないように制御を行う。分析のためのピペッティング装置による第2の試薬容器保管器への自動アクセスはないが、移送装置による自動アクセスは頻繁にある。使用者が手動でアクセスする場合は移送装置による自動アクセスが防止されるように制御ユニットを構成することにより、操作安全性が向上する。すなわち、使用者が第2の試薬容器保管器の領域で負傷する危険がなくなるからである。このために、制御ユニットは安全機構に接続される。一例を示すと、使用者アクセス手段の領域における光電バリアによって安全を確保することができる。光電バリアは使用者のアクセスが検知されると直ちに移送装置のアクセスを中断する。使用者アクセス手段がアクセスウィンドウとして実施される場合は、ドア又はフラップが閉鎖状態にあるときにしか移送装置が受容位置にアクセスできないようにして、閉鎖可能なドア又はフラップで対策を講じることができる。
他の有利な態様では、試薬ステーションは試薬容器の識別機構を備える。識別機構は、例えば試薬容器に印刷された情報を読み出すべく、バーコード読み取り装置、QRコード(登録商標)読み取り装置、又はRFID読み取り装置を備えることができる。あるいは、識別機構は、各種の試薬容器を識別するために試薬容器のデジタル画像を撮って記憶情報と比較するデジタルカメラを備えることができる。
識別機構は、第2の試薬容器保管器と第1の試薬容器保管器との間の移送路に沿って設けるか又は移送装置自体に設け、新しく装填された試薬の種類を、第2の試薬容器保管器から第1の試薬容器保管器へ移送する間に設定して記憶してしまえるようにすることが好ましい。その結果、制御ユニットは移送中に適切な情報を取得できるので、第1の試薬容器保管器に装填した後になって情報を設定する必要がない。これによって得られる利点は、第1の試薬容器保管器であっても第2の試薬容器保管器であっても、受容位置の間の距離又は試薬容器保管器の縁から受容位置までの距離を、そこで情報を読み出してしまえる程度に大きく設計する必要がない、ということである。この結果、一定の区域において試薬容器保管器に収容できる試薬容器が多くなり、装置を、よりダウンサイジングの設計にすることができる。
他の有利な態様では、試薬ステーションは、試薬容器を振盪する振盪機構を備える。これは、沈殿又は未混合を回避するために一部の試薬が振盪を必要とするからである。
振盪機構は、第2の試薬容器保管器と第1の試薬容器保管器との間の移送路に沿って又は移送装置自体に取り付けて、第2の試薬容器保管器から第1の試薬容器保管器への移送の間に試薬容器を振盪できるようにすることが好ましい。
振盪機構は、試薬容器が第2の試薬容器保管器から取り出されて識別機構により振盪すべき試薬であると識別された後に移送される先の、試薬容器に対する特殊な受容位置の形態で、実現することができる。一例を示すと、振盪用の特殊な受容位置は、振動テーブルの原理に従って、又はヘッドによって回転するホルダの形態で実現することができる。あるいは、振盪機構は、移送装置によって試薬容器が偏心機構に接触すると回転動作を実行して試薬容器に機械的振動を与えるボルテックスミキサーの原理に従う回転偏心機構で、構成することができる。
別の態様では、振盪機構を移送装置に統合することができる。一例を示すと、試薬容器に対する把持機構を設けたアームが、その把持機構が移送プロセス中に振盪動作を実行できるようにして実現され、制御される。
本発明のもう1つの対象は、本発明に係る試薬ステーションを備えた自動分析装置である。
本発明はさらに、自動分析装置に少なくとも1つの試薬容器を装填する方法に関する。本発明に係る当該方法は、以下の方法ステップを含む。
a)試薬容器を第2の試薬容器保管器の受容位置に配置する。
b)この第2の試薬容器保管器を、移送装置が受容位置にアクセスできる位置へ回転させる。
c)移送装置によって試薬容器を受容位置から取り出す。
d)この移送装置によって試薬容器を第1の試薬容器保管器の受容位置へ移送する。
e)この移送装置によって試薬容器を第1の試薬容器保管器の受容位置に配置する。
試薬容器は、使用者によって手動で第2の試薬容器保管器の受容位置に配置することができる。
当該方法の別の好ましい態様では、第1の試薬容器保管器の受容位置へ移送する間に、試薬容器の識別に関する又は容器内容に関する情報を捕捉する識別機構、例えばバーコードスキャナ、デジタルカメラ、又はRFID読み取り装置、に試薬容器を通す。
他の好ましい態様では、試薬容器を第1の試薬容器保管器の受容位置に配置する前に、当該試薬容器を振盪する。
本発明によって得られる利点は、環状に配置された受容位置を有する2つの独立した回転可能な試薬容器保管器が線形移送装置によって組み合わせられていて、当該構造を使用することによって分析装置の運転安全性及び分析スループットが大幅に改善される点、にある。さらに、必要な試薬容器の装填及び取り出しを使用者が自身の望む時に実行できるから、使用者にとっての使い易さも向上する。組み入れられた振盪機能と識別機能がシステムのスループットを低下させることはない。
このような仕組みは、使用者が複数の試薬容器を装填したり、装填及び取り出しを同時にしたりすることができるという点で、さらに有利である。受容位置を1つだけ有する第2の試薬容器保管器を想定した場合、試薬容器の挿入に危険を伴うことはない。しかし、使用者はこの場合、制御ユニットのプロセス計画に応じて移送装置がその試薬容器を取り出すまで待機する必要がある。このことが、複数の受容位置によって回避される。また、第2の試薬容器保管器の複数の受容位置は、使用者アクセス手段によって使用者が一度にアクセス可能である。加えて、1回に1つの受容位置にしかそれぞれ手動アクセスできないようにする対策を講じることができる。
本発明は、図面に基づいてさらに詳細に説明される。
分析装置の試薬ステーションを示す概略図。
図1は、詳細には図示されていない分析装置の、試薬ステーション1の構成を概略的に示す。試薬ステーション1は、体液の複数のサンプルの分析を自動方式で実行する際に分析装置1がピペッティング装置(詳細は図示せず)でアクセスする、第1の試薬容器保管器2を有する。作業ステップを計画し、使用者所望の分析に入るために、分析装置1は、パソコンとして設計された制御ユニット(詳細は図示せず)を有する。
第1の試薬容器保管器2は円形に設計され、軸4を中心に回転可能に搭載される。その回転は制御ユニットにより制御される。第1の試薬容器保管器2は冷却ユニット6により囲まれており、これによって第1の試薬容器保管器2内の試薬の貯蔵寿命を確保する。なお、試薬容器自体は図示されていない。図示してあるのは試薬容器の受容位置8のみであり、これらは、軸4を中心した3つの異なる半径を有する同心円上に配置される。本例の場合、個々の円上に、内側から外側へ順に、6個、18個、24個の受容位置8がそれぞれ含まれ、合計で48個の受容位置8が存在する。
ルーチン作業の間、第1の試薬容器保管器2は使用者からアクセス不可能である。試薬ステーション1は、試薬容器を装填し、取り出すために、軸12を中心に回転可能に搭載された第2の試薬容器保管器10を有する。第2の試薬容器保管器10は、試薬容器に対する受容位置14を8個、軸12を中心に環状に配置して備える。受容位置14の1つに試薬容器16が図示されている。使用者は、詳細を図示していないが、静止した、つまり一緒には回転しないアクセスウィンドウによって、受容位置14の1つにアクセスすることができる。アクセスウィンドウは位置18に配置され、閉鎖可能なドアを有する。
試薬ステーション1はさらに、試薬容器16を受容位置8,14から持ち上げ、またそれに挿入するように構成された把持機構22をもつ移送装置20を備える。把持機構22は、2つの軸4,12間でほぼ直線状に延在する案内レール24に、移動可能に配置される。試薬ステーション1はさらに、第2の試薬容器保管器10を自動回転させる回転機構26を備える。把持機構22はセンサを装備し、これによって制御ユニットは、個々の受容位置8,14が占有されているか否かを確認することができる。
例えば使用期限切れや使用に起因して、第1の試薬容器保管器2から1つ以上の試薬容器16を取り出す際、該当する試薬容器16は、移送装置20によって第1の試薬容器保管器2から第2の試薬容器保管器10へ移送される。このプロセスは制御ユニットによって自動的に実行され、該プロセスに必要な作業ステップが分析手順に統合されて中断に至らないようになっている。
このためにまず、第1の試薬容器保管器2が、交換対象の試薬容器16が入っている該当の受容位置8を案内レール24の下に位置決めするように、軸4を中心に回転する。把持機構22がその試薬容器16を取り出し、案内レール24に沿って第2の試薬容器保管器10へ搬送する。第2の試薬容器保管器10は、空の受容位置14を案内レール24の下に位置決めするべく回転し、把持機構22が試薬容器16をその空の受容位置14に入れる。その後、当該試薬容器16は、回転機構26に従って位置18へ搬送され、アクセスウィンドウを通して使用者により取り出し可能となる。本例では、回転機構26は、アクセスウィンドウのドア開放に応じて直ちに活動停止するように設計される。
これにより使用者は、新しい試薬容器16を受容位置14に挿入することができる。さらに別の試薬容器16を挿入する場合には、使用者は、アクセスウィンドウのドアを閉鎖し、他の空の受容位置14が位置18に来るように、回転機構26を手動で動作させることができる。この間、分析システムは、妨害されることなく第1の試薬容器保管器2にアクセスすることができる。所望の試薬容器16をすべて挿入した後、使用者は、移送を開始する。そして制御ユニットが、自動方式で移送装置20によって試薬容器16を第1の試薬容器保管器2の空の受容位置8へ移送し、この試薬容器16は、最適な方法で分析プロセスに統合される。
このためまず、第2の試薬容器保管器10は、新たに試薬容器16の挿入された受容位置14が案内レール24の下に位置決めされるように、軸12を中心に回転する。把持機構22がその試薬容器16を取り出し、案内レール24に沿って第1の試薬容器保管器2へ搬送する。第1の試薬容器保管器2は、空の受容位置14が案内レール24の下に位置するように回転し、把持機構22が試薬容器16をその空の受容位置14に入れる。このプロセスは、第2の試薬容器保管器10において新たに占有された受容位置14のすべてについて、分析に影響しないように移送を最適化する制御ユニットによってそれぞれ自動方式で制御されて繰り返される。
バーコード読み取り装置を備えた識別機構28が、移送装置20が到達できるように静止配置されることにより、移送中、個々の試薬容器16にあるバーコードが読み取られる。当該バーコードは、具体的には内容物及び使用期限に関する情報を含む。この情報が制御ユニットに記憶されることにより、制御ユニットは、第1の試薬容器保管器2の各受容位置8に挿入される試薬容器16に関する情報を常に保有する。
移送装置20はさらに、把持機構22が到達できるようにした振盪機構30を備える。新たに挿入された試薬容器16は、第1の試薬容器保管器2に降ろされる前に振盪機構30に入れて振盪することができる。さらに、制御ユニットは、移送装置20により第1の試薬容器保管器2から取り出して振盪機構30により振盪する必要がある試薬を含んだ試薬容器16を、一定間隔で配置することもできる。これらのステップも、最適化された方法で分析手順に統合することができる。
1 試薬ステーション
2 第1の試薬容器保管器
4 軸
6 冷却ユニット
8 受容位置
10 第2の試薬容器保管器
12 軸
14 受容位置
16 試薬容器
18 位置(アクセス位置)
20 移送装置
22 把持機構
24 案内レール
26 回転機構
28 識別機構
30 振盪機構

Claims (16)

  1. 自動分析装置の試薬ステーション(1)であって、
    試薬容器の受容位置(8)を複数有する第1の試薬容器保管器(2)と、
    試薬容器の受容位置(14)を複数有し、該受容位置(14)の少なくとも1つずつに使用者アクセス手段を介して使用者がアクセス可能である、第2の試薬容器保管器(10)と、
    試薬容器を前記第1の試薬容器保管器(2)と前記第2の試薬容器保管器(10)との間で移送する移送装置(20)と、
    を備え、
    前記第2の試薬容器保管器(10)の前記受容位置(14)が環状に配置され、前記第2の試薬容器保管器(10)が回転可能に搭載されている、試薬ステーション。
  2. 前記第2の試薬容器保管器(10)の前記受容位置(14)に対し使用者のアクセスがあるときに、前記移送装置(20)が前記第2の試薬容器保管器(10)へアクセスしないように制御する制御ユニットを備える、請求項1に記載の試薬ステーション。
  3. 前記制御ユニットは、前記使用者アクセス手段の領域における光電バリア又は閉鎖可能なスライド式ドア又はフラップとして構成した安全機構に、接続される、請求項2に記載の試薬ステーション。
  4. 試薬容器の識別機構(28)をさらに備える、請求項1〜3のいずれか1項に記載の試薬ステーション。
  5. 試薬容器の振盪機構(30)をさらに備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の試薬ステーション。
  6. 前記第1の試薬容器保管器(2)の前記受容位置(8)が環状に配置されている、請求項1に記載の試薬ステーション。
  7. 前記第1の試薬容器保管器(2)の前記受容位置(8)が複数の同心円上に環状に配置されている、請求項6に記載の試薬ステーション。
  8. 前記第1の試薬容器保管器(2)の前記受容位置(8)が放射相称に配置されている、請求項7に記載の試薬ステーション。
  9. 前記第1の試薬容器保管器(2)が回転可能に搭載されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の試薬ステーション。
  10. 前記移送装置(20)は、環状に配置された前記受容位置(8,14)の中心点(4,12)を接続するラインに沿って移動する、請求項7〜9のいずれか1項に記載の試薬ステーション。
  11. 前記第1の試薬容器保管器(2)にアクセスし、前記第2の試薬容器保管器(10)にはアクセスしないピペッティング装置を備える、請求項1〜10のいずれか1項に記載の試薬ステーション。
  12. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の試薬ステーション(1)を備える自動分析装置。
  13. 自動分析装置に少なくとも1つの試薬容器を装填する方法であって、
    a) 試薬容器(16)を第2の試薬容器保管器(10)の受容位置(14)に配置し、
    b) 該第2の試薬容器保管器(10)を、移送装置(20)が前記受容位置(14)にアクセスできる位置へ回転させ、
    c) 前記移送装置(20)によって前記試薬容器(16)を前記受容位置(14)から取り出し、
    d) 該移送装置(20)によって前記試薬容器(16)を第1の試薬容器保管器(2)の受容位置(8)へ移送し、
    e) 該移送装置(20)によって前記試薬容器(16)を前記第1の試薬容器保管器(2)の前記受容位置(8)に配置する、
    ステップを含む方法。
  14. 前記ステップa)における前記試薬容器(16)の配置は、使用者によって手動で実行される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記ステップd)における前記第1の試薬容器保管器(2)の受容位置(8)への移送中、前記試薬容器(16)の識別に関する情報を捕捉する識別機構(28)に、前記試薬容器(16)を通す、請求項13又は請求項14に記載の方法。
  16. 前記ステップe)において前記試薬容器(16)を前記第1の試薬容器保管器(2)の前記受容位置(8)に配置する前に、前記試薬容器(16)を振盪する、請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
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