JP2018136246A - 検体容器を収容する収容装置およびこの収容装置を用いた検査システム - Google Patents

検体容器を収容する収容装置およびこの収容装置を用いた検査システム Download PDF

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Abstract

【課題】検体容器の向きに関係なく短時間で確実に無線タグに対するデータの読み書きが可能な収容装置、およびこの収容装置を用いた検査システムを提供する。
【解決手段】収容装置10は、識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する収容ケース2と、収容ケース2に収容した検体容器の周囲を囲むアンテナ4と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、例えば血液などの検体を入れた検体容器を収容する収容装置およびこの収容装置を用いた検査システムに関する。
従来、例えば、側面にバーコードを貼り付けた採血管に患者から採取した血液(検体)を入れて、このバーコードを用いて患者と血液を紐付けして管理するようにしている。しかし、この場合、ラックに収容した複数本の採血管のバーコードを効率よく読み取るため、ラックに収容する採血管の向きを揃える必要がある。
これに対し、採血管にRFID(Radio Frequency Identification)タグなどの無線タグを取り付けて無線により識別情報を読み書きするようにした技術が知られている。このように、採血管に無線タグを取り付けることで、採血管の向きに関係なく無線タグに対するデータの読み書きが可能となる。
特開2005−125144号公報
しかし、上述した無線タグを用いた方法では、複数本の採血管をラックに並べて収容すると、隣接する別の採血管の無線タグを誤って読み取ってしまう可能性がある。このような不具合を防止するため、上述した従来の装置では、隣接する採血管の間に電波を遮断する隔壁を設けている。しかし、隔壁を設けると、各採血管の無線タグにデータを個別に読み書きする際に、隔壁を避けてリーダ・ライタのアンテナを各無線タグに近付ける必要があり、作業に手間がかかり検査時間が長くなってしまう。
よって、検体容器の向きに関係なく短時間で確実に無線タグに対するデータの読み書きが可能な収容装置、およびこの収容装置を用いた検査システムの開発が望まれている。
実施形態に係る収容装置は、識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する収容部と、収容部に収容した検体容器の周囲を囲む筒状アンテナと、を有する。
また、別の実施形態に係る収容装置は、識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する複数の収容部と、各収容部に収容した検体容器の周囲を囲む複数の筒状アンテナと、各筒状アンテナの外側を囲んで電磁波を遮断する複数のシールド部材と、各筒状アンテナと各シールド部材の間に配置した複数の絶縁部材と、複数の筒状アンテナに接続して対応するシールド部材の外側に配置した共通の外部アンテナと、複数の筒状アンテナと外部アンテナの接続/遮断を個別に切換える複数のスイッチと、を有する。
さらに、実施形態に係る検査システムは、識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する複数の収容部と、各収容部に収容した検体容器の周囲を囲む複数の筒状アンテナと、各筒状アンテナの外側を囲んで電磁波を遮断する複数のシールド部材と、各筒状アンテナと各シールド部材の間に配置した複数の絶縁部材と、複数の筒状アンテナに接続して対応するシールド部材の外側に配置した共通の外部アンテナと、複数の筒状アンテナと外部アンテナの接続/遮断を個別に切換える複数のスイッチと、複数のスイッチを切換えて検査対象となる検体を入れた検体容器を囲む筒状アンテナだけを外部アンテナに接続する接続手段と、外部アンテナを介して当該検体容器の無線タグとの間で無線によりデータを送受信し、当該無線タグからデータを読み取りおよび/或いは当該無線タグにデータを書き込むデータ処理装置と、を有する。
図1は、第1の実施形態に係る収容装置を示す概略斜視図である。 図2は、図1の収容装置のF2−F2に沿った断面図である。 図3は、図1の収容装置を用いた検査システムを示す概略図である。 図4は、図3の検査システムによるデータ処理方法を説明するためのフローチャートである。 図5は、第2の実施形態に係る収容装置を示す概略斜視図である。 図6は、第3の実施形態に係る収容装置を示す概略斜視図である。 図7は、図6の収容装置を用いた検査システムを示す概略図である。 図8は、図7の検査システムによるデータ処理方法を説明するためのフローチャートである。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る収容装置10を示す斜視図であり、内部構造が見えるように手前側の側壁2cを透明に図示してある。また、図2は、図1の収容装置10をF2−F2に沿って見た断面図である。さらに、図3は、この収容装置10を用いた検査システム100を示す概略図である。
図1および図2に示すように、収容装置10は、上端が開放した矩形箱状の収容ケース2(収容部)を有する。収容ケース2は、矩形の底壁2b、および4枚の矩形の側壁2cを有する。収容ケース2は、例えば、樹脂により形成されている。収容ケース2の底壁2bの上には、矩形板状の衝撃吸収体3が設置されている。衝撃吸収体3は、後述する検体容器1(図3)の下端が接触する際の衝撃を吸収する。
図3に示すように、収容ケース2には、例えば血液などの検体を入れた検体容器1が収容される。検体は、血液に限らず、液体に限らない。検体容器1は、例えば、有底の円筒形の透明なガラス管により形成されており、検体の種類に応じて種々のサイズのものが用意されている。
検体容器1の側面には、RFID(Radio Frequency Identification)タグT(以下、無線タグTと称する)が貼り付けられている。無線タグTは、検体の識別情報に関するデータを記録するための図示しないICチップ、およびICチップに対するデータの読み書きを実施するための無線信号を送受信する図示しないアンテナを有する。無線タグTの表面には、検体の識別情報などの各種情報が印刷可能である。例えば、検体が血液である場合、検体の識別情報は、患者の氏名や検査日などを含む。
収容装置10は、収容ケース2内にコイル状のアンテナ4(筒状アンテナ)を備えている。アンテナ4は、収容ケース2の上端開口2aから挿入された検体容器1の周囲を囲む位置に配置されている。本実施形態のアンテナ4は、金属などの導体をコイル状に巻いて形成されており、収容ケース2内に挿入されて下端を衝撃吸収体3に当接させた状態の検体容器1の全周を囲むものである。
アンテナ4は、少なくとも無線タグTのアンテナに重なる位置に配置されればよく、検体容器1の全長にわたって設ける必要はない。また、収容ケース2も、検体容器1をその全長にわたって収容可能な高さを有する必要はなく、検体容器1の側面1aに貼設した無線タグTの印刷情報を外部から視認可能な高さを有することが望ましい。
アンテナ4は、コイル状に限らず、検体容器1の全周を囲うものであればいかなる形状であってもよく、いわゆる筒状のものであればよい。ここで言う「筒状」とは、検体容器1の全周を囲むように周方向に連続した構造である。
アンテナ4は、検体容器1の側面1aに貼設された後述する無線タグTとの間で無線によるデータの読み書きを行うためのものである。無線タグTは、図3に示すように、検体容器1の側面1aに貼設されている。つまり、アンテナ4は、少なくとも検体容器1の無線タグTに対向して重なる位置に設けられる。アンテナ4の内径は、検体容器1の外径よりわずかに大きくされている。アンテナ4の長さLは、アンテナ4の外径Dおよび使用する無線タグTの周波数によって決まる。
例えば、患者から採取した血液を入れる採血管は、12mm〜16mm程度の外径を有する。このような採血管に適したアンテナ4の外径Dは、16mm〜18mm程度である。そして、採血管に貼り付ける無線タグTがUHF帯(日本においては920MHz帯)で動作するものである場合、アンテナ4の長さLは65mm程度とすることが望ましい。つまり、アンテナ4は、検体容器1の周囲に近接して配置されている。
収容ケース2の外側には、後述するリーダ・ライタ112(図3)からの信号を非接触で中継するための結合器5が設けられている。結合器5は、収容ケース2の1つの側壁2cの外面に貼設されている。結合器5は、対応する側壁2cを貫通した導線によりアンテナ4と接続されている。
図3に示すように、検査システム100は、上述した収容装置10に収容された検体容器1の無線タグTへのデータの書き込みおよび/或いは無線タグTからのデータの読み出しを行うデータ処理装置110を有する。検体容器1の側面1aに貼り付けられた無線タグTには、検体容器1内の検体を識別するための識別情報を記録するICチップが組み込まれている。
データ処理装置110は、リーダ・ライタ112、制御装置114、およびアンテナ116を有する。リーダ・ライタ112と制御装置114は、USBやLANケーブル113を介して接続される。また、リーダ・ライタ112とアンテナ116は、同軸ケーブル115を介して接続される。
以下、図4を参照して、図3の検査システム100によるデータ処理方法について説明する。ここでは、検体の識別情報を記録した無線タグTを側面1aに貼り付けた検体容器1を収容装置10の収容ケース2内に収容したものとする。
データ処理装置110の制御装置114は、まず、リーダ・ライタ112に対して読取信号を送出するように命令を送信する(ACT1)。リーダ・ライタ112は、この命令に基づいて、読取信号を送信し(ACT2)、アンテナ116を介して電波としてこの読取信号を放射する(ACT3)。
収容装置10の結合器5は、この電波を受信し(ACT4)、読取信号をアンテナ4へ伝送する。アンテナ4は、受信した読取信号に基づく電波を放射する(ACT5)。無線タグTは、この読取信号に関する電波を受信して応答を返す(ACT6)。
アンテナ4は、読取応答信号を無線タグTから受信し(ACT7)、結合器5へ読取応答信号を伝送する。結合器5は、読取応答信号を電波として放射し(ACT8)、データ処理装置110は、アンテナ116を介してこの電波を受信する(ACT9)。
アンテナ116は、受信した読取応答信号をリーダ・ライタ112に伝送する(ACT10)。リーダ・ライタ112は、受信した読取応答信号を復調し、制御装置114へ伝送する。制御装置114は、受信した無線タグTのIDと患者の紐づけ情報から、検査項目の判別など次のデータ処理を始める(ACT11)。
次に、アンテナ4の設計方法について説明する。
一般に、アンテナに誘電体を近づけると、共振周波数が低周波側にシフトする。本実施形態のアンテナ4は、上述したように内側に検体容器1が挿入されるため、この影響を大きく受ける。一例として、アンテナ4の内径Dを16mmとし、検体容器1の外径を15.8mmとした場合、検体容器1の材質がガラスである場合に共振周波数が低周波側に約200MHzシフトし、検体容器1の材質が樹脂材の場合に共振周波数が低周波側に約80MHzシフトすることを確認している。
そのため、アンテナ4を設計する場合、検体容器1をアンテナ4内に挿入した状態で、所望の周波数でアンテナとして機能するようにアンテナ4を設計することが望ましい。言い換えると、検体容器1を収容装置10内に挿入した状態でシフトした共振周波数が所望の周波数となるようにアンテナ4を設計することが望ましい。
或いは、上述のようにアンテナ4の内径と検体容器1の外径を略一致させることで、アンテナ4からの電界に加えて磁界の漏洩によって無線タグTと結合させ、周波数に依存することなく無線タグTを読み取ることもできる。この場合、アンテナ4に流す電流を少なくしても、無線タグTに対するデータの読み書きが可能となる。このため、複数の収容装置10を近接させて並べて配置しても、隣接する別の収容装置10内の検体容器1に貼り付けた無線タグTを間違って読み取る不具合を防止することができ、無線タグTの読取精度を高めることができる。
以上説明したように、本実施形態に係る収容装置10によると、検体容器1の全周を覆うようにコイル状のアンテナ4を設けたため、検体容器1の収容ケース2に対する挿入向きに依らず、無線タグTを確実に読み取ることが出来る。言い換えると、アンテナ4に対する検体容器1の向きがバラバラであっても、同じ条件で無線タグTを読み取ることができ、無線タグTの読取精度を均一に安定させることができる。
これに対し、コイル状のアンテナ4を設けずに収容装置10の一面側に固定配置したアンテナ116を介して検体容器1の無線タグTを読み取る場合、検体容器1の向きに応じてアンテナ116との位置関係(相対角度)が変化し、読取不良を生じる可能性が考えられる。また、この場合、検体容器1の向きに応じて読取結果の信頼性にも分布を生じ、均一な安定した読取ができなくなる。
よって、本実施形態のように、検体容器1の全周を囲むアンテナ4を設けて、検体容器1の向きに関係なく信頼性の高い無線タグTの読取を実現することが望ましい。
(第2の実施形態)
図5は、第2の実施形態に係る収容装置20を示す斜視図であり、図1に対応する図である。ここでは、図1の構成(第1の実施形態の構成)と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
収容装置20は、この装置を互いに近接して複数台並べて使用することを想定した構成を有する。つまり、収容装置20は、アンテナ4の外側に電磁波を遮断するためのシールド層22(シールド部材)を有し、アンテナ4とシールド層22の間に絶縁層24(絶縁部材)を有する。また、収容装置20は、アンテナ4と結合器5(外部アンテナ)の間に、両者の接続/遮断を切換えるスイッチング素子26(スイッチ)を備えている。
本実施形態では、シールド層22は、収容ケース2の内面全体を覆うように設けられている。つまり、シールド層22は、収容ケース2の底壁2bの内面および4枚の側壁2cそれぞれの内面に設けられている。シールド層22は、アンテナ4から放射される電波が収容装置20の外部に漏洩することを防止するために設けられている。このため、シールド層22は、収容ケース2の内面に限らず、収容ケース2の外面など、アンテナ4の外側を覆うように設ければよい。
アンテナ4は、検体容器1の側面1aに貼り付けた無線タグTを読取るための電波を放射する。このため、シールド層22が無い場合、アンテナ4から放射された電波は、収容装置20の外側にも漏洩する可能性がある。よって、シールド層22を持たない収容装置20を複数台互いに近接させて配置すると、隣接した異なる収容装置20に収容した検体容器1の無線タグTを誤って読み取ってしまう可能性がある。
このため、複数台の収容装置20を近接して配置する場合、本実施形態のように、電波の漏洩を抑えるためシールド層22をアンテナ4の外側に設けることが望ましい。シールド層22は、導電性部材からなり、金属膜のシートなどが用いられる。なお、本実施形態では、シールド層22を用いたが、同様の役割を担う電波吸収体などをシールド層22の代わりに使用しても良い。
本実施形態では、絶縁層24は、シールド層22の内面全体をカバーするようにシールド層22の内面に重ねて設けられている。アンテナ4およびシールド層22は導電部材で形成されているため、両者が接触するとアンテナ4が正常に機能しなくなってしまう。このため、シールド層22の内面に絶縁層24を重ねて設けている。絶縁層24は、シールド層22とアンテナ4との間に設ければよく、必ずしもシールド層22の内面に設ける必要はない。
スイッチング素子26は、例えば、リードスイッチであり、磁界によりアンテナ4と結合器5との間の信号の伝達・非伝達を切り替える。磁界の印加方法としては、ここでは図示しない磁石をスイッチング素子26に近づける方法が考えられる。このようにアンテナ4と結合器5との間にスイッチング素子26を設けることにより、収容装置20が複数隣接して並んでいる場合であっても、特定の収容装置20に収容した検体容器1の無線タグTのみを選択的に読み取ることができる。
以上のように、本実施形態に係る収容装置20によると、複数台の収容装置20を互いに近接させて並設した場合であっても、特定の収容装置20に収容した検体容器1の無線タグTのみを選別して読み取ることができ、データ処理の信頼性を高めることができる。
(第3の実施形態)
図6は、第3の実施形態に係る収容装置30を示す斜視図であり、図7は、この収容装置30を用いた検査システム200を示す概略図である。収容装置30は、概ね、第2の実施形態の収容装置20を一列につなげた構造を有し、検査システム200は、この収容装置30を載置して移動する移動ステージ202を有する。これ以外の構成は、上述した第1の実施形態の検査システム100および第2の実施形態の収容装置20と略同じである。よって、ここでは、上述した第1および第2の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図6に示すように、収容装置30は、上述した第2の実施形態の収容装置20を一列に並べてつなげた構造を有する。本実施形態では、スイッチング素子26が同一面側に配置される向きで5台の収容装置20を一列に並べてつなげた。このため、本実施形態の収容装置30は、5本の検体容器1を収容可能なものになっている。しかし、検体容器1を収容可能な収容ケース2の数は5個に限らず、連結する収容装置20の数を変更することで任意に変更可能である。
それぞれ隣接する2つの収容装置20の間の隔壁は、一方の側壁2cを共有したものであり、その分、側壁2cの枚数が減らされている。また、各収容装置20の別の側壁2cの外面に設けた複数の結合器5は1つの結合器32(外部アンテナ)にまとめられている。さらに、各収容ケース2の底には、衝撃吸収体3が配置されており、各収容ケース2内には、アンテナ4が配置されている。また、各収容ケース2の内面には、シールド層22が設けられ、シールド層22の内側には、それぞれ、絶縁層24が設けられている。
図7に示すように、検査システム200は、上述した収容装置30の他に、上述したデータ処理装置110および移動ステージ202を有する。移動ステージ202は、収容装置30を載置して図示矢印Y方向(複数台の収容装置20の並び方向)に一定速度で移動させる。また、検査システム200は、収容装置30の1つの側壁の外表面に沿って一列に並んだ5つのスイッチング素子26のON/OFFを切替えるための磁石34を有する。磁石34は、複数のスイッチング素子26が移動する高さ位置に固定配置され、移動ステージ202が収容装置30を矢印Y方向に移動させることで、磁石34が各スイッチング素子26に個別に順次対向するようになっている。
磁石34は、対向したスイッチング素子26のみがONとなるよう、スイッチング素子26の特性に合わせて磁力、大きさ、位置などが決められている。また、矢印Y方向に沿った磁界を狭いエリアに制限するため、金属板等を磁石34の両側に設けることでスイッチングエリアを制限しても良い。しかして、磁石34が対向したスイッチング素子26だけがONとなり、当該スイッチング素子26を有する収容装置20のアンテナ4だけが結合器32と接続されることになる。
すなわち、収容装置30を矢印Y方向に移動させる移動ステージ202および磁石34は、検査対象となる検体を入れた検体容器1を囲むアンテナ4だけを結合器32に接続するための接続手段として機能する。
次に、図8を参照して、図7の検査システム200によるデータ処理方法について説明する。ここでは、5つの収容ケース2のうち移動方向先頭から2番目の収容ケース2以外の4つの収容ケース2に検体容器1を収容したものとする。つまり、先頭から2番目の収容ケース2には検体容器1が収容されていないものとする。
検査システム200は、まず移動ステージ202を制御して、収容装置30を所定位置に移動する(ACT21)。ここでは、まず、矢印Y方向に沿った先頭の収容ケース2のスイッチング素子26が磁石34に対向する位置に収容装置30を移動する。
この状態で、データ処理装置110の制御装置114は、リーダ・ライタ112に対して読取信号を送出するように命令を送信する(ACT22)。リーダ・ライタ112は、この命令に基づいて、読取信号を送信し(ACT23)、アンテナ116を介して電波としてこの読取信号を放射する(ACT24)。
収容装置30の共通の結合器32は、この電波を受信し(ACT25)、読取信号をアンテナ4へ伝送する。このとき、ACT21において磁石34に対向したスイッチング素子26だけがONになっており、先頭の収容ケース2内のアンテナ4だけが結合器32に接続されているため、読取信号は先頭の収容ケース2内のアンテナ4へ伝送される。そして、このアンテナ4は、受信した読取信号に基づく電波を放射する(ACT26)。
上記のようにアンテナ4を結合器32に結合した収容ケース2内に検体容器1が収容されている場合(ACT27;YES)、この検体容器1に添付されている無線タグTが読取信号を受信して応答を返す(ACT28)。そして、当該収容ケース2のアンテナ4は、無線タグTからの読取応答信号を受信し(ACT29)、この読取応答信号を結合器32へ伝送する。
結合器32は、読取応答信号を電波として放射し(ACT30)、データ処理装置110は、アンテナ116を介してこの電波を受信する(ACT31)。アンテナ116は、受信した読取応答信号をリーダ・ライタ112に伝送する(ACT32)。リーダ・ライタ112は、受信した読取応答信号を復調し、制御装置114へ伝送する。
制御装置114は、受信した無線タグTのIDと患者の紐づけ情報から、検査項目の判別など次のデータ処理を始める(ACT33)。検査システム200は、先頭の収容ケース2内の検体容器1の無線タグTを読み取った後、移動ステージ202を制御して、次の収容ケース2のスイッチング素子26を磁石34に対向させ、ACT22の処理に移行する。
なお、ACT27において、磁石34に対向した収容ケース2内に検体容器1が収容されていない場合(ACT27;NO)、検査システム200は、ACT21に戻って、移動ステージ202を制御して、次の収容ケース2のスイッチング素子26が磁石34に対向する位置まで収容装置30を移動させる。磁石34に対向した収容ケース2内に検体容器1が収容されていないことの判断は、例えば、一定時間無線タグTからの応答がないことで判断しても良いし、別途センサーを設けて判別しても良い。
以上説明したように、本実施形態に係る収容装置30および検査システム200によると、上述した第1および第2の実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、本実施形態によると、複数の検体容器1を並べて収容可能であるとともに、1つの検体容器1を囲むアンテナ4だけを結合器32に接続可能であるため、隣接する収容ケース2内の別の検体容器1の無線タグTを誤って読み取ってしまう不具合を生じることがない。よって、本実施形態によると、信頼性の高いデータ処理が可能となり、複数の検体容器1の無線タグTを短時間で正確に読み取ることができる。
以上述べた少なくともひとつの実施形態の収容装置および検査システムによれば、検体を入れた検体容器1を囲む筒状のアンテナ4を用いたため、検体容器1の向きに関係なく短時間で確実に無線タグTに対するデータの読み書きが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1…検体容器、1a…側面、2…収容ケース、2a…上端開口、2b…底壁、2c…側壁、3…衝撃吸収体、4…アンテナ、5、32…結合器、10、20、30…収容装置、22…シールド層、24…絶縁層、26…スイッチング素子、34…磁石、100、200…検査システム、110…データ処理装置、112…リーダ・ライタ、114…制御装置、116…アンテナ、202…移動ステージ、T…無線タグ。

Claims (5)

  1. 識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する収容部と、
    前記収容部に収容した前記検体容器の周囲を囲む筒状アンテナと、
    を有する収容装置。
  2. 前記筒状アンテナの外側を囲んで電磁波を遮断するシールド部材と、
    前記筒状アンテナと前記シールド部材の間に配置した絶縁部材と、
    をさらに有する請求項1の収容装置。
  3. 前記筒状アンテナに接続して前記シールド部材の外側に配置した外部アンテナと、
    前記筒状アンテナと前記外部アンテナの接続/遮断を切換えるスイッチと、
    をさらに有する請求項2の収容装置。
  4. 識別情報を記録した無線タグを側面に備えるとともに検体を中に入れた検体容器を収容する複数の収容部と、
    前記各収容部に収容した前記検体容器の周囲を囲む複数の筒状アンテナと、
    前記各筒状アンテナの外側を囲んで電磁波を遮断する複数のシールド部材と、
    前記各筒状アンテナと前記各シールド部材の間に配置した複数の絶縁部材と、
    前記複数の筒状アンテナに接続して対応する前記シールド部材の外側に配置した共通の外部アンテナと、
    前記複数の筒状アンテナと前記外部アンテナの接続/遮断を個別に切換える複数のスイッチと、
    を有する収容装置。
  5. 請求項4の収容装置と、
    前記複数のスイッチを切換えて検査対象となる検体を入れた検体容器を囲む筒状アンテナだけを前記外部アンテナに接続する接続手段と、
    前記外部アンテナを介して当該検体容器の無線タグとの間で無線によりデータを送受信し、当該無線タグからデータを読み取りおよび/或いは当該無線タグにデータを書き込むデータ処理装置と、
    を有する検査システム。
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