JP2624655B2 - 電気泳動装置 - Google Patents
電気泳動装置Info
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- JP2624655B2 JP2624655B2 JP61245240A JP24524086A JP2624655B2 JP 2624655 B2 JP2624655 B2 JP 2624655B2 JP 61245240 A JP61245240 A JP 61245240A JP 24524086 A JP24524086 A JP 24524086A JP 2624655 B2 JP2624655 B2 JP 2624655B2
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- Japan
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- electrophoresis
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- irradiating
- nucleic acid
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気泳動装置に係り、特にDNA上の塩基配列
決定装置（DNAシーケンサー）として使用するに好適な
電気泳動装置に関するものである。
決定装置（DNAシーケンサー）として使用するに好適な
電気泳動装置に関するものである。
従来、DNA上の塩基配列の決定にはラジオアイソトー
プを用いた方法が用いられていたが、塩基を蛍光ラベル
として光学的に検出する手法の開発が望まれている。こ
れを実現するために第４図に示すように、特定末端を持
ち片方の末端が、アデニン塩基（Ａ），グアニン塩基
（Ｇ），シトシン塩基（Ｃ）、あるいはチミン塩基
（Ｔ）であるDNA断片を別々の泳動路上を泳動させ、光
を照射して泳動路毎に設けられた光電子増倍管により泳
動DNA断片を計測する手法が提案されている。（昭和58
年度科研費補助金（総合研究（Ａ））研究成果報告集p.
20〜25）また、末端塩基種の異なる４種の断片群をそれ
ぞれ蛍光波長の異なる蛍光体でラベルし、カラム状のゲ
ル中を泳動させ、光を照射して得られる発光を回折格子
で分光し４個の光電子増倍管で検出する方式も提案され
ている。
プを用いた方法が用いられていたが、塩基を蛍光ラベル
として光学的に検出する手法の開発が望まれている。こ
れを実現するために第４図に示すように、特定末端を持
ち片方の末端が、アデニン塩基（Ａ），グアニン塩基
（Ｇ），シトシン塩基（Ｃ）、あるいはチミン塩基
（Ｔ）であるDNA断片を別々の泳動路上を泳動させ、光
を照射して泳動路毎に設けられた光電子増倍管により泳
動DNA断片を計測する手法が提案されている。（昭和58
年度科研費補助金（総合研究（Ａ））研究成果報告集p.
20〜25）また、末端塩基種の異なる４種の断片群をそれ
ぞれ蛍光波長の異なる蛍光体でラベルし、カラム状のゲ
ル中を泳動させ、光を照射して得られる発光を回折格子
で分光し４個の光電子増倍管で検出する方式も提案され
ている。
これらの提案されている方法では、各DNA断片群毎に
光検出器を設ける必要があり、一種の試料につき４ケの
検出器が入用である。光検出器には光電増倍管が用いら
れるが、平板型電気泳動板を用いる場合、各泳動路上に
光電増倍管が一直線上に並ぶことになる。このため泳動
路間隔は光電増倍管のサイズで決定され、10mmが最小で
ある。したがつて１つのDNA試料の解析には４泳動帯が
必要で泳動板の4cmの巾を必要とする。
光検出器を設ける必要があり、一種の試料につき４ケの
検出器が入用である。光検出器には光電増倍管が用いら
れるが、平板型電気泳動板を用いる場合、各泳動路上に
光電増倍管が一直線上に並ぶことになる。このため泳動
路間隔は光電増倍管のサイズで決定され、10mmが最小で
ある。したがつて１つのDNA試料の解析には４泳動帯が
必要で泳動板の4cmの巾を必要とする。
一方、DNA塩基配列の迅速決定法として普及してきて
いるシヨツトガン方式などでは目的とするDNAを細断
し、多種の小さな断片の配列決定を同時に行なうもので
ある。これを実行するには一度に多くの泳動帯を活用で
きる事が必要である。しかし、上述のように従来法では
一板の泳動板（有効巾〜20cm）上に高々20泳動帯、試料
数にして５ケの測定ができるだけであつた。すなわち多
種試料を同時解析する能力に欠ける難点があつた。
いるシヨツトガン方式などでは目的とするDNAを細断
し、多種の小さな断片の配列決定を同時に行なうもので
ある。これを実行するには一度に多くの泳動帯を活用で
きる事が必要である。しかし、上述のように従来法では
一板の泳動板（有効巾〜20cm）上に高々20泳動帯、試料
数にして５ケの測定ができるだけであつた。すなわち多
種試料を同時解析する能力に欠ける難点があつた。
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので
ある。本発明では従来の１泳動体帯に検出器を設ける代
わりに複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳動
帯からの光を時分割して検出している。得られた信号は
ある時間毎に異なる泳動帯からのもとなるが、信号を選
別サンプリングする異により各泳動帯からの信号を区別
してその時間変化を記録できる。
ある。本発明では従来の１泳動体帯に検出器を設ける代
わりに複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳動
帯からの光を時分割して検出している。得られた信号は
ある時間毎に異なる泳動帯からのもとなるが、信号を選
別サンプリングする異により各泳動帯からの信号を区別
してその時間変化を記録できる。
各泳動帯からの光を時分割し検出する手段としては、
各泳動路に時分割して光を照射すること、あるいは各泳
動路には常に光を照射しておくが泳動路と検出器の間に
光の遮蔽部材を設けて各泳動部からの光を選択的に検出
器に伝達するように構成する。より詳細に本発明の構成
を説明すると、本発明の電気泳動装置の第１の構成で
は、蛍光体により標識された核酸試料が泳動する複数の
電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照射
する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍光
体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有する電気
泳動装置において、前記光照射手段は、前記レーザ光を
走査して前記複数の電位泳動路の各々に照射する手段を
具備し、前記光検出手段は前記レーザ光の走査に同期し
て、泳動中の前記核酸試料からの前記蛍光を前記複数の
電気泳動路毎に検出することを特徴とする。この第１の
構成において、前記レーザ光を前記複数の電気泳動路の
泳動開始点から所定の距離にある位置で、前記複数の電
位泳動路の各々を照射すること、前記光照射手段は、前
記レーザ光の走査方向を変化させる光反射手段と、前記
レーザ光を互いに異なる方向に進行する光に分割する光
分割手段とを含むことに特徴がある。本発明の電気泳動
装置の第２構成では、蛍光体により標識された核酸試料
が泳動する複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路
にレーザ光を照射する光照射手段と、前記レーザ光の照
射により前記蛍光体から発する蛍光を検出する光検出手
段とを有する電気泳動装置において、前記光照射手段
は、前記レーザ光を走査して前記複数の電気泳動路の各
々に照射する手段を具備し、前記光検出手段は前記レー
ザ光の走査に同期して、泳動中の前記核酸試料からの前
記蛍光の強度の時間変化を前記複数の電気泳動路毎に検
出することを特徴とする。本発明の電気泳動装置の第３
の構成では、蛍光体により標識された核酸試料を分離検
出する電気泳動装置において、前記核酸試料が泳動する
複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路を泳動中の
前記核酸試料に照射して前記蛍光体を励起する励起光を
発するレーザ光源と、前記励起光を反射する光反射手段
とを有し、前記光反射手段をピストン運動させて前記励
起光を走査し、前記複数の電気泳動路の各々を泳動中の
核酸試料を照射することを特徴とする。
各泳動路に時分割して光を照射すること、あるいは各泳
動路には常に光を照射しておくが泳動路と検出器の間に
光の遮蔽部材を設けて各泳動部からの光を選択的に検出
器に伝達するように構成する。より詳細に本発明の構成
を説明すると、本発明の電気泳動装置の第１の構成で
は、蛍光体により標識された核酸試料が泳動する複数の
電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照射
する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍光
体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有する電気
泳動装置において、前記光照射手段は、前記レーザ光を
走査して前記複数の電位泳動路の各々に照射する手段を
具備し、前記光検出手段は前記レーザ光の走査に同期し
て、泳動中の前記核酸試料からの前記蛍光を前記複数の
電気泳動路毎に検出することを特徴とする。この第１の
構成において、前記レーザ光を前記複数の電気泳動路の
泳動開始点から所定の距離にある位置で、前記複数の電
位泳動路の各々を照射すること、前記光照射手段は、前
記レーザ光の走査方向を変化させる光反射手段と、前記
レーザ光を互いに異なる方向に進行する光に分割する光
分割手段とを含むことに特徴がある。本発明の電気泳動
装置の第２構成では、蛍光体により標識された核酸試料
が泳動する複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路
にレーザ光を照射する光照射手段と、前記レーザ光の照
射により前記蛍光体から発する蛍光を検出する光検出手
段とを有する電気泳動装置において、前記光照射手段
は、前記レーザ光を走査して前記複数の電気泳動路の各
々に照射する手段を具備し、前記光検出手段は前記レー
ザ光の走査に同期して、泳動中の前記核酸試料からの前
記蛍光の強度の時間変化を前記複数の電気泳動路毎に検
出することを特徴とする。本発明の電気泳動装置の第３
の構成では、蛍光体により標識された核酸試料を分離検
出する電気泳動装置において、前記核酸試料が泳動する
複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路を泳動中の
前記核酸試料に照射して前記蛍光体を励起する励起光を
発するレーザ光源と、前記励起光を反射する光反射手段
とを有し、前記光反射手段をピストン運動させて前記励
起光を走査し、前記複数の電気泳動路の各々を泳動中の
核酸試料を照射することを特徴とする。
複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳動帯か
らの光を時分割して検出するように構成しており、検出
器の数よりも泳動帯を多くすることができるため、検出
器の設置場所の関係で制限さていた泳動帯の設置数を増
大させることができる。
らの光を時分割して検出するように構成しており、検出
器の数よりも泳動帯を多くすることができるため、検出
器の設置場所の関係で制限さていた泳動帯の設置数を増
大させることができる。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。レ
ーザー光１は回転ミラー４などにより反射された後ミラ
ー２〜３により反射され電気泳動板を照射する。回転ミ
ラーは90゜ずつ回転し、入射光と45゜をなす角で約１秒
間静止する。静止面の位置により４つの光線系路が選択
できるようになつており、これらは照射光路14〜17に相
当する。照射光路14は末端がＡで停止している断片群の
泳動路を照射し、15〜17は末端がT,G,Cで停止する断片
群の泳動路をそれぞれ照射する。このように回転ミラー
４を動作させることにより照射光路を変化させるが、ハ
ーフミラーなどにより分割し、４つづつのセツトからな
る複数の泳動路を照射することができる。
ーザー光１は回転ミラー４などにより反射された後ミラ
ー２〜３により反射され電気泳動板を照射する。回転ミ
ラーは90゜ずつ回転し、入射光と45゜をなす角で約１秒
間静止する。静止面の位置により４つの光線系路が選択
できるようになつており、これらは照射光路14〜17に相
当する。照射光路14は末端がＡで停止している断片群の
泳動路を照射し、15〜17は末端がT,G,Cで停止する断片
群の泳動路をそれぞれ照射する。このように回転ミラー
４を動作させることにより照射光路を変化させるが、ハ
ーフミラーなどにより分割し、４つづつのセツトからな
る複数の泳動路を照射することができる。
光照射によつて発せられた蛍光はフイルター７を通過
し検出器８に入る。一方、励起光はフイルター７で除去
される。検出器８には４つの泳動路からの蛍光信号が交
互に入つてくるが、同期回路11を用いて泳動路毎の信号
を混合しないように積算してメモリー12に蓄える。メモ
リーとして二次元のものを考えると、横軸に泳動帯の種
類をとり、縦軸に時間あるいはサンプリングNo.を取る
事ができる。各泳動帯からの蛍光強度の時間変化をメモ
リーの縦列を読み出す事により知る事ができる。４つの
泳動帯で測定時間にずれがあり、これが問題となる場合
には回転ミラーの回転周期を短かくすれば良いが１〜４
秒の周期で十分な事が多い。
し検出器８に入る。一方、励起光はフイルター７で除去
される。検出器８には４つの泳動路からの蛍光信号が交
互に入つてくるが、同期回路11を用いて泳動路毎の信号
を混合しないように積算してメモリー12に蓄える。メモ
リーとして二次元のものを考えると、横軸に泳動帯の種
類をとり、縦軸に時間あるいはサンプリングNo.を取る
事ができる。各泳動帯からの蛍光強度の時間変化をメモ
リーの縦列を読み出す事により知る事ができる。４つの
泳動帯で測定時間にずれがあり、これが問題となる場合
には回転ミラーの回転周期を短かくすれば良いが１〜４
秒の周期で十分な事が多い。
このようにして得られる信号の一例を第２図に示し
た。横軸は時間で（ａ）は泳動帯毎に現われる信号15′
である。（ｂ）は検出器に流れる信号16′を示したもの
で時系列的にAGCTの信号が検出される。（ｃ）は励起光
が各泳動レーンを照射するタイミングを示したものであ
る。
た。横軸は時間で（ａ）は泳動帯毎に現われる信号15′
である。（ｂ）は検出器に流れる信号16′を示したもの
で時系列的にAGCTの信号が検出される。（ｃ）は励起光
が各泳動レーンを照射するタイミングを示したものであ
る。
本実施例では回転ミラーを用いて光線を偏向させた
が、ビームをスキヤンしたり、ピストン運動するミラー
を用いても同様の事を行なうことができる。
が、ビームをスキヤンしたり、ピストン運動するミラー
を用いても同様の事を行なうことができる。
上記実施例ではレーザー光を分割して利用するために
１つのレーン当りの照射光量が小さくなる難点がある。
第３図はこの難点を解決するためになされた実施例であ
る。レーザー光１は側面からゲルに入射し、全泳動帯の
一定の箇所を照射する。蛍光は各泳動帯から発せられる
が、特定レーンの蛍光だけがスリツト18を通過して検出
器に到達できる。スリツトはドライバー19により左右に
移動でき、一定時間毎に異なる泳動帯からの蛍光信号を
通過させる事ができる。このスリツトの移動運動に同期
して信号の積算が行なわれデータ処理される。この例で
は泳動パネルの両側に検出器を設け、スリツトの開閉を
２段階ずつにし、泳動帯あたりの測定時間をふやす事も
できる。
１つのレーン当りの照射光量が小さくなる難点がある。
第３図はこの難点を解決するためになされた実施例であ
る。レーザー光１は側面からゲルに入射し、全泳動帯の
一定の箇所を照射する。蛍光は各泳動帯から発せられる
が、特定レーンの蛍光だけがスリツト18を通過して検出
器に到達できる。スリツトはドライバー19により左右に
移動でき、一定時間毎に異なる泳動帯からの蛍光信号を
通過させる事ができる。このスリツトの移動運動に同期
して信号の積算が行なわれデータ処理される。この例で
は泳動パネルの両側に検出器を設け、スリツトの開閉を
２段階ずつにし、泳動帯あたりの測定時間をふやす事も
できる。
以上説明したように本発明によれば泳動レーン間隔を
光電増倍管などで規定されるよりも小さくする事ができ
るため、多くの泳動レーンを必要とする多種試料の分析
に有効である。また、泳動レーン間隔を小さくする事に
より温度むらなどによる泳動レーン間の泳動条件の差を
小さくできる利点もある。
光電増倍管などで規定されるよりも小さくする事ができ
るため、多くの泳動レーンを必要とする多種試料の分析
に有効である。また、泳動レーン間隔を小さくする事に
より温度むらなどによる泳動レーン間の泳動条件の差を
小さくできる利点もある。
第１図は本発明の一実施例の平面模式図、第２図は検出
信号の時間変化を示す図で、（ａ）は泳動帯毎に整理し
た蛍光信号の時間変化、（ｂ）は検出器に入る蛍光信号
強度の時間変化、（ｃ）は各泳動帯を照射する光の時間
変化を示し、第３図は本発明の変形例の平面模式図、第
４図はDNAの分断および泳動分離の様子を示した説明図
である。 １……レーザー光、２……部分反射板、３……反射鏡、
４……回転鏡、５……泳動用ガラスパネル、６……泳動
ゲル、７……フイルター、８……光電増倍管、９……検
出回路、10……積分器、11……同期回路、12……メモ
リ、13……出力機器、14〜17……照射光路、14′……配
列決定しようとするDNA、15′……蛍光信号、16′……
検出器に流れる信号、17′……断続光パルス、18……可
動スリツト、19……ドライバー、20……光検出器、21…
…DNA断片群、22……泳動方向、23……泳動DNAバンド。
信号の時間変化を示す図で、（ａ）は泳動帯毎に整理し
た蛍光信号の時間変化、（ｂ）は検出器に入る蛍光信号
強度の時間変化、（ｃ）は各泳動帯を照射する光の時間
変化を示し、第３図は本発明の変形例の平面模式図、第
４図はDNAの分断および泳動分離の様子を示した説明図
である。 １……レーザー光、２……部分反射板、３……反射鏡、
４……回転鏡、５……泳動用ガラスパネル、６……泳動
ゲル、７……フイルター、８……光電増倍管、９……検
出回路、10……積分器、11……同期回路、12……メモ
リ、13……出力機器、14〜17……照射光路、14′……配
列決定しようとするDNA、15′……蛍光信号、16′……
検出器に流れる信号、17′……断続光パルス、18……可
動スリツト、19……ドライバー、20……光検出器、21…
…DNA断片群、22……泳動方向、23……泳動DNAバンド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−213748（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−155732（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−61633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−13298（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−63673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−33189（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−204437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−36147（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−20582（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−21408（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (5)
- 【請求項１】蛍光体により標識された核酸試料が泳動す
る複数の電気泳動路と、 前記複数の電気泳動路にレーザ光を照射する光照射手段
と、 前記レーザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を
検出する光検出手段とを有する電気泳動装置において、 前記光照射手段は、前記レーザ光を走査して前記複数の
電位泳動路の各々に照射する手段を具備し、 前記光検出手段は前記レーザ光の走査に同期して、泳動
中の前記核酸試料からの前記蛍光を前記複数の電気泳動
路毎に検出することを特徴とする電気泳動装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の電位泳動装
置において、 前記レーザ光を前記複数の電気泳動路の泳動開始点から
所定の距離にある位置で、前記複数の電位泳動路の各々
を照射することを特徴とする電気泳動装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の電気泳動装
置において、 前記光照射手段は、前記レーザ光の走査方向を変化させ
る光反射手段と、前記レーザ光を互いに異なる方向に進
行する光に分割する光分割手段とを含むことを特徴とす
る電気泳動装置。 - 【請求項４】蛍光体により標識された核酸試料が泳動す
る複数の電気泳動路と、 前記複数の電気泳動路にレーザ光を照射する光照射手段
と、 前記レーザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を
検出する光検出手段とを有する電気泳動装置において、 前記光照射手段は、前記レーザ光を走査して前記複数の
電気泳動路の各々に照射する手段を具備し、 前記光検出手段は前記レーザ光の走査に同期して、泳動
中の前記核酸試料からの前記蛍光の強度の時間変化を前
記複数の電気泳動路毎に検出することを特徴とする電気
泳動装置。 - 【請求項５】蛍光体により標識された核酸試料を分離検
出する電気泳動装置において、 前記核酸試料が泳動する複数の電気泳動路と、 前記複数の電気泳動路を泳動中の前記核酸試料に照射し
て前記蛍光体を励起する励起光を発するレーザ光源と、 前記励起光を反射する光反射手段と、 前記励起光の照射により前記蛍光体から生じた蛍光を検
出する光検出手段とを有し、 前記光反射手段をピストン運動させて前記励起光を走査
し、前記複数の電気泳動路の各々を泳動中の核酸試料を
照射することを特徴とする電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245240A JP2624655B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61245240A JP2624655B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電気泳動装置 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7305505A Division JP2679696B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
| JP8251185A Division JP2666799B2 (ja) | 1996-09-24 | 1996-09-24 | 電気泳動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100368A JPS63100368A (ja) | 1988-05-02 |
| JP2624655B2 true JP2624655B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=17130743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61245240A Expired - Lifetime JP2624655B2 (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電気泳動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2624655B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7349093B2 (en) | 2005-02-17 | 2008-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fluorescence measurement apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100777363B1 (ko) | 2001-05-15 | 2007-11-19 | (주)바이오니아 | 일체형 격리벽을 갖는 전기 영동판 및 이를 사용하는 핵산염기 서열 분석 장치 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113298A (en) * | 1974-07-23 | 1976-02-02 | Joko Sangyo Kk | Reezaaokogentosuru takentainodosokuteihohoto sochi |
| JPS5321408A (en) * | 1976-08-12 | 1978-02-27 | Mitsubishi Electric Corp | Ultrasonic atomizing device |
| JPS57204437A (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-15 | Hiranuma Sangyo Kk | Measuring method for interval of inspection body in concentration measuring apparatus |
| JPS6162843A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-31 | Hitachi Ltd | 螢光検出型電気泳動装置 |
| JPS61155732A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電気泳動パタ−ンの認識装置 |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61245240A patent/JP2624655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7349093B2 (en) | 2005-02-17 | 2008-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Fluorescence measurement apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63100368A (ja) | 1988-05-02 |
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