BIO DSC (바이오 시차주사열량계) | 단백질 리포좀 및 식품의 열안정성 반응열 분석
초미세 측정용, BIO DSC는 바이오 미생물 단백질 리포좀, 식품과학 등의 열안정성 및 반응열 분석용 DSC 입니다.
- 스위스 세타람 브랜드의 – BIO DSC는
- 모델 마이크로칼벳 울트라는 초미세 고감도 3D 칼벳 DSC 센서와 + 분리해서 세척후 재사용이 가능한 시료셀을 결합하여 실험 간 교차 오염을 방지하면서 정밀한 열 측정을 가능하게 합니다.
- 이러한 구조 덕분에 연구자들은 신뢰할 수 있고 재현 가능한 조건을 유지하면서 생물 시스템에서 발생하는 미세한 열 현상을 포착할 수 있습니다.
- 단백질, 효소, 리포좀, 세포, 항체 등 생체분자 시료의 열안정성과 변성 특성을 분석하는 열량계 입니다.
- 시료에 온도를 점진적으로 적용하여, 변성, 상전이, 결합, 해리(결합이 끊어지는 과정) 등의 열반응을 직접 측정함으로써 생체물질의 안정성과 상호작용을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
- 스위스 SETARAM 브랜드이 – 바이오 DSC는
- 식품 과학에서 미세한 열적 변화는 제품 특성에 중대한 변화를 일으킬 수 있습니다.
- 전분, 당류, 카라기난과 같은 탄수화물은 가공 및 저장 과정에서 젤라틴화, 노화, 겔 형성, 유리 전이와 같은 변화를 겪습니다.
- 초미세 열량계는 높은 감도 덕분에 겔 및 탄수화물 기반 제형에서 발생하는 매우 미세한 열적 변화를 감지할 수 있어 연구자들이 구조, 질감 및 안정성을 더 잘 이해하는 데 도움을 줍니다.
단백질, 효소, 항체 (Proteins, Enzymes, Antibodies) :
대형 생체 분자를 정제, 제형화 또는 가공해야 하시나요? 그렇다면 이미 이러한 분자들의 열 안정성 문제에 직면하셨을 수도 있습니다. SETARAM은 단백질, 효소, 항체 등을 포함한 생체 분자의 변성 및 응집 온도를 측정하는 미세 열량계 솔루션을 제공합니다.
소포체, 리포솜, 막 및 미셀 (Vesicles, Liposomes, Membranes & Micelles) :
의약품 제형, 식품 또는 화장품 연구 분야에서 이러한 시스템을 연구하실 수 있습니다. 당사의 미세 열량계는 이러한 시스템의 구조, 형성 및 변형을 이해하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 온도 안정성 범위를 측정하고 형성 및 해리 과정에 대한 정보를 제공합니다
용어 설명 :
- 구조 변성(Denaturation): 열에 의한 구조 변화(변성, denaturation)를 측정하면 단백질이 얼마나 안정한지, 어느 온도에서 기능을 잃는지를 정확히 알 수 있습니다. (예: 달걀 흰자가 익으며 투명 → 흰색으로 변함) 생달걀 흰자 속의 단백질(예: 알부민)은 물속에 잘 풀린 상태로 1차 2차 3차 구조를 모두 유지하고 있는 정상 단백질 입니다. 가열하면 → 2차 3차 구조가 풀리고 무너지고 엉겨서 응고(변성) → 투명한 액체가 흰색 고체로 변하는 것이 바로 그 결과.
- 결합(Binding): 화학반응에서 효소와 기질이 만나 결합하면서 화학적 에너지와 열이 방출되는 반응. 면역 반응에서는 항체가 항원과 결합할 때, 수소결함 정전기력 소수성 상호작용 같은 비공유 결합이 형성 됩니다. 이런 결합이 만들어질 때 에너지가 방출되어 열이 미세하게 증가(발열) 합니다.
- 상전이(Phase Transition): 세포막을 이루는 기름성분인 세포 지질이 온도에 따라 고체상에서 유동적인 액상으로 바뀌는 현상. 세포지질은 세포를 둘러싸 보호하고 물질이 드나드는 것을 조절 합니다. 주로 인지질(phospholipid), 콜레스테롤, 당지질 등으로 구성되어 있으며, 세포막의 유연성과 안정성을 유지하는 중요한 역할을 합니다.
- 해리(Dissociation): 단백질 복합체나 DNA의 2중나선구조 2중가닥이 열에 의해 분리되는 과정 (예: DNA가 열을 받아 두 가닥을 연결하던 수소 결합이 끊어져 2중 나선구조가 두개의 단일가닥으로 풀어짐).
초미세 측정, Micro Calvet Calorimeter
2026년 현재 스위스 세타람 브랜드의 40년 축적된 기술 입니다.
초미세 측정 – Micro Calvet Calorimeter – 3가지 모델
Micro Calvet Calorimeter – 기술 기반 – 12가지 구성 옵션
반도체 기반 펠티어 소자를 적용한 – 최신 3D센서 기술
반도체 기반 펠티어 소자 적용 최신 3D센서 기술 – 바이오 열량계에 적용 (시료 2개 동시 시험용 )
Thermopile 기반 – 3D 센서 이미지
반도체 기반 펠티어 소자 적용 – 3D 센서 이미지
2D DSC센서 – 평판형, 대부분의 DSC센서에 적용된 기술로 열포착률 40~50% 입니다
3D DSC센서 – SETARAM 고유의 특허기술로 열포착률 95% 전후 입니다.
2D DSC 센서 VS 3D DSC 센서의 ; 온도 VS 측정 효율 그래프
**2D DSC 센서는 온도를 증가 시킬 수록 열량 측정 효율이 50%에서 20%로 점점 떨어짐을 보여 줍니다 (아래 좌측 그림 2a)
**3D Calvet DSC센서와 같은 높은 열 전도도의 해당 열전대 센서는 열량 측정 샘플 블록 내의 실험 볼륨을 모두 둘러싸고 있습니다. 이러한 열전대 센서의 방사형 배열은 열포착 효율의 거의 완전한 통합을 보장합니다. 이는 3D Calvet DSC 센서가 전체 가열 측정 온도 범위에서 열효율의 평균 94 ± 1%가 센서를 통해 전달된다는 것을 나타내는 효율 비율 계산을 (아래 우측, 그림 2b)와 같이 보여 줍니다.
또 다른 매우 중요한 점은 몇 가지 극단적인 경우를 제외하고 3D DSC 센서의 감도가 더 이상 도가니(=팬)의 유형이나, 퍼지 가스 유형, 유량의 영향을 크게 받지 않는다는 것입니다.
또한 수용액의 저온 측정이나, 1,200도씨 이상의 소재 금속 세라믹 등의 고온의 시험분석에서 일반적인 2D DSC센서의 측정 민감도가 많이 떨어지게 되나, 3D Calvet DSC센서는 이를 극본한 기술로 측정 민감도와 정확도가 매우 뛰어납니다.
초미세 BIO DSC – 반도체 기반 Peltier 소재 3D DSC 센서의 장점
MICROCALVET 열량계는 반도체 기반 Peltier 3D DSC 센서를 사용하여 매우 작은 열 변화를 빠르고 정밀하게 측정할 수 있습니다. 이 센서는 다음과 같은 장점을 제공합니다.
초고감도 열 측정
반도체 Peltier 소자는 μW 수준의 매우 미세한 열 변화까지 감지할 수 있어 미량 반응열 분석에 매우 유리합니다.
빠른 응답 속도
센서의 열용량이 낮아 열 변화에 대한 응답이 빠르며, 반응 초기 단계의 열 발생도 정밀하게 포착할 수 있습니다.
소형 시료 분석에 최적
바이오 반응, 흡착열, 수화열 등 미세 열 반응 분석에 매우 높은 정확도를 제공합니다.
높은 열포착 효율
3D 센서 구조를 통해 전도·대류·복사에 의해 발생하는 열을 효율적으로 수집하여 높은 측정 정확도를 유지합니다.
MICROCALVET – 마이크로 열량계(Microcalorimeter) 3가지 모델은
- 샘플 셀(sample cell)과 기준 셀(reference cell)을 반도체 기반 펠티어 소자(Peltier element)로 완전히 둘러싸는 최신 3D 센서 설계(3D sensor design)를 적용하고 있습니다.
- 이 구조는 복사열(radiation), 대류(convection), 전도(conduction)에 의해 발생하는 모든 열 흐름을 측정할 수 있도록 합니다.
- 이 *3D 센서의 열 검출 효율은 최대 약 95%*에 달하며, 일반적인 평판형 DSC 센서(plate DSC sensor)의 효율인 *약 30–50%*와 비교하여 훨씬 높은 감도를 제공합니다.
- MICROCALVET 라인의 센서는 전기적 교정 방식(electrical calibration)을 사용하며, 이는 줄 효과(Joule effect)라고도 불립니다.
이 교정은
- 임의의 일정 온도(constant temperature)에서 수행할 수 있으며
- 온도 스캔 조건(scanning conditions)에서도 적용 가능하고
- 부정확할 가능성이 있는 표준 기준 물질(reference material)이 필요하지 않습니다.
고효율 3D 센서와 절대 전기 교정 방식(Joule effect calibration)의 결합을 통해,
시료의 종류나 매트릭스와 관계없이
고체(solid), 액체(liquid), 기체(gas), 분말(powder) 등 다양한 형태의 시료에 대해 탁월한 측정 정확도를 제공합니다.
바이오 DSC 시차주사 열량계 – 스위스 KEP 그룹의 세타람 브랜드
모델 Micro Calvet (구형 모델은 MicroDSC7)
(소형 크기 시료 측정용, 열저장/에너지/석유화학/고분자/식품 )
특징 :
- 고정밀 초미세 열량 측정, 밀폐형/혼합형/트리거형/고압형 등의 다양한 시험 셀을 중심으로 설계된 미세열량계. 세타람의 가장 다재다능하고 초미세열량 측정분야의 기준이 되는 마이크로칼로리미터는 모델 MicroCalvet 입니다.
- 3D DSC 펠티어 소자 센서 : 시료 셀 + 기준 셀을 “반도체 기반 펠티어 소자가 3차원으로 완전히 둘러싸고 있음” 모든 방향에서 발생하는 열을 즉시 전기 신호로 변환. 90~95% 이상의 열포착. 열 변화를 감지하는 수준이 아니라 능동적 “포획” 이라는 개념.
- Joule Effect 전기적 보정(Electrical Calibration) : 3D DSC센서와 주울효과 전기보정을 통해 100%에 가까운 열포착이 실현 됩니다.
- 모델 CALVET CRYO보다 더 작은 밀폐형 시료 셀에서,
- 모델 CALVET CRYO보다 더 미세한 열량 측정용
- 최대 1,000bar 실험환경 제어
- 온도 제어 : 영하 -45°C~120℃ (초정밀 등온 및 스캐닝 제어 모드)
- 최대 1 ㎖ 소형 시료 셀
- 다양한 실험용 Vessel(시료용기) : 시험 목적에 따라 정적 밀폐형(batch)/ 혼합형(mixing)/ 트리거형(시료를 담은 유리 ampoule이 깨지면서 혼합 반응열 측정)/ 고압용 등의 다양한 Vessel(시료 용기)를 선택할 수 있으며, 반응 시작 방식과 데이터 해석 특성이 각각 다릅니다.
- 시료를 자동으로 섞는 모터 구동 mixing 혼합 시스템
- 기체–고체, 고압 흡착, 촉매 반응 등 고압 고정밀 엔탈피 측정에 특화
- 열 저장/화학/석유가스의 유동성/고분자/식품 소재 분야
- 고압 환경 Cp 흡착 반응 엔탈피를 최고 정확도로 측정하는 초정밀 DSC : “절대 정확도 초미세 열량” 중심
- 비열(Heat Capacity), 상전이(Transitions), 고체 및 액체의 반응열, 주입 기반 혼합에 따른 열량 변화 등
- 외부 장치 연동 기능 : 연구 범위를 확장할 수 있도록 설계
- 마노메트리(manometry) : 화학반응 압력 측정
- BET 장비 : 기체 가스 흡탈착량 측정
- 가스 분석기 : FTIR, MS, GC_MS 정성정량 연동 분석
- 습도 조절기 : 습도제어, 및 부식성 반응성 가스 환경 조성
- 고압 가스 주입 패널
응용 사용 분야 ;
- 고압 흡착열 (H₂, CO₂)
- 촉매 반응열 (교반 불필요)
- 고체-기체 반응
- 미량 시료 고정밀 열량
- 혼합 반응열
- 고압 DSC-유사 열량 분석
- 열 저장(Heat storage) :
- 상변화 물질(Phase-change materials) 특성 분석.
- 압력열(barocaloric=압력변화에 의해 재료가 발열 또는 흡열하는 현상) 효과 연구.
- 냉매(refrigeration fluids)의 열적 특성 평가.
- 석유 & 가스 분야의 유동성 보장(Flow assurance) :
- 샘플홀더인 고압 셀이 가스 하이드레이트(gas hydrates)와 왁스의 연구에 최적화.
- 가스 하이드레이트 및 왁스의 형성 및 분해 조건인 온도 및 압력 규명.
- 고분자(Polymers) :
- 기존 DSC 시차주사열량계가 가진 시료 크기 및 압력 한계 극복. (최대 1,000bar 압력 제어)
- 확장된 조건에서 고분자 연구 가능.
- 생명과학 및 식품소재 :
- 특히 식품 및 구성 성분의 열적 물리적 특성 분석에 필수적.
- 고압 공정은 ‘가열하지 않고 살균 안정화 물성 제어’를 가능하게 하여, 주스 육류 유제품 즉석 식품뿐 아니라 와인 사케맥주 같은 주류 제조에도 실제로 사용되고 있습니다.
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***핵심은 MICROCALVET(최대 1 ㎖ 표준셀)이 CALVET(최대 12.5 ㎖ 표준셀) 보다 더 미세한 열량 변화에 대하여, 고압 정밀 분석이 모두 가능해, 에너지 석유화학 고분자 식품 생명과학 전반에 활용 됩니다.
모델 Microcalvet Ultra 2C
( 바이오 Bio DSC 시차주사 열량계 ; 용액 속 고분자/식품/생체 분자/의약 분야 )
특징 :
- 모델 Microcalvet Ultra는 다양한 분야에 적용될 수 있지만, 특히 용액 상태의 고분자, 식품 및 생체 분자를 분석하는 데 탁월한 성능을 발휘 합니다.
- 바이오 시차주사열량계 ; 용액 속 고분자/식품/생체 분자/의약 분야 등.
- 모델 마이크로칼벳 울트라는 초고감도 3D 칼벳 센서와 + 분리해서 세척후 재사용이 가능한 시료 셀을 결합하여 실험 간 교차 오염을 방지하면서 정밀한 열 측정을 가능하게 합니다. 분리해서 세척 가능한 구조 덕분에 연구자들은 신뢰할 수 있고 재현 가능한 조건을 유지하면서 생물 시스템에서 발생하는 미세한 열 현상을 포착할 수 있습니다.
- 온도보다 압력에 더 민감한 항체, 백신, 효소, 바이오시밀러의, 장기보관 운송중에 발생되는 접힘/풀림 (folding/unfolding) 부분 변성 응집 시작 예측 분석.
- 3D DSC 펠티어 소자 센서 : 시료 셀 + 기준 셀을 “반도체 기반 펠티어 소자가 3차원으로 완전히 둘러싸고 있음” 모든 방향에서 발생하는 열을 즉시 전기 신호로 변환. 90~95% 이상의 열포착. 열 변화를 감지하는 수준이 아니라 능동적 “포획” 이라는 개념.
- 3D 센서 + Joule 효과 보정 기술로 거의 100% 가까운 열포착 → 희석된 단백질 용액에서도 아주 작은 열 변화(변성 등)를 검출 가능
- 분리형(removable) 표준 셀 구조로 시료 제거 세척이 쉽습니다. → 측정 사이에 쉽게 세척이 가능하여 재사용이 가능하며 다양한 시료 전환 실험에 적합. 특히 단백질 실험에서 매우 중요 합니다. 단백질은 열반응 실험 시 응집 (aggregation) 발생이되어 시료 셀 내부 벽면에 달라붙습니다.
- 액체, 고체, 젤, 현탁액, 에멀전(유화액) 등 다양한 시료 형태의 열적 특성 분석에 유리 합니다.
- 다양한 용도의 샘플홀더인 Cell이 대부분 세척후 재사용 가능하여 경제적임 (단, 유리 ampoule은 불로 밀봉, 깨서 개봉함으로 1회용)
- 최대 1 ㎖ 소형 시료 실험용
- 최대 400bar 실험환경 제어 : 고압 공정은 열처리 없이 고압만으로 미생물을 비활성화하여, 신선식품의 맛 색 영양을 유지한 채 안전성과 유통기한을 동시에 확보하는 가공 기술로, 고압생산공정에서 발생하는 미세 열효과를 실험실에서 정밀 분석 할 수 있습니다.
- 온도 제어 : –20°C ~ 170°C까지의 범위로. 실제 조건을 재현하고 유연한 실험 환경 구성 가능 / 초정밀 등온 스캐닝 제어 모드
- 시료를 자동으로 섞는 모터 구동 Mixing 혼합 시스템 : 시료 주입 표준 밀폐형 / 순환형: 시료를 계속 흘려 보내면서 열량을 측정하는 셀 /분리막을 이용한 혼합 셀/소프트웨어 제어 모터 구동 Mixing 혼합시스템, 등 다양한 혼합 시료 셀과 장치를 통해 반응 개시 시점이 명확한 혼합 열량 측정이 가능 합니다.
- 외부 장비 연동 기능 : 다양한 연구 확장을 위해 설계됨
- 마노메트리(manometry) : 화학반응 압력 측정
- BET 장비 : 기체 가스 흡탈착량 측정
- 가스 분석기 : FTIR, MS, GC_MS 정성정량 연동 분석
- 습도 조절기 : 습도제어 불가
- 부식성 반응성 가스 환경 조성
- 고압 가스 주입 패널
응용 사용 분야 1 ;
- 수용액에 있는 고분자의 대부분의 구조적 변화(conformational change)를 감지 : 예를 들어, 고분자가 물(수용액)에 들어가면은 단순히 풀어지는 것 뿐 아니라, 스스로 특정한 구조를 형성하거나 변형 됩니다. 대표적으로 막(membrane), 미셀(micelle), 소포체(vesicle), 리포좀 와 같은 구조 변화 변형이 있고, 구조나 형성이 바뀔 때 발생하는 미세한 열 변화를 측정해서, 고분자가 어떤 환경에 안정하고 언제 변형 되는 연구.
- 젤리 잼 푸딩 등 다양한 식품의 질감 제조에 필요한 다당류(polysaccharide) 겔화나, 전분에 물과 열을 가했을 때 일어나는 물리적 변화인 전분 젤라티니제이션(starch gelatinization) 과정도 정밀하게 분석.
- 용액 내 단백질이나 효소의 열적 안정성(thermal stability) 연구에 이상적.
- 샘플홀더인 셀은 분리 가능하고 세척 교체가 용이하므로, 측정 중 시료에 겔, 응집체(aggregate), 기타 고체형 입자가 존재하거나 생성될 가능성이 있는 경우에도 적합 합니다.
응용 사용 분야 2 :
- 고부가 가치 효소 단백질 ; 바이오 의약, 진단 검사용 시약, 식품 화장품, 산업용 바이오 촉매에 사용되는 효소 단백질은 온도 ph 습도에 민감해서 저장 및 수송이 까다로움. 보관 운전 중 열에 의해 변성되면은 전량 폐기해야 함으로 초정밀 열량계로 열분석을 하여 열구조 안정성 평가해야 함.
- 의약·연구용 효소는 *아주 소량(μg 수준)*으로 사용되기 때문에 → 낮은 농도에서 얼마나 안정한지 평가 필요. 열량분석(DSC, ITC)이나 형광분광법으로 *낮은 농도에서도 Unfolding 되는 온도(Tₘ)와 에너지(ΔH)*를 측정해 → 보관·제조 조건을 최적화.
- 약물 구성요소간 상호작용 분석 : 약물 + 담체 + 첨가제의 구성요소들이 혼합될 때, 이들 간의 상호작용을 이해하고 분석하여 안전하고 효과적인 약물을 환자에게 전달해야 함. 약물(Drug): 치료 효과를 내는 주성분.
용어의 의미=>
- Unfolding : 효소가 특정한 3차원 구조를 가지고 있어야 제 기능을 하는데, 높은온도/ph 변화/화학물질(요소)와 같은 변성제가 효소 분자내의 결합을 방해하여 원래의 3차원 구조을 잃고 풀어진다는 의미.
- 담체(Carrier): 약물을 보호하고 표적 부위까지 전달하는 물질 (예: 나노입자, 리포솜)
- 첨가제(Excipients): 제형을 안정화하거나 약물의 방출을 조절하는 물질.
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***핵심 포인트는 용액 내 고분자·단백질 구조 변화 감지, 식품·바이오 샘플 분석, 그리고 시료 오염 잔여물 처리 용이성 입니다.
모델 Microcalvet Ultra 4C
( BIO DSC 시차주사 열량계 ; 2개 시료 동시 측정 용 )
–Microcalvet Ultra 4C 측정은 3D 센서와 전기 교정의 결합으로 매우 민감하고 정확합니다. Microcalvet Ultra 4C의 3D 센서는 가장 민감한 열전 소자로 구성되어 있습니다. 이 소자는 4개의 측정 셀을 둘러싸고 있어 두 시료 주변의 열을 동시에 완벽하게 감지합니다.
–Microcalvet Ultra 4C는 Microcalvet보다 더 넓은 온도 범위를 가진 온도 조절 장치를 사용합니다. 사용이 간편하며 -20°C(영하20도씨)에서 170°C까지 작동할 수 있습니다.
–Microcalvet Ultra 4C의 표준 셀은 분리 가능하며 측정 후 쉽게 세척할 수 있어 액체, 고체, 겔, 현탁액 및 에멀젼의 특성 분석이 가능합니다. 교반 혼합 셀 및 고압 셀은 옵션으로 제공됩니다.
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핵심 포인트는 가장 민감한 3D 센서. 넓은 온도 범위(–20~170°C). 샘플홀더 셀 세척 용이성. 다양한 시료 형상 대응·고압/교반 옵션 입니다. 2개 시료 샘플 동시 측정분석 용.
위 동영상은 세타람사 DSC 상위 버전 ; MICRO CALVET CALROIMETER 3가지 모델 중, 바이오 측정용, 모델 MICRO CALVET ULTRA에 대한 소개 입니다. KEP Technologies 그룹 / SETARAM 브랜드 한국대리점은 한미산업 입니다.
연구설계 세타람 사 스위스 제네바 근교 소재–>웹사이트
제조 세타람 사 프랑스 리옹 (제네바 남서쪽 1.5시간 거리)
최종출하 세타람 사 프랑스
모델명 마이크로 칼베 울트라
한국대리점 한미산업
다양한 열분석기 리스트 : => 한미산업 사이트 링크
초미세 마이크로 나노 열량계,
95% 열포착률 : 3D DSC센서 기술 적용에 대한 => 상세 설명
CALVET vs Micro Calvet vs Micro Calvet Ultra
모델별 비교 사양 테이블 입니다.
한미산업
1999년 개업 이후, 지난 30여년간
- Tribology(마찰/마모/윤활/CMP 연마), 스크래치, 고온 경도계, 베어링 시험기 : 미유럽 일본의 유명 제조공급사인 BRUKER, PHOENIX Tribology, TABER, SHINTO Heidon, INNOWEP, AMTEC, TRICO사.
- 열분석기(DSC,TGA,STA,TMA), 고온진공로 : 스위스 KEP 그룹의 SETARAM SETSAFE, 미국 MRF사, 일본 ENEOS MATERIALS사의 수지 열경화 시험기 등
최첨단 장비들을 국내에 소개 및 판매 기술 지원하여 왔으며, 또한 이기술을 바탕으로 일부 품목 제조를 통하여 국산화에도 노력하여 왔습니다. 앞으로도 더욱 노력하여 국내 기술 발전에 이바지 하도록 하겠습니다.
상호: 한미산업
대표: 최동하
사업자등록번호: 219-02-82992
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서울 지하철 8호선 문정역 3번 출구에서 도보 약 300m 거리에 위치해 있으며, 지하 보행 통로로도 연결되어 있어 우천 시에도 편리하게 방문하실 수 있습니다.
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Fax. 02-3411-0178
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