(57)【要約】      （修正有）【課題】人の手足に表示器を取り付けて、第１マグネットを移動させ、第１コイルに誘導電流を発生させ、発光ダイオードを点灯する表示器の提供。【解決手段】第１マグネット３を有するパイプ６の外周に有る第１コイル５をケース１０に取り付け、第１マグネット３にワイヤー１３を接続して、ワイヤー１３の端部と振り子１７の端部を接続する。ケース１０に磁性体９を取り付けて、第１マグネット３を吸引して近づけ、極性の異なる２つの発光ダイオードを有する表示器１を人の足首に取り付ける。人が移動してケース１０を停止させ、振り子１７が移動してワイヤー１３を引っ張り、第１マグネット３と振り子１７の慣性力が、第１マグネット３と磁性体９の吸引力を超えた時に、第１マグネット３が第１コイル５内を通過し、誘導電流を発生させて２つの発光ダイオードを点灯させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コイルに誘導電流を発生させる第１マグネットをパイプに入れ、前記第１コイルを前記パイプの外周に取り付け、外部より振動を加えて前記第１マグネットを移動させ、前記第１コイルに誘導電流を発生させる振動発電装置と誘導電流で発光する発光ダイオードを有する表示器において、
前記第１コイルをケースに取り付け、前記第１マグネットの端部にワイヤーを接続し、前記ワイヤーの他方の端部を振り子の下部へ接続し、
一方で、前記第１マグネットの磁力により吸引力を得る磁性体を、前記ケースに取り付けて、前記第１マグネットを前記磁性体に近づけておき、
前記ケースに取り付けた円柱棒に前記振り子の上部を取り付けて、前記ケースを移動させて停止させ、
前記第１マグネットと前記振り子に加わる慣性力により、前記円柱棒を支点として前記振り子が移動し、前記ワイヤーを引っ張り、
慣性力が前記第１マグネットと前記磁性体の吸引力を越えた時に、前記第１マグネットが前記第１コイル内を移動し、前記第１コイルに誘導電流を発生させ、発光ダイオードを点灯させる事を特徴とした表示器。
【請求項２】
請求項１記載の表示器において、
前記ケースを移動させて停止させ、前記第１マグネットと前記振り子に加わる慣性力により、前記第１マグネットが移動し、前記円柱棒を支点として前記振り子が移動して前記ケースに当り、
慣性力の反動と重力により、移動した振り子が元の位置方向へ移動して、前記第１マグネットを元の位置方向へ押し、前記第１マグネットを移動させる事を特徴とした表示器。
【請求項３】
第１コイルに誘導電流を発生させる第１マグネットをパイプに入れ、前記第１コイルを前記パイプの外周に取り付け、外部より振動を加えて前記第１マグネットを移動させ、前記第１コイルに誘導電流を発生させる振動発電装置と誘導電流で発光する発光ダイオードを有する表示器において、
前記第１コイルをケースに取り付け、前記第１マグネットの磁力により吸引力を得る磁性体を、前記ケースに取り付けて、前記第１マグネットを前記磁性体に近づけておき、
前記ケースに取り付けた円柱棒に振り子の上部を取り付けて、前記ケースを移動させて停止させ、
前記第１マグネットと前記振り子に加わる慣性力により、前記円柱棒を支点として前記振り子が移動して前記ケースに当り、
慣性力が前記第１マグネットと前記磁性体の吸引力を越えた時に、前記第１マグネットが前記第１コイル内を移動し、前記第１コイルに誘導電流を発生させ、発光ダイオードを点灯させ、
更に、慣性力の反動と重力により、移動した振り子が元の位置方向へ移動して、前記第１マグネットを元の位置方向へ押し、前記第１マグネットを移動させる事を特徴とした表示器。
【請求項４】
第１コイルに誘導電流を発生させる第１マグネットをパイプに入れ、前記第１コイルを前記パイプの外周に取り付け、外部より振動を加えて前記第１マグネットを移動させ、前記第１コイルに誘導電流を発生させる振動発電装置と誘導電流で発光する発光ダイオードを有する表示器において、
前記第１コイルをケースに取り付け、前記第１マグネットの磁力により吸引力を得る磁性体を、前記ケースに取り付けて、前記第１マグネットを前記磁性体に近づけておき、
前記ケースを移動させて停止させ、
前記第１マグネットに加わる慣性力が前記第１マグネットと前記磁性体の吸引力を越えた時に、前記第１マグネットが前記第１コイル内を移動し、前記第１コイルに誘導電流を発生させ、発光ダイオードを点灯させ、
移動した第１マグネットが前記ケースに当り、その慣性力の反動と重力により、前記第１マグネットを元の位置まで移動させ、
前記第１マグネットの往復の移動距離が、前記第１コイルの左右より、それぞれ、前記第１マグネットの長さの５０％から１７０％の長さの移動距離にしたことを特徴とする表示器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネットがコイル内を移動し、コイルに誘導電流を発生させる振動発電装置の電気エネルギーで、発光ダイオードが点灯してその場所を知らせる表示器に関する物である。
【背景技術】
【０００２】
夜間の散歩に於いて、人の存在を外部に知らせる場合、電灯の保持や電池駆動の表示器を身体に取り付けたり、身体に反射板を取り付けるなどの方法が有り、或は、マグネットがコイル内を移動して発電する振動発電装置の電力を利用して、電球を光らせるものがあり、その中で、振動発電装置を応用した物が数多く提案されている。
【０００３】
１つは、発電部のパイプ内にマグネットを挿入し、パイプの外側にコイルを設け、マグネットの自重を利用して、コイル下部に前記マグネットを配置しておき、一方で、発電部のマグネットに反発力を与える極性の移動部のマグネットを近づけて、発電部のマグネットを反発させてコイル内を通過させ、電気エネルギーを得ている。
更に、移動部のマグネットが移動して遠ざかり、両マグネットの反発する磁力が弱まることで、発電部のマグネットの自重により、コイル内を通過して元の位置に戻している。（文献１）
【０００４】
その他に、振動発電装置のマグネット下部にバネを接続してパイプの外側にコイルを設け、それら全体に振動を与えて、マグネットがコイル内を移動して発電しているものもある。（文献３）
或は、バネの代わりに、マグネットに反発力を与える極性のマグネットを、パイプの下部に配置し、同様に全体に振動を与えて発電エネルギーを取得している物もある。（文献２）
その他、振動発電装置をそのまま上下に振って、内部のマグネットを移動させ、電球を発光させる物や、振動発電装置を服に取り付けて電球を発光させる物がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１３４６４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２００４７９号公報
【特許文献３】特開２００２−３７４６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で提案されているように、移動部のマグネットを利用して発電部のマグネットを移動させて発電し、復帰時に発電部のマグネットの自重を利用しているものについては、発電部を傾斜させた場合、元の位置へ戻らなくなる可能性があり、移動部のマグネットを人体に取り付ける構造が複雑になる可能性がある。
【０００７】
文献２、３に於いては、パイプ内のマグネットに振動を与え、マグネットの大きさと移動速度によりコイルに発生させる発電量が決まる為、早い振動が求められる。
その為、装置を横にして人の足に取り付け、マグネットを移動させて発電を行なうようにした場合、パイプ内のマグネットは、人の歩く速度にあわせて移動することになる。
また、パイプ内を移動する距離は不安定で発電効率も低下し、その電気エネルギーで発光ダイオードを点灯した場合には、発電はするものの、照度が落ちてしまう場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の振動発電装置の電気エネルギーで発光ダイオードが点灯する表示器は、表示器を人体に取り付けて人が移動した場合、停止時に於ける表示器内部の振り子の慣性力を利用して、発光ダイオードを点灯するようにしたもので、第１コイルに誘導電流を発生させる第１マグネットに柔軟性のワイヤーを接続し、これらをパイプ内に収める。
円柱棒が支点となる振り子の下部にワイヤーの端部を接続し、又、パイプの外周に第１コイルを設け、円柱棒と第１コイルをケースに固定する。
【０００９】
第１マグネットに吸引力を与えるネジ状の磁性体を、内部がネジ状で非磁性体のナットに挿入し、この磁性体を移動して第１マグネットが吸引して近づくようにする。
この磁性体の移動により、磁性体と第１マグネットの距離が変化して、磁力による吸引力が調整できるようになる。
これにより、第１マグネットと磁性体は通常の状態では吸引して近づいている状態となっている。
【００１０】
ケース裏面にバンドが取り付けられており、このバンドにより表示器を人体の手足に取り付ける。
人が垂直に立っている状態でケースを水平に足に取り付けた場合、人が歩いて停止すると、振り子の上部を支点として、振り子の下部は惰性の方向へ動き、ワイヤーを引っ張り始め、ワイヤーは伸びていく。
【００１１】
停止した時に生じる第１マグネットと振り子の惰性による慣性力が、第１マグネットと磁性体との吸引力を上回った瞬間に、第１マグネットは、歩く速度よりも速く惰性方向へ移動して第１コイル内を通過する。
この時、第１コイル内には誘導電流が発生して、その出力により終端の発光ダイオードが点灯する。
【００１２】
また、ワイヤーに接続された第１マグネットは、振り子の移動方向へ移動して、柔軟性のワイヤーが緩むことにより、第１マグネットはワイヤーが緩んだ領域分まで移動することが可能となり、第１マグネットは振り子の移動方向へ加速する形となって移動する。
その結果、第１マグネットの移動速度は、ケースの移動速度より速く第１コイル内を移動し、その瞬間的移動により第１コイルに発生する誘導電流は増大して、高い電気エネルギーが発生する。
【００１３】
その後、移動した第１マグネットは、振り子の移動距離に加えて、ワイヤーの緩みにより発生する距離の分まで移動し、第１マグネットに取り付けられた接続板と振り子が衝突する。
更に、振り子に衝突した接続板は、その惰性の反動により反発移動して磁性体が有る方向へ移動し始め、続いて振り子の反発力も加わり、第１マグネットに取り付けられた接続板の端部を振り子が押していく。
一方で、磁性体より得られる磁力も加わり、第１マグネットは、再度、第１コイル内を通過して元の位置へ移動し、磁性体と第１マグネットは吸引して近づく。
【発明の効果】
【００１４】
本案に於いては、人が停止したときに繰り返し生じる慣性力を利用して、ある一定の慣性力が振り子と第１マグネットに加わった場合、ワイヤーに大きな引っ張る力を与える。
その後、ワイヤーを引き続け、第１マグネットと磁性体の吸引力を上回った瞬間、パイプ内の第１マグネットが、歩く速度より速く、第１コイル内を移動して瞬間的な電気エネルギーを発生させて、発光ダイオードを点灯することができる。
【００１５】
又、振り子がケースに衝突し、更に、第１マグネットが振り子に衝突した衝撃による反動で、再度、第１マグネットが第１コイル内を通過して発電し、電力を取り出すことができる。
更に、振り子と磁性体により第１マグネットを元の位置へ戻すことが出来るので、第１マグネットの移動距離が常に一定で安定した発電を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の表示器の実施形態を示したもので、表示器を人の手足に取り付けた図である。
【図２】表示器の詳細を示した斜視図である。
【図３】図２の第１コイルとパイプ部分の断面図であって、第１マグネットの移動前の状態を表した図である。
【図４】本発明の表示器の実施形態を示したもので、振り子が移動して、ワイヤーを引っ張った状態を表した図である。
【図５】第１マグネットが左へ移動した状態を表した図である。
【図６】振り子により、接続板が右へ押される状態を表した図である。
【図７】本発明の実施形態における表示器の他の実施形態を示したもので、図３のケースとパイプを短くし、更に、ワイヤーを削除した状態を表した図である。
【図８】本発明の実施形態における表示器の他の実施形態を示したもので、図３のケースを短くし、更に、ワイヤーと振り子を削除した状態を表した図である。
【図９】第１コイルと電線、及び２個の発光ダイオードを示した回路図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明に係る表示器１の好適な実施形態を、図面に従って説明する。
図１は本発明の表示器１を人体の手や足に取り付けた図であり、図２はその詳細を示した斜視図であり、図３は第１コイル５とパイプ６、第１マグネット３部分等を断面で表した図である。
【００１８】
図１、図２で示すように、表示器１を人体の手や足に取り付ける為に、図２に示すように、ケース１０の裏面にはバンド１９があり、夜の外出や散歩時に図１に示すように手や足首にバンド１９を巻きつけ、先端のオス面ファスナー１１とメス面ファスナー１４を連結させて固定する。
【００１９】
表示器１の内部構造は、図２の斜視図と図３の断面図で示すように、パイプ６内部に有る第１マグネット３の片側にクッション８を取り付け、第１マグネット３の左端部に接続板４を接続し、接続板４の他方の端部に柔軟性のワイヤー１３を接続する。
接続板４は、第１マグネット３が第１コイル５より出る距離を調整する役目や第１マグネット３を元の位置へ戻すためにも利用されており、必要がない場合は取り付けないで、第１マグネット３とワイヤー１３を直接接続してもよい。
【００２０】
パイプ６の外周には第１コイル５が有り、ケース１０に取り付けられ、第１コイル５から発生する誘導電流は電線１２により、ケース１０の左右の側面に取り付けられた第１発光ダイオード２と第２発光ダイオード２０に出力され、その電気配線内容は図９のように示される。
【００２１】
図３に示すように、ケース１０の左側にはクッション１６が取り付けられ、第１マグネット３にはクッション８が取り付けられており、これらは、振り子１７や第１マグネット３が移動してケース１０に当たり、その時に発する衝突音や衝撃を吸収する為のものであり、動作状支障がなければ利用しなくても良く、クッションの材質は非磁性体のゴム、ウレタン、ナイロン等で形成され、バネを利用しても良い。
【００２２】
図３に於いて、ワイヤー１３の他方は振り子１７の下部に取り付けられている。
振り子１７の上部には穴が開いており、その穴には円柱棒１５が挿入されており、円柱棒１５はケース１０に固定され、振り子１７は円柱棒１５を支点として、振り子１７の下部が半円をえがくように回転移動できるようにしている。
【００２３】
これにより、図３に示すように、ケース１０が水平の状態では、重力により振り子１７の下部は円柱棒１５の真下付近にある。
また、振り子１７にはおもり１８を取り付け、振り子１７の半回転移動に力を与えるようにして、おもり１８の重さによって、ワイヤー１３の引っ張る力を変化できる役割をしている。
その為、振り子１７だけでワイヤー１３を十分に引っ張ることが可能な場合はおもり１８を省いても良い。
【００２４】
ケース１０の右側面には、ネジ穴がある非磁性体のナット７が固定され、そのナット７内を移動できるネジ状の磁性体９が取り付けられており、第１マグネット３は、ケース１０が水平で通常の状態であれば、パイプ６内の任意の位置にあり、或は、第１マグネット３の磁力により右側に移動して磁性体９と吸引し合い、停止している。
このとき、磁性体は、鉄やマグネット、フェライト、コバルト等の材質を利用する。
【００２５】
図２で示すように、ケース１０の裏面にはバンド１９が取り付けられ、各々の端部にはオス面ファスナー１１とメス面ファスナー１４が取り付けられ、この面ファスナー同士を繋ぎ合わせて、人の手足にケース１０を取り付ける。
【００２６】
例えば、このケース１０を人の右足首にバンド１９により水平に取り付け、図１の右足に示すように、人が停止して垂直になっている状態では、第１マグネット３は、パイプ６内の任意の位置にあり、或は、磁性体９と吸引し合い、図３で示すようにケース１０の右側面に位置している。
続いて、人が歩き出し、右足が動き出して停止すると、その惰性による慣性力により、振り子１７は図４のように移動して、ワイヤー１３を引っ張り、ワイヤー１３は伸びていく。
【００２７】
この時、右足が移動して停止した時に生じる振り子１７とおもり１８と第１マグネット３の慣性力が、第１マグネット３と磁性体９の吸引力を超えた場合、第１マグネット３は歩く速度よりも速く第１コイル５内を移動して、図５で示す様に、接続板４が振り子１７に接触する位置まで移動する。
【００２８】
これにより、第１コイル５には正逆の誘導電流が発生して、それぞれ極性が違う前方の第１発光ダイオード２と後方の第２発光ダイオード２０が点灯して、前後方に人の存在を知らせることができる。
また、歩くスピードが早い場合は、振り子１７とおもり１８と第１マグネット３に加わる慣性力も増大し、ワイヤー１３を引く力も増していき、第１マグネット３と磁性体９の吸引力を大幅に超え、切り離しが容易に行なわれ、第１マグネット３が第１コイル５内を移動するスピードは増して、更に高い電力を得ることができる。
【００２９】
振り子１７が移動する慣性力は、それに取り付けられたおもり１８の重さや取り付け位置、振り子１７の支点の位置やワイヤー１３の取り付け位置等により異なり、一方で、第１マグネット３と磁性体９の吸引力も、第１マグネット３の磁力の大きさや磁性体９の種類、間隔等により異なる。
それにより、最適な発電が行なえるように、ナット７内の磁性体９を移動させて、第１マグネット３の移動がスムーズに行なえるように調整する。
【００３０】
また、磁性体９と第１マグネット３の切り離しが常に一定の条件で行なわれ、磁性体９の位置が常に同じ場所の場合は、磁性体９をネジ状にせず、ナット７を削除して磁性体９をケース１０の右側面に固定してもよい。
【００３１】
右足が停止して、接続板４が左へ移動し、振り子１７がケース１０に当り、ケース１０の左側面に移動した振り子１７とおもり１８は、その反動と重力により元の位置に戻ろうとして、図６のように、接続板４を右側へ押すように力が働き、第１マグネット３は第１コイル５内を移動する。
又、第１マグネット３は、磁性体９との磁力による吸引力も働き、元の位置へ移動し、磁性体９と吸引して停止する。
これにより、人が歩いている間、同じ動作を繰り返し発電することになる。
【実施例２】
【００３２】
次に、ワイヤー１３を利用しないで発電する方法について図面に従って説明する。
図７は、図３のケース１０の横幅を狭くしてパイプ６を短くし、接続板４とワイヤー１３を取り除いたもので、第１マグネット３の移動距離は変わらず、直接、振り子１７で第１マグネット３を押し出し、元へ戻すようにしている。
その他の部品と内容は実施例１の図３と同様なので説明を省略する。
【００３３】
実施例１では、振り子１７の慣性力を利用して第１コイル５内を移動する速度を速めていたが、歩き方を速め、表示器１を速い速度で利用する場合は、図７で示すように、第１マグネット３と振り子１３を接続するワイヤー１３を取り除いてもよい。
【００３４】
図７に於いて、表示器１を右足に取り付け、速い速度で移動して停止すると、振り子１７と第１マグネット３の慣性力が増大する為、実施例１の時より第１マグネット３と磁性体９の切り離しが容易に行なわれる。
その為、ワイヤー１３を利用して振り子の慣性力を第１マグネット３に伝えなくても、第１マグネット３は第１コイル５内を速い速度で通過することが可能となる。
これにより、第１マグネット３は第１コイル５内を一気に左に移動して、第１コイル５に正逆の誘導電流を発生させて、第１発光ダイオード２と第２発光ダイオード２０を点灯させることができる。
【００３５】
また、ジョギング等、速い速度で移動して停止すると、振り子１７はケース１０に当たり、第１マグネット３が振り子１７に当り、歩く時よりも衝突後の反動が大きい為、第１マグネット３は大きく右へ移動する。
更に、振り子１７により、直接第１マグネット３を右へ押し、第１マグネット３は、ケース１０の右側へ容易に戻ることができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、表示器１を主にジョギング等、速い速度で利用し、ワイヤー１３と振り子１７を利用しなくても、発電できる方法について図面に従って説明する。
図８は、図３のケース１０の横幅を狭くし、接続板４とワイヤー１３と振り子１７を取り除き、パイプ６を長くしたものである。
その他の部品と内容は実施例１、２と同様なので説明を省略する。
【００３７】
通常、振動発電に於いて、発電は、第１マグネット３が第１コイル５内に入った時に１回誘導電流が流れて発電し、続いて第１コイル５から出て行く時に、前回とは逆向きの電流が１回流れて発電している。
その後、逆方向へ戻り、往復移動して繰り返し発電している。
【００３８】
第１コイル５に対しての往復移動距離が長い場合は、おのずと大きな振動が必要になり、また、長い時間も必要となる。
その為、ジョギング等の短い周期で振動し、第１マグネット３をパイプ６の左右端部に移動させる為には、第１マグネット３の移動距離が限られてくる。
【００３９】
それ故、ジョギング中に於いて、第１マグネット３が第１コイル５内を左右に移動する距離は限定され、大人や子供が利用した場合等、幾つかの実験の結果、図８に示すように、第１マグネット３の幅をＡとすると、第１コイル５より左右に抜け出た第１マグネット３の移動距離は、最小、１／２Ａ、最大、Ａ＋１／２Ａを少し超える値となり、第１マグネット３の５０％から１７０％が有効な往復の移動距離であり、発電し、発光できる事がわかった。
【００４０】
図８に於いて、表示器１を右足に取り付け、ジョギング等、速い速度で移動して停止すると、第１マグネット３の慣性力が増大する為、実施例２と同じように第１マグネット３と磁性体９の切り離しが容易に行なわれる。
その為、ワイヤー１３を利用して振り子の慣性力を第１マグネット３に伝えなくても、第１マグネット３は第１コイル５内を速い速度で通過することが可能となる。
【００４１】
これにより、第１マグネット３は第１コイル５内を一気に左に移動して、第１コイル５に正逆の誘導電流を発生させて、第１発光ダイオード２と第２発光ダイオード２０を点灯させることができる。
また、速い速度で移動して停止すると、第１マグネット３がクッション１６に当り、歩く時よりも衝突後の反動が大きい為、右側へ大きく移動する。
その為、第１マグネット３は、第１コイル５側へ容易に戻ることができ、更に、磁性体９の吸引力により、元の位置へ移動できる。
【００４２】
ジョギング時には、左右に振れる第１マグネット３の周期は速くなり、第１マグネット３が左へ移動する速度も速まり、２つの発光ダイオードの明るさは増し、更に、第１マグネット３が移動した後の反動により生ずる力も増す為、右側へ移動する第１マグネット３の速度も速まり、再度、第１コイル５内を通過して誘導電流が発生し、２つの発光ダイオードを点灯することができる。
【００４３】
実施例１〜３に於いて、第１マグネット３や第１コイル５、パイプ６の形状を三角や多角にしても良く、第１マグネット３、磁性体９以外のケース１０やパイプ６等の材質は出来る限り第１マグネット３や磁性体９に影響を与えないアルミやステンレス、プラスチック、ガラス、ゴム等の非磁性体の物を用いる。
【００４４】
実施例１に於いて、柔軟性のワイヤー１３を使用しているため、第１マグネット３はワイヤー１３が緩んだ領域まで移動できる為、発電領域が増え、この部分にも新たなコイルを設置すると、発電量を増やすことができる。
【００４５】
また、２つの発光ダイオードはケース１０の側面に取り付いているが、ケース１０にコンセントを設け、第１コイル５からの出力をコンセントに出力し、コンセントにプラグを接続して電線を繋げ、終端に発光ダイオードを有するクリップをズボンや腰に取り付けて、ケース１０とは別の場所で発光させても良い。
或は、クリップの代わりに発光ダイオードにマグネットを取り付けて、ズボンの内側に磁性体を挿入し、マグネットと磁性体を吸引させて、ズボンに発光ダイオードを固定し、発光させても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１    表示器
２    第１発光ダイオード
３    第１マグネット
４    接続板
５    第１コイル
６    パイプ
７    ナット
８    クッション
９    磁性体
１０    ケース
１１    オス面ファスナー
１２    電線
１３    ワイヤー
１４    メス面ファスナー
１５    円柱棒
１６    クッション
１７    振り子
１８    おもり
１９    バンド
２０    第２発光ダイオード
【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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