(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
座標位置決め装置に取り付け可能な測定プローブとプローブインタフェースとを具えた測定プローブシステムであって、
前記測定プローブおよび前記プローブインタフェースは、広帯域スペクトル無線周波数リンクを介してこれら測定プローブとプローブインタフェースとの間の通信を可能にする無線通信ユニットをそれぞれ具え、
前記測定プローブおよび前記プローブインタフェースは、対となるモードで作動可能であり、前記プローブインタフェースが前記測定プローブからプローブＩＤコードを受信して格納するか、または前記プローブインタフェースにより格納したプローブＩＤコードが前記測定プローブに付され、その後、前記プローブインタフェースは、格納したＩＤコードを含まないあらゆる受信データを無視し、
前記測定プローブは、前記広帯域スペクトル無線周波数リンクを介した通信により前記プローブインタフェースの真正性を確認するための認証モジュールを具え、この認証処理は前記測定プローブが前記プローブインタフェースと対となった後に行われることを特徴とする測定プローブシステム。
【請求項２】
前記対となるモードは、前記プローブインタフェースにより受信されて格納されるＩＤコードを伝送する前記測定プローブを具えていることを特徴とする請求項１に記載の測定プローブシステム。
【請求項３】
前記測定プローブの認証モジュールは、使用中に暗号化アルゴリズムを実行するプロセッサーと、秘密鍵を格納するためのセキュアメモリーとを具えていることを特徴とする請求項１に記載の測定プローブシステム。
【請求項４】
前記測定プローブの認証モジュールは、チャレンジ・レスポンス処理を用いてプローブインタフェースの真正性を確認し、このチャレンジ・レスポンス処理は、前記プローブインタフェースが前記測定プローブの認証モジュールのセキュアメモリーと同じ秘密鍵を保持していることをこの秘密鍵を開示せずに確認することを特徴とする請求項３に記載の測定プローブシステム。
【請求項５】
前記測定プローブは、測定データを生成して前記プローブインタフェースへと前記広帯域スペクトル無線通信周波数リンクを介して送信する測定部を具え、前記測定データは、前記認証モジュールが真正なプローブインタフェースの存在を確認した場合にのみ、前記測定プローブにより送信されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の測定プローブシステム。
【請求項６】
前記測定プローブの測定部は、可撓性スタイラスと、この可撓性スタイラスの撓みを測定するための撓み測定機構とを具えていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の測定プローブシステム。
【請求項７】
前記プローブインタフェースはまた、前記測定プローブの真正性を確認するための認証モジュールをも具えていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の測定プローブシステム。
【請求項８】
前記広帯域スペクトル無線通信周波数リンクが周波数ホッピング通信リンクを具えていることを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載の測定プローブシステム。
【請求項９】
工作機械にて使用するための請求項１から請求項８の何れかに記載の測定プローブシステムであって、前記測定プローブがテーブル面測定プローブか、工具設定測定プローブか、主軸装着可能測定プローブを具えていることを特徴とする測定プローブシステム。
【請求項１０】
さらなる測定プローブを具えたことを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の測定プローブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、関連ユニットの真正性を確認するための認証モジュールを具えた測定機器、特に座標位置決め装置に取り付け可能な測定プローブを具えた測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
座標測長機，工作機械，点検ロボットなどの如き座標位置決め装置と共に用いられる測定プローが知られている。このような測定プローブの例が特許文献１と、特許文献２と、特許文献３とに記述されている。
【０００３】
利用者への融通性を提供するため、座標位置決め装置と共に用いられる測定機器がしばしば作成され、別々のモジュール式ユニットとして販売されており、これらは要求される測定作業を行うことができるシステムを達成するように組み合わされる。例えば、範囲の異なる測定プローブが多くの測定プローブインタフェースと共に用いるためにしばしば作成される。それで、適切な測定プローブとプローブインタフェースとを末端利用者が組み合わせて使用することができる。工作機械ベースの検査用途のため、測定プローブとプローブインタフェースとの間のデータ伝送を特許文献２または特許文献３に記述された如き通信プロトコルを用いて無線（例えばＲＦまたは光）リンクによって行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４１５３９９８号明細書
【特許文献２】国際公開第２００４/５７５５２号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００７/２８９６４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなモジュール式の装置を提供することは、融通性の増大の利点をもたらすけれども、これは正確な情報を与えられていない利用者が互換性のない測定プローブ製品を何とかして組み合わせようとするかも知れない不具合を有する。さらに、既存の無線連通システムの連通プロトコルは、一般的に容易に模造することが可能であり、これによって第三者が本物の機器をまねた機器を製造することを可能にする。このような第三者の機器の品質は、非常に変動しやすい可能性があり、本物に対するこのような機器の互換性は、正確に検査されていないことが一般的である。従って、互換性のない装置の組み合わせや、無許可の第三者の製造業者からの装置を使用することは、得られた測定システムに許容可能なレベルの測定精度が与えられない結果をもたらす可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、座標位置決め装置に取り付け可能な測定プローブとプローブインタフェースとを具えた測定プローブシステムが提供される。この測定プローブシステムの測定プローブおよびプローブインタフェースは、広帯域スペクトル無線周波数リンクを介してこれら測定プローブとプローブインタフェースとの間の通信を可能にする無線通信ユニットをそれぞれ具えている。測定プローブおよびプローブインタフェースは、対となるモードで作動可能であり、これは、プローブインタフェースが測定プローブからプローブＩＤコードを受信して格納するか、またはプローブインタフェースにより格納したプローブＩＤコードが測定プローブに付されるものである。その後、プローブインタフェースは、格納したＩＤコードを含まないあらゆる受信データを無視する。測定プローブは、広帯域スペクトル無線周波数リンクを介した通信によりプローブインタフェースの真正性を確認するための認証モジュールを具えている。この認証処理は、測定プローブがプローブインタフェースと対となった後に行われることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、対となるモードは、プローブインタフェースにより受信されて格納されるＩＤコードを伝送する測定プローブを具えることができる。
【０００９】
測定プローブの認証モジュールは、使用中に暗号化アルゴリズムを実行するプロセッサーと、秘密鍵を格納するためのセキュアメモリーとを具えることができる。
【００１０】
測定プローブの認証モジュールは、チャレンジ・レスポンス処理を用いてプローブインタフェースの真正性を確認する。このチャレンジ・レスポンス処理は、プローブインタフェースが測定プローブの認証モジュールのセキュアメモリーと同じ秘密鍵を保持していることをこの秘密鍵を開示せずに確認する。
【００１１】
測定プローブは、測定データを生成してプローブインタフェースへと広帯域スペクトル無線通信周波数リンクを介して送信する測定部を具えることができる。測定データは、認証モジュールが真正なプローブインタフェースの存在を確認した場合にのみ、測定プローブにより送信される。
【００１２】
測定プローブの測定部は、可撓性スタイラスと、この可撓性スタイラスの撓みを測定するための撓み測定機構とを具えることができる。
【００１３】
プローブインタフェースはまた、測定プローブの真正性を確認するための認証モジュールをも具えることができる。
【００１４】
広帯域スペクトル無線通信周波数リンクが周波数ホッピング通信リンクを具えていてもよい。
【００１７】
本発明は、工作機械にて使用するための上述した型式の測定プローブシステムを包含する。この場合、測定プローブは、テーブル面測定プローブか、工具設定測定プローブか、主軸装着可能測定プローブを具えることができる。
【００１８】
この測定プローブシステムは、上述した以外のさらなる測定プローブを具えることができる。
【００２５】
測定プローブシステムを詳細に上述しているけれども、ここで記述した構成を多くの異なる種類の測定装置に適用することも可能であり、例えば、測定部は試料の形態で与えられた物体からのデータを取得するためのラマンスペクトロメータ、またはこれと同様なものを具えることかできる。従って、物体を測定するための測定部と、関連ユニットからデータを受信および／またはこれにデータを送信するためのデータ伝送部とを具えた測定機器がここで記述され、この測定機器は関連ユニットの真正性を確認するための認証モジュールを具えている。測定機器は、物体の物理的な寸法を測定するためのいわゆる寸法測定機器（例えば測定プローブや光学位置エンコーダなど）か、または物体の寸法以外の属性を測定するための無次元測定機器（例えばラマンスペクトロメータやフーリエ変換赤外線分光計など）を具えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による測定プローブおよび作動ボタンを示している図である。
【図２】作動ボタンの部品をより詳細に示している図である。
【図３】双方向の認証処理の背後にある原理を示している図である。
【図４】工作機械に用いられる測定プローブキットを示している図である。
【図５】一体化された電池および作動ボタンのホルダを示している図である。
【図６】スマートカードを収容するための細長い隙間を持った測定プローブを示している図である。
【図７】トリガーカウント値を格納するための一体化メモリーを持った測定プローブを示している図である。
【図８】測定プローブおよび関連作動フォブを示している図である。
【図９】２分割型測定プローブ装置を示している図である。
【図１０】複数のトリガーカウント解除コードを格納した測定プローブを示している図である。
【図１１】無次元測定装置への本発明の適用を示している図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
さて、本発明が単なる例示により添付図面を参照して記述されよう。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の測定プローブ２が示されている。測定プローブ２はいわゆる接触トリガープローブであり、撓み測定ユニット６に対して取り外し可能に装着される可撓性スタイラス４を有する。撓み測定ユニット６は、周知の型式のものであり、測定プローブハウジングに１組のボールおよびローラーを介して取り付けられたスタイラスホルダを具えている。スタイラスの撓みは、ローラーからのボールの離脱をもたらし、これによって電気回路を遮断し、いわゆるトリガー信号を作り出す。測定プローブ２は、トリガー信号データを周知の方法で遠隔プローブインタフェース（図示せず）に送信するための無線（ＲＦ）通信ユニット８を具えている。ここでは無線ＲＦリンクが記述されているけれども、あらゆる種類の有線または無線リンクを用いることができることに注意すべきである。例えば、ＲＦ通信ユニット８を光通信ユニットの代わりに用いることができる。
【００２９】
測定プローブ２はまた、作動停止機器１０を具えている。作動停止機器１０は、所定の条件が満たされない場合に測定プローブの通常作動を阻止するように配されている。測定プローブの作動停止を多くの方法で実行することができる。例えば、作動停止機器１０は、測定ユニット６の電源を切るようにするか、または何らかの種類の待機モードに入ることが可能である。代わりに、測定プローブは、通常のようにトリガー信号を発生し続けることができるが、無線通信ユニット８を介した遠隔インタフェースへのトリガー信号データの送信を阻止することが可能である。要するに、作動停止機器１０は、測定プローブの通常作動を停止するために配され、これによって測定プローブを動作不能にする。測定プローブはまた、認証機器１２と関連する電子メモリー１４とを具えた認証モジュール１３をも含む。外部にアクセス可能な導電パッド１６もまた設けられ、認証モジュール１３と関連作動ボタン１８との間の電気的接続が達成されることを可能にする。測定プローブは種々の追加部品（例えばフィルタやデータ処理電子機器または電源など）を一般的に含むが、明瞭性のためにこれらを図示していないことに注意すべきである。
【００３０】
さて、図２を参照すると、作動ボタン１８がより詳細に示されている。この作動ボタン１８は、認証機器２０と電子メモリー２２とを具えた認証モジュール１９を含む。メモリー２２は、セキュアメモリー部２４とトリガーカウント値を格納するための書き換え可能なメモリー部２６とを具えている。
【００３１】
図１および図２の両方を参照し、作動ボタン１８を装着した測定プローブ２の作動が記述されよう。
【００３２】
最初に、双方向の認証処理が測定プローブ２および作動ボタン１８の真正性を確認するために用いられる。適当な認証技術の細部が図３を参照して以下により詳細に記述されるが、基本的な原理は秘密鍵が測定プローブ２および作動ボタン１８の電子メモリー１４および２４に格納されているということである。測定プローブ２の認証機器１２および作動ボタン１８の認証機器２０は、秘密鍵を開示せずに認証チェックを行うために相互に通信し、測定プローブ２および作動ボタン１８の電子メモリーが同じ秘密鍵を保持していることを確認する。
【００３３】
測定プローブ２は、その外部電気接続パッド１６に真正作動ボタン１８が装着されていることを確認すると、作動ボタンの書き換え可能なメモリー部２６に格納されたトリガーカウント値が測定プローブによって読み出される。トリガーカウント値がゼロでない場合、作動停止機器１０は測定プローブの通常作動を可能にする。その後、書き換え可能なメモリー部２６に格納されているトリガーカウント値が測定プローブによって発生するトリガー信号毎に１つずつ減らされる。それぞれトリガー信号が発せられた後、作動ボタン１８の書き換え可能なメモリー部２６に格納されたトリガーカウント値を減じることができ、あるいは測定プローブ２は、トリガーカウント値を格納するための何らかの型式の一時的なメモリーバッファ（例えばメモリー１４の一部）と、関連作動ボタンの書き換え可能なメモリー部２６に格納された主トリガーカウント値を定期的に更新するための手段とを有することができることに注意すべきである。例えば、書き換え可能なメモリー部２６に格納されたトリガーカウント値は、一定の時間間隔か、または測定プローブによって所定数のトリガー信号（例えば１０，５０，１００など）が発せられる度に更新することができる。測定プローブ内のメモリーバッファの使用は、作動ボタンの書き換え可能なメモリー部２６に格納された値に対し、更新を必要とする回数を減じる。しかしながら、作動ボタンにより格納される主カウント値は、作動ボタンが更新状況の前に取り外された場合、適切に減少しない可能性があるので、バッファをあまり大きくし過ぎないことが好ましい。
【００３４】
従って、本発明の測定プローブは、ゼロではないトリガーカウントを含む作動ボタン１８の存在下で通常に作動する。すなわち、測定プローブはスタイラスが撓む度にトリガー信号を発する。しかしながら、作動ボタン１８の除去または格納したトリガーカウントのゼロへの減少は、プローブの通常作動が停止することを作動停止機器１０にもたらし、これによって測定プローブを用いて行われる測定を阻止する。この方法において、測定プローブの運転寿命を製造業者によって設定することができる。例えば、所定のトリガーカウント値（例えば５０００または１００００のトリガーカウント）を格納する作動ボタンと共に測定プローブを販売することができる。トリガーカウントを使い果たした後、測定プローブを復活させるためにさらなる作動ボタンを製造業者から得ることができる。この新しい作動ボタンを測定プローブが要求許容範囲内で作動していることを確認するための使用説明書と共に与えることができ、かつ／または測定プローブための任意の適切なファームウェアの更新を交換される作動ボタンと共に与えることができる。この方法において、定期的に測定プローブを更新する必要性は、利用者に測定プローブの作動特性を定期的に更新または検査することを強いるという長所をも有することができ、これによって必要な測定精度が確実に保持される。
【００３５】
図１は、認証モジュール１３と、導電パッド１６と、作動停止機器１０とを有する測定プローブ２を示しているけれども、このような部品は、遠隔プローブインタフェースの一部として代わりにまたは追加で与えることができることに注意すべきである。このような一例において、測定プローブは、ゼロではないトリガーカウントを格納する真正の作動ボタンがその導電パッドに装着された場合、すべての測定データをこのようなプローブインタフェースに送信することができ、それでこのプローブインタフェースは測定データを（例えば機械制御装置に）単に送信するだけであってよい。さらなる選択肢として、測定プローブは、トリガーカウントを作動ボタンから読み取るための認証モジュールと導電パッドとを含むことができるのに対し、プローブインタフェースは作動停止機器を具えることができる。それで、プローブによりインタフェースに送信されるデータは、ゼロではないトリガーカウントを格納する真正の作動ボタンが測定プローブの導電パッドに装着されているか否かを示す情報を含むことができる。測定プローブがこれに装着されたゼロではないトリガーカウントを格納する真正の作動ボタンは存在しないという指示を与えた場合、あらゆる測定データの出力を阻止するように、プローブインタフェースの作動停止機器を配することができる。
【００３６】
上記実施形態は、トリガーカウント値を格納して減少させることによって作動するけれども、他の値を格納して測定することができることに注意すべきである。例えば、測定プローブは、測定プローブが実際に作動中の時間の長さを測定するクロックを含むことができる。このような一例において、作動ボタンは、測定プローブが作動するに連れて蓄積する作動時間の値によって減少する所定の作動時間の値をさらに含むことができる。時間とトリガーカウント値との組み合わせもまた、用いることができる。例えば、作動ボタンは、作動時間とトリガーの回数とに関連した別個のカウントを格納することができる。さらにまた、作動停止機器１０は、格納したトリガーカウントまたは格納した作動カウントの時間が使い果たされるまで、測定プローブの通常作動を可能にすることができる。使用に伴ってトリガーカウントを増加させることができ、これが最大カウント値に達した場合、作動停止機器が通常作動を停止させることができることもまた、注意すべきである。上述した作動ボタンは、何らかの種類のカウントまたは時間の値を格納するためのメモリーを含むけれども、これは決して必然的なものではない。例えば、作動ボタンは、別個に経過時間を測定するクロックまたは同様なものを代わりに具えることができる。
【００３７】
さて、図３を参照すると、図１および図２を参照して記述された装置によって用いられる双方向認証技術の基本原理が示されている。
【００３８】
上で略述したように、測定プローブ２および作動ボタンは認証機器をそれぞれ含む。各認証機器は、米国の国立標準技術局（ＮＩＳＴ）によって開発されたＳＨＡ−１アルゴリズムで作動する。ＳＨＡ−１アルゴリズムは、入力データから固定長の情報認証コード（ＭＡＣ）を発するいわゆる一方向性ハッシュ関数である。ＳＨＡ−１アルゴリズムは不可逆な特性を有し、すなわち発せられたＭＡＣに対応する入力を決定することが計算上実行不可能である。このアルゴリズムはまた、所与のＭＡＣを作り出す１つの入力情報よりも多くの情報を見いだすことが非現実的であるような衝突抵抗力がある。さらに、このアルゴリズムは、どんなにわずかな入力の変化をも発生するＭＡＣに実質的な変化をもたらすことを意味する高いアバランシェ効果を有する。ＳＨＡ−１アルゴリズムの効用がここで詳細に記述されているけれども、他の多くのアルゴリズムを同様な種類の認証を実行するために用いることができることに注意すべきである。
【００３９】
チャレンジ・レスポンス認証と呼称することもできる双方向の認証処理は、同じ秘密鍵をセキュア（すなわち外部にアクセスできない）メモリーに共に格納する測定プローブと作動ボタンとに依存する。認証が必要な場合、例えば作動ボタンが測定プローブの導電パッド１６に位置している場合、作動ボタンは情報データ（例えば作動ボタンのシリアル番号ならびに格納しているトリガーカウント値）を測定プローブに送信する。情報データは秘密情報を含まず、この情報が傍受された場合でも認証処理の安全性に対する脅威がない。測定プローブは、作動ボタンに乱データ列を「チャレンジ」として送ることによって応答する。
【００４０】
次に、測定プローブはそのＳＨＡ−１アルゴリズムを秘密鍵と、情報データと、乱データ列とを含む入力に適用し、そこからＭＡＣを作り出す。このＭＡＣは、ＭＡＣ１と呼称することができる。作動ボタンは同じ入力データ（すなわち秘密鍵および情報データおよび乱データ列）を取得し、そのＳＨＡ-１アルゴリズムを用いてＭＡＣを作り出す。このＭＡＣをＭＡＣ２と呼称することができる。次に、測定プローブはマック１とＭＡＣ２とを比較する。ＭＡＣ２がマック１と一致している場合、同じ秘密鍵が測定プローブと作動ボタンとの両方によって格納されていることは（信頼性の非常に高いレベルで）確実である。次に、測定プローブは、作動ボタンが真正であると推定する。この認証処理が秘密鍵の秘密性を危うくしない、すなわち秘密鍵自体が２つの機器の間で決して伝わっていないことを再強調しておきたい。
【００４１】
同様な双方向の認証チェックもまた、データが作動ボタン１８の書き換え可能なメモリー２６に書き込まれる前に行われる。このような処理において、作動ボタン１８は乱数を生成してマックの比較を行う。この認証処理は、（測定プローブ２の如き）真正の機器のみが格納されたトリガーカウント値を変更できるようにすることを確実にすることによって、作動ボタン１８の安全性が危険にさらされるのを阻止する。換言すれば、認証チェックは、無許可の利用者が作動ボタン１８によって格納されたトリガーカウント値を不正に変更するのを防ぐ。
【００４２】
測定プローブに組み込むのに適した多くの認証装置は、商業的に入手可能であり、他の箇所でより詳細に記述される。例えば、適当な装置は、米国カリフォルニア州 Sunnyvale のMaxim Integrated Products Inc. から入手可能な Maxim/Dallas i-ボタンである。
【００４３】
図４を参照すると、工作機械と共に用いる測定キットが示されている。この測定キットは、主軸装着可能測定プローブ４０と、テーブル面（工具設定）測定プローブ４２と、プローブインタフェース４４とを具えている。主軸測定プローブ４０およびテーブル面測定プローブ４２（以下、まとめて測定プローブと呼称される）は、無線通信周波数（ＲＦ）リンクを介してプローブインタフェース４４と通信する。測定プローブ４０および４２は共に、スタイラスの撓みが所定の閾値を越えた場合には常にトリガー信号を発する接触トリガープローブである。トリガー信号は、機械位置情報を固定するために用いることができ、例えば主軸の位置を機械位置エンコーダによって測定されるようなｘ，ｙ，ｚの機械座標系にて決定することができる。主軸装着可能測定プローブ４０は、主軸装着可能シャンク３９と、ルビー製ボールチップ４１を持ったスタイラスとを有し、これはワークの表面の測定されるべき点を与える。テーブル面測定プローブ４２は、そのスタイラスチップに取り付けられる工具設定キューブ４３を有し、工作機械の主軸に保持された切削工具の位置を決定するために用いられる。明瞭性のため、このような装置を用いることができる関連した工作機械を図４には示していない。
【００４４】
ハードウェアにより実現された測定プローブシステムに関する種々の問題を克服するため、インタフェース４４は、測定プローブ４０および４２と広帯域スペクトル無線ＲＦリンクを介して通信する。多数のシステムの並列作動を可能にするため、各測定プローブは、そのすべてのデータ伝送の始めにプローブ確認（ＩＤ）コードを付す。最初の「対となる」処理が行われ、インタフェース４４が特定のインタフェースと共に用いる予定にある測定プローブのＩＤコードを取得する。対になった後、インタフェース４４は、対となる測定プローブのＩＤコードを含む受信データを処理するだけであり、これにより単に近傍にあるかも知れない他のあらゆる測定プローブ（すなわち異なるＩＤコードを持ったプローブ）に由来するデータ伝送が無視されることを確実にする。一度対になった場合、測定プローブおよびインタフェースは、あらかじめ設定された方法で周波数ホッピングを行い、他のＲＦ源からノイズの影響を緩和する。スペクトル拡散、すなわち周波数ホッピングや通信リンクについてのさらなる詳細は、特許文献２に概略的に説明されている。特許文献２を改良したものもまた、特許文献３に詳細に記述されている。特許文献３の装置は、測定プローブのプローブＩＤを利用者が設定可能にすることによって、あるいはインタフェースが複数の異なるＩＤコードのうちの任意の１つを含む送信を認識可能にすることによって、多数のプローブが単一のインタフェースに対して対となることを可能にする。このような構成は、２つ以上のプローブが単一のインタフェースと共に（非並列的に）用いられることを可能にする。
【００４５】
上述した周波数ホッピングＲＦリンクを実行するため、主軸装着可能測定プローブ４０およびテーブル面測定プローブ４２は、それぞれ無線通信ユニット４６ａ−４６ｂを具えている。インタフェース４４は、測定プローブの通信ユニット４６と通信するための対応する無線通信ユニット４８を含む。通常の使用において、無線通信ユニット４６および４８は、概略的に上述した周知の方法にて測定プローブ４０および４２の何れか一方と対となるインタフェース４４との間でのデータ伝送を可能にする。
【００４６】
インタフェース４４および主軸測定プローブ４０およびテーブル面測定プローブ４２は、認証モジュール５０ａ〜５０ｃを含む。各認証モジュール５０は、ＳＨＡ−１ハッシュアルゴリズムを作動させるための認証機器５２と、秘密鍵を格納するためのセキュアメモリー部５４と、乱データ列生成プログラム５６とを具えている。インタフェース４４および測定プローブ４０および４２はまた、通常作動を禁止するための作動停止機器５８ａ〜５８ｃを具えている。概略的に上述したように、作動停止を種々の方法にて行うことができ、例えば、作動停止測定プローブが無線通信ユニットを介してトリガー信号を送信できなくしたり、作動停止インタフェースがそのトリガー信号出力線６０にあらゆるデータを出力できなくする。
【００４７】
セットアップルーチンが行われ、使用中に測定プローブ（例えば主軸装着可能プローブ４０）とインタフェース４４とが「対となる」モードに置かれる。特許文献２に記述された種類のシステムと同様に、対にする処理は、そのＩＤコードを繰り返し伝送する測定プローブを伴う。インタフェースは、対になっていないプローブにより伝送されるあらゆるＩＤコードを検査し、関連する測定プローブＩＤコードを受信した場合、これがインタフェースによって格納される。対になった後、インタフェースはこれが受信する格納したＩＤコードを含まないあらゆるデータを無視する。特許文献３に概略的に説明されているように、インタフェースはまた、第２のプローブＩＤコードを格納することにより、あるいは格納されたプローブＩＤコードをさらなる測定プローブにロードすることにより、さらなる測定プローブ（例えばテーブル面測定プローブ４２）と対になることができる。このような対にする処理の潜在的な弱点は、通信プロトコルの必要条件が満たされる限り、任意の部品を対にすることができるということを理解することができる。しかしながら、この通信プロトコルを容易にコピーすることができ、複製または互換性のない測定プローブおよび／またはインタフェースが真正なものと共に用いられることを可能にしよう。これは、キットの測定効率をひどくかつ予測できないほど低下させる可能性がある。
【００４８】
概略的に上述したように、図４のプローブおよびインタフェースはまた、秘密鍵が格納されたセキュアメモリー部５４を持つ認証モジュール５０を含む。測定プローブがインタフェースと対にされた後、測定プローブはインタフェースが真正であり（すなわちこれが同じ秘密鍵を格納しており）、逆の場合もまた同様であることを確認する認証ステップが行われる。チャレンジ・レスポンス認証処理は、図３を参照して記述したものと類似しており、そのＳＨＡ−１アルゴリズムを、その関連するセキュアメモリー部５４に格納された秘密鍵と、情報（例えばプローブＩＤコード）と、乱データ列生成プログラム５６の１つによって作り出される乱データ列とを含む入力データに適用する各認証機器５２を持つ。ＭＡＣおよび情報および乱データ列の交換が無線通信ユニット４６を用いて行われる。測定プローブまたはインタフェースは、自ら作り出したＭＡＣと受信したＭＡＣとを比較することによって装置の真正な相手方（すなわち同じ秘密鍵を格納する相手方）と対になっていることを確認した場合、装置の通常作動が許可される。しかしながら、プローブまたはインタフェースがその相手方の真正性を確かめることに失敗した場合、作動停止機器５８は通常作動を阻止する。
【００４９】
上述した認証処理は、対になった後、測定プローブが作動しているそれぞれの時間、あらかじめ設定された時間、および／または測定値が取得されていない期間内にのみ、行うことができる。必要に応じて認証処理を対となる作業の前に行うことも可能である。この方法において、真正な測定プローブが真正なインタフェースと共に終始、通常作動するだけであり、逆の場合もまた同様であることが確実にされる。従って、この種類の装置は、高レベルの確実性を以て、完全に互換性のある測定プローブおよびインタフェースのみを組み合わせて用いることができることを保証することが可能である。従って、この手の認証処理を与えることは、そのインタフェースが受信した測定プローブデータを適切に処理することができない場合、例えば受信データのフォーマットがインタフェースによって予期されたものと異なるか、あるいは異なった処理技術の適用を必要とするため、所定の種類の測定プローブと共に用いられるインタフェースを阻止する。従って、この認証処理は、例えば製造業者が同じ通信プロトコルを使用する異なる範囲の測定プローブおよびインタフェースを提供することができることを意味する。互換性のある装置に共通の秘密鍵を割り当てることができるのに対し、互換性のない装置に異なる秘密鍵を格納させることが確実である。この方法において、利用者は互換性のない装置を組み合わせて使うことができず、これによって装置の誤動作および／または容認できないほど大きな測定誤差の導入の可能性を減らす。このような構成はまた、品質が劣っている可能性のある第三者の装置が真正の機器と共に用いられることを阻止して測定精度が損なわれないことも確実にする。
【００５０】
決して必然的ではないけれども、図４に示した測定プローブ４０および４２は、図１を参照して上述した種類の測定プローブであってよい。特に、各測定プローブは、ゼロではないトリガーカウント値を格納した真正作動ボタンが測定プローブに設けられた導電パッドに装着される場合、プローブの通常作動を単に可能にするだけの作動停止機器（前記作動停止機器５８と同一または異なっていてもよい）を具えることができる。このような構成において、インタフェースおよび測定プローブが真正であり、かつ測定プローブがこれらに装着されてゼロではないトリガーカウントを含む真正作動ボタンをそれぞれ有する場合、キットは単に通常作動するだけであろう。
【００５１】
図１を参照して記述された測定プローブは、作動ボタンを保持するための外部導電パッド１６を含む。しかしながら、所定の状況においては使用中に測定プローブの中に封入することが作動ボタンにとって好ましい。これは、作動ボタンが測定プローブから偶発的に外れたり、損傷を受けないことを確実にする。これは、例えば主軸プローブを工作機械の主軸に自動工具交換機器を用いて装填する作業中に起こる可能性がある。従って、作動ボタンを収容するための独立した好ましくは密封可能な区画を含んだ測定プローブを与えることができる。代わりに、次により詳細に記述するように、作動ボタンを保持するために測定プローブの電池保持区画を改造することも可能である。
【００５２】
図５を参照すると、測定プローブのための電池ホルダ７０が示されている。電池ホルダ７０は、電池７４が配される区画７２を含む。さらに、作動ボタン１８を配することができる細長い隙間７６が設けられている。電気接点７８もまた、電池と作動ボタンと測定プローブの電子機器との間に必要な電気的接続を達成するために設けられている。固定機構８０もまた、電池ホルダ７０をプローブ本体にしっかりと固定するために設けることができる。この構成は、厳しい作業環境であっても良好な電気的接続が維持されることを確実にし、作動ボタンに対する損傷をも阻止する。
【００５３】
図５の電池ホルダはまた、作動ボタンの取り外しが電池の取り外しをも必要とするという利点を有する。これは、作動ボタンが取り外される場合には常にプローブの電源が切られることを確実にする。この装置において、認証処理は、測定プローブの電源投入を行うことが必要なだけであり、その理由は測定プローブをオンにした後、作動ボタンを取り外したり交換することができないからである。
【００５４】
作動ボタンの上述したような使用法は、本発明を実行するのに都合の良い方法をもたらすが、決して唯一の解決策ではないことに注意することが重要である。換言すれば、上述した種類の作動ボタンの使用方法は有利ではあるが、決して本質的ではない。トリガーカウントを安全に格納して何らかの種類の認証または暗号化技術を実行するため、多くの他の種類の機器を用いることができる。例えば、スマートカードや他の同様な機器を用いることができる。
【００５５】
図６を参照すると、スマートカード９４を収容するための細長い隙間９２を具えた測定プローブ９０が示されている。細長い隙間９２は密封可能であってよい。スマートカード９４は、秘密鍵を格納するためのメモリーと、ＳＨＡ-１アルゴリズムを実行するためのプロセッサーと、トリガーカウント値を格納するための書き換え可能なメモリーとを含む。測定プローブは、上記した型式のチャレンジ・レスポンス認証処理が測定プローブとスマートカードとの間で実行することができるように、相互に補完し合う装置を含む。必要な場合、スマートカードための細長い隙間９２を電池ホルダの一部として形成することができ、それによってスマートカードを損傷から物理的に保護する。
【００５６】
上述した測定プローブは、トリガーカウントデータを格納する作動ボタンか、スマートカードか、または同様な機器がプローブに装着された場合にのみ作動するように設けられている。しかしながら、測定プローブ自体がトリガーカウント値を格納する書き換え可能なメモリーを具えることもまた、可能である。プローブに格納されたトリガーカウントを再投入または更新する必要がある場合、ここで作動ボタン（または同様なもの）が単に必要となるだけである。
【００５７】
図７を参照すると、図１の測定プローブの変形例である測定プローブ１００が示されている。図１を参照して記述した測定値プローブと同じように、測定値プローブ１００は、撓み測定ユニット６に装着される可撓性スタイラス４と、遠隔インタフェースと通信するための無線通信ユニット８と、作動停止ユニット１０とを具えている。導電パッド１６が関連作動ボタン１１８に対する接続をもたらす。
【００５８】
測定プローブはまた、認証機器１１２とメモリー１１４とを具えた認証モジュール１１３を具えている。メモリー１１４は、秘密鍵をセキュアメモリー部１１４ａに格納し、またトリガーカウント値を格納するための書き換え可能部１１４ｂをも含んでいる。作動停止ユニット１０は、使用中において、書き換え可能なメモリー部１１４ｂに格納されたトリガーカウント値がゼロではない場合、測定プローブの通常作動のみを可能にする。トリガー信号が発させられる度に、書き換え可能なメモリー部１１４ｂに格納されたカウントがそれに応じて減じられる。格納されたトリガーカウント値がゼロに達すると、測定プローブの通常作動が作動停止ユニット１０によって禁止される。
【００５９】
測定プローブを再作動させるため、ゼロではないトリガーカウントを格納する作動ボタン１１８が導電パッド１６と接触状態に置かれる。次に、測定プローブおよび作動ボタンの両方が同じ秘密鍵を含むことを確実にするため、上述した認証処理が用いられる。真正性が確認されると、トリガーカウントが作動ボタンから測定プローブに送信されるか、またはロードされる。換言すれば、作動ボタンの書き換え可能なメモリーに格納されたトリガーカウントは、所定値だけ減じられ、ほぼ同時に書き換え可能なメモリー部１１４ｂに保持されたトリガーカウント値がその値だけ増加する。トリガーカウントのロードに続き、作動ボタンを測定プローブから取り外すことができる。この方法において、トリガーカウントのクレジットが作動ボタン１８から測定プローブ１００へと一括して送信され、これによって測定プローブの連続的な作動をこの新たなトリガーカウントが使い果たされるまで可能にする。
【００６０】
作動ボタン１１８に格納されたすべてのトリガーカウントを取得するように、測定プローブ１００を形成することができる。代わりに、作動ボタンに格納されたものよりも少ないトリガーカウントを取得するように、測定プローブ１００を形成することができる。必要ならば、トリガーカウントの送信を逆方向に行うこともできる。例えば、トリガーカウントを測定プローブ１００から元の作動ボタン１１８へと送信することができる。代わりに、トリガーカウントが常に減じられることのみできるように、作動ボタン１１８を構成することができる。作動ボタン１１８が作動ボタン１８と同一であってよく、このため、図１を参照して記述した測定プローブ２と共に用いることもできることに同じく注意すべきである。
【００６１】
上述した作動ボタンは、測定プローブの対応する導電パッドと物理的に接触状態にもたらされるように設計されている。上述したように、作動ボタンは本発明を実行する単なる一例であり、多くの異なる種類の秘匿対策技術（スマートカードなど）を測定プローブに接続して同じ目的のために用いることができる。さらに、測定プローブ自体がトリガーカウント値を安全に格納することができる場合、測定プローブに格納されたトリガーカウントを更新するさらなる方法を実行することが可能である。
【００６２】
図８を参照すると、さらなる測定プローブ１２０が示されている。この測定プローブ１２０は、トリガー情報を遠隔プローブインタフェース１２２に無線ＲＦリンクを介して送信するための無線通信ユニット８を含む。ＲＦリンクは特許文献２で前述したようなものであってよく、あるいは図４を参照して上述したような認証処理を実行するように配することができる。測定プローブ１２０はまた、認証機器１１２とセキュアメモリー１１４とを具えた認証モジュール１１３に接続するさらなる無線通信ユニット１２４を含む。従って、図７を参照して記述した測定プローブ１００の物理的な導電パッド１６は、無線通信ユニット１２４により測定プローブ１２０において置き換えられる。
【００６３】
測定プローブ１２０の無線通信ユニット１２４と通信するための無線通信ユニット１２８を含む別個のフォブ１２６もまた、与えられている。このフォブ１２６の通信ユニット１２８は、認証機器１３０と、秘密鍵を格納するためのセキュア部およびトリガーカウント値を格納するための書き換え可能部を有する電子メモリー１３２とを具えた認証モジュール１３１に接続している。このフォブはまた、利用者が伝送処理の制御を可能にする複数の鍵１３４を含む。残りのトリガーカウントの数および／または測定プローブにロードされるカウントの数の如きフォブ状況情報を表示するために液晶ディスプレイ１３６が設けられている。
【００６４】
使用中に、利用者は鍵１３４を使って測定プローブにアップロードされるトリガーカウントの数を選択する。次に、フォブが関連する測定プローブ１２０の近傍に配され、鍵がトリガーカウントのアップロードを開始するために徴用される。チャレンジ・レスポンス認証処理は、無線リンクを介してフォブ１２６および測定プローブ１２０が真正であることを確認するために行われる。正常な認証ステップの後、選択されたトリガーカウントの数がフォブ１２６のメモリー１３２から測定プローブのメモリー１１４まで送信される。無線リンクの使用は、測定プローブ１２０がアクセス可能な電気接点を含む必要がないことを意味する。従って、測定プローブ１２０によって格納されたカウントは、測定プローブに接触または何らかの方法でアクセスする必要なく、更新することができる。
【００６５】
フォブ１２６と測定プローブ１２０との間のＲＦ通信リンクは、プローブトリガーが望ましい測定プローブにアップロードされることを確実にするため、相対的に距離が限られたリンク（例えば２０cm以下か、その位の距離でのみ作動可能）であることが好ましい。あるいは光リンクをＲＦリンクの代わりに用いることができる。光リンクを設けた場合、トリガーカウントが真正プローブにアップロードされることを確実にするため、伝播光の方向性を用いることができる。プローブインタフェースおよびフォブと通信するために独立した通信ユニットを示しているけれども、両方の役割を行うために単一の無線通信ユニットを使うことができることにも注意すべきである。
【００６６】
専用のフォブ１２６が記述されているけれども、測定プローブは、標準的な無線通信リンク（例えばＷi−Ｆiやブルートゥースなど）か、または有線リンク（ＵＳＢやファイヤラインなど）を介して汎用コンピュータ（例えばラップトップまたはＰＤＡ）とインタフェースで接続することができる。このような実施形態において、コンピュータはまた、認証チェックを行い、秘密鍵を安全に格納し、プローブトリガーカウント値を保持する暗号化モジュールまたはカードにインタフェースで接続することも可能である。換言すれば、仲介（汎用）機器を介して測定プローブと通信する作動ボタンまたはチップ型機器を設けることができる。
【００６７】
図９を参照し、２分割型測定プローブ１５０がここで記述されよう。この測定プローブは、上方部分１５２と下方部分１５４とを具えている。下方部分１５４は、撓み測定ユニット１５８に装着されるスタイラス１５６を具えている。下方部分１５４はまた、認証機器１６０と関連メモリー１６２とを具えた認証モジュール１５９を含む。このメモリー１６２は、秘密鍵を格納するためのセキュア部と、トリガーカウント値を格納するための書き換え可能部とを具えている。上方部分１５２は、関連プローブインタフェース（図示せず）と通信するための無線通信ユニット８と、通常作動を禁止するための作動停止機器１０とを具えている。この上方部分はまた、認証機器１７２と、秘密鍵を格納するためのメモリー部１７４とを具えた認証モジュール１７０を含む。
【００６８】
測定プローブを形成するようにこれら上方部分および下方部分を組み立てることができる。組み立てられると、上方部分と下方部分との間に適切な組の電極（図示せず）によって電気的リンクがもたらされる。組み立て後、この機器の上方部分および下方部分が真正であることを確認するために上述した型式のチャレンジ・レスポンス認証処理が行われる。真正性が確認された場合、作動停止機器１０は、測定ユニット１５８からのトリガー状況が無線通信ユニット８を介して出力されることを可能にし、下方部分のメモリー１６２に格納されたトリガーカウントがまだ存在することを与える。各トリガー状況が格納されたカウントを減じ、トリガーカウント値がゼロと等しい場合、上方部分１５２の作動停止機器１０は、装着されたその所定の下方部分１５４に関するさらなる作動を阻止する。それで、下方部分が処分されて新たな下方部分（すなわち格納されたトリガーカウントを持つ下方部分）と交換される。
【００６９】
従って、下方部分１５２は、トリガーカウントを格納する作動ボタンと測定プローブの機械的（可動）部品との組み合わせであると考えることができる。従って、使用に伴って摩耗するすべての可動部品が測定プローブの（使い捨ての）下方部分に含まれるのに対し、（高価な）電子機器の大半は再利用可能な上方部分に含まれる。下方部分のメモリーに初めに格納されるトリガーカウントの数をスタイラスまたは撓み測定ユニット１５８の予想作動寿命に対応させるか、あるいはこれよりもわずかに少なくすることができる。換言すれば、下方部分は、測定プローブが作動しなくなるか、またはその測定精度が受け入れ難いレベルにまで低下する前に、測定プローブの作動を終わらせるようにするトリガーカウント値を格納することができる。この方法において、２分割型測定プローブシステムからの測定精度を保証することができる。
【００７０】
上記実施形態は、あらゆる真正な部品を組み合わせて用いることができる高水準の柔軟性をもたらす認証処理を用いている。例えば、作動ボタンにより格納されるトリガーカウントクレジットは、どのような数の真正測定プローブであっても伝送することができる。これは、異なる測定プローブの間で作動ボタンを必要に応じて交換することができるという利点を有する。このようなトリガーカウントの使用中における柔軟性が好都合であるけれども、所定の状況において伝送不可能なトリガーカウントをもたらすことが望ましいかも知れない。
【００７１】
図１０を参照し、他の測定プローブ２００を示す。この測定プローブ２００は、データを遠隔プローブインタフェース２０２に送信するための無線（ＲＦ）通信ユニット８を具えている。加えて、作動停止機器２０４は、書き換え可能なメモリー部２０６に格納されたトリガーカウントが使い果たされた場合、測定プローブの通常作動を停止するように設けられている。測定プローブはまた、さらなるトリガーカウントを解除するためのあらかじめプログラムされた多数の（秘密）コードを安全に格納するセキュアメモリー部２０８を含む。従って、格納されたコードと合致するコードを入力することは、所定量だけ格納されたトリガーカウントを増大させよう。これらの解除コードは、製造業者のみが知っていて充分複雑であり、このようなコードを試行錯誤によって見つけ出すことは実質的に不可能なことが確実である。これらのコードはまた、特定の測定プローブに対して特有であり、この測定プローブは固有のプローブ識別またはシリアル番号によって確認できる。
【００７２】
従って、測定プローブ２００は、その書き換え可能なメモリーにすでに格納された所定数（例えば５千または１万）のトリガーカウントを与えられる。格納されたトリガーカウントは、上述した方法でのプローブの使用に伴って減じられる。トリガーカウントがゼロに達するか、または０に近づいた場合、適切な解除コードを製造業者から取得することができる。格納されたコードと合致する解除コードの入力は、さらなるトリガーカウントの解除をもたらし、これによって装置の継続的な作動が可能になる。各解除コードは、トリガーカウントを増やすために一回のみ用いることができる。
【００７３】
測定プローブ２００はまた、解除コードを入力することができるインタフェース２１０を具えている。このインタフェースは、コードを入力した１つ以上の鍵を具えることができる。代わりに、このインタフェースは、適当なコードが入力される（フォブの如き）遠隔機器に対する無線リンクを具えてもよい。あるいは、このインタフェースは、ＵＳ７１４５４６８にて前述したトリガー論理技術の如きスタイラス撓みデータ入力処理を介してデータを受信することができる。代わりに、このインタフェースは、真正な製造業者や卸売業者または小売り業者などのコンピュータサーバーに対して（例えば電話またはインターネットによる）リンクを確立することができる。そして、適当な報酬を受け取り次第、リンクを介して測定プローブに必要なコードを送信することができ、これによって測定プローブを復活させる。
【００７４】
トリガーカウントを格納するセキュアメモリー部に対して製造後にアクセスすることができない測定プローブを設けることができることにも注意すべきである。この場合、測定プローブは、恒久的に作動不能になる前に、あらかじめ設定されたトリガー数に対して単に働くだけとなろう。そして、プローブは処分されるか、製造業者に返されて一新することができる。上記実施形態はトリガーカウント値の追加を記述しているけれども、測定プローブのために固定（すなわちトリガーカウントや時間が制限されない）モードの作動に切り換えることも可能である。例えば、測定プローブがその時から標準的な測定プローブとして作動するように、作動停止機器を恒久的に停止させる作動ボタンまたは解除コードを与えることができる。
【００７５】
上述した実施形態はすべて測定プローブ装置に関する。しかしながら、同じ技術を広範な他の測定装置に適用可能であることに注意することが重要である。例えば、この技術は位置エンコーダシステムや座標測長機、走査装置などの如き任意の寸法測定装置に適用することができる。この技術はまた、分光キットの如き無次元測定装置と共に用いることも可能である。
【００７６】
図１１を参照すると、ラマン分光システムが示されており、ラマン分光計２５０がコンピュータ２５２にインタフェースで接続している。分光計２５０は、コンピュータ２５２の制御により、試料台２５８に置かれた試料２５６からのラマンスペクトルを取得するように配された測定ユニット２５４を具えている。分光計２５０はまた、測定データがコンピュータ２５２に送信されるのを阻止することができる作動停止機器２６０を具えている。この作動停止機器２６０は、認証機器２６２と秘密鍵を保持するセキュアメモリー２６４とを具えた認証モジュール２６１に接続している。作動ボタン２６８を収容する導電パッド２６６もまた、設けられている。この作動ボタン２６８は、図２を参照して記述したものと同じであってよく、トリガーカウントと言うよりもむしろ測定カウントに関して格納されたカウント値を持つ。
【００７７】
測定カウントの数を格納する作動ボタン２６８は、使用中に導電パッド２６６に配される。上述した方法において、分光計の認証モジュール２６１は作動ボタン２６８の対応する認証モジュールと通信する。作動ボタン２６８が真正であることを確認すると共にゼロではない測定カウントも保持している場合、作動停止ユニット２６０は、分光計の通常作動を可能にする。作動ボタン２６８が真正ではないか、またはこれが測定カウントを保持していない場合、作動停止機器２６０は分光計の通常作動を阻止する。この方法において、交換作動ボタンが必要となる前に所定回数の測定を行うことができる分光計を提供することができる。作動ボタンに与えられるカウント数を、機器の再調整または点検が必要となる前に、取得することができる測定回数に関連付けることができ、これにより分光計が較正外であってよい場合、作動が起こらないことを確実にする。上述したように、測定カウントが分光計内のセキュアメモリー記憶部にアップロードされるこの装置の変形例を与えることができる。
【００７８】
ここで「真正」という用語は、関連する秘密鍵を格納した装置を記述するために用いられており、必ずしも製造された機器の起源に関連していないことに注意すべきである。特に、認証処理は、所定の型式の測定プローブのみが所定の型式のインタフェースと対にされることを可能にすることができ、これにより相互に組み合わせて用いるように設計されていない測定プローブとインタフェースとを阻止する。
【００７９】
関連図面を参照して上述した実施形態が本発明の単なる例示に過ぎないこともまた、念頭に置くべきである。当業者は、可能である上記実施形態の種々の選択肢および変更を認識しよう。特に、上述した種々の認証モジュール，認証装置，電子メモリーなどは、別個の機能ブロックとして示している。これらの機能を別々のチップまたは回路により与えることができ、または多目的演算モジュールにて作動するコンピュータ・プログラムの一部として実装することができる。従って、上記実施形態は、本発明が行われる物理的方法を決して制限しないものとして認識すべきである。
【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】
0005491646.tif 000009
【図９】
0005491646.tif 000010
【図１０】
0005491646.tif 000011
【図１１】
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