(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の呼気流量を測定するためのピーク流量計において、
入口端と出口端とを有する中空本体と、
前記本体の入口端から出口端までの空気の流れに応じて第１位置から前記本体に沿って移動可能なインディケーターと、
前記インディケーターが空気のピーク流量の対数目盛を表す前記本体の目盛に沿って第２位置まで移動するように、前記本体に沿った前記インディケーターの移動を釣り合わせるための移動釣り合わせ手段と、
前記移動釣り合わせ手段と独立して、前記インディケーターを前記第１位置まで戻すための戻し用質量塊と、を有することを特徴とするピーク流量計。
【請求項２】
前記戻し用質量塊が一対の球形ボールを有する、請求項１に記載のピーク流量計。
【請求項３】
更に、前記インディケーターを中空の本体内部に取付けるためのインディケーター取付け手段を有する、請求項１に記載のピーク流量計。
【請求項４】
前記移動釣り合わせ手段は、前記インディケーター取付け手段に滑動可能に取付けられたピストンと、該ピストンに取付けられたばねとである、請求項３に記載のピーク流量計。
【請求項５】
前記戻し用質量塊が、前記インディケーターと前記出口端との間で前記インディケーター取付け手段に滑動可能に取付けられる、請求項４に記載のピーク流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【従来の技術】
呼吸の問題をもつ患者は多く、医師にとっては一回の強制呼吸の最大ピーク流量を確めることが都合がよい場合が多い。また、ピーク流量を測定するために患者自身が簡単に使用できる小型の計器を患者に持つのが好ましい。ピーク流量計があれば、患者は、自分自身のピーク流量がだいたい一定レベルのままであるか、あるいは時間とともに悪くなるかそれとも良くなるかを確かめることができる。
特に患者が、この種の用途に使用する計器は、従来から開発されておりまた市販されている。しかしながら、現在市販されている器具は、完全に満足できるものではない。市販の器具は、円筒状本体のスロットを通って延びかつ患者が円筒状本体の中に吐き込む息によって該本体に沿って吹きとばされる部材を有するものが多い。このような構造では、汚染物質が本体に入り、その一部は本体内に残留してスロットに沿ったインディケーターの動きを妨げる。この種の計器では、目盛が圧縮されていて読みにくいものが多い。
最初の検査のとき、医師が、その患者にとって望ましい範囲、良くなった範囲、あるいは不十分な即ち悪化している範囲にマーカーを貼ることがのぞましい。ある患者の望ましい範囲は他の患者のそれと全く異なっていることがあるので、現在知られているこの種のマーカーは、望ましい範囲の上あるいは下のパーセントを表すことができないという点で一般に満足できるものではない。表示できるのは、望ましい範囲の上または下の固定的な数値だけであるが、しかし、望ましい範囲が目盛のどこに位置するかによって望ましい範囲に対するパーセントは異なってくる。
【０００２】
上述したような本体内にスロットがあって、インディケーターがスロットを通って動く公知の計器では、患者が誤って指でインディケーターの動きを妨げるおそれがある。通常、本体内にあるピストンがインディケーターを動かし、ピストンが本体に沿って動くとき、ピストンが休止位置から進むにつれて徐々により多くの空気量がスロットを通って押し出される構成である。したがって、ピストンは、本体から出た空気の量がピストンを保持するスプリングと釣り合う点まで進む。息の吐き出しが止むと、ピストンは、スプリングによって休止位置に戻るが、インディケーターは、手動で休止位置に戻されるまで到達した位置に残る。インディケーターは、比較的軽量構造のものでなければならない。もしこれが重いと、慣性を有し、ピストンが停止してもインディケーターがその慣性のために動き続け、誤った表示をもたらすことになる。しかしながら、インディケーターが極端に軽量であり、かつ、移動するスロットを通して本体の外部に晒されていると、比較的壊れやすく、かつ、損傷し易くなるであろう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価に製造でき、寿命が長く、しかも従来の技術の欠点を克服した改良されたピーク流量計を提供することである。
より詳しくは、本発明の目的は、移動するインディケーターが、完全に、細長い本体の内部に配置され、かつ従来の技術のような本体に長手方向のスロットのないピーク流量計を提供することである。
本発明の更にもう１つの目的は、対数目盛で作動し、該目盛に合わせて非線形的に大きくなる本体を有し、ピストンが休止位置から遠ざかるにつれて、より多量の呼気を徐々に迂回させるピーク流量計を提供することである。
本発明のもう１つの目的は、ピストンがインディケーター即ちマーカーを動かし、インディケーターは、質量がきわめて小さくしかも行き過ぎることのないものであるピーク流量計を提供することである。これには、インディケーターには取付けられないが、該インディケーターを休止位置に戻すために用いられる重量即ち質量を設けることが含まれる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上の目的および他の目的は、対数目盛で読み取れるように休止位置から直径が増加する細長い管を有するピーク流量計を提供することによって達成される。ハウジング内には、軸線方向の管が設けられ、該管は、長手方向のスリットを有する。インディケーターは、管内部に配置される拡大部分によって管上に保持され、比較的薄い部分は、該スリットの中を延びる。一定の直径のピストンは、スプリングによってハウジングの入口端に向けて付勢され、また、使用者が息を吐き込むと管に沿って移動する。したがって、インディケーターは、ピストンによって動かされる。しかしながら、インディケーターは、ピストンによって押されるが、ピストンに接続されておらず、中に、インディケーターをピストンの運動力によって到達した位置に保持するように管に当接するスプリングを有する。管の内部にはおもり即ち質量塊が収容されており、該重り即ち質量塊は、インディケーターに先行して動く。インディケーター自身の質量はきわめて小さく、したがって、インディケーターが行き過ぎることはない。該おもりは、計器が引続いて使用できるようにインディケーターを休止位置に戻すために用いられる。インディケーターは、中央の管内でスロット即ちスリット上を移動するため、ハウジングにスリットは必要なく、したがって、ハウジングは、入口及び出口端を除いて密閉される。ハウジングの非線形的拡大に合わせて、ピーク流量計には長手方向の対数目盛が設けられ、インディケーターは、該目盛によって読取られる。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を示す沿付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。まず図１−３を詳細に参照すると、本発明の原理にもとづいてつくられるピーク流量計２０は、中空管状構造の細長い本体２２を有する。該本体は、左端即ち入口端が最も小さく、膨張して右端即ち出口端が最大直径となる。直径および横断面積は、直線的には増加せず、むしろ対数目盛に合わせて増加する。従って、本体の長手方向の要素は直線ではなく、外方に向って凹状をなす。これを数学的にいうと、母線が外側に湾曲している。本体２２は、周方向には完全に閉じているが、両端部は開いている。本体２２は、少なくとも以下で開示するインディケーターの上方は透明なプラスチック材料でできているのが好ましい。
本体の左端即ち入口端には、プラスチックのシリンダー２８が挿入される。シリンダー２８は、例えば、音波溶接あるいは化学溶接によって本体２２の端部内に固定されるのが好ましい。シリンダーの大部分では、内径が増大するが、左端部には３０で示す内径が小さくされた短い部分を有する（図４および図１１参照）。半径方向のバー３２が、３０の小径部分を横断してこの部分の全長にわたって伸びている。バーは、中央の長手方向に伸びる突起即ちピップ３４を備え、このピップの目的は、以下の説明で明らかとなる。
【０００６】
図２からわかるように、本体２２の左端即ち入口端はマウスピースを有し、入口端は呼気用に患者の口の中に配置されるように設計されている。ピーク流量計２０を通る空気の流れの方向を考慮すると、左端を上流端とみなしてもよく、一方、右端を下流端とみなしてよい。いずれにせよ、右端には、中央ハブ３８及び本体２２の右端部の内径にぴったりはまる外径をもつ円形のリム４２まで伸びる複数の半径方向のアーム即ちスポーク４０を有するスパイダー３６（図５および図１０参照）が設けられている。リムの外側には、最大部分では端２６の外径と等しい大径で、好ましくはそこから内側にテーパが付けられた一体のキャップ４４が設けられている。スパイダー３６は、本体の右端２６内に滑って摩擦状態に嵌まる。本発明のこの実施例では、該スパイダーは、本体に恒久的に固定されるものではない。同様に、左端即ち入口端のシリンダー２８も、恒久的に所定位置に固定されるのではなく、単に摩擦嵌めによって所定位置に保持されるものとすることができる。中央ハブ３８には、ピップ３４と整列した軸方向の突起即ちピップ４６が設けられている。
これまでに言及した部品は、すべて、既知の成形方法で所望形状に成形した樹脂状プラスチック材料（一般にプラスチックと呼ばれる）でつくられる。本体の軸方向には、本体のほぼ全長にわたって延びかつその両端部がピップ３４、４６に心合わせされて該ピップに支持される金属管４８が設けられる。該管の内径は、滑り嵌めするようにピップの外径に関係して定められる。管４８の長手方向には、その端から端まで、狭いまっすぐなスリット５０が伸びる。この点に関しては、図１−３とともに図６−９にも注意されたい。ピストン５２は、管４８の長手方向に該管上を滑動可能である。該ピストンは、ピーク流量計２０の本体２２の内径より小さい一定の外径の横方向のディスク５４を有する。一体のシリンダー５６が、ディスク５４から本体の入口端２４の方向に伸びる。ディスク５４およびシリンダー５６は、管４８の外径より直径がほんのわずかに大きい共通ボアを有し、管４８上を滑動できるようになっている。ディスクおよびシリンダーは、適当なプラスチックで成形されるのが好ましい。
【０００７】
ディスク５４にすぐ隣接するシリンダー５６には、小径の周方向のノッチ５８が設けられている。らせんばね６０が、ピストンを入口端２４に向けて戻すように引張り付勢する。ばね６０の内径は管４８の外径よりかなり大きく、その周囲にゆるく嵌まり、またシリンダー５６の外径とはほぼ等しいものである。しかしながら、６２で示すばね６０の最後の二卷きは直径が小さく、ノッチ５８内部でかみあい、それによってばねがピストンに取り付けられる。ばねの反対側の端部には、内側に向って曲った端６６を有する細長い部分６４が設けられ、内側に向って曲った端は、管の端上でループして、ピップ３４との干渉嵌めによって管の端上の所定位置に固定される。
マーカー６８も、管４８に沿って、特にそのスリット即ちスロット５０の中を滑動可能である。マーカーは、断面がほぼＴ字形で、その上端に菱形のインディケーター７０を備えており、菱形の長軸はスリット５０に対して横向きとなっいる。該マーカーは、また、インディケーター７０から垂れ下がったステム７２を含む。該ステムの上方部分は、半円筒形部７４であり、下方部分はスロット５０内に滑動可能に嵌まる平坦部７６を含む。該ステムの下端には、半円筒形よりはやや小さく管の内側に嵌まる増補部７６である。コイルばね８０は、ステム７２をとり巻き、管４８とインディケーター７０の下面の間でかなり軽く圧縮されている。ばね８０は、管４８に沿った任意の点でマーカーを摩擦で保持する。
【０００８】
マーカーは、質量がきわめて小さく、図１に示すようにピーク流量計の入口端に息が吹き込まれると、ピストン５２のディスク５４がばね６０の引張力に抗して前進し、該マーカーはピストン５２のディスク５４の前で移動する。ピストンは、吹く力とばねとが釣り合う点に達すると停止する。マーカー６８は、その質量が小さいために、ピストンと同時に停止し、従来の技術でしばしば問題となったような行き過ぎは起こらない。
患者が息を吹き込むのを止めると、コイルばね６０と互いに係合しているピストン５２は、コイルばね６０の巻きによって決まる休止位置に引き戻される。マーカーは、次の呼気試験のために引き戻されるまでは到達した位置に残る。該マーカーは、質量がきわめて小さいため、重力によってもあるいは振られても十分にその休止位置に戻ることはない。マーカーを戻すために、マーカーの下流には、ある程度の質量の円筒状スラグ８２を設ける。この質量は、ピストンおよびマーカーが前進するときは大きな影響を及ぼすことがなく、ピストンが停止すると、スラグは、その中に生じる慣性によって管に沿ってさらに移動するが、マーカーの位置には影響を及ぼさない。しかしながら、流量計は、手でもって体温計を振るようにして振ることができる。この質量塊（即ちスラグ）が、マーカーを押しあるいはマーカーを叩いて、ピストンをおしながらマーカーを図１−３に示す休止位置まで戻すことになる。
【０００９】
上述した対数目盛８３は、図２および図３にかなり大まかに示し、また図１２により詳細に示してある。図１２に最もよく示すように、対数目盛上にはマーキングと数字とが示されている。この目盛は、数字がそうであるように先に進むにしたがって徐々に圧縮されていることが理解されよう。目盛は、本体２２のプラスチック材料に成形または印刷で直接付けられるのが好ましい。それに加えて、流量計に透明なテープをつけ、このテープを、管４８のスロット５０上方で該スロットと整列させて本体２２の表面に接着固定する。実際には、接着性のテープは平行な二本のストリップ８２、８４とし、その間に透明なチャンネル８６が残すのがよい。変形例として、二本のストリップを一本にし、中間に透明な部分を設けて管および摺動インディケーター７０が見えるようにしてもよい。該テープには、例えば淡黄色など適当な色の長手方向中央部分８８が設けられる。そこから下流領域９０は、好ましくは緑色、上流領域９２は、赤色とする。これらの領域は、流量計の入口端から出口端に向かって徐々に幅広とされることがわかるであろう。医師は、検査によって、特定の患者の呼気ピークの妥当な範囲を決め、その範囲を緑色の部分９０とする。患者が、自宅で、インディケーター７０を常にこの部分に動かすことができれば、すぐに医師に診てもらう必要はない。しかしながら、インディケーターが赤色の領域９２に入るならば、すぐに医師を呼ぶ必要がある。インディケーターが黄色の領域で止る場合には、警戒が必要である。その後に緑色の領域に戻れば問題はないが、赤色の領域に入るなら、すみやかに医師に連絡すべきである。
【００１０】
対数目盛は、患者の呼気が危険である低い領域で拡がっているので、読み取りにきわめて好都合である。呼気が目盛の先の部分に進むにしたがってマーキングは圧縮されるが、患者がこの高い領域に到達できるのであれば、患者は安全であるから、このことはあまり重要ではない。目盛の対数的性質によって、テープが目盛のどの部分に貼付されても、領域は、一定のパーセントを示すことになる。本体の横断面積は、それ自身対数目盛とは直接関係がないが、経験的には対数目盛示数に関係するので、正しい読みを得るためには、直径および横断面積を経験的に決定することが必要である。経験的な結果が直径及び横断面積の最終決定を提供する。流量計の部品が完全に流量計本体内部に収納されていることは明らかであろう。誤って、指がインディケーターを止めることはなく、また、インディケーターが息の吐き出して止った位置から手動で前進させられることはない。上述のように、マーカーの質量はきわめて小さく、ピストンで動かされた位置から行き過ぎることはない。マーカーの質量が小さいために、振ったり叩いたりして直接戻すことはできないが、管内の金属製ペッレットによって、マーカーは、比較的容易に休止位置に戻る。
【００１１】
患者の息とともに汚染物質が流量計の本体内に入ることは理解されよう。それによって読みの誤差が生じるおそれがあるが、誤差が発生するまでの期間は、マーカーまたはインディケーターがスロットに嵌まって流量計本体から部分的に外に出ている従来の技術のピーク流量計の場合よりははるかに長い。ピーク流量計をときどき水道水または他の弱い洗浄用流体でピーク流量計の巾を端から端まで洗い流すようにすればよい。このピーク流量計に、その製造販売を容易にするためのさまざまな改良がおこなわれる。図１３−２０は、そのような改良を示す。部品のほとんどは、既に説明したピーク流量計のものと同じまたは同様であり、同様な部品は、同じ数字にａを付して示す。かくして、ピーク流量計２０ａは、中空管状構造の細長い本体２２を有し、該本体は、左端即ち入口端から右端即ち出口端に向けて非線形に拡大する。本体の大部分は、内表面が製造工程の中に曇らされる。これによって、全部が透明なものよりは魅力的な外観の本体が得られ、視覚を重要な内部部分に集中させ、また内側への水分凝縮によって起こるであろう見にくさを最小にする。管４８ａと整列した矩形の細長い部分９４は、透明のままであるので、この部分を通してインディケーター７０ａを見ることができる。この透明な部分９４から１８０°離れた他の部分９６も、メーカーの商標等を表示するために透明とされる。
【００１２】
本体２２ａの入口端２４ａは一体構造であり、該入口端にすぐ隣接する本体の流れ部分は、本体２２ａの残りの部分と一体に成形された、内側に向って段が付いたシリンダー９８を含有する。半径方向のバー３２ａも、内側に向って段の付いたシリンダー９８および本体２２ａの残余部分と一体である。マウスピース１００は、入口端に嵌められ、清掃のために該端から取り外すことができる。
本体２２ａの右端２６ａは、図１７および図１８に最もよく示されている。図１７では直立状態で示しているが、図１８では、いくつかの部品をわかりやすくするために逆転即ち１８０°回転させた状態で示している。端２６ａには、円周方向の隆起部１０２および本体の該端に通じる矩形のノッチ１０４が設けられている。端キャップ４４ａには、本体の右端２６ａに当接するフランジ１０６が設けられている。環状フランジ１０８が、フランジ１０６から左へ延び、本体２２ａの外壁をつかんでいる。この環状フランジ１０８の内側環状凹部１１０は、本体２２ａの端２６ａの環状隆起部１０２を受け入れ、部分的に、本体の該端にキャップ４４ａを保持する機能を果たす。
キャップ４４ａには、さらに、突起即ち増補部１１２が設けられ、該増補部は、ピーク流量計がテーブルまたは他の水平な支持面上に置かれたときに転がるのを防ぐ平坦な接線方向の平面１１４を提供する。半径方向内側に突出する部材即ち舌部１１６は、増補部１１２および環状フランジ１０８から伸び、本体端のノッチ即ち凹部１０４に受け入れられて本体と端キャップ４４ａとの適切な回転方向の整列を確実にする。
【００１３】
カップ１１８が、端キャップ４４ａのハブ３８ａから内方に向って本体の軸線方向に延び、中央空所即ち開口１２０が配設されている。キー部１２２が、カップの側壁から半径方向に延び、管４８ａのスロット５０ａに受け入れられて管４８ａと端キャップ４４ａを適切な回転方向の整列を確実にする。キー１２２が１８０°ずらされれば、管の開いた部分とインディケーター７０ａは、本体の透明な透視部９４と正しく位置合わせされ、接線方向１１４による位置決めによってピーク流量計がテーブル等の上に置かれると、上方を向くことは理解されよう。端キャップ４４ａの端壁即ちフランジ１０６には、スパイダーのアーム即ちスポーク４０ａとそれぞれ整列した６つの貫通穴１２４が設けられている。軸線方向の突起即ちスタッド１２６が、本体の端２６ａの周囲に互いに間隔をおいて設けられて配設され、穴１２４を通って突出する。スタッドは、音波溶接法で穴の中に恒久的に固定される。
マーカー６８を戻すために最初に使用した円筒状の塊８２は、管４８の内部でのぞむように自由に動かないこともある。特に、ピーク流量計の老朽化、及び、酸化物、ごみ等の蓄積によって起こる。このような固着を、マーカー６８ａの基部７８ａの上流側に二つの球形ボール１２８を設けることによって克服した。二つのボール１２８の質量は、シリンダー８８に比較するとかなり小さく、したがって、患者が上流側で息を吹き込んだときのマーカーおよびピストン５２ａの動きに対する抵抗は最小限に抑えられる。ボールとスロット付き管の内表面との接触面は、前実施例の円筒状の質量塊と管の内壁との接触面より面積がはるかに小さい。したがって管内でのボール１２８の固着あるいは拘束はほとんどなく、マーカーは、ボールの質量が小さくとも、ピーク流量計を体温計のように振ることによって容易に休止位置に戻る。
【００１４】
当初、質量が小さいマーカー６８は、標準方形波フロー機（Standard SquareWave Flow Machine）で試験したときには行き過ぎを起こさなかった。しかし、その後の実験で、通常の肺活量をもつ人の中には、高圧のスパイクを初期に生じさせることができるものもいて、その場合にはマーカーが行き過ぎてしまうことがわかった。この現象は、市販されている既知のピーク流量計の多くおそらくはすべてに生じていると思われるが、本発明の発明者としては、マーカーの行き過ぎは、許容できないと考えた。本発明の発明者は、実験によって、ピーク流量計に入る高い空気圧の初期スパイクを制限するためには、入口部分２４ａの長さはほとんど重要でなく、直径（したがって断面積）が重要であることを発見した。またさらに、入口部分の内径を０．５４５インチ（約１．３８cm）以下に制限した場合には、試験機によってもあるいは強い息を吐き出す力をもつ通常の健康な人のいずれによっても、マーカーの行き過ぎが起こることはないこともわかった。入口端部分の長さは、０．４００インチ（約１．０１cm） である。医師が、流量計の軸線方向のどこにテープを張り付けても、三色の領域８８、９０、９２は、それぞれ対数目盛の一定のパーセントを示すことはすでに述べたが、このことは、ここで繰り返して述べるに値することである。以上では、三色の領域について述べたが、それより多いあるいは少ない数の色の領域を用いてもよく、あるいは領域を色以外のもので区別してもよい。
【００１５】
以上、沿付の図面を参照して説明した具体的な実施例は、あくまで理解を助けるためのものである。当業者には、構造に各種の変更を加えることが可能であろうし、それらの変更も、特許請求の範囲の精神および範囲内にある限り、本発明の一部分を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のピーク流量計を患者が使用している状態を示す側面図である。
【図２】図１を拡大した詳細側面図である。
【図３】図２のピーク流量計の平面図である。
【図４】図２および図３の流量計の左端面図である。
【図５】流量計の右端面図である。
【図６】流量計の中央にスリットが設けられた管およびそれに関連する部品の部分分解斜視図である。
【図７】流量計の一部分の部分縦断面図である。
【図８】ほぼ図７の８−８線に沿った部分断面図である。
【図９】図７と同様であるが、異なる使用位置での部品を示す部分縦断面図である。
【図１０】ほぼ図２の１０−１０線に沿った拡大断面図である。
【図１１】ほぼ図２の１１−１１線に沿った断面図である。
【図１２】本ピーク流量計の長手方向の対数目盛を示す上から見たやや拡大した流量計の部分平面図である。
【図１３】図２とほぼ同様であるが、本発明の改良された形態の流量計の側面図である。
【図１４】図３とほぼ同様であるが、図１３の改良された形態の上から見た平面図である。
【図１５】図１３の流量計の左端面図である。
【図１６】図１３の流量計の右端面図である。
【図１７】図１６の１７−１７線に沿った断面図である。
【図１８】図１３−１６に示す流量計の右端面即ち出口端の分解斜視図であるが、本発明の特徴を最も良く示すために逆転させた図である。
【図１９】マーカーおよび戻し用質量塊の詳細を示す部分断面側面図である。
【図２０】図１９に対応する部分平面図である。
【符号の説明】
２０  ピーク流量計
２２  本体
２８  シリンダー
３２  バー
３４  ピップ
３６  スパイダー
４８  管
５０  スリット
５２  ピストン
６０  コイルバネ
６８  マーカー
７０  インディケーター
７２  ステム
８２  スラグ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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