(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体を休めるための身体安置手段に配設した呼吸動作検出手段と、前記呼吸動作検出手段の信号から無呼吸を判定する判定手段とを備え、前記判定手段には前記呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断する手段と、前記自己相関係数が所定値以上になった時の前記呼吸動作検出手段の信号振幅の特定比率分をしきい値として決定する手段と、前記しきい値と前記呼吸動作検出手段の信号とに基づいて呼吸周期または呼吸回数を求める手段と、前記呼吸周期または呼吸回数より無呼吸を判断する手段とを有することを特徴とする睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項２】
無呼吸症が判定された前後の特定時間の睡眠情報を記憶する記憶装置を備えた請求項１記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項３】
呼吸動作検出手段は、身体安置手段に格子状に配設した複数個の振動検知型呼吸センサーからなり、前記振動検知型呼吸センサーの信号から寝姿勢を検出する寝姿勢検出手段とを備え、判定手段は前記寝姿勢検出手段の出力をもとに無呼吸の発生状況と寝姿勢の対応づけを行うようにした請求項１または２に記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項４】
振動検知型呼吸センサーの信号を基に人体の体動を検出する体動検出器とを備え、判定手段は前記体動検出器の出力を元に無呼吸の発生状況と体動発生の対応付けを行うようにした請求項１から３のいずれか１項記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項５】
身体安置手段に音響センサーを配設し、前記音響センサーからの信号をもとに、無呼吸の発生状況といびきの発生との対応付けを行うようにした前記音響センサーからの出力をもとに、請求項１から４のいずれか１項記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項６】
睡眠時の無呼吸症の発生情報および寝姿勢または体動特性を出力する表示装置を、身体安置手段と一体または近接して設けた請求項３または４に記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【請求項７】
無呼吸症の判定手段からの信号を基に、身体安置手段の形状を変化させる駆動装置を備えた請求項１から６のいずれか１項記載の睡眠時呼吸情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、睡眠時に発生する呼吸障害である無呼吸症を検出する睡眠時呼吸情報測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の睡眠時呼吸情報測定装置を図２４を用いて説明する。
【０００３】
従来の無呼吸症診断装置は、呼吸を検出するための咽頭マイクロホン１と、動脈血酸素飽和度を検出するためのオキシメーター指センサー２と、心電を検出するためのＥＫＧ電極３と、体位検出器４と、検出・記憶ユニット５からなっていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記構成において、呼吸の測定は咽頭マイクロホン１で行われ、無呼吸時の血液中の酸素飽和度はオキシオメーター指センサー２、心電はＥＫＧ電極３、体位は体位検出器４で測定していた。そして、これらの測定データは連続的に記憶ユニット５に記憶されていた。さらに、記憶されたデータはコンピュータに伝達され、コンピュータ上で各測定データの解析が行われていたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２０００３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、呼吸は咽頭マイクロホン、血液中の酸素飽和度は指式のオキシオメータで測定するために、人体が拘束されることと、寝返りなどによって咽頭マイクロホンやオキシオメータの指センサーが外れて測定不能になるという課題があった。そして、寝返りや体動による信号の不連続を無呼吸として検出する場合があり、無呼吸の回数や時間を診断の評価に使用することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、身体安置手段に配設した呼吸動作検出手段により検出した呼吸信号の自己相関係数が所定値以上になった後に、呼吸周期または呼吸回数を測定することで精度の高い無呼吸の検出を実現することを第１の目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記第１の目的を達成するための第１の手段は、体を休めるための身体安置手段に配設した呼吸動作検出手段と、前記呼吸動作検出手段の信号から無呼吸を判定する判定手段とを備え、前記判定手段には前記呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断する手段と、前記自己相関係数が所定値以上になった時の前記呼吸動作検出手段の信号振幅の特定比率分をしきい値として決定する手段と、前記しきい値と前記呼吸動作検出手段の信号とに基づいて呼吸周期または呼吸回数を求める手段と、前記呼吸周期または呼吸回数より無呼吸を判断する手段とを有することを特徴とする構成とした。
【０００９】
そして、呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断して、呼吸周期または呼吸回数を測定することで、寝返りや体動時の不規則で呼吸と無関係な信号などを排除して呼吸を測定し、無呼吸の判定を行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、体を休めるための身体安置手段に配設した呼吸動作検出手段と、前記呼吸動作検出手段の信号から無呼吸を判定する判定手段とを備え、前記判定手段には前記呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断する手段と、前記自己相関係数が所定値以上になった時の前記呼吸動作検出手段の信号振幅の特定比率分をしきい値として決定する手段と、前記しきい値と前記呼吸動作検出手段の信号とに基づいて呼吸周期または呼吸回数を求める手段と、前記呼吸周期または呼吸回数より無呼吸を判断する手段とを有することを特徴とした。よって、呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断して、呼吸周期または呼吸回数を測定することで、寝返りや体動時の不規則で呼吸と無関係な信号などを排除することができ無呼吸の検出精度を向上することができるのである。
【００１１】
そして、呼吸動作検出手段の信号の自己相関係数が所定値以上になったことで前記呼吸動作検出手段の信号が安定したことを判断し、その後に安定周期中の前記呼吸動作検出手段の信号振幅の特定比率分をしきい値として測定した呼吸周期または呼吸回数によって無呼吸を判定する判定手段を備えた。よって、安定周期中の呼吸動作検出手段の信号振幅の特定比率分をしきい値として測定した呼吸周期または呼吸回数を測定することで呼吸周期の測定精度を向上することができるのである。
【００１２】
また、無呼吸症が判定された前後の特定時間の睡眠情報を記憶する記憶装置を備えた。よって、無呼吸症を判定したときのみ人体の睡眠情報を記憶することで測定データの記憶容量を大幅に低減することができ、記憶容量の低減と装置の小型化を実現することができるのである。
【００１３】
また、呼吸動作検出手段は、身体安置手段に格子状に配設した複数個の振動検知型呼吸センサーからなり、前記振動検知型呼吸センサーの信号から寝姿勢を検出する寝姿勢検出手段と、前記振動検知型呼吸センサーの信号から呼吸情報を検出して無呼吸症を判定する判定手段とを備えた。よって、寝姿勢と呼吸情報を同時に測定して両者の対応付けを行うことにより、無呼吸症の発生状況を認知することができ、寝姿勢の改善によって無呼吸症を防止する手段の発見に役立たせることができるのである。
【００１４】
また、振動検知型呼吸センサーの信号を基に人体の体動を検出する体動検出器と、前記振動検知型呼吸センサーの信号から呼吸情報を検出して無呼吸症を判定する判定手段とを備えた。よって、体動と呼吸情報を同時に測定して両者の対応付けを行うことにより、無呼吸症の発生状況が、体動が長時間発生しない時か、体動があるときかを知ることによって、無呼吸症状の度合を知ることができるのである。
【００１５】
また、身体安置手段に配設した音響センサーの信号と、前記身体安置手段に配設した呼吸動作検出手段としての振動検知型呼吸センサーと、前記振動検知型呼吸センサーの信号から呼吸情報を検出して無呼吸症を判定する判定手段を備えた構成とした。よって、いびきの発生情報と無呼吸症の対応づけを行うことができるのである。
【００１６】
また、睡眠時の無呼吸症の発生情報および寝姿勢または体動特性を出力する表示装置を、身体安置手段と一体または近接して設けた構成とした。よって、無呼吸症の発生情報および寝姿勢または体動特性を寝具と一体または近接した表示装置に設けたので、起床すると同時に自分の症状を知ることができ、日々の生活の中で防止あるいは再発状況を知る手段として活用することができるのである。
【００１７】
また、無呼吸症の判定手段からの信号を基に、身体安置手段の形状を変化させる駆動装置を備えた。そして、無呼吸症の判定手段からの信号を基に、身体安置手段の形状を変化させる駆動装置を備えた構成とした。よって、無呼吸症の発生を感知したときに、身体安置手段の形状を変化させることによって寝姿勢を強制的に変えて無呼吸症の発生を防止することができるものである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例の睡眠時呼吸情報測定装置を、図１から図１０を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、身体安置手段である寝具としてのベッドパッド６と、人体の胸郭部と腹部に当たるベッドパッドに同軸状の振動検知型呼吸センサー７、８を蛇行してそれぞれ配設し、前記呼吸センサーの信号を基に無呼吸症を判定する判定手段としての制御装置９を備えた構成とした。ここで図２に示すように、第１の呼吸センサー７は、胸郭部１０に対応した背中部１１と、第２の呼吸センサー８は腹部１２に対応した腰の上部１３にそれぞれ接するように配設されるものであるが、ベッドパッド６の内部に配置され、人体とは直接触れることはないものである。また、１４は枕、１５は表示装置、１６は頭部、１７はベッドマットである。図３に本装置のブロック図を示す。１８は増幅器、１９は１Ｈｚをカットオフ周波数とするローパスフィルター、２０はＡ／Ｄ変換器、２１は判定手段としてのマイコン、２２は記憶装置である。
【００２０】
上記構成によれば、ベッドパッド６にうめこまれた振動検出型呼吸センサー７、８で、胸郭の動きと腹部の動きが検出される。激しい動きは１Ｈｚのローパスフィルターでカットされ、呼吸時の緩やかな胸郭運動と腹部の運動の信号が出力信号として出力され、無呼吸症の発生状況の判定に使用されるものである。
【００２１】
ここで、無呼吸症のタイプには、閉塞型、中枢型、混合型の３つの種類の症状があるが、このなかの閉塞型の症状を判定するもので、閉塞型の無呼吸症では胸郭部と腹部の運動が、それぞれに対して逆位相になることを利用して検出するものである。例えば、具体的な信号波形を図４に、そして、その２つの信号間のクロススペクトルのパワーレベル特性と位相特性を図５に示す。ここで、０．３５Ｈｚのパワースペクトルの信号の位相差は、約１８０゜であり、逆位相であるといえるので、無呼吸症が判定できるのである。
【００２２】
この判定装置のフローチャートを図６に示す。クロススペクトル解析による無呼吸の判定後、その発生時刻と無呼吸の発生を記憶装置に記憶し、表示装置には、図７に示すようなトレンドグラフを表示するものである。ここで、○の大きさは呼吸が止まっている時間を表し、その位置が発生時刻を表すものである。このようなデータを寝具に組み込んだ表示装置に一晩中のデータを表示することによって、朝の起床時に即、自分の症状を知ることができる。自分の昨晩の症状を知ることによって、その日の行動を注意しながら生活でき、睡眠不足などによる居眠り運転など防止にも役立たせることができる。
【００２３】
次に、無呼吸症の判定手段の他の実施例について図８のフローチャートを用いて説明する。
【００２４】
振動検出型呼吸センサーでは、体動などの呼吸以外の動きも検出して信号を発生するために、その誤測定を排除する必要がある。図８のフローチャートに示すように、呼吸センサーの信号から自己相関係数を用いて呼吸信号を判定し、測定精度を向上することができる。すなわち、呼吸データの信号を約２０秒間測定し、その信号の自己相関係数が所定値Ａ以上になったときが呼吸が安定したと判断する。そして、その時のデータ内のピークレベルを求め、その８０％に当たる信号レベルをしきい値Ｐとすることを決定する。この後、呼吸周期を次に示すアルゴリズムで測定する。すなわち、図９に示すように、呼吸センサーの信号のレベルがしきい値Ｐより大きく、かつその信号の変化の傾きが正の場合にその時刻を基点として、次にしきい値をこえ、かつ変化の傾きが正となる点迄の時間を測定することによって呼吸周期Ｔを求めるのである。この呼吸周期Ｔが１０秒以上であれば無呼吸と判定する。判定した時より１分前からの呼吸情報と睡眠情報に関する測定データと、判定後の１分間の呼吸情報と睡眠情報に関する測定データを記憶装置２２に記憶する。そして、記憶されたデータは同時に図１０に示すように寝具に取り付けられた表示装置１５に表示される。
【００２５】
このような構成により、体動などの誤情報による無呼吸症の判定間違いを回避することができる。そして、安定時の信号のピーク値からしきい値を決定することにより、人による信号レベルの違いや寝姿勢、寝る位置などによる信号レベルの違いを回避でき、常に適切なしきい値を用いて呼吸周期を測定することができる。また、無呼吸症の前後１分間のデータのみを記憶することで記憶容量を大きく低減でき、半導体メモリーで可能となり、磁気記録装置などが不要となり装置本体を小型化でき寝具に組み込むことが可能となる。寝具に組み込むことで、毎朝一晩の呼吸情報を確認することができ、無呼吸症が多く発生していた場合は、睡眠不足が考えられるので、自動車の運転などに注意するなど、その日一日の行動に気をつけながら生活することができる。
【００２６】
次に、第２の実施例について図１１から１３を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００２７】
図１１に示すように、寝具である枕２３に呼吸センサーとしての血液中酸素飽和度測定用センサー２４を設けた。血液中酸素飽和度測定用センサー２４は、発光素子と受光素子とからなり、図１２に示すように、複数個の配列を備えた構成とした。この配列により、寝返り等によっても頭部１６または首部２５をいずれかのセンサーでセンシングすることができる。ここで、２６はベッドパッド、２７は判定装置、２８は表示装置、２９はベッドである。
【００２８】
このような構成において、図１３に示す表示装置の画面のように、血液中の酸素濃度を測定することによって、血液中の酸素濃度が低下してくることによって無呼吸の状態を判定装置によって判定するものである。そして、血液中酸素飽和度測定用センサーと人体とは無拘束であり、睡眠を妨げることがないことと、寝返り等を行っても枕の上に頭部があれば血液中の酸素濃度を測定することができ、無呼吸症を判定することができるのである。
【００２９】
次に、第３の実施例について図１４と図１５を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３０】
図１４に示すように、呼吸センサーとしての振動検知型呼吸センサー３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８をベッドパッド３９に格子状に配列した配置とした。この格子状の呼吸センサーを寝姿勢検出手段として用いる。ここで、４０は無呼吸判定装置と記憶装置と表示装置を備えた制御装置である。
【００３１】
このような構成において、呼吸は人体の胸部または腹部が接している振動検知型呼吸センサーの信号を用い、図８のフローチャートで示したようなアルゴリズムで無呼吸症を判定する。そして、寝姿勢検出手段としての９個の呼吸センサーを用いて、信号があらわれている呼吸センサーの位置から、現在の寝姿勢を推定するのである。例えば、３１、３４の呼吸センサーで周期性のある呼吸信号が得られ、３０、３３の呼吸センサーから体動のような周期性のない信号があらわれているのであれば、人体の右側を下にした右横向きの寝姿勢であると判断するのである。このような判断を繰り返し行うことで、図１２に示すような特性を表示装置に表示することができ、無呼吸の発生状況と寝姿勢との対応づけを行うことが可能となるものである。この対応により、自分がどのような寝姿勢の時に無呼吸が発生するものかを知り、無呼吸が発生しない寝姿勢で寝ることを訓練して無呼吸症の予防を図ることができるものである。
【００３２】
次に、第４の実施例について図１６から図１９を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３３】
図１６に示すように、寝具としてのベッドパッド４１に配設した振動検知型呼吸センサー４２からは、図１７に示すように呼吸運動による微小信号４３と、体動により発生する大信号４４が検出できる。この情報をそれぞれ区別して検知していくことにより、図１８に示すような呼吸情報と体動情報を対応させて表示装置に表示する構成とした。体動検出器は呼吸センサーを兼用して用いるのである。
【００３４】
このような構成において、呼吸は人体の胸部が接している振動検知型呼吸センサーの信号を用い、図１９に示すフローチャートのアルゴリズムで呼吸と体動を判定する。そして、体動か呼吸かを判定した後、図６のフローチャートで示すァに進み計測を継続するものである。これらの計測により、図１８に示すような無呼吸の発生状況と体動の発生状況との対応づけを行うことが可能となるものである。この対応により、自分がどのような体動により無呼吸を発生しているものかを知り、無呼吸の症状がどのような状況かを判断することができるものである。すなわち、無呼吸と体動の発生が対応しているようであれば、無呼吸により苦しくなり体動するものと推測でき、無呼吸症の症状がかなり進んでいるもので、治療が必要であることを示唆するもので、無呼吸症の早期発見につながるものである。
【００３５】
次に、第５の実施例について図２０から図２２を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３６】
図２０に示すように、寝具に配設した音響センサーとしてのマイクロホン４５と、前記寝具としてのベッドパッドに配設した振動検知型呼吸センサー４６と、前記振動検知型呼吸センサーの信号から呼吸情報を検出して無呼吸症を判定する判定手段と記憶装置を備えた制御装置４７とを備え、マイクロホン４５により測定した音圧レベルと無呼吸症の発生状況を対応させた情報を表示装置４８に表示する構成とした。
【００３７】
このような構成において、呼吸は人体の胸部が接している振動検知型呼吸センサーの信号を用い、図２１に示すようなフローチャートにしたがって、音圧レベルが大きいか、小さい音圧レベルであるかを判定した後、図６のフローチャートで示す（１）に進み計測を継続するものである。これらの計測により、図２２に示すような無呼吸の発生状況と音圧レベルの変動状況との対応づけを行うことが可能となるものである。この対応により、自分がどのような音を発生しているときに、無呼吸が発生するものかを知り、無呼吸の症状がどのような状況かを判断することができるものである。すなわち、無呼吸と音圧レベルの変動が対応しているようであれば、いびき音の延長線上の症状として無呼吸が発生しているものと推測でき、無呼吸症の原因をおおよそ推測することができ、無呼吸症の早期治療につながるものである。
【００３８】
次に、第６の実施例について図２３を用いて説明する。上記第１の実施例と同一構造で、かつ同一作用をする部分には同一符号を付して詳細な説明は略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３９】
図２３に示すように、寝具に配設した呼吸センサー４９と、前記呼吸センサーの信号を基に無呼吸症を判定する判定手段５０と、前記判定手段からの信号を基にベッド５１の上半身部分５２を腰部を中心にして頭部分が上になるように傾斜させるような動きを実現する駆動装置５３を設けた構成とした。
【００４０】
このような構成において、無呼吸症を判定するとベッドの上半身部が上昇して傾斜するものである。この時には、頭部が立時に近づく方向になり、喉の呼吸通路が広くなる傾向があるため閉塞型の無呼吸症を改善させることができるのである。また、ベッドだけでなく、枕などの他の寝具の形状を変形させても同様の効果を得ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、自己相関解析により呼吸信号を解析して呼吸が安定したあとから呼吸周期の測定を開始することで呼吸周期の測定精度を向上させ、無呼吸症の判定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の斜視図
【図２】同装置の側面図
【図３】同装置のブロック図
【図４】同装置で測定した呼吸信号の時間波形図
【図５】同装置で測定した信号のクロススペクトル図
【図６】同装置の判定装置の動作を示すフローチャート
【図７】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図８】他の実施例の判定装置の動作を示すフローチャート
【図９】同装置の動作を示す説明図
【図１０】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図１１】本発明の他の実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の側面図
【図１２】同装置の平面図
【図１３】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図１４】本発明の他の実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の平面図
【図１５】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図１６】本発明の他の実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の平面図
【図１７】同装置の動作を示す説明図
【図１８】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図１９】同装置の判定装置の動作を示すフローチャート
【図２０】本発明の他の実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の平面図
【図２１】同装置の判定装置の動作を示すフローチャート
【図２２】同装置の表示装置の表示画面を示す図
【図２３】本発明の他の実施例を示す睡眠時呼吸情報測定装置の側面図
【図２４】従来の睡眠時呼吸情報測定装置のブロック図
【符号の説明】
６、５４  寝具としてのベッドパッド（身体安置手段）
７、８、４６、４９  呼吸センサー（呼吸動作検出手段）
９、４７  判定手段としての制御装置
１５、２８、４８  表示装置
２２  記憶装置
２３  枕部
２４  血液中酸素飽和度測定センサー
１０  胸郭部
１２  腹部
２７、５０  判定装置
３０〜３８  寝姿勢検出手段としての振動検知型呼吸センサー
４２  体動検出手段としての振動検知型呼吸センサー
４５  音響センサーとしてのマイクロホン
５３  駆動装置
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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