(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲーム機と、前記ゲーム機に格納されたプログラムに応じた表示を行う表示手段とを備えたリハビリ用評価・訓練装置であって、
訓練者の左足側の荷重とその中心位置とを計測する左側床反力計と、前記訓練者の右足側の荷重とその中心位置とを計測する右側床反力計とを有する床反力装置と、
前記訓練者の前後方向をＹ軸方向とし、前記訓練者の左右方向をＸ軸方向としたＸＹ座標上に、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重中心位置と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重中心位置とを配置し、前記ＸＹ座標上に配置された前記訓練者の左足側の荷重中心位置と右足側の荷重中心位置とについての、Ｘ軸上における差と、Ｙ軸上における差とを算出する手段と、
前記算出されたＸ軸上における差の値とＹ軸上における差の値とに基づいて、前記ゲーム機に係る制御信号を特定する特定手段と、
前記特定した制御信号を前記ゲーム機に送信する手段と、
を備えたことを特徴とするリハビリ用評価・訓練装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第１のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第１の制御信号を特定し、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第２のしきい値よりも小さくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第２の制御信号を特定することを特徴とする請求項１に記載のリハビリ用評価・訓練装置。
【請求項３】
前記特定手段は、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第３のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第３の制御信号を特定し、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第４のしきい値よりも小さくなった場合に、前記ゲーム機に係る制御信号である第４の制御信号を特定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリハビリ用評価・訓練装置。
【請求項４】
前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重の値と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重の値とを合計した合計値を算出する手段と、
前記算出した合計値と、前記訓練者の体重の値を示す体重値との差の値を算出する手段とを有し、
前記特定手段は、前記算出した前記合計値と前記体重値との差の値が、所定のしきい値である第５のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機を起動させるための制御信号を特定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のリハビリ用評価・訓練装置。
【請求項５】
ゲーム機と、前記ゲーム機に格納されたプログラムに応じた表示を行う表示手段と、訓練者の左足側の荷重とその中心位置とを計測する左側床反力計と、前記訓練者の右足側の荷重とその中心位置とを計測する右側床反力計とを有する床反力装置とを備えたリハビリ用評価・訓練装置に用いられるリハビリ用評価・訓練方法であって、
前記訓練者の前後方向をＹ軸方向とし、前記訓練者の左右方向をＸ軸方向としたＸＹ座標上に、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重中心位置と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重中心位置とを配置し、前記ＸＹ座標上に配置された前記訓練者の左足側の荷重中心位置と右足側の荷重中心位置とについての、Ｘ軸上における差と、Ｙ軸上における差とを算出するステップと、
前記算出されたＸ軸上における差の値とＹ軸上における差の値とに基づいて、前記ゲーム機に係る制御信号を特定する特定ステップと、
前記特定した制御信号を前記ゲーム機に送信するステップと、
を備えたことを特徴とするリハビリ用評価・訓練方法。
【請求項６】
前記特定ステップは、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第１のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第１の制御信号を特定し、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第２のしきい値よりも小さくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第２の制御信号を特定することを特徴とする請求項５に記載のリハビリ用評価・訓練方法。
【請求項７】
前記特定ステップは、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第３のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第３の制御信号を特定し、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第４のしきい値よりも小さくなった場合に、前記ゲーム機に係る制御信号である第４の制御信号を特定することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のリハビリ用評価・訓練方法。
【請求項８】
前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重の値と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重の値とを合計した合計値を算出するステップと、
前記算出した合計値と、前記訓練者の体重の値を示す体重値との差の値を算出するステップとを有し、
前記特定ステップは、前記算出した前記合計値と前記体重値との差の値が、所定のしきい値である第５のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機を起動させるための制御信号を特定することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１項に記載のリハビリ用評価・訓練方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、運動機能障害者の平衡機能等を訓練するリハビリ用評価・訓練装置とそのリハビリ用評価・訓練方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
社会の高齢化が進み、脳卒中等の病気による身体機能の麻痺あるいは機能低下をきたした人口の増大、あるいは高ストレス社会を反映した壮年層における脳卒中等による運動機能の障害者の増加、交通事故に起因する運動機能障害者の増加など、さまざまな要因で身体機能のうち特に運動機能、平衡機能に障害を持つ人が増大している。
【０００３】
これらの運動機能や平衡機能の障害のうち軽度の障害においては、訓練によって機能を回復させることが可能であり、機能回復訓練のための各種の装置が提供されている。
【０００４】
従来のこの種の装置としては、前後左右の傾斜及び水平移動が可能な床部に組み込まれた床反力計と、目標とする荷重中心位置を示すターゲットと共に、訓練者の実際の荷重中心位置を示すマークを表示する表示部と、床反力計が組み込まれた床部の移動・傾斜運動及びターゲットの移動を所定の訓練プログラムに従って制御する制御部とを備えたものがある（特開平５ー１３７７５９号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したリハビリ用評価・訓練装置や市販されているリハビリ用評価・訓練装置においては、内蔵されている訓練ソフトは極めて単機能的で拡張性がなく、訓練者の訓練意欲を削ぐものであった。また、訓練ソフトを充実させればよいが、装置本体の需要が限られているため、訓練ソフトの開発はコスト高を招く要因になるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記の問題点を解決するものであり、その第１の目的とするところは、リハビリ用評価・訓練に、装置自体を簡素化し、さらにゲーム機のソフトが利用可能になり、訓練機能が飛躍的に増し、リハビリ効果の増大が見込まれるリハビリ用評価・訓練装置を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の第２の目的とするところは、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に容易に利用させ得るリハビリ用評価・訓練方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るリハビリ用評価・訓練装置は、ゲーム機と、前記ゲーム機に格納されたプログラムに応じた表示を行う表示手段とを備えたリハビリ用評価・訓練装置であって、訓練者の左足側の荷重とその中心位置とを計測する左側床反力計と、前記訓練者の右足側の荷重とその中心位置とを計測する右側床反力計とを有する床反力装置と、前記訓練者の前後方向をＹ軸方向とし、前記訓練者の左右方向をＸ軸方向としたＸＹ座標上に、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重中心位置と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重中心位置とを配置し、前記ＸＹ座標上に配置された前記訓練者の左足側の荷重中心位置と右足側の荷重中心位置とについての、Ｘ軸上における差と、Ｙ軸上における差とを算出する手段と、前記算出されたＸ軸上における差の値とＹ軸上における差の値とに基づいて、前記ゲーム機に係る制御信号を特定する特定手段と、前記特定した制御信号を前記ゲーム機に送信する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記特定手段は、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第１のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第１の制御信号を特定し、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第２のしきい値よりも小さくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第２の制御信号を特定することを特徴とする。
【００１０】
また、前記特定手段は、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第３のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第３の制御信号を特定し、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第４のしきい値よりも小さくなった場合に、前記ゲーム機に係る制御信号である第４の制御信号を特定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るリハビリ用評価・訓練装置は、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重の値と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重の値とを合計した合計値を算出する手段と、前記算出した合計値と、前記訓練者の体重の値を示す体重値との差の値を算出する手段とを有し、前記特定手段は、前記算出した前記合計値と前記体重値との差の値が、所定のしきい値である第５のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機を起動させるための制御信号を特定することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るリハビリ用評価・訓練方法は、ゲーム機と、前記ゲーム機に格納されたプログラムに応じた表示を行う表示手段と、訓練者の左足側の荷重とその中心位置とを計測する左側床反力計と、前記訓練者の右足側の荷重とその中心位置とを計測する右側床反力計とを有する床反力装置とを備えたリハビリ用評価・訓練装置に用いられるリハビリ用評価・訓練方法であって、前記訓練者の前後方向をＹ軸方向とし、前記訓練者の左右方向をＸ軸方向としたＸＹ座標上に、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重中心位置と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重中心位置とを配置し、前記ＸＹ座標上に配置された前記訓練者の左足側の荷重中心位置と右足側の荷重中心位置とについての、Ｘ軸上における差と、Ｙ軸上における差とを算出するステップと、前記算出されたＸ軸上における差の値とＹ軸上における差の値とに基づいて、前記ゲーム機に係る制御信号を特定する特定ステップと、前記特定した制御信号を前記ゲーム機に送信するステップとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
なお、前記特定ステップは、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第１のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第１の制御信号を特定し、前記算出されたＸ軸上における差の値が、所定のしきい値である第２のしきい値よりも小さくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第２の制御信号を特定することを特徴とする。
【００１４】
また、前記特定ステップは、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第３のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機に係る制御信号である第３の制御信号を特定し、前記算出されたＹ軸上における差の値が、所定のしきい値である第４のしきい値よりも小さくなった場合に、前記ゲーム機に係る制御信号である第４の制御信号を特定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るリハビリ用評価・訓練方法は、前記左側床反力計が計測した前記訓練者の左足側の荷重の値と、前記右側床反力計が計測した前記訓練者の右足側の荷重の値とを合計した合計値を算出するステップと、前記算出した合計値と、前記訓練者の体重の値を示す体重値との差の値を算出するステップとを有し、前記特定ステップは、前記算出した前記合計値と前記体重値との差の値が、所定のしきい値である第５のしきい値よりも大きくなった場合には、前記ゲーム機を起動させるための制御信号を特定することを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明に係わるリハビリ用評価・訓練装置によれば、前記ゲーム機への入力部である操作卓の代わりに前記床反力計を使用して、この床反力計からの信号をゲーム機に入力することができる。このために、リハビリ用評価・訓練に、ゲーム機のソフトが利用可能になり、訓練機能が飛躍的に増し、リハビリ効果の増大が見込まれる。
【００１７】
また、スイッチ機能についてゲームによっては少なかったりあるいは操作が困難な場合が想定されるが、そのときには操作卓の一部のスイッチ機能のみ床反力計で代用し、操作卓のスイッチを手で操作し、リハビリ用評価・訓練を行うことができる。
【００１８】
また、本発明に係わるリハビリ用評価・訓練方法によれば、床反力計から出力された信号を制御手段によりゲーム機の入力信号に変換して、この変換信号によりゲーム機を作動し、ゲーム機に入力されたプログラムに応じた表示を表示手段で行うようにしたことにより、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に容易に利用することができる。
【００１９】
また、複数人により対戦ゲームとして、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に容易に利用することができる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳述する。
図１の（１）は本発明に係わるリハビリ用評価・訓練装置の斜視図、（２）は同リハビリ用評価・訓練装置の床反力計装置の概略的な斜視図である。
【００２１】
本発明に係わるリハビリ用評価・訓練装置Ａは、床反力計装置１と、制御手段を構成する制御部２を備えた制御ボックス２Ａと、操作入力部１９を有するゲーム機３と、表示手段を構成するＴＶモニタなどの表示部４とを備えている。
【００２２】
前記床反力計装置１は、図１の（２）に示すように左側床反力計１Ｌと右側床反力計１Ｒとを備えており、これら左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒは、例えば、踏み板２０と基板２１との間に圧感素子（図示せず）を配置したものである。そして、上記の床反力計装置１の左側床反力計１Ｌと右側床反力計１Ｒとはそれぞれに３自由度をもち、全体で６自由度が存在する。
【００２３】
左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒを有する前記床反力計装置１では、以下の項目を独立に制御できる（前記床反力計装置１では左側床反力計１Ｌと右側床反力計１Ｒとはそれぞれに３自由度をもち、全体で６自由度が存在する。したがって、６つの独立変数の組を任意に選択可能であるが、床反力計装置１上での動作の容易さから以下の１組を選択する）。
【００２４】
▲１▼ＸＴ  ：総合足圧中心Ｘ座標
▲２▼ＹＴ  ：総合足圧中心Ｙ座標
▲３▼ＸＲ  −ＸＬ  （ＸＲ  ：右脚足圧中心Ｘ座標、ＸＬ  ：左脚足圧中心Ｘ座標）
▲４▼ＹＲ  −ＹＬ  （ＹＲ  ：右脚足圧中心Ｙ座標、ＹＬ  ：左脚足圧中心Ｙ座標）
▲５▼ＷＲ  −ＷＬ  （ＷＲ  ：右足荷重、ＷＬ  ：左足荷重）
▲６▼ＷＴ  ：総合荷重
である。
【００２５】
なお、▲６▼以外の変数は任意の値を継続してとることができるが、▲６▼は床を蹴る等の動作により一時的に変化する変数であるため、継続して保持することができない。また、▲５▼はコントロールが困難なため、以下では使用しない。
【００２６】
また、市販ゲーム機の操作卓５は、図３に示すように一般に一つの十字キー６によるスイッチ機能と、複数のスイッチ７、８、９、１０によるスイッチ機能を備えている。そして、十字キー６は８つの方向を示すことができ、また、各スイッチ７、８、９、１０はオン・オフ状態を保つことができる。
【００２７】
機能の変換方法
（ａ）十字キー機能
前記十字キー６では、図４に示すように前後左右の四隅にスイッチ１１、１２、１３、１４を内蔵しており、それぞれの方向に倒すことにより１つのスイッチがオン作動し、また、斜めに倒すことにより２つのスイッチがオン作動する。したがって、８方向を表現できる。
【００２８】
前記床反力計装置１において、十字キー６による、この方向制御用スイッチ機能を実現するには、図５に示すように総合足圧中心ＰＴを利用し、方向の制御を行う。この時、足圧中心の微妙動揺あるいは逆応答（重心をある方向に動かすとき、床反力計装置１により観測される足圧中心が一旦逆方向に移動する現象）による誤作動を避けるために図６のように中央部に不感領域Ｂを設ける。
【００２９】
（ｂ）スイッチ機能（１）
また、前記スイッチ７、８、９、１０は基本的に押すとオン、放すとオフであるが、（ア）：ソフトでレベルを見る場合（ミサイル連射等）と、（イ）：オンの立上がりのみを見る場合（例えば、スタートスイッチ等）がある。
【００３０】
前記床反力計装置１において、上記（ア）のスイッチ機能を実現するには、図７のように左、右脚足圧中心ＰＬ、ＰＲのＸ座標の差、あるいはＹ座標の差を見る方法がある。
【００３１】
すなわち、
▲１▼ＸＲ  −ＸＬ  ＞しきい値１  の時  スイッチ１オン
▲２▼ＸＲ  −ＸＬ  ＜しきい値２  の時  スイッチ２オン
▲３▼ＹＲ  −ＹＬ  ＞しきい値３  の時  スイッチ３オン
▲４▼ＹＲ  −ＹＬ  ＜しきい値４  の時  スイッチ４オン
とする。
【００３２】
▲１▼及び▲２▼は訓練者１５の両足の左右方向の開き幅（開き動作）により制御される。これは足の踏み換えにより行うのではなく、Ｏ脚・内股にすることにより、両足の外足・内足を立てることにより実現できる。すなわち、Ｏ脚でスイッチ１（例えばスイッチ７）オン、内股でスイッチ２（例えばスイッチ８）オンとなる。
【００３３】
▲３▼及び▲４▼は訓練者１５の両足の前後方向の開き幅（開き動作）により制御される。すなわち、右足の爪先側に、左足の踵側に荷重をかけることによりスイッチ３（例えばスイッチ９）がオン、逆にすることによりスイッチ４（例えばスイッチ１０）がオンとなる。
【００３４】
（ｃ）スイッチ機能（２）
また、前記床反力計装置１において、上記（イ）のスイッチ機能を実現するには、
ＷＴ  −体重＞しきい値５  の時  スイッチオン
とする。
【００３５】
すなわち、訓練者１５の両足で左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒを踏み込むことにより、全荷重が体重値＋しきい値５より大きくなった時オンとする。継続してオンにはできないが、スタートスイッチとして十分使用できる（具体的にはソフトで０．５秒間保持して出力する）。
【００３６】
上記の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の機能変換により、十字キー機能、４つの継続的なスイッチの機能、１つのスタートスイッチの機能が実現できる。
【００３７】
前記制御部２はＡ／Ｄ変換モジュール１６、ＣＰＵ（中央処理装置）１７及び入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）１８を備えており、Ａ／Ｄ変換モジュール１６の入力側には前記床反力計装置１の左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒが接続してあり、入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）１８にはゲーム機３の操作入力部１９が接続してある。ゲーム機３の出力部は表示部４に接続してある。
【００３８】
次に、作動を説明する。
訓練者１５は前記床反力計装置１の左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒ上に立って、上記した動作を行うことにより、踏み板２０と基板２１との間に介在された圧感素子が、前記訓練者１５の動作に応じた信号を前記制御部２に出力する。
【００３９】
前記制御部２は、これのＣＰＵ１７において、前記床反力計装置１の左、右側床反力計１Ｌ、１Ｒから入力された信号を処理して前記ゲーム機３の操作入力部１９に指令を出力し、前記表示部４に、ゲーム機３に挿入されたプログラム（ソフト）に応じた表示を行う。
【００４０】
上記の実施例によれば、前記ゲーム機３への入力部である操作卓５の代わりに前記床反力計装置１を使用して、この床反力計装置１からの信号をゲーム機３に入力することができる。このために、リハビリ用評価・訓練に、ゲーム機３のソフトが利用可能になり、訓練機能が飛躍的に増し、リハビリ効果の増大が見込まれる。
【００４１】
また、スイッチ機能についてゲームによっては上記した個数では少なかったりあるいは操作が困難な場合が想定されるが、そのときには図８に示すように十字キー６のスイッチ機能のみ前記床反力計装置１で代用し、操作卓５のスイッチ７、８、９、１０は手で操作する方法も考えられる。
【００４２】
この場合には、図９に示すように制御部２においては入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）３０が追加されて、この入出力ユニット（Ｉ／Ｏ）３０に前記操作卓５が接続される。
【００４３】
また、上記のように構成されたリハビリ用評価・訓練装置Ａを、図１０に示すように２セット使用すれば、２人により対戦ゲームも可能になる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、前記ゲーム機への入力部である操作卓の代わりに前記床反力計を使用して、この床反力計からの信号をゲーム機に入力することができる。このために、リハビリ用評価・訓練に、ゲーム機のソフトが利用可能になり、訓練機能が飛躍的に増し、リハビリ効果の増大が見込まれる。
【００４５】
また、スイッチ機能についてゲームによっては少なかったりあるいは操作が困難な場合が想定されるが、そのときには操作卓の一部、特に方向制御用のスイッチ機能のみ床反力計で代用し、操作卓のスイッチを手で操作し、リハビリ用評価・訓練を行うことができる。
【００４７】
また、本発明に係るリハビリ用評価・訓練装置において、床反力計の総合足圧中心の中央部に不感領域を設けた場合には、足圧中心の微妙動揺あるいは逆応答による誤作動を避けることが可能になり、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に利用することが可能になる。
【００４８】
また、本発明によれば、床反力計の出力信号をゲーム機に入力できて、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に利用することが可能になる。
【００４９】
また、本発明によれば、ゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に容易に利用することができる。
【００５２】
また、複数のリハビリ用評価・訓練装置を使用して複数人により対戦ゲームをおこなうようにすれば、複数人により対戦ゲームとしてゲーム機をリハビリ用評価・訓練用に容易に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（１）は本発明に係わるリハビリ用評価・訓練装置の斜視図である。
（２）は同リハビリ用評価・訓練装置の床反力計装置の概略的な斜視図である。
【図２】本発明に係わるリハビリ用評価・訓練装置のブロック図である。
【図３】ゲーム機の操作卓の平面図である。
【図４】十字キーの平面図である。
【図５】足圧中心の説明図である。
【図６】総合足圧中心により方向指示の説明図である。
【図７】左右脚の足圧中心の説明図である。
【図８】床反力計装置と操作卓とを併用したリハビリ用評価・訓練装置の概略的な斜視図である。
【図９】同リハビリ用評価・訓練装置のブロック図である。
【図１０】二人対戦用に使用する２セット結合のリハビリ用評価・訓練装置のブロック図である。
【符号の説明】
１  床反力計装置
１Ｌ  左側床反力計（床反力計）
１Ｒ  右側床反力計（床反力計）
２  制御部（制御手段）
３  ゲーム機
４  表示部（表示手段）
【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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