(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を送受信することにより得られる超音波画像を表示する超音波診断装置において、穿刺針を装着する超音波プローブと、前記穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを超音波画像上に重畳表示する表示部と、前記ガイドラインと穿刺針の超音波画像のずれを演算する演算部とを備え、
前記穿刺針が装着された超音波プローブを水槽に入れたときに、超音波画像上で前記穿刺針の位置を特定するとともに、前記演算部が前記ガイドラインと超音波画像上で前記穿刺針の位置とのずれを演算して、前記ガイドラインの表示位置を補正して、表示させることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記表示部に、前記穿刺針のガイドラインの表示位置補正が既に実施されていることを示すマークまたは文字列、あるいは表示位置補正が実施されていないことを示すマークまたは文字列を表示することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記穿刺針を超音波プローブに取り付けるための取付説明図を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１または請求項２記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、穿刺針を超音波プローブに装着できて、穿刺診断を行うことが可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、穿刺診断を行うことが可能な超音波診断装置は、特開平０８−２９９３４４号公報、特開平１１−３３０２１号公報に記載されたものが知られている。図１５は、従来の超音波を送受信することにより得られる画像データに、穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを重ねて表示することが可能な超音波診断装置の構成を示す。この超音波診断装置は、被験者に対して超音波ビームの送波を行って、エコーデータを受信する超音波プローブ１６、穿刺を行うための穿刺針１７、超音波プローブ１６に対して駆動信号を送信、またエコーデータを受信する送受信回路１０、送受信回路１０で受信したエコーデータを検波する検波回路１１、検波回路１１で検波されたエコーデータを超音波画像として画像化するＤＳＣ回路１２、ＤＳＣ回路１２で画像化されたエコーデータをモニタ１５で表示するためのデータとして保存をするフレームメモリ１３、穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを描くために、ラインのドット位置をデータとして記録するグラフィックメモリ１８、超音波画像のデータを保存しているフレームメモリ１３と穿刺針のガイドラインの位置を保存しているグラフィックメモリ１８のデータを重畳する画像合成回路１４、および超音波画像と穿刺針のガイドラインを表示するモニタ１５を有し、穿刺針を超音波プローブに装着できて、穿刺診断を行うことが可能な超音波診断装置である。また図１５では抽象化されているため、アタッチメントが描かれていないが、穿刺針１７を被験者に穿刺するためのガイド（導入路）は、アタッチメントで固定されており、穿刺針１７は、超音波プローブ１６に対して、あらかじめ所定の位置に穿刺される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の穿刺診断を行うことが可能な超音波診断装置は、穿刺針や穿刺針を超音波プローブに取り付けるアタッチメントが、製造時の加工精度バラツキや経時変化による摩耗のため、穿刺針を被験者に穿刺するためのガイド(導入路)と穿刺針のがたつきによる穿刺角度のズレや、超音波プローブにアタッチメントを取り付ける際のがたつきや歪みによる穿刺位置と角度のズレが発生する。そのため、実際に被験者に穿刺を行う前に準備された超音波プローブを水槽に入れ、穿刺針を超音波画像に撮像し、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置や角度を比較する。穿刺針の超音波画像とガイドラインがずれている場合には、超音波診断装置の操作者が手動で穿刺針の超音波画像とガイドラインの位置や角度の調整を行ったり、特開平０８−２９９３４４号公報で示されているようにプローブに誤差情報を持ち、誤差情報から穿刺針の超音波画像とガイドラインのズレの補正を行う。つまり実際に被験者に穿刺を実施する前には、必ず上記のように、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行わなければならない。
【０００４】
従って、本発明は、実際に被験者に穿刺を実施する前に行う穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を手動で行うのではなく、穿刺診断にかかる手間を省くことができる超音波診断装置を提供することを行うことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超音波を送受信することにより得られる超音波画像を表示する超音波診断装置において、穿刺針を装着する超音波プローブと、前記穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを超音波画像上に重畳表示する表示部と、前記ガイドラインと穿刺針の超音波画像のずれを演算する演算部とを備え、前記穿刺針が装着された超音波プローブを水槽に入れたときに、超音波画像上で前記穿刺針の位置を特定するとともに、前記演算部が前記ガイドラインと超音波画像上で前記穿刺針の位置とのずれを演算して、前記ガイドラインの表示位置を補正して、表示させることを特徴とする超音波診断装置である。
【０００６】
この構成により、実際に被験者に穿刺を実施する前に行う穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を手動で行うのではなく、穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正を直線回帰演算用回路で演算を行い、補正することで、穿刺診断にかかる工数の削減することができる。また補正情報をプローブに持たなくても、穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正を直線回帰演算用回路で演算を行うだけで、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行うことができるため、安価な手段で実現することができる。
【０００７】
さらに、本発明は、超音波を送受信することにより得られる超音波画像を表示する超音波診断装置において、穿刺針を装着する超音波プローブと、前記穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを超音波画像上に重畳表示する表示部と、前記ガイドラインと穿刺針の超音波画像のずれを演算する演算部とを備え、前記穿刺針が装着された超音波プローブを水槽に入れたときに、超音波画像上で前記穿刺針の位置を特定するとともに、前記演算部が前記ガイドラインと超音波画像上で前記穿刺針の位置とのずれを演算して、前記ガイドラインの表示位置を補正して、表示させることを特徴とする超音波診断装置であって、表示部に、穿刺針のガイドラインの表示位置補正が既に実施されていることを示すマークまたは文字列、あるいは表示位置補正が実施されていないことを示すマークまたは文字列を表示することを特徴とする超音波診断装置である。
【０００８】
この構成により、超音波診断装置の操作者は、任意の時に容易に穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを確認できるため、補正処理を行わずに穿刺診断を行い、被験者に危害を加えることを未然に防ぐことができる。
【０００９】
さらに、本発明は、超音波を送受信することにより得られる超音波画像を表示する超音波診断装置において、穿刺針を装着する超音波プローブと、前記穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを超音波画像上に重畳表示する表示部と、前記ガイドラインと穿刺針の超音波画像のずれを演算する演算部とを備え、前記穿刺針が装着された超音波プローブを水槽に入れたときに、超音波画像上で前記穿刺針の位置を特定するとともに、前記演算部が前記ガイドラインと超音波画像上で前記穿刺針の位置とのずれを演算して、前記ガイドラインの表示位置を補正して、表示させることを特徴とする超音波診断装置であって、前記穿刺針を超音波プローブに取り付けるための取付説明図を前記表示部に表示することを特徴とする超音波診断装置、または超音波を送受信することにより得られる超音波画像を表示する超音波診断装置において、穿刺針を装着する超音波プローブと、前記穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインを超音波画像上に重畳表示する表示部と、前記ガイドラインと穿刺針の超音波画像のずれを演算する演算部とを備え、前記穿刺針が装着された超音波プローブを水槽に入れたときに、超音波画像上で前記穿刺針の位置を特定するとともに、前記演算部が前記ガイドラインと超音波画像上で前記穿刺針の位置とのずれを演算して、前記ガイドラインの表示位置を補正して、表示させ、さらに、表示部に、穿刺針のガイドラインの表示位置補正が既に実施されていることを示すマークまたは文字列、あるいは表示位置補正が実施されていないことを示すマークまたは文字列を表示する超音波診断装置であって、前記穿刺針を超音波プローブに取り付けるための取付説明図を前記表示部に表示することを特徴とする超音波診断装置である。
【００１０】
この構成により、穿刺針やアタッチメントの取付図や取付方法をあらかじめ確認することで、正しくない取付方法により穿刺針を取り付け、間違った位置にガイドラインを補正したまま、穿刺診断を行い、被験者に危害が加えられることを未然に防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明による第１の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１５と同一部分には同一符号を付与し、その説明を省略する。
【００１３】
本発明は、図１５に示す従来の超音波診断装置に直線回帰演算用回路を設けたものである。図１において、直線回帰演算用回路１９は、フレームメモリ１３より超音波画像上での穿刺針の位置を取得し、直線回帰演算を行い、超音波画像上での穿刺針の位置を特定し、ガイドラインが表示されるべき位置を求めた上で、グラフィックメモリにガイドラインを書き込む。フレームメモリ１３中の超音波画像は、穿刺針の画像であっても、一直線につながった画像を取得できるわけではなく、穿刺針の存在する付近に、雲のようにある程度の幅を持ってぼんやりとしたドットで表される画像しか取得できないため、フレームメモリ１３に記録している超音波画像のデータそのものが穿刺針の位置を指し示しているわけではない。よって、超音波画像上での穿刺針の位置を特定するため、超音波画像のドットを統計学的なデータと考え、統計処理の一つである直線回帰演算を行うことで、ドットの関係を示す直線を近似することができる。穿刺針も直線であるため、ここで求めた近似直線を利用して穿刺針の存在する位置を特定することができる。
【００１４】
ここでの考え方を図２に示す。まず超音波画像のドットをXY座標のデータと考える(図２の（１）)。  超音波画像のドットの点のデータを元に直線回帰演算を行うことで、近似直線を求める(図２の(２))。ここで演算時間短縮や穿刺針の推定の精度を向上させるため、直線回帰演算を行うためのドットのデータを、穿刺針が存在しうる範囲のみのデータを演算対象にするなど、演算を行うドットのデータ数を減らす処理を行っても良い。そして得られた近似直線を穿刺針の位置と推定する(図２の(３))。
【００１５】
また、上記で雲のようにある程度の幅を持ってぼんやりとしたドットで表される画像であると表現した穿刺針の超音波画像の一例を図３に示す。直線回帰演算用回路１９で実施される計算としては、例えば、最小２乗法などが挙げられる。その他、直線回帰演算は、雲のようにある程度の幅を持ってぼんやりとしたドットで表される超音波画像から、穿刺針の位置を特定するための処理であるため、ＡＩ(人工知能)、ファジー理論、ニューロ理論を利用して、穿刺針の位置と角度を特定しても良い。
【００１６】
また、本発明の図２においてガイドラインを一本の直線としているが、穿刺針が挿入される位置を示すためのガイドラインであるため、図４に示すようにある任意の角度を持った二本の直線でも良い。ここで補正されたガイドラインの位置と角度が、補正する値として予想しうる最大のガイドラインの位置と角度を超えていた場合には、操作者にエラーメッセージを表示し、再度補正をし直すように促してもようにしても良い。
【００１７】
以上のように本発明の実施の形態によれば、フレームメモリ１３より、超音波画像上での穿刺針の位置を取得し、直線回帰演算を行い、超音波画像上での穿刺針の位置を特定し、ガイドラインが表示されるべき位置を求めた上で、グラフィックメモリにガイドラインを書き込むための直線回帰演算用回路１９を設けることにより、被験者に穿刺を実施する前に行う穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を手動で行っていた工数の削減を行うことができる。また直線回帰演算用回路を設けるだけで、穿刺用針のガイドラインの補正を行うことができるため、安価な手段で補正を行うことができる。
次に、本発明による第２の実施の形態の超音波診断装置を図５に示す。
【００１８】
図５は、穿刺針のガイドライン補正処理済マークを表示している超音波画像の一例を示す。補正処理済マークは、穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークである。ガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークは、ガイドラインの補正を行ったことを明示するためのマークであるため、図５で示したマークのほかに、図６で示すような文字列などでも良く、任意に設定できるようにしても良い。またマークを表示する位置は、図５で示した左下だけではなく、画面の右上や、左上など、モニタ上のどこにでも表示できるようにしても良い。
【００１９】
次に、ガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークが表示される処理と手順を図７に示す。最初に超音波プローブ１６に穿刺針を固定するためのアタッチメントを装着する(ステップ５１)。その後、補正を実行したかを判断し（ステップ５２）、実施していなければステップ５７へ進む。補正を実施していれば、電源ＯＮ後１回目かを判断し（ステップ５３）、１回目であればステップ５７へ進む。一回目でなければプローブ交換後一回目かを判断し（ステップ５４）、一回目であればステップ５７へ進む。一回目でなければ、新規患者後一回目かを判断し（ステップ５５）、一回目であればステップ５７へ進む。一回目でなければ、一定時間以上経過したかを判断し（ステップ５６）、経過していればステップ５７へ進む。一定時間以上経過していなければ、ステップ５９へ進んで超音波による診断を行なう。ガイドラインの位置と角度の補正処理を行うかどうかを判断する処理として、図７のように連続して判断を行う例をあげているが、その中から1つあるいは複数の判断処理だけを用いても良いし、別の判断処理を用いても良い。また必ず補正処理を行うようにしても良い。
【００２０】
続いて、ガイドラインの補正を行うことになった場合に、実施の形態１の方法を用いて、直線回帰演算用回路１９を使用し、穿刺針のガイドラインの位置と角度を補正する。またガイドラインの位置と角度を補正する別の方法として、超音波診断装置の操作者が手動で穿刺針の超音波画像とガイドラインの位置や角度の調整を行っても良い。前記のような穿刺針のガイドラインの位置と角度を補正し終わったら、超音波診断装置は、モニタ１５上に図５で示すように、穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークまたは文字列を表示する(ステップ５８)。続いて操作者は、超音波プローブを被験者に当てて、関心領域を走査し、診断を行う(ステップ５９)。関心領域を診断し、穿刺する部位が決まったら、穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインが穿刺したい部位に当たるように超音波プローブを被験者に対して位置を決定し(ステップ６０)、穿刺を行う(ステップ６１)。超音波画像中に穿刺針の影が見え、穿刺針が穿刺をしたい部位に到達したら、薬物の投与、または関心部位の組織の採取などを行い(ステップ６２)、終了する。
【００２１】
また前記のようにガイドラインの補正を既に終えたことを示すのではなく、ガイドラインをまだ補正していないことを示すマークとして、ガイドラインを点滅させたり、ガイドラインの補正前と補正後でガイドラインの色を変えることにより、操作者にガイドラインの補正が終了していないことを明示的に示しても良い。
【００２２】
以上のように本発明の第２の実施の形態によれば、実際に被験者に穿刺を実施する前に、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークまたは文字列、あるいは表示位置補正が実施されていないことを示すマークまたは文字列をモニタ上に表示することにより、超音波診断装置の操作者は、任意の時に容易に穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを確認できるため、補正処理を行わずに穿刺診断を行い、被験者に危害を加えることを未然に防ぐことができる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施の形態を図８乃至図１４を用いて説明する。
【００２４】
経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明の図を例として挙げる。モニタ１００上に図８から図１３までの画面を順番に表示することにより、穿刺を行うために穿刺針を超音波プローブに装着するときに、取りつけ方法の説明を見ながら装着できる。図８は、穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座１０２を、経直腸用超音波プローブ１０１に取り付けた図である。図９は、９０ mm Needle Guideと呼ばれる穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座１０２の取付位置を説明する図である。また図１０は、１２０mm Needle Guideと呼ばれる穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座１０２の取付位置を説明する図である。図１１は、滅菌できない超音波プローブ１０１を被験者に直接触れることがないようにするために、超音波プローブ１０１にシースと呼ばれるゴムの袋１０３の被せ方を説明する図である。図１２は、Curved Needle Guideと呼ばれる穿刺用アタッチメント１０４を、穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座に取り付けている図であり、図１３は、Curved Needle Guideと呼ばれる穿刺用アタッチメント１０４を、穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座１０２に取り付けるために、ネジを回すことを説明した図である。
【００２５】
また、図１４は、リニアアレイプローブと呼ばれる腹部用の超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着した取付図である。穿刺用アタッチメントや穿刺針の取付方法の説明を行う図８や、実際に穿刺用アタッチメントや穿刺用針が装着されている図を示す図１４を、穿刺針のガイドラインの表示位置補正を行う前に、表示部に表示する。
【００２６】
以上のように本発明の第３の実施の形態によれば、穿刺針のガイドラインの表示位置補正を行う前に、穿刺用アタッチメントや穿刺針の取付方法の説明を行う図や、実際に穿刺用アタッチメントや穿刺用針が装着されている図を示す図を、表示図に表示することにより、穿刺針やアタッチメントの取付図や取付方法をあらかじめ確認できるため、正しくない取付方法により穿刺針を取り付け、間違った位置にガイドラインを補正したまま、穿刺診断を行い、被験者に危害が加えられることを未然に防ぐことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明は、実際に被験者に穿刺を実施する前に行う穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を手動で行うのではなく、穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正を直線回帰演算用回路で演算を行い、補正することで、穿刺診断にかかる工数の削減を行うことができる。また補正情報をプローブに持たなくても、穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正を直線回帰演算用回路で演算を行うだけで、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行うことができるため、安価な手段で実現することができる。
【００２８】
また、実際に被験者に穿刺を実施する前に、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを示すマークまたは文字列、あるいは表示位置補正が実施されていないことを示すマークまたは文字列をモニタ上に表示することにより、超音波診断装置の操作者は、任意の時に容易に穿刺針とガイドラインの位置と角度の補正処理を行ったことを確認できるため、補正処理を行わずに穿刺診断を行い、被験者に危害を加えることを未然に防ぐことができる。
【００２９】
さらに、実際に被験者に穿刺を実施する前に、穿刺針の超音波画像と穿刺針が挿入される位置を示すガイドラインの位置と角度の補正処理を行うが、補正処理を行う際に、穿刺針やアタッチメントの取付図や取付方法をあらかじめ確認することで、正しくない取付方法により穿刺針を取り付け、間違った位置にガイドラインを補正したまま、穿刺診断を行い、被験者に危害が加えられることを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波診断装置のブロック図
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態において、直線回帰演算を行い、穿刺針の位置を特定する方法を示す図
（ｂ）は超音波画像に表示されるデータを個々の点(プロット)と考え、XY座標系のプロットに置き換えた超音波画像図
【図３】本発明の第１の実施の形態における穿刺針の位置を表示している超音波画像
【図４】（ａ）は本発明の第１の実施の形態におけるガイドラインが１本の場合の穿刺針が挿入される位置を示す図
（ｂ）は本発明の第１の実施の形態におけるガイドラインが２本の場合の穿刺針が挿入される位置を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における穿刺針のガイドライン補正処理済マークを表示している超音波画像
【図６】本発明の第２の実施の形態における穿刺針のガイドラインの補正処理済を示す文字列
【図７】本発明の第２の実施の形態における処理と手順を示す流れ図
【図８】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座を経直腸用超音波プローブに取り付けた図
【図９】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、９０mm Needle Guideを取り付けるための台座の取付位置を示す図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、１２０mm Needle Guideを取り付けるための台座の取付位置を示す図
【図１１】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、シースを取り付けるための台座の取付位置を示す図
【図１２】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、Curved Needle Guideを台座に取り付けている図
【図１３】本発明の第３の実施の形態における経直腸用超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着している取付方法の説明をモニタに表示している図であって、Curved Needle Guideを取り付けるためにネジを回している図
【図１４】本発明の第３の実施の形態における超音波プローブに穿刺用アタッチメントを装着した取付図
【図１５】従来の超音波診断装置のブロック図
【符号の説明】
１０  送受信回路
１１  検波回路
１２  ＤＳＣ
１３  フレームメモリ
１４  画像合成回路
１５  モニタ
１６  超音波プローブ
１７  穿刺針
１８  グラフィックメモリ
１９  直線回帰演算用回路
１００  モニタ
１０１  経直腸超音波プローブ
１０２  穿刺用アタッチメントを取り付けるための台座
１０３  シースと呼ばれるゴムの袋
１０４  Curved Needle Guideと呼ばれる穿刺用アタッチメント
１１０  超音波プローブ
１１１  穿刺用あった値面とを取り付けるための台座
１１２  穿刺用の針を取りつけるためのアタッチメント
１１３  穿刺用針
【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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