(57)【要約】【課題】熟練を要することなく、脆性の高い材質からなる骨接合用プレートであっても破断することなく曲げ加工を行う。【解決手段】間隔を空けて配置された２つの受け部８と、該受け部８間に掛け渡されるように支持された骨接合用プレートＡを受け部８の間に向かって押圧する押圧部９と、外力を作用させる手動操作部５，６と、該手動操作部５，６に作用した外力を伝達して押圧部９および受け部８による押圧力に変換する押圧力伝達機構３，４とを備え、該押圧力伝達機構３，４が、骨接合用プレートＡを構成する材料の塑性域において該材料の引張強さより小さい所定の閾値を越える応力を発生させる押圧力が骨接合プレートＡに作用したときに、手動操作部５，６から押圧部９または受け部８への外力の伝達を遮断する骨接合用プレートＡの加工装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて配置された２つの受け部と、
該受け部間に掛け渡されるように支持された骨接合用プレートを前記受け部の間に向かって押圧する押圧部と、
外力を作用させる手動操作部と、
該手動操作部に作用した外力を伝達して前記押圧部および前記受け部による押圧力に変換する押圧力伝達機構とを備え、
該押圧力伝達機構が、前記骨接合用プレートを構成する材料の塑性域において該材料の引張強さより小さい所定の閾値を越える応力を発生させる押圧力が前記骨接合プレートに作用したときに、前記手動操作部から前記押圧部または前記受け部への外力の伝達を遮断する骨接合用プレートの加工装置。
【請求項２】
前記押圧力伝達機構が、前記手動操作部を備える第１部品と、前記押圧部または前記受け部を備える第２部品と、前記第２部品と前記第１部品とを前記外力の方向に相対的に揺動可能に連結する連結部とを備え、
該連結部は、所定値以下の外力が作用しているときには、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定し、所定値より大きい外力が作用したときには、前記第１部品と前記第２部品とを相対的に揺動させる請求項１に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項３】
前記連結部が、前記第１部品と前記第２部品とを揺動軸方向に密着させ、両者間の静止摩擦によって、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定している請求項２に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項４】
前記第１部品と前記第２部品との密着圧力を調節する調節機構を備える請求項３に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項５】
前記調節機構が、前記第１部品と前記第２部品とを相互に密着する方向に付勢するバネと、該バネの変形量を調節する調節ネジとを備える請求項４に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項６】
前記連結部が、前記第１部品または前記第２部品のいずれかに設けられた弾性体と、該弾性体に、揺動軸から径方向に離れた位置において周方向に突き当たる突当部とを備え、前記弾性体の剛性によって、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定している請求項２に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項７】
前記弾性体の剛性を調節する調節機構を備える請求項６に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項８】
前記弾性体が揺動軸の軸方向に沿って一方向に変化する断面係数を有し、
前記調節機構が、前記突当部の前記弾性体への、前記揺動軸に沿う方向の突き当て位置を調節する請求項７に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項９】
前記押圧力伝達機構が、前記手動操作部に所定値より大きい外力が作用したときに、前記押圧部から前記手動操作部までのいずれかの位置を破断させる易破断部を備える請求項１に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【請求項１０】
前記易破断部が前記押圧部または前記受け部に設けられ、
前記押圧部または前記受け部が交換可能に設けられている請求項９に記載の骨接合用プレートの加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨接合用プレートの加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、骨接合用プレートを掛け渡すように間隔を空けて配置された２つの受け突起と、該受け突起の間に向かって移動する押付部とを備え、受け突起間に支持した骨接合用プレートを押圧部と受け突起との間で挟んで、押付部で押圧することにより曲げる加工用具が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０７１５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の加工用具が想定している骨接合用プレートの材質は、ステンレス鋼やチタン鋼等の加工性の高い材質であり、骨接合用プレートとして、脆性の高いマグネシウム材やマグネシウム合金製のものを使用する場合には、特許文献１の加工用具を用いると、力のかけ具合によっては骨接合用プレートが破断するという不都合がある。特に、骨は、部位、性別あるいは年齢等によって形状が異なるため、形状に合わせた曲げ加工を医師が手で行う必要があり、破断しないように曲げ加工を行うには熟練を要するという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、熟練を要することなく、脆性の高い材質からなる骨接合用プレートであっても破断することなく曲げ加工を行うことができる骨接合用プレートの加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、間隔を空けて配置された２つの受け部と、該受け部間に掛け渡されるように支持された骨接合用プレートを前記受け部の間に向かって押圧する押圧部と、外力を作用させる手動操作部と、該手動操作部に作用した外力を伝達して前記押圧部および前記受け部による押圧力に変換する押圧力伝達機構とを備え、該押圧力伝達機構が、前記骨接合用プレートを構成する材料の塑性域において該材料の引張強さより小さい所定の閾値を越える応力を発生させる押圧力が前記骨接合プレートに作用したときに、前記手動操作部から前記押圧部または前記受け部への外力の伝達を遮断する骨接合用プレートの加工装置を提供する。
【０００７】
本態様によれば、２つの受け部間に掛け渡すように骨接合用プレートを支持させて、手動操作部に外力を作用させると、押圧力伝達機構によって外力が伝達されて押圧力に変換され、受け部の間に向かって押圧部により骨接合用プレートが押圧され、骨接合用プレートの曲げ加工が開始される。手動操作部に加える外力を大きくしていくと、押圧力が大きくなって、骨接合用プレートを構成する材料が弾性域を超えて塑性域に入り、骨接合用プレートが塑性変形していく。
【０００８】
そして、さらに大きな押圧力が作用して、骨接合用プレートを構成する材料に発生する応力が所定の閾値を越えると、押圧力伝達機構により、手動操作部からの外力の伝達が遮断され、それ以上の押圧力が骨接合用プレートに加わらないようにすることができる。閾値は引張強さより小さく設定されているので、曲げ加工は材料の引張強さに達する前に中止され、破断に至ることを確実に防止することができる。その結果、医師は、熟練を要することなく、脆性の高い材質からなる骨接合用プレートであっても破断することなく曲げ加工を行うことができる。
【０００９】
上記態様においては、前記押圧力伝達機構が、前記手動操作部を備える第１部品と、前記押圧部または前記受け部を備える第２部品と、前記第２部品と前記第１部品とを前記外力の方向に相対的に揺動可能に連結する連結部とを備え、該連結部は、所定値以下の外力が作用しているときには、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定し、所定値より大きい外力が作用したときには、前記第１部品と前記第２部品とを相対的に揺動させてもよい。
【００１０】
このようにすることで、連結部により第１部品と第２部品とを一体的に固定し、第１部品の手動操作部に外力を加えることにより、第２部品の押圧部または受け部に外力が伝達されて押圧力が骨接合用プレートに作用して、曲げ加工が行われる。そして、所定値を越える外力が手動操作部に作用すると、連結部が第１部品と第２部品とを相対的に揺動させることで外力の伝達が遮断され、過大な押圧力で曲げ加工が行われることを防止することができる。
【００１１】
また、上記態様においては、前記連結部が、前記第１部品と前記第２部品とを揺動軸方向に密着させ、両者間の静止摩擦によって、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定していてもよい。
このようにすることで、連結部における第１部品と第２部品間の静止摩擦を越える外力が手動操作部に作用した場合に、第１部品と第２部品とが滑って相対的に揺動させられるので、骨接合用プレートに過大な押圧力が作用することを防止することができる。
【００１２】
また、上記態様においては、前記第１部品と前記第２部品との密着圧力を調節する調節機構を備えていてもよい。
このようにすることで、調節機構によって第１部品と第２部品との間の静止摩擦の大きさを調節でき、外力の伝達を遮断するための閾値の大きさを変更することができる。
【００１３】
また、上記態様においては、前記調節機構が、前記第１部品と前記第２部品とを相互に密着する方向に付勢するバネと、該バネの変形量を調節する調節ネジとを備えていてもよい。
このようにすることで、調節ネジを回してバネの変形量を調節するだけで、簡易に第１部品と第２部品との間の静止摩擦を調節することができる。
【００１４】
また、上記態様においては、前記連結部が、前記第１部品または前記第２部品のいずれかに設けられた弾性体と、該弾性体に、揺動軸から径方向に離れた位置において周方向に突き当たる突当部とを備え、前記弾性体の剛性によって、前記第１部品と前記第２部品とを一体的に固定していてもよい。
このようにすることで、手動操作部に外力を加えると、揺動軸から径方向に離れた位置において突当部が弾性体に突き当たり、第１部品と第２部品とが係合される。外力が小さいときには弾性体の弾性変形が小さく、外力が押圧部または受け部に伝達されるが、外力が大きいときには弾性体の弾性変形が大きくなって、押圧部と受け部とが逃げる方向に相対的に揺動し、骨接合用プレートに過大な押圧力が作用することを防止できる。
【００１５】
また、上記態様においては、前記弾性体の剛性を調節する調節機構を備えていてもよい。
このようにすることで、調節機構によって弾性体の剛性を大きくすることにより、外力の伝達を遮断するための閾値を増大させ、弾性体の剛性を小さくすることにより、閾値を低減させることができる。
【００１６】
また、上記態様においては、前記弾性体が揺動軸の軸方向に沿って一方向に変化する断面係数を有し、前記調節機構が、前記突当部の前記弾性体への、前記揺動軸に沿う方向の突き当て位置を調節してもよい。
このようにすることで、弾性体の断面係数が大きい位置で、弾性体と突当部が突き当たることにより、弾性体の剛性を大きくして、外力の伝達を遮断するための閾値を増大させ、弾性体の断面係数が小さい位置で突き当たることにより、弾性体の剛性を小さくして、閾値を低減させることができる。
【００１７】
また、上記態様においては、前記押圧力伝達機構が、前記手動操作部に所定値より大きい外力が作用したときに、前記押圧部から前記手動操作部までのいずれかの位置を破断させる易破断部を備えていてもよい。
このようにすることで、手動操作部に大きな外力が加えられると、易破断部が破断して外力が押圧部または受け部まで伝達されることを防止できる。
【００１８】
また、上記態様においては、前記易破断部が前記押圧部または前記受け部に設けられ、前記押圧部または前記受け部が交換可能に設けられていてもよい。
このようにすることで、押圧部または受け部に設けられた易破断部が破断して、骨接合用プレートの破断が防止されたときには、新たな押圧部または受け部に交換して、曲げ加工を再開することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、熟練を要することなく、脆性の高い材質からなる骨接合用プレートであっても破断することなく曲げ加工を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る骨接合用プレートの加工装置を示す側面図である。
【図２】図１の加工装置を示す平面図である。
【図３】図１の加工装置の連結部を示す部分的な拡大縦断面図である。
【図４】図１の加工装置の（ａ）受け部に骨接合用プレートを載置した状態、（ｂ）受け部と押圧部間で骨接合用プレートを曲げ加工している状態をそれぞれ示す斜視図である。
【図５】脆性の高い金属材料の応力ひずみ曲線を概略的に示すグラフである。
【図６】図１の加工装置の第１の変形例を示す部分的な斜視図である。
【図７】図１の加工装置の第２の変形例を示す（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【図８】図１の加工装置の受け部の（ａ）第１の変形例、（ｂ）第２の変形例、（ｃ）第３の変形例をそれぞれ示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る骨接合用プレートＡの加工装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る加工装置１は、図１に示されるように、揺動軸２回りに揺動可能に連結された２つの構成部品３，４を備えている。
【００２２】
両構成部品３，４には、一端に、医師により片手で把持されるグリップ部５，６（手動操作部）がそれぞれ設けられている。また、一方の構成部品３の他端には、図２および図４に示されるように、横断面略半円形の溝部７を挟んで間隔を空けて配置された平面状の２つの受け部８が設けられ、他方の構成部品４の他端には、２つの構成部品３，４が相対的に揺動させられることにより、溝部７に嵌る位置まで移動させられる円柱状の押圧部９が設けられている。
【００２３】
図１に鎖線で示されるように、一対のグリップ部５，６を開いた状態で、図４（ａ）に示されるように、２つの受け部８に掛け渡すように骨接合用プレートＡを配置し、グリップ部５，６を握って、図１に実線で示されるように、受け部８の間の溝部７に向けて押圧部９を移動させ、図４（ｂ）に示されるように、受け部８と押圧部９との間で骨接合用プレートＡを挟んで、押圧部９により骨接合用プレートＡに押圧力を加えることで、プライヤと同じく梃子の原理により、少ない外力で骨接合用プレートＡを曲げ加工することができるようになっている。
【００２４】
本実施形態に係る加工装置１においては、押圧部９が設けられた構成部品４が、グリップ部６を有する第１部品１０と、押圧部９を有する第２部品１１と、これらを揺動軸２回りに揺動可能に連結する連結部１２とを備えている。
第１部品１０および第２部品１１には、図３に示されるように、揺動軸２の軸線方向に対向して密着させられる密着面１３ａ，１４ａを有する円板部１３，１４がそれぞれ設けられている。
【００２５】
連結部１２は、各円板部１３，１４の中心に設けられた貫通孔１３ｂ，１４ｂを、一方の円板部１４の外側から貫通し鍔部１５ａによって固定されるスリーブ部材１５と、該スリーブ部材１５の端部に固定されるキャップ部材１６と、該キャップ部材１６と他方の円板部１３の外面との間に挟まれるバネ１７とを備えている。スリーブ部材１５の端部とキャップ部材１６とは、凹凸の係合によって、軸方向に段階的に位置決め状態に固定することができるようになっている。
【００２６】
スリーブ部材１５の端部に対してキャップ部材１６を浅い位置で係合させたときには、バネ１７の変形量が少なく、深い位置で係合させたときには、バネ１７の変形量を大きくすることができるようになっている。
２つの円板部１３，１４の密着面１３ａ，１４ａは、表面粗さを粗くすることにより摩擦係数が高められており、比較的小さい密着力でも高い静止摩擦力を得ることができるようになっている。なお、表面粗さに代えて、間に介在させる塗料やスペーサ等によって摩擦係数を高めることにしてもよい。
【００２７】
受け部８が設けられた構成部品３には、スリーブ部材１５の内孔１５ｂを貫通するネジ軸１８が設けられている。該ネジ軸１８をスリーブ部材１５の内孔１５ｂに貫通させた状態で、雄ねじ１８ａにナット１９を締結することにより、２つの構成部品３，４を揺動可能に連結することができるとともに、ナット１９の締結によってキャップ１６を軸方向に押圧することができるようになっている。
【００２８】
本実施形態においては、ネジ軸１８に対するナット１９の締結量を調節することにより、バネ１７の変形量を変化させ、２つの円板部１３，１４の密着力を変化させて、間に発生する静止摩擦の大きさを調節するようになっている。すなわち、ネジ軸１８およびナット１９により密着力を調節する調節機構が構成されている。
【００２９】
そして、本実施形態に係る加工装置１においては、図５に示されるように、例えば、マグネシウム合金のような脆性の高い材料の応力ひずみ曲線において、除荷した後に残る組成ひずみが０．２％となる応力である耐力以上で引張強さより小さい閾値Ｆを越える応力を発生させる押圧力が押圧部９と受け部８との間に作用したときに、密着面１３ａ，１４ａ間を滑らせて、第１部品１０に対して第２部品１１を揺動軸２回りに揺動させるように設定することができるようになっている。
【００３０】
このように構成された本実施形態に係る加工装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る加工装置１を用いて骨接合用プレートＡの曲げ加工を行うには、図１に鎖線で示されるように、２つの構成部品３，４を相対的に揺動させて、受け部８から押圧部９を離間させた状態で、図４（ａ）に示されるように２つの受け部８に掛け渡すように骨接合用プレートＡを載置する。
【００３１】
次いで、医師がグリップ部５，６を握って外力を加えることにより、２つの構成部品３，４を相対的に揺動させて、受け部８に対して押圧部９を近接させ、押圧部９を溝部７に向かって移動させる。そして、図４（ｂ）に示されるように、押圧部９が骨接合用プレートＡに接触して受け部８との間に挟まれると、グリップ部５，６に加えた外力が押圧部９まで伝達され、骨接合用プレートＡに加える押圧力に変換されて、骨接合用プレートＡに作用する。
【００３２】
押圧力が大きくなって、骨接合用プレートＡに生じる応力が耐力を越えると、骨接合用プレートＡを構成する材料の塑性域に入るので、骨接合用プレートＡが塑性変形されて曲げられる。これにより、骨接合用プレートＡの曲げ加工を行うことができる。骨接合用プレートＡに生じる応力が閾値Ｆ以下の場合には、第１部品１０と第２部品１１とは連結部１２によって一体的に固定されており、両者は密着面１３ａ，１４ａを滑らせることなく一体的に揺動させられる。これにより、グリップ部５，６に加えた外力を押圧力に変換して効率的に曲げ加工を行うことができる。
【００３３】
押圧力がさらに大きくなって、骨接合用プレートＡに生じる応力が閾値Ｆを越えると、押圧部９によって骨接合用プレートＡに加えられる押圧力によるトルクが、第１部品１０と第２部品１１との密着面１３ａ，１４ａにおける静止摩擦によるトルクを超える。その結果、第１部品１０および第２部品１１の円板部１３，１４どうしが滑って第１部品１０に対して第２部品１１が揺動軸２回りに揺動させられるようになる。
【００３４】
すなわち、押圧部９が骨接合用プレートＡに加える押圧力の方向とは反対側に逃げるように揺動させられるので、骨接合用プレートＡにはそれ以上の押圧力は加えられず、したがって、骨接合用プレートＡには、引張強さを越える応力を発生させずに済む。その結果、医師が誤ってグリップ部５，６を強く握ることにより、過大な外力が作用しても、骨接合用プレートＡが破断することを効果的に防止することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、押圧部９を備える構成部品４を相互に揺動可能な２つの部品１０，１１に分離して、２つの部品１０，１１を摩擦によって連結することとしたが、これに代えて、受け部８を備える構成部品４を２つの部品１０，１１に分離して摩擦により連結することにしてもよい。これによっても、押圧力が大きくなると、２つの部品１０，１１の密着面１３ａ，１４ａが滑って、受け部８が逃げる方向に相対的に揺動させられるので、同様の効果を奏することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、２つの部品１０，１１の密着面１３ａ，１４ａ間における静止摩擦により、２つの部品１０，１１を固定し、静止摩擦によるトルクを超えるトルクがかかったときに両部品１０，１１を相対的に揺動させることとしたが、これに代えて、図６に示されるように、一方の部品１１の円板部１４に弾性体２０を設け、他方の部品１０の円板部１３に、揺動軸２から径方向に離れた位置で該弾性体２０に周方向に突き当てる突当部２１を設けてもよい。
【００３７】
このようにすることで、突当部２１を弾性体２０に突き当てることにより、押圧力が小さいときには、２つの円板部１３，１４の周方向の相対移動を係止し、第１部品１０のグリップ部６に加えた外力を第２部品１１の押圧部９に伝達することができる。押圧力が大きくなると、弾性体２０が弾性変形させられて、押圧部９を有する第２部品１１が第１部品１０に対して揺動させられるので、過大な押圧力が骨接合用プレートＡにかからないようにすることができる。
【００３８】
この場合に、弾性体２０として図６に示されるように、揺動軸２に沿う方向の先端に向かって断面係数が小さくなる錐台状のものを採用し、２つの円板部１３，１４を揺動軸２に沿う矢印Ｂの方向に相対的に移動可能とすることにより、弾性体２０に突当部２１が突き当たる揺動軸２に沿う方向の位置を変化させて弾性体２０の剛性を調節することにしてもよい。すなわち、弾性体２０のより先端位置に突き当てる場合には剛性が低いので、より小さい押圧力で変形し、弾性体２０のより根元位置に突き当てる場合には剛性が高いので、より大きい押圧力で変形するように調節することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、揺動軸２の位置において第１部品１０と第２部品１１とを連結する連結部１２を設けたが、これに代えて、グリップ部５，６から押圧部９までの任意の位置に連結部１２を設けることにしてもよい。
例えば、グリップ部５，６と揺動軸２との間で、揺動軸２とは異なる位置で構成部品４を第１部品１０と第２部品１１に分離し、大きな外力が作用したときに第１部品１０と第２部品１１とを外力の方向に相対的に揺動させるよう連結する連結部１２を設けることにしてもよい。
【００４０】
また、図７に示されるように、押圧部９として、骨接合用プレートＡに生じる応力が閾値Ｆを超える場合に破断する強度の材質からなるものを採用し、あるいは、骨接合用プレートＡに生じる応力が閾値Ｆを超える場合に易破断部９ａにおいて容易に破断するようにしてもよい。このようにすることで、過大な押圧力によって骨接合用プレートＡが破断する前に押圧部９が破断するので、骨接合用プレートＡを保護することができる。押圧部９は、これが取り付けられている円板部１３に設けられた孔２２に着脱可能に嵌合させることにより、交換できるようにしておくことが好ましい。
【００４１】
また、本実施形態においては、受け部８として、横断面略半円形の溝部７を挟んで配置された２つの平面上の受け部８を例示したが、これに代えて、図８（ａ）に示されるように、平行間隔を空けて配置される２本の丸棒状の受け部２３を採用してもよい。
また、図８（ｂ）に示されるように、受け部８と溝部７との間の角部２４を面取りあるいは曲面によって構成し、曲げ加工の際に骨接合用プレートＡに応力集中が発生しないようにしてもよい。
【００４２】
また、受け部８自体を硬質ゴム等の弾性材料によって構成し、曲げ加工の際に角部２４が弾性変形して、広い面積で骨接合用プレートＡと接触するようにしてもよい。これによっても骨接合プレートＡにおける応力集中を防止することができる。
また、図８（ｃ）に示されるように、２つの受け部２３に弾性材料からなる薄板２５を掛け渡し、該薄板２５上に骨接合用プレートＡを重ねて置いて、曲げ加工をすることにしてもよい。
このようにすることで、滑らかに湾曲する薄板２５によって、骨接合用プレートＡを広い面積で支持し、応力集中を低減することができるという利点がある。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ  骨接合用プレート
１  加工装置
２  揺動軸
３，４  構成部品（押圧力伝達機構）
５，６  グリップ部（手動操作部）
８，２３  受け部
９  押圧部
９ａ  易破断部
１０  第１部品
１１  第２部品
１２  連結部
１７  バネ（調節機構）
１８  ネジ軸（調節ネジ）
１９  ナット（調節ネジ）
２０  弾性体
２１  突当部
【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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