(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
−光造形機（１）用のカートリッジ（２；２’；２’’）であって、
−アクセス用開口（４）を備える容器（３）と、
−所定の放射線（７）にさらされると硬化するように適している基材（６）、液体またはパテを含有する貯蔵室（５）であって、前記容器（３）に恒久的に付随されて、前記容器（３）と一体とされた貯蔵室（５）と、
−前記基材（６）を前記貯蔵室（５）から前記容器（３）に供給するのに適している供給手段（８）と、
を備えるカートリッジ（２；２’；２’’）であって、
前記容器（３）の底部（９）は前記所定の放射線（７）を少なくとも部分的に通し、前記アクセス用開口（４）に対向して位置することを特徴とする、カートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項２】
前記容器（３）および前記貯蔵室（５）は、単一の格納構造に属し、前記単一の格納構造は、前記容器（３）を前記貯蔵室（５）から分離する中間壁（１６）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項３】
前記貯蔵室（５）は、前記貯蔵室（５）内に含有される前記基材（６）を外部環境から隔離するのに適している手段を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項４】
前記供給手段（８）は、所定の範囲で、前記容器（３）に含有される前記基材（６）の量を維持するように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項５】
前記供給手段（８）は弁手段（１９）を備え、前記弁手段（１９）は、前記基材（６）が前記貯蔵室（５）から前記容器（３）に流出することを許容し、または防止するように制御するのに適していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載のカートリッジ（２’）。
【請求項６】
前記供給手段（８）は、前記基材（６）を前記容器（３）に向かって推進するのに適している推進装置（１８）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のカートリッジ（２’’）。
【請求項７】
前記貯蔵室（５）に含有される前記基材（６）の量を監視するのに適している検知手段（１０）を備え、
前記検知手段（１０）は、前記貯蔵室（５）に含有される前記基材（６）の量を表す電気信号を放出するように構成され、前記電気信号を前記カートリッジ（２；２’；２’’）の外部の装置に伝達可能とするのに適している接続手段（１１）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項８】
ドア（１２）を備え、前記ドア（１２）は、前記アクセス用開口（４）の少なくとも１つの開放位置および少なくとも１つの閉鎖位置をとるように、前記アクセス用開口（４）に移動可能に付随することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項９】
自発的に前記閉鎖位置をとるように、前記ドア（１２）は動力で動くことを特徴とする、請求項８に記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１０】
前記ドア（１２）を閉鎖位置でロックするためのロック手段を備えることを特徴とする、請求項８または９に記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１１】
前記ドア（１２）は、前記開放位置および前記閉鎖位置に対応する行程の終了点を定義する、加工部分（１２ａ）を備えることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１２】
前記ドア（１２）は、少なくとも前記ドア（１２）の最初に解放されるまで、前記カートリッジ（２；２’；２’’）を密封した状態を保つように構成されていることを特徴とする、請求項８または１１に記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１３】
前記貯蔵室（５）は、１ｃｍ3から５０ｃｍ3の間の容積を有することを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１４】
透明な前記底部（９）は、透明な前記底部（９）を半透明化するために必要な前記放射線（７）の所定のエネルギは、前記貯蔵室（５）の容積に等しい基材（６）の容積を硬化するために必要な前記所定の放射線（７）の形での前記エネルギの１１０％を超えないことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１５】
前記貯蔵室（５）および前記容器（３）が封止されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）。
【請求項１６】
光造影機（１）であって、
−所定の放射線（７）を放出するのに適している放射線放出手段（１３）と、
−前記プラットフォーム（１４）を運動軌道（Ｘ）に沿って移動させるのに適している、電源手段に付随するモデリングプラットフォーム（１４）と、
を備え、
前記光造影機（１）は、請求項１〜１５のいずれか１つに記載のカートリッジ（２；２’；２’’）と、取り外し可能な接続手段（１５）とを備え、前記取り外し可能な接続手段（１５）は、前記カートリッジ（２；２’；２’’）を操作位置に収容するように構成され、それによって透明な前記底部（９）が前記所定の放射線（７）の前記軌道に沿って配置され、前記アクセス用開口（４）が前記モデリングプラットフォーム（１４）の前記運動軌道（Ｘ）に沿って配置されるように構成されることを特徴とする、光造影機（１）。
【請求項１７】
前記基材（６）が前記容器（３）に向かって流出することを制御するように、前記供給手段（８）を操作するために、前記供給手段（８）に接続するのに適している制御手段を備えることを特徴とする、請求項１６に記載の光造影機（１）。
【請求項１８】
前記接続手段（１５）が、前記カートリッジ（２；２’；２’’）の存在を検知するためのセンサを備えることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の光造影機（１）。
【請求項１９】
前記光造影機（１）が、前記ドア（１２）を自動的に開放するための手段を有することを特徴とする、請求項１６〜１８のいずれか１つに記載の光造影機（１）。
【請求項２０】
前記光造影機（１）が、前記ドア（１２）を閉鎖するための閉鎖装置を有することを特徴とする、請求項１６〜１９のいずれか１つに記載の光造影機（１）。
【請求項２１】
前記光造影機（１）が、前記ドア（１２）を閉鎖位置でロックするためのロック手段を開放する  前記ロック手段を解除するために自動的に操作されるツールを備えることを特徴とする、請求項１６〜２０のいずれか１つに記載の光造影機（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光造形機用の交換可能なカートリッジに関する。
【０００２】
既知のように、光造形技術によって、一般に発光型の所定の放射線にさらされると硬化する基材、液体またはパテの複数の層を重ね合わせることにより、３次元の目的物を作成することができる。
【０００３】
既知の種類の光造形機は、基材を含有するのに適している容器を備える。容器の底部は、一般に所定の放射線を通す。
【０００４】
光造形機はまた、所定の放射線を放出するのに適している手段を備える。この手段は容器の下部に配置され、容器の底部に隣接する基材層を選択的に硬化する。
【０００５】
硬化される層は、垂直方向に動作するモデリングプラットフォームによって支持される。それによって、硬化する前に、最後に硬化される層を基材の層に隣接して配置することができる。
【０００６】
既知の種類の光造形機には、工程中に消費される基材の量を元に戻すために、容器に定期的に補充する必要があるという欠点がある。
【０００７】
上記の補充操作を手動で行う場合は、操作者が基材にさらされてしまうという欠点がある。結果として、基材の毒性に由来する危険性が生じることもある。
【０００８】
既知の変形実施形態によれば、補充操作は自動的に実行されるが、この場合には、光造形機は供給装置を装備しなければならず、費用および保守管理が必要となる。
【０００９】
この変形実施形態によって構築された光造形機の別の欠点は、基材を変更しなければならない場合、新旧の基材が混入しないような方法で上記供給装置を洗浄しなければならないことである。
【００１０】
いずれにしても、前述の機械は、処理サイクル終了時に容器に残留した基材が、大気中の物質、特に空気および周辺環境の光にさらされ、その結果として、使用不能になるまで次第に劣化するという別の欠点をもたらす。
【００１１】
上記劣化を避けるために、残留素材を手動で容器に移動し、再度使用するまで容器内で保管する必要がある。
【００１２】
ただし、この操作は、容器に手動で補充することに関して前述した欠点と類似した欠点をもたらす。
【００１３】
既知の種類の光造形機がもたらす別の欠点は、処理サイクル中に、容器の透明な底部が所定の放射線にさらされ、したがって次第に半透明になるという事実に関連する。
【００１４】
上記半透明化作用は、容器を交換する必要が生じるまで、次第に放射線の効率を低減する。
【００１５】
容器の交換をいつ行うかを判断するためには、ある程度の経験が必要となる。
【００１６】
容器に補充し、容器を空にすること、定期的に容器を交換すること、および場合によっては供給システムを洗浄することに関して困難が伴うため、前述の種類の機械を経験の浅いユーザが使用するには適さない。
【００１７】
特許文献１は、固体撮像に用いるための液体造形材料を供給する使い捨てカートリッジを開示する。一方、特許文献２は、外部容器に接続する貯蔵室を有する光造形機を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許第ＥＰ１８５２２４４号
【特許文献２】特開平０２−１５３３３
【発明の概要】
【００１９】
本発明の目的は、前述の既知の種類の光造形機に典型的なすべての欠点を克服することである。
【００２０】
特に、本発明の第１の目的は、容器を定期的に補充し、および／または容器を空にする必要を無くすことである。
【００２１】
本発明の別の目的は、容器供給システムを洗浄する必要を回避することである。
【００２２】
本発明の目的はまた、容器の底部が半透明になったときに、容器を容易に交換できるようにすることである。
【００２３】
本発明の別の目的であって、重要な目的は、処理サイクル終了時に残留している基材の劣化を回避することである。
【００２４】
前述の目的は、請求項１に記載の光造形機用のカートリッジによって実現される。
【００２５】
上記目的はまた、請求項１４に記載の本発明のカートリッジを製造するための方法、および請求項１５に記載のカートリッジを備える光造形機によっても実現される。
【００２６】
本発明の様々な態様の別の特徴および詳細は、独立請求項に対応して記載される。
【００２７】
有利には、本発明の光造形機は、特に、たとえば、金細工または歯科部門の操作者などの経験の浅い操作者であっても使用できるように適している。
【００２８】
上記目的および利点は、他の目的および利点と合わせて下記で詳しく説明し、本発明の好ましい実施形態の説明において例示する。これらの実施形態は添付図を参照し、非限定的な例として提示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明のカートリッジの側部断面図を示す。
【図２】光造形機を使用中の図１のカートリッジを示す。
【図３】図１のカートリッジの変形実施形態の側部断面図を示す。
【図４】図１のカートリッジの別の変形実施形態の側部断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の主題である光造形機用のカートリッジは、全体を図１において２で示し、アクセス用開口４を有する容器３を備える。
【００３１】
開口４は、光造形機１のモデリングプラットフォーム１４を容器３に挿入するのに適しており、図２に示すように、カートリッジ２は上記光造形機１に接続する。
【００３２】
カートリッジ２はまた、所定の放射線７にさらされると硬化するように適している基材６、液体またはパテを含有するのに適している貯蔵室５を備える。
【００３３】
必須ではないが好ましくは、上記基材６は光硬化樹脂または感光性ポリマであり、所定の放射線７は光である。
【００３４】
上記貯蔵室５は、容器３と共に単一の本体を形成するような方法で、恒久的に容器３に付随する。
【００３５】
好ましくは、容器３および貯蔵室５は単一の格納構造に属する。この単一の格納構造は、容器３を貯蔵室５から分離する中間壁１６を備える。
【００３６】
カートリッジ２はまた、基材６を貯蔵室５から容器３に移動するのに適している供給手段８を備える。
【００３７】
本発明によれば、容器３は底部９を有する。底部９は、所定の放射線７を少なくとも部分的に通し、容器３のアクセス用開口４に対向して配置される。
【００３８】
アクセス用開口４および透明な底部９の構成によって、上記カートリッジ２を光造形機１で用いて、既知の種類の容器に代替することが可能になる。
【００３９】
実際に、透明な底部９によって、所定の放射線７が通過することができ、容器３に含有される基材６を硬化することができる。
【００４０】
さらに、アクセス用開口４によって、モデリングプラットフォーム１４を容器３に挿入して移動させることが可能となり、光造形加工を実施することができる。
【００４１】
貯蔵室５は、前もって基材６で充填することができる。基材６は、処理サイクルで使用される間に、供給手段８を通じて容器３に移され、容器３の基材６の量を実質的に一定に維持する。
【００４２】
したがって、容器３は、少なくとも貯蔵室５の基材６が完全に消費されるまでは外部から補充する必要がなく、したがって、本発明の目的のうち１つが達成される。
【００４３】
特に有利には、前述のカートリッジ２は、操作者が補修を実行する必要はなく、自動供給装置を機械に設置する必要もない。これによって、光造形機１とその使用方法の両方が簡略化する。
【００４４】
さらに、供給手段８がカートリッジ２に一体化されるため、処理サイクル用の基材を変更しなくてはならない場合であっても、供給手段８を洗浄する必要がなく、したがって本発明の別の目的が達成される。
【００４５】
実際に、カートリッジ２を新しい基材を含有する別の類似するカートリッジに変更するだけで、基材は変更可能である。
【００４６】
好ましくは、貯蔵室５は、内部に含有する基材６を外部環境から隔離するのに適している手段を備える。
【００４７】
有利には、上記隔離効果によって、貯蔵室５に含有される基材６を周辺環境の空気および／または光から隔離することができる。
【００４８】
好ましくは、上記隔離手段は、貯蔵室５を区切る密封壁を備える。
【００４９】
特に、貯蔵室５の壁は、周辺環境の光に対して好ましくは半透明である。
【００５０】
供給手段８に関しては、好ましくは、所定の範囲で、現在貯蔵室５にある基材６の量に関係なく、容器３の基材６の量を維持するように構成される。
【００５１】
有利には、これによって、加工するために最適な値で容器３内の量を一定に維持することができると同時に、基材６が容器３から漏れる可能性を回避することができる。
【００５２】
好ましくは、上記供給手段８は、貯蔵室５と容器３とを接続する適切な大きさの開口を備える。
【００５３】
特に、上記開口は、容器３内の量が減ると基材６が自発的に流出し、容器３内の量が当初の値に回復すると流出を停止するように構成されることができる。
【００５４】
たとえば、貯蔵室５および容器３内にある基材６に作用する異なる圧力を利用し、さらに開口を通じた毛管現象を利用するように開口の大きさを決めることによって、前述の効果を実現することができる。
【００５５】
図３および図中に２’で示す本発明の変形実施形態によれば、上記供給手段８は、弁手段１９を備える。弁手段１９は、容器３にある基材６の量によって、貯蔵室５から容器３に基材６が流出できるように、または基材６が流出しないように制御するのに適している。
【００５６】
好ましくは、上記弁手段１９は、空気が貯蔵室５に入ることができるように適している空気弁を備える。
【００５７】
図４に例示する別の変形実施形態によれば、供給手段８は、推進装置１８を備える。推進装置１８は、基材６を貯蔵室５から容器３に押し込むのに適している。
【００５８】
特に、上記推進装置１８は、容器３の基材６の量が上記所定の範囲内である限り、動作が行えないように構成されている。
【００５９】
必須ではないが好ましくは、上記推進装置１８はポンプである。
【００６０】
好ましくは、カートリッジ２’および２’’は、それぞれが電源を弁手段１９および推進装置１８に供給するのに適している電源手段２０を備える。
【００６１】
好ましくは、上記電源手段２０は、光造形機に属する類似の連結部分に付随することもある電源連結部分を備える。
【００６２】
図示しない本発明の別の変形実施形態によれば、供給手段８は、閉じられるように適している穴を備えていてもよい。この穴によって、基材６が容器３に向かって流出することを制御するように構成される外部制御手段と貯蔵室５との取り外し可能な接続を可能にする。
【００６３】
上記外部制御手段は、たとえば、前述の種類の弁手段または推進装置を備えていてもよい。
【００６４】
特に、制御手段は光造形機１に属していてもよい。
【００６５】
明らかに、本発明の変形実施形態は、前述の供給手段から選択される数種の供給手段の組み合わせを備えていてもよい。
【００６６】
さらに、前述のすべての実施形態において、供給手段８は、センサ１７を備えていてもよい。センサ１７は、容器３内の基材６の量を監視し、任意の異常量を示すのに適している。
【００６７】
最後の２つの実施形態では、センサ１７は、操作可能に弁手段１９および／または推進装置１８に接続することができ、それによって、弁手段１９および／または推進装置１８の動作を制御する。
【００６８】
好ましくは、カートリッジ２はまた、貯蔵室５に含有される基材６の量を検知するのに適している手段１０を備える。
【００６９】
上記検知手段１０によって、貯蔵室５に含有される基材６が無くなったことを操作者に警告することが可能となり、それによって、操作者は適宜カートリッジ２を交換することができる。
【００７０】
したがって、検知手段１０は、有利には、光造形機１の使用をさらに促進することができる。
【００７１】
好ましくは、検知手段１０は、貯蔵室５の基材６の量を表す電気信号を発信するように構成される。
【００７２】
上記電気信号は、好ましくは、カートリッジ２の外部の装置に、接続手段１１を通じて送信される。接続手段１１は、たとえば、光造形機１に属する第２の連結部分と取り外し可能に接続する第１の連結部分を備えていてもよい。
【００７３】
光造形機１は好ましくは警告手段を備える。警告手段は、図示されないが本質的に既知であり、上記電気信号を受信すると、貯蔵室５に含有される基材６が無くなったことを操作者に伝える。
【００７４】
好ましくは、カートリッジ２はまた、ドア１２も備える。ドア１２は、図１に示す閉鎖位置、および図２に示す開放位置をとることができるように、容器３のアクセス用開口４に、移動可能に付随する。
【００７５】
有利には、上記ドア１２を閉鎖することは、たとえば、カートリッジ２が未使用のままである期間中に、カートリッジ２の内容物を完全に外部環境から隔離可能であることを意味する。これによって、基材６を保存し、その劣化を防止するという目的が実現される。
【００７６】
さらに有利には、上記ドア１２は、操作者と基材６とが意図せず接触することを回避し、機械をさらに簡単に使えるようにする。
【００７７】
好ましくは、ドア１２は動力で動かされ、それによって、ドア１２は自発的に閉鎖位置をとる。
【００７８】
上記動力は、たとえば、弾性手段によって実現されることができる。
【００７９】
変形実施形態によれば、動力は、光造形機に属する閉鎖装置によって実現される。
【００８０】
この場合には、ドア１２を閉鎖位置でロックするのに適している手段が提供されてもよく、操作者がドア１２を開口できないようにする。
【００８１】
たとえば、上記ロック手段がツールによってのみ解除されるように構成することによって、上記要件を満たすことができる。ツールは、処理サイクル開始前に光造形機１によって、自動的に操作される。
【００８２】
いずれにしても、ドア１２は、好ましくは、加工部分１２ａを備える。加工部分１２ａは、上記開放および閉鎖位置に対応する行程の終了点を定義するのに適している。
【００８３】
必須ではないが好ましくは、貯蔵室５の容積は１ｃｍ3から５０ｃｍ3の間である。
【００８４】
前述の容積は、歯科技術士が用いる種類の歯科モデルを製造するのに必要な基材６の量に対応する。
【００８５】
有利には、前述の寸法の貯蔵室５を備えるカートリッジ２を使い捨てカートリッジとして用いて、経験の浅い操作者にとって、機械を使いやすくすることができると同時に、基材６の量を不可欠な最小量に抑えることができる。
【００８６】
容器３の透明な底部９に関しては、好ましくは、容器３の透明な底部９を半透明化するために必要な所定の放射線７の形でのエネルギは、貯蔵室５の容積に対応する基材６の量を硬化するために必要な同じ所定の放射線７の形でのエネルギの１１０％を超えないように構成される。
【００８７】
このようにして、底部９が透明である期間は、貯蔵室５に含有される基材６に適合される。この利点は、透明な底部９の費用を抑え、したがって、カートリッジ２の費用を抑えることである。
【００８８】
上記カートリッジ２を製造するための方法によれば、貯蔵室５は、好ましくは、基材６で充填され、貯蔵室５および容器３は封止される。
【００８９】
上記封止効果は、カートリッジ２を密封パッケージにパッケージングすることで実現される。密封パッケージは加工サイクルを開始する前に操作者によって開かれる。
【００９０】
本発明の変形実施形態によれば、上記封止効果は、カートリッジ２の壁によって直接実現される。
【００９１】
特に、貯蔵室５は穴を通じて充填可能である。充填操作が完了すると、穴は、密封および好ましくは固定する方式で閉鎖される。
【００９２】
さらに、ドア１２は、少なくともドアが最初に開放されるまで、確実にカートリッジを完全に密封したままとするように構成される。
【００９３】
操作的には、カートリッジ２は光造形機１で用いられる。光造形機１は、所定の放射線７を放出するのに適している放射線放出手段１３、および電源手段に付随するモデリングプラットフォーム１４を備える。電源手段は、プラットフォーム１４を運動軌道Ｘに沿って移動させるのに適している。
【００９４】
本機械は、カートリッジ２を図２で概略を示す開放位置で収容するのに適している取り外し可能な接続手段１５を備える。
【００９５】
有利には、上記接続手段１５によって、カートリッジ２を容易に光造形機１に設置することができ、また、カートリッジ２を使い切ると、容易に取り外すことができる。
【００９６】
特に、カートリッジ２の接続手段１５が規定する操作位置は、カートリッジの透明な底部９が上記所定の放射線７の軌道に沿って配置される位置であり、アクセス用開口４がプラットフォーム１４の上記運動軌道Ｘに沿って配置される位置である。
【００９７】
好ましくは、接続手段１５は、図示しないが本質的に既知であるセンサを備える。センサはカートリッジ２の存在を検知し、必要に応じて任意の配置の不備を示すのに適していて、したがってさらに使いやすさが改善する。
【００９８】
カートリッジ２が機械１の上に配置されると、モデリングプラットフォーム１４が容器３の中に入ることができるように、好ましくは自動的に容器３のドア１２は開放される。
【００９９】
続いて、放射線放出手段１３およびモデリングプラットフォーム１４は、本質的に既知である光造形法によって、３次元の目的物を取得できるように操作される。
【０１００】
処理サイクルの終わりには、モデリングプラットフォーム１４と共に最終目的物が容器３から引き出される。
【０１０１】
好ましくは、容器３の移動可能なドア１２を閉鎖し、後でまた使えるように、カートリッジ２に残留した基材６を大気中の物質から防止する。
【０１０２】
光造形機１は、貯蔵室５にある基材６の量が所定の閾値より低い場合は、連続した処理サイクルを開始する前に操作者に警告するように構成される。
【０１０３】
変形実施形態によれば、光造形機１は、目的物を作成するために必要な基材６の量を算出し、その結果を貯蔵室５で利用可能な基材６の量と比較できるように構成される。
【０１０４】
貯蔵室５内の利用可能な基材６の量が不十分である場合は、光造形機１はユーザに警告する。
【０１０５】
前述のカートリッジは設定したすべての目的を実現することが明白に示される。
【０１０６】
特に、貯蔵室および供給手段の存在によって、操作者がカートリッジの容器を定期的に補充し、および／または空にする必要性が排除される。
【０１０７】
さらに、カートリッジを機械に容易に接続し、取り外せることによって、容器の底部が半透明になったときに交換が簡単になる。
【０１０８】
貯蔵室にある基材の量を検知する手段があることによって、使いやすさがさらに強化される。
【０１０９】
供給システムがカートリッジに一体化されているため、基材を変更しなければならない場合であっても、容器供給システムを洗浄する必要がないということによって、さらに使いやすくなる。
【０１１０】
したがって、カートリッジを新しい基材を含有する類似のカートリッジと交換するだけで十分である。
【０１１１】
さらに、本発明のカートリッジのアクセス用開口を閉鎖できることによって、その中に含有される素材を保存することができ、早すぎる劣化を防ぐ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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