(57)【要約】単一のプロセッサによって制御される複数のイメージャを有する生体内検出デバイス、ならびにプロセッサとイメージャとの間の通信方法。プロセッサとイメージャは、直接的な別々の導電線によらずに共通データバスと共通制御バスを介して接続され、それによって、プロセッサのピン数と、対応する導電線の数が削減される。
2009532082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のイメージャと、
プロセッサと、
制御信号を前記プロセッサから前記複数のイメージャに通信するために、前記複数のイメージャの各１つと前記プロセッサとが接続される単一の制御バスと、
前記プロセッサと前記複数のイメージャとの間でデータを通信するために、前記複数のイメージャの各１つと前記プロセッサとが接続される単一のデータバスと
を備える、生体内撮像デバイス。
【請求項２】
各イメージャを別々にリセットするために、各イメージャと前記プロセッサを接続する別々のリセット線をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
すべてのイメージャを同時にリセットするために、すべての前記イメージャと前記プロセッサとの間を接続する単一のリセット線をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
プロセッサと複数のイメージャとを備える生体内撮像デバイスにおいて、
制御バスを提供するステップと、
各イメージャと前記プロセッサを前記制御バスに接続するステップと、
各イメージャを一意的に識別する識別情報を各イメージャに関連させるステップと、
制御コマンドと関連識別情報を前記プロセッサから前記イメージャに通信するステップと
を備える、プロセッサと複数のイメージャとの間の通信方法。
【請求項５】
前記プロセッサは前記イメージャと周期的に通信する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
データバスを提供するステップと、
各イメージャと前記プロセッサを前記データバスに接続するステップと、
前記プロセッサと前記イメージャとの間でデータと関連識別情報を通信するステップと、
をさらに備える、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記データは前記プロセッサと前記イメージャとの間で周期的に通信される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
各イメージャを別々にリセットするために、各イメージャと前記プロセッサとの間に別々のリセット線を提供するステップと、
前記プロセッサと前記イメージャとの間でデータを通信するステップに先立って前記イメージャを別々にリセットするステップと、
をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記イメージャをリセットするために、前記イメージャと前記プロセッサとの間に単一のリセット線を提供するステップと、
前記プロセッサと前記イメージャとの間でデータを通信するステップに先立ってすべての前記イメージャを同時にリセットするステップと、
をさらに備える、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一プロセッサによって制御される複数のイメージャを有する生体内検出デバイス、ならびにプロセッサとイメージャとの間の通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、飲込み可能なカプセルなどの生体内デバイスは体腔内にある間に体腔に関する情報を収集できる。このような情報は、たとえば、体腔の画像の流れおよび／または、たとえば、ｐＨなどの医学的関心事であるパラメータの測定値である。
【０００３】
単一のイメージャを有する生体内検出デバイスにおいて、イメージャはプロセッサから入力データを制御コマンドまたは命令の形で受信し、引き換えに、画像データなどの検出されたデータをプロセッサに送信してもよい。データは、イメージャとプロセッサとの間でピンによるハードウェアで実現される入出力ポートを経由して転送されてもよい。イメージャがＭ個のピンを有する場合、プロセッサは少なくともＭ個のピンを有するべきで、イメージャのＭ個のピンの各々は導電線によってプロセッサの対応するピンに接続される。
【０００４】
単一のイメージャは所与の視野を有していてもよい。単一のイメージャが備える視野よりも大きい視野の画像を受信したい場合、あるいは、様々な方向から画像を受信したい場合、複数のイメージャが求められることがある。Ｎ個のイメージャが使用される場合、プロセッサはＭ個のイメージャと通信するために少なくともＮ×Ｍ個のピンを必要とすることがあり、これに対応する数の導電線がプロセッサとイメージャを接続することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プロセッサのピン数のこうした増加と、プロセッサとイメージャを接続する導電線の対応する増加とが、これらの構成要素が生体内検出デバイス内で占めるスペースに望ましくない増加と消費電力の増加とをもたらす可能性がある。さらに、導電線の増加も複雑さの度合いを増し、ひいては生産コストを押し上げる。それゆえ、プロセッサのピン数を最小限に抑えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一部の実施形態によると、単一のプロセッサによって制御される複数のイメージャを有する生体内撮像デバイスが提供される。さらに、本発明の一部の実施形態によると、プロセッサとイメージャとの間の通信方法が提供される。プロセッサとイメージャは、直接的な別々の導電線によらずに共通データバスと共通制御バスを介して電気的に接続され、それによって、プロセッサのピン数とこれに対応する導電線の数が削減される。その結果、プロセッサとイメージャの直接的な電気的接続に比べて、導電線が占めるスペースが減少し、消費電力が減少し、関連する電気回路の複雑さの度合いが小さくなる。
【０００７】
一部の実施形態によると、プロセッサは特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。単一の共通制御バスを使ってプロセッサからイメージャに制御信号を送信し、単一の共通データバスを使ってイメージャからプロセッサおよびプロセッサからイメージャにデータを送信することによって、イメージャとＡＳＩＣが導電線により直接的に接続される場合に比べてＡＳＩＣに必要なピン数が削減される。たとえば、Ｎがイメージャ数でＭが各イメージャのピン数である場合、プロセッサは、少なくともＮ×Ｍ個のピンを有する代りに、少なくともＭ個のピンを必要とするだけでよい。
【０００８】
単一の共通データバスと単一の共通制御バスとが使用されるものの、プロセッサは特定のイメージャと一意的に通信してもよい。特定のイメージャとの一意的な通信は、たとえば、すべてのイメージャに独自の識別情報を与えることによって行なわれてもよい。特定のイメージャと通信するために、共通バス上で送信される制御信号は特定イメージャの識別情報を含んでもよい。各イメージャは、その一意的な識別情報を含まない制御信号を無視してもよい。したがって、特定のイメージャの識別情報を含む制御信号は、この特定のイメージャにのみアドレス指定されてもよい。特定イメージャの識別情報を通信に含むことによって、プロセッサは特定イメージャ、特定グループのイメージャ、すべてのイメージャと周期的に、またはすべてのイメージャと同時に通信することが可能である。これは、イメージャのグループが共同作業を有する場合に好都合である。拘束力のない例として、カプセル内視鏡検査用のカプセルでは、カプセルの様々な場所に複数のイメージャが配置されていてもよい。たとえば、カプセルの一端に１つのグループのイメージャが、他端にもう１つのグループのイメージャがあり、カプセルの両端の間でカプセルの表面に沿って第３のグループのイメージャが配置される。第３のグループのイメージャは、場合により、たとえば、カプセルの第１の側部に沿った第１のグループのイメージャと、カプセルの第２の側部に沿った第２のグループのイメージャといったサブグループに分割されてもよい。プロセッサは、各グループと別々に通信することができてもよい。
【０００９】
各イメージャは、別々のリセット線によってプロセッサに接続されてもよい。システムは、場合によってはイメージャの動作開始前に安定化されねばならない電源またはクロック信号源などの、一定の要素をさらに備えてもよい。プロセッサは、別々のリセット線を使って、すべての要素が安定化された直後にイメージャを始動してもよい。別々のリセット線は、特定イメージャの容易な初期化を助長するものであってもよい。別々のリセット線は、特定のアイドル状態にあるイメージャの駆動を容易にする可能性があり、イメージャ自体の内部の同期化およびプロセッサとの同期化を容易にする可能性もある。別々のリセット線は、特定イメージャとの個別の通信を可能にするかもしれない。一部の実施形態に従って、単一のリセット線は全イメージャとプロセッサとの間に接続されてもよい。このような実施形態において、すべてのイメージャは同時にリセットされてもよい。一部の実施形態によると、リセットは、共通制御バスを介して、イメージャの一意的な識別情報を使って特定イメージャにアドレス指定されるコマンドによって行なわれてもよい。
【００１０】
共通バスの使用では、混乱を避けるためにイメージャの同期化を必要とする場合がある。この要件を実現する通信シーケンスの拘束力のない例は、以下の通りである。
（ｉ）すべてのイメージャをリセットする。
【００１１】
（ｉｉ）グループのイメージャに関連する識別情報を使って、そのグループと通信してデータを受信する。
（ｉｉｉ）そのグループの１つまたは複数のイメージャをリセットする必要がある場合は、これらのイメージャをリセットして（ｉｉ）に戻る。
【００１２】
（ｉｖ）他のイメージャからのデータが必要な場合、識別情報を更新して（ｉｉ）に戻る。イメージャの変更が必要でない場合、（ｉｉ）に戻る。
イメージャのグループはいずれも、少なくとも１つのイメージャからなってもよい。
【００１３】
本発明は、図とともに記載される以下の詳細な説明から、より十分に理解され認識されよう。
説明を簡単にして分りやすくするために、図に示される要素は必ずしも一定の縮尺で描かれていないことは認識されよう。たとえば、要素の一部の寸法は、分りやすいように他の要素に比べて誇張されている場合がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下の説明は、特定用途とその要件に照らして規定されるような本発明を当業者が構成し利用しうるように提示されるものである。記載される実施形態に対する様々な変更形態が当業者には明らかとなり、本明細書で規定される一般原則は他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、図示され説明される特定の実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示される原理および新規な特徴と整合する最大範囲が許容されるべきである。以下の詳細な説明においては、本発明が十分に理解されるように多くの詳細情報が記載される。ただし、本発明はこれらの詳細情報がなくても実施される可能性があることが当業者には理解されよう。他の例では、本発明が分りにくくならないよう、周知の方法、手順、および構成部品の詳細な説明が割愛されている。
【００１５】
本発明のデバイスと方法の実施形態は、「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｗｉｄｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  Ｂｏｄｙ  Ｌｕｍｅｎｓ（体腔の広域画像形成用のシステムおよび方法）」と題する米国特許出願公開第２００２／０１０９７７４号明細書に記載されたような撮像デバイスとともに使用されることが好ましく、同特許出願公開は参照として本明細書に組み入れられる。また、本発明のデバイスと方法は、「Ｉｎ−Ｖｉｖｏ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｍｅｒａ  Ｓｙｓｔｅｍ（生体内ビデオカメラシステム）」と題する米国特許第５，６０４，５３１号明細書および／または「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆｏｒ  Ｉｎ  Ｖｉｖｏ  Ｉｍａｇｉｎｇ（生体内撮像用システム）」と題する米国特許第７，００９，６３４号明細書に記載されたような撮像デバイスとともに使用されてもよく、これらの特許はいずれも参照として本明細書に組み入れられる。ただし、本発明によるデバイスと方法は、体腔または空洞から撮像などのデータを提供する任意のデバイスとともに使用されてもよい。
【００１６】
本発明の一部の実施形態によるシステムは、単一のプロセッサによって制御される複数の画像を有する生体内撮像システムである。このシステムは、共通バスを介してプロセッサとイメージャとの間で通信することができ、共通バスによってプロセッサと導電線のピン数が削減され、したがって、占有スペースの増加が避けられる可能性がある。占有スペースの大きさは、生体内デバイスを扱うときに特に重要である。それゆえ、ピンを削減して占有スペースの増加を避ける方法とシステムが望まれる。
【００１７】
本発明の実施形態による生体内撮像デバイス１２を示す図１を参照する。一部の実施形態において、生体内撮像デバイス１２は、無線デバイスであってもよい。一部の実施形態において、生体内撮像デバイス１２は、自立していてもよい。一部の実施形態において、生体内撮像デバイス１２は、患者の消化（ＧＩ）管を撮像する飲込み可能なカプセルであってもよい。ただし、他の体腔または空洞が生体内撮像デバイス１２を用いて撮像または検査されてもよい。
【００１８】
生体内撮像デバイス１２は、円蓋状の端部１４、１４’と、これらの間の円筒部分１６とを有する一般に円筒形であってもよい。生体内撮像デバイス１２は、生体内撮像デバイス１２が移動する際に、消化管などの生体内部位や他の体腔または空洞の画像の画像フレームの形で画像データを収集する少なくとも１つのイメージャ１８を含んでもよい。また、生体内撮像デバイス１２は、その端部１４の少なくとも一方に覗き窓２０、１つまたは複数の照明光源２２、光学系２４、バッテリなどの電源２６、プロセッサ２８、トランシーバ３０、およびトランシーバ３０に接続されたアンテナ３２を含んでもよい。照明光源２２は発光ダイオード（ＬＥＤ）、または画像フレームが収集される標的領域を照らす他の適当な照明光源であってもよい。イメージャ１８はＣＭＯＳイメージャであってもよい。あるいは、ＣＣＤなど、他のイメージャが使用されてもよい。生体内撮像デバイス１２によって収集される画像データなどのデータは、無線接続、たとえば、無線通信チャネル、アンテナ３２を経由したトランスミッタ３０などによって生体内撮像デバイス１２からデータ信号として送信され、外部レコーダによって受信されてもよい。プロセッサ２８は、照明光源２２とイメージャ１８に接続され、生体内部位の照明を照明光源２２によってイメージャ１８による画像の収集と同期させてもよい。プロセッサ２８の例の限定的なリストは、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、複数命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）などを含む。プロセッサ２８は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）の一部であってもよく、特定用途向け標準品（ＡＳＳＰ）の一部であってもよく、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）の一部であってもよく、または結合プログラム可能論理回路（ＣＰＬＤ）の一部であってもよい。一部の実施形態に従って、プロセッサとトランシーバは、１つの構成部品で実現されてもよい。
【００１９】
一定の体腔または空洞を観察するとき、複数のイメージャを有することが好都合な場合がある。ここで、本発明の実施形態に従って、それぞれの覗き窓１２０、１２０’の後ろに位置する両端、または両端１１４、１１４’の近位にイメージャ１１８、１１８’を有する生体内撮像デバイス１１２の例示的な略側面図を示す図２を参照する。各イメージャ１１８、１１８’は関連する照明光源１２２、１２２’と関連する光学系１２４、１２４’とを有する。図３では、分りやすくするために、様々な電気・電子装置（図１にバッテリ２６、プロセッサ２８、トランシーバ３０、およびアンテナ３２として示される）が示されていない。生体内撮像デバイス１２の両端にイメージャ１１８、１１８’を有することによって、生体内撮像デバイス１２は、消化管などの体腔を移動する際に移動方向に対して前方と後方の両方向の画像を収集することができる。
【００２０】
ここで、本発明の実施形態による、それぞれの覗き窓２２０、２２０’の後ろに位置する両端、または両端の近位にイメージャ２１８、２１８’を有し、やはり覗き窓を形成する中央の円筒部分２１６の後ろに位置するイメージャ２１８”を有する生体内撮像デバイス２１２の例示的な略側面図を示す図３を参照する。各イメージャ２１８、２１８’、２１８”は関連する照明光源２２２、２２２’、２２２”と関連する光学系２２４、２２４’、２２４”とを有する。図３では、図２と同様に、分りやすくするために、様々な電気・電子装置（図１にバッテリ２６、プロセッサ２８、トランシーバ３０、およびアンテナ３２として示される）が示されていない。
【００２１】
ここで、本発明の一部の実施形態による、４つのイメージャ３１８とプロセッサ３２８との間の電気的接続を示す概略図である図４を参照する。４つのイメージャは例示のためにのみ選定されている。イメージャの数は４つに限定されず、実質的にいかなる数であってもよい。イメージャ３１８とプロセッサ３２８は、本明細書で説明される生体内撮像デバイス１２、１１２、２１２などの、生体内撮像デバイス内に設置されてもよく、生体内撮像デバイス内部に所望の方法で空間的に配置されてもよい。
【００２２】
プロセッサ３２８とイメージャ３１８は、共通データバス３３０上と共通制御バス３３２上で互いに通信してもよい。一部の実施形態において、各イメージャ３１８は、別々のリセット線３３４を用いてプロセッサ３２８に接続されてもよい。一部の実施形態において、すべてのイメージャ３１８は、単一のリセット線によってプロセッサ３２８に接続される。共通制御バス３３２は、プロセッサ３２８からイメージャ３１８に制御信号を通信するために使用されてもよい。一部の実施形態において、リセット信号は、共通制御バス３３２上でプロセッサ３２８からイメージャ３１８に送信されてもよい。このような実施形態において、リセット線３３４は必要でない場合がある。必要に応じて、すべてのイメージャ３１８は、同時にリセットされてもよい。データバス３３０は、イメージャ３１８からプロセッサ３２８へのデータの送信に使用されてもよく、これとは反対方向に、プロセッサ３２８からイメージャ３１８へのデータの送信に使用されてもよい。
【００２３】
データバス３３０と制御バス３３２の代りに、別々の導電線がプロセッサとイメージャ３１８との間の接続に使用される場合、プロセッサ３２８は、プロセッサ３２８をデータ送信用の各イメージャ３１８ａに接続する４本の線、プロセッサ３２８を制御信号送信用の各イメージャ３１８ａに接続する４本の線、およびプロセッサ３２８をリセットコマンド用の各イメージャ３１８ａに接続する４本の線を備える、少なくとも１２本の別々の線に対して少なくとも１２のピンを有することになる。他方、データバス３３０と制御バス３３２を使うことによって、プロセッサ３２８は、プロセッサ３２８を各イメージャ３１８ａへのデータ送信用データバス３３０に接続する１本の線、プロセッサ３２８を各イメージャ３１８ａへの制御信号送信用制御バス３３２に接続する１本の線、およびプロセッサ３２８をリセットコマンド用に各イメージャ３１８ａに接続する４本の線を備える、少なくとも６本の別々の線に対して少なくとも６つのピンのみを必要とする。
【００２４】
例示のみを目的とし、図４の線が込み入り過ぎないようにするために、各イメージャ３１８には３本の接続導電線のみが示されており、各イメージャは各導電線に関連するピンを有する。実際に、各イメージャ３１８は３つより多いピンを有し、各ピンは共通データバス３３０を介して導電線によってプロセッサ３２８の対応するプロセッサピンに接続され、各導電線は特定の共有信号を伝達するようにしてもよい。考えられる共有信号の限定的で拘束力のないリストは下記の通りである。
【００２５】
（ｉ）クロック−プロセッサの駆動クロック
（ｉｉ）送信有効−データ送信が行なわれることを明示する
（ｉｉｉ）光源−照明光源の照明時間を明示する
（ｉｖ）画像データ−収集された画像データ
（ｖ）ＳＤＡＴＡ−イメージャにコマンドを転送し、さらに、イメージャ内から内部値を読み取る
（ｖｉ）シャットダウン−イメージャの停止操作とハードウェアリセットの実行
単一の共通バス３３０、３３２が使用されるが、プロセッサ３２８は特定のイメージャと一意的に通信してもよい。特定イメージャとの一意的な通信は、たとえば、各イメージャ３１８にその独自の識別情報を提供することによって行われてもよい。特定イメージャと通信するために、共通制御バス３３２上で送信される制御信号は、特定イメージャの識別情報を含んでもよい。各イメージャ３１８は、一意的な識別情報を含まない制御信号を無視することができる。それゆえ、特定イメージャの識別情報を含む制御信号は、この特定イメージャにのみアドレス指定されてもよい。特定イメージャの識別情報を通信に含めることによって、プロセッサ３２８は、特定イメージャ、特定グループのイメージャ、またはすべてのイメージャ３１８と通信することが可能である。２つ以上のイメージャ３１８との通信は、周期的に行なわれてもよい。これは、イメージャのグループが共同作業を有する場合に好都合である。拘束力のない例として、カプセル内視鏡検査用のカプセルでは、カプセルの様々な場所に複数のイメージャが配置されていてもよい。たとえば、カプセルの一端に１つのグループのイメージャが、他端にもう１つのグループのイメージャがあり、カプセルの両端の間にカプセルの表面に沿って第３のグループのイメージャが配置される。第３のグループのイメージャは、場合により、たとえば、カプセルの第１の側部に沿った第１のグループのイメージャと、カプセルの第２の側部に沿った第２のグループのイメージャといったサブグループに分割されてもよい。プロセッサは、各グループのメンバーから画像を受信するためにそのグループと別々に通信することができてもよい。カプセルの様々な部分に沿ったイメージャの配置は、観察される組織の様々な視点、またはより広い視野を提供するものであってもよい。また、カプセルの様々な部分のイメージャは、距離測定などの付加的な異なる機能を実行してもよい。
【００２６】
生体内撮像デバイス１２は、場合によってはイメージャ３１８の動作開始前に安定化されねばならない一定の構成部品を含んでもよい。このような構成部品は、図１に示されるバッテリなどの電源およびクロック（図示せず）を含んでもよい。プロセッサ３２８は、別々のリセット線３３４を使って、すべての構成部品が安定化された直後にイメージャ３１８を始動してもよい。別々のリセット線３３４の各々は、特定イメージャの容易な初期化を助長するものであってもよい。別々のリセット線３３４の各々は、特定のアイドル状態にあるイメージャの駆動を容易にする可能性があり、イメージャ３１８自体の内部の同期化およびプロセッサ３２８との同期化を容易にする可能性もある。別々のリセット線３３４は、他のすべてのイメージャのリセット線３３４を「真」に保つことによって特定イメージャとの個別の通信を可能にする場合もある。
【００２７】
本発明の一部の実施形態による、同期化とデータ転送シーケンスを示すフローチャートである図５を参照する。共通データバス３３０と共通制御バス３３２の使用は、混乱を避けるために、イメージャ３１８の同期化を必要としてもよい。この要件を実現する通信シーケンスの拘束力のない例は以下の通りである。
【００２８】
（ｖ）すべてのイメージャ３１８をリセットする（ステップ４３０）。
（ｖｉ）通信を行なって、グループのイメージャ３１８に関連する識別情報を使って、このグループのイメージャのうちイメージャ３１８の各々からデータを周期的に受信する（ステップ４３２および４３４）
（ｖｉｉ）グループのイメージャの１つまたは複数のイメージャがリセットされる必要がある場合（ステップ４３５）、これらのイメージャをリセットして（ｉｉ）に戻る（ステップ４３６）
（ｖｉｉｉ）他のイメージャからのデータが必要とされる場合（ステップ４３７）、識別情報を更新して（ｉｉ）に戻る（ステップ４３８）。他のイメージャからのデータが必要とされない場合は（ｉｉ）に戻る。
【００２９】
イメージャのグループはいずれも、少なくとも１つのイメージャからなってもよい。
本発明の一定の特徴が本明細書に示され説明されているが、ここで当業者は多くの修正形態、代替形態、変更形態、および同等物が思い浮かぶであろう。それゆえ、冒頭の特許請求の範囲は本発明の主旨に含まれるような修正形態と変更形態を網羅しているものと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一端にイメージャを有する生体内撮像デバイスの例示的な略側面図である。
【図２】本発明の一部の実施形態による、両端にイメージャを有する生体内撮像デバイスの例示的な略側面図である。
【図３】本発明の一部の実施形態による、両端にイメージャと、両端間の中心円筒部分の後ろに位置するイメージャとを有する生体内撮像デバイスの例示的な略側面図である。
【図４】本発明の一部の実施形態による、制御バスとデータバスを使った、プロセッサと４つのイメージャとの間の電気的接続を示す例示的な概略図である。
【図５】本発明の一部の実施形態による、データ転送シーケンスを示すフローチャートである。
【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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