(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易迅速でありながらノイズの影響を抑えて心電図を計測することのできる装置を提供する。【解決手段】動物の足を載せるための電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬが設けられている。その下には、絶縁板８が設けられている。さらに、その下には、電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの合計よりも大きい導電部材１０が設けられている。導電部材１０により、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬと大地との浮遊容量が等しくなり、ＨＵＭノイズが各電極に等しく重畳することになる。したがって、各電極間にＨＵＭノイズによる電位差が表れず、その影響をなくすることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物の各足の裏側に接するように配置された複数の電極板と、
複数の電極板の下に設けられた絶縁板と、
絶縁板の下に設けられ、複数の電極板に重畳するノイズを均一化するための導電部材と、
前記複数の電極板に接続された心電計と、
を備えた動物用心電計測装置。
【請求項２】
動物用心電計測装置のための電極構造体であって、
動物の各足の裏側に接するように配置された複数の電極板と、
前記複数の電極板に重畳するノイズを均一化するために設けられた導電部材と、前記複数の電極板との間に設けられた絶縁板と、
を備えた電極構造体。
【請求項３】
請求項１の装置または請求項２の構造体において、
前記複数の電極板は、所定高さの隔壁によって分離されていることを特徴とする装置または構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの装置または構造体において、
前記導電部材は、前記複数の電極板の裏面を少なくとも覆う大きさのステンレス材で構成されていることを特徴とする装置または構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの装置または構造体において、
前記電極板の上面は、粗面に形成されていることを特徴とする装置または構造体。
【請求項６】
心電計に接続された複数の電極板を用いて動物の心電図を計測する方法であって、
前記複数の電極板に重畳するノイズを均一化するための導電部材を用意し、
当該導電部材の上に絶縁板を用意し、
当該絶縁板の上に動物の各足に対応するように配置された複数の電極板を用意し、
当該複数の電極板の上面に、動物の各足の裏側が接するようにして心電図を計測する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は動物用の心電計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
動物用の心電計測においては、胸部の毛を刈り、電極を取り付けて心電計にて測定をすることが行われている。これにより、正確な心電図を得ることができるという利点はあるものの、計測の準備が煩雑であるという問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するため、たとえば、特許文献１に開示されているように、犬などの動物にジャケットを装着して締め付け、心電図を計測する方法が提案されている。特許文献１の方法によれば、動物の毛刈りを行う必要もなく準備が容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４１４６７
【特許文献２】特許５３２０４４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術においても、動物に対してジャケットを着用させなければならない。特に、電極の接触抵抗を少なくするため、ジャケットを締め付けねばならず、動物が嫌がって適切に装着できない可能性もあった。
【０００６】
一方、動物を電極の上に立たせることで、足を電極に接触させて動物のインピーダンスを計測する装置も提案されている（特許文献２）。電極から電圧を印加した時の電流を計測して、インピーダンスを測定するものである。
【０００７】
この装置によれば、動物に対してジャケット着用などを行う必要がなく、簡易迅速に計測を行うことができる。インピーダンス測定では、外部から電圧を印加するので、当該印加電圧は動物に対して影響のない程度に大きくでき、ノイズの影響も受けにくい。
【０００８】
仮に、特許文献２の装置を心電計測に用いるとした場合、心電計測は心臓による微小な電圧を測定するものであるから、ノイズの影響を避けることができない。
【０００９】
そこで、この発明は、簡易迅速でありながらノイズの影響を抑えて心電図を計測することのできる装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、この発明の独立して適用可能な特徴を列挙する。
【００１１】
(1)(2)この発明に係る動物用心電計測装置は、動物の各足の裏側に接するように配置された複数の電極板と、複数の電極板の下に設けられた絶縁板と、絶縁板の下に設けられ、複数の電極板に重畳するノイズを均一化するための導電部材と、前記複数の電極板に接続された心電計とを備えた動物用心電計測装置。
【００１２】
したがって、ノイズの影響を低減することができ、心電図の計測を正確に行うことができる。
【００１３】
(3)この発明に係る動物用心電計測装置は、複数の電極板が、所定高さの隔壁によって分離されていることを特徴としている。
【００１４】
したがって、動物の足の動きを規制して、正しい電極の上に保持することができる。
【００１５】
(4)この発明に係る動物用心電計測装置は、導電部材は、前記複数の電極板の裏面を少なくとも覆う大きさのステンレス材で構成されていることを特徴としている。
【００１６】
したがって、ノイズ低減作用がより安定する。
【００１７】
(5)この発明に係る動物用心電計測装置は、電極板の上面は、粗面に形成されていることを特徴としている。したがって、計測中に動物の足が電極板の上を滑って外れてしまうことを防止することができる。
【００１８】
(6)この発明に係る動物のための心電図計測方法は、心電計に接続された複数の電極板を用いて動物の心電図を計測する方法であって、前記複数の電極板に重畳するノイズを均一化するための導電部材を用意し、当該導電部材の上に絶縁板を用意し、当該絶縁板の上に動物の各足に対応するように配置された複数の電極板を用意し、当該複数の電極板の上面に、動物の各足の裏側が接するようにして心電図を計測する方法。
【００１９】
したがって、ノイズの影響を低減することができ、心電図の計測を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】静電誘導によるＨＵＭノイズの発生を示す等価回路である。
【図２】一実施形態による電極部分の構造を示す模式図である。
【図３】静電誘導によるＨＵＭノイズの原因を示す模式図である。
【図４】導電部材１０によるＨＵＭノイズ低減作用を説明するための模式図である。
【図５】この発明の一実施形態による心電計測装置の構成図である。
【図６】電極近傍の断面図である。
【図７】電極近傍の裏面図である。
【図８】接続コード取り付け部分の断面図である。
【図９】他の例による電極部分の構造図である。
【図１０】分離壁５を設けた場合の図である。
【図１１】導電部材１０がない状態で計測した心電図である。
【図１２】導電部材１０が無い状態で計測したときの、ＨＵＭノイズである。
【図１３】導電部材１０がある状態で計測した心電図である。
【図１４】導電部材１０がある状態で計測したときの、ＨＵＭノイズである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．本発明に係る実施形態の原理
1.1交流電源由来のノイズ
心電計測装置においては、微弱な電圧を計測するものであるから、商用の交流電源からの交流ノイズ（ＨＵＭノイズ）の影響を受けやすい。
【００２２】
交流ノイズの発生原因は、概ね、以下の３つであると考えられている。
【００２３】
(1)交流電源からの電磁誘導
心電計の動作電圧（直流）を得るために、交流電源を整流して用いている場合に、当該交流電源から生じるノイズである。交流電源の配線に電流が流れると磁力線が発生する。当該磁力線が、電極から心電計に導くための誘導コード、電極、被検動物と交差し、起電力を生じてノイズとなるものである。
【００２４】
これに対し、一般的には配線から磁力線が漏れないようにする等の対策がなされている。なお、交流電源を用いずに、電池などによって駆動するようにすれば、このノイズは防止することができる。
【００２５】
(2)交流電源からの漏れ電流
これも、心電計の動作電圧（直流）を得るために、交流電源を整流して用いている場合に、当該交流電源から生じるノイズである。交流電源の配線部分から、誘導コードを経て、被検動物、床に流れる漏れ電流などが、ノイズとして心電図に混入するものである。
【００２６】
この漏れ電流によるノイズも、交流電源を用いずに、電池などによって駆動するようにすれば防止することができる。
【００２７】
(3)静電誘導
壁や天井に配線してある交流電源のコードと被検動物、電極がコンデンサを形成した状態となって、その間に交流電流が流れノイズとなるものである。心電計のために交流電源を用いていなくとも、蛍光灯や他の機器のために交流電源のためのコードが配線されている環境で使用する場合には、生じる可能性がある。
【００２８】
本実施形態では、主として、上記のうち３番目の静電誘導のノイズについてこれを軽減する構造を実現している。したがって、電池駆動の心電計においてはノイズの影響を大幅に軽減することができる。また、交流電源を用いる場合であっても、少なくとも、静電誘導に関するノイズの低減を行うことができるという効果がある。
【００２９】
1.2静電誘導によるノイズ
動物用心電計測装置は、多くの場合、動物病院などの診察室で用いられる。その診察室においては、天井裏等に蛍光灯や機器に電力を供給するための交流電源のコードが配線されている。この交流電源のコードの電圧は、周囲に電界を生成する。この電界により、動物用心電計測装置の回路が影響を受ける現象が、静電誘導である。特に、電極は面積が大きいため、電極が静電誘導によって交流電源のコードからのノイズ（ＨＵＭノイズ）を受ける可能性が高い。
【００３０】
これを等価回路にて示したのが、図１である。ノイズ源である交流電源のコード２０と動物用心電計測装置の電極２４が、両者間の浮遊静電容量２２を介して、電流経路が形成されている。この等価回路から分かるように、ノイズ源２０の電圧Ｖnが大きいほど、浮遊コンデンサ２２の静電容量Ｃsが大きいほど、静電誘導によるＨＵＭノイズが大きくなる。また、浮遊静電容量Ｃsは、交流電源のコード２０と電極２４の距離が小さいほど、電極２４の面積が大きいほど、大きくなる。
【００３１】
多くの場合、浮遊静電容量Ｃsは数ｐＦ以下の極微小な値である。したがって、電極２４を含む回路のインピーダンスをこれよりも小さくできれば、分圧により静電誘導によって生じるノイズ電圧を小さくすることができる。しかし、被検動物、電極２４を含めた心電計測装置のインピーダンスはかなり大きいため、ノイズの影響を受けやすい。
【００３２】
1.3ノイズ低減の原理
図２に、実施形態による電極付近の構造を模式的に示す。この実施形態では、４つの電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬに測定対象である動物３０の足を載せて、心電図を計測するようにしている。すなわち、足の裏に電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬを接触させ、この電極間の電圧を計測するようにしている。
【００３３】
４つの電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬは、それぞれ、右前足、左前足、右後足、左後足に対応している。電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの下には、絶縁板８が設けられ、さらにその下には導電部材１０が設けられている。
【００３４】
この実施形態では、電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの下に、絶縁板８を介して、導電部材１０を設けることで、心電計に対するＨＵＭノイズの影響を低減するようにしている。
【００３５】
その原理を説明するため、まず、図３に、導電部材１０が無い状態におけるＨＵＭノイズの発生状況を示す。交流配線のコードと各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬとの間に、浮遊容量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が生じる。また、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬと大地との間に、浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４が生じる。したがって、浮遊容量Ｚ１、電極ＦＲ、浮遊容量ＺＧ１の経路にて回路が形成され、ＨＵＭノイズが電極ＦＲに重畳する。同様に、他の電極ＦＬ、ＢＲ、ＢＬについても、対応する浮遊容量により回路が形成され、ＨＵＭノイズが重畳する。
【００３６】
ここで、心電計は電極間の電圧を計測するものであるから、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬに同じ電圧のノイズが重畳した場合、相殺されて計測結果には影響がでない。つまり、浮遊容量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が等しく、浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４が等しい場合には、ＨＵＭノイズが相殺されてその影響を受けないことになる。
【００３７】
しかし、現実の使用環境においては、診察室内の備品などの影響により、これら浮遊容量が等しくならない。特に、診療室内の天井側よりも、床に近い側に備品や機器が置かれることが多いので、浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４にアンバランスが生じる。したがって、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬに不均一なノイズが重畳し、これが心電図にノイズとして現れることになる。
【００３８】
これを解消するため、この実施形態では、図２に示すように、絶縁板８の下に導電部材１０を設けている。この時の、浮遊容量の状況を図４に示す。交流配線のコードと各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬとの間に、浮遊容量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４が生じるのは、図３と同様である。
【００３９】
また、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬと、導電部材１０との間に浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４が生じる。ただし、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬと導電部材１０は近接して配置されており、いずれの電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬと導電部材１０との間も同じ条件（絶縁板８が存在するのみ）である。したがって、浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４はほぼ等しいものとなる。
【００４０】
導電部材１０と大地との間にも浮遊容量ＺＧ０が生じるが、これは導電部材１０を介して全ての電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの経路に接続されることになる。すなわち、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬについて等しく浮遊容量ＺＧ０が作用することになる。
【００４１】
したがって、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの大地側の浮遊容量は、それぞれ、ＺＧ１とＺＧ０の直列、ＺＧ２とＺＧ０の直列、ＺＧ３とＺＧ０の直列、ＺＧ４とＺＧ０の直列となる。前述のように、浮遊容量ＺＧ１、ＺＧ２、ＺＧ３、ＺＧ４はほぼ等しくなるので、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの大地側の浮遊容量もほぼ等しいものとなる。
【００４２】
天井側の浮遊容量Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４は、本来差が少ないものであるから、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬに重畳するＨＵＭノイズはほぼ等しいものとなる。したがって、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬ間の電位を測定する心電図において、ＨＵＭノイズの影響を小さくすることができる。
【００４３】
なお、上記の原理より、各電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの面積は等しくすることが好ましい。また、導電部材１０の大きさは、電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬをあわせた面積よりも大きく、電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬの裏面を覆うことのできる大きさであることが好ましい。
【００４４】
２．実施形態による心電計測装置
図５に、この発明の一実施形態による動物用心電計測装置の電極部分の平面図を示す。ステンレス材よりなる４つの電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲが配置されている。電極ＦＬは左前足用の電極であり、電極ＦＲは右前足用の電極であり、電極ＢＬは左後足用の電極であり、電極ＢＲは右後足用の電極である。この実施形態では、各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの大きさ（面積）を等しくしている。また、動物の足が滑らないように、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの上面を粗面加工しておくことが好ましい。
【００４５】
４つの電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲは、分離絶縁部材４によって絶縁されて配置されている。電極部分の断面図を図６に示す。電極間に設けられた分離絶縁部材４の上面は、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの上面と等しい高さになるように形成されている。これにより、表面の凹凸を無くして、水洗いなどの清掃が容易となっている。
【００４６】
図６に示すように、各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの下には絶縁板８が、ほぼ同じ大きさで設けられている。この実施形態では、絶縁板８としてポリ塩化ビニルのシートを用いている。なお、ゴム、シリコン、プラスチックなどを用いるようにしてもよい。さらに、その下には、ステンレズ材よりなる導電部材１０が設けられている。
【００４７】
図５に示すように、各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの裏面からは、接続コード６が引き出され、電池駆動の心電計５０に導かれている。また、この実施形態では、導電部材１０は、４つの電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲを合計した面積よりも大きく、絶縁板８を介して４つの電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲを覆う大きさに形成されている。この実施形態では、導電部材１０を厚く形成し（０．５ｍｍ〜３ｃｍ程度）、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲを安定に保持できるようにするとともに、ノイズ均一化作用を大きくとれるようにしている。
【００４８】
この実施形態では、導電部材１０としてステンレス材を用いているので、計測時に動物の体液などで汚れた場合であっても、腐食せず容易に水洗いを行うことができる。
【００４９】
また、導電部材１０の四隅に脚を設けて、所定の高さにして用いるようにすれば作業性がよい。
【００５０】
図７に、絶縁板８を裏側から見た図を示す。絶縁板８の各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲのコーナー部分に対応する位置には貫通穴が設けられ、ネジ部材４０が各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲに固定されている。このネジ部材４０近傍の断面図を、図８に示す。溶接などにより電極ＢＲに固定接続された導電性のネジ部材４０には、接続コード６の端部に設けられたワッシャ４６がはめ込まれ、ナット４４によって固定されている。
【００５１】
上記のようにして電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲに接続された接続コード６は、絶縁板８の凹部に収納されて、外部に引き出される（図７参照）。なお、図７に示すように、接続コード６の引き出し部分を保護するため、裏側からカバープレート４２（ネジ止めなどで固定する）によって接続コード６を保持するようにしている。
【００５２】
なお、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲと分離絶縁部材４の間の隙間などには、シリコンボンドを充填し、水洗いの際の水分が入り込まないようにしている。
【００５３】
３．その他の実施形態
(1)上記実施形態においては、電池駆動の心電計５０を用いている。しかし、交流電源駆動の心電計を用いるようにしてもよい。この場合であっても、少なくとも、静電誘導によるＨＵＭノイズの影響を低減することができる。
【００５４】
(2)上記実施形態では、絶縁板８と分離絶縁部材４を別部材として構成している。しかし、これを一体化して形成するようにしてもよい。
【００５５】
(3)上記実施形態では、図５に示すように、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの外側にも分離絶縁部材４を設けている。しかし、図９に示すように、外側には分離絶縁部材４を設けないようにしてもよい。このようにすれば、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲに若干の寸法誤差が生じても、組立が容易である。
【００５６】
(4)上記実施形態では、清掃などのために、電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの上面と分離絶縁部材４の上面をフラットにしている。しかし、図１０に示すように、分離絶縁部材４の上に分離壁５を設けるようにしてもよい。図においては、長手方向の分離絶縁部材４上に設ける分離壁５のみを示しているが、短手方向の分離絶縁部材４上にも分離壁５を設けるようにしてもよい。
【００５７】
この分離壁５により、動物が電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの上に足を載せた際に、対応しない電極に足を動かそうとするのを規制することができる。規制という目的からは分離壁５は高い方が好ましい。しかし、上面がフラットではなくなるので清掃がしづらくなるという問題がある。
【００５８】
そこで、図１０の例では、高さを２ｃｍとし断面を半円形状とし、清掃に支障がないようにしている。
【００５９】
(5)上記実施形態では、４つの電極を有する動物用心電計測装置について説明をした。しかし、複数の電極を平面的に配置する動物用心電計測装置一般に適用することができる。また、人間用心電計測装置などについても、電極を複数平面的に配置する場合には、同様に適用することができる。
【００６０】
(6)上記実施形態では、心電計測装置について説明した。しかし、電極間の電位を計測する装置であれば、静電誘導によるＨＵＭノイズの影響を低減するために、適用することができる。
【００６１】
(7)上記実施形態では、導電部材１０をアースせずに用いている。しかし、これをアースして用いてもよい。
【００６２】
(8)上記実施形態では、各電極ＦＬ、ＦＲ、ＢＬ、ＢＲの面積を同じにしている。これにより、ノイズ低減を効果あるものとしている。
【００６３】
しかし、足と電極との接触の確実性などを求めるため、ノイズ低減効果が幾分か低下することは承知の上で、動物の種類や足の乗やすさを考慮して異なる大きさとしてもよい。この場合、前足よりも後足のための電極ＦＬ、ＦＲを大きくすることが好ましい。
【００６４】
４．実施例
図４に示す構造の電極を用いて、導電体１０の静電誘導によるＨＵＭノイズ低減効果を検証した。電極ＦＲ、ＦＬ、ＢＲ、ＢＬは、それぞれ４００ｍｍ×６００ｍｍの大きさとした。導電部材１０として導電性布（９５０ｍｍ×１３５０ｍｍ）を用い、電極の合計面積と等しい大きさとした。
【００６５】
実験は、導電部材１０を用いた場合と用いない場合の双方で心電図を計測し、それぞれの場合のＨＵＭノイズ成分を抽出することで行った。
【００６６】
図１１に、導電部材１０を用いずに計測した心電図を示す。この心電図を、電源周波数（５０Ｈｚ）に等しい通過フィルタをとおし、ＨＵＭノイズを抽出した。その結果が、図１２である。この例では、ＨＵＭノイズの平均振幅は１６２μＶであった。
【００６７】
次に、図１３に、導電部材１０を用いて計測した心電図を示す。また、図１４に抽出したＨＵＭノイズを示す。ここでは、ＨＵＭノイズの平均振幅は４６μＶであった。
【００６８】
このように、導電部材１０を用いることで、ＨＵＭノイズが１６２μＶから４６μＶに低減したことが明らかとなった。
【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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