(57)【要約】【課題】本発明は、歯科用などの光断層画像取得装置に関するもので、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。【解決手段】光源２０と、この光源から出た光を分割する分割部２１と、この分割された一方の光を、光入出部から測定対象４に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部２から測定光として取り込むブローブ１と、前記分割部２１によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡２２と、この参照鏡２２からの経路補正された光と、前記プローブ１が取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部２３と、この干渉部２３で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部２５と、を備え、前記断層画像用演算部は、前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、透過性のカバー体からの後方反射光による信号を除去する非測定光除去手段５０を設けた。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、透過性のカバー体を設けた光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備え、
前記断層画像用演算部は、前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、透過性のカバー体からの後方反射光による信号成分を干渉光の周波数成分演算結果から除去する非測定光除去手段を設けた光断層画像取得装置。
【請求項２】
前記非測定光除去手段は、所定の周波数以下の干渉光の成分を除去した請求項１に記載の光断層画像取得装置。
【請求項３】
前記非測定光除去手段は、前記断層画像用演算部での干渉光の周波数スペクトラムの演算結果から、所定の周波数以下の領域で、所定の大きさ以上のスペクトラムをもつ周波数を測定し、この周波数以下の成分を除去する構成とした請求項１または２に記載の光断層画像取得装置。
【請求項４】
前記分割部から参照鏡を経由して干渉部までの光学経路長は、前記分割部から前記光屈折部材、または、透過性のカバー体を経由して干渉部までの光学経路長以下となるように構成した請求項１から３のいずれか一つに記載の光断層画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、医療用として活用される光断層画像取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用として活用される光断層画像取得装置の構成は、以下のような構成となっていた。
【０００３】
すなわち、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を光入出部から測定対象に照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備えた構成となっていた（例えば、これに類似する技術は下記特許文献１に記載されている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１５４２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来例における課題は、正確な光断層画像が取得できないことであった。
【０００６】
すなわち、上記従来の光断層画像取得装置では、測定対象の断層画像情報を取得するために、光を測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を測定光として取り込んでいたプローブを備えていたが、このプローブを測定対象に対して照射しやすいように光軸を変えるための、プリズム等の光屈折部材や、プローブの衛生面を向上させるための、透過性のカバー体を光入出部に備えた構成となっていた。
【０００７】
このようにすると、プローブの光の照射方向を変更できるので、プローブの利便性が向上し、また、透過性のカバー体を光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるので、プローブの衛生面を向上することができるが、測定対象の断層画像が正確に取得できないという現象が発生した。
【０００８】
本発明者は、このような測定対象の断層画像が正確に取得できない原因を鋭意検討する中で、測定対象に対する光の経路に設けられたプリズム等の光屈折部材や、透過性のカバー体から後方に反射する微量の光が測定光に混入することが、結論として測定対象の断層画像が正確に取得できない原因であるということを見いだした。
【０００９】
そこで本発明は、正確な断層画像を取得することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために本発明は、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、透過性のカバー体を設けた光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備え、前記断層画像用演算部は、前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、透過性のカバー体からの後方反射光による信号成分を干渉光の周波数成分演算結果からから除去する非測定光除去手段を設け、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、透過性のカバー体を設けた光入出部から測定対象に向けて照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備え、前記断層画像用演算部は、前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、透過性のカバー体からの後方反射光による信号成分を干渉光の周波数成分演算結果からから除去する非測定光除去手段を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００１２】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けたプリズム等の光屈折部材や、透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する信号を、測定対象の断層画像情報から除去するので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態の使用例を示す斜視図
【図２】その斜視図
【図３】その表示部の正面図
【図４】その分解斜視図
【図５】その分解斜視図
【図６】その主要部の分解斜視図
【図７】その主要部の分解斜視図
【図８】その主要部の分解斜視図
【図９】その主要部の分解正面図
【図１０】その電気的なブロック図
【図１１】その主要部の使用時の断面図
【図１２】その表示部の正面図
【図１３】その干渉光の周波数スペクトラム図
【図１４】その表示部の正面図
【図１５】その干渉光の周波数スペクトラム図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００１５】
図１において、１はプローブ本体で、このプローブ本体１の前方には、光入出部２が突出した状態で装着されている。
【００１６】
あとで詳細に説明するが、この図１に示すように、本実施形態における光断層画像取得装置は、口腔３内に光入出部２を差し入れ、歯４のＸ軸方向の光断層画像をＹ軸方向に連続的に取得するものである。
【００１７】
さて、プローブ本体１は、図２に示すように片手で保持できるように筒形状をしており、後端には、ケーブル５を介して制御ボックス６が接続されている。なお、ケーブル５内には、光入出力用や電気的信号用の配線が収納されている。
【００１８】
また、プローブ本体１内には、図４から図９に示すごとく、測定用の近赤外光（１３１０ナノメートル）を平行光とするコリメータレンズ７を有し、このコリメータレンズ７からの近赤外光は、光走査部８で一軸方向に走査され、続いて、それに直交する方向に移動後、再び一軸方向に走査される、つまり、従来のブラウン管テレビにおける画像形成のための走査状態と同じ状態で走査される。
【００１９】
そして、この走査された光が、波長分離ミラー９、プリズム１０を介して図１の歯４に図４、図６のごとく照射される。この照射は、図３に示す表示部１２の画像からも理解されるように、歯１１のＸ軸方向に走査され、そのＸ軸方向の走査時における断層画像は、図３上方の表示部１３に表示される。
【００２０】
この表示部１３には、下方の表示部１２では、発見されなかった虫歯１４が断層画像で表示されている。たとえば、虫歯１４は、歯１１の表面では、わずかな黒シミにしか見えなかったものが、断層画像を撮れば表示部１３のごとく、下方には大きく開口した状態であることが確認でき、この時には、直ちに虫歯治療を行うことになる。つまり、早期治療が可能になるものである。
【００２１】
つづいて、次の瞬間には、Ｙ軸方向にわずかに移動した状態で、再びＸ軸方向の走査が行われ、この時の画像は、再び表示部１３に表示される。もちろん、このようにＸ軸方向の走査ごとに、直ちに表示部１３にその断層画像を表示させなくても、後で歯科医の手操作により、画像を１枚ずつ送りながら確認することもできる。
【００２２】
さて、このような画像をつくるために、波長分離ミラー９の下方には、図６、図７に示すごとく照明用の発光素子１５が配置され、この発光素子１５からの光は、波長分離ミラー９で反射され、プリズム１０を介して歯１１に照射される。この照射により、歯から反射され、光入出力開口部１０ａからプリズム１０に入射した光は、再びプリズム１０で反射され、続いて、波長分離ミラー９で反射され、カメラ１６にて画像として検出され、それが、上述した表示部１２に示す画像となる。
【００２３】
つまり、画像１２は、現在どの歯１１の断層画像を得ようとしているかということを、表示するためのものであって、この表示部１２の画像を見ながら、図４および図６に示す赤外光の走査が行われる。
【００２４】
このように、走査された赤外光は、波長分離ミラー９を直進し、コリメータレンズ７を介して制御ボックス６にもどり、ここで画像処理され、この処理後の画像が図３の表示部１３に表示されている。つまり、図３は、制御ボックス６の表示部１７を示している。
【００２５】
ここで、制御ボックス６における画像処理について説明する。
【００２６】
図１０における光源１８は波長掃引光源で、この光源１８から出た光は分割部１９で分割され、その一部がケーブル５を介して光走査部８に供給され、上述した歯４に対する上述したＸ軸方向とＹ軸方向への走査が行われるものとなる。
【００２７】
また、分割部１９で分割された残りの光は、参照鏡２０で反射され、それが干渉部２１に供給される。干渉部２１では、参照用２０で反射された光と、光走査部８、ケーブル５を介して戻った光とを干渉をさせ、受光部２２で電気信号に変換し、それを断層画像用演算部２３に供給する。
【００２８】
制御部２４は、観察画像用演算部２５を制御し、図３に示す表示部１２に観察画像をリアルタイムに表示させる。また、断層画像用演算部２３は、制御部２４で制御され、図３に示す表示部１３の断層画像を表示させる。
【００２９】
本実施形態における光走査部８は、図４、図６、図８に示すガルバノミラー２６を一軸方向（図６のＸ方向）に揺動させる第１のモータ２７と、この第１のモータ２７を前記一軸とは直交する他軸方向（図６のＹ軸方向）に揺動させる第２のモータ２８とを有し、前記第１のモータ２７と第２のモータ２８を、図６に示すごとく、ほぼ平行方向に配置した。
【００３０】
具体的には、図６に示すごとく、第１のモータ２７を、Ｌ字型のホルダ２９の水平部分３０で保持し、このＬ字型ホルダ２９の垂直部分３１を、第２のモータ２８で駆動される駆動軸（図５、図９の３２）に連結している。駆動軸３２は、プローブ本体１に固定された軸受け３３に軸支され、その一端側が、上述したホルダ２９の垂直部分３１に固定され、他端側には、ウォームホイール３４が固定されている。
【００３１】
また、ウォームホイール３４には、第２のモータ２８のウォームギア３５が噛み合っており、これにより、第２のモータ２８により、ホルダ２９を介して第１のモータ２７を揺動させることができる。この揺動は、ガルバノミラー２６を揺動させ、これにより、図６のＹ軸方向への移動が可能となる。
【００３２】
つまり、第１のモータ２７でガルバノミラー２６を揺動させることで、図６のＸ軸方向への走査ができ、また、第２のモータ２８でガルバノミラー２６をモータ２７とともに揺動させることで、Ｙ軸方向への走査が行える。
【００３３】
本実施形態においては、このようにガルバノミラー２６によるＸ軸方向とＹ軸方向の走査を行わせるための、第１、第２のモータ２７、２８をほぼ並行状態に配置したので、図４から図９に示すごとく、プローブ本体１は小型化され、よって、歯科医は片手で簡単に操作することができるものとなる。
【００３４】
なお、図８、図９に示すごとく、第１のモータ２７には、電力供給および制御信号を供給するためのリード線３６を接続しているが、このリード線３６の一端側の接続部から、このリード線３６のプローブ本体１への保持部３７までの部分をほぼＳ字型とし、これにより、第１のモータ２７が揺動するときの負荷が小さく、また、往復で負荷がほぼ同じになるようにしている。
【００３５】
以上の構成において、以下本実施形態における最も大きな特徴点について説明する。
図１１はプローブ本体１の光入出部２が、口腔内に挿入された場合の断面構造を示した図である。上述したように、プローブ本体１の前方には光入出部２が設けられ、その先端には、光屈折部材であるプリズム１０が設けられ、さらには透過性のカバー体である保護カバー３８が光入出部２の先端の開口を覆うようにして設けられている。
【００３６】
上述したように、光プローブ本体１側から入射した光は、光屈折部材であるプリズム１０によって屈折され、透過性のカバー体である保護カバー３８を通って測定対象である歯４に照射される。歯４に照射された光は、反射して再び保護カバー３８からプリズム１０を経由してプローブ本体１側に測定光として返っていくのである。
【００３７】
この場合に問題となるのが、測定対象の歯４に光を照射する際に、この光がプリズム１０の界面３９、または、保護カバーの界面４０を完全に通過しないで、いくらかの光が後方への反射光４１として測定光に混入してプローブ本体１側に返されてしまうことである。
【００３８】
この反射光４１が混入した測定光は、干渉部２３において参照鏡２２からの参照光と干渉して干渉光が生成されるため、干渉光に反射光４１が混入してしまうこととなる。その結果、この干渉光から得られる光断層画像は、結果として、正確な測定対象の断層画像を表示できなくなってしまうのである。
【００３９】
では、反射光４１が断層画像にどのような影響を及ぼすかについて具体的に説明をする。
【００４０】
図１２に歯の光断層画像を示す。表示画面４２には歯の断層画像４３が表示されているが、この表示画面４２の上方には、上述したプリズム１０の界面３９、または、保護カバーの界面４０による後方への反射光４１の影響として、界面線４４が表示されている。
【００４１】
この表示画面４２のＡラインにおける干渉光の周波数スペクトラムの図を図１３に示す。
【００４２】
測定対象の歯の光断層画像は、干渉光の周波数スペクトラムを解析することにより得ることができる。干渉光の周波数スペクトラムは、その周波数の低い領域からプローブに近い箇所の情報を得ることができる。歯の表面は、この干渉光の周波数スペクトラムの第２のピーク４５に相当しており、歯の深さ方向に相当するスペクトラムは、第２のピーク４５より高い周波数の領域を解析することで得ることができる。
【００４３】
上述した界面線４４は、干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６に相当する。表示画面４２において、この界面線４４を含んだ上方の表示領域は、測定対象である歯の断層情報には必要ではない領域となる。すなわち、歯の断層情報を得るためには、干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６を含んで、この第１のピークの周波数４７より低い周波数の領域の干渉光のスペクトラムの情報を除去し、このスペクトラムを解析、演算することにより正確な歯の断層画像を得ることができるのである。
【００４４】
さて、次にどのようにして、この第１のピークの周波数４７より低い周波数の領域の干渉光のスペクトラムの情報を除去するかについて説明する。
【００４５】
図１４に、プローブ単体の状態での干渉光より得られた断層画像を示す。また、図１５には、このときのＡラインの干渉光の周波数スペクトラムの分布を示す。
【００４６】
このようにプローブ単体で干渉光を測定した場合は、界面線４４のみが表示されるため、この干渉光のスペクトラム分布においても、第１のピーク４６のゲイン（大きさ）と、その周波数４７を測定することができる。この周波数４７を予め測定しておき、測定対象の干渉光を測定した際には、この干渉光の周波数スペクトラムの情報から、周波数４７含んで、この周波数より低い領域の干渉光の周波数スペクトラムの情報を除去することで、測定対象の正確な断層画像情報を得ることが可能となる。
【００４７】
プローブ単体での干渉光を測定する方法としては、例えば、図１において制御ボックス６の上面に設けたプローブ設置部４８に置いた状態で、干渉光を測定することにより、プローブ単体での測定が可能となる。
【００４８】
次に、もう１つの界面線４４の除去の方法について説明する。
【００４９】
まず、測定対象を計測して得られた干渉光のスペクトラムについて、低い周波数側からスペクトラムのピークを解析し、所定の周波数より低い周波数側に現れた、所定の大きさ以上のピークをもったスペクトラムの周波数を取り込み、この周波数を含んだ、この周波数以下の成分を除去することで測定対象の断層情報のみを取り込むことが可能となる。
【００５０】
この場合、界面線４４が干渉光の周波数スペクトラムの領域において、どの周波数領域に現れるのかを予め調整しておく必要がある。本発明の実施の形態における光断層情報の測定方法は、図１０に戻って説明すると、光源２０から出た光は、分割部２１で２つに分割されて、一方は参照鏡２２までの光学経路長を経て干渉部２３に入り、他方は、上述したプローブの光入出部を経由して測定対象４に照射されて、測定対象４の反射光をプローブが測定光として取り込み、この測定光が干渉部２３に入る。干渉部２３で生成される干渉光では、上述した分割部２１から参照鏡２２を経由して干渉部までの光学経路長Ｘと、分割部２１からプローブの光入出部２の光学経路の先端、つまり、プリズム１０の界面３９、または、保護カバー３８の界面４０を経由して干渉部までの光学経路長Ｙとの差が干渉光のスペクトラムとして現れることになる。ここで重要なのは、前記光学経路長Ｘは、前記光学経路長Ｙよりも短くなくてはならないということである。すなわち、界面線４４に相当する、プリズム１０の界面３９、または、保護カバー３８の界面４０の後方側に、前記光学経路長Ｘと等しくなる点がくるように、光学経路長を設定しておかなければならない。
【００５１】
この設定方法としては、図１０を参照しながら説明すると、制御部２６は、プローブ単体での干渉光を断層画像用演算部２５に設けたＦＦＴ部４９で解析し、上述したように図１５における周波数スペクトラムの第１のピーク４６の周波数４７が所定の周波数以下となるように、参照鏡２２の位置を補正することによって設定が可能となる。
【００５２】
更には、この上記の状態で、非測定光除去手段５０において、第１のピーク４６の周波数以下の周波数スペクトラムの成分を除去することにより、測定対象４の正確な断層情報を生成できることとなる。
【００５３】
このように、前記分割部から参照鏡を経由して干渉部までの光学経路長Ｘが、前記分割部から前記プローブの光入出部を経由して干渉部までの光学経路長Ｙ以下となるように設計、および、調整することで、界面線４４による干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６の周波数４７を、所定の周波数以下に設定することが可能となる。
【００５４】
また、前記分割部から参照鏡を経由して干渉部までの光学経路長Ｘは、前記分割部から前記プローブの光入出部を経由して干渉部までの光学経路長Ｙと、ほぼ等しくなるように設計、および、調整することで、界面線４４による干渉光の周波数スペクトラムの第１のピーク４６の周波数４７は、ほぼ周波数０となるため、周波数スペクトラム上より、第１のピーク４６を除去することが可能となる。
【００５５】
上述したような、光学経路長の調整や、特定の周波数スペクトラムの除去は、装置の生産時点での調整も必要であるが、それだけでは十分ではない。その理由としては、本発明の実施の形態における装置の使用環境においても、プローブ本体の経年変化による光学経路長の変化や、機構的なずれ、あるいは、温度、湿度等の環境による影響で、光学経路長が変化し、そのため、使用時においても定期的に調整が必要となってくる。
【００５６】
そのために、上述した調整手段は、製品出荷時のみならず、製品出荷後の使用環境においても、使用時ごとにキャリブレーション調整を行うことが実質的には必要となってくるのである。
【００５７】
以上のように、本発明の実施の形態の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けたプリズム等の光屈折部材や、透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する信号を、測定対象の断層画像情報から除去するので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００５８】
また、光断層画像取得装置にプリズムや、保護カバーを使用できることにより、プローブの光の照射方向を変更が可能となるため、プローブの利便性が向上し、また、透過性の保護カバーをプローブの光入出部に設けたことで、唾液等がプローブ内に入ってくるのを防止できるため、プローブの衛生面を向上することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
以上のように本発明は、光源と、この光源から出た光を分割する分割部と、この分割された一方の光を、光屈折部材、または、透過性のカバー体を設けた光入出部から測定対象に照射し、その測定対象からの反射光を、前記光入出部から測定光として取り込むブローブと、前記分割部によって分割された他方の光の経路補正を行う参照鏡と、この参照鏡からの経路補正された光と、前記プローブが取り込んだ測定光と、を干渉させて干渉光を生成する干渉部と、この干渉部で生成された干渉光を演算処理して測定対象の断層画像情報を生成する断層画像用演算部と、を備え、前記断層画像用演算部は、前記プローブの光入出部に設けた前記光屈折部材、または、透過性のカバー体からの後方反射光による信号成分を干渉光の周波数成分演算結果から除去する非測定光除去手段を設けたものであるので、正確な光断層画像を取得することができる。
【００６０】
すなわち、本発明の光断層画像取得装置では、測定対象に光を照射する際に、測定対象に対するプローブの光入出部に設けたプリズム等の光屈折部材や、透過性のカバー体から後方に反射して測定光に混入する信号を、測定対象の断層画像情報から除去するので、正確な光断層画像を取得することができるのである。
【００６１】
したがって、たとえば、歯科用光断層画像取得装置として、広く活用が期待されるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１  プローブ本体
２  光入出部
３  口腔
４  歯
５  ケーブル
６  制御ボックス
７  コリメータレンズ
８  光走査部
９  波長分離ミラー
１０  プリズム
１１  歯
１２  表示部
１３  表示部
１４  虫歯
１５  発光素子
１６  カメラ
１７  表示部
１８  光源
１９  分割部
２０  参照鏡
２１  干渉部
２２  受光部
２３  断層画像用演算部
２４  制御部
２５  観察画像用演算部
２６  ガルバノミラー
２７  モータ
２８  モータ
２９  ホルダ
３０  水平部分
３１  垂直部分
３２  駆動軸
３３  軸受け
３４  ウォームホイール
３５  ウォームギア
３６  リード線
３７  保持部
３８  保護カバー
３９  プリズムの界面
４０  保護カバーの界面
４１  後方反射光
４２  表示画面
４３  歯の断層画像
４４  界面線
４５  第２のピーク
４６  第１のピーク
４７  第１のピークの周波数
４８  プローブ設置部
４９  ＦＦＴ部
５０  非測定光除去手段
【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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