(57)【要約】  入力装置によって生み出された特定の量の直線運動を、入力装置又は出力装置のいずれにも損傷を与えることなく、出力装置を正しく動作させるために必要とされる特定の量の直線運動へと転換する、直線運動補正器。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線運動補正器であって、
第１の端部で入力装置に、第２の端部で出力装置に動作可能に結合されるようになされた、ほぼ中空の内部を画成するハウジングと、
前記ハウジング内にほぼ収容されそれによって可動式に支持されるストローク補正器とを備え、前記ストローク補正器が、前記入力装置からの第１の特定の長さの直線運動を受け、第２の特定の長さの直線運動を前記出力装置へと伝達し、直線運動の前記第１及び第２の特定の長さが等しくない、直線運動補正器。
【請求項２】
前記ストローク補正器が、前記ハウジングによって枢動可能に支持される枢動ピンを有する少なくとも１つの補正器カムである、請求項１に記載の直線運動補正器。
【請求項３】
前記ストローク補正器カムが、前記第１の特定の長さの直線運動を前記入力装置から受けるための入力円と、前記第２の特定の長さの直線運動を前記出力装置に伝達するための出力円とをさらに備える、請求項２に記載の直線運動補正器。
【請求項４】
前記枢動ピン、前記入力円、及び前記出力円が、三角形の関係を画成する、請求項３に記載の直線運動補正器。
【請求項５】
前記三角形関係が、前記枢動ピンと前記入力円を結合する第１の区間、前記枢動ピンと前記出力円を結合する第２の区間、及び前記入力円と前記出力円を結合する第３の区間を含む、請求項４に記載の直線運動補正器。
【請求項６】
前記三角形の前記第１の区間の長さは、前記入力円が前記入力装置の動作軸から離れずに、直線運動の前記第１の特定の長さだけ直線的に動くことが可能になる長さから選択される、請求項５に記載の直線運動補正器。
【請求項７】
前記三角形の前記第２の区間の長さは、前記出力円が前記出力装置の動作軸から離れずに、直線運動の前記第２の特定の長さだけ直線的に動くことが可能になる長さから選択される、請求項５に記載の直線運動補正器。
【請求項８】
前記三角形の前記第２の区間の長さは、前記三角形の前記第３の区間を前記出力装置の動作軸の動作端に対して９０°に著しく近づけることなく、前記出力円が直線運動の前記第２の特定の長さだけ直線的に動くことが可能になる長さから選択される、請求項５に記載の直線運動補正器。
【請求項９】
前記三角形の前記第２の区間の長さは、前記三角形の前記第３の区間を、前記ハウジング内での直線運動のために前記ハウジングによって可動式に支持される動作プレートの平面に対して９０°に著しく近づけることなく、前記出力円が直線運動の前記第２の特定の長さだけ直線的に動くことが可能になる長さから選択される、請求項５に記載の直線運動補正器。
【請求項１０】
前記ストローク補正器が、
入力端と、出力端と、前記補正器ねじがその軸の周りで回転することができるが前記ハウジングと共に直線的に動くことができないように、前記ハウジングによって回転可能に支持される中央フランジとを画成する補正器ねじ、
前記補正器ねじに対する直線運動のみが可能になるように、前記ハウジング内に摺動可能に保持される入力ナット、及び
前記補正器ねじに対する直線運動のみが可能になるように、前記ハウジング内に摺動可能に保持される出力ナットを備える、請求項１に記載の直線運動補正器。
【請求項１１】
前記入力ナット及び前記補正器ねじの前記入力端は、前記入力ナットがオペレータ入力装置によって生み出される直線運動の前記第１の特定の長さだけ、前記補正器ねじの前記入力端に沿って直線的に変移されるとき、前記補正器ねじをその軸の周りで特定の角度回転させるように構成されたねじ山を有する、請求項１０に記載の直線運動補正器。
【請求項１２】
前記出力ナット及び前記補正器ねじの前記出力端は、前記補正器ねじがその軸の周りで前記特定の角度回転するとき、前記出力ナットを直線運動の前記第２の特定の長さだけ、前記補正器ねじの前記出力端に沿って直線的に変移させるように構成されたねじ山を有する、請求項１１に記載の直線運動補正器。
【請求項１３】
直線運動補正器において、
ほぼ中空の内部を画成するハウジングであって、前記記ハウジングが、第１の端部でオペレータ・インタフェース装置に、第２の端部で電気スイッチング装置に動作可能に結合するようになされ、前記オペレータ・インタフェース装置が、第１の特定の長さの直線運動を生み出すことができ、前記スイッチング装置が、正しい動作のために第２の特定の長さの直線運動を必要とし、直線運動の前記第１及び第２の特定の長さが等しくない、ハウジングと、
前記ハウジング内にほぼ収容され、それによって可動式に支持され、前記第１の特定の長さの直線運動を前記第２の特定の長さの直線運動に変換するストローク補正器とを備える、直線運動補正器。
【請求項１４】
前記ストローク補正器が、前記ハウジングによって枢動可能に支持される枢動ピンと、前記オペレータ・インタフェース装置からの前記第１の特定の長さの直線運動を受ける入力円と、前記第２の特定の長さの直線運動を前記スイッチング装置に伝達するための出力円とを有する、少なくとも１つの補正器カムである、請求項１３に記載の直線運動補正器。
【請求項１５】
前記枢動ピンと、前記入力円と、前記出力円との間の枢動する三角形関係によって、前記オペレータ・インタフェース装置からの、前記入力円によって受けられる前記第１の特定の長さの直線運動が、前記出力円によって前記スイッチング装置に伝達される前記第２の特定の長さの直線運動へと転換される、請求項１４に記載の直線運動補正器。  
【請求項１６】
前記ストローク補正器が、補正器ねじと、入力ナットと、出力ナットとを備える、請求項１３に記載の直線運動補正器。
【請求項１７】
前記補正器ねじが、入力端と、出力端と、前記補正器ねじがその軸の周りで回転することができるが前記ハウジングと共に直線的に動くことができないように、前記ハウジングによって回転可能に支持される中央フランジとを画成する、請求項１６に記載の直線運動補正器。
【請求項１８】
前記入力ナット及び前記出力ナットが、前記補正器ねじに対する直線運動のみが可能になるように前記ハウジング内に摺動可能に保持される、請求項１７に記載の直線運動補正器。
【請求項１９】
前記入力ナット、及び前記補正器ねじの前記入力端は、前記入力ナットが前記オペレータ・インタフェース装置によって生み出される直線運動の前記第１の特定の長さだけ変移されるとき、前記補正器ねじをその軸の周りで特定の角度回転させるように構成されたねじ山を有する、請求項１８に記載の直線運動補正器。
【請求項２０】
前記出力ナット、及び前記補正器ねじの前記出力端は、前記補正器ねじがその軸の周りで前記特定の角度回転されるとき、前記出力ナットを、前記スイッチング装置の正しい動作に必要とされる直線運動の前記第２の特定の長さだけ、前記補正器ねじの前記出力端に沿って直線的に変移させるように構成されたねじ山を有する、請求項１９に記載の直線運動補正器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オペレータ・インタフェース装置に関し、より詳細には、それぞれ異なる直線運動ストロークを有するオペレータ・インタフェース装置及び電気スイッチング装置と共に使用するための、直線運動補正器に関する。
【０００２】
本発明の特徴は、本発明の以下の詳細な説明を図面と併せて読むことでより明確に理解されるであろう。
【０００３】
本発明の一実施例を詳細に説明する前に、本発明は、本明細書で説明する構造の詳細に対する、又は図面に示すようなその適用に限定されないことを理解されたい。本発明は、その他の実施例が可能であり、その他様々な方法で実行及び実施することが可能である。さらに、本明細書で使用する用語及び専門用語は、説明のためのものであって、限定としてみなされるべきではないことを理解されたい。
【０００４】
（図面の詳細な説明）
図１は、制御盤、配電盤、又は同様の機器１８において、オペレータ・インタフェース装置など入力装置１０が、電気スイッチング装置又は接触モジュールなど出力装置１４に組み付けられた、典型的な構成を示す。動作を単純にするために、図１に示すように、入力装置１０は、プッシュボタン・オペレータなどの単純な直線運動装置とする。ただし、本発明のために、入力装置１０は、回転又はてこ運動を直線運動に転換するためのカムなどの手段を組み込む回転又はてこオペレータなど、直線運動又は変移を生み出すことができるいかなる入力装置とすることもできる。動作を単純にするために、図１に示す出力装置１４は、単純な接触モジュールとする。
【０００５】
図２Ａ及び図２Ｂは、図１の入力装置１０の２つの基本的な動作状態を示す。回転オペレータ又は多数ボタン・オペレータなどのより複雑な入力装置が、３つ以上の動作状態を有することができることを理解されたい。入力装置１０は通常、１つ又は複数の部品から構築することができるハウジング・アセンブリ２２を備える。ハウジング２２は、外部入力を受取る入力端３０、及び受取った外部入力を出力装置１４に伝送する出力端３４を有する、動作軸２６を実質的に取り囲み、摺動可能に支持する。ハウジング・アセンブリ２２は、出力端３８を画成し、出力端３８は、出力装置１４への取り付け手段（図示せず）、及び軸２６の直線運動を出力装置１４へとそれを通して伝達することができる開口４２を備える。動作軸２６は通常、ばね４６又は同様の偏倚装置によって、図２Ａで示すように、第１の又は正常な位置に偏倚される。外部入力に応答して、動作軸２６は、ハウジング・アセンブリ２２内で、図２Ｂに示すように、出力端部３８に隣接する第２の又は作動位置へと直線的に動く。入力装置１０が第２の（作動）位置にあるとき、動作軸２６の出力端部３８は、その第１の位置から、ある特定の直線距離又はストロークＤ１移動したことになる。通常、ストロークＤ１は、入力装置１０の内部構造によって固定されており、変更することができない。典型的なプッシュボタン装置では、動作軸２６は通常、外部入力がなくなるとすぐにその第１の位置に戻る。ただし、いくつかの入力装置１０は、動作軸２６がその第２の位置へと動かされたときに作動されるラッチ特徴を有することがある。このラッチ特徴は、入力装置１０のある特定の操作によってラッチが解放され、動作軸２６をその第１の位置に戻すことが可能になるまで、動作軸２６をその第２の位置に維持する。したがって、そのような入力装置１０の正しい動作には、動作軸２６の出力端３４が、特定の直線距離Ｄ１を完全に移動できることが必要である。
【０００６】
図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、図１の出力装置１４の３つの基本的な動作状態を示す。出力装置１４、すなわち接触モジュールは、直線可動動作軸５４を部分的に取り囲み支持するハウジング・アセンブリ５０、第１対の固定電気接触子５８及び６２、並びに第２対の固定電気接触子６６及び７０を備える。動作軸５４は、ハウジング５０から、ハウジング・アセンブリ５０の第１の開口８２内に画成された開口７８を通って外側に延びる、動作端７４を有する。第１の端部８２は、動作軸５４の動作端７４を、開口４２を通して入力装置の動作軸２６の動作端３４に係合させることができるよう、入力装置１０の動作端３８に取り付けるように構成される。動作軸５４は、各端部に１対の橋絡接触子９０を有する導電ブリッジ８６を支持する。第１の動作状態で、動作軸５４及びその動作端７４は通常、ばね９４又は同様の偏倚装置によって、図３Ａに示すような第１の位置に偏倚される。この第１の位置で、橋絡接触子９０は、第１対の固定接触子５８及び６２に係合し、それによって、第１対の固定接触子５８及び６２の間の電気経路を完成させ、それらを常閉（ＮＣ）接点として規定する。第２対の固定接触子６６及び７０は、橋絡接触子９０によって係合されず、したがって、常時開（ＮＯ）接点である。偏倚手段９４は、ブリッジ８６をわずかにしならせるのに十分な力をもたらし、それによって、橋絡接触子９０と第１対の固定接触子５８及び６２との間の良好な電気接続を保証する。図３Ｂに示すように第２の動作状態で、動作軸５４の動作端７４は、第１の位置から、ハウジング・アセンブリ５０の第１の端部８２に隣接し又はそれと一致する第２の位置へと、特定の直線距離又はストロークＤ２だけ変移されている。この第２の位置で、橋絡接触子９０は、第１対の固定接触子５８及び６２から離れており、それによってそれらの間の電気経路を開き、且つ、第２対の固定接触子６６及び７０を係合させており、それによってそれらの間に電気経路を完成させる。動作軸５４が特定の直線距離Ｄ２変移することによって、ブリッジ８６をわずかにしならせるのに十分な力がもたらされ、それによって、橋絡接触子９０と第２対の固定接触子６６及び７０との間の良好な電気接続が保証される。第３の動作状態で、動作軸５４の開端７４は、ストロークＤ２の約半分（Ｄ２／２として示す）変移されている。したがって、第１又は第２対の固定接触子５８及び６２、又は６６及び７０はそれぞれいずれも、完全な電気経路をもたない。この状態は通常、単純なプッシュボタン・タイプの入力装置１０ではもたらされないが、回転動作可能な入力装置１０によって一般に支持される。これらの動作の説明から、両装置が正しく動作するために、入力装置１０のストロークＤ１が、動作許容範囲内で出力装置１４のストロークＤ２と等しくなければならないことが分かる。これは一般に、入力装置１０及び出力装置１４が、同じ製品ライン、シリーズ又は製造業者から選択される場合は問題ではない。ただし、１つの製品ライン、シリーズ、又は製造業者からの入力装置１０を、別の製品ライン、シリーズ、又は製造業者からの出力装置１４と対合させることが必要とされるか望ましい場合、いくつかの事態が発生する可能性がある。
【０００７】
図４Ａ及び図４Ｂは、入力装置１０の動作部品が、それが取り付けられることになる出力装置１４の動作部品に対応しない場合に生じる可能性があるいくつかの事態のうちの２つを示す。図示した状態は、本発明の動作を説明するために使用される。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、入力装置及び出力装置が第１の又は正常な位置にあり、入力装置動作軸２６のストロークＤ１が出力装置動作軸５４のストロークＤ２未満である場合、入力装置動作軸２６の動作端３４は、出力装置動作軸５４の動作端７４に係合するために正しく配置されない。この実施例で、軸２６の動作端３４は、ハウジング・アセンブリ２２の動作端３８を閉じるように配置される。したがって、出力装置１４の動作軸５４は、部分的に押圧されており、変移ばね９４によってその第１の位置（破線で示す）に動かすことができない。この状態では、入力装置１０がその第１の位置にあるときに、橋絡接触子９０を第１対の固定接触子５８及び６２に係合させることができない。さらに、ストロークＤ１がストロークＤ２未満であるので、図４Ｂに示すように、入力装置１０は、出力装置１４の動作軸５４をその第２の又は作動位置に正しく配置することができない。ただし、これら及びその他の状態は、本明細書で開示するように、ストローク補正器を、入力装置１０と出力装置１４の間に配置することによって修正することができる。
【０００８】
図５は、入力装置１０、出力装置１４、及び、本発明に従って製造された、入力装置１０と出力装置１４の間に介在するストローク補正器９８の一実施例の分解図をそれぞれ示す。ストローク補正器９８は、入力装置１０に接続するようになされた第１の端部１０６及び出力装置１４に接続されるようになされた第２の端部１１０を有する、ハウジング１０２を備える。
【０００９】
図６Ａ及び図６Ｂは、図５の、組み立てられた入力装置１０、ストローク補正器９８、及び出力装置１４を示す断面図である。
【００１０】
図７は、図６Ａ及び図６Ｂのストローク補正器９８を示す分解図である。ハウジング１０２は実質的に、少なくとも１つの補正器カム１１４及び少なくとも１つの出力プレート１１８を取り囲み、可動式に支持する。補正器カム１１４は、ハウジング１０２によって枢動可能に支持され、出力プレート１１８は、ハウジング１０２によって摺動可能に支持される。補正器カム１１４は、枢動ピン１２２、入力円１２６、及び出力円１３０を備える。枢動ピン１２２は、ハウジング１０２内に一体形成されたポケット１３４内に、その中で枢動運動するように受けられる。入力円１２６は、入力装置１０が動作するとき、動作軸２６の出力端３４に摺動可能に係合する。動作軸２６の出力端３４と入力円１２６との間のこの摺動可能な係合によって、補正器カム１１４が、その枢動ピン１２２の周りで、図８Ａに示すような非作動又は第１の位置から図８Ｂに示すような作動又は第２の位置へと枢動する。出力プレート１１８は、補正器カム１１４の出力円１３０によって摺動可能に係合する、平面１３８を有する。入力及び出力円１２６及び１３０はそれぞれ、動作軸２６の出力端３４及び出力プレート１１８の平面１３８との、摺動可能な係合に適した半径を画成する。出力プレート１１８はまた、２つのほぼ平行なスライド１４２を備え、各スライドは、平面１３８から外側に延び、それによって離隔される。スライド１４２はそれぞれ、外側に延びるリッジ１５０を画成する外面１４６を有する。リッジ１５０は、ハウジング１０２の対向する内面１５８上に画成されたスロット１５４内で、摺動可能に受けられる。出力プレート１１８が、補正器カム１１４のその第１及び第２の位置の間での枢動運動に応答してハウジング１０２の内部で直線的に動くとき、リッジ１５０は、平面１３８と、ハウジング１０２の第２の端部１１０との間のほぼ平行な関係を維持する。補正器カム１１４がその枢動ピン１２２の周りで枢動するとき、出力円１３０は、出力プレート１１８を、ハウジング１０２の第２の端部１１０に向かって摺動可能に動かす。ハウジング１０２の第２の端部１１０は、出力装置１４の動作軸５４を受けるための少なくとも１つの開口１６２を画成する。出力プレート１１８の出力面１６６は、出力装置１４の動作軸５４の動作端７４に係合する。補正器カム１１４がその第１及び第２の位置の間で回転するとき、入力装置１０の動作軸２６の、その第１及び第２の位置の間の直線運動に応答して、出力プレート１１８によって、出力装置１４の動作軸５４が、その第１及び第２の位置の間で直線的に動かされる。
【００１１】
次に図８Ａ及び図８Ｂを参照して、補正器カム１１４の動作を詳細に説明する。補正器カム１１４の、枢動ピン１２２中心Ａ、入力円１２６の中心Ｂ、及び出力円１３０の中心Ｃは、破線で示される三角形１７０を形成する。三角形１７０の区間ａｂの長さは、補正器カム１１４がその第１及び第２の位置の間で回転されるとき、入力円１２６が、動作軸２６の出力端３４から離れずに、入力装置１０の知られた又は測定されたストローク距離Ｄ１だけ垂直に（直線的に）動くことができるように選択される。三角形１７０の区間ａｃの長さは、補正器カム１１４がその第１及び第２の位置の間で回転されるとき、出力円１３０が、出力プレート１１８の平面１３８から離れずに、出力操作１４を正しく動作させるために必要とされる知られた又は測定されたストローク距離Ｄ２だけ垂直に（直線的に）移動することができるように選択される。摺動部品の間の摩擦によって、区間ａｃの長さもまた、補正器カム１１４がその第２の位置へと回転されるとき、区間ｂｃと動作プレート１１８の平面１３８との間の角度が９０°に著しく近づかないように、選択されるべきである。この角度は、補正器カム１１４及び動作プレート１１８、又は出力円１３０がそれに摺動可能に係合されるその他の構成要素の、材料間の摩擦係数に関係する。一般に、三角形１７０の区間ｂｃと動作プレート１１８の平面１３８との間の角度が７０°を超える場合、補正器カム１１４がその第１の位置に戻らない状態になる可能性が増大する。ハウジング１０２の物理的なサイズの制限によって、枢動ポケット１３４の配置、及び三角形１７０の区間ａｂ、ａｃ、及びｂｃの長さが限定される可能性があることが理解されるべきである。ピボット・ピン１２２、入力円１２６、及び出力円１３０の間の三角形構成が維持される限り、補正器カム１１４の物理的な３次元形状を、ハウジング１０２の様々な構成及び制限を受け入れるように変更することができることも理解されるべきである。いくつかの応用例で、動作プレート１１８は不必要であり、したがって動作円１３０は、入力円１２６が入力装置動作軸２６の動作端３４に係合するのとほぼ同じようにして、出力装置動作軸５４の動作端７４に直接係合する。
【００１２】
図９は、ストローク補正器ハウジング１０２、及び本発明の第２の実施例を示す分解図である。本実施例では、補正ねじ１７４、入力ナット１７８、及び出力ナット１８２が使用される。この議論のために、「ねじ山」という用語は、補正ねじ１７４と入力ナット１７８又は出力ナット１８２との間に螺旋回転を生み出すように構成することができる、従来のねじ山又は溝と、リブ、ランプ、ナブ、又は同様の突起との、何らかの組み合わせとして定義される。補正ねじ１７４は、入力ナット１７８をねじ式に受ける入力端１８６、出力ナット１８２をねじ式に受ける出力端１９０、及び中央フランジ１９４を有する。中央フランジ１９４は、ハウジング１０２内に形成された軸受ポケット１９８内に捕捉される。軸受ポケット１９８によって、補正ねじ１７４がハウジング１０２内で回転することが可能になるが、直線運動が妨げられる。入力及び出力ナット１７８及び１８２はそれぞれ、ハウジング１０２内に形成されたグローブ１０６内で摺動可能に受けられる、リッジ２０２を有する。リッジ２０２によって、ハウジング１０２内での直線運動が可能になるが、ハウジング１０２に対する回転運動が妨げられる。
【００１３】
「２．５４ｃｍ（１インチ）」当りのねじ山の数、又は補正ねじ１７４の入力端１８６と出力端１９０とのねじれ率は、入力ナット１７８又は出力ナット１８２のいずれかに加えられる直線運動によって、修正ねじ１７４がその軸の周りで容易に回転するようなものとする。入力端１８６のねじ山２１０とそれに結合される入力ナット１７８とのねじれ率は、入力装置１０のストロークＤ１と等しい直線運動が入力ナット１７８の入力端２１８に加えられるときに補正ねじ１７４が特定の角度θ回転することになるように、選択される。出力端１９０のねじ山２１４とそれに結合される出力ナット１８２とのねじれ率は、出力ナット１８２の出力端２２２が、特定の角度θ回転する補正ねじ１７４に応答して、出力装置１４のストロークＤ２に等しい直線距離だけ移動することになるように選択される。入力ナット１７８の入力端２１８は、入力装置動作軸２６の出力端３４に係合するよう構成され、出力ナット１８２の出力端２２２は、ハウジング１０２内に形成された開口１６２を通って出力装置動作軸５４の入力端７４に係合するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】典型的なオペレータ・インタフェース、及び従来の接触モジュール・アセンブリを示す図である。
【図２Ａ】図１のオペレータ・インタフェース装置を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１のオペレータ・インタフェース装置を示す断面図である。
【図３Ａ】図１の接触モジュールの正常な動作状態を示す断面図である。
【図３Ｂ】図１の接触モジュールの正常な動作状態を示す断面図である。
【図３Ｃ】図１の接触モジュールの正常な動作状態を示す断面図である。
【図４Ａ】入力装置の動作ストロークが接触モジュールの動作ストロークと一致しない場合の、図３の接触ブロックの異常な動作状態を示す断面図である。
【図４Ｂ】入力装置の動作ストロークが接触モジュールの動作ストロークと一致しない場合の、図３の接触ブロックの異常な動作状態を示す断面図である。
【図５】本発明に従って製造されたストローク補正器を備える、図１のオペレータ・インタフェース装置及び出力装置を示す分解図である。
【図６Ａ】典型的なオペレータ・インタフェース装置と典型的な接触モジュールとの間に設置された、本発明のストローク補正器を示す破断図である。
【図６Ｂ】典型的なオペレータ・インタフェース装置と典型的な接触モジュールとの間に設置された、本発明のストローク補正器を示す破断図である。
【図７】本発明に従って製造されたストローク補正器の一実施例を示す分解図である。
【図８Ａ】図７のストローク補正器の実施例の動作を示す図である。
【図８Ｂ】図７のストローク補正器の実施例の動作を示す図である。
【図９】本発明に従って製造されたストローク・アダプタの第２の実施例を示す分解図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
2007529873.tif 000014
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
2007529873.tif 000017
【国際調査報告】
2007529873.tif 000018
2007529873.tif 000019