(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離測定装置が、モーター（１２０）、制御ボックス（１３０）、およびコード化ディスク（１５０）を備え、
前記制御ボックス（１３０）と前記コード化ディスク（１５０）とが、前記モーター（１２０）駆動を受けて相対的に回転し、点位置歯（１５１Ａ）が前記コード化ディスク（１５０）に設けられており、
前記制御ボックスは、距離測定ユニット（１４２）、検知部（１４４）、および制御ユニット（１４０）を備え、
前記検知部（１４４）は、互いに対応して配設されている光送信器（１４４０）と光受信器（１４４１）とを備え、
前記制御ボックス（１３０）と前記コード化ディスク（１５０）とは、前記点位置歯（１５１Ａ）が前記光送信器と前記光受信器との間の対応位置を通過するように、相対的に回転し、
前記制御ユニットは、前記光受信器から信号出力を受信し、前記対応位置での前記点位置歯（１５１Ａ）の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報に基づいて前記距離測定ユニット（１４２）に開始または停止操作指示を送信することを特徴とする、距離測定装置。
【請求項２】
前記コード化ディスク（１５０）が固定されているベース（１１０）を更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の距離測定装置。
【請求項３】
モータープーリー（１２１）が前記モーター（１２０）の出力端部に設けられており、
Ｏリング（１２２）が前記モータープーリー（１２１）と前記制御ボックス（１３０）の外周に設けられており、
ベアリング（１６０）が前記ベース（１１０）の中央部分に接続され、
前記ベアリング（１６０）の外側案内溝が前記ベース（１１０）に固定され、前記ベアリング（１６０）の内側案内溝が前記制御ボックス（１３０）に固定されていることを特徴とする、請求項２に記載の距離測定装置。
【請求項４】
複数の等間隔歯（１５１）が前記コード化ディスク（１５０）の周囲に均一に更に設けられており、前記点位置歯（１５１Ａ）の歯幅は、前記等間隔歯（１５１）の歯幅よりも小さいか大きく、前記制御ボックス（１３０）と前記コード化ディスク（１５０）とは、前記点位置歯（１５１Ａ）と前記等間隔歯（１５１）とが前記光送信器と前記光受信器との間の前記対応位置を通過するように、相対的に回転することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の距離測定装置。
【請求項５】
前記光受信器は、前記制御ユニット（１４０）に方形波形を有する波を出力し、
前記制御ユニットは、波形に基づいて前記対応位置での前記点位置歯（１５１Ａ）の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報に基づいて前記距離測定ユニット（１４２）に開始または停止操作指示を送信することを特徴とする、請求項４に記載の距離測定装置。
【請求項６】
前記コード化ディスク（１５０）の周囲に設けられている前記点位置歯（１５１Ａ）と前記等間隔歯（１５１）との総数が５〜１５個であることを特徴とする、請求項５に記載の距離測定装置。
【請求項７】
前記コード化ディスク（１５０）は、１個の前記点位置歯（１５１Ａ）と１４個の前記等間隔歯（１５１）とを備え、
時計回りの方向において、隣接する２個の等間隔歯（１５１）の左縁間の角度が２４度であり、
前記点位置歯（１５１Ａ）の左右縁間の角度が６度であり、
前記点位置歯（１５１Ａ）の右縁と、前記点位置歯の右側にある隣接等間隔歯（１５１）の左縁の間の角度が１８度であり、
各々の前記等間隔歯（１５１）の左右縁間の角度が１２度であることを特徴とする、請求項６に記載の距離測定装置。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか１項に記載の距離測定装置による距離測定開始点探索方法であり、
前記モーターの回転と共に、前記距離測定装置における前記制御ボックスは、前記点位置歯（１５１Ａ）が前記光送信器と前記光受信器との間の前記対応位置を通過するように、前記コード化ディスクに対して回転し、前記点位置歯が前記対応位置と一直線になるときに、前記光受信器は高レベルを出力し、そうでない場合には、前記光受信器は低レベルを出力し、前記制御ボックスが前記コード化ディスクに対して１周回転しているときに、前記光受信器は前記制御ユニットに信号を出力するステップ１００と、
前記制御ユニット（１４０）が信号を検知、認識し、前記対応位置での点位置歯（１５１Ａ）の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報が１回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニット（１４２）に開始操作指示を送信し、前記ステータス情報が２回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに停止操作指示を送信するステップ２００と、
備えることを特徴とする、距離測定開始点探索方法。
【請求項９】
請求項４から７のいずれか１項に記載の距離測定装置による距離測定開始点探索方法であり、
前記モーターの回転と共に、前記距離測定装置における前記制御ボックスは、前記点位置歯（１５１Ａ）と前記等間隔歯（１５１）とが前記光送信器と前記光受信器との間の前記対応位置を通過するように、前記コード化ディスクに対して回転し、前記点位置歯または前記等間隔歯がちょうど前記対応位置にあるとき、前記光受信器は高レベルを出力し、そうでない場合には、前記光受信器は低レベルを出力し、前記制御ボックスが前記コード化ディスクに対して１周回転しているときに、前記光受信器は、前記制御ユニットにいくつかの等ピッチ方形波と１個の狭ピッチ方形波または広ピッチ方形波とを含む方形波形を有する波を出力するステップ１００’と、
前記制御ユニット（１４０）が波形を検知、認識し、前記狭ピッチ方形波または前記広ピッチ方形波が１回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニット（１４２）に開始操作指示を送信し、前記狭ピッチ方形波または前記広ピッチ方形波が２回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに停止操作指示を送信するステップ２００’と、
を備えることを特徴とする、距離測定開始点探索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー測定器の技術分野に属する距離測定装置、およびそれによる距離測定開始点探索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術において、特許文献１には、異なる回転周期を有する２個の回転子を使用する回転位置検知装置が開示されている。各々の回転子には、１個またはそれ以上の爪と、回転角度と回転数とを検知するためのそれに対応する爪センサーが設けられている。その結果、検知装置の製造コストは、複数の回転子を備えたことにより増加し、その調整・維持管理コストは、部品数の増加により増加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国公開特許第１０１８８５１１０号
【発明の概要】
【０００４】
従来の技術における上記技術課題に鑑みて、本発明の目的は、距離測定装置、およびコード化ディスクの同期走査モードを利用して走査データを取得し、コード化ディスクの出力波形に基づいて開始点を求める、距離測定装置による距離測定開始点探索方法を提供することである。この装置全体は、コンパクトな構造のものであり、設計が巧妙で、高感度である。
【０００５】
本発明の技術課題は、以下の技術的解決策により解決される。距離測定装置は、モーター、制御ボックス、およびコード化ディスクを備え、相対回転が、前記モーターの駆動を受けて前記制御ボックスと前記コード化ディスクとの間で起こり、点位置歯が前記コード化ディスクに設けられており、前記制御ボックスは、距離測定ユニット、検知部、および制御ユニットを備え、前記検知部は、互いに対応して配設されている光送信器と光受信器とを備え、前記制御ボックスと前記コード化ディスクとは、前記点位置歯が前記光送信器と前記光受信器との間の対応位置を通過するように、相対的に回転し、前記制御ユニットは、前記光受信器から信号出力を受信し、前記対応位置での前記点位置歯の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報に基づいて前記距離測定ユニットに開始または停止操作指示を送信する。
【０００６】
前記コード化ディスクの固定を容易にするために、前記距離測定装置は、前記コード化ディスクが固定されるベースを更に備える。
【０００７】
前記制御ボックスと前記コード化ディスクとを相対的に回転させるために、モータープーリーが前記モーターの出力端部に設けられており、Ｏリングが前記モータープーリーと前記制御ボックスの外周に設けられており、ベアリングが前記ベースの中央部分に接続され、前記ベアリングの外側案内溝が前記ベースに固定され、前記ベアリングの内側案内溝が前記制御ボックスに固定される。
【０００８】
本発明は、上記距離測定装置による距離測定開始点探索方法を更に提供し、その方法は、
前記モーターの回転と共に、前記距離測定装置における前記制御ボックスは、前記点位置歯が前記光送信器と前記光受信器との間の対応位置を通過するように、前記コード化ディスクに対して回転し、前記点位置歯が前記対応位置と一直線になるときに、前記光受信器は高レベルを出力し、そうでない場合には、前記光受信器は低レベルを出力し、前記制御ボックスが前記コード化ディスクに対して１周回転しているときに、前記光受信器が前記制御ユニットに信号を出力するステップ１００と、
前記制御ユニットが信号を検知、認識し、前記対応位置での前記点位置歯の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報が１回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに開始操作指示を送信し、前記ステータス情報が２回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに停止操作指示を送信するステップ２００と、を備える。
【０００９】
更に正確に信号の認識を行うために、複数の等間隔歯が前記コード化ディスクの周囲に均一に設けられており、前記点位置歯の歯幅が前記等間隔歯の歯幅よりも小さいか大きく、前記制御ボックスと前記コード化ディスクとは、前記点位置歯と前記等間隔歯とが光送信器と光受信器との間の前記対応位置を通過するように、相対的に回転する。
【００１０】
前記光受信器は、前記制御ユニットに方形波形の波を出力し、前記制御ユニットは、波形に基づいて前記対応位置での点位置歯の配列に関するステータス情報を識別し、前記ステータス情報に基づいて前記距離測定ユニットに開始または停止操作指示を送信する。
【００１１】
精度を保証しつつ構造を単純化するために、前記コード化ディスクの周囲に設けられている前記点位置歯と前記等間隔歯との総数は５〜１５個である。具体的には、前記コード化ディスクは、１個の点位置歯と１４個の等間隔歯とを備え、時計回りの方向において、隣接する２個の等間隔歯の左縁間の角度が２４度であり、前記点位置歯の左右縁間の角度が６度であり、前記点位置歯の右縁と、その右側にある隣接等間隔歯の左縁の間の角度が１８度であり、各々の等間隔歯の左右縁間の角度が１２度である。
【００１２】
本発明は、上記距離測定装置による距離測定開始点探索方法を更に提供し、その方法は、
前記モーターの回転と共に、前記距離測定装置における前記制御ボックスは、前記点位置歯と前記等間隔歯とが前記光送信器と前記光受信器との間の前記対応位置を通過するように、前記コード化ディスクに対して回転し、前記点位置歯または前記等間隔歯がちょうど前記対応位置にあるとき、前記光受信器は高レベルを出力し、そうでない場合には、前記光受信器は低レベルを出力し、前記制御ボックスが前記コード化ディスクに対して１周回転しているときに、前記光受信器は、前記制御ユニットにいくつかの等ピッチの方形波と１個の狭ピッチ方形波または広ピッチ方形波を含む方形波形とを有する波を出力するステップ１００‘と、
前記制御ユニットが波形を検知、認識し、前記狭ピッチ方形波または前記広ピッチ方形波が１回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに開始操作指示を送信し、前記狭ピッチ方形波または前記広ピッチ方形波が２回目に検知されると、前記制御ユニットが前記距離測定ユニットに停止操作指示を送信するステップ２００‘と、を備える。
【００１３】
以上より、本発明は、コード化ディスクの同期走査モードを利用して走査データを取得し、コード化ディスクの出力波形に基づいて開始点を識別する。この装置全体は、コンパクトな構造のものであり、設計が巧妙で、高感度である。
【００１４】
以下、添付図面およびいくつかの具体的な実施形態と共に、本発明の技術的解決策を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明に係るレーザー距離測定センサーの外観の全体構造の模式図である。
【図２】図２は、本発明の第一の実施形態に係るコード化ディスクの構造の模式図である。
【図３】図３は、本発明に係るレーザー距離測定センサーの内部構造図である。
【図４】図４は、本発明に係るレーザー距離測定センサーの上面図である。
【図５】図５は、本発明に係るレーザー距離測定センサーの側面断面図である。
【図６】図６は、本発明の第一の実施形態に係る波形図である。
【図７】図７は、本発明の第二の実施形態に係るコード化ディスクの構造の模式図である。
【図８】図８は、本発明の第二の実施形態に係る波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第一の実施形態］
図１は本発明に係るレーザー距離測定センサーの外観の全体構造の模式図であり、図２は本発明の第一の実施形態に係るコード化ディスクの構造の模式図であり、図３は本発明に係るレーザー距離測定センサーの内部構造図である。図１〜３に示すように、本発明は、ベース１１０を備える距離測定装置１００を提供する。モーター１２０が、ベース１１０上に設けられており、ベース１１０に回転可能に接続されている制御ボックス１３０を駆動する。コード化ディスク１５０は、ベース１１０上に一体的に設けられている。制御ボックス１３０とコード化ディスク１５０とは、モーター１２０の駆動を受けて相対的に回転することができる。点位置歯１５１Ａは、コード化ディスク１５０上に設けられている。制御ボックス１３０は、距離測定ユニット１４２、検知部１４４、および制御ユニット１４０を備える。検知部１４４は、対応して配設されている光送信器１４４０と光受信器１４４１とを備える。制御ボックス１３０とコード化ディスク１５０とは、点位置歯１５１Ａが光送信器と光受信器との間の対応位置を通過するように、相対的に回転する。制御ユニット１４０は、光受信器から信号出力を受信し、対応位置での点位置歯１５１Ａの配列に関するステータス情報を識別し、ステータス情報に基づいて距離測定ユニット１４２に開始または停止の操作指示を送信する。距離測定ユニットは、周囲環境の空間画像をとらえるカメラであってもよい。図３に示すように、制御ユニット１４０は、水平回路基板と垂直回路基板とが含まれる回路基板部品１４３を更に備える。
【００１７】
図４は本発明に係るレーザー距離測定センサーの上面図であり、図５は本発明に係るレーザー距離測定センサーの側面断面図である。図３と共に図４および図５に示すように、本実施形態において、制御ボックス１３０とコード化ディスク１５０とを相対的に回転させるために、モータープーリー１２１がモーター１２０の出力端部に設けられており、Ｏリング１２２が、モータープーリー１２１と制御ボックス１３０の外周に設けられている。ベース１１０の中央部分は、ベアリング１６０に接続されており、その外側案内溝がベース１１０に固定され、その内側案内溝が制御ボックス１３０に固定される。本実施形態において、モーター１２０は、モータープーリー１２１とＯリング１２２とを介して制御ボックス１３０を駆動し、ベース１１０上のコード化ディスク１５０に対して回転させる。対応する構造は、必要に応じて制御ボックスが固定されている状態で、コード化ディスクが回転できるように構成されてもよいことは明らかである。
【００１８】
図１〜５に示すように、本発明の第一の実施形態は、上記距離測定装置を利用して距離測定開始点を探索する方法を更に提供し、本方法は、ステップ１００とステップ２００とを備える。ステップ１００では、距離測定装置における制御ボックス１３０は、点位置歯１５１Ａが光送信器１４４０と光受信器１４４１との間の対応位置を通過するように、モーター１２０によりコード化ディスク１５０に対して回転させられ、点位置歯１５１Ａが対応位置と一直線になるときに、光送信器１４４０から発信される光は点位置歯１５１Ａにより遮られるので光受信器１４４１では受信できず、この場合には、光受信器１４４１は高レベルを出力し、点位置歯１５１Ａが対応位置にない場合には、光送信器１４４０から発信される光は点位置歯１５１Ａにより遮られず光受信器１４４１は光を受信し、この場合には、光受信器１４４１は低レベルを出力する。制御ボックス１３０がコード化ディスク１５０に対して１周回転しているときに、光受信器１４４１は制御ユニット１４０に信号を出力する。ステップ２００では、制御ユニット１４０は、信号を検知、認識し、対応位置での点位置歯１５１Ａの配列に関するステータス情報を識別し、ステータス情報が１回目に検知されると、制御ユニット１４０が距離測定ユニット１４２に開始操作指示を送信し、ステータス情報が２回目に検知されると、制御ユニット１４０が距離測定ユニット１４２に停止操作指示を送信する。これにより、周囲環境をすべて走査でき、走査開始点を求めることができる。
【００１９】
図６は、本発明の第一の実施形態に係る波形図である。図６は、上記のように走査中に出力される方形波の波形グラフであり、ここで、Ｍ点が走査開始点であり、Ｍ’点が走査停止点である。
【００２０】
［第二の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係るコード化ディスクの構造の模式図である。図７に示すように、更に高精度で信号認識を行うために、複数の等間隔歯１５１がコード化ディスク１５０の周囲に均一に設けられており、点位置歯１５１Ａの歯幅は、等間隔歯１５１の歯幅よりも小さいか大きい。制御ボックス１３０とコード化ディスク１５０とは、点位置歯１５１Ａと等間隔歯１５１とが光送信器１４４０と光受信器１４４１との間の対応位置を通過するように、相対的に回転する。光受信器１４４１は、制御ユニット１４０に方形波形を有する波を出力し、制御ユニット１４０は、このような波形に基づいて対応位置での点位置歯１５１Ａの配列に関するステータス情報を識別し、ステータス情報に従って、距離測定ユニット１４２に開始または停止操作指示を送信する。感度と作業効率との両方を考慮すると、コード化ディスク１５０の周囲に設けられる点位置歯１５１Ａと等間隔歯１５１との総数は５〜１５個でよい。
【００２１】
図７に示すように、本実施形態において、コード化ディスク１５０の周囲に設けられている点位置歯１５１Ａと等間隔歯１５１との総数は１５個である。具体的には、コード化ディスク１５０には、１個の点位置歯１５１Ａと１４個の等間隔歯１５１とが設けられている。時計回りの方向において、隣接する２個の等間隔歯の左縁間の角度が２４度であり、点位置歯の左右縁間の角度が６度であり、点位置歯の右縁と、その右側にある隣接等間隔歯の左縁の間の角度が１８度であり、各々の等間隔歯の左右縁間の角度が１２度である。図７に示すように、本実施形態において、１５個の歯がコード化ディスク１５０の周囲に均一に設けられており、隣接する２個の歯の左縁間の角度間隔が２４度であり、１５個のうちの１個の歯が、左右縁間が６度の角度間隔を有する点位置歯１５１Ａであり、点位置歯の歯幅は、その他の歯の歯幅よりもわずかに小さい（距離測定歯とも呼ばれる）。点位置歯の右縁と、その右側にある隣接歯の左縁の間の角度間隔は１８度である。
【００２２】
図７に示すように、コード化ディスク１５０の中心がＯ点であるとすると、角度∠ＡＯＢが６度であり、角度∠ＡＯＣが１８度であり、その他の歯間の角度間隔が各々１２度である。Ｂ点を開始点０度とすると、コード化ディスク１５０は、走査中、反時計回りに回転することができ、１度が５５５．５マイクロ秒ごとに走査され、すなわち、１周が０．２秒毎に走査され、１秒当たり５周が走査される。
【００２３】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る波形図である。図７と共に図８に示すように、本実施形態において、上記距離測定装置を利用して距離測定開始点を探索する方法は、距離測定装置における制御ボックス１３０が、点位置歯１５１Ａと等間隔歯１５１とが光送信器１４４０と光受信器１４４１との間の対応位置を通過するように、コード化ディスク１５０に対してモーター１２０により回転されるステップ１００‘を備える。同様に、点位置歯１５１Ａまたは等間隔歯１５１が対応位置と一直線になるときに、光送信器１４４０から発信される光が点位置歯１５１Ａまたは等間隔歯１５１により遮られ、光受信器１４４１で受信できない。この例では、光受信器１４４１が高レベルを出力する。点位置歯１５１Ａまたは等間隔歯１５１が対応位置にない場合には、光送信器１４４０から発信される光は点位置歯１５１Ａまたは等間隔歯１５１により遮られず、光受信器１４４１で受信できる。この例では、光受信器１４４１が低レベルを出力する。制御ボックス１３０がコード化ディスク１５０に対して１周回転しているときに、光受信器１４４１は方形波形を有する波を出力し、点位置歯１５１Ａと等間隔歯１５１とは制御ユニット１４０に対して幅が異なるため、この波にはいくつかの等ピッチ方形波と１つの狭ピッチ方形波または広ピッチ方形波とが含まれている。制御ユニットが波形を検知、認識し、狭ピッチ方形波が１回目に検知されると、制御ユニットが距離測定ユニットに開始操作指示を送信し、狭ピッチ方形波が２回目に検知されると、制御ユニットが距離測定ユニットに停止操作指示を送信するステップ２００‘を備える。
【００２４】
図８に示すように、コード化ディスク１５０には合計１５個の歯が設けられており、そのうち、点位置歯の長さは、等間隔歯の長さとは異なる。走査データ情報は、ドットレーザーによりこれらの歯を走査することにより得られる。走査の各１周後に開始点０度を探索する必要がある。コード化ディスクは反時計回りに走査を行い、この間、コード化ディスクが各一歯の位置と長さとによって１個の方形波パルスを出力する。本実施形態において、その他の広い歯の出力波形とは異なる出力波形を有する特定の狭い歯の存在の結果、距離測定ユニット１４２は、図８のＮ点位置（すなわち、この点は開始点０度に設定されている）で作動し、レーザー距離測定センサーは、１周３６０度を走査することにより、二次元部分に関する距離情報を得て、停止点であるＮ‘点にて走査を停止する。これにより、開始点０度が探索され、走査各１周後に同期を行うようにする。
【００２５】
［第三の実施形態］
しかしながら、第二の実施形態において、コード化ディスク１５０の周囲に均一に設けられている歯の数は、１５個には限定されない（このような場合、３６０度の１５分の１が測定単位として利用される）。第三の実施形態において、５個の歯がコード化ディスク１５０の周囲に均一に設けられており、従って本実施形態においては、各々の測定単位は角度７２度に相当し、これに対応して初期回転速度Ｎ１は１５ｒｐｓに設定される。本実施形態と第一の実施形態との違いは、設けられている歯の数が異なるので、測定単位が異なるという点のみである。本実施形態のその他の技術的な特徴は上記第一の実施形態と実質的に同じであり、該当内容を参照されたく、ここでは繰り返さない。
【００２６】
上記二つの実施形態において説明した歯を提供するモード以外に、３６個の歯を提供してもよい、すなわち、コード化ディスク１５０の１周３６０度は、３６個またはそれ以上の測定単位に更に分割してもよいことは明らかである。理論的に、更に多くの歯があるほど、調整頻度が高く、それに応じて測定精度と精密度とも高いが、装置の全体構造が複雑になる。これに対して、更に少ない歯があるほど、調整頻度が低く、それに応じて測定精度と精密度とも低いが、装置の全体構造は比較的単純であり、コストを低減する。製造コストと精密度とのバランスを保つために、第一の実施形態において均一に設けられている１５個の歯を有する構造は、実際に精度と精密度との両方を保証し、装置の全体構造を更に複雑ではないものにする。
【００２７】
結論として、本発明は、距離測定装置およびそれによる距離測定開始点探索方法を提供し、ここで、距離測定装置は単一のコード化ディスク構造を採用し、コード化ディスクの同期走査モードを利用して走査データを取得し、コード化ディスクの出力波形の情報に基づいて開始点を識別し、走査構成要素は、１周３６０度を走査することにより二次元部分に関する距離情報を得て、開始点０度を自動的に探索して走査の各１周後に同期を行うようにする。この装置全体は、コンパクトな構造のものであり、設計が巧妙で、高感度である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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