(57)【要約】【課題】確実に人を判別できる生体信号検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段１と、商用電源供給ソケット５と開閉器を有し、感圧手段１の出力を受けて開閉器の開閉制御をする構成としたので、質量はあるが荷重変動のない物と、呼吸、心拍や重心動揺などの動きのある人体１１を見分けることができるため、暖房機などの発熱体と生体とを確実に判別することができる。そして、感圧手段１により人体１１が検出されたときのみ自動的にソケット５に接続された電気機器６に電源供給するため、利便性と省エネルギー性の高いのもとなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段と、商用電源供給ソケットと開閉器を有し、前記感圧手段の出力を受けて前記開閉器の開閉制御を行うようにした生体信号検出装置。
【請求項２】
生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段と、前記感圧手段の出力を受け情報を送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受ける受信手段と商用電源供給ソケットと開閉器を有し、前記商用電源供給ソケットと前記開閉器は受信手段に設置され、感圧手段の出力を受けて前記開閉器の開閉制御をするよう前記送信手段から信号を送信する構成とした生体信号検出装置。
【請求項３】
送信手段と受信手段は無線により信号を送受信する構成とした請求項２記載の生体信号検出装置。
【請求項４】
シート状部材に感圧手段を配置した請求項１または２記載の生体信号検出装置。
【請求項５】
感圧手段として可撓制を持つケーブル状圧電センサを用いた請求項１または２記載の生体信号検出装置。
【請求項６】
感圧手段を押圧部材で狭持する構成とした請求項１または２記載の生体信号検出装置。
【請求項７】
押圧部材を複数の棒により構成するとともに、互いに平行に配置して感圧手段と交差するよう構成した請求項６記載の生体信号検出装置。
【請求項８】
感圧手段を重ねて配置し、単一もしくは複数の前記感圧手段同士を交差させるよう構成した請求項６記載の生体信号検出装置。
【請求項９】
感圧手段と交差するよう配置された複数の凹凸を有する複数の板状部材で前記感圧手段を狭持する構成とした請求項６記載の生体信号検出装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項記載の生体信号検出装置から送信される信号を受信手段を介して受け、その受信信号をもとに制御される電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体動などの信号を検出する生体信号検出装置及びそれを用いた電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の生体信号検出装置は、電気カーペットなどの採暖機器などに設置し、生体信号検出装置の出力の有無により熱源への電力供給を制御するものがある。
【０００３】
図１０で具体的構成を説明すると、カーペット状の採暖具１０１に生体信号を検出する赤外線センサなどからなる生体信号検出装置１０２を制御部１０３に搭載し、採暖具１０１の上の人１０４を検出する構成としている(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００２−３９５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、赤外線センサのような生体信号検出装置１０２では発熱体の有無しか分からないという課題がある。例えば、生体信号検出装置１０２の視野（破線Ａ―Ａ’の範囲）の中に他の採暖具、例えば石油ファンヒーター、ストーブなどがあった場合に誤検知する場合がある。
【０００５】
さらに、採暖具１０１上から外れた場所であって、視野の延長線上に人１０５が居る場合もやはり誤検知する可能性があるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の生体信号検出装置は、生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段と、商用電源供給ソケットと、開閉器とを有し、前記感圧手段の出力を受けて前記開閉器の開閉制御を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の生体信号検出装置は、感圧手段として圧電センサを用いることで、重心動揺、心拍、体動などのある人と、質量はあるが荷重変動のない物とを見分け、人の有無を検出し電源供給を制御するため、暖房機などの発熱体と人とを確実に判別することができ、また利便性の向上と無駄な電力消費を抑制し省エネルギーを達成することができる生体信号検出装置及びそれを用いた電気機器を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段と、商用電源供給ソケットと開閉器を有し、前記感圧手段の出力を受けて前記開閉器の開閉制御をする構成としたので、重心動揺、心拍、体動などのある生体と、質量はあるが荷重変動のない物とを見分けるため、暖房機などの発熱体と生体とを確実に判別することができ、生体の有無を検出し電源供給を制御するため、人が逐一電気機器の電源を入り切りする必要のない利便性の高いものとなる。また人の居るときだけ通電するので無駄な電力消費を抑制し省エネルギーを達成することができる生体信号検出装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明は、生体の発生した圧力変動を検知する感圧手段と、前期感圧手段の出力を受け情報を送信する送信手段と、前記送信手段からの信号を受ける受信手段と商用電源供給ソケットと開閉器を有し、前記商用電源供給ソケットと前記開閉器は受信手段に設置さ
れ、感圧手段の出力を受けて前記開閉器の開閉制御をするよう前記送信手段から信号を送信する構成としたので、生体信号検出装置と電源を制御したい電気機器が離れた場所にあっても使い勝手のよい生体信号検出装置を提供することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に第２の発明において、送信手段と受信手段は無線により信号を送受信する構成としたので、生体信号検出装置と電源を制御したい電気機器が離れた場所にあっても接続の手間や配線の引き回しなどが必要なく使い勝手のよい生体信号検出装置を提供することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に第１または第２の発明において、シート状部材に感圧手段を配置したので、感圧手段とともに生体信号検出装置を丸めたり畳んだりしてコンパクトに収納できる生体信号検出装置を提供することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に第１または第２の発明において、感圧手段として可撓制を持つケーブル状圧電センサを用いたので、検出した生体信号を伝達する中心電極に対し外部電極がシールドの役を果たし外来電磁波ノイズの影響を受けにくい物となる。よって、生体信号の収集や処理のために近くで電子機器を用いたり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしてもノイズが重畳することの少ない信頼性と精度の高い生体信号検出装置を提供することができる。
【００１３】
第６の発明は、特に第１または第２の発明において、圧電センサを押圧部材で狭持する構成としたので、押圧部材の部分で感圧手段に大きな曲げ変形が加わるため、感圧手段からの大きな出力信号が得られるので、感度の高い生体信号検出装置を提供することができる。
【００１４】
第７の発明は、特に第６の発明において、押圧部材を複数の棒により構成し、前記押圧部材は互いに平行に配置し感圧手段と交差するよう構成したので、棒の部分で感圧手段に大きな曲げ変形が加わるため、より大きな出力信号が得られるので、感度の高い生体信号検出装置を提供することができる。
【００１５】
第８の発明は、特に第６の発明において、感圧手段を重ねて配置し、単一もしくは複数の前記感圧手段同士を交差させるよう構成したので、感圧手段の特にその交点において、交差する感圧手段の断面形状に沿って曲げ作用が加わり大きな信号出力が発生するので、感度の高い生体信号検出装置を提供することができる。また、感圧手段は可撓制を持つためどの方向にも丸めたりたたんだりすることが可能となり、より利便性が向上する。
【００１６】
第９の発明は、特に第６の発明において、感圧手段を、前記感圧手段と交差するよう配置された複数の凹凸を有する複数の板状部材で狭持する構成としたので、凹凸の断面形状に沿って感圧手段に大きな曲げ作用が加わり、また凹凸を有する板状部材そのものが撓み変形するため、より大きな変形を得ることが出来るのでより感度の高い生体信号検出装置を提供することができる。
【００１７】
第１０の発明は、第１から第９のいずれか１つの発明において、生体信号検出装置と、前記生体信号検出装置から送信される信号を受ける受信手段を有し、前記生体信号検出装置の信号受けて制御される電気機器としたので、人が逐一電気機器の電源を入り切りする必要のない利便性の高い電気機器となる。また人の居るときだけ通電するので省エネルギーを達成できる電気機器を提供することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１において、圧電センサなどからなる感圧手段１は、例えばカーペット２内部に蛇行配置されており、このカーペット２の生体信号検出装置としている。
【００２０】
感圧手段１の出力は制御部３に入力処理される。制御部３は商用電源に接続するプラグ４と、このプラグ４から供給される商用電源を出力するソット５を備えており、そのソケット５には電気ヒータなどの電気機器６のプラグ７を接続している。
【００２１】
制御部３の中には開閉器を内蔵しており、感圧手段１の出力を受け、ソケット５に接続された電気機器６に供給する商用電源を開閉する。
【００２２】
図２（ａ）において、カーペット２は、内部に配置された感圧手段１と、この感圧手段１に交差するように複数配置された棒７と、シート状部材であるスポンジ８おとにより構成され、感圧手段１と７及びスポンジ８は防水性の袋状部材９の中に収容され、表面には織物製カバー１０が配されている。
【００２３】
そして、感圧手段１は棒７により押圧力を受ける構成としている。図２（ａ）ではカーペット２上に人１１が居ないため荷重かかかっておらず、感圧手段１は変形していない状態を示している。
【００２４】
以下にその動作作用を説明する。図１のように、感圧手段１を配置したカーペット２の上に生体である人１１が居る場合（人１１は立っていても座っていてもかまわない）、人１１からの心拍や呼吸などの生体信号に起因する振動、または重心動揺などの振動が感圧手段１に伝わる。
【００２５】
そのとき、感圧手段１は棒７に沿って前記感圧手段１とともにスポンジ８を撓ませながら変形し、圧電効果により感圧手段１の変形の加速度に応じた信号が出力される。
【００２６】
そのため、変動の無い家具や荷物などの物体による圧力等は検出されず変動のある振動成分のみが検出され、動揺や心拍などの体の動きを検出する。
【００２７】
ここで、特に、棒７の部分で感圧手段１の大きな曲げ変形が加わるため、より大きな出力信号が得られる。
【００２８】
実験において、直径約２．５ｍｍの感圧手段１を用い、棒７としてアルミ製の直径６ｍｍの丸状のものを５０〜１００ｍｍ間隔で複数配置することで、良好な結果を得ることができた。
【００２９】
この場合、商用電源の信号が感圧手段１の出力に影響を与えてノイズとならないように適宜フィルタを設け、５０Ｈｚや６０Ｈｚの信号を抑制してもよい。例えば本実施の形態では３０Ｈｚ程度のローパスフィルタを用いている。
【００３０】
生体１１の信号、例えば心拍などは１Ｈｚ前後、呼吸などは０.１Ｈｚ前後、体動などは数Ｈｚの範囲なので、感圧手段１の信号に影響を与えずに検出することができる。
【００３１】
そして、人１１を検出すると制御部３に内蔵されている開閉器を制御し通電状態にする。そうすることでプラグ４から供給された商用電源がソケット５に供給されることになり、ソケット５に接続された電気機器６に通電される。
【００３２】
逆に、感圧手段１が配置されているカーペット２の上から人１１が離れると感圧手段１は振動がなくなるので信号出力がなくなる。そして、制御部３は開閉器を制御し、非通電状態にする。そうすることで、ソケット５に接続されている電気機器６への通電が停止される。
【００３３】
従って、配置されたカーペット２上に人１１が居るときのみ電気機器６に電源を供給し、人１１が居ないときには自動的に電源が遮断され停止するので、人は逐一電気機器６の電源を入り切りする必要のない利便性の高いものとすることができる。
【００３４】
また、人１１の居ないときに電気機器の電源が切れるため無駄な電力消費も抑制することができる。
【００３５】
感圧手段１は可撓制を持つため、棒７と直行する方向に丸めてコンパクトに収納することができる。
【００３６】
尚、生体信号検出装置の形態に関しては本実施の形態のようなカーペット２に限られることは無く、座布団や椅子座面または布団などでもかまわない。
【００３７】
また、シート状の生体信号検出装置を座布団のしたいすの座面の上布団の下やベッドマットレスの下に設置しても同様の作用効果が期待できる。
【００３８】
また、棒７の直径や配置間隔も限定されるものではない。
【００３９】
また、感圧手段１をカーペット２や座布団などに内蔵せず、感圧手段１及び棒８をシート状部材に配置して、その上に適宜カーペットや布団を敷いて使用しても同様の作用効果が得られる。
【００４０】
次に、感圧手段１を圧電センサとした場合について説明する。
【００４１】
図４において、圧電センサの感圧手段１は、導体からなる内側電極１２、感圧部材である圧電体層１３、導体からなる外側電極１４、弾性体からなる被覆層１５を備えている。
【００４２】
圧電体層１３はポリフッ化ビニリデン等の樹脂系の高分子圧電体や、特定の樹脂基材中に圧電セラミックスの粉体を混合した複合圧電体を用いることができる。外側電極１４は内側電極１２と圧電体層１３を囲うように配置されている。
【００４３】
このように、感圧手段１は同軸ケーブル状となるため信号を伝達する内側電極１２に対し外部電極１４がシールドの役を果たし、外来電磁波ノイズの影響を受けにくいものとなっている。よって、生体信号の収集や処理するために電子機器を近くで使用したり、携帯電話などの通信機器等を近くで使用したりしても感圧手段１にノイズが重畳することの少ない信頼性の高い生体信号検出装置を提供することができる。
【００４４】
尚、同軸ケーブル状の感圧手段１を例として示したが、本発明はこれに限られることは無く、中心導体が複数あるケーブル、中心導体が外側電極の中心から偏心しているケーブル、断面形状が円形ではないケーブルなどを用いても同様の効果がある。
【００４５】
尚、図５に示すように、カーペット２と制御部３は離れた箇所に設置し感圧手段１でそれらを接続してもかまわない。
【００４６】
また、接続する電気機器６は電気ヒータに限られず、アイロン、扇風機、テレビ、オー
ディオ、照明器具などでもよい。
【００４７】
また、電気機器としてＩＨクッキングヒータや電気コンロなどの電気調理器でもかまわない。その場合は、調理する人の敷物となるキッチンマットなに感圧手段１を配置するようにする。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は感圧手段の配置を実施の形態２として示すもので、実施の形態１と同作用を行う構成については同一符号を付し、その具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００４９】
本実施の形態において、感圧手段１は布１６に蛇行状に配設されている。さらに述べると、図６（ａ）のように、折り曲げ部Ｂ−Ｂ’を境に下半分は感圧手段１を横方向に蛇行させ、上半分は縦方向に蛇行させて配設している。このように配設することによりＢ−Ｂ’で折り曲げたときに図６（ｂ）のように感圧手段１は複数の点で交差する。
【００５０】
このとき、感圧手段１には、特にその交点において、交差する感圧手段１の断面形状に沿って曲げ作用が加わり、大きな信号出力が発生する。その結果、全体で感度のよい生体信号の検出が可能となる。
【００５１】
また、感度向上のための硬質の棒がないため、どの方向にも丸めたりたたんだりすることが可能となり、より利便性が向上する。
【００５２】
（実施の形態３）
図７は実施の形態３を示し、実施の形態１と同作用を行う構成については同一符号を付し、その具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５３】
実施の形態２，３との違いは、押圧部材として複数の凹凸１７を持つ同一形状の２枚の押圧板１８ａ、１８ｂにより感圧手段１を狭持した構成である。
【００５４】
前記凹凸１７は、例えばプレス加工などにより金属板を曲げることで形成されている。そのため、押圧板１８ａ、１８ｂの下面の凹凸１７は、上面から見ても凹凸１７を有することとなる。そして、押圧板１８ａ、１９８、の凹凸１７は感圧手段１をスポンジ８と共に狭持して重ねて設置したときに、同じ位置になるように配置されている。
【００５５】
カーペット２の上に人１１が居るときに、スポンジ８とともにその下面に設置されている凹凸１７の窪みに入り込むことで感圧手段１に大きな曲げ作用が加わり、大きな信号出力が発生する。
【００５６】
また、荷重や振動がない場合は、スポンジ８や押圧板１８ａ、１８ｂの弾性による復元力のため、感圧手段１とともに元の形状に復元する。また凹凸１７を有する押圧板１８ａ、１８ｂそのものが撓み変形するため、より大きな変形を得ることができる。
【００５７】
実験において、直径約２．５ｍｍの感圧手段１を用い、押圧板１８ａ、１８ｂとして厚さ０．８ｍｍの金属板に高さ約１０ｍｍの凹凸１７を３０〜１００ｍｍ間隔で複数配置することで、良好な結果を得ることができた。
【００５８】
（実施の形態４）
８図は実施の形態４を示し、実施の形態１と同作用を行う構成については同一符号を付し、その具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００５９】
第１、第２および第３の実施の形態との違いは、感圧手段１の出力信号を受けて制御される開閉器とソケット５が離れたところに設置され、無線通信により開閉制御される点である。
【００６０】
図８に示すように、感圧手段１の出力を受ける制御部３は送信アンテナ１９を有し、また、離れた所に設置された第２の制御部２０が設置され、受信アンテナ２１、商用電源に接続するプラグ２２、開閉器、プラグ２２から供給される商用電源を出力するソケット５を備えており、そのソケット５にはエアコンディショナなどの電気機器６のプラグ２３を接続している。
【００６１】
カーペット２上に人４が居るときに、制御部３は感圧手段１の信号を受けると送信アンテナ１９から信号を送信する。その信号を第２の制御部２０の受信アンテナ２２１が受けると、第２の制御部２０に内蔵された開閉器を制御し通電状態にする。そうすることでプラグ２２から供給された商用電源がソケット５に供給されることになり、このソケット５に接続されたエアコンディショナなどの電気器具６に通電され、電源スイッチを入れることが可能になる。
【００６２】
逆に、感圧手段１が配置されているカーペット２の上から人１１が離れると感圧手段１は振動がなくなるので信号出力がなくなる。そして、制御部３はその中の開閉器を制御し非通電状態にする。
【００６３】
こうすることによって、プラグ２２から供給されている商用電源からソケット５への供給が止まり、結果としてソケット５に接続されている電気器具６は停止する。
【００６４】
従って、感圧手段１の配置されたカーペット２上に人１１が居るときのみ電気機器６に電源を供給し、人１１が居ないときには自動的に電源が遮断され停止するので、人は逐一電気機器の電源を入り切りする必要のない利便性の高いものとすることができる。また、人１１の居ないときに電気機器６の電源が切れるため無駄な電力消費も抑制し省エネルギーを達成することができる。
【００６５】
また、無線で信号を送受信するため、カーペット２のような生体信号検出装置と電源を制御したい電気機器６が離れた場所にあっても接続の手間や配線の引き回しなどが必要なく使い勝手のよい生体信号検出装置とすることができる。
【００６６】
尚、無線による通信手段としては、電波を用いても赤外線のような光を用いてもかまわない。
【００６７】
（実施の形態５）
図９は実施の形態５を示し、実施の形態１と同作用を行う構成については同一符号を付し、その具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００６８】
これまでの実施の形態との違いは、感圧手段１の出力信号を受けて、離れたところに設置された電気機器を無線通信により直接制御する点である。
【００６９】
すなわち、感圧手段１の出力を受ける制御部３は、送信アンテナ１９を有する。また、離れた所に設置された扇風機のような電気機器６は、送信アンテナ１９からの信号を受信する受信アンテナ２１を有している。
【００７０】
感圧手段１を配置したカーペット２上に人１１が居るときに、制御部３は感圧手段１の信号を受けると送信アンテナ１９から信号を送信する。その信号を電気機器６の受信アン
テナ２１が受けると、電気機器６自身が制御し通電状態にする、そうすることで電気機器６の電源スイッチを入れることが可能になる。逆に、感圧手段１が配置されているカーペット２の上から人１１が離れると感圧手段１は振動がなくなるので信号出力がなくなる。そして電気機器６は非通電状態に制御され扇風機２６は停止する。
【００７１】
従って、感圧手段１の配置されたカーペット２上に人１１が居るときのみ電気機器６に電源を供給し、人１１が居ないときには自動的に電源が遮断され停止するので、人は逐一電気機器６の電源を入り切りする必要のない利便性の高いものとすることができる。また、人１１の居ないときに電気機器６の電源が切れるため無駄な電力消費も抑制することができる。
【００７２】
そして、受信アンテナ２１を電気機器６に内蔵し直接電源を制御することで、特に実施の形態４のような、別の制御機器を取り付ける手間がなく利便性の高い電気機器とすることができる。
【００７３】
また、無線で信号を送受信するため、カーペット２のような生体信号検出装置と電源を制御したい電気機器６が離れた場所にあっても接続の手間や配線の引き回しなどが必要なく使い勝手のよい生体信号検出装置とすることができる。
【００７４】
尚、電気機器６の制御方法としては、実施の形態に示した商用電源の入り切りのみではなく、出力の高低を制御してもかまわない。例えば、人１１がカーペット２上に居るときには高い出力つまり強風作動し、人１１が居ないときには低い出力つまり微風で作動するような制御としてもよい。
【００７５】
また、電気機器６は扇風機に限られることはなく、電気ヒータ、アイロン、エアコンディショナ、テレビ、オーディオ、照明器具などでもよい。
【００７６】
また、実施の形態１から５では感圧手段としてケーブル状の感圧手段１を用いたが、他の形態の感圧手段でもよく、例えばＰＶＤＦ薄膜の両面を電極で挟んだフィルム状またはリボン状のセンサを用いても同様の効果が得られる。
【００７７】
さらに、実施の形態１から５では感圧手段として圧電センサを用いた構成であったが、感圧手段に、押圧変形に感応して透過光が変調する特性を持つ光ファイバを用いても同様の効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明にかかる生体信号検出装置は、感圧手段として圧電センサを用いることで、重心動揺、心拍、体動などのある生体と、質量はあるが荷重変動のない物とを見分けることができるため、暖房機などの発熱体と生体とを確実に判別することができるので、上記のようにカーペット状のものに設置して生体信号を取得し電気機器の制御に活用できるとともに、例えば、自動車用座席に設置して、人の居る所にだけエアコンディショナを送風するシステムシステムとしても適用できる。また、人体に限らず、ペット用マット等、動物の生体信号を検出してペット用の暖房機などの電気機器を制御する用途にも応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１における生体信号検出装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における生体信号検出装置の要部平面断面図
【図３】本発明の実施の形態１における生体信号検出装置の要部構成図
【図４】本発明の実施の形態１における感圧手段の断面図
【図５】本発明の実施の形態１における別の形態の生体信号検出装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態２における生体信号検出装置の要部構成図
【図７】本発明の実施の形態３における生体信号検出装置の断面図
【図８】本発明の実施の形態４における生体信号検出装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態５における生体信号検出装置の構成図
【図１０】従来の生体信号検出装置の構成図
【符号の説明】
【００８０】
１  感圧手段
２  カーペット
５  ソケット（商用電源供給ソケット）
６  電気機器
７  棒（押圧部材）
８  スポンジ（シート状部材）
１７  凹凸（押圧部材）
１８ａ、１８ｂ  押圧版（複数の凹凸を有する板状部材）
１９  送信アンテナ（送信手段）
２１  受信アンテナ（受信手段）
【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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