(57)【要約】【課題】電源電圧低下や瞬時停電時間の長さに応じて、ロボットの動作継続を図り、瞬時停電などによる停止機会を減少させることが出来るロボット制御装置を提供する。【解決手段】電源１１からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常継続時間を計時する電源異常計時手段２３とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部２６と、電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブル２４と、電源異常継続時間に基づき速度制限情報テーブル２４より速度制限情報を選択する速度制限情報選択部２５と、動作指令と速度制限情報とに基づいて速度を制限をする速度調整器２７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、
前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、
前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、
前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、
前記動作指令と前記速度制限情報とに基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とする自動機械の制御装置。
【請求項２】
電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、予め設定されている命令を解釈する命令解釈部とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、
前記命令に基づいて前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、
前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、
前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、
前記自動機械が現在実行している動作について作業区間または非作業区間の何れかを識別する作業識別部と、
前記動作指令と前記速度制限情報と前記作業識別部の結果に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とする自動機械の制御装置。
【請求項３】
電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、自動機械の作業領域を設定する領域設定手段とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、
前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、
前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、
前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、
前記自動機械が前記作業領域内または外であることを識別する位置識別部と、
前記動作指令と前記速度制限情報と前記位置識別部の結果に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とする自動機械の制御装置。
【請求項４】
電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、外部信号を入力する信号入力部とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、
前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、
前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、
前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、
前記動作指令と前記速度制限情報と前記外部信号に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とする自動機械の制御装置。
【請求項５】
前記電源異常信号が出力された状態から出力されない状態に移行した場合、前記電源異常継続時間を初期化すると共に、速度制限を解除することを特徴とする請求項１乃至４記載の自動機械の制御装置。
【請求項６】
前記速度制限情報テーブルに格納された電源異常継続時間に対応した速度制限情報は前記自動機械の教示装置または外部より設定変更可能であることを特徴とする請求項１乃至５記載の自動機械の制御装置。
【請求項７】
前記速度調整器により速度制限がされた場合には、外部に速度制限信号を出力することを特徴とする請求項１乃至６記載の自動機械の制御装置。
【請求項８】
前記自動機械は、ロボットを含むことを特徴とする請求項１乃至７の自動機械制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の瞬時停電が発生しても、可能な範囲で動作を続行することで、ロボットの危険状態での停止を防ぐロボット制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（従来例１）
従来のロボット制御装置は、電源の瞬時停電が発生した場合、電源装置に備わる電源断信号出力を制御部が受け、サーボ軸を停止するための制御を行っている。
電源断検出回路が電源断を検出した場合には複数サーボ駆動装置への電源供給が止まり、動作を停止し、また、制御用の電源も同様に電源供給が止まるため、サーボ駆動装置への電源開閉を行う継電器は開路することで駆動電源の遮断をしている。
【０００３】
（従来例２）
別の従来技術として、停電が発生した時に停電後の制御電源をモータ駆動電源回路より供給を受け、モータを大きなトルクで減速する方法がある。図８を用いて説明する。サイリスタ４５を介して３相全波整流回路４７を単相全波整流回路４１に並列に接続しており、停電が発生した時、停電検出回路４６で停電を検出し、サイリスタ４５を点弧して３相全波整流回路４７で電解コンデンサＣ１に蓄積された電力を制御電源供給回路４２に供給する。これにより、制御電源供給回路４２から出力される制御用電力によりサーボモータ制御回路４９、主軸モータ制御回路５２は停電後も制御動作可能となり、速度指令を「０」とすることでサーボモータＭｘ、主軸モータＭｓを大きなトルクで減速制御して停電後のモータ移動を少なくするものである（特許文献１参照）。
【０００４】
（従来例３）
別の従来技術としては、無停電電源回路を備えた数値制御工作機械制御回路で、入力電源の電圧低下を検出して電源異常検出信号を出力し、この電源異常検出信号の継続時間に従い、駆動装置に退避指令と加工中断指令を選択出力すると共に電源異常回復時の加工制御再開に必要なデータを記憶するものもある。図９を用いて説明する。計算機装置６７とアクチュエータ駆動装置７０の制御回路については、無停電電源装置６４から常時電力を供給する。電源の異常検出信号を出力する電源異常検出回路６５より計算機装置６７の電源異常時間測定回路６７Ｃへ接続され、そして、電源の異常時間が、第１の設定値以下のレベル１ではアクチュエータ６１を待避させ、第１の設定値を超え第２の設定値以下のレベル２では一加工工程を停止させて、回復時の干渉等を防止する。また、第２の設定値を超えたレベル３に達した場合は、加工再開時に備えて必要なデータを記憶して、異常回復時の円滑な加工再開を確保する（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２７１８６６号公報
【特許文献２】
特許第３０９１５７２号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１では、瞬時停電時間が電源装置に備わる電源断検出回路で検出ができない程度の極短時間の場合は、あたかも瞬時停電が無かったかのごとく動作を継続する。瞬時停電時間が前述の極短時間より長くなると電源断検出回路で検出を行うが、電源断検出回路を構成する電子部品は製造上のバラツキがあるため、複数台のロボット制御装置で検出が同一であることは実際にはあり得ない。すなわち、大規模な生産ラインは、生産ラインを制御する制御装置及び複数台のロボット及び周辺機器で構成され、複数台のロボットを協調あるいは連動させるなどの制御を行っている場合に瞬時停電が発生した際には、各ロボットの電源断検出のタイミングは異なり、一部のロボットは動作を継続するが、他のロボットは停止してしまう状態となることが起こりうる。
この場合、ロボットと、ロボット、機器、治具あるいはワーク間の干渉等が発生することがあり、また、この状態より生産ラインを再立ち上げのために、生産中製品の処理や全ロボット及び制御装置の再立ち上げ、ワークの準備などに多大な時間がかかるため生産に支障をきたしていた。また、アーク溶接では、その作業中の電源異常でロボットは停止するため、その部位の溶接品質が低下することや、プレス装置内でのワーク搬送区間でも瞬時停電が発生すればロボットは停止していたため、プレス装置とロボット本体、ワーク、型との干渉のため重大な事故になる可能性を秘めるといった問題がある。
【０００７】
従来例２では、停電が発生した時にモータ駆動用にコンデンサに蓄積されたエネルギーの一部を制御電源供給回路へ移送することで、制御用電力を得て、これに接続されたサーボ制御回路を制御可能とし、サーボモータを大きなトルクで減速制御するが、モータ軸とこれに接続される動力伝達機構の接続が、摩擦接続の場合、過大な減速等で大きなトルクが接続部に掛かると、そこにスリップが発生し、モータ軸と動力伝達機構間はずれてしまう。このずれはモータ位置で管理されている作業を行うロボットの、制御点位置のずれとして現れるためロボットとしては致命的な不具合となる。
【０００８】
従来例３では、停電が発生した際のアクチュエータの動作を電源異常の継続時間に応じて退避指令と加工中断指令を選択出力すると共に電源異常回復時の加工制御再開に必要なデータを記憶するが、この制御装置には無停電電源装置が必要である。無停電電源装置の設置は、その導入費用、設置場所の確保、無停電電源装置内の寿命部品の定期的な保守などで使用者に大きな制約を与える。また、電源の異常が発生した時には、アクチュエータは少なくとも一時退避動作を行う、つまり、通常の作業動作とは異なる動作を行うため生産中の製品品質を損なうことがあると共に、生産ラインの再立ち上げに相当時間を要する。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、電源電圧低下や瞬時停電時間の長さに応じて、予め定められた速度制限制御を行うことで各モータの消費エネルギーを低減し、蓄積されているエネルギーでロボット駆動時間を伸ばしロボットの動作時間を延長し、ロボットの動作継続を図り、瞬時停電などによる停止機会を減少させることが出来るロボット制御装置を提供することを目的とする。また、ロボットが生産設備内で停止することで不都合の起こる、作業状態、作業区域内、あるいは信号入力手段よりの信号入力状態で示される区間では、前述の速度制限制御とは異なる予め定められた速度制限制御を行うことができるロボット制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
本発明の請求項１記載の自動機械の制御装置は、電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、前記動作指令と前記速度制限情報とに基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項２記載の自動機械の制御装置は、電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、予め設定されている命令を解釈する命令解釈部とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、前記命令に基づいて前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、前記自動機械が現在実行している動作について作業区間または非作業区間の何れかを識別する作業識別部と、前記動作指令と前記速度制限情報と前記作業識別部の結果に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項３記載の自動機械の制御装置は、電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、自動機械の作業領域を設定する領域設定手段とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、前記自動機械が前記作業領域内または外であることを識別する位置識別部と、前記動作指令と前記速度制限情報と前記位置識別部の結果に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の請求項４記載の自動機械の制御装置は、電源からの入力電圧の低下あるいは遮断を検出して電源異常信号を出力する電源異常検出手段と、前記電源異常信号の継続時間を計時する電源異常計時手段と、外部信号を入力する信号入力部とを備え、前記電源から入力される電力で複数のサーボ軸を同期して制御する自動機械の制御装置において、前記自動機械の動作指令を出力する動作指令生成部と、前記電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブルと、前記電源異常継続時間に基づき前記速度制限情報テーブルより速度制限情報を選択する速度制限情報選択部と、前記動作指令と前記速度制限情報と前記外部信号に基づいて前記自動機械の速度を制限をする速度調整器とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の請求項５記載の自動機械の制御装置は、前記電源異常信号が出力された状態から出力されない状態に移行した場合、前記電源異常継続時間を初期化すると共に、速度制限を解除することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の請求項６記載の自動機械の制御装置は、前記速度制限情報テーブルに格納された電源異常継続時間に対応した速度制限情報は前記自動機械の教示装置または外部より設定変更可能であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の請求項７記載の自動機械の制御装置は、前記速度調整器により速度制限がされた場合には、外部に速度制限信号を出力することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の請求項８記載の自動機械の制御装置は、前記自動機械は、ロボットを含むことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の実施に用いられるロボット制御装置の構成図である。図において、電源１１よりロボット制御装置１３は電力の供給を受け、モータ２１−１、２１−２、・・、２１−ｎの制御を行い、モータの組み込まれたロボット１２で所望の動作を行うことで作業を行う。ロボット制御装置１３では、電源１１よりの電源線は断路器１５を介し、制御用電源装置１７とサーボ駆動電力の投入／遮断を行う遮断機１６に並列に接続されている。遮断機１６の他方よりはサーボ駆動のための電源装置１８と電源異常検出器１９に並列に接続されている。電源装置１８の他方には電力増幅器２０−１、２０−２、・・、２０−ｎが接続されており、電力増幅器２０−１、２０−２、・・、２０−ｎは後述する制御部２２に接続され、制御部２２の制御の基でモータ２１−１、２１−２、・・、２１−ｎの制御を行いロボット１２の動作を行う。
【００１９】
制御用電源装置１７はロボット制御に必要な制御電源を制御部２２に供給する。
制御部２２には電源１１の電圧低下や瞬時停電を電源異常検出器１９で検出し出力された電源異常信号を入力し、電源異常継続時間を計時する計時器２３、電源異常継続時間に対応した速度制限情報を格納した速度制限情報テーブル２４、計時器２３で計時された電源異常継続時間に基づき速度制限情報を速度制限情報テーブル２４より選択するする速度制限情報選択部２５、ロボット１２の動作指令を生成する動作指令生成部２６、速度制限情報選択部２５より選択されたの速度制限情報を基に動作指令生成部２６よりの動作指令に速度制限制御を行い、モータ２１−１、２１−２、・・、２１−ｎの速度とし、電力増幅器２０−１、２０−２、・・、２０−ｎへ指令を発する速度調整器２７より構成されている。
１４はペンダントであり、操作者より速度制限情報テーブル２４へ速度制限情報の設定がされ、またロボットの動作および作業に掛かる諸操作がなされる。
他にロボット制御装置１３と外部と信号の入出力を行う入出力部があるが図示していない。
【００２０】
ここで、電源１１に電圧低下や瞬時停電などの電源異常が発生した際の本発明の実施例をフローチャート図２に示す。
ステップＳ１では、電源異常検出器１９で検出する電源異常信号の有無判定を行う。
ステップＳ２では、ステップＳ１で電源異常信号無しの場合で、電源異常継続時間の初期化を行い、ステップＳ３で通常（速度制限なし）の速度制御がされる。
ステップＳ４では、ステップＳ１で電源異常信号有りの場合で、電源異常継続時間を計時器２３で、計時する。
ステップＳ５では、ステップＳ４で計時された電源異常継続時間に対応する速度制限情報を速度制限情報テーブル２４より速度制限情報選択部２５が選択する。
ステップＳ６では、選択された速度制限情報を基に動作指令生成部２６よりの動作指令を速度調整器２７で速度調整される。
【００２１】
図３は速度制限情報テーブルへの設定例である。この設定には電源異常継続時間が３０ミリ秒以下の速度制限情報は１００％、６０ミリ秒以下の速度制限情報は３０％、６０ミリ秒を超える速度制限情報は０％と設定されている。この設定例では電源異常継続時間が３０ミリ秒以下の場合速度制限情報は１００％のため、速度制限を行わない制御を行い、３０ミリ秒を超え６０ミリ秒以下では速度が３０％となるように速度制限制御を行い、６０ミリ秒を超えると速度が０％、すなわち停止制御を行うことを意味している。
【００２２】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２の実施に用いられる速度制限情報テーブル２４の設定例である。この速度制限情報テーブル２４には作業区間、作業領域、入力についての条件がある場合、およびこれらの条件が無い場合の速度制限情報が設定されている。電源異常が検出されると、電源異常継続時間の計時を行うと共に、ロボット制御装置１３は、作業区間、作業領域、入力の入信状態および電源異常継続時間に対応した速度制限情報が速度制限情報選択部で選択される。
この速度制限情報テーブル２４への設定例として、電源異常継続時間が３０ミリ秒以下、６０ミリ秒以下、６０ミリ秒超の場合について、条件無では１００％、３０％、０％、作業区間では１００％、１００％、０％、作業領域では１００％、７０％、０％、入力では１００％、５０％、０％と設定されているとする。この設定では、条件無では第１の実施例、図３の設定と同一であり、電源異常継続時間に対する速度制限制御も同様である。
【００２３】
電源異常が検出の際、ロボット１２が作業区間にある場合では、電源異常継続時間が６０ミリ秒以下は１００％、つまり速度を制限せず、６０ミリ秒超では０％つまり停止制御を行う。
同様に、作業領域にある場合では、電源異常継続時間が３０ミリ秒以下、６０ミリ秒以下、６０ミリ秒超のそれぞれで、１００％、７０％、０％の速度となるように速度制限制御がされ、入力が入信している場合では、電源異常継続時間が３０ミリ秒以下、６０ミリ秒以下、６０ミリ秒超のそれぞれで、１００％、５０％、０％の速度となるように速度制限制御がされる。
速度制限情報テーブル２４への実際の設定は、アーク溶接用途では所定の作業区間において電源異常が発生しても溶接条件を瞬時に変更することが出来ないので作業品質を保つために速度の変更を行わないような設定とすることが推奨される。糊付け、シーリングについても同様である。一方プレス機へのハンドリング用途の場合、電源異常が発生してもプレス機の稼動領域でロボット停止にならないようにエネルギー消費を低減させ作業領域よりロボットを退避できるような速度制限とする必要がある。
【００２４】
（第３実施例）
図５は作業区間を説明するロボット動作プログラムの例である。動作プログラムは、ロボットの動作を行う動作命令、ロボットで作業を行う作業命令、その他に入出力命令、制御命令などで構成されている。作業命令の中の作業開始命令では命令の実行でロボット制御装置内の作業区間と識別するための状態をオンとすると共に、溶接やハンドリングのための出力をオンとする。同じく作業命令の中の作業終了命令では命令の実行で作業を終了すべく溶接やハンドリングのための前記出力をオフし、ロボット制御装置内の作業区間と識別するための状態をオフとしている。この作業開始命令と作業終了命令で囲まれた区間ではロボット制御装置内の作業区間を識別する状態はオン状態となり、電源異常継続時間と共に速度制限情報選択部２５で参照される。
【００２５】
（第４実施例）
図６は作業領域を説明する概念図である。ロボットの座標系に平行な直方体を空間に定義し、この直方体の内部あるいは外部を作業領域と定義する。
ロボットの動作中は、その作業点位置が作業領域にあるか否か常時演算による識別され、電源異常継続時間と共に速度制限情報選択部２５で参照される。
【００２６】
（第５実施例）
図７は、本発明を実施するための速度調整を示すブロック図である。図中２５は速度制限情報選択部、２６動作指令生成部、２７は速度調整部、３１は動作指令計算部、２０−１、・・、２０−ｎは電力増幅器である。
速度制限情報選択部２５は図示していない計時器より出力される電源異常継続時間および作業区間、作業領域、入力などの諸情報を基に図示していない速度制限情報テーブルより該当する速度制限情報を選択して、速度調整へ与える。動作指令生成部２６はロボットの動作プログラムの動作命令に基づき単位時間当たりの動作指令を出力し、動作指令計算部３２へ与える。速度調整部２７は速度制限情報選択部２５から与えられた速度制限時情報を速度オーバーライド比として動作指令計算部３１へ受け渡す。動作指令計算部３１は、動作指令生成部２６からの動作指令に速度オーバーライド比（速度制限情報と同一）を掛け合わせた速度を動作指令とし，この動作指令を実現する動作指令を生成して、電力増幅器２０−１、・・、２０−ｎへ出力する。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のロボット制御装置によれば、電源電圧低下や瞬時停電の長さに応じてあらかじめ定められた速度制限を行うことで各モータの消費エネルギー低減し、蓄積されているエネルギーでロボット駆動時間を伸ばしロボットの動作時間を延長し、ロボットの動作継続を図り、瞬時停電などによる停止機会を減少させることが出来ることで、生産ラインの稼動に大きな影響のある再立ち上げの機会を減少させることが出来るという効果がある。
また、ロボットの動作を停止したくない作業区間、作業領域ではその作業の継続させることにより、ロボットが動作を停止した際に起こりうる重大な事故となる可能性を低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すロボット制御装置の構成図
【図２】本発明のロボット制御装置の動作を示すフローチャート
【図３】第１の実施例を示す速度制限情報テーブル
【図４】第２の実施例を示す速度制限情報テーブル
【図５】ロボット作業プログラムの説明図
【図６】ロボットの作業領域の説明図
【図７】本発明を実施するための速度調整を示すブロック図
【図８】従来の電源供給回路の構成図
【図９】従来の電源異常対応制御を備えた数値制御工作機械装置のブロック図
１１  電源
１２  ロボット
１３  ロボット制御装置
１４  ペンダント
１５  断路器
１６  遮断機
１７  制御用電源装置
１８  電源装置
１９  電源異常検出器
２０  電力増幅器
２１  モータ
２２  制御部
２３  計時器
２４  速度制限情報テーブル
２５  速度制限情報選択部
２６  動作指令生成部
２７  速度調整器
３１  動作指令計算部
３２  作業識別部
３３  位置識別部
【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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