(57)【要約】【課題】本発明の課題はレーザビームの位置合わせを容易に行うことができる簡便な回転機構よりなる回転微動装置およびそれを搭載したレーザ墨出し装置を提供することである。【解決手段】回転調整盤２０１と移動体２０７をバンド２０８で連結し、該移動体２０７を回転盤２０１に設けた軸２１０の回転によりネジで直線運動させるように構成する。バンド２０８は弾性を持ち、弧状をなしているので回転調整盤２０１を回動させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、他端が上記移動体に固定されたバンド部材とからなり、上記ネジ部材を回動することにより、上記回転調整盤を微動させるようにしたことを特徴とする回転微動装置。
【請求項２】
固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、上記移動体の側面に沿って延び、他端が上記回転調整盤の他部に固定された弧状のバンド部材とからなり、上記移動体の移動に伴って、上記回転調整盤を微動させるようにしたことを特徴とする回転微動装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記バンド部材は弾性体よりなることを特徴とする回転微動装置。
【請求項４】
レーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを発生する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射筒と、該レーザビーム投射筒を通過したビームからライン光を発生するロッドレンズとを有するレーザビーム墨出し器と、該墨出し器を搭載する回転微動装置とを備え、上記回転微動装置は、固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、他端が上記移動体に固定されたバンド部材とからなり、上記ネジ部材を回動することにより、上記回転調整盤を微動させるようにしたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項５】
レーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを発生する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射筒と、該レーザビーム投射筒を通過したビームからライン光を発生するロッドレンズとを有するレーザビーム墨出し器と、該墨出し器を搭載する回転微動装置とを備え、上記回転微動装置は、固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、上記移動体の側面に沿って延び、他端が上記回転調整盤の他部に固定された弧状のバンド部材とからなり、上記移動体の移動に伴って、上記回転調整盤を微動させるようにしたことを特徴とするレーザ墨出し装置。
【請求項６】
請求項４又は５において、上記バンド部材は弾性体よりなることを特徴とするレーザ墨出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は回転微動装置及びそれを搭載したレーザ墨出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平９−１５９４５１号（図１及び図３）
【特許文献２】実公平７−３５７３８号
家屋建築の際、特に工事の開始時には各種部材の取り付け基準位置の設定や部材加工の位置決め等に水準線を出す作業、すなわち墨出し作業が必須である。そこで建築現場では、レベル測量儀等の器具を用いてレベル出しを行い、対象となる構造物の壁に複数のマーク（墨）をつけ、それらをつないで墨出しラインを形成し工事基準としていた。
【０００３】
しかし、この作業は最低でも２人で行う必要があり、非常に手間が掛かり、効率が悪いという問題があった。この問題を改善するために、最近ではライン光照射機能を有するレーザ墨出し装置を用いて効率良く墨出し作業を行うことが多くなった。レーザ墨出し装置は１人で墨出し作業を容易に行うことができるため、建築作業には欠かせない建築作業必須ツールとなりつつある。
【０００４】
墨出しラインには床から壁、天井にかけて垂直線を描くいわゆる『たちライン』や２本の『たちライン』を同時に照射させることで天井に直角ラインを描く『大矩ライン（おおがねライン）』あるいは壁に水平線を描く『ろくライン』あるいはレーザ墨出し装置の直下の床上に集光したレーザビームを照射する『地墨』等いろいろなラインが存在する。
【０００５】
レーザ墨出し装置を用いた墨出し作業の効率化を図るには、１台のレーザ墨出し装置で複数の墨出しラインが照射できることが望まれる。そこで最近では１台の装置で２ライン以上のライン照射が可能な装置が提案されている。
【０００６】
例えば実公平７−３５７３８号公報の従来技術として記載されているように、三脚上の装置本体から鉛直下方に向けて１本のレーザビームを投射すると同時に装置上端の鏡胴から側方に向けて鉛直扇面状レーザビームを投射するものがある。すなわち、この装置は上下両端から中心軸に沿ってレーザビームを投射するレーザ管を備え、このレーザ管の上端から投射されたレーザビームを反射して側方に向けて鉛直扇面状レーザビームを投射する鏡胴がレーザ管に対して一体的に取付けられている。しかも、レーザ管の中心軸が常に鉛直方向を向くようにその姿勢を制御するこれと共軸のジンバル装置が、レーザ管とともに回転できるように支持されている。
【０００７】
このレーザ式墨出し装置を用いて壁面上に鉛直線すなわち通り芯を描く場合には、まず床面上に基準となる地墨点を設定するとともに、この地墨点を通る地墨線を予め床面上に描いておく。三脚を用いて地墨点上に墨出し装置を立て、三脚の高さ調節によって下向きに出るレーザビームの方向を調整して、このビームが床面上に描くスポットを地墨点に合わせる。次に、鏡胴を鉛直軸のまわりに回転させて扇面状レーザビームの向きを変え、このビームが床面上に描く線を地墨線に合わせる。レーザ管の揺れが止ったときに扇面状レーザビームが壁面上に描く線が、求める通り芯である。
【０００８】
ところが、特に通り芯を描こうとする壁面が墨出し装置から遠く離れている場合には、鏡胴をわずかな角度回転させるだけで扇面状レーザビームが描く線の位置が大きく変わってしまう。しかも、鏡胴を回転させる際にこれに一体的に取付けられたレーザ管の揺れが生じ、ビームが描く線も揺れる。したがって、レーザビームが床面上に描く線を地墨線に合わせるのが非常に難しいという問題がある。この問題を解決するために実公平７−３５７３８号公報に記載されているようにレーザビーム投射方向の微調整機構を設けた装置が提案されているが、しかし、ジンバル装置を微調整機構で直接駆動するのでギヤの歯あたりの振動や手の振動が鏡胴に伝わりやすく、レーザビームの描く線が揺れるという現象が発生しやすかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上述のような問題点を解決した回転微動装置及びそれを搭載したレーザ墨出し装置を提供することにある。
【００１０】
具体的には、本発明は連続した滑らかな接触運動をするネジを用い、レーザビーム投射方向の微調整を簡単な機構で容易にすると同時に微調整時にレーザビームが描く線が揺れにくい回転微動装置およびそれを搭載したレーザ式墨出し装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明にかかる回転微動装置は、固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、他端が上記移動体に固定されたバンド部材とからなり、上記ネジ部材を回動することにより、上記回転調整盤を微動させるようにしたことに一つの特徴がある。
【００１２】
本発明の他の特徴は、固定盤と、該固定盤に対して回動可能に取付けた回転調整盤と、該回転調整盤の円弧の両端を結ぶ線分の方向に設けたネジ軸部材と、該ネジ軸部材を回転することにより該ネジ軸上を移動する移動体と、一端が上記回転調整盤の一部に固定され、上記移動体の側面に沿って延び、他端が上記回転調整盤の他部に固定された弧状のバンド部材とからなり、上記移動体の移動に伴って、上記回転調整盤を微動させるようにしたことにある。
【００１３】
本発明の他の特徴は、上記バンド部材を弾性体より構成したことにある。
本発明の他の特徴はレーザビームを発生するレーザ光源と、該レーザビームを分割して複数のビームを発生する少なくとも１個のハーフミラーを内蔵したビームスプリッタと、該ビームスプリッタから出たレーザビームの通路を形成する複数のレーザビーム投射筒と、該レーザビーム投射筒を通過したビームからライン光を発生するロッドレンズとを有するレーザビーム墨出し器を上記の回転微動装置に搭載することにより、レーザ墨出し装置を構成したことにある。
本発明の他の特徴及び利点は以下の説明により明瞭に理解される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例について図１〜図６を用いて説明する。
本発明の縦断面図を示す図２のように、本発明に係るレーザ墨出し装置１０１は、レーザビームを投射する鏡胴１０２と、この鏡胴１０２を鉛直に縣架するジンバル機構１０３と、鏡胴１０２から投射するレーザビームを所定の位置に調整する回転盤部１０４から構成される。
【００１５】
鉛直に縣架された鏡胴１０２の側壁にほぼ直角方向に延びるレーザ管保持筒１１１が設けられ、鏡胴１０２の鉛直軸とほぼ直角方向にレーザ管（レーザ光源）１１０が保持されている。レーザ管１１０は、その円周に１２０°の間隔で３本ずつ配置された２組のネジ１１２でレーザ管保持筒１１１に固定される。すなわち、このネジ１１２により、レーザ管１１０をレーザ管保持筒１１１の軸上に位置するように調整することができる。
【００１６】
上記鏡胴１０２の内部には中実のビームスプリッタ１１５が、鉛直同軸上にスプリッタホルダ１１６内に収納され固定されている。ビームスプリッタ１１５とスプリッタホルダ１１６とは接着などの方法により固定される。スプリッタホルダ１１６は鏡胴１０２の上部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ（図示せず）と下部に１２０°の間隔で配置した３本のネジ１１７で固定される。これら６本のネジ１１７により、ビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。ビームスプリッタ１１５には適切な間隔をおいて２個所に４５°のハーフミラー面１１８とハーフミラー面１１９が形成されている。すなわち、レーザ光源１１０からのビームａは第１のハーフミラー面１１８を透過して水平ライン光ｂを形成するために用いられ、該ハーフミラー面１１８を反射したビームは更に、第２のハーフミラー面１１９で二分され、一つは透過して垂直ライン光ｃを形成するために用いられる。また該ハーフミラー面１１９で直角方向に反射したビームは別の垂直ライン光ｅを形成するために用いられる。またビームスプリッタ１１５の上面で反射して下方に直進したビームｄは地墨用のビームになる。本発明においては、上記第１及び第２のハーフミラー面を有する複数の光学部材が一体的に形成され、上記のスプリッタホルダ１１６に収納されているので、ネジ１１７によりビームスプリッタ１１５の位置を調整することができる。
【００１７】
鏡胴１０２には次の４つのレーザビームの投射口筒が設けられる。レーザ管保持筒１１１の反対側に第１のレーザ投射口筒１３０が設けられ、さらにこの上方に第２のレーザ投射口筒１３１が設けられる。また、鏡胴１０２の上方には第３のレーザ投射口筒１３２、下方には第４のレーザ投射口筒１３３が設けられている。
【００１８】
これらのレーザ投射口筒１３０〜１３３に対応したスプリッタホルダ１１６の位置に穴が形成され、この穴を通してレーザビームが各レーザ投射口筒１３１〜１３３に導かれる。
【００１９】
第１のレーザ投射口筒１３０にはフランジ１４０が形成され、対向する出射側には図５に示すようにフランジ１４１がネジ１４４で固定される。フランジ１４１の中心軸上にはレンズホルダ１４２（図２）に固定された光路偏角レンズ１４３（図２）が設けられる。さらにフランジ１４１には図５に示すようにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸方向、即ち垂直姿勢でロッドレンズホルダ１４５に一対のレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。
【００２０】
第２のレーザ射口筒１３１にはフランジ１５０が形成される。対向する出射側にはフランジ１５１が図６に示すようにネジ１４４で固定される。さらにロッドレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。ロッドレンズ１４６は鏡胴１０２軸と直角方向、すなわち水平方向に、ロッドレンズホルダ１４５にレンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。
【００２１】
第３のレーザ射口筒１３２には図２に示すようにフランジ１６０が固定される。すなわちレーザ投射口筒１３２の周面に１２０°の間隔で設けられた３本のネジ１６１で固定される。対向する出射側にはフランジ１６２がネジ１４４で固定され、さらにレンズホルダ１４５がネジ１４９で固定される。フランジ１６２の中心軸上にはレンズホルダ１４２（図２）に固定された光路偏角レンズ１４３（図２）が設けられる。ロッドレンズ１４６は図４に示すように、レンズおさえ１４７を介してネジ１４８で固定される。ロッドレンズ１４６はレーザ管１１０と平行に取付けられる。
【００２２】
上記の３個のフランジ１４１、１５１及び１６２とロッドレンズホルダ１４５の間には図４に示すようにピン１７０が取付けられ、これを支点としてロッドレンズホルダ１４５の取付け角度を調整できるように構成されている。
【００２３】
また、各フランジ１４０、１５０及び１６０とこれに対向するフランジ１４１、フランジ１５１、フランジ１６２とはネジ１４４によって固定される。ネジ１４４を通すための穴１７２は図５及び６に示すように十分大きくしてあるので、ワッシャ１７１が用いられる。すなわち、レーザ投射口筒１３０〜１３３の端部に取り付けたフランジ１４０、１５０、１６０と、ロッドレンズ１４６を搭載したフランジ１４１、１５１、１６２との相対的な位置を調整できるように穴１７２が設けられ、調整後ネジ１４４で固定できるように構成されているが、穴のサイズはネジ１４４の周囲に１ｍｍ以上の間隙を有する程度であることが望ましい。
【００２４】
一方、図２に示すジンバル機構１０３は同一面上の２軸を有する構造よりなる。鏡胴１０２の上部に設けた一対の軸受け１８０に小リング１８１から突出した一対のピン１８３（図２，３）で揺動自在に取付けられる。また、この小リング１８１には前述した軸受け１８０の位置と９０°位相が異なる位置にもう一組の軸受け１８２が設けられる。大リング１８４から突出した一対のピン１８３でリング同士が揺動自在に取付けられる。ピン１８３は各リング１８１，１８４と螺合する。これによりＸ方向Ｙ方向の揺動ができ、鏡胴１０２を垂直に保持することができる。このジンバル機構１０３は図３に示すように一対の支持板１９０にネジ１９１で固定され、支持板１９０は回転盤部１０４にネジで固定される。
【００２５】
回転盤部１０４は図２及び図３に示すように回転盤２００と回転調整盤２０１と固定盤２０２等からなる。３本のボルト２０３は基板２０４と螺合し、回転盤部１０４を水平に保つ。基板２０４は固定盤２０２にネジ２０５で固定される。この固定盤２０２には図１に示すように、回転操作ができるツマミを持つ軸２１０が組込まれ、一端はキャップ２０６が回転可能に係合され軸２１０の移動が規制される。軸２１０の中央にはネジが加工され、移動体２０７がこのネジと螺合している。移動体２０７にはバンド２０８がボルト２１１で固定される。移動体２０７が占める固定盤２０２の平面部には長方形の開口部が移動範囲を含めて設けられる。図２に示すように固定盤２０２の中心軸を同軸として回転調整盤２０１が、ボルト２１２で固定された押さえ板２１３により回転可能に嵌合取付けされる。弧状のバンド２０８の一端は回転調整盤２０１の円筒部の内面にネジ２１４及びナット２１５（図１）で固定される。
【００２６】
回転盤２００は回転調整盤２０１と同軸上に回転可能に嵌合される。回転調整盤２０１の嵌合円筒部にＶ形溝が設けられ、回転盤２００の側面から突出するボール付き止めネジ２１６により抜け防止が施される。
【００２７】
鏡胴１０２の振れを制動するために、図２に示すように、鏡胴１０２の下部に例えば銅板２２１がボルト２２２で固定されている。この銅板２２１を挟む位置に磁石２２３を固定配置したコ字型部材２２４が設けられ、これが回転盤２００にボルト２２５で締結されている。回転盤２００には一対の支持板１９０がボルト２３０で固定されており、鏡胴１０２は回転盤２００の回転により任意の方向に向くことができる。
【００２８】
次にレーザビームの調整の方法について説明する。
まず、レーザ管（レーザ光源）１１０をレーザ管保持筒１１１の軸上にネジ１１２を調整して固定する（図３）。次にネジ１１７を調整し、レーザビームが各レーザ投射口筒１３０、１３１、１３２の中央を通過するようにスプリッタホルダ１１６を固定する（図２）。ビームスプリッタ１１５内のハーフミラー面１１８とハーフミラー面１１９の位置精度は十分に精密に加工することが必要である。
【００２９】
その後、フランジ１４１の位置を調整してレーザビームがロッドレンズ１４６の中心を通過するようにし、ネジ１４４で固定する（図５）。次に同様にフランジ１５１の位置を調整し、レーザビームがロッドレンズ１４６の中心を通るようにして固定する（図６）。フランジ１６２も同様に調整固定する。次にそれぞれのロッドレンズ１４６の倒れ角をロッドレンズホルダ１４５を固定するネジ１４９を調整し、ロッドレンズ１４６により形成される扇面状レーザライン光が平面をなすようにする。
【００３０】
本発明に係る装置を使用にあたっては、ボルト２０３を調整して回転円盤部１０４を水平にし、ジンバル機構１０３が自由に動くようにして、鏡胴１０２が垂直になるように設定する。次にレーザ管１１０からビームを投射する。レーザビームａは直進し、第１のレーザ投射口筒１３０内を通過し、ロッドレンズ１４６で水平方向の扇状ライン光ｂに変換され、壁などに水平ラインを描く。一方、第１のハーフミラー面１１８に当ったレーザビームの一部は直角に反射してビームスプリッタ１１５内を直進し、上部にある第３のレーザ投射口筒１３２内を通過してロッドレンズ１４６でレーザ管１１０と直角方向の扇面状ライン光ｃに変換され、天井などにラインを描く。また、レーザビームの一部がビームスプリッタ１１５の上面で反射し、下方に直進して、本装置を固定した面にレーザビームｄを照射し、これが地墨となる。
【００３１】
また、上方に直進したレーザビームの一部が第２のハーフミラー１１９で直角に反射し、第２のレーザ投射口筒１３１内を通過してロッドレンズ１４６に照射される。この照射ビームはロッドレンズ１４６で垂直方向の扇面状ライン光ｅに変換され、壁面から天井にかけてラインを描く。
【００３２】
この垂直ラインを所定の位置に合わせる場合、回転盤２００をその方向に向けラインを大まかに合わせる。その後、回転盤２００が回動可能に保持された回転調整盤２０１を軸２１０をまわして調整することにより所定の位置にラインを合わせる。すなわち回転調整盤２０１は軸２１０のつまみを回すことによりネジで移動体２０７が直線的に移動し、弧状に成形された弾性を持つバンド２０８の一端がその内壁に固定されているので、押す、あるいは引く動作が嵌合部を中心とする回転運動に変換され回動する。軸２１０のネジのピッチは十分小さくすることが望ましい。このような構成により細かな回転位置合わせができる。
【００３３】
図７は本発明にかかる回転微動装置の第２の実施例を示すもので、移動体２０７の両側にバンド３００を配置した構造とし、回転盤２００に搭載する質量を移動体２０７の両側に分散して回転を容易にするものである。
【００３４】
図８は本発明にかかる回転微動装置の第３の実施例を示すものでバンド２０８をネジ２１４とナット２１５で固定する代りに、回転調整盤２０１の一部にバンド２０８の厚さの溝３０１を設け、バンド２０８の端部を折り曲げて抜け防止をはかり、バンド２０８の挿入後は近傍に設けたネジ３０２を締めることによってバンド２０８がネジ３０２の頭部で外れるのを防止する構造としたものである。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば回転微動装置を用いることによってレーザビームにより形成される垂直ライン光を任意の位置に精度よく形成することが可能になる。
【００３６】
またネジは連続して係合しているので、振動を発生することがなく、従って鏡胴を揺動させることもない。さらに調整ツマミの位置を本体下部に設けたことにより、指を安定した状態で作業ができる。また、弾性を持つバンドを使用することにより、構造が簡単になり、製作が容易になるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる回転微動装置の一実施例の構成を示す断面図である。
【図２】図１の回転微動装置を用いたレーザ墨出し装置の縦断面図である。
【図３】図２の右側図面である。
【図４】図２の平面図である。
【図５】水平扇状レーザビームを照射するロッドレンズ取付け図である。
【図６】垂直扇状レーザビームを照射するロッドレンズ取付け図である。
【図７】本発明にかかる回転微動装置の第２の実施例を示す断面図である。
【図８】本発明にかかる回転微動装置の第３の実施例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１０１：レーザ墨出し装置
１０２：鏡胴
１０３：ジンバル機構
１０４：回転盤部
１１０：レーザ管（レーザ光源）
１１１：レーザ管保持筒
１１２：レーザ管固定ネジ
１１５：ビームスプリッタ
１１６：スプリッタホルダ
１１７：スプリッタホルダ固定ネジ
１１８，１１９：第１及び第２のハーフミラー面
１３０、１３１、１３２、１３３：第１〜第４のレーザ投射口筒
１４０、１４１：フランジ
１４２：レンズホルダ
１４３：光路偏角レンズ
１４４：ネジ
１４５：ロッドレンズホルダ
１４６：ロッドレンズ
１４７：レンズおさえ
１４８：ネジ
１４９：ネジ
１５０、１５１：フランジ
１６０、１６２：フランジ
１６１：ネジ
１７１：ワッシャ
１７２：穴
１８０、１８２：軸受け
１８１：小リング
１８３：ピン
１８４：大リング
１９０：支持板
１９１：ネジ
２００：回転盤
２０１：回転調整盤
２０２：固定盤
２０３：ボルト
２０４：基板
２０５：ネジ
２０６：キャップ
２０７：移動体
２０８：バンド
２１２：ボルト
２１３：押え板
２１４：ネジ
２１５：ナット
２１６：止めネジ
２２１：銅板
２２２：ボルト
２２３：磁石
２２４：コ字型部材
２２５：ボルト
２３０：ボルト
３００：バンド
３０１：溝
３０２：ネジ
【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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