(57)【要約】【課題】従来の移動作業ロボットでは、途中で異常が生じると、所定の移動経路をたどれない、作業を中断しなければならないといった、所望の移動作業が行えない状況になることがある。【解決手段】本体１を移動させる走行手段と、本体１の移動方向を変更する操舵手段と、作業手段と、走行手段および操舵手段を制御して本体１の移動を制御する移動制御手段９と、本体１が異常時に異常内容を音声で表示する音声表示手段３１と、異常内容を記録する記憶手段を備えることにより、音声を聴くことができる範囲にいる使用者が、本体１に近づいたり機器を別途操作することなしに、異常が発生したこと及びその内容を確認できるとともに、本体１に異常内容を記録しておき、後にその情報を活用できるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段、操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に異常内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段とを備えた移動作業ロボット。
【請求項２】
本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段、操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に点検内容を音声で表示する音声表示手段と、以上内容を記録する記憶手段とを備えた移動作業ロボット。
【請求項３】
本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段、操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に異常内容および点検内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段とを備えた移動作業ロボット。
【請求項４】
点検を済ませたことを入力する点検済入力手段を備えた請求項１〜３のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【請求項５】
点検済入力を異常内容とともに記憶手段に記録する請求項４に記載の移動作業ロボット。
【請求項６】
日付および時刻の情報を持つ時計を備え、異常内容のみあるいは異常内容と点検済入力の両方を、日付および時刻とともに記憶手段に記録蓄積する請求項４または５に記載の移動作業ロボット。
【請求項７】
記憶手段に記録された内容に基づき、異常内容、点検内容、点検済入力を、後に自在に再生表示する請求項４〜６のいずれか１項に記載の移動作業ロボット。
【請求項８】
点検済入力が無い場合のみ再生表示する請求項７に記載の移動作業ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行機能を有し自走しながら清掃等の作業を行なう移動作業ロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業機器に走行操舵手段やセンサ類および移動制御手段を付加して、２次電池を搭載してコードレスで自動的に作業を行う各種の移動作業ロボットが開発されている。自走式掃除機を例にとると、作業機器である清掃部分の機能として本体底部に吸込みノズルやブラシなどを備え、移動機能として走行および操舵手段と、移動時に障害物を検知する障害物検知手段とを備え、領域内を障害物を回避しながら自律移動して領域全体を清掃するものである。
【０００３】
具体例として、ゴミ検知手段と音響手段、および設定ゴミ量以上を検知すると回転掃除走行を行う機能を設け、回転掃除中に音響手段からメロディ等の音を鳴らすことにより、使用者に、ゴミの多い場所を報知するとともに、故障等による回転動作ではないかとの誤解を与えないようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。また、本体情報を無線通信可能な情報携帯端末に発信するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３７３３３号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４２４９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、移動作業の開始から終了まで自動で行うが、途中、種々の異常状態が発生すれば、所定の移動経路をたどれない、あるいは、移動作業を中断しなければならないことになり、自動作業機器としての役割を果たすことができなくなる可能性があるという課題を有していた。当然ながら、上記の異常が発生しないよう開発、設計、製造されるものであるが、機器が使用される環境は多種多様であり、仮に環境を限定しても完全に異常を無くすことは不可能なので、異常が発生した場合の対応が望まれる。そこで例えば、異常状態を本体に視覚表示させたとすると、使用者は本体に近づいて確認しなければならない。
【０００６】
また、前記従来例（特許文献１参照）の音響手段から発するメッセージは、ゴミの多い場所で回転動作を行いその間メロディ等の音を鳴らすというパターンに限られ、自動作業機器として支障をきたす可能性がある異常時に、音響手段を活用して使用者に異常を知らせることには言及していない。さらに、前記従来例（特許文献２参照）の情報携帯端末にて本体情報を確認できる場合、使用者が作業現場から遠く離れた別の場所に居れば、異常発生を知るのに有効な手段であるが、現場近辺にいる場合、かえって機器操作が必要となるものである。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、移動作業ロボットが自律走行しながらの作業中に、使用者は音声の届く比較的遠くまでの範囲において、本体に近づいたり情報携帯端末等の別途の機器操作をすることなしに、他の活動をしながらでも音声により本体の異常を把握することができ、かつ、この情報を記録しておいて、使用者が後に自在に確認でき、保守管理でき得る移動作業ロボットを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の移動作業ロボットは、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に異常内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段を備えるものである。
【０００９】
これによって、音声を聴くことのできる範囲にいる使用者が、移動作業ロボット本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、他の活動をしながらでも音声により本体の異常を把握することができ、かつ、この情報を記録しておいて、後に活用でき得るものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に異常内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段を備えることにより、音声の届く範囲にいる使用者が、本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、異常が生じたこと、そして異常の内容を音声により確認することができる。そして、本体に異常内容を記録しておき、後に活用でき得ることとできる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に点検内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段を備えることにより、音声の届く範囲にいる使用者が、本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、異常が生じたこと、そして点検すべき内容を音声により確認することができる。そして、本体に異常内容を記録しておき、後に活用でき得ることとできる。さらには、音声表示の指示に従って使用者が点検作業を行い異常を解消でき得ることとできる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、本体を移動させる走行手段と、前記本体の移動方向を変更する操舵手段と、清掃等の作業を行う作業手段と、前記走行手段および前記操舵手段を制御して前記本体の移動を制御する移動制御手段と、本体が異常時に異常内容および点検内容を音声で表示する音声表示手段と、異常内容を記録する記憶手段を備えることにより、音声の届く範囲にいる使用者が、本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、異常が生じたこと、そして異常の内容と点検すべき内容を音声により確認することができる。そして、本体に異常内容を記録しておき、後に活用でき得ることとできる。さらには、音声表示の指示に従って使用者が点検作業を行い異常を解消でき得ることとできる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の移動作業ロボットが、点検を済ませたことを入力する点検済入力手段を備えることにより、使用者が、本体に発生した異常を解消した旨を入力することができ、本体の状態および移動制御を異常発生前に戻し得ることとできる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の移動作業ロボットが、点検済入力を異常内容とともに記憶手段に記録することにより、発生した異常内容およびその異常が解消されたかどうかの情報を、後に活用でき得ることとできる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の移動作業ロボットが、日付および時刻の情報を持つ時計を備え、異常内容あるいは異常内容と点検済入力の両方を、日時とともに記憶手段に記録蓄積していくことにより、異常発生あるいは点検の履歴として、後に活用でき、保守管理でき得ることとできる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項４〜６のいずれか１項に記載の移動作業ロボットが、異常内容、点検内容、および点検済入力を後に自在に再生表示することにより、使用者は必要に応じて自在に確認できる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の移動作業ロボットが、点検済入力が無い場合のみ再生表示することにより、使用者は点検を要する内容のみを必要に応じて自在に確認できる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を自走式掃除機に応用した場合を例にとって、図１〜５に基づいて説明する。
【００１９】
まず図１にて本体構成を説明する。図１は、本発明の第１の実施例における移動作業ロボット（自走式掃除機）全体構成の内部透視斜視図である。１は清掃領域内を移動しながら清掃を行なう自走式掃除機の本体で、床面上を矢印２の方向に前進して移動する。
【００２０】
３、４は本体１の左右に配した駆動モータで、それぞれの出力軸は左右の減速機５、６を介して本体１の両側部に配した左右の走行輪７、８を回転駆動する。走行輪７、８と方向自在なフリーキャスターからなる従輪（図示せず）により、本体１の重量を支持している。３‘、４‘はロータリーエンコーダ等からなる回転検出手段で、各々、左駆動モータ３と右駆動モータ４の軸回転数を検出し、減速機５、６の減速比を乗じることにより走行輪７、８の回転数とできる。左駆動モータ３と右駆動モータ４を、所望の回転数になるよう、回転検出手段３‘、４‘の出力を検出しながら制御するが、これらを独立に回転駆動制御することにより、本体１を矢印２の方向に移動させることはもとより、左駆動モータ３と右駆動モータ４の回転数を異ならせることにより本体を右旋回あるいは左旋回させることができ、走行手段および操舵手段の機能を有している。９は各種入力に応じて左右の駆動モータ３，４を回転制御し、本体１の移動制御を行なう移動制御手段で、マイクロコンピュータおよびその他制御回路からなる。
【００２１】
１０，１１は本体１の外周に沿って設けた測距手段で、本体１の前方、側方および後方の壁および障害物までの距離を測定する。本実施例では１０を相対的に視野角が広い超音波センサと、１１を相対的に安価で小型軽量の光センサで構成している。２９は接触検出手段で、本体１の周囲に内側への可動自在に配備され外側表面を緩衝材で構成した可動体（可動バンパー）の、壁や障害物への接触を、マイクロスイッチあるいは圧力センサで検出する。２１は本体１の方向および位置を計測する位置認識手段で、回転検出手段３‘、４‘から移動軌跡を演算する軌跡計測手段からなるが、本体の方向を計測するジャイロなどの方向計測手段を組み合わせてもよい。３１はスピーカーからなる音声表示手段で、音声信号発生部３２（後述）が発信する予め入力されているあるいは都度合成された音声信号を音声に変換して外界に発声する。２８は入力部であり、詳細は後述する。
【００２２】
１２は本体１の前方下部に配され、床面を掃除する清掃ノズルで、清掃ノズル１２の下面にはごみを吸引する吸込口が設けられ、この吸込口に臨むように回転ブラシなどからなるアジテータ１３が清掃ノズル１２内に設けられ、ファンモータで構成する電動送風機１４を駆動することで真空圧を発生させ、清掃ノズル１２にその真空圧を作用させて吸込口よりゴミを吸引する。
【００２３】
前記アジテータ１３はノズルモータ１５により伝動ベルト１６を介して回転駆動される。１７は上記清掃ノズル１２とファンモータ１４の連通路途中に設けた吸引量検出手段で、透過型あるいは反射型の光学式センサにより、通過するゴミの有無を検出してゴミ数をカウントすると同時に、センサ受信信号の形によりゴミ種類を判別する。１８は上記連通路の電動送風機１４前に設けた集塵室で、サイクロン式分級タンクあるいは紙パック等のフィルタで構成され、吸引したゴミはここに貯められる。１９は集塵室１８に設けられた集塵量検出手段１９で、集塵室１８内部のゴミ嵩あるいは吸引動作中の圧力により集塵量を検出する。
【００２４】
以上、清掃ノズル１２、アジテータ１３、電動送風機１４、ノズルモータ１５、伝動ベルト１６、吸引量検出手段１７、集塵室１８、集塵量検出手段１９により清掃手段を構成している。なお、センサである吸引量検出手段１７、集塵量検出手段１９や、アジテータ１３およびこれに付随するノズルモータ１５、伝動ベルト１６は必要に応じて設ければよい。
【００２５】
２０は鉛、ニッケル水素あるいはニッケルカドミウム蓄電池などからなる２次電池で、移動制御手段９を介して、本体１内の駆動モータ３，４、電動送風機１４、ノズルモータ１５、音声表示手段３１等、必要部分に電力を供給する。
【００２６】
次に、図２、図３はそれぞれ、異常発生時の、異常履歴表示時の入力部２８詳細図である。３７は電源スイッチで、２次電池２０から移動制御手段９および入力部２８自体への電力供給をＯＮ／ＯＦＦする。３６は表示部であり液晶画面で構成され、所定箇所を指先等で触れることにより各種入力が行えるタッチパネル様式となっている。３３は日付と時刻を刻む時計であり、電源スイッチ３７をＯＦＦすると表示は消えるが、２次電池２０とは別途設けた電池（例えばボタン電池：図示せず）により、時を刻む機能は常時継続する。３０、３０‘は点検済入力手段であり、本体に異常が発生した場合、使用者が点検作業を終えた後にこの入力を行うことにより、記憶手段３８（詳細は後述）に点検済であることが入力日時をもって記録される。３４は記録再生手段で、電源スイッチ３７がＯＮの間は図２の異常発生時に限らず常時入力可能状態となっており、入力すると図３の異常履歴表示画面になる。３５は音声再生手段で、入力すると、異常履歴表示画面にて選択（例：図３の網掛け。方法詳細割愛）されている異常内容、発生日時、および対応する点検すべき内容（点検済の場合は点検済入力日時）が音声でも再生表示される。なお、電源ＯＮ待機時や正常運転時に表示部３６に表示されるべきスタート、ストップ、運転モード選択等の各種入力については、本発明の請求範囲と直接関係ないので、詳細な説明は割愛する。
【００２７】
次に、図４は本実施例のシステム構成を示す制御ブロック図である。移動制御手段９は、２次電池２０からの電源をもとに、測距手段１０、１１、位置認識手段２１、吸引量検出手段１７、集塵量検出手段１９、回転検出手段３‘、４‘、接触検出手段２９、入力部２８からの入力に応じて、左駆動モータ３および右駆動モータ４と、電動送風機１４およびノズルモータ１５、音声表示手段３１への出力を制御する。
【００２８】
また、移動制御手段９は、次述の各手段、各モード等を有する。測距手段１０、１１からの入力に基づいて、壁から一定距離（距離０も含む）で本体１を移動させる壁沿い移動手段２２、清掃領域の内側部分を塗りつぶすように移動させる内部移動手段２３、清掃手段を稼動しながら本体１を移動させる清掃モード２４、清掃手段を停止して本体１を移動させる移動モード２５を有する。
【００２９】
また、２次電池２０の電圧より電池の残量を検出する電池残量検出手段２６、音声表示手段３１から発生する音声信号の発信元である音声信号発生部３２、本体１に生じた異常内容や点検済入力手段３０からの入力と時計３３から所定のタイミングで出力される日付や時刻等を記録する記憶手段３８である。
【００３０】
なお、記憶手段３８に記録された内容は、電源スイッチをＯＦＦ（移動制御手段９への電力供給を停止）しても、２次電池２０とは別途設けた電池（例えばボタン電池：図示せず）により、消去されない。
【００３１】
以上の構成による動作を、作業領域での一連動作例を示す図、図５を用いて説明する。まず、入力部２８で（電源ＯＮおよび）スタート入力が手動あるいは自動（タイマー設定等）で行われる。そして本体１は、清掃対象の床面Ａ（清掃領域）上のスタート点Ｓから運転（清掃しながらの移動）を開始する。
【００３２】
まず、破線矢印で示すように、壁沿い移動手段２２により、壁および障害物４０から所定距離（距離０を含む）でこれに沿って清掃領域Ａ外周の移動を開始する。この間、清掃手段により壁際の清掃を行う。壁沿いに一周して再びスタート点Ｓに戻ってくると、位置認識手段２１により壁沿いを一周したことおよび清掃領域Ａを検知、認識し、測距手段１０、１１で壁面を確認しながら、位置認識手段２１の認識に基づいて、次の移動に備えて本体１の位置および方向を修正したあと一旦停止する。
【００３３】
次に、内部移動手段２３により、外周より内側部分の清掃移動を開始する。内部領域の清掃移動は、実線矢印で示すように、直進とターンを繰り返してほぼ清掃ノズル１２幅ずつ領域を塗りつぶすように移動を進め、中央の障害物４１を測距手段１０、１１で検出して回避しながら領域の清掃を進める移動である。回避動作は、所定の内部領域移動経路に戻るまで障害物４１に沿って移動するものとし、障害物４１との距離は、前記壁沿い移動と同様であるとする。移動制御手段９は、位置認識手段２１および測距手段１０、１１により、清掃領域Ａのスタート点Ｓとは反対側の壁面まで清掃が到達したと認識すると、清掃手段の稼動を停止する。最後に本体１は、移動モード２５で壁沿い移動２２にて外周壁沿いにスタート点Ｓまで戻る。このあと自動的にスタート入力の待機状態となる。待機状態では、２次電池２０の残量を少しでも節約するため、２次電池２０の移動制御手段９への電力供給を遮断する。
【００３４】
次に、本件の特長である異常検出と異常内容・点検内容の音声表示、異常履歴の記録、点検済入力等の動作について、再び図２および図３と、図６〜図８に基づいて説明する。
【００３５】
図６は異常検出時の音声表示のフローチャート、図７は記憶手段に保存されていく異常履歴のイメージ図、図８は予め所定箇所に記録されている検出した異常内容とメッセージ等の対応を示す図である。以下、異常内容として、２次電池２０の残量が少なくなった、すなわち所定量を下回ったことを電池残量検出手段２６が検出した場合を例にとり、図６のフローに沿って説明する。
【００３６】
異常を検出（ＳＴＥＰ１）すると、異常内容が時計３３で計時している発生日時とともに、記憶手段３８に書き込まれれる（ａ）。そして、図８で示す対応に従い、移動は継続しながら、清掃手段を停止（ｂ）する。次に、音声表示手段３１が異常内容を示すメッセージとして「電池の残りが少ないです」と表示（ＳＴＥＰ２）し、さらに、点検内容を示すメッセージとして「充電して下さいあるいは電池を交換して下さい」と表示（ＳＴＥＰ３）する。使用者がこれらのメッセージに従い、この後すぐ、点検作業として、図２で示す一旦停止入力を行って本体１の移動を一旦停止した上で電池交換を行い（ＳＴＥＰ４）、点検作業終了後に点検済入力（ＳＴＥＰ５）、すなわち点検完了ボタン３０あるいは３０‘に触れたとする。このとき記憶手段３８には点検済入力がなされた日時が入力されることで点検済となったことが記録（ｃ）される（図７左上）。点検済入力がされたことで清掃手段停止は解除（ｄ）され、移動の一旦停止も解除すると、ほぼ異常発生前の本体１の状態、作業状況に戻すことができる。
【００３７】
なお、後に発生する他の異常や点検入力についても上記同様、図７に示すようなイメージで履歴として保存されていく。ちなみに音声表示中およびその後の所定時間中、あるいは点検済入力がなされるまで、図２で示すように音声メッセージと同一の文言が表示部３６に表示される。
【００３８】
履歴を確認する方法は前述のとおりであるが、図３の状態で音声再生手段３５を入力すると、音声表示手段３１が次のようにメッセージを流す。「２００２年９月３０日に電池の残りが少ない異常が検出されました。２００２年１０月２日に異常が解消されました」。仮にこの案件が未点検であるとすると、メッセージの後半は「充電して下さいあるいは電池を交換して下さい」と表示する。
【００３９】
上記については、異常内容の一例を示したものでありこれに限定するものではない。かつ、表示部３６の文字表示、音声表示手段３１の音声表示の、内容および方法についてもこれに限定するものではない。
【００４０】
なお、音声表示あるいは表示部３６の画面表示で、異常内容と点検内容（あるいは点検済入力）を両方表示するのが、丁寧で望ましいが、短文で簡潔に表示したい等、望まれる仕様に応じて、異常内容あるいは点検内容のどちらか一方の表示のみでもかまわない。
【００４１】
また、音声発生部３１の位置および個数は、図１に限定するものではなく、むしろ全方向に音声を発生させるほうが好ましい。
【００４２】
また、内部移動手段２３による移動パターンは図５に限定するものでなく、例えば、直進とランダム角度ターンの繰り返しでもよい。
【００４３】
また、２次電池２０の充電方法については特に限定するものではないが、大きくは２次電池２０を取り出すか、本体１に内蔵したまま行うかで区別できる。いずれにしても、別途、充電器は必要である。自動充電を行うには、スタート点Ｓにランドマークとなるステーションを設置し、これに自動充電機能を設けることが考えられる。
【００４４】
以上により、音声の届く範囲にいる使用者が、本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、異常が生じたこと、そして異常の内容を音声により確認することができる。そして、音声表示の指示に従って使用者が点検作業を行い異常を解消でき得ることができる。さらに、点検済入力を行って、本体の移動制御を異常発生前に戻し得ることとできる。また、異常履歴を記憶手段に記録蓄積していき必要に応じて後に自在に確認できることで、保守管理が可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜８記載の発明によれば、移動作業ロボットの運転中に、音声を聴くことのできる範囲にいる使用者が、本体に近づいたり別途機器を操作することなしに、他の活動をしながらでも音声により本体の異常を把握することができる。そして、音声表示の指示に従って使用者が点検作業を行い異常を解消でき得ることができる。さらに、点検済入力を行って、本体の移動制御を異常発生前に戻し得ることとできる。また、異常履歴を記憶手段に記録蓄積していき必要に応じて後に自在に確認できることで、保守管理を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における移動作業ロボット全体構成の内部透視斜視図
【図２】同、異常発生時の入力部詳細図
【図３】同、異常履歴表示時の入力部詳細図
【図４】同、システム構成を示す制御ブロック図
【図５】同、作業領域での一連動作例を示す図
【図６】同、異常検出時の音声表示のフローチャート
【図７】同、記憶手段に保存される異常履歴のイメージ図
【図８】同、検出異常内容とメッセージ等の対応を示す図
【符号の説明】
１  本体
３，４  駆動モータ
３‘、４‘  回転検出手段
５，６  減速機
７，８  走行輪
９  移動制御手段
１２  清掃ノズル
１４  電動送風機
１８  集塵室
３０  点検済入力手段
３０‘  点検済入力手段
３１  音声表示手段
３３  時計
３４  記録再生手段
３５  音声再生手段
３８  記憶手段
【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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