(57)【要約】【課題】回転体内に電源等を持たなくても発光素子を光らせることができ、回転と発光の相乗効果により視覚上の興味が大きい回転玩具を提供する。【解決手段】基台１の凹んだ中央下面には、磁性体７に配線８を巻いた給電手段２がある。配線８には電源回路３が双方向電流を供給する。基台の上で回転体４を回転させる。回転体４には、給電手段と略同一構造の受電手段２５があり、受電手段は回転体のＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４に接続される。給電手段２に双方向電流を与え、基台上で回転体を回転させる。給電手段が発生する磁力が回転体４の受電手段２５に作用して双方向電流が流れ、ＬＥＤが発光する。回転体の回転周期とＬＥＤの発光周期の関係によって、ＬＥＤの発光位置や個数、混色の有無が変化し、視覚的な効果が非常に高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電側の磁性体と、前記給電側の磁性体に巻かれた給電側の配線とを備え、前記給電側の配線に双方向電流が流れた場合に磁力を発生する給電手段と、
前記給電手段が発生する磁力の及ぶ範囲において回転する回転体と、
前記回転体に収納され、受電側の磁性体と、前記受電側の磁性体に巻かれた受電側の配線とを備え、前記給電手段が発生した磁力によって前記受電側の配線に双方向電流を発生する受電手段と、
前記回転体に設けられ、前記受電手段に接続された発光素子と、
を有する回転玩具。
【請求項２】
前記回転体が回転の中心軸を備えたこまであり、該こまが上面で回転する床体を有し、前記給電手段が該床体の下面側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の回転玩具。
【請求項３】
前記床体が、前記上面の中央が凹状であり、前記給電手段が中央の下面側に設けられたことを特徴とする請求項２記載の回転玩具。
【請求項４】
前記回転体が、前記受電手段が設けられた下部と、該下部に着脱可能に取り付けられて前記発光素子が取り付けられた上部とを有することを特徴とする請求項１記載の回転玩具。
【請求項５】
前記発光素子が、前記受電手段に対して逆の極性で接続されている複数の発光素子であることを特徴とする請求項１記載の回転玩具。
【請求項６】
前記発光素子が、異なる複数種類の色彩で発光する複数種類の発光素子であることを特徴とする請求項１記載の回転玩具。
【請求項７】
前記給電手段に、前記双方向電流が間欠的に与えられることを特徴とする請求項１記載の回転玩具。
【請求項８】
所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、
前記発振手段からの信号に基づいて前記給電手段の給電側の配線に前記双方向電流が流されることを特徴とする請求項１記載の給電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、こまのような回転体を用いた回転玩具であって、特に回転体の外部から磁気結合で回転体に給電を行い、この給電により回転体に設けた発光素子を発光させる回転玩具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下記特許文献１には、回転速度に応じて回転のバランスを自律的に制御し、回転を長時間にわたって安定に保持することができるこま玩具の考案が記載されている。この考案では、上記目的を達成するために、中心から放射状に複数の案内溝を設け、この案内溝内に錘部材を移動自在に設け、この錘部材を中心側に移動するように付勢している。かかる構成によれば、回転時には錘部材が遠心力により付勢手段に抗して移動するので、回転速度に応じて回転のバランスが制御されて、回転が長時間にわたって保持される。
【０００３】
【特許文献１】
登録実用新案第３０７１７６７号公報
【０００４】
また、このようなこま玩具においては、構成部品を使用者自身が選択・交換することにより、外観や回転性能を任意に変更してオリジナルのこま玩具とすることができるタイプのものが開発されている。かかるこま玩具は、２人の競技者が同一の場でそれぞれこまを回転させて相手のこまをはじき出す競技（いわゆるベーゴマ）において、より高い性能を得るために個人的な工夫をする余地があるので競技者達の幅広い人気を得るところとなっており、全国的に流行している。
【０００５】
さて、このようなこま玩具に発光素子を設けて光らせることができれば、発光部の回転によって興味深い視覚効果が得られるであろうから、前述したような競技においても競技者及び観戦者の興味は増大するであろう。ここで、かかる回転玩具に発光素子を設け、これを発光させるためには、回転体自体に発光素子だけでなく、電源や制御部をも一緒に搭載する必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こまの本体である回転体内に、発光素子だけでなく、電源や制御部も収容して回転体とともに回転させる構成とした場合には、回転体自体が大型化すると同時に構造も複雑化するという問題があった。特に、発光素子の数を増し、発光可能時間をより長くしたい旨の要望があれば、回転体に収納する電池を一層大型化する必要があり、前記問題点は一層深刻となる。
【０００７】
さらに、使用者が部品の交換等でオリジナル製品を工夫する前述したようなタイプのこま玩具では、使用者がこま玩具を分解して内部機構に触れる可能性が高いことから、こま玩具内部に電源や制御などの精密な電気的構成部分を収納しておくことは、装置の機能の保全上好ましくないと考えられる。
【０００８】
さらに、このようなタイプのこま玩具では、前述したように相手のこま玩具を衝突により弾き飛ばすことを目的としているから、この点においても、精密な電気的構成部分を収納しておくことは好ましくない。
【０００９】
そこで、本発明は、簡単な構成で、回転体内に電源等を持たなくても発光素子を光らせることができ、回転と発光の相乗効果により視覚上の興味を増大させることができるこま等の回転玩具を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された回転玩具は、給電側の磁性体と、前記給電側の磁性体に巻かれた給電側の配線とを備え、前記給電側の配線に双方向電流が流れた場合に磁力を発生する給電手段と、
前記給電手段が発生する磁力の及ぶ範囲において回転する回転体と、
前記回転体に収納され、受電側の磁性体と、前記受電側の磁性体に巻かれた受電側の配線とを備え、前記給電手段が発生した磁力によって前記受電側の配線に双方向電流を発生する受電手段と、
前記回転体に設けられ、前記受電手段に接続された発光素子と、
を有している。
【００１１】
請求項２に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、前記回転体が回転の中心軸を備えたこまであり、該こまが上面で回転する床体を有し、前記給電手段が該床体の下面側に設けられたことを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載された回転玩具は、請求項２記載の回転玩具において、前記床体が、前記上面の中央が凹状であり、前記給電手段が中央の下面側に設けられたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、前記回転体が、前記受電手段が設けられた下部と、該下部に着脱可能に取り付けられて前記発光素子が取り付けられた上部とを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、前記発光素子が、前記受電手段に対して逆の極性で接続されている複数の発光素子であることを特徴としている。
【００１５】
請求項６に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、前記発光素子が、異なる複数種類の色彩で発光する複数種類の発光素子であることを特徴としている。
【００１６】
請求項７に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、前記給電手段に、前記双方向電流が間欠的に与えられることを特徴としている。
【００１７】
請求項８に記載された回転玩具は、請求項１記載の回転玩具において、所望の周波数の信号を発生する発振手段を有し、前記発振手段からの信号に基づいて前記給電手段の給電側の配線に前記双方向電流が流されることを特徴としている。
【００１８】
ここで、上記「双方向電流」とは、流れる方向が時間的に変化する電流を広く指称するものであり、一般的に交流電流をも意味し、例えば家庭用電源から出力される交流電流でもよいし、直流電源から出力される直流電流を交流電流に変換したものでもよい。給電側の配線に流れる双方向電流によって受電側の配線に電磁誘導された双方向電流も交流であり、給電側の双方向電流に応じた周期で正負方向に切り替わる電流である。さらに、上記双方向電流とは、上記電流に所定の電気的な処理を加えたものも含むものとする。また、上記「配線」とは、上記交流電流を流すために配された、例えば、銅線などを意味する。もしくは、上記銅線などに被覆を施したものとしてもよい。
【００１９】
上記構成によれば、回転体は内部に電池や制御部がなく、磁性体に配線を巻いただけの簡単な受電手段を有するだけで、外部の給電手段から電力の供給を受けて発光素子を発光させることができ、回転体の回転と発光素子の発光タイミングとによって種々の点滅、色彩、混色等の種々の視覚効果を得ることができる。また、回転体の外部から電力の供給を行なうので、発光素子の点灯継続可能時間に制限がない。
【００２０】
受電手段の構成は簡単なので、使用者が回転体を分解等しても機能を損なう恐れは少ない。また、回転体同士を衝突させるなどの手荒な使用態様でも内部に収納した受電手段が故障する恐れは少ない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図９を参照して本発明の実施の形態の第１の例を説明する。
本例は回転玩具としてのこま玩具に関するものである。このこま玩具は、こま単体ではなく、図１に示すように、こまを回転させるためのステージとなる基台１と、基台１に設けられた給電手段２と、給電手段２に接続された電源回路３と、基台１の上で回転させるこま本体としての回転体４から構成される。
【００２２】
図１に示すように、基台１は、周壁５と、周壁５の上端から内方に落ち込んで凹状を呈する床体６とを有している。この上面が凹んだ床体６の上で回転体４が回転する。床体６の上面で回転体４を回転させれば、回転体４は床体６の上面において最も低い位置である中央に重力により移動し、給電手段２の磁性体と、後述する回転体４内にある受電手段の磁性体の磁気的吸着により当該位置が概ね固定され、当該位置で回転する。従って、２つの回転体４，４を同一基台１上で回転させて衝突させる競技では、２つの回転体４，４は床体６の中央に集まって衝突しやすいので興味が増大する。
【００２３】
図１に示すように、基台１の床体６の中央の下面には、給電手段２が設けられている。給電手段２は、給電側の磁性体７と、該磁性体７に巻かれた給電側の配線８とを備えている。磁性体７の中心と、床体６の最低部は概ね一致している。この配線８に双方向電流が流れれば、磁性体７には磁力が発生し、その磁界は床体６の上面側に及ぶ。給電手段２の配線８に与えられる双方向電流は、必要に応じて連続的でもよいし、間欠的に与えられてもよい。
上記磁性体７は、この実施例では無垢の立方体形状とされているが、円筒状、円柱状など種々の形状としてもよく、その用いられる形状に応じた磁力線場のパターンとなるため、それが電力の供給の変化、すなわち回転体の発光パターンのバリエーションとなる。
【００２４】
図１に示すように、本給電手段２には、交流電流を出力する電源回路３が接続されている。電源回路３は、直流電流を出力する電源９と、該電源９に接続され所定の周波数の信号を発生して出力する発振回路１０と、発振回路１０から出力された信号を所望の周波数に分周して分周信号を出力する分周器１１と、分周器１１から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて双方向電流を出力する駆動回路１２を備えている。
【００２５】
発振回路１０は数十ｋＨｚの信号を発生するものであり、分周器１１は上記信号を分周して数百Ｈｚから数十ｋＨｚの周波数の分周信号を発生して出力するものである。駆動回路１２は電源から出力される直流電流により駆動し、上記分周器１１から出力された分周信号を所定の周期で正負方向に切り替えて給電手段２の配線に出力するものである。
【００２６】
電源回路３は、具体的には例えば図７に示すような回路構成で実現することができる。即ち、この駆動回路１２では、分周器１１（図７では信号発生器１１）からの信号をＮＯＴ回路１３の前後で相反する２信号とし、ＮＡＮＤ回路１４とダーリントン接続された２個のトランジスタ１５，１５からなる出力回路１６を２組設け、前記２信号を各出力回路１６，１６にそれぞれ入力させることにより、２つの出力回路１６，１６から択一的に電流を出力させて双方向電流となるように構成している。
【００２７】
図２〜図４に示すように、回転体４は、下端に回転の中心軸１７を備えた略逆円錐形の下部１８と、下部１８の上面に着脱可能に設けられる円板形の上部１９とを有している。
図４に示すように、下部１８の上面には環状の段部２０を介して中央に円柱形の収納空間２１が開口している。段部２０の内周面において、回転方向に１８０度離れた２ヶ所の位置に、係止片２２が内方に突出して設けられている。
【００２８】
図４に示すように、この収納空間２１の内部には、受電手段２５が収納される。受電手段２５は、受電側の円筒形の磁性体２６と、前記受電側の磁性体２６に巻かれた受電側の配線２７とを備えており、前記給電手段２が発生した磁力によって該受電側の配線２７には双方向電流が発生する。この受電手段２５の配線２７の端部は、下部１８内に配設された配線に接続され、上面の接続端２８まで引き出されている。なお、下部１８は磁性体で形成されているので、この下部１８内に収納された受電手段２５は給電手段２からパワーを効率よく伝えられる。
【００２９】
図２及び図４に示すように、上部１９の上面には、発光手段としてのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が円周方向に所定の角度間隔をもって複数個が取り付けられている。本例では、４個のＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が周方向に９０度間隔で取り付けられている。また、上部１９の上面の中央には、回転の中心軸２９が突出して設けられている。
【００３０】
図３に示すように、上部１９の下面には、ＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４に接続された配線３０が接続端３１まで引き回されている。上部１９の下面の中央には、円板の直径方向を長手方向とする矩形状の係止板３２が下方に突出して設けられている。上部１９の係止板３２が、図４に示す下部１８の係止片２２に当たらないように上部１９と下部１８の回転方向の位置関係を決め、上部１９を下部１８の上面に合わせれば、上部１９の係止板３２は下部１８の段部２０内に干渉なく入る。ここで、上部１９を回転させれば、上部１９の係止板３２が下部１８の係止片２２の下方に挿入されるので、その位置で上部１９の回転操作を停止すれば、係止板３２と係止片２２の係合によって、上部１９と下部１８は一体となる。このとき、上部１９の下面の配線３０の接続端３１と、下部１８の上面の配線の接続端２８とが一致し、受電手段２５とＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が接続される。
【００３１】
このように、回転体４においては、上部１９と下部１８が簡単な構成で着脱可能であるので、ＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４や受電手段２５の故障があっても、容易に部品の交換ができる。また、ＬＥＤ素子の個数や発光色の異なる上部１９に交換して視覚効果の変化を楽しむこともできる。
【００３２】
ＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４と受電手段２５は、図５及び図６に示すように接続されている。即ち、図６に示すように、受電手段２５において配線２７が巻かれている向きに関して、ＬＥＤ素子を順にＤ１，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ３と並べ、回転軸１７について対称の位置にあるＬＥＤ素子の組をＤ１及びＤ４と、Ｄ２及びＤ３とする。ここで、図５に示すように、受電手段２５の配線２７について、ＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ４を所定の極性で並列接続し、ＬＥＤ素子Ｄ２，Ｄ３をこれとは逆の極性で並列接続する。ＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４の発光色は、必ずしも同色でなくてもよく、適当な組み合わせで２色以上としてもよい。
【００３３】
本例ではＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４を受電手段２５に対してこのように接続したので、受電手段２５が双方向電流を出力すると、電流が所定方向に流れた場合にはＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ４が発光し、これとは逆方向に電流が流れた場合にはＬＥＤ素子Ｄ２，Ｄ３が発光することとなるが、双方向電流の繰り返し周期が短いので、肉眼では４つが同時に発光するように見える。
【００３４】
また、回転体４が回転している場合に４つのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が発光する場合、発光状態がいかなるものとして観察されるかは回転体４の回転速度にも関係する。すなわち、回転体４はこまとして回転するのであるが、その回転速度は始めは早いが徐々に減速していき、ついには停止する。従って、回転体４の１周期とＬＥＤ素子の点灯周期の関係によっては、４つのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が止まって発光しているように見える場合もあるし、周方向に移動しているように見える場合もあり、また、色が異なるＬＥＤ素子であれば混色が起こる場合もある。
【００３５】
次に、本回転玩具の駆動例について具体的に説明する。
電源回路３を駆動して給電手段２を機能させ、所定の手動器具を用いて回転体４に回転力を与え、基台１の床体６上に放出する。回転体４は床体６上で回転する。回転体４は回転の勢いで当初は床体６上を移動するが、やがて重力と磁力により床体６の最低部に落ち着いて回転する。この位置は、前記給電手段２が発生する磁力が回転体４の受電手段２５に最も強く作用する範囲であり、この位置において回転体４の受電手段２５には最も強い双方向電流が生じる。即ち、本例では上面中央が凹状である床体６の当該中央部の裏側に給電手段２を設けたので、回転体４が当該中央部（最低位置）に最終的に位置したときから発光を始めることとなる。もちろん、給電手段２のコイルのサイズを大きくすれば、回転体４が床体６の中央からかなり離れた位置にあっても、ＬＥＤ素子が発光するように構成することは可能である。
【００３６】
図８（ａ）に同図（ｂ）を拡大して示すように、給電手段２によって給電される電流は双方向電流であり、同図（ｂ）に示すように給電は高速の間欠駆動で行なわれる。これによって、受電手段２５にも双方向電流が発生し、同図（ｃ）に示すように給電手段２の給電と同タイミングでＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４は間欠的に発光する。
【００３７】
図９を参照して回転体４の動きとＬＥＤ素子の動作の関連について説明する。図９（ａ）に示すように、回転体４の回転の周期ＴとＬＥＤ素子の点灯周期が一致している場合は、４つのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が個々に発光しているように見える。
【００３８】
図９（ｂ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が２倍であると、４つのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が個々に発光しているように見えるが、ＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ４が混色し、ＬＥＤ素子Ｄ２，Ｄ３が混色して観察される。よって、ＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ４及びＬＥＤ素子Ｄ２，Ｄ３はそれぞれ異なる発光色としておくと、視覚効果上興味深い。
【００３９】
図９（ｃ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が非同期であると、ＬＥＤ素子は多数個に観察される。
【００４０】
図９（ｄ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が４倍であると、４つのＬＥＤ素子Ｄ１〜Ｄ４が個々に発光しているように見えるが、その発光色は４つのＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２，Ｄ３が混色したものとなる。
【００４１】
図９（ｅ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が非同期であると、ＬＥＤ素子は多数個に観察される。
【００４２】
図９（ｆ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が８倍であると、８個のＬＥＤ素子が個々に発光しているように見え、その発光色は４つのＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ２，Ｄ３が混色したものとなる。
【００４３】
図９（ｇ）に示すように、回転に対してＬＥＤ素子の点灯周期が非同期であると、ＬＥＤ素子は多数個に観察される。
【００４４】
次に、図１０及び図１１を参照して本発明の実施の形態の第２の例を説明する。
本例では、図１０に示すように発光素子としてのＬＥＤ素子が２個であり、受電手段２５の配線  （巻線）に対して互いに逆極性で接続している。その他の構成は実質的に第１の例と同様である。
【００４５】
図１１に示すように、給電側に交流波形を加えると、受電側には給電側と同一のタイミングと位相の波形が発生する。受電側の配線に発生した電圧によってＬＥＤ素子Ｄ１，Ｄ２は図示のように交互に発光する。受電側の配線２７に発生する電圧は、給電側の磁性体７と受電側の磁性体２６との距離によって変化する。
【００４６】
以上説明した各例ではＬＥＤ素子は４個又は２個であったが、個数は任意であり、例えば図１２に示すように８個でもよい。また発光色の組み合わせも自由に選択し得る。
【００４７】
以上説明した各例では、基台１の床体６の中央裏側に給電手段２を１つ設けたが、この中央部を含めた複数位置に複数個の給電手段２を設けても良い。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１の回転玩具によれば、回転体４の外部に設けた給電手段２により、回転体４に設けた受電手段２５に磁気結合の原理で給電を行ない、回転体４の発光素子を回転中に発光させている。
【００４９】
従って、回転体４の大型化を招くことなく運動体の発光が可能となり、特にこま玩具などにおいて簡易な構成で視覚的な興味が大幅に増大するという効果がある。
【００５０】
請求項２の回転玩具によれば、さらに回転玩具をこまとし、下面側に給電手段２を設けた床体６の上面で回転するようにしたので、こまを規定のステージ内で回転させる遊戯において簡易な構成で視覚的な興味を増大させる効果がある。
【００５１】
請求項３の回転玩具は、さらに、床体６の上面の中央を凹とし、給電手段２をその下側に設けたので、回転するこまが落ち着く床体６の最低部で最大限の給電が受けられるという効果がある。
【００５２】
請求項４の回転玩具は、前記回転体４が、受電手段２５側の下部１８と、発光素子側の上部１９とが着脱可能である構成としたので、部品の交換が簡単であり、嗜好等に応じて上部１９を交換することにより発光素子の数や発光色等も選択することができ、視覚的効果を種々に設定することが可能である。
【００５３】
請求項５の回転玩具は、複数の発光素子が受電手段２５に対して逆の極性で接続されているので、交流波形を加えると交互に発光する。
【００５４】
請求項６の回転玩具は、発光素子の発光色が複数なので混色による効果も含めて視認時の審美的効果が高い。
【００５５】
請求項７の回転玩具は、給電手段２に双方向電流を高速な間欠駆動で与えるので、給電側の負担が少なくすむという効果がある。
【００５６】
請求項８の回転玩具は、所望の周波数の信号を発生する発振回路１０を有しているので、直流電源９及び分周器１１を用いて給電手段２に双方向電流を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す模式的断面図である。
【図２】第１の例における回転体４の斜視図である。
【図３】第１の例における回転体４の下方から見た分解斜視図である。
【図４】第１の例における回転体４の上方から見た分解斜視図である。
【図５】第１の例における受電手段２５と発光素子の接続回路図である。
【図６】第１の例における受電手段２５の配線と発光素子の接続順序を示す模式図である。
【図７】第１の例における電源回路３の一具体例を示す図である。
【図８】第１の例における給電側駆動波形と、発光素子（ＬＥＤ）の動作を示すタイミング図である。
【図９】第１の例における回転体４の回転と発光素子（ＬＥＤ）の動作の関連を示すタイミング図である。
【図１０】第２の実施の形態の構成を示す模式図である。
【図１１】第２の例における給電側波形と、受電側波形と、発光素子（ＬＥＤ）の動作を示すタイミング図である。
【図１２】ＬＥＤ素子を８個有する回転体の斜視図である。
【符号の説明】
１…基台、２…給電手段、３…電源回路、４…回転体、６…床体、
７…給電側の磁性体、８…給電側の配線、９…電源、１０…発振回路、
１１…分周器、１２…駆動回路、１８…下部、１９…上部、２５…受電手段、
２６…受電側の磁性体、２７…受電側の配線、
Ｄ１〜Ｄ４…発光素子としてのＬＥＤ素子。
【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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【図１１】
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【図１２】
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