(57)【要約】【課題】便座・便蓋の開閉動作を行う駆動モータ、伝達手段に過負荷がかかるのを防止することができる便座装置を提供する。【解決手段】便座１１及び／又は便蓋１２（以下、単に便座等という）を開閉駆動するための駆動モータ２（２ａ，２ｂ）及び伝達手段３と、前記駆動モータ２の出力軸２０から伝達手段３を介した前記便座等までの経路のいずれかに前記駆動モータ２にて駆動される便座等の回転角度を検出する回転動検出手段４を設け、前記駆動モータ２の回転を制御して便座等の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段４で計測した回転角にて便座等の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ２を低電圧駆動させて前記便座等を初期位置に戻す制御手段５を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
便座及び／又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び／又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータの出力軸から伝達手段を介した前記便座及び／又は便蓋までの経路のいずれかに前記駆動モータにて駆動される便座及び／又は便蓋の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び／又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座及び／又は便蓋の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び／又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
【請求項２】
便座及び／又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び／又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータに回転速度検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び／又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転速度検出手段で計測した駆動モータの回転速度をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び／又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
【請求項３】
便座及び／又は便蓋を開閉駆動するための駆動モータと、前記便座及び／又は便蓋へ前記駆動モータからの動力を減速して伝達する伝達手段と、前記駆動モータの出力軸から伝達手段を介した前記便座及び／又は便蓋までの経路のいずれかに前記駆動モータにて駆動される便座及び／又は便蓋の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータの回転を制御して便座及び／又は便蓋の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座及び／又は便蓋の回転角の変化率を算出して前記変化率を前回の変化率と比較してその変動率が所定の範囲の時にロック状態と判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータを低電圧駆動させて前記便座及び／又は便蓋を初期位置に戻す制御手段を設けて成ることを特徴とする便座装置。
【請求項４】
ロック状態と判定して便座及び／又は便蓋を初期位置に戻す際に便座及び／又は便蓋が所定の角度に達した時にブレーキ動作を行うブレーキ手段及び制御手段を設けて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の便座装置。
【請求項５】
便座及び／又は便蓋のカバーの有無を回転動検出手段又は回転速度検出手段によって判定するとともに、前記有無によってロック状態と判定する値を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の便座装置。
【請求項６】
ロック状態と判定して便座及び／又は便蓋を初期位置に戻す際にロック解除の入力がなされた時には、ロック解除動作を行いロック状態と判定する以前の状態に便座及び／又は便蓋を戻すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の便座装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、便器の便座及び／又は便蓋を自動で開閉する便座装置に係り、特に、便座及び／又は便蓋の開閉途中の障害物に対する動作の信頼性が高い便座装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、便座及び／又は便蓋の開閉操作を自動で行う便座装置が利用されている。便座と便蓋は、略楕円形状又は略Ｕ字状をした長手方向の後端部を便器に枢支して回動自在に設けられるもので、開動作時は負荷（後端部の枢支軸廻りのトルク）が大きく、閉動作時は負荷が小さいという性質がある。そこで、この特性に着目して、便座及び便蓋を自動で効率良く開閉する便座装置が従来より用いられている（例えば特許文献１参照）。この便座装置は、便座・便蓋の開動作時は駆動モータを定格電圧で駆動し、便座・便蓋の閉動作時は定格電圧以下の低い電圧で駆動している。しかし、この便座装置にあっては、開閉途中の便座・便蓋が身体等の障害物によって無理に停止されると駆動モータに過負荷がかかり、この過負荷状態が続くと過電流が連続的に流れて電機子巻線を焼損してしまうため、駆動モータに過負荷がかからないように便座・便蓋の枢支軸に対して駆動モータを減速手段及びクラッチを介して連通させたものや（例えば特許文献２参照）、駆動モータの回転動検出手段を設けて、駆動モータの回転動がない時には駆動モータを停止或いは逆回転させるもの（例えば特許文献３参照）が用いられている。
【０００３】
しかしながら、特許文献２に示すものにあっては、摩擦板等の常加圧摩擦クラッチを用いており、便座・便蓋の開閉途中に使用者の手が僅かに触れる程度の過負荷がなされた場合には大きな問題はないものの、便蓋上に物が置かれて過負荷状態が長時間続く場合には、結局駆動モータが損傷するという問題がある。また、特許文献３に示すものにあっては、回転動検出手段を設けている場合においては、使用者の手が触れたりして駆動モータが僅かに回転している時には駆動モータの停止が検出されない場合があり、駆動モータが長時間過負荷状態となる。
【０００４】
【特許文献１】
実開昭６１−１４７０９７号公報
【特許文献２】
実開昭５５−１４８５００号公報
【特許文献３】
実開平４−１３８３９７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、便座・便蓋の開閉動作を行う駆動モータ、伝達手段に過負荷がかかるのを防止することができる便座装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明にあっては、便座１１及び／又は便蓋１２を開閉駆動するための駆動モータ２（２ａ，２ｂ）と、前記便座１１及び／又は便蓋１２へ前記駆動モータ２からの動力を減速して伝達する伝達手段３と、前記駆動モータ２の出力軸２０から伝達手段３を介した前記便座１１及び／又は便蓋１２までの経路のいずれかに前記駆動モータ２にて駆動される便座１１及び／又は便蓋１２の回転角度を検出する回転動検出手段４を設け、前記駆動モータ２の回転を制御して便座１１及び／又は便蓋１２の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段４で計測した回転角にて便座１１及び／又は便蓋１２の回転角の変化率を算出して前記変化率をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ２を低電圧駆動させて前記便座１１及び／又は便蓋１２を初期位置に戻す制御手段５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座１１及び／又は便蓋１２がロック状態となって駆動モータ２の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ２が焼損したり、伝達手段３が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【０００７】
また、請求項２の発明は、便座１１及び／又は便蓋１２を開閉駆動するための駆動モータ２（２ａ，２ｂ）と、前記便座１１及び／又は便蓋１２へ前記駆動モータ２からの動力を減速して伝達する伝達手段３と、前記駆動モータ２に回転速度検出手段を設け、前記駆動モータ２の回転を制御して便座１１及び／又は便蓋１２の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転速度検出手段で計測した駆動モータ２の回転速度をロック状態の値と比較することでロック状態を判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ２を低電圧駆動させて前記便座１１及び／又は便蓋１２を初期位置に戻す制御手段５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座１１及び／又は便蓋１２がロック状態となって駆動モータ２の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ２が焼損したり、伝達手段３が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【０００８】
また、請求項３の発明は、便座１１及び／又は便蓋１２を開閉駆動するための駆動モータ２（２ａ，２ｂ）と、前記便座１１及び／又は便蓋１２へ前記駆動モータ２からの動力を減速して伝達する伝達手段３と、前記駆動モータ２の出力軸２０から伝達手段３を介した前記便座１１及び／又は便蓋１２までの経路のいずれかに前記駆動モータ２にて駆動される便座１１及び／又は便蓋１２の回転角度を検出する回転動検出手段を設け、前記駆動モータ２の回転を制御して便座１１及び／又は便蓋１２の開動作及び閉動作の切換えを行うとともに、前記回転動検出手段で計測した回転角にて便座１１及び／又は便蓋１２の回転角の変化率を算出して前記変化率を前回の変化率と比較してその変動率が所定の範囲の時にロック状態と判定し、ロック状態と判定した場合には、前記駆動モータ２を低電圧駆動させて前記便座１１及び／又は便蓋１２を初期位置に戻す制御手段５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座１１及び／又は便蓋１２がロック状態となって駆動モータ２の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ２が焼損したり、伝達手段３が過負荷となって破損したりするのを防止することが可能となる。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明において、ロック状態と判定して便座１１及び／又は便蓋１２を初期位置に戻す際に便座１１及び／又は便蓋１２が所定の角度に達した時にブレーキ動作を行うブレーキ手段及び制御手段５を設けて成ることを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座１１及び／又は便蓋１２が便器に衝突する際の衝撃を和らげることができる。
【００１０】
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の発明において、便座１１及び／又は便蓋１２のカバーの有無を回転動検出手段４又は回転速度検出手段によって判定するとともに、前記有無によってロック状態と判定する値を変更することを特徴とするものである。このような構成とすることで、便座１１及び／又は便蓋１２にカバーが付いた状態でも正確にロック状態を判定することが可能となる。
【００１１】
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５の発明において、ロック状態と判定して便座１１及び／又は便蓋１２を初期位置に戻す際にロック解除の入力がなされた時には、ロック解除動作を行いロック状態と判定する以前の状態に便座１１及び／又は便蓋１２を戻すことを特徴とするものである。このような構成とすることで、使用者が便座１１や便蓋１２に触れていた手や物を退けてロック状態を脱してロック解除の入力をすることで、通常の開閉動作に戻ることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
便座装置は、図３，図４に示すように、便器１０の後部に本体ユニット１を取付けると共に、図１に示すように、前記本体ユニット１から前方に突出する開閉軸３０に便座１１又は便蓋１２を設け、開閉軸３０を上下に回動して便座１１又は便蓋１２を開閉するものである。なお、便座１１又は便蓋１２、開閉軸３０の閉状態とは、図４のイに示すように便座１１又は便蓋１２、開閉軸３０が便器１０の開口縁に略水平に載置された状態をいい、便座１１又は便蓋１２、開閉軸３０の開状態とは、図４のロに示すように便座１１又は便蓋１２、開閉軸３０が起立した状態をいうものとする。また、図中のＮは局部洗浄用のノズルを示す。
【００１４】
本体ユニット１には、図１に示すように、便座１１開閉制御するための開閉ユニット１ａ、便蓋１２を開閉制御するための開閉ユニットがそれぞれ内蔵されている。開閉ユニット１ａ，１ｂは同様の構成となっており、開閉ユニット１ａについて説明する。
【００１５】
開閉ユニット１ａは、図１，図２に示すように、駆動モータ２と、前記駆動モータ２の駆動力を開閉軸３０に伝達する伝達手段３とで形成される。伝達手段３は、それぞれ歯車からなる第１〜第５の減速手段（３１〜３５）で主体が構成されるもので、駆動モータ２の出力軸２０が第１の減速手段３１の歯車の大径の歯部に噛み合っており、前記第１の減速手段３１の歯車の小径の歯部に第２の減速手段３２の歯車の大径の歯部が噛み合って第１の減速手段３１から第２の減速手段３２へと減速して駆動力が伝達され、以下同様にして第５の減速手段３５に駆動力が伝達される。第５の減速手段３５の歯車には、歯車の中心部から外方（前方）に向けて突出するように開閉軸３０が固定してあり、駆動モータ２を駆動することで開閉軸３０の前端部が上下に回動するようになっている。また、第５の減速手段３５の歯車にはねじりばね３６を設けて開閉軸３０が開く方向にばね付勢してあり、開く方向への駆動力（トルク）の軽減を図っている。
【００１６】
そして、駆動モータ２の出力軸２０から伝達手段３を介して開閉軸３０に到る経路に、駆動モータ２の回転運動の有無および該回転運動が有る場合にはその回転角度を計測する回転動検出手段４を設けるもので、本実施形態では、第３の伝達手段３３の歯車にロータリーボリューム４ａを同軸状に取付けて構成してある。このロータリーボリューム４ａの角度と出力電圧の関係は図５に示す関係となっており、このロータリーボリューム４ａの出力電圧の変化から駆動モータ２によって駆動される開閉軸３０の回転運動の有無および、出力電圧から開閉軸３０の水平方向となす角度が分かる。
【００１７】
次に、この便座装置に設けてある制御手段５について説明する。制御手段５は、電子回路を備えたマイコン等の制御部５０からなり、本実施形態では図６に示す回路部を有するもので、以下に説明する。
【００１８】
回転動検出手段４としては上記のように、便座１１を開閉する開閉ユニット１ａに設けた回転動検出手段４としてのロータリーボリューム４ａと、便蓋１２を開閉する開閉ユニット１ｂに設けた回転動検出手段４としてのロータリーボリューム４ｂとがあり、それぞれ電源電圧Ｖｃｃが印加されると共にその出力電圧は制御部５０にて検出される。
【００１９】
駆動モータ２の動作は、制御部５０の出力端子５１ａをＨにして且つ出力端子５１ｂをＬにして、モータドライブ６１のトランジスタ６１ａ及びトランジスタ６１ｃをＯＮにすることで、駆動モータ２が正転（即ち、便座１１又は便蓋１２が開く方向に回転）する。また、制御部５０の出力端子５１ａをＬにして且つ出力端子５１ｂをＨにして、モータドライブ６１のトランジスタ６１ｂ及びトランジスタ６１ｄをＯＮにすることで、駆動モータ２が逆転（即ち、便座１１又は便蓋１２が閉じる方向に回転）する。
【００２０】
便座１１と便蓋１２の駆動の切換えは、制御部５０の出力端子５１ｃをＨにして且つ出力端子５１ｄをＬにすると、第２のリレー６３の接点が接点６３ａに接続されて、便座１１を駆動する駆動モータ２ａが動作する状態となり、制御部５０の出力端子５１ｃをＬにして且つ出力端子５１ｄをＬにすると、第２のリレー６３の接点が接点６３ｂに接続されて、便蓋１２を駆動する駆動モータ２ｂが動作する状態となる。
【００２１】
また、制御部５０の出力端子５１ｄをＨにすると、第１のリレー６２の接点を閉じて駆動モータ２ａと駆動モータ２ｂの両端が短絡してブレーキ動作が行われる。
【００２２】
上記の制御部５０においては、便座１１の開動作を行う場合には、それぞれ制御部５０の出力端子５１ａをＨ、出力端子５１ｂをＬ、出力端子５１ｃをＨ、出力端子５１ｄをＬにすることで行う。また、便座１１の閉動作を行う場合には、それぞれ制御部５０の出力端子５１ａをＬ、出力端子５１ｂをＨ、出力端子５１ｃをＨ、出力端子５１ｄをＬにすることで行う。また、便蓋１２の開動作を行う場合には、それぞれ制御部５０の出力端子５１ａをＨ、出力端子５１ｂをＬ、出力端子５１ｃをＬ、出力端子５１ｄをＬにすることで行う。また、便蓋１２の閉動作を行う場合には、それぞれ制御部５０の出力端子５１ａをＬ、出力端子５１ｂをＨ、出力端子５１ｃをＬ、出力端子５１ｄをＬにすることで行う。
【００２３】
また、ブレーキ動作を行うには、出力端子５１ｄをＨにすることで、駆動モータ２ａと駆動モータ２ｂの両端が抵抗を介して短絡され、逆電圧による電流の吸収によって行う。なお、ブレーキ手段としては、これ以外に摩擦ブレーキ等のブレーキ手段を用いてもよい。
【００２４】
便座１１と便蓋１２の開閉動作、ブレーキ動作は以上のようにして行うもので、次に、便座１１，便蓋１２の開閉動作時において過負荷がなされた場合について説明する。なお、一例として以下に便座１１の開動作の場合を説明する。
【００２５】
便座１１の開動作時に、便座１１に使用者の手や便座１１上に物が置かれていた場合、便座１１を駆動する駆動モータ２ａを駆動すべく上述したように制御部５０が制御動作を行うと、ある設定された時間幅ｔ１における便座１１の回動角の変化量（即ち開閉軸３０及び第５の減速手段３５の歯車の角度）が過負荷がなされていない場合（以下、正常時という）よりも小さく又は変化量が０となり、第３の減速手段３３に設けた回転動検出手段４のロータリーボリューム４ａの出力電圧の変化量Ｖの時間ｔ１における変化率Ｖ／ｔ１が通常時の変化率よりも小さくなるため、前記変化率Ｖ／ｔ１が所定値（ここではΔＶ１とする）よりも小さい場合（ΔＶ１＞Ｖ／ｔ１）には、制御部５０においてロック状態であると判定される。
【００２６】
また、制御部５０が開動作を行おうとしているにもかかわらず便座１１が閉方向に動いている場合、便座１１の回動角の閉方向への動作に対応するロータリーボリューム４ａの出力電圧の変化量Ｖの時間ｔ１における変化率Ｖ／ｔ１が所定値（ここではΔＶ２とする）よりも大きい場合（ΔＶ２＜Ｖ／ｔ１）には、制御部５０においてロック状態であると判定される。このようにすることで、便座１１又は便蓋１２の開閉方向の双方に関して回転運動の有無を認識し、ロック状態の判定を確実に行うことができる。
【００２７】
図７に便座１１の開動作中のロータリーボリューム４ａの出力電圧のタイムチャートを示し、図７（ａ）に正常時のタイムチャートを示し、図７（ｂ）にロック状態となった場合のタイムチャートを示す。図８に便座１１の開動作時における制御部５０の出力端子５１からの出力状態のタイムチャートを示し、図８（ａ）に正常時のタイムチャートを示し、図８（ｂ）にロック状態となった場合のタイムチャートを示す。また、図９に制御のフローチャートを示す。
【００２８】
また、別のロック状態の判定方法として、閉状態から開状態（又は開状態から閉状態）に到る間の角度を数分割するとともに角度毎にサンプリングし、ある回のサンプリング値の変化率Ｖ１／ｔ１（ただし、Ｖ１を角度幅に対応するロータリーボリューム４ａの出力電圧幅、ｔ１をその間を移動する時間幅とする）とその前の回のサンプリング値の変化率Ｖ２／ｔ２（ただし、Ｖ２を角度幅に対応するロータリーボリューム４ａの出力電圧幅、ｔ２をその間を移動する時間幅とする）とを比べて、その前回に対する比率が所定の比率αよりも大きい、即ち（Ｖ１／ｔ１）＞α（Ｖ２／ｔ２）となる場合に、ロック状態であると判断してもよい。
【００２９】
ロック状態であると判定されると、制御部５０の出力端子５１ａ又は５１ｂから出力されるデューティ比を正常時と比べて例えば５％に急激に低下させ、駆動モータ２を低電圧駆動させ、便座１１の自重等によって便座１１を初期位置（本実施形態では便座が閉となる位置）に戻るものである。またこの時、駆動モータ２は開方向に低電圧で駆動するため、便座１１が便器上に衝突する衝撃を和らげることができる。また、ロータリーボリューム４ａからの検出角がある設定した角度に達した時にブレーキ動作を行うことでも、便座１１が便器上に衝突する衝撃を和らげることができる。
【００３０】
以上のような構成によれば、ロック状態となって駆動モータ２の過負荷状態が長時間続いて駆動モータ２が損傷したり、伝達手段３が過負荷となって破損したりするのを防止することができ、信頼性の高い過負荷対策を施すことが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態においては、回転動検出手段４としてロータリーボリューム４ａを設けてあるが、回転動検出手段４の代わりに回転速度検出手段を設けてもよい。回転速度検出手段は、駆動モータ２の出力軸２０にタコメータ等を設けて構成される。そして、この場合のロック状態の判定は、回転速度検出手段にて計測した駆動モータ２の出力軸２０の回転速度（単位時間当たりの回転数）ｎを所定値Ｎと比較して小さい場合（即ちｎ＜Ｎの場合）、ロック状態であると判定する。
【００３２】
また、便座１１や便蓋１２にはよくカバーを付けたりするが、駆動モータ２の駆動力は一定でもカバーを付けた場合の正常時における便座１１又は便蓋１２の開閉速度（回動角速度）は、カバーを付けない場合の正常時と比べて変化するため、カバーを付けない場合と同条件でロック状態を判定するとロックしていない状態をロック状態と判定してしまう惧れもある。そこで、回転動検出手段４や回転速度検出手段にて上述したようにロック状態と判定されない程度の定常的な変化を検出した場合には、便座１１又は便蓋１２にカバーが付いていると判定すると共に、ロック状態と判定する基準値（即ち上述したΔＶ１やΔＶ２やαやＮ等の値）を変更してもよく、これにより、便座１１又は便蓋１２にカバーが付いた状態でも正確にロック状態を判定することが可能となる。
【００３３】
また、ロック状態と判定中に何らかの情報、例えばリセット入力がされた場合等には、初期位置に戻す動作を中断してロック状態と判定された直前の開動作又は閉動作を再び行うようにしてもよい。このようにすることで、使用者が便座１１や便蓋１２に触れていた手や物を退けてロック状態を脱してリセット入力等することで、通常の開閉動作に戻ることが可能となる。
【００３４】
【発明の効果】
上記のように本発明にあっては、便座及び／又は便蓋がロック状態となって駆動モータの過負荷状態が長時間続いて駆動モータが損傷したり、駆動モータから便座及び／又は便蓋へ駆動力を伝達する伝達手段が過負荷となって破損したりするのを防止することができ、信頼性の高い過負荷対策を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の便座装置における開閉ユニットの水平断面図である。
【図２】同上の正面図である。
【図３】便座装置の全体斜視図である。
【図４】同上の側面図である。
【図５】ロータリボリュームの出力電圧と便座又は便蓋の角度との関係図である。
【図６】制御部の回路部の説明図である。
【図７】便座の開動作中のロータリーボリュームの出力電圧を示し、（ａ）は正常時のタイムチャートであり、（ｂ）はロック状態におけるタイムチャートである。
【図８】同上の制御部の各出力端子の電圧を示し、（ａ）は正常時のタイムチャートであり、（ｂ）はロック状態におけるタイムチャートである。
【図９】制御のフロー図である。
【符号の説明】
１１  便座
１２  便蓋
２    駆動モータ
２ａ  駆動モータ
２ｂ  駆動モータ
２０  出力軸
３    伝達手段
４    回転動検出手段
５    制御手段
【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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