(57)【要約】【課題】複数の教示データを並行に起動して複数の制御対象の同期を取る方法では、同期ズレが発生する場合がある。【解決手段】複数の制御対象Ａ、Ｂ、Ｐを同期させて駆動するロボット制御装置１である。教示対象設定部６は、複数の制御対象の中からティーチペンダントＴＰによって選択された１つまたは複数の制御対象を、教示対象として設定する。教示対象作成処理部７は、教示対象毎に教示データを作成する。教示データ合成処理部８は、選択された複数の教示データを合成して１つの再生データＴｄを生成する。解釈実行部１１は、再生データＴｄに基づいて複数の制御対象を同時に駆動する。教示作業は所望の制御対象毎に行い、これらを合成した再生データＴｄに基づいて再生運転することにより、教示作業が行いやすく、且つ再生運転時に同期ズレが発生することがないロボット制御装置を提供することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
教示手段によって作成された教示データに基づいて複数の制御対象を同期させて駆動するロボット制御装置において、
前記複数の制御対象の中から前記教示手段により選択された１つまたは複数を、教示対象として設定する教示対象設定手段と、
前記教示手段からの入力に応じて前記教示対象毎に教示データを作成する作成手段と、
作成された複数の教示データを合成して１つの再生データを作成する教示データ合成手段と、
前記再生データに基づいて前記複数の制御対象を駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記教示データ合成手段は、選択された複数の教示データを教示ステップの番号順に読み出し、前記教示ステップに含まれる教示命令および前記制御対象の位置データを複写することによって、前記再生データを作成することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記教示データ合成手段は、複数の教示データを合成するときに前記教示ステップの数が一致しているか否かを確認し、前記教示ステップの数が一致する場合は教示データを合成し、一致しない場合は教示データを合成しないことを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置。
【請求項４】
前記複数の制御対象が２台のマニピュレータおよび１台のポジショナであるときは、前記再生データは、一方のマニピュレータおよびポジショナの組合せを前記教示対象とした教示データと、他方のマニピュレータおよびポジショナの組合せを前記教示対象とした教示データとが合成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【請求項５】
前記教示データ合成手段は、選択された２つの教示データ間で前記ポジショナの回転角度が異なる場合は、どちらか一方の教示データに含まれる前記回転角度を前記再生データの回転角度とすることを特徴とする請求項４記載のロボット制御装置。
【請求項６】
前記複数の制御対象が複数台のマニピュレータであるときは、前記再生データは、前記マニピュレータの各々を前記教示対象とした２以上の教示データが合成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数台の制御対象を同期させながら駆動制御して複数パスの加工作業を同時に行わせるロボット制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、１台のロボット制御装置でマニピュレータ、ポジショナ、スライダ等の複数の制御対象を教示点単位で同期させて駆動制御することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１および特許文献２には、２台のマニピュレータおよび１台のポジショナを１台のロボット制御装置で動作制御することによって、ポジショナに設置したワークの複数の加工箇所に対し、２台のマニピュレータが同時に加工作業を行う、いわゆる２パスの軌跡制御を行うロボット制御装置が開示されている。以下、特許文献１および特許文献２に記載された従来技術について説明する。なお、以下では、特許文献１および特許文献２に記載された従来技術を、それぞれ従来技術１および従来技術２という。
【０００４】
図５は、従来技術１について説明するための図である。同図（ａ）において、マニピュレータＡ、マニピュレータＢおよびポジショナＰは、図示しない１台のロボット制御装置で駆動される制御対象である。ポジショナＰには、加工対象となるワークＷが設置されている。ワークＷ上に描いた加工線ＳａおよびＳｂは、ポジショナＰの回転角度を調整しながら、マニピュレータＡおよびマニピュレータＢの各ツール先端を移動させるべき加工線である。この加工線ＳａおよびＳｂは、後述する教示データと等価となる。
【０００５】
さて、従来技術１では、複数の制御対象（マニピュレータＡ、マニピュレータＢおよびポジショナＰ）に対する教示点を、１つの移動命令で記憶する方式を採用している。すなわち、同図（ｂ）に示すような教示データ構造となっている。例えば、教示ステップ００１のＭＯＶＥ命令（移動命令）には、マニピュレータＡ、マニピュレータＢおよびポジショナＰの各位置データが記憶されている。この方式では、２つの加工線ＳａおよびＳｂが１つの教示データとして記憶されることになる。そして、教示データを再生運転すると複数の制御対象が各々の教示点に同時に出発して同時に到達する、いわゆる同期制御が行われる。
【０００６】
図６は、従来技術２について説明するための図である。従来技術２においては、２台のマニピュレータＡ、Ｂおよび１台のポジショナＰを１台のロボット制御装置で駆動する点は、上記した従来技術１と同じである。異なる点は、同図（ａ）に示すように、マニピュレータＡおよびポジショナＰを１つの教示対象Ｕ１、マニピュレータＢおよびポジショナＰを別の教示対象Ｕ２と設定し、同図（ｂ）に示すように、教示対象Ｕ１の教示データＴ１と、教示対象Ｕ２の教示データＴ２とを、別々に作成しておく点である。そして、教示データＴ１および教示データＴ２を同時に再生運転し、教示点単位で同期を取ることにより、同期制御を実現している。
【０００７】
従来技術２の利点は、教示データを制御対象の組合せ（マニピュレータＡおよびポジショナＰの組合せ、あるいはマニピュレータＢおよびポジショナＰの組合せ）に応じて、別々に教示することが可能な点である。この点、従来技術１では、全ての制御対象の教示点を１つの教示データとして作成する方式を採用しているため、教示点を教示する際に、全ての制御対象を手動操作で移動させる必要がある。また、作成後の教示データを動作確認する際に、両方のマニピュレータの動き（移動軌跡）を注視しておく必要がある。これに対し、従来技術２では、例えばマニピュレータＡおよびポジショナＰの組合せで教示を行う場合は、マニピュレータＢは移動させなくても良いし、動作確認を行う場合もマニピュレータＢの動き（移動軌跡）を注視しておく必要がないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−７５８９８号公報
【特許文献２】特許第３８２３３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来技術２においては、教示データＴ１およびＴ２を同時に起動すると共に、各教示点における移動開始タイミング、到達タイミング等を同期させている。実際は、補間動作を行いながらの補間点レベルでの同期制御となるために、教示データの解釈実行タイミング、演算の処理速度、扱うデータ量の大小等により、同期ズレが生じる場合がある。また、異常等の発生で再生動作が中断した場合は、その後の再開動作時に、教示データＴ１およびＴ２間で位置指令出力の同期ズレが発生してしまうことがある。
【００１０】
この点、従来技術１においては、教示データを１つ再生するだけのいわゆる多軸制御を行う構成となっており、教示データ間で同期制御を行っていないので、上述したような同期ズレが発生する恐れはない。すなわち、従来技術２は、従来技術１にはない利点を有している反面、同期ズレが発生する恐れがあるという課題を有している。
【００１１】
そこで、本発明は、所望の制御対象毎の教示を可能としつつ、再生運転時に同期ズレが発生することがないロボット制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、
教示手段によって作成された教示データに基づいて複数の制御対象を教示点単位で同期させて駆動するロボット制御装置において、
前記複数の制御対象の中から前記教示手段により選択された１つまたは複数を、教示対象として設定する教示対象設定手段と、
前記教示手段からの入力に応じて前記教示対象毎に教示データを作成する作成手段と、
作成された複数の教示データを合成して１つの再生データを作成する教示データ合成手段と、
前記再生データに基づいて前記複数の制御対象を駆動する駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とするロボット制御装置である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記教示データ合成手段は、選択された複数の教示データを教示ステップの番号順に読み出し、前記教示ステップに含まれる教示命令および前記制御対象の位置データを複写することによって、前記再生データを作成することを特徴とする請求項１記載のロボット制御装置である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記教示データ合成手段は、複数の教示データを合成するときに前記教示ステップの数が一致しているか否かを確認し、教示教示ステップの数が一致する場合は前記再生データを作成し、一致しない場合は前記再生データを作成しないことを特徴とする請求項２記載のロボット制御装置である。
【００１５】
請求項４の発明は、前記複数の制御対象が２台のマニピュレータおよび１台のポジショナであるときは、前記再生データは、一方のマニピュレータおよびポジショナの組合せを前記教示対象とした教示データと、他方のマニピュレータおよびポジショナの組合せを前記教示対象とした教示データとが合成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット制御装置である。
【００１６】
請求項５の発明は、前記教示データ合成手段は、選択された２つの教示データ間で前記ポジショナの回転角度が異なる場合は、どちらか一方の教示データに含まれる前記回転角度を前記再生データの回転角度とすることを特徴とする請求項４記載のロボット制御装置である。
【００１７】
請求項６の発明は、前記複数の制御対象が複数台のマニピュレータであるときは、前記再生データは、前記マニピュレータの各々を前記教示対象とした２以上の教示データが合成されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロボット制御装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、所望の制御対象毎に作成された複数の教示データを合成した１つの再生データを生成し、この再生データに基づいて複数の制御対象を同期させて駆動するようにしている。このようにすることによって、所望の制御対象毎の教示を可能としつつ、再生運転時に同期ズレが発生することがないロボット制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のロボット制御装置によって２台のマニピュレータおよび１台のポジショナを同期制御するアーク溶接ロボットシステムのブロック図である。
【図２】ロボット制御装置の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】教示対象毎に作成した教示データの作成例である。
【図４】教示対象毎に作成した複数の教示データを合成した例である。
【図５】従来技術１について説明するための図である。
【図６】従来技術２について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明のロボット制御装置によって２台のマニピュレータおよび１台のポジショナを同期制御するアーク溶接ロボットシステムのブロック図である。
【００２２】
同図において、マニピュレータＡおよびＢは、ワークＷに対してアーク溶接を自動で行うものであり、ロボット制御装置１に接続されている。マニピュレータＡおよびＢは、複数のアーム部および手首部と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（いずれも図示せず）とによって各々構成されている。また、各マニピュレータのアームの先端部分には、溶接トーチ（図示せず）が取り付けられている。溶接トーチは、直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤを、ワークＷ上の教示された溶接箇所に導くためのものである。
【００２３】
ポジショナＰには、溶接箇所である加工線ＳａおよびＳｂを有するワークＷが設置されている。ワークＷは、ポジショナＰが回転制御されることによってマニピュレータＡおよびＢに対して最適な溶接姿勢を取ることが可能となっている。作業者は、マニピュレータＡおよびＢのそれぞれが加工線ＳａおよびＳｂに沿って移動するように複数の教示点を教示する。
【００２４】
教示手段としてのティーチペンダントＴＰは、可搬式の教示操作盤であり、ロボット制御装置１に接続されている。ティーチペンダントＴＰには、手動操作する制御対象を選択する制御対象選択スイッチ、各制御対象を実際に手動操作で動かすための軸操作キー等（いずれも図示せず）が備わっている。これらのスイッチ、キー等を操作することによって制御対象を各々所望の位置に動かすことが可能となっているとともに、加工線ＳａおよびＳｂを形成するための各教示点を教示データとしてロボット制御装置１に記憶することができる。
【００２５】
起動ボックスＳＢは、教示データの再生運転を行うための起動信号をロボット制御装置１に入力するためのものである。溶接電源ＷＰ１およびＷＰ２は、ロボット制御装置１からの溶接制御信号を入力として、マニピュレーＡおよびＢに取り付けられた各溶接トーチとワークＷとの間の電力供給を行う。
【００２６】
ロボット制御装置１は、ティーチペンダントＴＰから入力された教示データを解釈し、解釈結果に基づいた所定のタイミングで、動作制御信号をマニピュレータＡ、ＢおよびポジショナＰに出力する。同様に、溶接制御信号を溶接電源ＷＰ１およびＷＰ２に出力する。
【００２７】
図２は、ロボット制御装置１の内部構成を示す機能ブロック図である。ロボット制御装置１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種メモリ等を含むマイクロコンピュータによって構成されている。ＴＰインターフェース２は、上述したティーチペンダントＴＰを接続するためのものであり、入出力インターフェース３は、上述した起動ボックスＳＢを接続するためのものである。
【００２８】
また、図示しないＲＯＭには、各種処理を行うための制御ソフトウェアが記憶されている。本実施形態においては、同図に示すように、教示対象設定部６、教示データ作成処理部７、教示データ合成処理部８、解釈実行部１１、駆動指令部１２および溶接制御部１３の各処理部を備えている。これらの各処理は、ＣＰＵに読み込まれて実行されるものであり、ＣＰＵは、教示対象設定手段、作成手段、教示データ合成手段および駆動制御手段に相当する。
【００２９】
教示対象設定部６は、ティーチペンダントＴＰから選択された１つまたは複数の制御対象を、教示対象として設定するための処理を行う。教示データ作成処理部７は、ティーチペンダントＴＰからの入力に応じ、選択された教示対象毎に教示点および各種命令を後述するハードディスク５に記憶する処理を行う。教示データ合成処理部８は、教示対象毎に作成された教示データＭａ、Ｍｂ等の中から、選択された複数の教示データを合成し、１つの再生データＴｄとして作成する処理を行う。
【００３０】
解釈実行部１１は、ハードディスク５に格納されている再生データＴｄを教示ステップごとに読み出してその内容を解析し、駆動指令部１２および溶接制御部１３に各種制御信号を出力する。この結果、マニピュレータＡ、ＢおよびポジショナＰが駆動制御されると共に、溶接制御信号を溶接電源ＷＰ１およびＷＰ２に出力され、所定のタイミングで溶接電力の供給、シールドガスの出力等の処理が行われる。
【００３１】
ハードディスク５は不揮発性メモリであり、教示対象毎に教示データを記憶する。例えば、マニピュレータＡおよびポジショナＰの組合せが教示対象であれば、この教示対象に対して教示した教示データＭａが記憶される。同様に、マニピュレータＢおよびポジショナＰの組合せが教示対象であれば、この教示対象に対して教示した教示データＭｂが記憶される。また、教示データＭａおよび教示データＭｂを合成した再生データＴｄも、このハードディスクに記憶される。教示データの合成処理については、後述する。なお、説明の都合上、教示データＭａ、教示データＭｂ、再生データＴｄとして、１データずつ図示しているが、当然のことながら、ハードディスク５の容量が許す範囲内で、複数の教示データおよび再生データを記憶することが可能となっている。
【００３２】
次に、教示対象の選択から教示データの合成までの一連の処理について説明する。１台のロボット制御装置１で駆動する複数の制御対象（本実施形態の場合は、マニピュレータＡ、マニピュレータＢおよびポジショナＰ）を、どのような組合せにして教示するのかは、予め定めているものとする。例えば、本実施形態の制御対象であれば、以下の組合せが考えられる。
・マニピュレータＡの単独動作（教示対象Ｇ１）
・マニピュレータＢの単独動作（教示対象Ｇ２）
・ポジショナＰの単独動作（教示対象Ｇ３）
・マニピュレータＡとポジショナＰの協調動作（教示対象Ｇ４）
・マニピュレータＢとポジショナＰの協調動作（教示対象Ｇ５）
以下では、マニピュレータＡとポジショナＰの協調動作（教示対象Ｇ４）と、マニピュレータＢとポジショナＰの協調動作（教示対象Ｇ５）とを教示対象として選択し、合成するまでの流れを説明する。
【００３３】
（１．教示対象Ｇ４の選択）
ティーチペンダントＴＰから所望の組合せが選択されると、教示対象設定部６は、選択された組合せを教示対象として設定する。例えば、マニピュレータＡとポジショナＰの協調動作（Ｇ４）が選択された場合は、まず、手動操作が可能な制御対象としてマニピュレータＡとポジショナＰを選択し、動かす必要のないマニピュレータＢに対しては、駆動電源を遮断するなどして手動操作を禁止する。
【００３４】
（２．教示対象Ｇ４に対する教示）
ティーチペンダントＴＰから教示点、条件等の入力操作が行われると、教示データ作成処理部７は、入力に応じて教示データＭａを作成する。このことによって、例えば、図３（ａ）に示す教示データＭａが作成される。
【００３５】
（３．教示対象Ｇ５の選択）
ティーチペンダントＴＰから、マニピュレータＢとポジショナＰの協調動作（Ｇ５）が選択される。この場合、手動操作が可能な制御対象としてマニピュレータＢとポジショナＰを選択し、動かす必要のないマニピュレータＡに対しては、駆動電源を遮断するなどして手動操作を禁止する。
【００３６】
（４．教示対象Ｇ５に対する教示）
ティーチペンダントＴＰから教示点、条件等の入力操作が行われると、教示データ作成処理部７は、入力に応じて教示データＭｂを作成する。このことによって、例えば、図３（ｂ）に示す教示データＭｂが作成される。
【００３７】
（５．教示データＭａおよび教示データＭｂの合成）
ティーチペンダントＴＰから合成されるべき複数の教示データが選択される。ここでは、教示データＭａおよび教示データＭｂが選択されたものとする。教示データ合成処理部８は、両教示データの教示点数が一致しているか否かを確認する。教示点の数が一致する場合は、後述するように、教示データＭａと教示データＭｂを教示点単位で順番に合成する。教示点の数が一致しない場合は教示データを合成せずに、エラーを出力して処理を停止するようにしておく。このようにすることによって、本来合成されるべきでない教示データが誤って合成されることを防止することができる。
【００３８】
合成処理は、以下のように行えばよい。まず、教示データＭａを参照し、教示ステップｎとして教示されている命令Ｃｍ、マニピュレータＡの位置データＰａおよびポジショナＰの位置データＰｐをコピーし、再生データに書き込む。次いで、教示データＭｂを参照し、教示ステップｎとして教示されているマニピュレータＢの位置データＰｂを上記再生データに書き込む。この処理を、教示されている教示ステップｎの数だけ繰り返せばよい。この処理によって、例えば、図４に示すように、教示データＭａおよびＭｂが合成された再生データＴｄが作成される。
【００３９】
ここで、ポジショナＰは、両方の教示データＭａおよびＭｂに記憶されているため、位置データＰｐが完全に一致している場合は上記したコピー処理で問題がない。しかしながら、現実的には両方の教示データＭａおよびＭｂにおいてポジショナＰの位置データＰｐが完全に一致していることはまずありえない。そこで、ポジショナＰの位置データＰｐとして、どちらの教示データに記憶されている値を使用する（コピーする）のかを、予め定めておくようにすることが望ましい。そして、選択された２つの教示データＭａおよびＭｂ間でポジショナＰの位置データＰｐが異なる場合は、予め定められた一方の教示データに含まれるポジショナＰの位置データＰｐを、再生データＴｄの位置データＰｐとするように構成しておく。
【００４０】
以降は、再生データＴｄの再生運転を行うための起動信号が入力されることにより、解釈実行部１１が再生データＴｄを解釈し、解釈結果に基づいた所定のタイミングで、動作制御信号がマニピュレータＡ、ＢおよびポジショナＰに出力されることにより、複数の制御対象が同期を取りながら駆動される。
【００４１】
以上説明したように、所望の制御対象毎に作成された教示データＭａおよびＭｂを合成した１つの再生データＴｄを生成し、この再生データＴｄに基づいて複数の制御対象を同期させて駆動するようにした。このことによって、所望の制御対象毎の教示を可能としつつ、再生運転時に同期ズレが発生することがないロボット制御装置を提供することができる。
【００４２】
また、選択された複数の教示データを教示ステップの番号順に読み出し、教示ステップに含まれる命令および制御対象の位置データを複写することによって、再生データを作成するようにしたことによって、上記効果に加えて、比較的簡単な手法により、教示データを合成することができる。
【００４３】
また、教示データを合成する際に教示ステップの数が一致しているか否かを確認し、教示ステップの数が一致する場合は教示データを合成し、一致しない場合は教示データを合成しないようにしている。このことによって、上記効果に加えて、誤った教示データ同士が合成されるのを防止することができる。
【００４４】
また、複数の制御対象が２台のマニピュレータおよび１台のポジショナであるときは、一方のマニピュレータＡおよびポジショナＰの組合せを教示対象とした教示データＭａと、他方のマニピュレータＢおよびポジショナＰの組合せを教示対象とした教示データＭｂとを合成したものを、再生データＴｄとしている。このことによって、ポジショナＰに設置したワークＷの複数の加工箇所に対して２台のマニピュレータＡおよびＢが同時に加工作業を行うようなロボット制御システムにおいて、上述した効果を発揮することができる。
【００４５】
さらに、複数の制御対象が２台のマニピュレータおよび１台のポジショナであるときは、選択された２つの教示データ間でポジショナの回転角度が異なる場合は、どちらか一方の教示データに含まれるポジショナの回転角度を再生データの回転角度とするようにしている。このことによって、２つの教示データ間でポジショナの回転角度を厳密に一致させておく必要がない。すなわち、上記効果に加えて、教示工数を低減することができる。
【００４６】
なお、上記した実施形態では、複数の制御対象が２台のマニピュレータおよび１台のポジショナである場合を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。特に、マニピュレータ複数台で協調作業を行う場合にも、本発明は効果を発揮する。例えば、マニピュレータ３台（Ａ、Ｂ、Ｃ）を１台のロボット制御装置で駆動するロボット制御システムである場合であれば、以下に示す教示対象の組合せが考えられる。
・マニピュレータＡの単独動作（教示対象Ｇ１）
・マニピュレータＢの単独動作（教示対象Ｇ２）
・マニピュレータＣの単独動作（教示対象Ｇ３）
このように、複数の制御対象が複数台のマニピュレータであるときは、マニピュレータの各々を教示対象とした２以上の教示データを合成したものを、再生データＴｄとするように合成すればよい。このことによって、複数台のマニピュレータが同時に協調作業を行うようなロボット制御システムにおいても、所望の制御対象毎の教示を可能としつつ、再生運転時に同期ズレが発生することがないロボット制御装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ    マニピュレータ
Ｂ    マニピュレータ
Ｃｍ  命令
Ｍａ  教示データ
Ｍｂ  教示データ
Ｐ    ポジショナ
Ｐａ  位置データ（マニピュレータＡ）
Ｐｂ  位置データ（マニピュレータＡ）
Ｐｐ  位置データ（ポジショナＰ）
Ｓａ    加工線
Ｓｂ    加工線
ＳＢ    起動ボックス
Ｔ１    教示データ
Ｔ２    教示データ
Ｔｄ    再生データ
ＴＰ    ティーチペンダント
Ｕ１    教示対象
Ｕ２    教示対象
Ｗ      ワーク
ＷＰ１  溶接電源
ＷＰ２  溶接電源
１      ロボット制御装置
２      ＴＰインターフェース
３      入出力インターフェース
５      ハードディスク
６      教示対象設定部
７      教示データ作成処理部
８      教示データ合成処理部
１１    解釈実行部
１２    駆動指令部
１３    溶接制御部
【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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