(57)【要約】【課題】口腔内と口腔外で明るさに大きな差がない状態においても、う蝕の観察を行うことができ、かつ、う蝕観察用の照明光が口腔外において射出されることを防止する。【解決手段】口腔内に挿入されて、歯牙Ａの近傍から歯牙Ａに対して照射する照明光を射出する射出端９を有する照明部２と、歯牙Ａを含む画像を取得する画像取得部３と、照明部２の射出端９近傍に位置するマーカ１１と、画像取得部３により取得された画像を処理して、画像内におけるマーカ１１を検出する画像処理部６と、該画像処理部６によりマーカ１１が検出されていない状態で照明部２からの照明光の射出を制限する制御部７とを備えるう蝕観察装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
口腔内に挿入されて、歯牙の近傍から歯牙に対して照射する照明光を射出する射出端を有する照明部と、
歯牙を含む画像を取得する画像取得部と、
前記照明部の射出端近傍に位置するマーカと、
前記画像取得部により取得された画像を処理して、画像内におけるマーカを検出する画像処理部と、
該画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記照明部からの照明光の射出を制限する制御部とを備えるう蝕観察装置。
【請求項２】
前記照明部が、励起光および白色光を射出可能であり、
前記画像処理部が、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像を処理してマーカを検出し、
前記制御部は、前記画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記照明部からの励起光の射出を制限する請求項１に記載のう蝕観察装置。
【請求項３】
前記マーカが、口腔内の生体組織の色とは異なる色を有し、
前記画像処理部が、前記画像取得部により取得された画像の色をヒストグラム解析することによりマーカを検出する請求項１または請求項２に記載のう蝕観察装置。
【請求項４】
前記画像取得部が、画像を撮影する撮像素子と、該撮像素子の前段に挿脱可能に設けられたバリアフィルタとを備え、
前記制御部は、前記画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記バリアフィルタを前記撮像素子の前段から離脱させ、前記画像処理部によりマーカが検出されている状態で前記バリアフィルタを前記撮像素子の前段に挿入する請求項１または請求項２に記載のう蝕観察装置。
【請求項５】
前記画像取得部が、歯牙を含む領域からの可視光成分とそれより長波長の光成分とを分岐するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーにより分岐された可視光成分および長波長光成分を別個に撮影する複数の撮像素子とを備える請求項２に記載のう蝕観察装置。
【請求項６】
前記制御部が、
前記画像処理部によりマーカが検出されない場合に、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像の表示をするように表示部を制御し、
前記画像処理部によりマーカが検出された場合に、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像の表示を停止するように前記表示部を制御する請求項２に記載のう蝕観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、う蝕観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、口腔内に挿入されて歯牙に対して光を照射しつつ観察する観察ヘッドに光センサが設けられた口腔内観察装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この口腔内観察装置は、口腔内から口腔外へ観察ヘッドが引き出されたときに光センサによって外光を検出して光の照射を停止するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６５９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、う蝕の診断においては、口腔内と口腔外で明るさに大きな差がない場合がある。例えば、無影灯と言われる影の発生しない照明装置を用いて口腔内を明るく照明した状態でう蝕の診断をする場合には、口腔内と口腔外で明るさに大きな差がないため、特許文献１の口腔内観察装置では、光の照射を停止することができない。あるいは、う蝕の観察時には無影灯を消灯した状態で行う必要があり、操作が煩わしいという不都合がある。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、口腔内と口腔外で明るさに大きな差がない状態においても、う蝕の観察を行うことができ、かつ、う蝕観察用の照明光が口腔外において射出されることを防止することができるう蝕観察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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、口腔内に挿入されて、歯牙の近傍から歯牙に対して照射する照明光を射出する射出端を有する照明部と、歯牙を含む画像を取得する画像取得部と、前記照明部の射出端近傍に位置するマーカと、前記画像取得部により取得された画像を処理して、画像内におけるマーカを検出する画像処理部と、該画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記照明部からの照明光の射出を制限する制御部とを備えるう蝕観察装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、照明部を口腔内に挿入して、歯牙の近傍において該照明部の射出端から歯牙に対して照明光を射出し、画像取得部により歯牙を含む画像を取得すると、照明部の射出端近傍に位置するマーカが画像内に含まれる。制御部は、画像処理部が画像を処理することにより画像内にマーカが検出されている状態では、照明部からの照明光射出を許容し、画像内にマーカが検出されない状態では照明部からの照明光の射出を制限する。これにより、口腔内と口腔外で明るさに大きな差がない状態でもう蝕の観察を行うことができるとともに、照明部が歯牙から離れた状態、例えば、照明部が口腔内から引き出された状態では照明光の射出を制限することができる。
【０００８】
上記発明においては、前記照明部が、励起光および白色光を射出可能であり、前記画像処理部が、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像を処理してマーカを検出し、前記制御部は、前記画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記照明部からの励起光の射出を制限してもよい。
このようにすることで、照明部の射出端からの白色光の照射により、画像取得部によって取得された白色光画像に基づいて、画像処理部によってマーカが検出されている状態では、制御部が、照明部の射出端からの励起光の射出を許容して、う蝕において発生する蛍光を検出し、簡易にう蝕の蛍光観察を行うことができる。一方、白色光画像に基づいてマーカが検出されていない場合には、制御部が励起光の射出を制限することで、励起光が口腔外に照射されてしまう不都合の発生を防止することができる。
【０００９】
また、上記発明においては、前記マーカが、口腔内の生体組織の色とは異なる色を有し、前記画像処理部が、前記画像取得部により取得された画像の色をヒストグラム解析することによりマーカを検出してもよい。
このようにすることで、画像取得部により取得された画像内においてマーカを容易に識別して検出することができ、画像処理部による処理を容易にすることができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記画像取得部が、画像を撮影する撮像素子と、該撮像素子の前段に挿脱可能に設けられたバリアフィルタとを備え、前記制御部は、前記画像処理部によりマーカが検出されていない状態で前記バリアフィルタを前記撮像素子の前段から離脱させ、前記画像処理部によりマーカが検出されている状態で前記バリアフィルタを前記撮像素子の前段に挿入してもよい。
【００１１】
このようにすることで、照明部の射出端から照明光が射出されている状態では、前段に挿入されたバリアフィルタによって、照明光自体が撮像素子に入射されることを防止することができ、照明光が射出されていない状態では、バリアフィルタを撮像素子の前段から離脱させてバリアフィルタによって制限されない明るい画像を得ることができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記画像取得部が、歯牙を含む領域からの可視光成分とそれより長波長の光成分とを分岐するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーにより分岐された可視光成分および長波長光成分を別個に撮影する複数の撮像素子とを備えていてもよい。
このようにすることで、ダイクロイックミラーにより分岐された歯牙を含む領域からの可視光成分を撮影する撮像素子によって取得された画像により、歯牙の可視光観察が行われるとともに、マーカの検出が行われ、マーカが検出されているときに、他の撮像素子により取得された長波長成分の画像により、う蝕の観察を容易に行うことができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記制御部が、前記画像処理部によりマーカが検出されない場合に、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像の表示をするように表示部を制御し、前記画像処理部によりマーカが検出された場合に、前記画像取得部により取得された前記照明部から射出された白色光の反射光に基づく画像の表示を停止するように前記表示部を制御してもよい。
このようにすることで、マーカの検出の有無に応じて、表示部に表示すべき画像の表示の制御をすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、口腔内と口腔外で明るさに大きな差がない状態においても、う蝕の観察を行うことができ、かつ、う蝕観察用の照明光が口腔外において射出されることを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るう蝕観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図１のう蝕観察装置の画像処理部によるマーカの検出処理を説明する図であり（ａ）マーカが存在しない白色光画像、（ｂ）ヒストグラム解析結果を示す図である。
【図３】図１のう蝕観察装置の画像処理部によるマーカの検出処理を説明する図であり（ａ）マーカが存在する白色光画像、（ｂ）ヒストグラム解析結果を示す図である。
【図４】図１のう蝕観察装置を用いた観察手順を説明するフローチャートである。
【図５】図１のう蝕観察装置を用いた観察手順を説明するタイムチャートである。
【図６】図１のう蝕観察装置により取得された蛍光画像と近赤外光画像と、これらの擬似的な合成画像とを示す図である。
【図７】図１のう蝕観察装置とは画像取得部において相違するう蝕観察装置の変形例を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態に係るう蝕観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るう蝕観察装置１は、図１に示されるように、口腔内に挿入される照明部２および画像取得部３と、照明部２により照射する照明光を発生する光源部４と、画像取得部３により取得された画像を表示するモニタ５と、画像取得部３により取得された画像を処理する画像処理部６と、画像処理部６による画像処理の結果に基づいて光源部４を制御する制御部７とを備えている。
【００１７】
照明部２は、図１に示されるように、歯科医師等の操作者によって把持されるグリップ８と、該グリップ８の先端に設けられた射出端９と、グリップ８を介して射出端９まで光源部４からの照明光を導く光ファイバ等の導光部材１０と、射出端９に設けられたマーカ１１とを備えている。マーカ１１は、例えば、青色等の所定の色のシリコーン樹脂製の筒状部材により構成されている。
【００１８】
光源部４は、白色光を発生する白色ＬＥＤ１２と、励起光を発生するＬＤ１３および励起フィルタ１４と、近赤外光を発生する近赤外ＬＥＤ１５とを備えている。図１中、符号１６は、白色光、励起光および近赤外光をそれぞれ導光部材１０の入射端に集光させるレンズである。導光部材１０は、これら白色ＬＥＤ１２、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５からの白色光、励起光および近赤外光を別個に導光するようになっている。
【００１９】
画像取得部３は、歯牙Ａを含む領域からの戻り光を集光する対物レンズ１７と、該対物レンズ１７により集光された戻り光を導光するバンドルファイバ１８と、該バンドルファイバ１８により導光された戻り光を撮影するＣＣＤのような撮像素子１９と、撮像素子１９の前段に挿脱可能に配置されたバリアフィルタ２０とを備えている。図中、符号２１は、バンドルファイバ１８から射出された戻り光を略平行光にするコリメータレンズである。
【００２０】
バリアフィルタ２０は、ＬＤ１３から発せられた光の内、励起フィルタ１４によって選択された励起光を遮断して蛍光を通過させる波長特性を有している。バリアフィルタ２０が撮像素子１９の前段に挿入されることにより、励起光が遮断され、励起光によって歯牙Ａにおいて発生した蛍光および近赤外光がバリアフィルタ２０を通過させられて、撮像素子１９により撮影されるようになっている。また、バリアフィルタ２０が撮像素子１９の前段から退避させられることにより、白色ＬＥＤ１２からの白色光の歯牙Ａにおける反射光が撮像素子１９により撮影されるようになっている。
バリアフィルタ２０は、撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期で回転させられるターレット２２に固定されている。
【００２１】
画像処理部６は、白色光ＬＥＤ１２からの白色光が歯牙Ａに照射されているときに撮像素子１９によって取得された白色光画像を処理して、その白色光画像内にマーカ１１が存在するか否かを判定するようになっている。マーカ１１の検出は、例えば、図２および図３に示されるように、図２（ａ）および図３（ａ）に示される白色光画像Ｇ１の色を、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示されるようにヒストグラム解析することにより行われる。マーカ１１は通常、口腔内に存在しない色である青色を有しているので、白色光画像Ｇ１内における青色の画素の頻度が、図３（ｂ）に示されるように所定の閾値より高くなったときには、マーカ１１が存在していることを検出でき、青色の画素の頻度が図２（ｂ）に示されるように所定の閾値以下に低くなったときには、マーカ１１が存在していないことを検出できるようになっている。
【００２２】
制御部７は、画像処理部６からの画像処理結果を受けて、光源部４およびターレット２２を制御するようになっている。すなわち、画像処理部６により、白色光画像Ｇ１内にマーカ１１が検出されたときには、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５を順次点灯させ、マーカ１１が検出されていないときには、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５を消灯させるようになっている。
【００２３】
また、制御部７は、画像処理部６により白色光画像Ｇ１内にマーカ１１が検出されない場合には、白色光画像Ｇ１をモニタ５に送って表示させ（可視モード）、マーカ１１が検出された場合には、白色光画像Ｇ１をモニタ５に送ることなく、蛍光画像Ｇ２（図６参照。）および近赤外光画像Ｇ３をモニタ５に送って表示させるようになっている（カリエスモード）。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係るう蝕観察装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係るう蝕観察装置１を用いて歯牙Ａのう蝕を観察するには、図４に示されるように、照明部２の射出端９および画像取得部３の対物レンズ１７を口腔内に挿入して観察したい歯牙Ａの近傍に配置し、光源部４を作動させて白色光ＬＥＤ１２から白色光を射出させる（ステップＳ１：可視モード）。
【００２５】
本実施形態においては、照明部２は、その射出端９を歯牙Ａの咬合面に対向させるように配置して、照明光を照射し、画像取得部３は、その対物レンズ１７を歯牙Ａの頬側面または舌側面に対向させて戻り光を取得する。
【００２６】
射出端９からの白色光の射出は、図５に示されるように、撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期で行われ、白色光の射出の周期に合わせて、撮像素子１９の前段からバリアフィルタ２０が離脱させられる。図５において、バリアフィルタ２０のＯＦＦは離脱状態を示し、ＯＮは挿入状態を示している。
【００２７】
撮像素子１９により白色光画像Ｇ１が取得されると（ステップＳ２）、白色光ＬＥＤ１２が消灯させられる（ステップＳ３）。ここで、取得された白色光画像Ｇ１は、不図示のメモリに蓄積される（ステップＳ４）。そして、画像処理部６は、白色光の射出タイミングに同期して、取得された白色光画像Ｇ１を処理し（ステップＳ５）、白色光画像Ｇ１内にマーカ１１が存在するか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００２８】
白色光画像Ｇ１内にマーカ１１が存在しないときには、制御部７はＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５を消灯状態に維持するので、撮像素子１９によっては白色光画像Ｇ１のみが取得され、モニタ５に表示される（ステップＳ７）。操作者がグリップ８によって照明部２の射出端９を歯牙Ａにさらに近接させることにより、白色光画像Ｇ１内にマーカ１１が入ってくると、画像処理部６が、白色光画像Ｇ１を処理してマーカ１１が検出される。これにより、画像処理部６は可視モードからカリエスモードに移行する。カリエスモードでは、制御部７は、メモリ画像の表示を停止するように制御する（ステップＳ８）。ここで、メモリ画像の表示の停止とは、既に、メモリに蓄積されている白色光画像Ｇ１が表示されている場合には、その表示を停止し、メモリに蓄積されている白色光画像Ｇ１が表示されていない場合は、継続して、何も表示しないことを指す。
【００２９】
画像処理部６によりマーカ１１が検出されると、メモリに蓄積された白色光画像Ｇ１が消去される。そして、制御部７は、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５を順次点灯させる（ステップＳ９，Ｓ１２）。図５に示されるように、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５の点灯周期も、撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期に設定される。したがって、カリエスモードでは、白色光ＬＥＤ１２、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５が撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期で、順次点灯されるようになる。
【００３０】
バリアフィルタ２０も撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期で、撮像素子１９の前段に挿入されるので、白色光ＬＥＤ１２の点灯時に、撮像素子１９の前段から離脱させられ、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５の点灯時に撮像素子１９の前段に挿入されるように同期させておくことで、撮像素子１９により、白色光画像Ｇ１、蛍光画像Ｇ２および近赤外光画像Ｇ３をそれぞれ取得させることができる（ステップＳ１，Ｓ１０，Ｓ１３）。
【００３１】
ＬＤ１３が点灯させられて（ステップＳ９）、蛍光画像Ｇ２が取得されると（ステップＳ１０）、制御部７は、蛍光画像Ｇ２をモニタ５に表示するように制御する（ステップＳ１１）。その後、ＬＤ１３が消灯させられて（ステップＳ１２）、近赤外光ＬＥＤ１５が点灯させられ（ステップＳ１３）、近赤外光画像Ｇ３が取得されると（ステップＳ１４）、制御部７は、近赤外光画像Ｇ３をモニタ５に表示するように制御する（ステップＳ１５）。その後、近赤外光ＬＥＤ１５が消灯させられる（ステップＳ１６）。
【００３２】
このように、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５が点灯させられるときには、制御部７が、白色光画像Ｇ１の表示を停止し、図６に示されるように、順次取得される蛍光画像Ｇ２および近赤外光画像Ｇ３をモニタ５に順次表示するので、蛍光画像Ｇ２と近赤外光画像Ｇ３が擬似的に重ね合わせられたように表示される。蛍光画像Ｇ２は、う蝕Ｂを表示し、近赤外光画像Ｇ３は歯牙Ａの輪郭およびエナメル層Ｃとデンティン層Ｄとの境界を表示するので、両画像Ｇ２，Ｇ３が重ね合わせられるように表示され、う蝕Ｂの大きさと歯牙Ａにおける進達度を明示することができる。
【００３３】
近赤外光ＬＥＤ１５が消灯させられると（ステップＳ１６）、観察終了か否かが判定される（ステップＳ１７）。例えば、白色ＬＥＤ１２、ＬＤ１３、および近赤外光１５の駆動をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ（不図示）を、操作者が押下した場合に、観察終了と判定される。一方、観察終了ではない場合には、ステップＳ１からの工程が繰り返される。この状態で、照明部２が移動させられて、射出端９が歯牙Ａから離れ、白色光画像Ｇ１内からマーカ１１が検出されなくなると、制御部７が、ＬＤ１３および近赤外光ＬＥＤ１５を消灯させた状態に維持する（可視モード）。これにより、照明部２のみが口腔内から引き出されても、射出端９から励起光や近赤外光が口腔外に射出されてしまうことを未然に防止することができる。
【００３４】
そして、本実施形態に係るう蝕観察装置１によれば、白色光画像Ｇ１内のマーカ１１の有無によって励起光および近赤外光の射出を切り替えるので、無影灯により口腔内を明るく照明している場合においても、口腔内から抜き出された照明部２からの励起光や近赤外光の射出をより確実に防止することができるという利点がある。
【００３５】
なお、本実施形態においては、マーカ１１として青色のものを例示したが、これに限定されるものではなく、他の色のものを採用してもよい。また、マーカ１１としては、光の点滅であってもよい。また、画像処理部６が、ヒストグラム処理によりマーカ１１を検出することとしたが、他の任意の画像処理により検出してもよい。
【００３６】
また、本実施形態に係るう蝕観察装置１の画像取得部３は、図７に示すように変更してもよい。
すなわち、コリメータレンズ２１によって略平行光とされた戻り光を可視光成分とそれより長波長の光成分とに分岐するダイクロイックミラー２３と、該ダイクロイックミラー２３により分岐された戻り光をそれぞれ撮影する２つの撮像素子２４，２５と、戻り光の長波長成分を撮影する撮像素子２５の前段に配置され励起光を遮断するバリアフィルタ２６とを備える画像取得部３’を採用してもよい。
【００３７】
このように構成することにより、可視モードにおいて白色光ＬＥＤ１２から発せられた白色光が歯牙Ａに照射されると、歯牙Ａにおいて反射して戻る戻り光としての白色光が対物レンズ１７、バンドルファイバ１８およびコリメータレンズ２１を介して導光され、ダイクロイックミラー２３を透過して撮像素子２４により撮影される。これにより取得された白色光画像Ｇ１が画像処理部６においてヒストグラム解析されることにより、可視モードを維持するか、カリエスモードに移行するかの判定が行われる。
【００３８】
カリエスモードでは、白色光ＬＥＤ１２、ＬＤ１３および近赤外ＬＥＤ１５が順次点灯され、歯牙Ａからの戻り光としての白色光、蛍光および近赤外光は、対物レンズ１７、バンドルファイバ１８およびコリメータレンズ２１を介して導光され、白色光はダイクロイックミラー２３を透過したものが撮像素子２４により撮影される一方、蛍光および近赤外光はダイクロイックミラー２３により反射されて、バリアフィルタ２６を透過したものが撮像素子２５により撮影される。
【００３９】
このように構成することで、回転するターレット２２によってバリアフィルタ２０を挿脱する必要がなく、固定式のダイクロイックミラー２３およびバリアフィルタ２６によって簡易に白色光画像Ｇ１、蛍光画像Ｇ２および近赤外光画像Ｇ３を取得することができる。
なお、ダイクロイックミラー２３に代えて、ダイクロイックプリズムを採用してもよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、射出端９からの白色光の射出は、撮像素子１９の撮像周期の３倍の周期で行われるとしたが、白色ＬＥＤ１２、ＬＤ１３、および近赤外光１５の照射時間はそれぞれ、適宜変更してもよい。また、ＬＤ１３および近赤外光１５の照射順序は、逆でもよい。
【００４１】
また、ステップＳ３において、白色光ＬＥＤ１２を消灯したが、必ずしも、消灯する必要はない。また、モニタ５には、白色光画像Ｇ１として、フレーム１を表示することとしたが、フレーム１、フレーム２、フレーム３を、順次、表示させてもよい。あるいは、可視モードにおいて、白色光画像Ｇ１の表示と、表示の停止と、を交互に行ってもよい。
【００４２】
また、カリエスモードにおいて、マーカ１１が、少なくとも２回以上連続して検出された場合には、１度目の近赤外光画像Ｇ３を、２度目の蛍光画像Ｇ２の表示まで、継続して表示してもよい。この場合、蛍光画像Ｇ２および近赤外光画像Ｇ３を不図示のメモリに蓄積してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ  歯牙
Ｇ１  白色光画像（白色光の反射光に基づく画像）
１  う蝕観察装置
２  照明部
３，３’  画像取得部
６  画像処理部
７  制御部
９  射出端
１１  マーカ
１９，２４，２５  撮像素子  
２０，２６  バリアフィルタ
２３  ダイクロイックミラー
【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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