(57)【要約】【課題】地面等の刺さり対象面への突起の刺さり量を計測する装置１の提供。【解決手段】刺さり量計測装置１は、刺さり対象面を押圧する押圧部２と、押圧部２に荷重を負荷する荷重負荷部３と、押圧部２と荷重負荷部３とを平行に相対変位可能に連結する揺動脚部４と、押圧部２の下面に設けられた突起６と、押圧部２の下方変位量を検出する距離計５とを備えている。上記揺動脚部４が並列状態で一対設けられており、この一対の揺動脚部４と上記荷重負荷部３と押圧部２とで、平行四辺形リンクＬが構成されている。上記突起６は、異なる傾斜方向の突起と変更されうるように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
刺さり対象面を押圧する押圧部と、
押圧部に荷重を負荷する荷重負荷部と、
上記押圧部と荷重負荷部とを、平行に相対変位可能に連結する揺動脚部と、
押圧部の下面に設けられた突起と、
押圧部の下方変位量を検出する距離計測手段とを備える突起の刺さり量計測装置。
【請求項２】
上記揺動脚部が、並列状態で一対設けられており、
この一対の揺動脚部と上記荷重負荷部と押圧部とで、平行四辺形リンクが構成されている請求項１に記載の突起の刺さり量計測装置。
【請求項３】
上記平行四辺形リンクが直列に２個形成されており、
２個の平行四辺形リンクが、一の荷重負荷部を共用することによって一体化されている請求項２に記載の突起の刺さり量計測装置。
【請求項４】
上記突起が、異なる傾斜方向の突起と変更されうるように構成されている請求項１から３のいずれかに記載の突起の刺さり量計測装置。
【請求項５】
刺さり対象面に対して、突起を、刺さり対象面に垂直な方向と平行な方向との間の任意の傾斜角をもって押圧する押圧工程と、
上記押圧に伴う突起の、刺さり対象面に向かう方向の変位量を計測する計測工程とを含む突起の刺さり量計測方法。
【請求項６】
上記突起を、刺さり対象面に垂直な方向に向けた状態、及び、この垂直な方向から任意角度傾斜した方向に向けた状態のそれぞれで、上記押圧工程及び計測工程が実行される請求項５に記載の突起の刺さり量計測方法。
【請求項７】
上記押圧工程及び計測工程のそれぞれにおいて刺さり量計測装置を用い、
この刺さり量計測装置が、
刺さり対象面を押圧する押圧部と、
押圧部に荷重を負荷する荷重負荷部と、
上記押圧部と荷重負荷部とを、平行に相対変位可能に連結する揺動脚部と、
押圧部の下面に設けられた突起と、
押圧部の下方変位量を検出する距離計測手段とを備えている請求項５又は６に記載の突起の刺さり量計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、突起の刺さり対象面への刺さり量を計測するための装置、及び、刺さり量を計測する方法に関する。詳細には、例えば、靴底等に形成される突起が、荷重を受けて地面等に突き刺さったときの状態を模擬し、この刺さり量を計測する装置、及び、計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルファーは、テイクバックを開始し、ヘッドを後へ、次いで上方へと振り上げる。最もヘッドが振り上げられた位置がトップ位置である。トップ位置からダウンスイングが開始されてヘッドが振り下ろされ、ヘッドがゴルフボールと衝突する（インパクト）。インパクト後、ゴルファーはゴルフクラブを前方へ、次いで上方へと振り抜き（フォロースルー）、フィニッシュを迎える。
【０００３】
トップ位置からフィニッシュにかけて、ゴルファーは左足を軸としてボディターンを行う。同時にゴルファーは、右足で地面を蹴ってその力をゴルフボールに伝える。つまり、右利きのゴルファーは、左足を軸足として使い、右足を蹴足として使う。左利きゴルファーの場合は、逆に右足を軸足として使い、左足を蹴足として使う。トップ位置からフィニッシュにかけて、ゴルファーの両足から地面に対して大きな力が加わる。この力によって、ゴルフシューズが地面とスリップを起こすことがある。
【０００４】
一方、スリップ防止のために靴底に多数の突出部が設けられた靴が知られている。ゴルフに限らず、野球、ゴルフ、サッカー、ラグビー、各種陸上競技には、多数の突出部が設けられた靴が用いられることが多い。上記で、ゴルフについて例示したように、競技によって靴には特有の方向に強い荷重が負荷されることがある。
【０００５】
従来、例えば、ゴルフスイング中のプレイヤーの足に地面から加わる反力の方向及び大きさが調査されている。上記反力は、公知の三次元床反力計によって計測されうる。計測された上記反力のデータは、スリップ防止のための靴底の突出部の配置設計に活かされている（特開２００２−３４６０９公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記反力データは、靴底の突起の傾斜や向きの設計には十分に活かされていないのが現状である。上記反力データを活用することにより、スリップ防止性（防滑性ともいう）に優れた突起を設計する方法が待たれる。
【０００８】
スリップの防止は、靴底の突起が地面に突き刺さることによって実行される。本願発明は、突起の地面等への刺さり量を計測することにより、防滑性に優れた突起の設計に寄与することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る突起の刺さり量計測装置は、
刺さり対象面を押圧する押圧部と、押圧部に荷重を負荷する荷重負荷部と、上記押圧部と荷重負荷部とを、平行に相対変位可能に連結する揺動脚部と、押圧部の下面に設けられた突起と、押圧部の下方変位量を検出する距離計測手段とを備えている。
【００１０】
上記揺動脚部が並列状態で一対設けられ、この一対の揺動脚部と上記荷重負荷部と押圧部とで平行四辺形リンクが構成されていてもよい。
【００１１】
上記平行四辺形リンクが直列に２個形成されており、この２個の平行四辺形リンクが、一の荷重負荷部を共用することによって一体化されていてもよい。
【００１２】
上記突起が、異なる傾斜方向の突起と変更されうるように構成されていてもよい。
【００１３】
本発明の突起の刺さり量計測方法は、
刺さり対象面に対して、突起を、刺さり対象面に垂直な方向と平行な方向との間の任意の傾斜角をもって押圧する押圧工程と、上記押圧に伴う突起の、刺さり対象面に向かう方向の変位量を計測する計測工程とを含んでいる。
【００１４】
上記突起を、刺さり対象面に垂直な方向に向けた状態、及び、この垂直な方向から任意角度傾斜した方向に向けた状態のそれぞれで、上記押圧工程及び計測工程が実行されてもよい。
【００１５】
上記押圧工程及び計測工程のそれぞれにおいて刺さり量計測装置を用い、この刺さり量計測装置が、刺さり対象面を押圧する押圧部と、押圧部に荷重を負荷する荷重負荷部と、上記押圧部と荷重負荷部とを、平行に相対変位可能に連結する揺動脚部と、押圧部の下面に設けられた突起と、押圧部の下方変位量を検出する距離計測手段とを備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の突起の刺さり量計測装置によれば、靴底の突起が地面に刺さる現象を再現でき、そのときの刺さり量を計測することができる。その結果、性能能よい突起の設計に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る突起の刺さり量計測装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の突起の刺さり量計測装置を示す正面図である。
【図３】図３は、図１の突起の刺さり量計測装置を示す底面図である。
【図４】図４（ａ）は、図１の突起の刺さり量計測装置であって、異なる傾斜角の突起に変更されたあとの部分を示す正面図であり、図４（ｂ）は、この変更後の突起を示す斜視図である。
【図５】図５は、突起に対する荷重の入力角度と荷重負荷に伴う突起の刺さり量との関係の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、突起に対する荷重の入力角度と荷重負荷に伴う突起の刺さり量との関係の他の例を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る突起の刺さり量計測装置を概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１９】
図１及び図２に示された突起の刺さり量計測装置（以下、単に計測装置ともいう）１は、突起が荷重の負荷によって地面Ｅ等の刺さり対象面（以下、地面で代表させる）に突き刺さったときの、刺さり量を計測するための装置である。靴底に突起を備えた靴に着用者の足から荷重が負荷されたとき、上記突起は地面に突き刺さる。上記計測装置１は、靴底の突起が地面に突き刺さる現象を模擬する。
【００２０】
この計測装置１は、地面Ｅを押圧する押圧部２、押圧部２に荷重を負荷する荷重負荷部３、上記押圧部２と荷重負荷部３とを、互いに平行に相対変位可能に連結する揺動脚部４、及び、レーザ式距離計５を有している。レーザ式距離計５は、押圧部２の下方変位量を検出する距離計測手段の一例である。押圧部２の下面には突起６が設けられている。この突起６は、靴底に形成される突起を模擬したものである。
【００２１】
押圧部２、荷重負荷部３及び揺動脚部４は、いずれも平板状の部材である。これらの部材２、３、４は全て矩形状の平板から形成されている。これらの部材２、３、４の形状は平板状には限定されない。しかし、計測装置１のコンパクト化、突起６の形成の容易性、後述の平行四辺形リンクＬの構成の容易性等から、平板状が好ましい。揺動脚部４は、その一端（図２における上端）において、ヒンジ７によって荷重負荷部３に揺動可能に連結され、他端（図２における下端）において、ヒンジ７によって押圧部２に揺動可能に連結されている。
【００２２】
ここでは、説明を明確にするために、図１に示されるように、ヒンジ７の回転軸ＲＬの長手方向をＹ軸方向、水平面内でＹ軸に垂直な方向（荷重負荷部３の長手方向）をＸ軸方向、ＸＹの両軸に垂直な方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする。
【００２３】
図２に示されるように、この計測装置１においては、押圧部２と荷重負荷部３と揺動脚部４とによって１対の平行四辺形リンクＬが構成されている。一の押圧部２と、一の荷重負荷部３と、互いに平行な一対の同一長さの揺動脚部４とによって平行四辺形リンクＬが構成されている。この平行四辺形リンクＬは２個構成されている。２個の平行四辺形リンクＬは互いに同一形状、同一寸法、同一構造を有している。２個の平行四辺形リンクＬは、一の荷重負荷部３を共用している。一の荷重負荷部３の下面に、４個の揺動脚部４がＸ軸方向に直列に配列されている。４個の揺動脚部４は同一のＸ軸方向に揺動しうる。その結果、２個の平行四辺形リンクＬはＸ軸方向に直列に配列されている。図２に示されるように、この計測装置１は、正面視においてＺ軸方向の中心線ＣＬについて左右対称の構造を有している。
【００２４】
図１及び図２に示されるように、平面視で長方形の荷重負荷部３の中心位置には、錘８が載置されている。この錘８は、揺動脚部４を通して押圧部２に下向きの荷重を負荷するためのものである。この錘８の重力は、揺動脚部４の面に沿う方向で下向きに、押圧部２に負荷される。本実施形態では、上記重力による荷重は、平面視で長方形の押圧部２の左端辺と右端辺とに負荷される。図２に示された状態では、揺動脚部４が鉛直方向ＶＬに対してα≒１５°傾斜している。この計測装置１の場合、錘８の重力は、鉛直方向ＶＬに対してα≒１５°傾斜した方向で下向きに、押圧部２に負荷される。錘８は、同一の小質量のものを多数個用意しておくのが好ましい。所望の荷重を選択するのが容易だからである。荷重の負荷は、上記錘８による方法には限定されない。たとえば、油圧ジャッキ、電動モータを採用したジャッキ等の、荷重負荷手段が採用されてもよい。
【００２５】
図３に示されるように、押圧部２の下面の四隅の近傍それぞれに、４個の突起６が設けられている。４個の突起６は正方形の四隅に設けられている。一の押圧部２の下面には、合計で１６個の突起６が設けられている。各突起６は、平面視で長方形の押圧部２の下面において、その中心点ＣＰについて点対称の位置に設けられている。全ての突起６は、押圧部２の下面に垂直な方向（Ｚ軸方向）に突出している。一の押圧部２に設けられる突起６は、４×４の１６個には限定されない。靴底に突起を有する靴を模擬する観点からは、突起６は複数個設けられるのが好ましい。突起の位置は、図３に示された位置には限定されない。全突起６に対する均一な荷重という観点からは、突起６は、たとえば、上記中心点ＣＰについて点対称の位置、及び、中心点ＣＰの周囲の多数箇所に設けられるのが好ましい。
【００２６】
図４に例示されるように、種々の傾斜角θを持った突起６が用意される。一の押圧部２に対して、異なる傾斜角の突起６が着脱可能に構成される場合がある。または、揺動脚部４に対して、突起６が異なる傾斜角をもって固定された複数の押圧部２が着脱可能に構成される場合もある。この傾斜角θとは、押圧部２の下面に垂直な方向（Ｚ軸方向）からの、Ｘ軸方向に傾斜した角度である。図２及び図３に示された突起６の傾斜角θは０°である。
【００２７】
突起６が傾斜している場合（θ≠０°）であっても、突起６の端面は水平である。本実施形態では突起６の端面は押圧部２の下面と平行である。上記突起６は、靴底の突起を模擬しているからである。すなわち、靴の通常の使用状態では、突起の端部は地面から鉛直方向上向きに反力を受ける率が高いからである。もちろん、突起６の端面は水平に限定されないし、平面にも限定されない。突起６の端部は、突起６の長手方向に垂直な平面であってもよく、球面等であってもよい。この計測装置１の使用目的の対象となる靴に応じて、突起６の端部の形状が選択されるのがよい。
【００２８】
一の計測装置１における一の押圧部２に設けられた突起６は、全て同一向きの同一傾斜角θを有している。また、左右の平行四辺形リンクＬの押圧部２に設けられた突起６は、Ｘ軸方向で互いに逆向きの、同一傾斜角θを有している。換言すれば、左右の平行四辺形リンクＬの突起６の傾斜角θは、絶対値が同一で正負が逆である。
【００２９】
突起６の材質に限定はない。鉄、ステンレス鋼、アルミ合金等の金属製、ポリプロピレン、アクリルニトリルブタジエンスチレン等の合成樹脂製であってもよい。この計測装置１の使用目的の対象となる靴に応じて、突起６の材質が選択されるのがよい。突起６の横断面形状、横断面積及びＺ軸方向の突出長さも、この計測装置１の使用目的の対象となる靴に応じて選択されるのがよい。
【００３０】
押圧部２の下方変位量を検出するための距離計測手段としては、入手容易な市販の製品を採用するのが好ましい。たとえば、渦電流式変位計、ダイアルゲージ等の接触式変位計、光学的三角測距式変位計、レーザフォーカス式変位計等が選択されうる。本実施形態では、計測対象距離の妥当性、測定精度等の観点から、光学的三角測距式変位計（前述のレーザ式距離計５。以下、単に距離計５という）が採用されている。この距離計５は、検出光を発光する発光素子と、検出対象からの反射光を検出する光位置検出素子とを有している。
【００３１】
図１及び図２に示されるように、距離計５はスタンド９に取り付けられている。このスタンド９は、２個の平行四辺形リンクＬそれぞれに近接して設置されている。距離計５は、平行四辺形リンクＬからは分離して設置される。距離計５は、通常は、地面Ｅ等の刺さり対象面に設置される。上記押圧部２の上面には、距離計５からの検出光を反射するための反射部材１０が設けられている。反射部材１０の上面１１が反射面を構成している。距離計５の発光素子は、反射部材１０の反射面１１に向けて検出光を発光しうるように配置される。
【００３２】
この計測装置１の使用に際しては、突起６の刺さり対象面が選択される。砂地、芝生、人工芝等である。これら砂地、芝生、人工芝等は、実際に競技等で使用されているものでもよい。または、実際のものを模擬して試験用に製造されたものでもよい。以下、これらを地面Ｅで代表させる。計測装置１が、上記選択された地面Ｅに載置される（図１参照）。両押圧部２の下面がともに地面Ｅに対して平行な姿勢で対向する。実際に地面Ｅに接しているのは全突起６である。荷重負荷部３も地面Ｅに対して平行にされる。計測装置１には、選択された傾斜角θを有する突起６が配設された押圧部２が取り付けられている。例えば、図２に示されるように、θ＝０°である。
【００３３】
左側の平行四辺形リンクＬの揺動脚部４は、鉛直方向ＶＬに対して左側へαだけ傾斜させられ、右側の平行四辺形リンクＬの揺動脚部４は、鉛直方向ＶＬに対して右側へαだけ傾斜させられる。換言すれば、左右の平行四辺形リンクＬの揺動脚部４の傾斜角αは、絶対値が同一で正負が逆である。この傾斜角αは、試験計画において予め決定される。
【００３４】
次に、荷重負荷部３の中心位置に、錘８の載置等によって、鉛直方向下向きに荷重が負荷される。上記荷重は時系列に段階的に増加させられる。負荷荷重の増加に伴い、突起６の地面Ｅへの刺さり量が増加する。従って、負荷荷重の増加に伴い、平行四辺形リンクＬが下降する。上記距離計５が、増加させられた荷重ごとに、上記反射部材１０の鉛直方向下向きの変位量を計測する。
【００３５】
荷重の負荷によって平行四辺形リンクＬが下降したとき、突起６の刺さり方向は明確ではない。荷重の負荷に伴い、揺動脚部４の傾斜角αが大きく拡大して、突起６が水平に近い斜め方向に刺さる場合がある。一方、荷重の負荷に伴い、揺動脚部４の傾斜角αが小さく、突起６が鉛直に近い斜め方向に刺さる場合がある。いずれにしろ、刺さり量の鉛直方向成分が大きい場合には、スリップ防止効果が大きいことは明らかである。
【００３６】
異なる傾斜角θの突起６が固定された複数の押圧部２が用意されている。各傾斜角θの突起６に対し、揺動脚部４の複数の傾斜角αについて上記刺さり量の計測が行われる。複数の傾斜角α、θの数値は、試験計画において予め決定される。
［刺さり量計測試験］
【００３７】
次に、実際に本計測装置１によってなされた突起６の刺さり量計測試験を説明する。刺さり対象面として、ゴルフ場ティーグラウンドを想定した試験用人工芝を作製した。この人工芝では、実際の上記ティーグラウンドの硬度が再現された。人工芝の芝材質はポリエチレン、芝丈は３０ｍｍ、植え付け密度は８２００本／ｍ２ 、芝太さは１６０００ｄｔｅｘ、充填材はオムニサンドＡ２、砂厚は１４ｍｍである。
【００３８】
計測装置１は図１から図４に示され且つ前述されたものである。突起６の鉛直方向突出長さは１０ｍｍ、横断面形状は略正方形、横断面積は２５ｍｍ２ である。押圧部２は、突起６の傾斜角θが０°にされているもの、及び±３０°にされているものの二種類である。各傾斜角θの突起６に対する、揺動脚部４の傾斜角αは、０°、±３０°及び±４０°である。＋３０°及び＋４０°は左側の平行四辺形リンクｌの傾斜角であり、−３０°及び−４０°は右側の平行四辺形リンクｌの傾斜角である。以下、この傾斜角α、θの＋−を省略する。この傾斜角αは、揺動脚部４を通して刺さり対象面に入力される荷重の傾斜角（入力角度）と一致する。
【００３９】
突起６の各傾斜角θ、及び、揺動脚部４の各傾斜角αに対し、最大５２．５ｋｇｆの鉛直方向下向きの荷重が荷重負荷部３に負荷された。負荷される荷重は、時系列に、２．５ｋｇｆ、７．５ｋｇｆ、１２．５ｋｇｆ、２２．５ｋｇｆ、３２．５ｋｇｆ、３７．５ｋｇｆ、４７．５ｋｇｆ、５２．５ｋｇｆと、段階的に増加された。以上の各荷重が負荷されている時点で、突起６の刺さり量が計測された。
【００４０】
一方、靴から水平な地面へ伝わる荷重の値（入力値）が同一であれば、入力の傾斜角（鉛直方向に対する傾斜角）が大きいほど靴がスリップしやすいことは自明である。ゴルフスイング中、プレイヤーの足から地面への入力の傾斜角が最大となるのは、バックスイングからダウンスイングへの切り返し直後であることはよく知られている。これは、上記入力の鉛直方向成分に対する水平方向成分の比が最大となるからである。過去の試験結果から、上記切り返し直後の入力の傾斜角は３０°であり、入力の鉛直方向成分は、ほぼ３００Ｎ（３０．６ｋｇｆ）から４００Ｎ（４０．８ｋｇｆ）の範囲にあることが知られている。
【００４１】
そこで、３７．５ｋｇｆの荷重が負荷されたときの突起６の刺さり量が評価された（図５及び図６参照）。図５は、突起６の傾斜角θが０°、揺動脚部４の傾斜角αが、０°、３０°及び４０°における刺さり量を示している。図６は、突起６の傾斜角θが３０°、揺動脚部４の傾斜角αが、０°、３０°及び４０°における刺さり量を示している。
【００４２】
図５に示されるように、突起６の傾斜角θが０°においては、揺動脚部４の傾斜角αが０°のときは、刺さり量が最大（１．９ｍｍ）となった。図６に示されるように、突起６の傾斜角θが３０°のときは、揺動脚部４の傾斜角αが３０°であるときに、刺さり量が最大（２．１ｍｍ）となった。
【００４３】
以上の試験結果から、靴から地面への入力方向（入力角度）と靴底の突起の傾斜方向（傾斜角）とが一致したときに、突起の刺さり量が最大となることが分かる。従って、靴底の突起は、防滑性の観点から、当該靴の使用時における最大の入力角度に一致した傾斜角とするのが望ましいことが分かる。このように、本計測装置１は、優れた性能を発揮する靴底の突起の設計に寄与するところが大である。
【００４４】
上記実施形態では、一対の平行四辺形リンクＬを備えているが、かかる構成には限定されない。平行四辺形リンクＬは一個のみであってもよい。
【００４５】
図７に示される計測装置２１は単一の平行四辺形リンクＬを備えている。この計測装置２１は、その荷重負荷部２３の水平方向の移動を制止し、上下方向の移動を案内する柱状の案内部材２４を備えている。この案内部材２４は、荷重負荷部２３の四隅に立設されている。荷重負荷部２３の四隅の円筒状の被案内部分２７は、案内部材２４の四本の案内部２５により、上下方向の移動が案内される。この計測装置２１の押圧部及び揺動脚部は、前述した押圧部２及び揺動脚部４（図１及び図２）と同一の形状及び構造を有している。図１及び図２に示された計測装置１の部品と同様の部品には、同一符号付して、その説明を省略する。図７においては、距離計７の図示は省略されている。
【００４６】
上記案内部２５の下端には、模擬地面部材２６が固定されている。模擬地面部材２６の上面には砂地や人工芝等からなる模擬地面ＦＥが設けられている。案内部材２４は、この模擬地面部材２６が一体化されることにより、安定して平行四辺形リンクＬの上下動を案内することができる。この案内部材２４は模擬地面部材２６と一体化されているが、かかる構成には限定されない。たとえば、地面Ｅ等に鉛直方向に打ち込まれうる杭状の案内部材が用いられてもよい。
【００４７】
案内部材が用いられる場合には、必ずしも平行四辺形リンクＬが用いられる必要はない。例えば、図示しないが、図７の荷重負荷部２３の下面に、単一の揺動脚部４が揺動可能に設けられたものであってもよい。この単一の揺動脚部４の下端には、単一の押圧部２が設けられる。押圧部２は、揺動脚部４の下端に対して、任意の傾斜角度に調節されるように構成される。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上説明された計測装置１は、ゴルフシューズに限らず、種々の靴の靴底の突起の設計に適用されうる。
【符号の説明】
【００４９】
１、２１・・・計測装置
２・・・押圧部
３、２３・・・荷重負荷部
４・・・揺動脚部
５・・・距離計
６・・・突起
８・・・錘
１０・・・反射部材
Ｅ・・・地面
Ｌ・・・平行四辺形リンク
α・・・揺動脚部の傾斜角
θ・・・突起の傾斜角
【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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