(57)【要約】【課題】  培養容器の搬送時の回転動作に起因する細胞の移動を防止する。【解決手段】  細胞が培養される培養容器が複数保管された保管庫と、培養容器にて培養される細胞を観察する観察装置と、培養容器を水平方向に移動する直線動作と、培養容器の水平方向に垂直な軸を回転中心として回転する回転動作とを組み合わせた搬送動作により、培養容器を保持した状態で培養容器を保管庫及び観察装置の一方から他方に向けて搬送する搬送装置と、を有し、搬送装置は、回転動作の回転方向と相反する方向に回転させて、培養容器の姿勢を、搬送装置に保持された直後の姿勢に維持する第１の回転機構を備えたことを特徴とする。【選択図】    図４
2012152124.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞が培養される培養容器が複数保管された保管庫と、
前記培養容器にて培養される前記細胞を観察する観察装置と、
前記培養容器を水平方向に移動する直線動作と、前記培養容器の水平方向に垂直な軸を回転中心として回転する回転動作とを組み合わせた搬送動作により、前記培養容器を保持した状態で該培養容器を前記保管庫及び前記観察装置の一方から他方に向けて搬送する搬送装置と、
を有し、
前記搬送装置は、前記回転動作の回転方向と相反する方向に回転させて、前記培養容器の姿勢を、前記搬送装置に保持された直後の姿勢に維持する第１の回転機構を備えたことを特徴とする培養観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の培養観察装置において、
前記第１の回転機構における回転量は、前記搬送装置における前記回転動作時の回転量と同一であり、
前記第１の回転機構における前記培養容器の回転は、前記搬送装置の回転動作に合わせて実行されることを特徴とする培養観察装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の培養観察装置において、
前記搬送装置は、前記回転動作を行う第２の回転機構を備え、
前記第１の回転機構及び前記第２の回転機構は、それぞれ独立して設けられていることを特徴とする培養観察装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養観察装置において、
前記搬送装置は、
前記培養容器を保持する保持部と、
前記直線動作を実行する移動機構と、
をさらに備え、
前記第１の回転機構は、前記保持部を回転させる機構からなり、
前記第２の回転機構は、前記移動機構及び前記第２の回転機構を同時に回転させる機構からなることを特徴とする培養観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の培養を行う培養観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
培養される細胞を自動的に観察する装置として培養観察装置が知られている。この培養観察装置は、その内部に設けられた恒温室内に、細胞が培養される培養容器を保管する保管庫（以下、ストッカー）や、培養容器内の細胞を観察する顕微鏡などの観察装置や、ストッカーと観察装置との間で培養容器を搬送する搬送装置などが配置される。この培養観察装置は、ストッカーと観察装置とが対向し、これら装置の間に搬送装置がそれぞれ配置された、所謂、培養容器の搬送効率等を考慮したレイアウトとなっている（特許文献１参照）。このようなレイアウトにより、搬送装置は、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の３方向に対する直線動作と回転動作とを組み合わせた搬送動作を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４３３４４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した細胞は培養容器の培養液中に均等に播種される。しかしながら、培養容器の搬送時に搬送装置による回転動作が実行されると、播種された直後の細胞や、培養容器の底面に接着していない細胞など、培養容器内の培養液中を浮遊する細胞は、培養容器内の所定位置に集まってしまい、細胞の分布にムラが生じてしまう。このような細胞の分布のムラは、培養容器内の細胞を均一に成長させることができない原因となる他、細胞を観察できない位置や多くの細胞が観察できる位置が発生するなどの細胞の観察に影響を与えるという問題がある。
【０００５】
本発明は、培養容器の搬送時の回転動作に起因する細胞の移動を防止することで、培養容器内の細胞を均一に成長させ、且つ、細胞の観察に影響を与えずに済むことができるようにした培養観察装置を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の培養観察装置は、細胞が培養される培養容器が複数保管された保管庫と、前記培養容器にて培養される前記細胞を観察する観察装置と、前記培養容器を水平方向に移動する直線動作と、前記培養容器の水平方向に垂直な軸を回転中心として回転する回転動作とを組み合わせた搬送動作により、前記培養容器を保持した状態で該培養容器を前記保管庫及び前記観察装置の一方から他方に向けて搬送する搬送装置と、を有し、前記搬送装置は、前記回転動作の回転方向と相反する方向に回転させて、前記培養容器の姿勢を、前記搬送装置に保持された直後の姿勢に維持する第１の回転機構を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、前記第１の回転機構における回転量は前記搬送装置における前記回転動作時の回転量と同一であり、前記第１の回転機構における前記培養容器の回転は、前記搬送装置の回転動作に合わせて実行されるものである。
【０００８】
また、前記搬送装置は、前記回転動作を行う第２の回転機構を備え、前記第１の回転機構及び前記第２の回転機構は、それぞれ独立して設けられるものである。
【０００９】
また、前記搬送装置は、前記培養容器を保持する保持部と、前記直線動作を実行する移動機構と、をさらに備え、前記第１の回転機構は、前記保持部を回転させる機構からなり、前記第２の回転機構は、前記移動機構及び前記第２の回転機構を同時に回転させる機構からなるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、培養容器の搬送時の回転動作による細胞の移動を防止することで、培養容器内の細胞を均一に成長させ、且つ、細胞の観察に影響を与えずに済む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】培養観察装置の概略を示す正面図である。
【図２】外扉を開放した培養観察装置の概略を示す正面図である。
【図３】恒温室内部の構成を示す概略図である。
【図４】（ａ）は搬送ユニットの要部の構成を示す正面図、（ｂ）は、搬送ユニットの要部の構成を示す側面図である。
【図５】（ａ）培養容器を保持する前の容器搬送装置、（ｂ）保持機構により培養容器を保持した容器搬送装置、（ｃ）保持した培養容器をストッカーから搬出した直後の容器搬送装置を示す上面図である。
【図６】（ａ）培養容器を保持したまま回転動作した直後の容器搬送装置、（ｂ）培養容器を観察装置の容器載置面に載置した直後の容器搬送装置、（ｃ）培養容器を搬送した直後の容器搬送装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態の培養観察装置の構成を詳細に示す。なお、以下に示す培養観察装置は一例であり、本実施形態に示す培養観察装置の構成に限定されるものではない。図１から図３に示すように、培養観察装置１０は、微生物や細胞などの試料を培養する第１筐体１１と、制御装置１３を収納する第２筐体１２とを備えている。培養観察装置１０の組立状態において、第１筐体１１は第２筐体１２の上部に配置される。
【００１３】
第１筐体１１は、内部が断熱材で覆われた恒温室１５を備えている。この恒温室１５は、第１筐体１１の正面に形成された正面開口１６によって外部と連絡している。第１筐体１１の正面開口１６は、内扉１７と２枚の外扉１８ａ，１８ｂによって閉塞される。この内扉１７及び外扉１８ａ，１８ｂの背面側の周縁部にはパッキン等が設けられ、それぞれの扉を閉じたときに恒温室１５の内部が気密に保持される。つまり、内扉１７のみが閉じられた場合や、内扉１７だけでなく２枚の外扉１８ａ，１８ｂがそれぞれ閉じられた場合には、培養観察装置１０の外部から恒温室１５の内部への熱の流入や、恒温室１５の内部から培養観察装置１０の外部への熱の流出が防止される。なお、恒温室１５の内部は、図示を省略した温度調整装置、噴霧装置などにより予め定めた環境条件（温度、湿度、二酸化炭素濃度等）となるように管理される。
【００１４】
上述した外扉１８ａ，１８ｂのうち、外扉１８ｂには搬入用扉２２が設けられる。この搬入用扉２２は、培養容器３１を収納したキャリア２５をキャリア設置台２６に搬入する、又はキャリア設置台２６に設置されたキャリア２５を搬出する際に開放される。この搬入用扉２２を開放すると、開口２３を介して内扉１７に設けられた小扉２４が露呈される。内扉１７及び小扉２４は、ガラスや透明な合成樹脂から形成されており、外扉１８ａ，１８ｂを開放した場合であっても、その内部の環境条件が急激に変化しないようになっている。この内扉１７に設けられる小扉２４を開放することで、培養容器３１が収納されたキャリア２５をキャリア設置台２６に搬入する、又はキャリア設置台２６に設置されたキャリア２５を搬出することが可能となる。なお、キャリア２５は、例えば培養容器３１を所定の間隔を空けて３個上下に収納することができる。
【００１５】
恒温室１５の内部には、キャリア設置台２６、ストッカー２７、観察装置２８、容器搬送装置２９等が配置される。なお、図示は省略するが、この恒温室１５の内部には、培地交換を行う培地交換機構や、細胞の播種を行う播種機構などが設けられている。
【００１６】
上述したように、キャリア設置台２６は、その上部にキャリア２５が載置される。図示は省略するが、キャリア設置台２６には、側面にガイドレールが設けられている。このガイドレールは、キャリア２５の下面にガイドレールが入り込む間隔を空けて設けられた案内溝に入り込むことで、搬入又は搬出されるキャリア２５の移動方向を規制する。なお、この案内溝の延出方向は、培養容器３１をキャリア２５に搬入する方向、又は培養容器３１をキャリア２５から搬出する方向と直交している。
【００１７】
ストッカー２７は、第１筐体１１の正面からみて恒温室１５の左側部に配置される。ストッカー２７は上下方向に複数の棚を有しており、各々の棚には培養容器３１が収納される。なお、このストッカー２７においては、各培養容器３１を収納する位置（以下、収納位置と称する）が予め設定されている。収納位置のそれぞれには、他の収納位置と識別するための識別番号が対応付けられており、この識別番号により、培養する細胞の観察スケジュールや観察時に得られる画像データなどが一括で管理される。上述した培養容器３１には、細胞など培養対象となる試料が培養液３３とともに保持される。
【００１８】
観察装置２８は、その本体が第２筐体１２の内部に設置され、観察装置２８の上部が、第１筐体１１の下方から内部に入り込むように配置される。観察装置２８は、第１筐体１１の正面からみて恒温室１５の右側部に配置される。また、観察装置２８は第１筐体１１の底面の開口に嵌め込まれて配置される。なお、観察装置２８の構成については省略するが、観察装置２８としては、位相差観察や蛍光観察、微分干渉観察等の観察方法を行うことができる顕微鏡が挙げられる。
【００１９】
観察装置２８は、キャリア設置台２６に設置した直後のキャリア２５に収納される培養容器３１や、ストッカー２７に収納されてから定着時間が経過した培養容器３１に培養される細胞を観察する。この観察の際に、培養容器３１の全体の画像データや、培養される細胞の画像データが取得される。この観察装置２８にて取得される各画像データは制御装置１３に出力される。制御装置１３は、観察装置２８や容器搬送装置２９などを制御する他に、ストッカー２７の各収納位置に対応付けられた識別番号毎に、培養される細胞の種類、観察スケジュールなどの情報や、観察装置２８にて取得された画像データを関連づけて記憶する。
【００２０】
図２から図４に示すように、容器搬送装置２９は、第１筐体１１の正面からみて恒温室１５の略中央に配置される。この容器搬送装置２９は、キャリア２５に収納された培養容器３１をストッカー２７や観察装置２８に向けて（又はその逆）搬送する、或いはストッカー２７に収納された培養容器３１を、キャリア２５、観察装置２８に向けて（又はその逆）搬送する。
【００２１】
容器搬送装置２９は、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の３軸方向の直線動作と、軸Ｚ１を中心にした回転動作及び軸Ｚ２を中心にした回転動作と、をそれぞれ独立して実行する駆動機構を備えた装置である。
【００２２】
下部ベースプレート４１は、ガイド軸４２，４３及び駆動軸４４に取り付けられる。モータ４５が駆動すると駆動軸４４が回転する。この駆動軸４４の回転に合わせて、下部ベースプレート４１がガイド軸４２，４３に沿って（Ｙ軸方向に）移動する。
【００２３】
下部ベースプレート４１の略中央にはモータ４６が設けられる。モータ４６の駆動軸４７は、上部ベースプレート４８に取り付けられる。モータ４６が駆動すると、駆動軸４７が回転し、上部ベースプレート４８が軸Ｚ１を中心にして回転する。
【００２４】
上部ベースプレート４８の上面にはガイド軸４９，５０及び駆動軸５１が設けられる。これらガイド軸４９，５０及び駆動軸５１には、搬送台５２が取り付けられる。モータ５３が駆動すると駆動軸５１が回転する。この駆動軸５１の回転に合わせて、搬送台５２がガイド軸４９，５０に沿って（Ｚ軸方向に）移動する。
【００２５】
搬送台５２は、その下面側に搬送台５５が取り付けられる。搬送台５５は、その一端部に設けられたレール溝などの案内溝に搬送台５２の下面に設けられたガイドレール５２ａが挿通される。モータ（図示省略）が駆動すると駆動軸５４が回転し、搬送台５５をガイドレール５２ａに沿って（Ｘ軸方向に）移動させる。
【００２６】
搬送台５５の他端部には、モータ５６が設けられる。このモータ５６の駆動軸５７は、保持機構５８に取り付けられる。モータ５６が駆動すると、駆動軸５７が回転し、保持機構５８が軸Ｚ２を中心にして回転する。
【００２７】
保持機構５８は、所定の間隔を空けて配置される２つの把持片５９，６０を備えている。これら把持片５９，６０は、例えばエア圧、油圧を利用した駆動機構や、モータ及びギヤを利用した駆動機構により、図４（ｂ）中実線の位置と、二点鎖線の位置との間でそれぞれ移動する。これら把持片５９，６０は、培養容器３１を保持する際に図４（ｂ）中実線の位置に移動し、その位置で保持される。このとき、培養容器３１が、その短手方向において把持片５９，６０によって挟持される。つまり、培養容器３１が把持片５９，６０に保持される。また、培養容器３１が把持片５９，６０により保持された状態のときに、把持片５９，６０が互いに離れる方向に図中二点差線の位置まで移動すると、把持片５９，６０による培養容器３１の挟持が解除される。つまり、培養容器３１の保持が解除される。
【００２８】
なお、容器搬送装置２９の各部の位置（座標）や回転角度は、エンコーダ等を介して制御装置１３にモニタリングされる。この制御装置１３は、キャリア２５、ストッカー２７及び観察装置２８の位置のデータを予め記憶しており、これらデータと、容器搬送装置２９のモニタリングにより得られるデータとから、容器搬送装置２９の各部を駆動制御する。
【００２９】
次に、本実施形態の容器搬送装置２９の動作について説明する。以下、ストッカー２７に保管される培養容器３１を観察装置２８に向けて搬送する場合について説明する。
【００３０】
まず、制御装置１３は、容器搬送装置２９のＹ方向の位置を確認し、細胞の観察を行う培養容器３１のＹ方向の位置と同一位置にあるか否かを判定する。容器搬送装置２９のＹ方向の位置と、細胞の観察を行う培養容器３１のＹ方向の位置が異なる場合には、制御装置１３は、モータ４５を駆動させ、駆動軸４４を回転させる。この駆動軸４４の回転により、下部ベースプレート４１が方向、又は方向に移動する。そして、容器搬送装置２９が、細胞の観察を行う培養容器３１とＹ方向において同位置となる場合に、制御装置１３は、モータ４５の駆動を停止する。これにより、駆動軸４４の回転が停止され、下部ベースプレート４１の移動が停止される。なお、容器搬送装置２９のＹ方向の位置と、ストッカー２７の内部に保管される培養容器３１のＹ方向の位置とが同一となる場合には、この動作は行われない。
【００３１】
次に、制御装置１３は、搬送台５２の回転位置を判定する。例えば、容器搬送装置２９の搬送台５２が図４（ａ）に示す状態となる回転位置である場合には、モータ４６を駆動させ、駆動軸４７を回転させる。この駆動軸４７の回転に合わせて、上部ベースプレート４８が回転する。そして、上部ベースプレート４８が１８０°回転したときに、制御装置１３は、モータ４６の駆動を停止する。これにより、駆動軸４７の回転が停止する。これにより、上部ベースプレート４８が１８０°回転した状態となる（図５（ａ）参照）。一方、搬送台５２の回転位置が図５（ａ）の状態である場合には、上述した動作は行われない。
【００３２】
制御装置１３は、保持機構５８のＺ方向の位置を判定する。例えば保持機構５８がストッカー２７の培養容器３１を把持できる位置にない場合には、モータ５３を駆動し、駆動軸５１を回転させる。この駆動軸５１の回転により、搬送台５２が上昇、又は下降する。制御装置１３は、保持機構５８がストッカー２７の培養容器３１を把持できる位置に到達したときにモータ５３の駆動を停止させる。これにより、搬送台５２の移動が停止する。なお、保持機構５８がストッカー２７の培養容器３１を把持できる位置にある場合には、上述した動作は実行されない。
【００３３】
次に、制御装置１３は、モータ（図示省略）を駆動させ、駆動軸５４を回転させる。この駆動軸５４の回転により、搬送台５５がＸ１方向に移動する。この搬送台５５のＸ１方向への移動の際に、制御装置１３は、保持機構５８の把持片５９，６０を互いに離れる方向に移動させる。そして、Ｘ方向における把持片５９，６０の中心位置が培養容器３１の長手方向の中央に到達すると、制御装置１３は、駆動軸５４の回転を停止させる。これにより、搬送台５５のＸ１方向の移動が停止される。
【００３４】
搬送台５５のＸ１方向の移動が停止された後、制御装置１３は、保持機構５８の把持片５９，６０を互いに近づける方向に移動させる。これにより、図５（ｂ）に示すように、培養容器３１が、把持片５９，６０により挟持される。これら把持片５９，６０による培養容器３１の挟持により、培養容器３１が保持機構５８に保持される。制御装置１３はモータ５３を駆動させ、搬送台５２を所定量上昇させる。これにより、保持機構５８により保持される培養容器３１がストッカー２７の棚板２７ａから浮いた状態となる。制御装置１３は、駆動軸５４を回転させて、搬送台５５をＸ２方向に移動させる。これにより、培養容器３１がストッカー２７の収納位置から搬出される。そして、保持機構５８に保持される培養容器３１が搬送台５２の下方の位置に到達したときに、制御装置１３は、駆動軸５４の回転を停止させる。これにより、搬送台５２の移動が停止する（図５（ｃ）参照）。
【００３５】
その後、制御装置１３は、モータ４６を駆動させる。これにより、上部ベースプレート４８が軸Ｚ１を中心にしてＲ１方向に回転する。制御装置１３は、上部ベースプレート４８が軸Ｚ１を中心にして方向に１８０°回転したときにモータ４６の駆動を停止させる。これにより、上部ベースプレート４８の回転が停止する。
【００３６】
制御装置１３は、モータ４６の駆動に併せて、モータ５７を駆動する。このモータ５７の駆動により、保持機構５８が軸Ｚ２を中心にしてＲ２方向に回転する。保持機構５８が１８０°回転すると、制御装置１３はモータ５７の駆動を停止する。これにより、保持機構５８の回転が停止される。つまり、上部ベースプレート４８のＲ１方向への回転動作が開始されると、保持機構５８のＲ２方向への回転動作（保持機構５８の回転方向は上部ベースプレート４８が開始される。そして、上部ベースプレート４８のＲ１方向への回転動作が停止されると、保持機構５８のＲ２方向への回転動作も停止される。つまり、保持機構５８は、上部ベースプレート４８の回転に対して逆方向に回転する。また、この保持機構５８の回転時の回転量は、上部ベースプレート４８の回転量と同一となる。
【００３７】
上部ベースプレート４８の回転が停止した後、制御装置１３は、駆動軸５４を回転させる。この駆動軸５４の回転により、搬送台５５がＸ２方向に移動する。そして、搬送台５５が観察装置２８の容器載置面２８ａの上方まで移動したことを受けて、制御装置１３は駆動軸５４の回転を停止する。これにより、搬送台５５のＸ２方向への移動が停止される（図６（ｂ）参照）。制御装置１３は、モータ５３を駆動させて、搬送台５２を下降させる。なお、この搬送台５２の下降量は、培養容器３１の下面と観察装置２８の容器載置面２８ａとの間に生じる隙間に相当する量である。この搬送台５２の下降により、培養容器３１が観察装置２８の容器載置面２８ａに載置される。そして、制御装置１３は、保持機構５８の把持片５９，６０を、互いに離れる方向に移動させる。その状態で、制御装置１３は、モータ５３を駆動させて、搬送台５２を上昇させる。なお、このときの搬送台５２を上昇させる量は、搬送台５２を下降させる量と同一量である。最後に、制御装置１３は、駆動軸５４を回転させ、搬送台５５をＸ１方向に移動させる（図６（ｃ）参照）。これにより、容器搬送装置２９によって培養容器３１が、ストッカー２７から観察装置２８に搬送される。
【００３８】
なお、培養容器３１をストッカー２７からキャリア２５に搬送する場合も同様の動作が実行される。また、培養容器３１をキャリア２５からストッカー２７に搬送する場合や、観察装置２８からストッカー２７に搬送する場合には、上述した動作の逆の動作が容器搬送装置２９によって実行される。つまり、これら動作の際にも、保持機構５８は、上部ベースプレート４８の回転に対して逆方向に回転し、その回転量が上部ベースプレート４８の回転量と同一となる。
【００３９】
上述した容器搬送装置２９における培養容器３１の搬送時において、ストッカー２７から搬出された直後の培養容器３１は、その長手方向における一端側の側面３１ａはストッカー２７に対面し、他端側の側面３１ｂは観察装置２８に対面している。通常、軸Ｚ１を中心にして上部ベースプレート４８をＲ１方向に１８０°回転させると、培養容器３１は、側面３１ａが観察装置２８に対面し、側面３１ｂはストッカー２７に対面する。この回転に併せて、軸Ｚ２を中心にして保持機構５８をＲ１方向とは反対方向となるＲ２方向に１８０°回転させている。このため、これら回転動作を行った後の培養容器３１は、回転動作を行う前と同様に、側面３１ａはストッカー２７に対面し、側面３１ｂは観察装置２８に対面した状態が維持される。
【００４０】
これら回転動作のうち、上部ベースプレート４８のＲ１方向への回転動作を行った場合、培養容器３１の培養液中を浮遊する細胞（浮遊細胞）は、軸Ｚ１を中心にした上部ベースプレート４８の回転による慣性モーメントを受ける。このため、回転動作が停止されたときには、浮遊細胞は培養液中を移動する。しかしながら、本実施形態の場合には、上部ベースプレート４８のＲ１方向への回転動作に併せて、保持機構５８をＲ１方向とは反対方向となるＲ２方向に１８０°回転動作させている。このため、浮遊細胞５８には、上部ベースプレート４８のＲ１方向への回転による慣性モーメントの他に、保持機構５８のＲ２方向への回転による慣性モーメントが生じる。また、これら慣性モーメントは、相反する方向に発生することから、これら慣性モーメントが相殺される。このため、培養容器３１の培養液中の浮遊細胞は移動せずに、元の位置に保たれる。これにより、細胞の分布ムラの発生が防止できるので、培養容器内の細胞を均一に成長させることができる。また、細胞を観察できない位置や多くの細胞が観察できる位置が発生するなどの細胞の観察に影響を与えることもない。
【００４１】
本実施形態では、ストッカー２７及び観察装置２８の間に容器搬送装置２９を配置した例を取り上げているが、直線動作及び回転動作を行って、培養容器３１を搬送する容器搬送装置であれば、恒温室内におけるストッカー２７、観察装置２８及び容器搬送装置のレイアウトは、本実施形態に限定する必要はない。
【符号の説明】
【００４２】
１０…培養観察装置、１３…制御装置、２７…ストッカー、２８…観察装置、２９…容器搬送装置、３１…培養容器、４６，５６…モータ、４７，５７…駆動軸、５８…保持機構
【図１】
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【図２】
2012152124.tif 000004
【図３】
2012152124.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012152124.tif 000007
【図６】
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