(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座として機能する部材（以下「台座部材」という。）と、少なくとも３つの支持腕とによって平行四辺形支持体を構成し、該平行四辺形支持体は荷重（Ｇ）を受け、該荷重（Ｇ）を該台座部材を挟んで反対側に設けた平衡重り（ＡＧａ）によって平衡可能であり、
該３つの支持腕のうち２つの水平方向支持腕はいずれもその端部が該台座部材により支持され、該２つの水平方向支持腕の他端部はいずれも、水平方向支持腕ではない他の支持腕と結合され、
該２つの水平方向支持腕の一つの内の一つの領域に測定ユニット及び架台の該台座部材にブレーキを介して枢支された基部とを具備した架台であって、
該測定ユニットは電子的に駆動されたセンサを有し、該２つの水平方向支持腕の内の一つと該架台の該台座部材に対してブレーキ固定された該基部との間において該測定ユニットは力を測定し、運転状態即ち該架台の使用中では該荷重（Ｇ）と該平衡重り（ＡＧａ）との平衡制御のためにその測定値を使用に供すること、
を特徴とする平衡可能な架台。
【請求項２】
水平方向支持腕の一つとブレーキによって前記架台の台座部材に対してブレーキ固定可能な基部との間にセンサが配置され、基部は水平方向支持腕に平行に配置され、かつブレーキ固定された位置とは反対側端部において前記測定される力を発生させる機能を有する測定腕として形成されること、
水平方向支持腕とともに、測定腕として形成される前記基部は同一の軸の回りに旋回可能で、台座部材に対してブレーキ可能であり、該基部は少なくとも部分的に水平方向支持腕又は該水平方向支持腕を構成する支持腕部分に直列に配置されていること、
センサは直列の連結リンクとして基部と水平方向支持腕又は該水平方向支持腕を構成する支持腕部分との間に据え付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の架台。
【請求項３】
両方の水平方向支持腕の一つの断面が先細に形成されるか又は中断された箇所即ち強度が低下された箇所を有し、その上にその箇所においてセンサが断面応力(Querbelastungen)の検出のために配される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の架台。
【請求項４】
２つの水平方向支持腕の一つに、先細の支持腕又は弱められた即ち強度が低下された支持腕の二つの部分をセンサが橋渡しし、両部分の台座部材の方向を向いた領域即ち台座部材により支持された側の部分が測定腕として形成される前記基部の機能を引き受ける、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の架台。
【請求項５】
センサ（６４）がせん断応力センサ、曲げ応力センサ、又は圧縮応力センサの１又は２以上として形成される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の架台。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平衡可能な架台（ないし台架、stativ）に関する。特に、本発明は特許請求の範囲１の上位概念部として記載された前置部に従った釣り合いを取ることが可能な架台に関する。即ち、少なくとも三つの支持腕から、荷重（Ｇ）を受ける平行四辺形支持体を具備し、その支持腕のうち二つの平行支持腕が台座に対して支えられ、支持腕の内の一つの領域に測定ユニットを具備する平衡可能な架台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子的釣り合い機構を持つ架台は、不平衡を測定する測定ユニットを持っている。そのような測定ユニットは、例えば、ＵＳ-特許ＵＳ５５２８４１７、ＤＥ４３２０４４３  Ａ１及びＤＥ４３２０４４３  Ａ１及び出願人のＷＯ９７／１３９９７中で公表されている。公知の測定ユニットは、しばしば、曲げ応力、又はブレーキを作用させた架台の際には、湾曲によって生じた軌跡を測定する。場合によっては、測定ユニットは角度センサ、光学センサ、又はたわみセンサを使用する。ブレーキを作用させた架台は、少なくとも支持腕が台座と向かい合ったブレーキによって方向転換自由に保持される架台と解釈できる。実際上、そのようなブレーキは、普通は架台固定点と平行四辺形支持体との間または平行四辺形支持体の隣接する腕との間に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、特に格安で、既存のセンサによって実現でき、できるだけ簡単に組み立てることができ、及び/又は架台部品に統合できる架台の平衡測定のための新しい測定機構を作り出すことを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は次の特徴によって解決される。即ち、台座として機能する部材（以下「台座部材」という。）と、少なくとも３つの支持腕とによって平行四辺形支持体を構成し、該平行四辺形支持体は荷重（Ｇ）を受け、該荷重（Ｇ）を該台座部材を挟んで反対側に設けた平衡重り（ＡＧａ）によって平衡可能であり、該３つの支持腕のうち２つの水平方向支持腕はいずれもその端部が該台座部材により支持され、該２つの水平方向支持腕の他端部はいずれも、水平方向支持腕ではない他の支持腕と結合され、該２つの水平方向支持腕の一つの内の一つの領域に測定ユニット及び架台の該台座部材にブレーキを介して枢支された基部とを具備した架台であって、該測定ユニットは電子的に駆動されたセンサを有し、該２つの水平方向支持腕の内の一つと該架台の該台座部材に対してブレーキ固定された該基部との間において該測定ユニットは力を測定し、運転状態即ち該架台の使用中では該荷重（Ｇ）と該平衡重り（ＡＧａ）との平衡制御のためにその測定値を使用に供すること、を特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
平行四辺形支持体の平行支持腕の一つの範囲に、特に２つの水平支持腕の一つに関して、圧縮応力センサ、せん断応力センサ、及び／又は曲げ応力センサが配置され、これは支持腕の荷重と結合される部分と架台のブレーキを作用させる部分の間で力を測定し、釣り合い制御のためにこの測定値を利用する。
【０００６】
そのとき、次の基準が満たされるかないし次の法則性が利用される。
ａ）支持腕はブレーキなしで保持される。
これにより、バランスをとる場合には、荷重（負荷）は特定の場所に留まるという結論が出てくる。
支持腕はしかしバランスをとっていないので、傾向から見ると荷重は（特定の）選択された場所から離れてドリフトする。
【０００７】
ｂ）少なくとも支持体の一つに平行に、又は平行四辺形支持体の一つの支持体上に、一つのセンサが備えられ、このドリフトを検出する。
【０００８】
ｃ）測定されたドリフトの挙動はバランス取り（平衡の達成）を制御する。
【０００９】
上記に代わる変形例として、そこに発生した曲げ応力又はせん断応力を測定するセンサが、直接平行四辺形の支持体の一つに組み込まれる。平行四辺形支持体の支持腕の弱められた又は中断された箇所に、センサを組込み統合することによって、一方では、場所を節約する良い統合解決策が見つけられる。しかし、他方では、平行四辺形支持体を持ついずれの架台にも存在する、ある場所に測定箇所が移される。それによって、測定ユニットは自らを標準製品として製造することができ、これは任意の平行四辺形支持体に投入できる。
【００１０】
これは、支持体の外側でドリフトの挙動が測定される、上述の第１変形例にも全く同様に適用される。特に、支持腕の中断された又は弱められた箇所に、又は支持腕と支柱の間に取り付けられるせん断応力センサは、本発明の趣旨への適用に適している。これが他の目的に多数製造されるとき、せん断応力センサの使用は、それ故有利であり、従って極度に格安に投入できる。
【００１１】
しかし、本発明は平行四辺形支持体へのせん断応力センサの投入に限定されるのではなく、むしろ一般に架台における不平衡の測定に対するせん断力支持体の使用も包含する。平衡（バランス）測定に対するせん断応力センサの投入可能性の認識が、平行四辺形支持体なしに出てくる他の架台製作の際にもこれは有利になり得る。これが特に測定装置の場合に著しい価格低下や場所（所要占有空間）の節約を導く。
【００１２】
平行四辺形支持体の支持腕における不平衡力が最良に測定できる状態は、少なくとも平行四辺形支持体の継ぎ手にブレーキがかけられる際、又は上述の支柱にブレーキがかけられる際であって、この際には支持腕自身がほんの少しだけドリフトできる状態にある。特に、そのとき事情によっては曲げ応力センサとして働いているセンサがブレーキの近くに配置されるとき、ブレーキをかけた状態で良い測定精度で不平衡が測定できる。
【００１３】
更に、プラットフォーム計量セルの使用が特に格安であるということが判明した。
【００１４】
本発明は、同日に提出された出願人の特願２００１−３４６７３３（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０５）（整理番号Ｐ７０８６ＥＥ）、特願２００１−３４６５４９（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０９）（整理番号Ｐ７０７１ＥＥ）及び特願２００１−３４６６０７（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０７）（整理番号Ｐ７０８５ＥＥ）に応じて、新しい架台の際に有利に投入できる。これらの同日出願の記載内容は、ここにその引用をもって組込み記載されたものとみなし、必要に応じて夫々に参照される。
【００１５】
本発明の各従属請求項の対象は、同時に、好適な実施の形態をなす。以下に略述する。
【００１６】
水平方向支持腕の一つとブレーキによって前記架台の台座部材に対してブレーキ固定可能な基部との間にセンサが配置され、基部は水平方向支持腕に平行に配置され、かつブレーキ固定された位置とは反対側端部において前記測定される力を発生させる機能を有する測定腕として形成されること、水平方向支持腕とともに、測定腕として形成される前記基部は同一の軸の回りに旋回可能で、台座部材に対してブレーキ可能であり、該基部は少なくとも部分的に水平方向支持腕又は該水平方向支持腕を構成する支持腕部分に直列に配置されていること、センサは直列の連結リンクとして基部と水平方向支持腕又は該水平方向支持腕を構成する支持腕部分との間に据え付けられる、ことを特徴とする。
【００１７】
両方の水平方向支持腕の一つの断面が先細に形成されるか又は中断された箇所即ち強度が低下された箇所を有し、その上にその箇所においてセンサが断面応力(Querbelastungen)の検出のために配される、ことを特徴とする。
【００１８】
２つの水平方向支持腕の一つに、先細の支持腕又は弱められた即ち強度が低下された支持腕の二つの部分をセンサが橋渡しし、両部分の台座部材の方向を向いた領域即ち台座部材により支持された側の部分が測定腕として形成される前記基部の機能を引き受ける、ことを特徴とする。
【００１９】
センサがせん断応力センサ、曲げ応力センサ、又は圧縮応力センサの１又は２以上として形成される、ことを特徴とする。
【００２０】
【実施例】
図の描写をもとにして（図面の簡単な説明参照）、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２１】
これらの図は図式的に略述して描かれており、同一関連記号は同一部品を意味し、同一数字であるが異なった添字を持つ関連記号は、同一作用ないし似た作用（機能）を持つほんの少しだけ異なった部品を意味する。
【００２２】
荷重Ｇ-好ましい応用において手術顕微鏡-はより詳細には表現されてない方向転換支持体（例えば、架台に関する出願人の国際特許出願ＷＯ９７／４７２４０に従った揺動・旋回可能な方向転換支持体）を用いて懸架されている。揺動・旋回可能な方向転換支持体及びそれと共に荷重Ｇは、ひっくるめて２ｂで示された平行四辺形支持体の一番下の関節部（継ぎ手）５８に働く。下部の支持腕６０は新しい構成を有するが、上部の支持腕５９は従来どおり構成される。台座１２上の架台側の枢支部（蝶番）６１の範囲では、強度が低い状態（materialgeschwacht）に支持腕が形成されるか、又は支持腕が中断して形成される（unterbrochen）（ないし支持腕に切欠きないし窓が形成される）。
【００２３】
基部６２は、台座１２にブレーキ（ブレーキ可能なカップリング）６３を介して枢支されている。基部６２の上下左右の旋回は、ブレーキ６３を働かせることによって阻止される。プラットフォーム測定セルとして形成された測定ユニット６４は、基部６２と結合され、測定ユニット６４のもう一つの端は支持腕６０の支持部分６５を剛に保持している。測定ユニット６４を介しての基部６２と支持腕部分６５の間の結合は、非常に安定しているので、ブレーキ６３を緩めた場合、下部支持腕６０は上部支持腕５９と平行を保って、上下に旋回できる。
【００２４】
ブレーキ６３を締めた状態では、しかし次の現象が発生する。
【００２５】
即ち、そのときに到達する釣り合いを取った状態では、例えば、記号で示された調節重りＡＧａは、荷重Ｇによって発生する、大きさが同じだが方向が逆の回転モーメントを発生させるとき、下部支持腕６０は圧力のみの負荷をうける。唯一、下部支持腕６０に有効な力成分はそれ故関節部５８から枢支部６１まで長軸に沿って延びる。センサ６４は、引張・圧力の負荷に対して鈍感である。すなわち、この力に基づいては、何の不平衡値も測定されない。
【００２６】
しかし、不平衡の場合、中断又は弱められた（強度が低下された）箇所に、測定可能な横方向（Querkraefte）の力が発生する。本発明の枠内の横方向の力は、-本例では-下部支持腕６０の長さ方向に斜め又は垂直に作用する力又はモーメントによって生じる。
【００２７】
しかし、同時に調節重りＡＧａを変更しないと、ブレーキ６３を引いた（作動させた）場合、荷重Ｇの増加になるので、センサ６４においてはこれは曲げ負荷-又はせん断負荷になる。バランスした状態で長軸に沿って作用する力ベクトルは、したがって長軸６６に斜めに作用する。しかしブレーキ６３は引かれているので、センサ６４に関しては、センサ６４によって主として検出されるのは、曲げ応力又はせん断応力になる。
【００２８】
当業者には周知なように、このような検出された力は電子的に調節重りの制御のために用いることができる。例えば、出願人のＬｅｉｃa  ＯＨＳ（ＴＭ）においては、また自動又は半自動平衡調節を持った市場に存在する他の架台の場合には、そのような制御は当業者には様々に知られているので、ここでは本発明の電子的部分にはもはや詳細には立ち入らない。平行四辺形支持体２ｂが不平衡状態になるとき、センサ６４において力が測られることが、肝要である。
【００２９】
場合によっては、基部６２には本発明の更なる発展を表す、その機能にとって基本的な必要をこえた更なる特徴が機能に対し具備される。上部補助腕６７と下部補助腕６８は、センサ６４をこえて（その横に）突出しており、支持腕部分６５まで達している。これと向かい合って、それらは「ｘ」と印をつけられた遊びを持っている。この遊びは、そのセンサ機能を提供するために、センサ６４に十分な空間を与える。しかし、この遊びは非常に小さいので、特に高負荷又は過負荷の場合、補助腕部分６７又は６８と支持腕部分６５の間に接触が発生し、これらは相互に当接し、それによってセンサ６４の損傷が阻止される。
【００３０】
発明に従って組み込まれたセンサ６４の斜視図は図２（ａ）から明白である。これは測定区域６９及び/又は７０、密封された回路７１、及び接続ケーブル７２を持っている。例えば、そのようなセンサには、ＨＭＢ  Ｓｐｅｃｔｒｉｓ  Ｇｒｏｕｐ/Ｄａｒｍｓｔａｄｔ（ＤＥ）社のＰＷ４Ｆ-２プラットフォーム測定セルがある。
【００３１】
一方では基部６２と、他方では支持腕部分６５とねじ締めするため、センサ６４の両端にねじ穴７３と７４が備えられている。中央に配置された二重の長穴切欠部７５はその形をセンサによって変えることができ、今回の用途の場合は図示した形が標準形に対応する。
【００３２】
図２（ｂ）は湾曲力及びせん断応力センサ６４として選ばれたプラットフォーム測定セルの取り付けと適用を図示している。
【００３３】
図３に従った構成の際、水平な静止位置における架台の腕（アーム）が描出されている。架台側で、平行四辺形支持体２ｂの上部支持腕５９のためにブレーキ６３と枢支点７６を持つ、ブレーキ可能な枢支部（蝶番）６１が、台座１２上にある。これは入れ子式に形成されるので、主として上部支持腕５９が認識される。上部支持腕５９は断面がＵ型に形成され、上に向かって下部の支持腕６０の直角に折れ曲がった部分を内部に収容する。図１に図示したように、下部の支持腕６０は二分され、支持腕部分６５と基部６２を包含し、その中にセンサ６４が図６に従って一体化される。
【００３４】
関節部５８に旋回支持体７９が取り付けられ、これは荷重Ｇないし手術顕微鏡を受ける。
【００３５】
上部支持腕５９は、枢支点７６を超えて外に延長され、そこに平衡腕２２を形成する。その上に滑りシュー２３が変位可能に配されており、それに引き索（引き綱）２４が固定されている。下には、示されていない引き綱２４の領域が平衡重りＡＧａを吊るしている。滑りシュー２３は好ましくは電子的又は電気的に変位可能であり、基部６２中のセンサ６４上で確定された曲げ応力及びせん断応力に依存して、制御される。
【００３６】
本発明の場合、平衡領域は次のように構成される。すなわち、特願２００１−３４６７３３（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０５）（整理番号Ｐ７０８６ＥＥ）及び特願２００１−３４６５４９（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０９）（整理番号Ｐ７０７１ＥＥ）で述べているように、この領域は枢支部６１と７６の左に形成される。更に、図３に従って実施例で述べているように、引き綱２４の使用の場合に、特願２００１−３４６６０７（ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０７）（整理番号Ｐ７０８５ＥＥ）の綱（引き索）による安全確保の使用が好ましい。
【００３７】
旋回支持体７９の詳細な形成にはここでは立ち入らない。なぜなら、これはセンサ６４の構成や装着のため、又は平行四辺形支持体２ｂの構成にとって、重要でないからである。
【００３８】
図４〜６で図示した下部の支持腕６０の構成は、最適に一体化された基部６２と、単純な木摺形の支持腕部分６５を示し、これはＵ形に切欠きされた上部支持腕５９により最適に収容される。支持腕６５は平行な部分支持体または形管（所定断面に成形したパイプ）からも構成できる。平行四辺形支持体２ｂの垂直支持腕７８の収容及び/又は旋回支持体７９の収容のために、支持腕部分６５の外部端に、二股に形成された、伸ばされた腕部分７７がある。箇所８０には停止装置を上部支持腕５９と下部支持腕６０の間に配置できる。
【００３９】
センサ６４は、基部６２におけるカバー８１によって保護されている。
【００４０】
図７と８に従った構造は本発明の一変形例を具現し、プラットフォーム測定センサの代わりに、従来のせん断応力センサ６４ａと６４ｂが組み込まれる。これらのセンサは、下部支持腕６０ａ及び６０ｂの強度が弱められる場所にある。この場所においてセンサ６４ａ及び６４ｂによって測定された曲げ応力値はせん断応力値に相当し、これはセンサ６４によって測られ、従って全く同様に不平衡が逆推理可能になる。
【００４１】
図９に従った模式構造の場合、架台脚部２０、垂直な架台支柱２１及びそれから突き出た平衡（補償）腕２２ａが組み込まれる。この補償腕２２ａは、架台（スタンド）支柱２１の周りで旋回可能である。この補償腕は台座１２を支持し、描写したやり方で平行四辺形支持体２ｂが旋回可能で配される。ドイツ実用新案登録出願ＤＥ２００１９１０５のように、あるいはさらに、同ＤＥ２００１９１０９又は同ＤＥ２００１９１０７のように、荷重調節装置が形成されるので、引き綱２４のみが示される。
【００４２】
図１０には架台構成例が図示されており、この場合下部支持体は貫通する支持腕６０ｃとして装備される。下部支持体は関節部５８から架台側枢支部６１まで達し、ここで支持腕６０ｃのみならず、本質的に又状に形成された基部６２ａは旋回可能で配されている。基部６２ａの可動性はブレーキ６３によって制動することができる。枢支部６１中の支持腕６０ｃの可動性はそのため遊びｘに限定される。
【００４３】
補助腕６７と６８には圧力センサ６４ｃが設置され、これは支持腕６０ｃに対して表現された釣り合い状態（及びブレーキ６３をかけた場合）では「ｘ」で記号をつけられた遊びが示される。不平衡の場合、枢支点７６の回りに回転モーメントが発生し、それにより、上方又は下方に支持腕７８がドリフトすることになる。支持腕７８は、支持腕６０ｃにこのドリフトを伝達するので、ブレーキ６３をかけた場合に下部圧力センサ６４ｃにおいて遊びｘが増大し又は減少し、上部圧力センサ６４ｃに関しては対応して遊びｘで変化する。両方のセンサ６４ｃのサオが触れるや否や、圧力が発生し、これは不平衡値として測定されて伝送される。
【００４４】
図１１は図１０中に表現された構成の変形例を示し、その場合圧力センサ６４ｃの代わりにせん断応力センサ６４ａが装着される。これは一方では基部６２ａの単一の支持腕によって、他方では支持腕６０ｃによって固く結合され、ブレーキ６３をかけた場合、発生したせん断力を受容して検出することができるようになる。
【００４５】
図１０に従った構成に対してここでは遊びｘは消失する。これは図１０に従った構成の際にも省略されるであろう。しかしこれは両方の圧力センサ６４ｃの場合は費用のかかる調整過程になるであろう。
【００４６】
図１に従った構成の如く、上部及び下部補助腕６７ａ及び６８ａが備えられ、その際この実施例の場合下部補助腕６８ａは、基部６２ａから連結金具のように突出する。その代わりに、この部分は平行に互いに向かい合って配置することもでき、ボルト等によって接合することもできる。その際、ボルト等と長穴、大きな孔等の間に支持面が形成される。
【００４７】
特許請求の範囲とその記載の意味においては支持腕は、単一の支持腕も平行四辺形支持体又は類似な構成も含むものと理解される。
【００４８】
【発明の効果】
上記のように構成された本発明の装置である平行四辺形支持体と釣り合い機構を用いれば、荷重による不平衡をセンサによって検出し制御することにより平衡を達成でき、低価格、場所の節約可能な架台という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組み込まれた測定センサとブレーキを持つ平行四辺形支持体の描写図である。
【図２】（ａ）本発明に応じた使用できるプラットフォーム計量セルの機械製品である。（ｂ）前記プラットフォーム計量セルの描写図である。
【図３】手術顕微鏡のための本発明の好ましい実施例に係る平行四辺形支持体の構成の側面図である。
【図４】図３の平行四辺形支持体の下部支持腕の側面図である。
【図５】図３に従った支持腕の俯瞰図である。
【図６】図３と図４の支持腕の斜視図であって、センサ領域ではカバープレートは取り除かれている。
【図７】湾曲センサとして本発明に従って組み込まれている、力測定及び伸長センサを有する変形例である。
【図８】図７に従った実施例の変形例である。
【図９】本発明に従った架台の構成図である。
【図１０】二つの圧力センサを持つ発明に従った架台の全構成図である。
【図１１】支持腕に固定されたせん断応力センサを持つ発明に従った架台の全構成図である。
【符号の説明】
２ｂ    平行四辺形支持体
１２    台座又は基体
２０    架台脚部
２１    架台支柱
２２、２２ａ    平衡腕
２３    滑りシュー
２４    引き索（引き綱）
５８    関節部（ジョイント）
５９    上部支持腕
６０    下部支持腕
６０ａ、ｂ、ｃ    下部支持腕の変形例
６１    架台側枢支部（旋回軸）
６２ａ    基部又は測定腕
６３    ブレーキ（ブレーキ可能な継ぎ手）
６４    測定ユニット及びセンサ及びプラットフォーム測定セル
６４ａ、ｂ    せん断応力センサ
６４ｃ    圧力センサ
６５    支持腕部分
６６    軸
６７    上部補助腕
６８    下部補助腕
６９、７０    測定区域
７１    電子回路
７２    接続ケーブル
７３    ねじ穴
７４    ねじ穴
７５    二重長穴切欠き
７６    枢支点
７７    腕部分
７８    垂直支持腕
７９    旋回支持体
８０    可変機構
８１    カバー
１８２ａ、ｂ    支持腕６０中の中断箇所
ＡＧａ    平衡重り
Ｇ    顕微鏡の荷重（負荷）ないし重り
【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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【図１０】
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【図１１】
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