(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置であって、
全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第１の流量検出手段と、第１の流量検出手段によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較して液体の吐出状態を判定する第１の判定手段と、各バルブを単独で開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第２の流量検出手段と、第２の流量検出手段によって第２の流路毎に検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する第２の判定手段、を備えた分注装置。
【請求項２】
液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置であって、
全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第１の流量検出手段と、第１の流量検出手段によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較して液体の吐出状態を判定する第１の判定手段と、開いた状態にする同数のバルブの組合せを変更しながら液体の流量を流量検出部によって検出する第２の流量検出手段と、第２の流量検出手段によって全ての組合せについて検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する第２の判定手段、を備えた分注装置。
【請求項３】
液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、
全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、流量検出部によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較する工程と、全てのバルブを開いた状態で検出された流量が前記設定流量に対し所定量以上少ない場合に各バルブを単独で開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、第２の流路毎に検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程、を含む分注装置における吐出状態判定方法。
【請求項４】
液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、
全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、流量検出部によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較する工程と、全てのバルブを開いた状態で検出された流量が前記設定流量に対し所定量以上少ない場合に開いた状態にする同数のバルブの組合せを変更しながら液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、全ての組合せについて検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程、を含む分注装置における吐出状態判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を複数のウェルに分注する分注装置および分注装置における吐出状態判定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を複数のウェルに分注する分注装置は、一般に単数の液体供給源（容器）から延びる流路を途中で複数の流路に分岐させ、圧送によって液体供給源から各流路に分配された液体を各流路の末端に設けられたノズルからウェルに向けて吐出する構成を採用している（特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平５−１２６６９０号公報
【特許文献２】特開平７−１０３９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に流路の目詰まり等の流通状態の不具合は流路内の圧変化に基づいて判定することができるが、分岐後の何れかの流路において目詰まり等が発生した場合であっても圧の絶対的な変化量は微小であり、また圧センサの位置によって応答時間に遅れが生じることがあり、例えば目詰まりの発生を即時に発見することは困難である。
【０００４】
そこで本発明は、分岐後の何れかの流路において発生した目詰まりを即時に発見することができる分注装置および分注装置における吐出状態判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の分注装置は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置であって、全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第１の流量検出手段と、第１の流量検出手段によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較して液体の吐出状態を判定する第１の判定手段と、各バルブを単独で開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第２の流量検出手段と、第２の流量検出手段によって第２の流路毎に検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する第２の判定手段を備えた。
【０００６】
請求項２に記載の分注装置は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置であって、全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する第１の流量検出手段と、第１の流量検出手段によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較して液体の吐出状態を判定する第１の判定手段と、開いた状態にする同数のバルブの組合せを変更しながら液体の流量を流量検出部によって検出する第２の流量検出手段と、第２の流量検出手段によって全ての組合せについて検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する第２の判定手段を備えた。
【０００７】
請求項３に記載の分注装置における吐出状態判定方法は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、流量検出部によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較する工程と、全てのバルブを開いた状態で検出された流量が前記設定流量に対し所定量以上少ない場合に各バルブを単独で開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、第２の流路毎に検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程を含む。
【０００８】
請求項４に記載の分注装置における吐出状態判定方法は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、全てのバルブを開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、流量検出部によって検出された流量と全てのノズルから吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量とを比較する工程と、全てのバルブを開いた状態で検出された流量が前記設定流量に対し所定量以上少ない場合に開いた状態にする同数のバルブの組合せを変更しながら液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、全ての組合せについて検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程を含む。
【０００９】
請求項５に記載の分注装置における吐出状態判定方法は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、分注動作回数もしくは時間が所定回数または所定時間を上回ると各バルブを単独で開いた状態での液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、第２の流路毎に検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程を含む。
【００１０】
請求項６に記載の分注装置における吐出状態判定方法は、液体供給源と接続された第１の流路と、第１の流路に設けられた流量検出部と、第１の流路を複数の流路に分岐する分岐部と、分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路と、複数の第２の流路をそれぞれ開閉する複数のバルブ、を備え、液体供給源に貯えられた液体を複数の吐出部から吐出する分注装置において、分注動作回数もしくは時間が所定回数または所定時間を上回ると開いた状態にする同数のバルブの組合せを変更しながら液体の流量を流量検出部によって検出する工程と、全ての組合せについて検出された流量に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する工程を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１つの液体供給源と接続された第１の流路から分岐した複数の第２の流路において詰り等の吐出障害が生じた場合、第１の流路に設けた１つの流量検出部で検出した流量に基づいて第２の流路における吐出障害を即時に発見することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。最初に図１を参照して分注装置
の構成について説明する。加圧容器２は分注装置１において分注される液状の液体を収容する容器であり、加圧ポンプ３によって容器内を加圧することで送液管４に液体を圧送する機能を備えている。送液管４には流量センサ５を備えた流量検出部５０が設けられており、流量センサ５から増幅器６を経て送信された電気信号をコンピュータ７が演算処理することで液体の流量を検出する。マニホールド８は送液管４によって圧送されてきた液体を複数の分岐管９に分岐する分岐部としての機能を備えている。各分岐管９にはそれぞれ独立して開閉自在なバルブ１０が設けられており、コンピュータ７から制御指令を受けたバルブコントローラ１１によって任意のバルブ１０の開閉が行われる。各分岐管９の先端部には液体の吐出部として機能するノズル１２が設けられている。
【００１３】
以上の構成において、加圧容器２と加圧ポンプ３は分注装置１において液体を供給する液体供給源であり、送液管４は液体供給源と接続された第１の流路であり、複数の分岐管９は分岐部から分岐された流路の端部に液体の吐出部を有する複数の第２の流路である。
【００１４】
なお、本実施の形態では流量検出部５０として流量センサ５を送液管４に直接装着した例を示しているが、図９のように送液管４の途中に測定用流路４２とこれを迂回するバイパス流路４１を設け、測定用流路４２に流量センサ５を取り付けた構成でもよい。測定量流路４２を流れる液体の流量はバイパス流路４１を流れる液体の流量よりも少なく設定されている。このため、流量センサ５には流量の検出範囲は狭いが分解能の高いタイプのものを使用することができる。
【００１５】
次に図２を参照してコンピュータの構成について説明する。演算処理部２０はプログラム記憶部２１に記憶された制御プログラムに従って分注装置１の動作制御を司る。プログラム記憶部２１は、通常運転プログラム２１ａ、状態判定プログラム２１ｂ、確認運転プログラム２１ｃ、詰り検出プログラム２１ｄの４つの制御プログラムを記憶している。データ記憶部２２は制御プログラムで用いられる液体の流量の許容等の制御パラメータを記憶している。このうち通常運転プログラム２１ａは分注装置１における分注動作を司るメインプログラムであり、状態判定プログラム２１ｂ、確認運転プログラム２１ｃ、詰り検出プログラム２１ｄは通常運転プログラム２１ａにおいて起動されるサブプログラムである。
【００１６】
流量読取り部２３は流量センサ５から増幅器６を経て出力された電圧を読取り、電圧の大きさに応じた流量を出力する。バルブ駆動部２４は制御プログラムに従って複数のバルブ１０の開閉制御を行う。操作・入力部２５および表示部２６はオペレータと分注装置１との間で情報のやり取りを行うためのインターフェイスであり、オペレータは操作・入力部２５によって分注装置１の起動や操作、データ入力等を行い、表示部２６によって分注装置１における運転状態に関する情報を取得する。
【００１７】
以上の構成において、演算処理部２０は液体の吐出状態を判定する第１の判定手段であるとともに詰りを生じているまたはその可能性のある第２の流路を特定する第２の判定手段として機能し、流量読取り部２３は液体の流量を流量検出部５０によって検出する流量検出手段として機能する。
【００１８】
次に分注装置における分注動作について説明する。分注装置１は図３に示すフローチャートに従って通常運転プログラム２１ａを実行する。通常運転プログラム２１ａを起動すると、最初に動作カウントをｉ＝０に設定する（ＳＴ１）。次に全てのバルブ１０を開いて全てのノズル１２から液体を吐出する（ＳＴ２）。このとき送液管４を圧送された液体の流量を流量読取り部２３によって読取る（ＳＴ３）。バルブ１０が開いてから所定時間経過したら全てのバルブ１０を閉じる（ＳＴ４）。次に状態判定プログラム２１ｂを実行し（ＳＴ５）、液体の吐出状態を判定する（ＳＴ６）。
【００１９】
分注装置１は図４に示すフローチャートに従って状態判定プログラム２１ｂを実行する。状態判定プログラム２１ｂを起動すると、設定値と出力値（ＳＴ３で読取った流量）から相対誤差Ｅを求め（ＳＴ６ａ）、許容値Ｔｃとの比較によって吐出状態の正常または異常の判定を行う（ＳＴ６ｂ）。この設定値は１回の吐出動作において全てのノズル１２から吐出されるべき液体の総量より導かれた設定流量であり、全ての分岐管９において詰りのない正常な状態を想定して設定したものである。
【００２０】
相対誤差Ｅが許容値Ｔｃを下回っている場合は、送液管４を圧送された液体の流量、すなわち全てのノズル１２から吐出された液体の総量が設定流量と同量もしくは略同量であるということであり、このことから全ての分岐管９に詰り等の吐出障害が生じていないと判断することができる。従って、この場合は液体の吐出状態は正常と判定する。一方、相対誤差Ｅが許容値Ｔｃを上回っている場合は、送液管４を圧送された液体の流量、すなわち全てのノズル１２から吐出された液体の総量が設定流量に比べ所定量以上少ないということであり、このことから何れかの分岐管９に詰り等の吐出障害が生じているか、もしくはその可能性が高いと判断することができる。従って、この場合は液体の吐出状態は異常と判定する。
【００２１】
吐出状態が正常であると判定されると動作カウントをカウントアップする（ＳＴ７）。カウントアップ後の動作カウント数が予めデータ記憶部２２に記憶させた設定数に到達していなければ分注動作を継続し、設定数に到達した時点で通常運転プログラム２１ａを終了し、分注動作を停止する。一方、吐出状態が異常であると判定されると確認運転プログラム２１ｃを起動する（ＳＴ８）。
【００２２】
分注装置１は図５に示すフローチャートに従って確認運転プログラム２１ｃを実行する。この制御プログラムでは、図６に示すように組合番号（ｊ）毎にそれぞれ異なる分岐管９を１つずつ割り当てた組合表が用いられる。組合表はデータ記憶部２２に予め記憶しており、それぞれの組合番号（ｊ）に対する出力値（Ｃ（ｊ）ｑ）を関連付けて記憶できるようになっている。確認運転プログラム２１ｃを起動すると、最初に組合番号（ｊ＝１）を選択し（ＳＴ９）、これに対応する分岐管９に設けられたバルブ１０のみを開いた状態にし、他のバルブ１０を全て閉じる。次に加圧ポンプ３を駆動し、バルブ１０を開いた状態にした単独のノズル１２から液体を吐出する（ＳＴ１０）。このとき送液管４を圧送された液体の流量を流量読取り部２３によって読取り（ＳＴ１１）、出力値（Ｃ（ｊ＝１）ｑ）としてデータ記憶部２２に記憶する（ＳＴ１２）。ここまでの動作で組合番号（ｊ＝１）に関する確認動作が終了し、次に組合番号（ｊ＝２）について同様の確認動作を実行する（ＳＴ１３）。これによりバルブ１０を開いた状態にした分岐管９を変更しながら確認動作を実行し、全ての組合番号（ｊ＝１、２・・・・）について出力値（Ｃ（ｊ＝１、２・・・）ｑ）の記憶が完了すると、詰り検出プログラム２１ｄを起動する（ＳＴ１４）。
【００２３】
組合表は図６に示す組合番号（ｊ）毎にそれぞれ異なる分岐管９を１つずつ割り当てたものに限らず、図７に示す組合表のようにそれぞれ組み合わせの異なる分岐管９を２つずつ組合番号（ｊ）毎に割り当てたものであってもよく、さらに組み合わせる分岐管９の数は２つに限定されることはない。この場合、組合番号（ｊ）毎に開いた状態にする同数のバルブ１０の組合せを変更しながら確認動作を実行することになる。このように複数のバルブ１０を同時に開いた状態にするのは、１つの分岐管９を流れる液体の量が極端に小さい場合には送液管４に設けられた流量センサ５によって流量を正確に読取ることが困難であり、この場合は複数のノズル１２から同時に吐出することで流量を読取り可能な数値にまで嵩上げすることが有効だからである。
【００２４】
分注装置１は図８に示すフローチャートに従って詰り検出プログラム２１ｄを実行する。この制御プログラムでは、確認運転プログラム２１ｃによってデータ記憶部２２に記憶された出力値（Ｃ（ｊ＝１、２・・・）ｑ）が用いられる。詰り検出プログラム２１ｄを起動すると、最初に組合番号（ｊ＝１）を選択し（ＳＴ１５）、これに対応する出力値（Ｃ（ｊ＝１）ｑ）と設定値との比較を行う（ＳＴ１６）。この設定値は１つのノズル１２から吐出されるべき液体の設定流量であり、分岐管９に詰りのない正常な状態を想定して設定したものである。出力値（Ｃ（ｊ＝１）ｑ）が設定値を下回っている場合は異常と認定し、（ＳＴ１７）、それ以外の場合は正常と認定する（ＳＴ１８）。組合番号（ｊ＝１）以降の全ての組合番号（ｊ＝２・・・・）についても同様に出力値（Ｃ（ｊ＝２・・・）ｑ）と設定値との比較を行い（ＳＴ１９）、吐出状態が異常と判定された組合番号（ｊ）に対する分岐管９を特定し（ＳＴ２０）、表示部２６に結果表示する（ＳＴ２１）。これで詰り検出プログラム２１ｄが終了し、上位プログラムである確認運転プログラム２１ｃも終了する。
【００２５】
図６に示す組合表において例えば設定値が２９０であれば、組合番号（ｊ＝３）に対する出力値１８０はこれを下回るので組合番号（ｊ＝３）に割り当てられた分岐管９が吐出状態が異常であるとして結果表示される。オペレータは結果表示に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある分岐管９についてノズル１２も含めて検査を行い、吐出障害の程度によって調整や補修、もしくは分岐管やノズルの交換等の事後処理を行う。事後処理を終えたならば、当該分岐管９について再度確認運転を行い、吐出状態が正常になっていることを確認する。
【００２６】
なお、表示部２６には出力値（Ｃ（ｊ）ｑ）が異常であると判定された分岐管９を特定して表示するだけでもよいが、全ての組合番号（ｊ＝１、２・・・）についての出力値（Ｃ（ｊ＝１、２・・・）ｑ）を表示するようにしてもよい。例えば図６に示す組合表を表示し、出力値（Ｃ（ｊ＝１、２・・・）ｑ）に基づいて詰りを生じているまたはその可能性のある分岐管９をオペレータ自身が特定することも可能である。この場合、設定値と個々の出力値（Ｃ（ｊ＝１、２・・・）ｑ）を比較するのではなく、相対的に小さい出力値１８０を示す組合番号（ｊ＝３）に割り当てられた分岐管９を詰りを生じているまたはその可能性のある分岐管９として特定することになる。
【００２７】
図７に示すようにそれぞれ組み合わせの異なる分岐管９を２つずつ組合番号（ｊ）毎に割り当てた組合表を用いた場合は、設定値は分岐管９に詰りのない正常な状態において２つのノズル１２から吐出されるべき液体の量を想定して設定し、この設定値と組合番号（ｊ＝１）に対応する出力値（Ｃ（ｊ＝１）ｑ）との比較を行う（ＳＴ１６）。例えば設定値が５８０であれば、組合番号（ｊ＝２、３）に対する出力値４９０、４７５はこれを下回るので組合番号（ｊ＝２、３）に共通して割り当てられた分岐管９が吐出状態が異常であるとして結果表示される。
【００２８】
なお、通常運転プログラム２１ａにおいて、流量の読取り（ＳＴ３）から吐出状態判定（ＳＴ６）までの工程を省略し、分注動作回数もしくは時間が所定回数または所定時間を上回ったときに確認運転プログラム２１ｃを起動するように動作制御することも可能である。分岐管９やノズル１２の形状やサイズ、液体の種類によっては詰り等の吐出障害が起こりにくい条件化で分注動作が行われる場合があり、このような条件化で一回の分注動作毎に吐出状態の判定を行うことは生産効率の観点から好ましくない。従って、より精密に吐出状態を把握したい場合には一回の分注動作毎に吐出状態の判定を行い、生産効率を重視する場合にはこれを省くことで、生産条件に適した分注動作を実現することができる。
【００２９】
このように本発明は、１つの液体供給源と接続された第１の流路から分岐した複数の第２の流路において詰り等の吐出障害が生じた場合、第１の流路における流量の変化として
瞬時に表れることに着目し、第１の流路に設けた１つの流量検出部で検出した流量に基づいて第２の流路における吐出障害を即時に発見するように構成している。また、複数の第２の流路を単独で開いた場合の流量や所定の組み合わせで開いた場合の流量に基づいて特定の第２の流路における吐出障害をも発見することを可能にしている。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、１つの液体供給源と接続された第１の流路から分岐した複数の第２の流路において詰り等の吐出障害が生じた場合、第１の流路に設けた１つの流量センサで検出した流量に基づいて第２の流路における吐出障害を即時に発見することができるという効果を奏し、薬液や培養液等の液体を複数のウェルに連続して分注する分野において特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態の分注装置の全体構成図
【図２】本発明の実施の形態の分注装置の制御構成図
【図３】本発明の実施の形態の分注装置における通常運転時のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態の分注装置における吐出状態判定時のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態の分注装置における確認運転時のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態の分注装置における確認運転時に用いる組合表を示す図
【図７】本発明の実施の形態の分注装置における確認運転時に用いる組合表を示す図
【図８】本発明の実施の形態の分注装置における詰り検出時のフローチャート
【図９】本発明の実施の形態の分注装置における流量検出部の変形例を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１  分注装置
２  加圧容器
３  加圧ポンプ
４  送液管
５  流量センサ
８  マニホールド
９  分岐管
１０  バルブ
１２  ノズル
２０  演算処理部
２３  流量読取り部
５０  流量検出部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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