(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転軸に取付けた回転体と、
前記回転体の半径方向の途中部に設けた駆動磁性体と、
微小揺動可能に弾性支持した出力部材と、
前記出力部材に駆動磁性体に対して接触しないように対面させて設けた従動磁性体とを備え、
前記駆動磁性体又は従動磁性体の少なくとも一方を永久磁石又は電磁石で構成し、前記回転体の回転に伴って両磁性体間に発生する変動磁場により出力部材を振動させる振動発生装置の出力部材に、口腔内衛生具を直接又は間接的に着脱自在に取付けたことを特徴とする口腔内衛生装置。
【請求項２】
駆動磁性体及び従動磁性体を永久磁石又は電磁石で構成し、両磁性体に関し、互いに同極を対面させてなる請求項１記載の口腔内衛生装置。
【請求項３】
変動磁場の振動数を、出力部材に取付けられて出力部材とともに振動する部材と出力部材との結合体の共振振動数に設定した請求項１又は２記載の口腔内衛生装置。
【請求項４】
駆動磁性体と従動磁性体間の距離を調整するための調整手段を設けた請求項１〜３のいずれか１記載の口腔内衛生装置。
【請求項５】
電動モータの回転軸から偏心させて駆動磁性体を固定し、駆動磁性体の回転軌跡に対面させて従動磁性体を設けた請求項１〜４のいずれか１項記載の口腔内衛生装置。
【請求項６】
出力部材の弾性支持点を、出力部材に取付けられて出力部材とともに振動する部材と出力部材との結合体の略重心位置に設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の口腔内衛生装置。
【請求項７】
出力部材として、先端側部分が電動モータの回転軸と同軸上に配置され、基端部に固定した従動磁性体が駆動磁性体の回転軌跡に対面するように、弾性支持点よりも基端側において途中部が曲げられたシャフトを用いた請求項１〜６のいずれか１項記載の口腔内衛生装置。
【請求項８】
駆動磁性体として２つの永久磁石を設け、従動磁性体として１つの永久磁石を設けた請求項１〜７のいずれか１項記載の口腔内衛生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は、電動モータを用いて振動を発生させる振動発生装置を用いた口腔内衛生装置に関する。
【背景技術】
口腔内衛生装置として、例えば電動歯ブラシにおいては、電動モータにより偏心錘を回転させることで、替えブラシに振動を付与する第１のタイプと、カム等を介して電動モータの回転運動を直線運動に変換し、替えブラシを往復運動させる第２のタイプと、特表平７−５０５０６９号公報に記載のように、電池等から得られる直流をインバータにより交流に変換してコイルに供給し、コイルの交番磁場により替えブラシを振動させる第３のタイプの電動歯ブラシとが知られている。
第１のタイプの電動歯ブラシは、構造が簡単で安価に製作できるが、電動モータや電池を収容するためのケーシングを介して替えブラシに振動を伝達する関係上、振動の一部がケーシングを介して手指にも伝わり、替えブラシの毛先の振幅も十分に得ることが出来ないので、結局は手動のブラッシングの補助的な作用しかなさないという問題があった。また、替えブラシの振動数が電動モータの回転数と同じになるので、替えブラシの振動数の切換えが困難であった。
第２のタイプの電動歯ブラシは、電動モータの回転運動をカム等を用いて機械的に直線的な往復運動に変換する関係上、より実際のブラッシングに近い振動を付与できるものの、構造が複雑で製作コストが高くなるととにも、替えブラシに大きな負荷が作用すると、電動モータが過負荷になって破損することも考えられる。また、往復運動の速度を高めると、機械的なロスが増大するという問題も内包している。
第３のタイプの電動歯ブラシは、替えブラシの振動数を容易に高めて、清掃能力を格段に向上できるが、インバータ等が必要になることから、製作コストが高くなるとともに、消費電力が増大するという大きな問題を内包している。
本発明の目的は、安価に製作可能で、しかも効率的に高速の振動を伝達可能な振動発生装置を用いた口腔内衛生装置を提供することである。
【発明の開示】
請求項１に係る口腔内衛生装置は、電動モータの回転軸に取付けた回転体と、前記回転体の半径方向の途中部に設けた駆動磁性体と、微小揺動可能に弾性支持した出力部材と、前記出力部材に駆動磁性体に対して接触しないように対面させて設けた従動磁性体とを備え、前記駆動磁性体又は従動磁性体の少なくとも一方を永久磁石又は電磁石で構成し、前記回転体の回転に伴って両磁性体間に発生する変動磁場により出力部材を振動させる振動発生装置の出力部材に、口腔内衛生具を直接又は間接的に着脱自在に取付けたものである。
したがって、電動モータにより回転体を回転させることで、回転体に設けた駆動磁性体が出力部材に設けた従動磁性体に繰返し対面し、駆動磁性体と従動磁性体間に作用する変動磁場により、回転体の回転運動が出力部材の振動に変換されて、電動モータの回転数に応じて出力部材が振動することになる。そして、出力部材に直接又は間接的に口腔内衛生具を取付けて、歯をブラッシングしたり、歯間を清掃したり、歯肉をマッサージしたりすることになる。
請求項２記載のように、駆動磁性体及び従動磁性体を永久磁石又は電磁石で構成し、両磁性体に関し、互いに同極を対面させることが好ましい。つまり、両磁性体間に相互に反発する力が作用するので、回転体や出力部材の支持にある程度のガタがあっても、駆動磁性体と従動磁性体とが密着するという不具合はない。
請求項３記載のように変動磁場の振動数を、出力部材に取付けられて出力部材とともに振動する部材と出力部材との結合体の共振振動数に設定してもよい。この場合には、駆動磁性体と従動磁性体間に作用する変動磁場に共振して、結合体が大きく振動することになる。
請求項４記載のように、駆動磁性体と従動磁性体間の距離を調整するための調整手段を設けてもよい。この場合には、調整手段により両磁性体間の距離を調整することで、振幅が変化する。具体的には、両磁性体間の距離を大きくすることで、出力部材の振動が弱くなり、両磁性体間の距離を小さくすることで、出力部材の振動が強くなる。
請求項５記載のように、電動モータの回転軸から偏心させて駆動磁性体を固定し、駆動磁性体の回転軌跡に対面させて従動磁性体を設けてもよい。このように構成することで、駆動磁性体と従動磁性体間に容易に変動磁場を発生させることが可能となる。
請求項６記載のように、出力部材の弾性支持点を、出力部材に取付けられて出力部材とともに振動する部材と出力部材との結合体の略重心位置に設定することが好ましい。このように構成すると、略重心位置を中心に結合体が振動することになり、回転体の回転運動が効率良く出力部材の振動に変換される。
請求項７記載のように、出力部材として、先端側部分が電動モータの回転軸と同軸上に配置され、基端部に固定した従動磁性体が駆動磁性体の回転軌跡に対面するように、弾性支持点よりも基端側において途中部が曲げられたシャフトを用いてもよい。この場合には、出力部材と回転体と電動モータとを回転軸の径方向にコンパクトに構成することが可能となる。また、出力部材としてのシャフトの先端部が大きく振動することになる。
請求項８記載のように、駆動磁性体として２つの永久磁石を設け、従動磁性体として１つの永久磁石を設けてもよい。この場合には、出力部材が電動モータの回転数の２倍の振動数で振動することになる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明に係る電動歯ブラシの縦断面図、図２は同電動歯ブラシの要部縦断正面図、図３は同電動歯ブラシの駆動部の全体構成図、図４は同電動歯ブラシの上半部の縦断面図、図５は同電動歯ブラシの下半部の縦断面図、図６は同電動歯ブラシの調整リング付近の縦断面図、図７は同電動歯ブラシの調整リングの斜視図、図８は同電動歯ブラシの振動の強さを調整するときの説明図、図９は出力シャフトの構成を部分的に変更した他の実施例に係る電動歯ブラシの出力シャフト付近の縦断面図、図１０（ａ）は他の実施例に係る電動歯ブラシの出力シャフト付近の縦断面図、（ｂ）は同電動歯ブラシのブラシの運動を示す説明図、図１１は他の実施例に係る電動歯ブラシの出力シャフト付近の縦断面図、図１２は他の実施例に係る電動歯ブラシの出力シャフト付近の縦断面図、図１３（ａ）は他の実施例に係る電動歯ブラシの出力シャフト付近の正面図、（ｂ）は同電動歯ブラシの出力シャフト付近の一部切欠側面図、図１４は本発明の振動発生装置に取付け可能な歯間清掃具の側面図、図１５は同振動発生装置に取付け可能な歯間用フロスの側面図、図１６は同振動発生装置に取付け可能な歯面審美仕上げの側面図、図１７は同振動発生装置に取付け可能な歯肉マッサージ具の側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１、図２に示すように、電動歯ブラシ１は、基本的には、振動発生装置１０と、振動発生装置１０の出力部材としての出力シャフト１１に着脱自在に取付けられた替えブラシ２とから構成されている。
振動発生装置１０について説明すると、図１〜図８に示すように、略筒状のケーシング１２が設けられ、ケーシング１２の下半部内には上下に分割可能なホルダ部材１３を介して電動モータ１４と電池１５とが一体的に上下移動自在に収容保持されている。
ケーシング１２の下端部には調整リング１６が複数の爪部１６ａを介して上下移動不能で且つ回転自在に液密状に嵌合装着されている。ホルダ部材１３の下端近傍部には螺子部１７が形成され、螺子部１７の途中部は調整リング１６に螺合されている。つまり、ホルダ部材１３は調整リング１６を介してケーシング１２内に上下方向に移動規制されるとともに、調整リング１６を回転操作することで、図５、図８に示すように、ケーシング１２内におけるホルダ部材１３の位置を上下方向に微調整できるようにケーシング１２に組付けられている。尚、ホルダ部材１３及び調整リング１６により調整手段が構成されている。
ホルダ部材１３の螺子部１７にはキャップ部材１８が螺合され、このキャップ部材１８を介してケーシング１２の下端部はパッキン３３（図６参照）を入れて液密状に閉鎖されている。
ホルダ部材１３には電動モータ１４への給電のための配線が設けられ、この配線の途中にはリードスイッチ１９が介設され、ケーシング１２の外周部に設けられたスイッチボタン２０をスライド操作することで、電動モータ１４がＯＮ／ＯＦＦ切換えられるように構成されている。
電動モータ１４の回転軸２１には略円板状の回転体２２が取付けられ、回転体２２には上端開放の取付孔が円周４等分位置に形成され、これら４つの取付孔には永久磁石からなる駆動磁性体２３が夫々装着されている。
ケーシング１２の上端部には前後１対の切欠部２４が形成され、ケーシング１２の上端近傍部内には支持部材として前後方向に延びるトーションバーからなる共振ピン２５が横断状に設けられている。共振ピン２５の両端部には平板状の固定部２５ａが形成され、共振ピン２５はこの固定部２５ａを切欠部２４に嵌合させることでケーシング１２に回転不能に組付けられている。ケーシング１２の上端部には座金２６及びシール膜２７の外周部を挟持した状態でキャップ部材２８が外嵌固定され、共振ピン２５はこのキャップ部材２８を介してケーシング１２に上下移動不能に固定されている。共振ピン２５の長さ方向の途中部にはボス部２９が形成され、ボス部２９には上下方向に延びる出力シャフト１１が挿通固定され、出力シャフト１１は共振ピン２５を介して、図２に矢印で示すように、左右方向に微小揺動可能にケーシング１２に組付けられている。尚、符号３２は、出力シャフト１１のカバー部材である。カバー部材３２は、合成樹脂或いは合成ゴムなどの弾力性を有する部材で構成され、歯に当たっても振動による強い衝撃が作用しないように構成されている。
出力シャフト１１はシール膜２７を液密状に貫通して上方へ延設され、その上端部には替えブラシ２が着脱自在に取付けられている。出力シャフト１１の下半部はその下端が駆動磁性体２３の回転軌跡の前部に対面するように後方へクランク状に緩やかに曲がっており、出力シャフト１１の下端部には取付具３０が固定されている。取付具３０の下半部には下端開放の取付孔が形成され、この取付孔には従動磁性体３１が駆動磁性体２３に僅かな隙間をあけて対面するように組付けられている。
従動磁性体３１及び駆動磁性体２３は永久磁石又は電磁石からなり、両磁性体２３、３１は同極が対面するように回転体２２と取付具３０とに夫々組付けられている。このように、４つの駆動磁性体２３と１つの従動磁性体３１を用いているので、出力シャフト１１は電動モータ１４の回転数の４倍の振動数で振動することになる。但し、従動磁性体３１及び駆動磁性体２３は異極が対面するように取付けてもよいし、同極と異極とが交互に対面するように組付しもよい。また、駆動磁性体２３又は従動磁性体３１の少なくとも一方は、鉄、ニッケル、コバルト或いはこれらの金属の合金等、磁石で吸着可能な強磁性体で構成してもよい。
更に、駆動磁性体２３及び従動磁性体３１の個数は任意に設定してもよい。更にまた、従動磁性体３１及び駆動磁性体２３を夫々複数個設ける場合には、隣接する従動磁性体３１間のピッチを隣接する駆動磁性体２３間のピッチの整数倍に設定することで、複数の従動磁性体３１を同時に駆動磁性体２３に対面させることが可能となり、大きな力を出力シャフト１１に作用させることが可能となる。
替えブラシ２について説明すると、図１、図２に示すように、ブラシ３を植設した植毛台４が設けられ、植毛台４には出力シャフト１１の上端部が嵌合装着される嵌合孔５が形成され、嵌合孔５に出力シャフト１１の上端部を装着して、出力シャフト１１の抜け止めピン１１ａを植毛台４の嵌合スリット６に係合させることで、出力シャフト１１に対して替えブラシ２をカチッと止めれるように構成されている。
出力シャフト１１と取付具３０と従動磁性体３１と替えブラシ２の結合体、つまり振動する部材の形状や質量は、この結合体の共振振動数が、後述のように両磁性体２３、３１間に発生する変動磁場の振動数と略同じになるように設定されている。また、この結合体の略重心位置を共振ピン２５で弾性支持することが、替えブラシ２を効率的に振動させる上で好ましい。
次に、電動歯ブラシ１の作用、効果について説明する。
スイッチボタン２０のＯＮ操作により回転体２２が回転すると、回転体２２に組付けた４つの駆動磁性体２３が従動磁性体３１に順次対面し、駆動磁性体２３が従動磁性体３１に接近する毎に両磁性体２３、３１間の反発力（但し、異極を対面させる場合には吸着力）が増大する変動磁場が形成され、この変動磁場により回転体２２の回転運動が出力シャフト１１の振動に変換され、共振ピン２５を中心に替えブラシ２が、回転体２２の回転数の４倍の振動数で左右に振動することになる。また、調整リング１６を回転操作して、図５、図８に示すように、駆動磁性体２３と従動磁性体３１間の距離をＬ１とＬ２との間で調整することで、両磁性体２３、３１間に作用する磁場の強さを調整して振動の強さを調整し、替えブラシ２を適度な強さで振動させた状態で、歯をブラッシングすることになる。
このように、出力シャフト１１側と回転体２２側とを非接触な状態に保持して、変動磁場を介して回転体２２の回転力で出力シャフト１１を振動させるので、ブラッシング時に替えブラシ２に対して大きな負荷が作用しても、電動モータ１４の負荷が過大になることはない。しかも、歯車やカム等で機械的に振動させる訳ではないので、大きな音が発生することもないし、ケーシング１２自体を振動させる訳ではないので、ケーシング１２への振動のロスやケーシング１２を把持している手指が不快になることもない。
また、変動磁場により出力シャフト１１を振動させるので、歯肉等に無理な力が作用するという不具合がなく、ソフトなブラッシングが実現できる。しかも、ブラッシング圧が高くなると、図１に仮想線で示すように、従動磁性体３１が電動モータ１４の回転軸２１側へ移動して、駆動磁性体２３と従動磁性体３１間の距離が長くなり、替えブラシ２の振動が弱くなるので、歯肉等が傷つくという不具合を一層効果的に防止できる。但し、ブラッシング圧が高くなっているときには、強くブラッシングしたいというユーザーの要求があるので、図９に示すように、予め従動磁性体３１が電動モータ１４の中心側に対面するように配置させ、ブラッシング圧が高くなったときには仮想線で示すように、従動磁性体３１が駆動磁性体２３に対面するように設定することも可能である。
更に、結合体の共振振動数を両磁性体２３、３１間に発生する変動磁場の振動数と略同じに設定してあるので、出力シャフト１１の振幅を十分に大きくする（例えば、両振りで４ｍｍ）ことが可能となるし、効率的に振動を伝達することが可能となり、磁気的ロスも少なくなる。
次に、電動歯ブラシ１の構成を部分的に変更した他の実施例について説明する。尚、前記実施例と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
（１）  共振ピン２５に代えて、出力シャフト１１をその軸心回りに往復回動自在に弾性支持する弾性部材を設け、図１０（ｂ）に示すように、替えブラシ２の振動方向を植毛台４の軸心Ｐを中心とした回転方向に設定することも可能である。例えば、図１０（ａ）に示す振動発生装置７０のように、出力シャフト１１の途中部を上下１対の軸受部材７１、７２にボールベアリングや摺動抵抗の少ない合成樹脂製或いは金属製の軸受メタルなどの軸受具７３を介してケーシング１２に回転自在に支持し、軸受部材７１、７２間において出力シャフト１１に連結部材７４をピン部材７５などを介して固定し、弾力性を有する金属製或いは合成樹脂材料の捩じりバネなどからなる弾性部材７６を設けて、その一端を連結部材７４に、他端を軸受部材７１或いは軸受部材７２又はケーシング１２に固定した構成を採用してもよい。但し、出力シャフト１１の軸方向への移動は、弾性部材７６或いは軸受具７３で規制したり、出力シャフト１１の途中部に軸受部材７１、７２に当接する鍔部等を形成したりして規制することになる。
このような振動発生装置７０では、ブラシ３が図１０（ｂ）に矢印で示すように往復回動するので、ブラシ３を歯に当てるだけで、ローリング法によるブラッシングを容易に行うことが可能となる。
尚、図１１に示す振動発生装置８０のように、出力シャフト１１をストレート状に形成し、出力シャフト１１の下端部を２つに分岐させて、２つの分岐部８１の下端部に駆動磁性体２３に対面させて従動磁性体３１を夫々取付けてもよい。
この場合には、軸受具７３に対して偏荷重が作用することを防止して、軸受具７３の偏摩耗を防止できるとともに、出力シャフト１１の往復回動が円滑になり、効率良くトルクを伝達することが可能となる。しかも、出力シャフト１１の下部を傾斜させる必要がないので、ケーシング１２を半径方向及び長手方向に小型に構成でき、コンパクトな振動発生装置８０を実現できる。
（２）  替えブラシ２の振動方向を上下方向に設定することも可能である。例えば、図１２に示す振動発生装置４０のように、共振ピン２５に代えてゴム或いは合成樹脂などの高弾性材料製或いはバネ性を有する金属製の上下１対の略円板状のダイヤフラム４１を設け、このダイヤフラム４１の中央部に出力シャフト１１を挿通固定するとともに、ダイヤフラム４１の上側においてスライドベアリング４２を介して出力シャフト１１をケーシング１２に対して上下移動自在に案内させてもよい。この場合には、ダイヤフラム４１とスライドベアリング４２を介して、従動磁性体３１と駆動磁性体２３間に作用する反発力或いは吸引力による出力シャトフ１１の上下方向への移動成分のみが許容され、替えブラシ２が上下に振動することになる。
（３）  図１３に示すように、キャップ部材２８に出力シャフト１１を外嵌するカバー部４３を形成し、このカバー部４３の上端部を替えブラシ２の背面側まで配置させることで、振動している替えブラシ２が口腔内の粘膜に直接接触することによる粘膜の損傷等を防止してもよい。
（４）  回転体２２の上面部に駆動磁性体２３を組付けたが、回転体２２の周面部に駆動磁性体２３を組付け、出力シャフト１１の下端部を回転体２２の外周側へ延ばして、駆動磁性体２３に対面するように従動磁性体３１を設けてもよい。
（５）  図示は省略しているが、従動磁性体３１として電磁石を使用する場合には、電磁石への通電のためのリード線の断線を防止するため、リード線は電磁石から出力シャフト１１に沿って固定し、最も動きの少ない共振ピン２５からケーシング１２側へ延ばして配線することが好ましい。また、駆動磁性体２３として電磁石を使用する場合には、回転体２２に摺接する摺動ブラシを用いて通電することになる。このように従動磁性体３１や駆動磁性体２３として電磁石を用いると、外部から駆動／停止などを簡単に制御できるほか、電磁石に供給する電圧調整により、磁力を変化させて振動の強弱を連続的に調整することが可能となる。
尚、本実施例では、電動歯ブラシ１に本発明を適用したが、替えブラシ２に代えて、図１４に示すような歯間ブラシ５０、図１５に示すような歯間用フロス５１、図１６に示すような歯面審美仕上げ５２、図１７に示すような歯肉マッサージ具５３等を振動発生装置１０の出力シャフト１１に着脱自在に取付けることで、種々の機能を付与させることも可能である。
【産業上の利用の可能性】
本発明に係る口腔内衛生装置によれば、駆動磁性体を設けた回転体と、従動磁性体を設けた出力部材と、回転体を回転させるための電動モータなどからなる簡単な構成の振動発生装置により、両磁性体間に変動磁場を作用させ、これにより出力部材を振動させるので、振動発生装置の製作コストを低減しつつ、出力部材に対して効率的に振動を伝達させることが可能となる。また、駆動磁性体と従動磁性体の個数を変更することで、出力部材の振動数を変更できる。更に、変動磁場を介して出力部材を振動させるので、出力部材に大きな負荷が作用しても、電動モータは空転するので、過負荷になって破損したりすることはない。そして、このような振動発生装置の出力部材に口腔内衛生具を着脱自在に取り付けて口腔内衛生装置を構成できるので、安価で且つ性能の良い口腔内衛生装置を実現できる。
請求項２記載のように構成すると、両磁性体の接触を防止しつつ、両者を極力接近配置させることが可能となり、大きな反発力を従動体に作用させて、出力部材を強く振動させることが可能なる。
請求項３記載のように構成すると、変動磁場により結合体が共振するので、回転体の回転運動を出力部材の振動に効率良く変換できるとともに、結合体の振幅を大きく設定することが可能となる。
請求項４記載のように構成すると、調整手段により両磁性体間の距離を変更することで、出力部材の振動を強くしたり弱くしたりすることが可能となる。
請求項５記載のように構成すると、回転体に対する駆動磁性体の取付け位置を適正に設定することで、駆動磁性体と従動磁性体間に容易に変動磁場を発生させることが可能となる。
請求項６記載のように構成すると、結合体の略重心位置を中心に出力部材が振動することになるので、回転体の回転運動を出力部材の振動に効率良く変換できる。
請求項７記載のように構成すると、出力部材と回転体と電動モータとを回転軸の径方向にコンパクトに構成することが可能となり、手で持って使用するのに好適な形態を容易に実現できる。また、出力部材としてのシャフトの先端部が大きく振動するので、このシャフトの先端部に口腔内衛生具等を取り付けて、これを振動させながら利用することが可能となる。
請求項８記載のように構成すると、出力部材を電動モータの回転数の２倍の振動数で振動させることが可能となる。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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