(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源となるバッテリと、
前記バッテリを電源として除細動の動作のための電力供給を行う除細動回路と、
前記除細動回路へ除細動の動作を行わせるために流す電流と同様の電流を流すための擬似負荷としての抵抗器と、
前記バッテリから前記擬似負荷への電流をオン・オフするスイッチング手段と、
前記バッテリの温度に対応した複数のバッテリ電圧対放電容量特性データを予め記憶する記憶手段と、
前記バッテリの周囲温度を検出する温度検出手段と、
前記バッテリの容量不足又は残容量不足を表示する表示手段と、
前記除細動回路と前記バッテリは接続しない状態で、前記除細動回路に実際に電流を流した場合と同様の電圧低下を取り込める時間間隔で、前記スイッチング手段のオン・オフを制御して前記バッテリを負荷状態、無負荷状態とした際のオン時の前回及び今回の前記バッテリのそれぞれの電圧値及び、それぞれの時間での電圧変化カーブを、前記温度検出手段が検出した温度に対応する、前記記憶手段に記憶している電圧対放電容量特性データと比較し、一致するカーブ部分が無い場合は前記バッテリの容量不足を前記表示手段で表示し、かつ、一致するカーブ部分がある際に前記電圧対放電容量特性データに基づいて残容量の不足を判断して、前記残容量から前記除細動回路の動作可能な回数を求め、前記動作可能な回数を自動的に前記表示手段に画面表示し、又は、操作指示手段を設け、該操作指示手段の指示操作に基づいて前記動作可能な回数を前記表示手段で画面表示する制御を行う制御処理手段と、
を備えることを特徴とする除細動器におけるバッテリ電源制御装置。
【請求項２】
前記バッテリに対する充電の開始又は停止を制御する充電制御処理手段を設け、制御処理手段の制御でスイッチング手段が連続してオン・オフしてバッテリを放電させ、不活性化、メモリ効果が解消する電圧に低下した際に前記制御処理手段が前記充電制御処理手段を制御してバッテリへ充電を行うと共に、規定電圧に達した際に充電を停止することを特徴とする請求項１記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリの容量不足を表示し、かつ、残容量を判断して充電を行う除細動器におけるバッテリ電源制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、除細動器には、救急現場で使用するために二次電池（例えばニッケルカドミュウム（ＮｉＣｄ）バッテリ）が内蔵されている。
図８は、ＮｉＣｄバッテリの電圧対放電容量を示す特性図である。図８において、ＮｉＣｄバッテリは内部インピーダンスが低く、放電容量に対して電圧降下が小さいため、一定電圧値を保持した後に急激に電圧が低下し、例えば、終止電圧（１０．５Ｖ）Ｖｏで、その充電を行うようにしている。したがって、電源スイッチをオンした際に、その一定電圧値の範囲での電圧を測定した場合、電圧降下が少なく、ＮｉＣｄバッテリの残容量が判明しない。このため、除細動器を緊急患者などに実際に使用した動作時の電圧を検出して残容量を判定し、その表示を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来例の除細動器におけるバッテリ電源制御装置は、実際の動作時にＮｉＣｄバッテリの残容量を測定しており、使用時に残容量が不足して予定した除細動の動作回数が得られない場合が考えられる。
【０００４】
また、実際の動作時の電圧のみから残容量を判定しているため、バッテリの容量不足、不活性化又はメモリ効果などによる実質的な残容量不足が判明せず、この場合も、その除細動の動作回数が制限されたり、実際の使用時に残容量が不足して予定した動作回数が得られない場合が考えられる。
【０００５】
本発明は、このような従来の技術における課題を解決するものであり、正確な残容量表示が可能になり、かつ、救急現場での使用時における除細動の動作回数の制限や残容量の不足が回避され、実際の使用時に確実な動作が可能になると共に、周囲温度を考慮して、より正確な残容量の予想表示及び充電の制御が可能になる除細動器におけるバッテリ電源制御装置を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明の除細動器におけるバッテリの電源制御回路は、電源となるバッテリと、前記バッテリを電源として除細動の動作のための電力供給を行う除細動回路と、前記除細動回路へ除細動の動作を行わせるために流す電流と同様の電流を流すための擬似負荷としての抵抗器と、前記バッテリから前記擬似負荷への電流をオン・オフするスイッチング手段と、前記バッテリの温度に対応した複数のバッテリ電圧対放電容量特性データを予め記憶する記憶手段と、前記バッテリの周囲温度を検出する温度検出手段と、前記バッテリの容量不足又は残容量不足を表示する表示手段と、前記除細動回路と前記バッテリは接続しない状態で、前記除細動回路に実際に電流を流した場合と同様の電圧低下を取り込める時間間隔で、前記スイッチング手段のオン・オフを制御して前記バッテリを負荷状態、無負荷状態とした際のオン時の前回及び今回の前記バッテリのそれぞれの電圧値及び、それぞれの時間での電圧変化カーブを、前記温度検出手段が検出した温度に対応する、前記記憶手段に記憶している電圧対放電容量特性データと比較し、一致するカーブ部分が無い場合は前記バッテリの容量不足を前記表示手段で表示し、かつ、一致するカーブ部分がある際に前記電圧対放電容量特性データに基づいて残容量の不足を判断して、前記残容量から前記除細動回路の動作可能な回数を求め、前記動作可能な回数を自動的に前記表示手段に画面表示し、又は、操作指示手段を設け、該操作指示手段の指示操作に基づいて前記動作可能な回数を前記表示手段で画面表示する制御を行う制御処理手段と、を備えるものである。
【００１０】
請求項２記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置は、前記バッテリに対する充電の開始又は停止を制御する充電制御処理手段を設け、制御処理手段の制御でスイッチング手段が連続してオン・オフしてバッテリを放電させ、不活性化、メモリ効果が解消する電圧に低下した際に前記制御処理手段が前記充電制御処理手段を制御してバッテリへ充電を行うと共に、規定電圧に達した際に充電を停止している。
【００１５】
請求項１記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置は、除細動回路の動作に対応した電流が流れる擬似負荷への通電を行い、この前回及び今回の動作電圧の値と、それぞれの時間に対応する電圧変化カーブを、予め記憶している電圧対放電容量特性データと比較し、一致するカーブ部分が無い場合はバッテリの容量不足を表示しているため、バッテリの容量不足による交換時期が確実に判明する。
さらに請求項１記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置は、予め記憶した複数の電圧対放電容量特性データ中から、検出温度に対応する電圧対放電容量特性データを読みだし、スイッチング手段をオン・オフしたときのオン時のバッテリの電圧変化カーブと比較している。これによって、今回測定した温度の電圧対放電容量特性に基づいた、より正確な残容量の予想表示及び充電の制御が救急現場や保管場所の周囲温度に対応して行われる。
【００１６】
さらに、検出した電圧変化カーブと記憶している電圧対放電容量特性データとが一致するカーブ部分が有る場合に、その電圧対放電容量特性データからバッテリの残容量を予想して除細動の動作可能回数を自動又は、手動操作時に表示しているので、特に除細動を行う救急現場に向かう前や、その現場で除細動の動作可能回数が確実に判明するようになる。また、残容量不足時の充電が確実に行われる。
【００１７】
請求項２記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置は、擬似負荷への通電を連続してオン・オフしてバッテリを放電させ、不活性化、メモリ効果が解消する電圧に低下した際にバッテリへの充電を行っているので、不活性化又はメモリ効果などによる残容量の低下が回復できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の除細動器におけるバッテリ電源制御装置の参考例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の除細動器におけるバッテリ電源制御装置における第１参考例の構成を一部回路で示すブロック図である。図１において、この第１参考例では交流（ＡＣ）電源から供給される交流を直流化する直流化回路１と、この直流化回路１が出力する直流を、以降で説明するように充電制御時にオンして出力するスイッチＳＷ１と、このスイッチＳＷ１からの直流を順方向で出力する逆流防止用のダイオードＤ１と、除細動器としての電源スイッチＳＷ２とを有している。
【００２０】
さらに、ＮｉＣｄバッテリを用い、除細動器としての電源となるバッテリ２と、このバッテリ２の電圧をデジタル信号化するＡ／Ｄ変換器３とを有している。また、Ａ／Ｄ変換器３が出力するデジタル電圧値を取り込んで、以降で説明する残容量不足の表示、残容量を予想して表示し、かつ、充電の制御（以下、残容量予想表示／充電制御と記載する）、及び、周囲温度を考慮した残容量予想表示／充電制御を行うＣＰＵなどを用いた制御部４が設けられている。
【００２１】
また、制御部４での処理内容を画面表示する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）５と、周囲の温度変化に対するバッテリ２の電圧対放電容量特性データを予め記憶し、また制御部４で処理データを一時的に記憶するメモリ６とが設けられている。さらに、制御部４での制御によってバッテリ２からの直流を擬似負荷に通電し、又は、非通電にするスイッチＳＷ４と、このスイッチＳＷ４のオン時にバッテリ２から以降で説明する除細動回路（実負荷）と同様の電流を流すための擬似負荷ＲＬとを有している。なお、制御部４での処理データをメモリ６に記憶せずに、制御部４に設けた図示しないワーキングＲＡＭに記憶するようにしても良い。
【００２２】
さらに、周囲の温度を検出する温度検出回路１０と、各種の指示操作を行うキーボードなどを用いた操作部１１と、バッテリ残容量不足を点灯して表示する発光ダイオードＤ２と、電源スイッチＳＷ２のオンによるバッテリ２からの直流が供給されて除細動の動作を行う除細動回路１３とを有している。
【００２３】
除細動回路１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１４と、直流カット用のトランスＴと、電解コンデンサＣと、この電解コンデンサＣへの充電及び電解コンデンサＣから図示しないパドルへの放電を切り替えるスイッチＳＷ５と、図示しないパドルに電流を供給する高圧コイルＬとを有している。
【００２４】
次に、この第１参考例の動作について説明する。
図２は残容量不足表示の制御動作の処理手順を示すフローチャートである。図１及び図２において、この第１参考例では、実際の救急現場での指示操作による手動動作、又は、保管時の定時での自動又は指示時の手動動作でバッテリ残容量の不足を表示する制御を行う。
【００２５】
まず、電源スイッチＳＷ２はオフに設定されており（ステップＳ１０）、次に制御部４がスイッチＳＷ４をオフ（ＯＦＦ）に制御する。ここでＡ／Ｄ変換器３が出力するデジタル信号化した無負荷時の電圧値（以下、端子電圧と記載する）Ｖ１の取り込みを判断し、取り込んだ場合にメモリ６に記憶する（ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。
【００２６】
次に、スイッチＳＷ４を制御部４がオンに制御して擬似負荷ＲＬにバッテリ２から電流を流す。この場合の擬似負荷ＲＬへの通電で低下した電圧値（以下、動作電圧と記載する）Ｖ２をＡ／Ｄ変換器３でデジタル信号化して、制御部４が取り込む（ステップＳ１４，Ｓ１５，Ｓ１６）。この場合、スイッチＳＷ４は予め制御部４に設定された時間でオンに制御する。このオン時間は、擬似負荷ＲＬの発熱を考慮し、かつ、除細動回路１３に実際に通電した場合と同様の電圧低下を取り込める時間、例えば、５００ｍＳとする。
【００２７】
図３は擬似負荷ＲＬへの通電の状態を示す電圧対通電時間を説明するための図である。図３において、擬似負荷ＲＬへ通電を行った際に、バッテリ２の電圧は、始めの電圧である端子電圧Ｖ１から大きく低下する。次に、ゆるやかに低下し、その低下した動作電圧Ｖ２を取り込むようにする。次に、メモリ６に記憶している端子電圧Ｖ１及び動作電圧Ｖ２の値からバッテリ２のインピーダンスを算出する。まず、「端子電圧Ｖ１−動作電圧Ｖ２」を算出し、例えば、差の電圧値が１ボルト（Ｖ）であり、かつ、動作電圧Ｖ２が１２Ｖ、擬似負荷ＲＬが１オーム（Ω）の場合、動作電流は１２アンペア（Ａ）となり、インピーダンス（Ω）を「１Ｖ／１２Ａ」で算出し、その値０．０８Ωを得る（ステップＳ１７）。
【００２８】
ここでＮｉＣｄバッテリ２は、残容量が少ない場合に、電圧降下が大きく、そのインピーダンスも高くなる特性を有しており、算出して得られたインピーダンスが、例えば、０．１５Ω以上の場合、バッテリ２の残容量が不足していると制御部４が判断して（ステップＳ１８）、ＬＣＤ５で「バッテリ残容量不足」などの画面表示を行う（ステップＳ１９）。
【００２９】
なお、このＬＣＤ５で画面表示に代えて、発光ダイオードＤ２のみを点灯するようにしても良いし、ＬＣＤ５に画面表示すると共に発光ダイオードＤ２を点灯するように両方で表示すると、この残容量不足が管理者で確実に判明できるようになる。この後は、管理者がバッテリ２への充電又は交換などを行う。
【００３０】
この残容量不足の表示は、実際の現場での使用時に操作部１１から指示して行う。また、保管時の定時に自動的に行うようにも出来る。この場合は、制御部４に時刻設定を行うためのタイマーを設ける。また、管理者が操作部１１から指示した任意時に行うようにしても良い。さらに、バッテリ２の容量不足を招かない程度の時間間隔で連続して表示するようにしても良い。
【００３１】
このように、この第１参考例では、擬似負荷ＲＬに通電し、その動作電圧Ｖ２及び端子電圧Ｖ１に基づいてバッテリ２のインピーダンスを算出し、ここでインピーダンスが所定値より高い場合に、残容量不足を表示して、その充電や交換を行っている。したがって、従前の説明のようにＮｉＣｄバッテリの測定電圧のみから残容量を判断していた場合に比較して、インピーダンスも高い場合に残容量が少ないＮｉＣｄバッテリ特性を利用した、その正確な残容量不足の表示が可能になる。
【００３２】
この場合、実際の救急現場での動作時にバッテリ残容量の不足を正確に表示できるため、バッテリの交換の必要性が確実に判明し、また、保管時での充電や交換も容易に行うことが出来るようになる。この結果、救急現場での使用時における除細動の動作回数の制限や残容量の不足が確実に回避され、予定した確実な動作が救急現場で可能になる。
【００３３】
次に、第２参考例について説明する。
この第２参考例の構成は図１に示す第１参考例と同様である。
図４は残容量予想表示／充電制御の動作の処理手順を示すフローチャートである。図１及び図４において、電源スイッチＳＷ２はオフに設定されており、制御部４がスイッチＳＷ４のオン・オフを連続して繰り返す（ステップＳ２０，Ｓ２１）。この場合、擬似負荷ＲＬの発熱を考慮し、かつ、バッテリ２の残容量の不足を招かない程度の時間間隔を決定する。例えば、オン時間は５００ｍＳとし、オフ時間を２〜１０分程度に設定する。
【００３４】
次に、スイッチＳＷ４を制御部４がオンに制御し、擬似負荷ＲＬにバッテリ２から電流を流して低下した動作電圧をＡ／Ｄ変換器３でデジタル信号化して、制御部４が取り込み、かつ、その取り込みを判断し、取り込んだ場合にメモリ６に順次記憶する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。
【００３５】
次に、残容量予想表示の制御の設定の取り込みを制御部４が判断し、設定されている場合（ステップＳ２４，Ｓ２５）、メモリ６から前回と今回の擬似負荷ＲＬへの通電時の電圧に基づいて、バッテリ２の残容量を予想する。
【００３６】
図５はバッテリ２の残容量予想表示の制御を説明するための図である。図５において、バッテリ２の電圧対放電容量特性データが、予めメモリ６に記憶されている。メモリ６の電圧対放電容量特性データと別の記憶領域に記憶している前回と今回の擬似負荷ＲＬへの通電時の動作電圧Ｖａ，Ｖｂのデータを読みだす（ステップ２６）。この動作電圧Ｖａ，Ｖｂと、それぞれの時間Ｔ１，Ｔ２でのカーブをメモリ６に記憶している電圧対放電容量特性データのカーブと比較して、その一致するカーブ部分があるか否かを判断する（ステップＳ２７，Ｓ２８）。
【００３７】
ここで一致するカーブ部分が無い場合は、バッテリ２の容量不足と判断して、その表示をＬＣＤ５で行う（ステップＳ２９）。例えば、ＬＣＤ５で「バッテリを交換してください」などの画面表示を行い、管理者が新たなバッテリとの交換を行う（ステップＳ３０）。また、ステップＳ２８で一致した場合、時間Ｔ２から終止電圧（１０．５Ｖ）Ｖｏになる時間Ｔ３を求める（ステップＳ３１）。この時間Ｔ３までの電圧対放電容量特性のカーブからバッテリ２の残容量を決定し、この残容量をＬＣＤ５で画面表示する。この場合、これ以降の動作除細動の可能な動作回数を、残容量及び、予め測定してメモリ６に記憶している除細動回路１３の動作時の消費電流から求めて、その画面表示を行う（ステップＳ３２）。
【００３８】
この動作除細動の可能な動作回数の表示は、特に除細動を行う救急現場に向かう前や、その救急現場で確認したい場合に行うことが多いため、操作部１１での指示操作によって、その表示をＬＣＤ５で行うようにすれば良い。
【００３９】
次に、スイッチＳＷ４のオン・オフを繰り返し、予め制御部４に設定された充電開始電圧、例えば、図５に示す終止電圧Ｖｏや不活性化又はメモリ効果などを解消できる電圧に達したと判断した場合（ステップＳ３３）、スイッチＳＷ４をオフのみに設定してバッテリ２に充電を行う。そして、バッテリ２の電圧が、予め設定された規定電圧に達した際にスイッチＳＷ１をオフに切り替える制御を制御部４が行って充電を停止する（ステップＳ３４）。
【００４０】
このように第２参考例では、除細動回路１３での動作電流に対応する負荷ＲＬへの通電時の前回と今回の動作電圧Ｖａ，Ｖｂと時間Ｔ１，Ｔ２でのカーブからバッテリ２の残容量を予想して除細動の動作可能回数を表示し、また、バッテリ２の容量不足を表示しており、その確実な交換が可能になる。さらに、残容量不足時の充電を行うと共に、不活性化又はメモリ効果などによる残容量の低下を回復するようにしている。したがって、救急現場での使用時における除細動の動作回数の制限や残容量の不足が回避され、実際の使用時に確実な動作が可能になる。
【００４１】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
この実施の形態の構成は図１に示す第１参考例と同様である。
図６は周囲温度を考慮した残容量予想表示／充電の制御における要部の処理手順を示すフローチャートである。図１及び図６において、この実施の形態では、第２参考例での残容量予想表示／充電制御を、周囲温度の変化によるバッテリ２の電圧対放電容量特性の変動を考慮して制御している。
【００４２】
まず、第２参考例での残容量予想表示／充電制御と同様にステップＳ２０からステップＳ２６までを処理する。すなわち、スイッチＳＷ４のオン・オフを連続して繰り返し、そのオン時の擬似負荷ＲＬにバッテリ２から電流を流した際の動作電圧をメモリ６に順次記憶する。そして、図５に示す前回と今回の擬似負荷ＲＬへの通電時の動作電圧Ｖａ，Ｖｂを読みだし、この実施の形態の特有のルーチン（ステップＳ４０，Ｓ４１）を処理する。
【００４３】
このルーチンでは温度検出回路１０からの検出温度を制御部４が取り込む（ステップＳ４０）。そして、メモリ６に予め記憶しているバッテリ２の電圧対放電容量特性データ中から、今回の検出温度に対応した電圧対放電容量特性データを読みだす（ステップＳ４１）。
【００４４】
図７はバッテリ２の温度変化に対する電圧対放電容量特性図である。図７において、この例はマイナス（−）２０℃，０℃，２０℃，６０℃の電圧対放電容量特性データが示されている。このメモリ６に記憶している電圧対放電容量特性データ中から、今回測定した温度に近い電圧対放電容量特性データを読みだす。なお、この今回測定した温度に近い電圧対放電容量特性データの読みだしに代えて、今回測定した温度に対応する電圧対放電容量特性データを、温度に近い電圧対放電容量特性データを参照して新たに作成して用いても良い。
【００４５】
この後は、第２参考例と同様にステップＳ２７からステップＳ３４までを処理する。すなわち、動作電圧Ｖａ，Ｖｂと、時間Ｔ１，Ｔ２のカーブと電圧対放電容量特性のカーブを比較し、一致するカーブ部分が無い場合は、バッテリ２の容量不足と判断して、その表示をＬＣＤ５で行う。また、一致するカーブ部分が有る場合、図５に示す時間Ｔ２から終止電圧Ｖｏになる放電容量の時間Ｔ３を求め、その残容量を決定して、これ以降の動作除細動の可能な動作回数などを画面表示する。また、図５に示す終止電圧Ｖｏや不活性化又はメモリ効果などを解消できる電圧に達した場合に、バッテリ２に充電し、規定電圧に達した際に充電を停止する。
【００４６】
このように、本実施の形態では、今回測定した温度に対応する電圧対放電容量特性データに基づいて、第２参考例と同様の残容量の予想表示及び充電の制御が行われるので、救急現場や保管場所の周囲温度に対応した、より正確な残容量の予想表示及び充電の制御が可能になる。
【００４８】
【発明の効果】
請求項１記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置によれば、除細動回路の動作に対応する擬似負荷へ通電し、この前回及び今回の動作電圧の値と、それぞれの時間に対応する電圧変化カーブが、予め記憶している電圧対放電容量特性データのカーブ部分と一致しない場合にバッテリの容量不足を表示し、また、一致するカーブ部分がある場合に、その電圧対放電容量特性データからバッテリの残容量を予想して除細動の動作可能回数を表示しているため、バッテリの容量不足による交換時期が確実に判明すると共に、残容量不足時の充電が確実に行われる。さらに、除細動を行う救急現場に向かう前や、その現場で除細動の動作可能回数が確実に判明できるようになる。
さらに請求項１記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置によれば、予め記憶した複数の電圧対放電容量特性データ中から、検出温度に対応する電圧対放電容量特性データを読みだして、スイッチング手段をオン・オフ制御したときのオン時のバッテリの電圧変化カーブと比較しているため、今回測定した温度の電圧対放電容量特性に基づいた、より正確な残容量の予想表示及び充電制御が救急現場や保管場所の周囲温度に対応して出来るようになる。
【００４９】
請求項２記載の除細動器におけるバッテリ電源制御装置によれば、擬似負荷への断続した通電で不活性化、メモリ効果が解消する電圧に低下した際にバッテリへの充電を行っているため、不活性化又はメモリ効果などによる残容量の低下を回復できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の除細動器におけるバッテリ電源制御装置の第１参考例の構成を一部回路で示すブロック図である。
【図２】  第１参考例での残容量不足表示の制御動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】  第１参考例にあって擬似負荷への通電の状態を示す電圧対通電時間を説明するための図である。
【図４】  第２参考例での残容量予想表示／充電制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】  第２参考例にあってバッテリの残容量予想表示の制御を説明するための図である。
【図６】  本発明の実施の形態での残容量予想表示／充電を、周囲温度を考慮して制御する要部動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】  第１参考例にあってバッテリの温度変化に対する電圧対放電容量特性図である。
【図８】  従来例にあってＮｉＣｄバッテリの電圧と放電容量を示す特性図である。
【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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