(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を挿入部先端に設けた内視鏡において、
上記挿入部先端は、固体撮像素子を保持する先端部本体と、この先端部本体に組み付けられる先端枠と、この先端枠の外側に配置される外装用先端筒部材とを備え、上記先端枠と上記先端筒部材を金属製の略円筒状の部品で構成するとともに、上記先端枠の内部に上記先端部本体を配置し、更に、上記先端部本体を電気的絶縁性のある素材で形成したことを特徴とする内視鏡。
【請求項２】
上記先端枠と上記先端部本体を組み合わせたとき、その部材間に形成した空間にライトガイドを配置したことを特徴とする請求項１の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は挿入部先端に固体撮像素子を設けた電子式内視鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子式内視鏡は術者が把持・操作する部位である操作部、体腔内に挿入する部位である挿入部及び上記操作部から延出したユニバーサルコードに設けられたコネクタを備えて構成される。内視鏡を使用するときは上記コネクタを光源装置や画像処理装置に接続する。挿入部の先端部位には体腔内を照明する照明光を導入するライトガイドや体腔内視野を撮像する撮像ユニット等が設けられ、照明した体腔内視野を撮像してその像をモニタ等に表示して観察するようになっている。
【０００３】
ところで、挿入部の先端部を構成する部材はその強度上金属で作られる。このため、何らの電気的絶縁処理を施さないと、体腔内で電気メス等の高周波処置具と併用して患部の処置を行うとき、高周波処置具の電極に接触している体液に高周波処置具に流れている高周波電流が漏洩し、この体液を通して漏洩した高周波電流が挿入部先端金属部分の露出箇所より内視鏡に流れ込み、操作部側へ流れてしまい、焼灼部位に十分な高周波電流が流れず、有効な処置ができない。また、固体撮像素子に高周波電流が流れた場合にはその固体撮像素子自体に異常をきたす虞がある。
【０００４】
そこで、これらの不都合を解決するため、例えば、特開平８−２９９２５８号公報に示されるように金属製の先端部材および挿入部外周を絶縁カバーおよび外装チューブで完全に覆うことで電気的に絶縁したり、特開２００１−４６３２２号公報に示されるように固体撮像素子と先端部材との間にセラミック製の絶縁枠を介在して設けて電気的に絶縁するようにしたり、あるいは特開昭６３−３１３９７０号公報に示されるように先端部材全体を一体にモールド成形したものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−２９９２５８号公報に示される方式では先端部材および挿入部外周に絶縁部材を被覆するものであるため、その絶縁部材の厚み分、先端部が肉増しになる。また、その結果、挿入部の先端面から湾曲部までの先端硬質長が長くなったり、挿入部外径が太くなったりして、内視鏡の操作使用上、不利な構造になっていた。また、絶縁部材を被覆する方式であるため、部品数が増え、また、それらの組立作業が煩雑になるなどのデメリットもあった。
【０００６】
特開２００１−４６３２２号公報に示される方式では先端部材に固定された金属製のレンズ枠と固体撮像素子の両者を、別部材の絶縁枠を介して連結固定するため、絶縁枠はそれ自体の強度を持たせるようその厚肉を厚く形成する必要が生じる。その結果、撮像ユニット自体が大型化してしまい、挿入部を細径化するには不利な構造であった。また、この形式ではレンズ枠と固体撮像素子とは正確に位置決めして接合する必要があるため、絶縁枠を含む各部品に高度の寸法精度が要求され、部品原価が高くなるなどのデメリットもあった。
【０００７】
特開昭６３−３１３９７０号公報に示される方式では先端部本体全体が樹脂で一体にモールド成形したものであるため、先端部本体の強度が一般に乏しくなり、耐性上、問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、挿入部の外径を太くすることなく、かつ簡単・安価・強固な構造で内視鏡先端部と固体撮像素子との間の電気的絶縁対策を確実にとることができ、また、挿入部の先端部における限られた面積の中に、照明光を導光するライトガイドを効率よく配置可能であり、挿入部の細径化も同時に達成することのできる内視鏡を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、固体撮像素子を挿入部先端に設けた内視鏡において、上記挿入部先端は、固体撮像素子を保持する先端部本体と、この先端部本体に組み付けられる先端枠と、この先端枠の外側に配置される外装用先端筒部材とを備え、上記先端枠と上記先端筒部材を金属製の略円筒状の部品で構成するとともに、上記先端枠の内部に上記先端部本体を配置し、更に、上記先端部本体を電気的絶縁性のある素材で形成したことを特徴とする内視鏡である。
請求項２に係る発明は、上記先端枠と上記先端部本体を組み合わせたとき、その部材間に形成した空間にライトガイドを配置したことを特徴とする請求項１の内視鏡である。
このような構成の発明によって、簡単・安価・強固な構造で、挿入部先端と固体撮像素子の確実な絶縁効果を得るとともに、挿入部の細径化も同時に達成可能とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態に係る内視鏡を、図１乃至図１１を参照して具体的に説明する。
【００１１】
図１は本実施形態の内視鏡装置全体を示す斜視図、図２はその内視鏡の挿入部先端面を拡大して示す正面図、図３はその挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図２のＡ−Ａ線沿う面で縦断して示す断面図、図４は上記挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図２のＢ−Ｏ線に沿う面で縦断して示す断面図、図５は上記挿入部を図３のＣ−Ｃ線に沿う面で横断して示す断面図、図６は上記挿入部を図３のＤ−Ｄ線に沿う面で横断して示す断面図、図７は上記挿入部を図３のＥ−Ｅ線に沿う面で横断して示す断面図、図８は上記挿入部の先端部材と湾曲管との接合部における部分を図７の矢視Ｆの向きから見た外観図、図９は上記挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図５のＯ−Ｆ線に沿う面で縦断して示す断面図、図１０は上記挿入部の先端における位置決めピンを図９の矢視Ｇの向きから見た図、図１１は上記挿入部の先端部品を分解して示す斜視図である。
【００１２】
（構成）図１に示すように本実施形態の内視鏡１は例えば先端部側にＣＣＤ等の固体撮像素子を有する撮像ユニットを内蔵した細長な挿入部２と、この挿入部２の基端に設けられた把持部を兼ねる操作部３と、この操作部３の基端側から延設されたユニバーサルケーブル４と、このユニバーサルケーブル４の後端部に設けられ図示しない光源装置に接続されるライトガイドコネクタ５と、このライトガイドコネクタ５の側壁部から延出されたカメラケーブル６と、このカメラケーブル６の延出先端部に設けられ図示しないカメラコントロールユニット（以下ＣＣＵと呼ぶ）に接続されるカメラコネクタ７とを主な部分として構成されている。
尚、上記カメラコネクタ７が接続される図示しないＣＣＵには図示しないモニタが接続されるようになっていて、被検部の光学像を撮像ユニットの固体撮像素子で撮像した後、上記ＣＣＵで信号処理し、上記モニタでその被検部の画像を表示するようになっている。
【００１３】
上記挿入部２は最先端位置に先端部８を設け、この先端部８の基端に隣接して湾曲自在な湾曲部９を連設しており、さらに湾曲部９の基端に隣接して長尺で硬性の硬性部１０を連設した構成である。上記操作部３は硬性部１０の基端に連結される。操作部３の挿入部側部位は術者が内視鏡１を把持する把持部としてのグリップ１１を構成している。グリップ１１よりも手元側に位置する操作部３の部分には上記湾曲部９を異なる向きにそれぞれ湾曲操作するための２つの湾曲操作レバー１２ａ，１２ｂが設けられている。これらの湾曲操作レバー１２ａ，１２ｂをそれぞれ回動する操作を行なうことで、上記湾曲部９を湾曲することができる。上記湾曲操作レバー１２ａ，１２ｂに隣接する位置にはその湾曲操作レバー１２ａ，１２ｂを所望の位置で固定（すなわち湾曲状態を所望の状態で固定）するための湾曲固定レバー１３ａ（湾曲操作レバー１２ｂに対する湾曲固定レバー１３ｂについては不図示）が設けられている。上記グリップ１１には図示しないＶＴＲなどの映像記録装置や図示しないＣＣＵなどを遠隔操作する複数のリモートスイッチ１４が設けられている。
【００１４】
上記ライトガイドコネクタ５の側壁面には内視鏡本体の内外の連通状態を選択可能な通気口金１５が設けられていて、この通気口金１５より内視鏡本体内に空気を供給し、内視鏡１を水中に浸漬することにより気泡の漏れ等によって内視鏡１の水漏れ検査できるようになっている。通気口金１５は通常、閉塞されており、これによって内視鏡１の内部に水が浸入しない水密な状態にある。
【００１５】
上記挿入部２には主に湾曲部９の保護用としての保護シース１６が装着できる。この保護シース１６は可撓性の高いチューブ状のシース１７の部分と、そのシース１７の基端部に設けられた口元部１８の部分とから成る。上記挿入部２の先端部８を上記口元部１８の開口部分より差し込んで挿入部２をシース１７内に挿通させ、口元部１８の開口端部内面に設けた係合凸部１９をグリップ１１の先端側に設けたグリップ凸部２０を乗り越えて操作部３に係合させることで保護シース１６を内視鏡１に装着した状態で固定できるようになっている。
【００１６】
図２乃至図４に示すように上記挿入部２の先端部８には体腔内の被検部を照明するための照明光を導光して先端面に固定した照明窓２１から照明光を被検部に照射する照明光学系としてのライトガイド２２と、このライトガイド２２からの照明光で照明された被検部の光学像を取り入れ、ＣＣＤ等の固体撮像素子２３に結像させる対物光学系として、レンズ群２４を金属製のレンズ枠２５に組み込んだ構成の対物レンズ系２６と、上記固体撮像素子２３を内蔵した撮像部２７を備えた撮像ユニット２８とが設置されている。このライトガイド２２と撮像ユニット２８はいずれも上記先端部８の先端部本体２９に固定されている。ここで、ライトガイド２２は例えばライトガイドファイバ束によって形成され、そのファイバ束の断面形状はその端部近傍を接着剤などを用いて規定の形状に成形し、その他は変形自在なものである。
【００１７】
上記撮像ユニット２８の外装部品はそのユニット外径を小さく、かつ強度をもたせるため、金属製の薄肉円管部材３１より構成される。上記撮像ユニット２８の外周面は例えば樹脂製の電気的絶縁性チューブ３２で被覆されており、このチューブ３２で外装金属部との電気的絶縁をとっている。
【００１８】
上記撮像ユニット２８において、上記固体撮像素子２３の後ろ側には電子回路基板３３を介して撮像ケーブル３４が接続されている。この撮像ケーブル３４は内視鏡１の挿入部２、操作部３、ユニバーサルケーブル４、ライトガイドコネクタ５及びカメラケーブル６内を通じて、上記カメラコネクタ７に導かれ、そのカメラコネクタ７により図示しないビデオプロセッサ等に接続される。
【００１９】
図１１に示すように、上記挿入部２の先端部８の基体は大きく分けて、上記先端部本体２９と、この先端部本体２９に被嵌される略円筒状の先端枠３５と、この先端枠３５に外装部分として被嵌される略円筒状の先端円筒部材３６の３つの先端部品により構成されている。
【００２０】
上記先端部本体２９は樹脂やセラミックなどの電気的導電性の無い素材により形成されている。先端部本体２９の略中央には上記撮像ユニット２８の先端部分を嵌入して、上記撮像ユニット２８を水密的に固定する対物収納孔３７が形成されている。図３及び図５に示すように、先端部本体２９には対物収納孔３７に直交するようにネジ孔３８が形成されており、そのネジ孔３８には先端部本体２９の下方からビス３９がねじ込まれ、このビス３９によって撮像ユニット２８を先端部本体２９に固定する。このビス固定後はねじ込み部の水密を確保するため、残ったネジ孔３８内には充填材４１を密に充填する。
【００２１】
図１１に示すように、先端部本体２９の外周部には接着剤などで断面形状を略矩形の形状に成形することにより上記ライトガイド２２の端部が配置される略矩形溝のライトガイド受け部２９ｂが形成されている。また、挿入部２の先端面として外部に露出する面側の、上記ライトガイド受け部２９ｂが形成された位置には平板ガラスより成る照明窓２１を落とし込むための段部２９ｄが形成されている。この段部２９ｄが切り欠かれていない部分はフランジ状の部分として残り、このフランジ部２９ｅは上記先端枠３５を組み付ける際の突き当て位置決め部となる。また、図１１に示すように先端部本体２９の他の外周部には上記３部品の位置決め用としてのピン４０を係入する位置決め穴２９ｃが所定の位置に設けられている。
【００２２】
上記先端枠３５は薄肉で金属製の円管形状を成し、その一端は段付き肉厚部３５ｃとし、その開口部には上記先端部本体２９を嵌入したとき、各々の端部が同面となるよう先端部本体２９のフランジ部２９ｅが当接する当接部３５ａを形成している。他端側からは一定幅のスリット状の切欠き部３５ｂを設け、図６に示すように撮像ユニット２８の最大外径の周辺部分を入り込ませて撮像ユニット２８と先端枠３５の干渉を無くし、挿入部外径寸法を小さく抑えている。さらに先端枠３５には上記ピン４０を係入させる穴３５ｄが所定の位置に設けられていて、上記ピン４０により、先端部本体２９と先端枠３５の位置を決めるようになっている。
【００２３】
図１１に示すように上記先端円筒部材３６は金属製の薄肉円管状を成しており、その先端側筒状部分は上記先端枠３５の外周にぴったりと嵌入する内径の太径筒部３６ａとなっている。先端円筒部材３６の後端側部分は段付きの細径部３６ｂとなっている。先端円筒部材３６の太径筒部３６ａにおける先端部分にはスリット３６ｃが形成されている。上記スリット３６ｃの幅は上記ピン４０の細径部４０ａの直径と略等しい。そして、先端円筒部材３６内に先端枠３５を嵌入させ、先端円筒部材３６の先端が先端枠３５の肉厚部３５ｃの段付き部に当接する際、先端円筒部材３６のスリット３６ｃに上記ピン４０の細径部４０ａを係入させるようにして相互の位置関係を決めるようになっている。
【００２４】
すなわち、図９及び図１０に示すように、上記ピン４０を先端部本体２９と先端枠３５の位置決め穴３５ｄに嵌め込んだのち、上記先端枠３５の外周面に突き出した上記ピン４０の細径部４０ａを、その直径と略等しい幅のスリット３６ｃに係入させるようにして先端円筒部材３６を先端枠３５に組み付けることにより、上記３つの先端部品相互の位置を決めると共に上記ピン４０の脱落を防止する。さらに上記ピン４０は先端部本体２９が先端枠３５から脱落することを防止する。なお、先端枠３５と先端円筒部材３６との接合は両者の嵌合長さを十分にとることによって接着面積を増し、両者の接着強度を確保する。
【００２５】
上記先端円筒部材３６の他端側部分は段付き細径部３６ｂを成しているが、この段付き細径部３６ｂには図３に示すように挿入部２の湾曲部９の外装芯部材を構成する節輪４３の最先端に位置するものの一端部分が嵌合しており、さらに両者は接着固定される。このとき、図７及び図１１に示すように、節輪４３に内嵌する段付き細径部３６ｂの所定位置にはカシメ孔４４が設けられており、細径部３６ｂに外嵌する上記節輪４３の同位置部分をＵ字状に切欠くことによって節輪４３に舌片４５を設ける（図８を参照）。この舌片４５は図７のように上記カシメ孔４４に係入するように内側に折り曲げる。上記カシメ孔４４に舌片４５を係止しているため、万一、部品同士の接着部が剥離することがあっても部品同士が離脱することが無い。
【００２６】
上記舌片４５は節輪４３の円周方向に向かって舌部が設けられるため、上記先端円筒部材３６と上記節輪４３の嵌合代を短く構成し、結果として先端硬質長の短縮を図ることができる。仮に、舌片４５の舌部を挿入部２の長手方向に設けると、充分な折り曲げ代を確保するために嵌合代は舌片４５の長さに必然的に合わせて長くする必要がある。この場合、節輪４３の開口端が舌片４５の折曲げ部に近いと、開口部が変形してしまう虞があるため、さらに長手方向に十分な余裕が必要となる。
【００２７】
内視鏡１の挿入部２の先端部８において一端部分を固定したライトガイド２２はその基端が上記ライトガイドコネクタ５に固定され、図示しない光源装置からの照明光をそのライトガイド２２を通じて挿入部先端まで導光する。ライトガイド２２の先端部分は左右に分かれて上記先端部本体２９の略矩形溝のライトガイド受け部２９ｂ内に密な状態でそれぞれ配置される。上記先端部本体２９と上記先端枠３５とで構成される凹部空間内に配置される。つまり、上記先端部本体２９と上記先端枠３５を組み合わせたとき、その部材間に位置して形成される空間内に照明用のファイバー束のライトガイド２２が密に配置される。
【００２８】
そして、このライトガイド２２を通じて送り込まれた照明光は先端部８の端部において上記先端部本体２９と上記先端枠３５とで構成される凹部（すなわち上記ライトガイド２２の出射端部）に接着固定された照明窓２１（図２を参照）を通して被検部に出射される。
【００２９】
また、図４および図６に示すように上記ライトガイド２２は挿入部２の先端部８に配置されるが、この場合、先端枠３５の内部において、上記撮像ユニット２８を避けた部位及び空間を利用して効率良く配置されるため、挿入部２の細径化を達成する。また、ライトガイド２２を略矩形（扁平）に成形することで、先端部８内のデットスペースをより少なくすることができる。さらに図４に示すように撮像ユニット２８の最大外径部分を避けるように長手方向に沿ってライトガイド成形部をＳ字状にして配置し、その組立性を向上させている。また、ライトガイド２２の成形部に組立時や湾曲操作時のストレスがかかってもライトガイド２２の素線を折れにくくするために先端枠３５の長手方向全長にわたり、その先端枠３５の内周面とライトガイド２２との側面を接着固定するようにする。
【００３０】
また、先端部８にライトガイド２２を配置するためにはその先端部８にライトガイド成形部と略同形状の挿通孔が必要になるが、本実施形態においては先端部本体２９と先端枠３５の２部品の組み合せにより出来る空間を利用して矩形（或いは円形以外の異形)の挿通孔を形成している。
【００３１】
（作用）本構成の内視鏡観察下において、高周波処置具を用い、治療を行う。高周波処置具の通電中、内視鏡１の挿入部２が患者の組織に触れても、内視鏡１の先端部８と撮像ユニット２８とは非導電性の先端部本体２９が介在しているので、撮像ユニット２８を経由して内視鏡側に高周波電流が漏洩することが無い。また、挿入部外装金属はコネクタ部で電気的に絶縁されているため、光源装置あるいはビデオプロセッサに高周波電流が漏洩することがない。
【００３２】
（効果）本実施形態においては先端部品を複数の部品で構成し、また、撮像ユニット２８を保持する先端部品としての先端部本体２９を電気的絶縁部材で構成したことにより、挿入部外装と撮像ユニット２８の間に確実な絶縁効果が得られるため、安全・確実な高周波処置が可能となる。さらに、挿入部先端や挿入部外周に絶縁被覆部材を設ける必要がないので、先端硬質長を短くかつ挿入部外径を細くすることができ、内視鏡の操作性向上につながる。また、従来、撮像ユニット内部に設けていた寸法精度が要求される絶縁部品が不要となるので原価低減や撮像ユニット自体の組立作業の簡略化が可能となる。
【００３３】
固体撮像素子２３とレンズ枠２５との間に絶縁部材を介在させる必要が無く、薄肉の金属枠で接合させることができるので挿入部２の細径化が可能となる。
【００３４】
複数部品で構成した先端部品のうち、非導電性の先端部本体２９を外装する先端枠３５や先端円筒部材３６等の先端部品を金属パイプで構成することにより、十分な強度を確保することができる。
【００３５】
挿入部２を細径化するために、その先端部８におけるスペースの有効利用を計り、略矩形（或いは円形以外の異形）のライトガイド２２を先端部８に配置させる場合、１部品にライトガイド固定用の挿通孔を精度良く加工することは非常に難しく、加工コストも高くなる。しかし、本実施形態においては２部品の接合部分に略矩形孔を形成するようにしたので、その加工が容易となり、加工コストが低減される。
【００３６】
尚、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、他の形態にも適用が可能である。
【００３７】
＜付記＞
付記項１．固体撮像素子を挿入部先端に設けた内視鏡において、
上記挿入部先端を複数の先端部品を組み合せて構成し、そのうち少なくとも上記固体撮像素子を保持する先端部品を電気的絶縁性のある素材で形成したことを特徴とする内視鏡。
付記項２．上記挿入部先端を構成する複数部品のうち、外装部分の先端部品を金属製の円筒部品で構成するとともに、上記固体撮像素子を保持する先端部品をその金属製の円筒部品の内部に配置したことを特徴とする付記項１の内視鏡。
付記項３．上記金属製の円筒部品と上記固体撮像素子を保持する先端部品の組み合わせることによって形成される空間に照明用のファイバー束を配置したことを特徴とする付記項１の内視鏡。
【００３８】
付記項４．上記複数の先端部品の各々に対し、相互の組付け状態を規定するための位置決め手段を設けた付記項１の内視鏡。
付記項５．上記位置決め手段が、太径部と細径部とを有する段付き形状のピン部材と、これが嵌入あるいは係合する先端部品に設けた孔あるいはスリットであり、上記ピン部材の細径部が上記先端部品の最外装部品に設けたスリットに係入するよう構成した付記項４の内視鏡。
付記項６．先端部品とこれに連接する挿入部との接合がパイプ状部品の嵌合からなり、内嵌する部品に設けた孔に対し、外嵌する部品にＵ字状のスリットを設けて形成した舌片を折り曲げ、係合させるようにした付記項１の内視鏡。
付記項７．上記舌片の方向を、上記パイプ状部品の円周方向に設けた付記項６の内視鏡。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な構造、少ない部品数で、挿入部外径の細径化を図りつつ、挿入部外装と撮像ユニットの間の確実な電気的絶縁を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置全体を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る内視鏡の挿入部先端面を拡大して示す正面図である。
【図３】本実施形態に係る内視鏡の挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図２のＡ−Ａ線沿う面で縦断して示す断面図である。
【図４】上記挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図２のＢ−Ｏ線に沿う面で縦断して示す断面図である。
【図５】上記挿入部を図３のＣ−Ｃ線に沿う面で横断して示す断面図である。
【図６】上記挿入部を図３のＤ−Ｄ線に沿う面で横断して示す断面図である。
【図７】上記挿入部を図３のＥ−Ｅ線に沿う面で横断して示す断面図である。
【図８】上記挿入部の先端部材と湾曲管との接合部における図７の矢視Ｆの向きから見た外観図である。
【図９】上記挿入部の先端近傍部分をその長手方向に沿って図５のＯ−Ｆ線に沿う面で縦断して示す断面図である。
【図１０】上記挿入部の先端における位置決めピンを図９の矢視Ｇの向きから見た図である。
【図１１】上記挿入部の先端部品を分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１…内視鏡
２…挿入部
３…操作部
４…ユニバーサルケーブル
５…ライトガイドコネクタ
６…カメラケーブル
７…カメラコネクタ
８…先端部
９…湾曲部
１０…硬性部
１１…グリップ
２１…照明窓
２２…ライトガイド
２３…固体撮像素子
２６…対物レンズ系
２７…撮像部
２８…撮像ユニット
２９…先端部本体
３３…電子回路基板
３４…撮像ケーブル
３５…先端枠
３６…先端円筒部材
３６…円筒部材
【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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