特許第6482810号(P6482810)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6482810
(24)【登録日】2019年2月22日
(45)【発行日】2019年3月13日
(54)【発明の名称】姿勢保持装置
(51)【国際特許分類】
   A61F 5/01 20060101AFI20190304BHJP
   A61F 5/02 20060101ALI20190304BHJP
   B25J 11/00 20060101ALI20190304BHJP
【FI】
   A61F5/01 N
   A61F5/02 N
   B25J11/00 Z
【請求項の数】5
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2014-201639(P2014-201639)
(22)【出願日】2014年9月30日
(65)【公開番号】特開2016-67699(P2016-67699A)
(43)【公開日】2016年5月9日
【審査請求日】2017年8月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】592070649
【氏名又は名称】パナソニック デバイスSUNX竜野株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】林 正彦
(72)【発明者】
【氏名】林 繁樹
(72)【発明者】
【氏名】竹本 圭吾
(72)【発明者】
【氏名】小川 真
(72)【発明者】
【氏名】中嶋 悠貴
【審査官】 須賀 仁美
(56)【参考文献】
【文献】 特開2011−251057(JP,A)
【文献】 特開平05−042174(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61F5/01−5/02
B25J1/00−21/02
A61H1/00−5/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
本体部と、
前記本体部に対して回転自在に取り付けられるアーム部と、
前記アーム部に連結され、前記アーム部の回転軸線を中心として回転するギア部と、
前記アーム部と前記ギア部との間に介在し、前記ギア部に対する前記アーム部の相対回転方向を第1の回転方向に規制するワンウェイクラッチと、
前記本体部に対して前記ギア部を回転させる駆動力を前記ギア部に伝達する駆動部であって、前記ギア部を回転させる方向が前記第1の回転方向とは反対方向となる第2の回転方向である前記駆動部と、
前記駆動部による前記ギア部の回転と停止とを切り替える制御部と、
を備え
前記本体部に対する前記アーム部の回転角度が所定の角度にあることを検知して検知信号を出力する検知部を更に備え、
前記制御部は、前記検知部から検知信号が入力されたことを条件に、前記駆動部の動作を停止させる姿勢保持装置。
【請求項2】
前記検知部及び該検知部の検知対象となる被検知部のうち、一方の部材は、前記アーム部の回転軸線を中心とした周方向における位置が前記本体部に対して固定され、他方の部材は、前記アーム部に連動して前記回転軸線を中心とした周方向に周回する
請求項に記載の姿勢保持装置。
【請求項3】
前記他方の部材は、前記アーム部に対して係合する係合状態と、前記アーム部に対して係合しない非係合状態との間で切替可能に構成されている
請求項に記載の姿勢保持装置。
【請求項4】
前記他方の部材は、前記姿勢保持装置の外装の外側から操作可能な操作部を有する
請求項に記載の姿勢保持装置。
【請求項5】
前記操作部は、前記アーム部の回転径方向において前記回転軸線よりも前記アーム部の先端側に位置する
請求項に記載の姿勢保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業者の姿勢を保持する姿勢保持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、この種の姿勢保持装置として、例えば特許文献1に記載の装置が知られている。この装置では、作業者の腕部に取り付けられるアーム部が円板状の回転板とともに回転し、かつ、アーム部の先端が基板の上方および下方に変位するように構成されている。また、基板には、ソレノイドへの通電の有無に応じて回転板の径方向に進退するストッパーが設けられている。このストッパーは、ソレノイドが非通電状態にあるときには回転板の径方向内側に進入して回転板に形成された凸部に当接することによりアーム部の回転を規制する。そして、回転規制されたアーム部によって作業者の腕部の高さが保持される。その一方で、ストッパーは、ソレノイドが通電状態にあるときには回転板の径方向外側に退避して凸部から離間することによりアーム部に対する回転規制を解除する。
【0003】
また、この装置では、アーム部を基板に締結するボルトが、回転板の周方向に長く延びる長孔に挿通されている。そのため、この長孔内でのボルトの挿通位置を変更すると、ストッパーが回転板の凸部に当接するときの回転板の回転角度が変化するため、この回転板と一体となって回転するアーム部の回転範囲を調整することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2014−113317号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記文献に記載の装置では、回転板に形成された長孔の範囲内でしかボルトの挿通位置を変更することができないため、アーム部の回転範囲の調整量にも自ずと制約があり、アーム部を任意の位置で固定することができないという問題があった。
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーム部を任意の位置で固定することのできる姿勢保持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する姿勢保持装置は、本体部と、前記本体部に対して回転自在に取り付けられるアーム部と、前記アーム部に連結され、前記アーム部の回転軸線を中心として回転するギア部と、前記アーム部と前記ギア部との間に介在し、前記ギア部に対する前記アーム部の相対回転方向を第1の回転方向に規制するワンウェイクラッチと、前記本体部に対して前記ギア部を回転させる駆動力を前記ギア部に伝達する駆動部であって、前記ギア部を回転させる方向が前記第1の回転方向とは反対方向となる第2の回転方向である前記駆動部と、前記駆動部による前記ギア部の回転と停止とを切り替える制御部と、を備える。
【0008】
この構成によれば、ギア部を回転させる駆動部の動作が停止しているとき、アーム部の回転方向は第1の回転方向のみに規制される。すなわち、第2の回転方向に沿ったアーム部の回転は、駆動部によるギア部の回転によって可能となるものの、駆動部によるギア部の回転が停止すると、第2の回転方向に沿ったアーム部の回転は規制される。また、駆動部の動作が開始されると、ギア部の第2の回転方向への回転も開始されて、アーム部の回転規制が解除される。そのため、アーム部の回転を規制する位置を調整し直すことが可能となる。すなわち、駆動部によるギア部の回転と停止とを切り替えることにより、アーム部を任意の位置で固定することができる。
【0009】
上記姿勢保持装置は、前記本体部に対する前記アーム部の回転角度が所定の角度にあることを検知して検知信号を出力する検知部を更に備え、前記制御部は、前記検知部から検知信号が入力されたことを条件に、前記駆動部の動作を停止させることが好ましい。
【0010】
この構成によれば、アーム部の回転操作に連動して、アーム部の回転規制が無い状態からアーム部の回転規制が有る状態へ切り替わる。そのため、アーム部の回転角度を簡易な操作を通じて所定の角度に保持することができる。
【0011】
上記姿勢保持装置において、前記検知部及び該検知部の検知対象となる被検知部のうち、一方の部材は、前記アーム部の回転軸線を中心とした周方向における位置が前記本体部に対して固定され、他方の部材は、前記アーム部に連動して前記回転軸線を中心とした周方向に周回することが好ましい。
この構成によれば、アーム部の回転操作に連動して回転軸線を中心とした周方向における検知部及び被検知部の相対位置が変化する。そして、この相対位置の変化が検知部を通じて検知されることにより、アーム部の回転角度が所定の角度に達したか否かを検知することができる。
【0012】
上記姿勢保持装置において、前記他方の部材は、前記アーム部に対して係合する係合状態と、前記アーム部に対して係合しない非係合状態との間で切替可能に構成されていることが好ましい。
【0013】
この構成によれば、検知部及び被検知部のうちの何れかを、アーム部に対する係合状態を解除した状態で回転軸線を中心とした周方向に周回させることにより、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を調整することができる。
【0014】
上記姿勢保持装置において、前記他方の部材は、前記姿勢保持装置の外装の外側から操作可能な操作部を有することが好ましい。
この構成によれば、姿勢保持装置を分解等することなく、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を簡易に調整することができる。
【0015】
上記姿勢保持装置において、前記操作部は、前記アーム部の回転径方向において前記回転軸線よりも前記アーム部の先端側に位置することが好ましい。
この構成によれば、作業者が姿勢保持装置を装着したときに、アーム部の先端側に支持された作業者の肘部の近傍に操作部が配置される。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着した状態で操作部を操作しやすくなることから、アーム部の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部の回転角度を円滑に調整することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、アーム部を任意の位置で固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】姿勢保持装置の一実施の形態の全体構成を示す斜視図。
図2】同実施の形態の姿勢保持装置における保持機構の分解斜視図。
図3】同実施の形態の姿勢保持装置における保持機構の分解斜視図。
図4】(a)は、設定子が回転プレートに対して係合状態にあるときの保持機構の一部の構成を示す斜視図、(b)は、設定子が回転プレートに対して非係合状態にあるときの保持機構の一部の構成を示す斜視図。
図5】保持機構の側面図。
図6】モーターの駆動が停止しているときのアーム部の回転操作方向を示す側面図。
図7】モーターが駆動しているときのアーム部の回転操作方向を示す側面図。
図8】保持機構の動作図であって、(a)は、アーム部が上方に持ち上げられた状態を示し、(b)は、図8(a)に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示し、(c)は、図8(b)に示す状態から設定子が上方に回転操作された状態を示し、(d)は、図8(c)に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示し、(e)は、図8(b)に示す状態から設定子が下方に回転操作された状態を示し、(f)は、図8(e)に示す状態からアーム部の下方への回転が規制された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、姿勢保持装置の一実施の形態について図面を参照して説明する。
図1に示すように、姿勢保持装置は、下側本体部11と、下側本体部11に対して縦フレーム(図示略)を介して上下に連結された上側本体部12とを備えている。下側本体部11は、作業者の腰部に対して着脱自在に装着されるベルト13を有している。また、下側本体部11は、作業者の背部及び肩部に対して後方から掛装される掛装シート14を有している。また、掛装シート14の前面側には、使用者の背部と掛装シート14との間に介在するパッド15が固定されている。また、上側本体部12の両端には左右一対の保持機構16が連結されるとともに、これら一対の保持機構16にはアーム部17が回転可能に保持されている。アーム部17は、作業者の肘部から肩部にかかる上腕部の一部を下方から支持している。
【0019】
次に、保持機構16の構成について図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態では、左右一対の保持機構16は共通の構成を有していることから、以下の説明では左側の保持機構16を例に挙げて説明する。
【0020】
図2及び図3に示すように、保持機構16は、上カバー21及び下カバー22が開口端同士を重ね合わせた状態で固定ボルト23によって締結されることにより、中空状の外装カバー24が構成されている。
【0021】
上カバー21の前端部には、略半円弧状に湾曲した鍔部25が形成されている。この鍔部25は、上カバー21の外側面に回転可能に取り付けられた開閉カバー21Aによって外側から覆われている。また、下カバー22には円形状の開口部26が形成されており、この開口部26を外装カバー24の外側から閉塞するように回転子27が設けられている。回転子27は、開口部26を閉塞する円板状の底板部27Aと、底板部27Aから開口部26を通じて外装カバー24の内側に挿入される円筒状の筒部27B(図2)とを有している。筒部27Bの内側には軸受け部28が固定されている。
【0022】
回転子27の底板部27Aの外側面には、アーム部17の回転中心となる基部17Aが重ね合わされている。また、外装カバー24の内側には、円板状の回転プレート29が回転子27に対して互いの径中心を重ね合わせた状態で収容されている。回転プレート29における回転子27とは反対の裏面側には、回転プレート29の外周に沿う環状ギア部30(図2)が形成されている。そして、回転プレート29、回転子27、及びアーム部17の基部17Aが重ね合わされた状態で、固定ボルト31が外装カバー24の内側から外側に貫通することにより、回転プレート29が回転子27及びアーム部17に対して固定されている。
【0023】
また、回転プレート29と回転子27との間に締結された軸受け部28には、回転プレート29側から回転軸32の第1端部が挿入されている。なお、回転軸32の第1端部と軸受け部28との間にはワンウェイクラッチ33が介設されており、このワンウェイクラッチ33が回転軸32に対する回転子27の相対回転方向を一方向のみに規制している。
【0024】
回転軸32の外周側には、設定子34が配置されている。設定子34は、回転軸32が挿通される円形状の掛止孔35を有する環状部36と、環状部36から外側に向けて直線状に延出される延出部37とを有している。
延出部37における回転プレート29との対向面には、回転プレート29の環状ギア部30に沿って円弧状に延びる第1凸部38が突設されている。また、第1凸部38の先端面には環状ギア部30に対して回転軸32を中心とした周方向に噛み合う噛合爪39(図3)が形成されている。
【0025】
また、延出部37における第1凸部38よりも先端側には、回転軸32を中心とした周方向に沿って円弧状に延びる第2凸部40が突設されている。下カバー22には、回転検知基板42が固定ボルト41によって固定されている。第2凸部40と回転軸32との間の距離は、回転検知基板42と回転軸32との間の距離と等しい。また、第2凸部40の先端面にはマグネット43(図3)が埋設されている。
そして、回転検知基板42に搭載された磁気センサが回転軸32の軸線方向においてマグネット43に対して対向する位置に配置されると、モーター44に内蔵されたモーター制御部45(図6)に検知信号が入力されてモーター44の回転が停止される。なお、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43から外れた位置に配置されている間は、モーター制御部45を通じてモーター44の回転が維持される。
【0026】
なお、図4(a)及び図4(b)に示すように、掛止孔35は回転軸32よりも一回り大きく形成されており、掛止孔35と回転軸32との間には隙間が確保されている。そのため、設定子34は、この隙間の分だけ回転軸32に対して軸線方向と交差する方向に位置をずらすことが可能となっている。
【0027】
そして、図4(a)に示すように、設定子34は、掛止孔35における延出部37側の孔縁を回転軸32に接近させた状態では、第1凸部38に形成された噛合爪39が回転プレート29の環状ギア部30に対して噛み合うことによりアーム部17に対して係合し、アーム部17と連動して回転するようになる。
【0028】
また、図4(b)に示すように、設定子34は、掛止孔35における延出部37とは反対側の孔縁を回転軸32に接近させた状態では、第1凸部38に形成された噛合爪39が回転プレート29の環状ギア部30から外れてアーム部17に対する係合が解除されることにより、アーム部17とは連動して回転しなくなる。そのため、図5に示すように、設定子34は、開閉カバー21Aが開いた状態で上カバー21の鍔部25と下カバー22との間の隙間を通じて外装カバー24の外側に露出した延出部37の先端部37A(操作部)をスライド操作することにより、回転軸32を中心とした周方向に回転操作することが可能となる。なお、設定子34の延出部37の先端部37Aは、アーム部17の回転径方向において回転軸32よりもアーム部17の先端側に位置しており、アーム部17の可動角度範囲と、設定子34の延出部37の先端部37Aの可動角度範囲は重なっている。
【0029】
図6に示すように、回転軸32の第2端部はウォームギア46に対して嵌合されている。そして、本実施の形態では、回転軸32及びウォームギア46により、アーム部17の回転軸線を中心として回転するギア部が構成されている。また、ウォームギア46の外周に形成されたギア歯46Aには、モーター44の出力軸47の先端に形成されたギア歯47Aが噛合している。そして、モーター44の駆動が停止した状態では、ウォームギア46の回転も停止しており、回転軸32の回転も停止している。そのため、アーム部17は、回転軸32を中心として回転する方向であって、アーム部17の先端を上げる方向である第1の回転方向R1には回転可能であるものの、アーム部17の先端を下げる方向である第2の回転方向R2には回転不能となる。
【0030】
その一方で、図7に示すように、モーター44の駆動に伴って出力軸47が回転すると、その回転駆動力がウォームギア46に伝達されてウォームギア46が第2の回転方向R2に回転し、ウォームギア46の回転に伴って回転軸32も第2の回転方向R2に回転する。そのため、アーム部17は、回転軸32を中心として回転する方向であって、アーム部17の先端を上げる方向である第1の回転方向R1に回転可能であるだけでなく、アーム部17の先端を下げる方向である第2の回転方向R2にも回転可能となる。
【0031】
次に、本実施の形態の姿勢保持装置の動作について図面を参照して説明する。
図8(a)に示すように、アーム部17が上方に持ち上げられた状態では、設定子34の延出部37が回転軸32を中心とした周方向において回転検知基板42から外れた位置に配置されている。そのため、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43から外れた位置に配置されることとなり、モーター44は回転駆動される。そして、アーム部17は、回転軸32を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。
【0032】
また、図8(b)に示すように、アーム部17に対する下方からの支持を解除すると、アーム部17はウォームギア46と共に回転する回転軸32の回転速度と等しい速度で下方に回転する。そして、アーム部17の回転角度が所定の角度A1に達すると、設定子34の延出部37が回転軸32を中心とした周方向において回転検知基板42に重なる位置に配置される。そして、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43に対向するようになる。すると、モーター44の駆動が停止されて、アーム部17は回転軸32を中心として下方には回転不能となることから、アーム部17の回転角度が所定の角度A1に保持される。
【0033】
ここで、外装カバー24の外側に露出した設定子34の延出部37の先端部37Aを上方に引き上げた状態で外側に引っ張ると、第1凸部38に形成された噛合爪39が回転プレート29の環状ギア部30から外れるため、設定子34の回転操作が可能となる。
【0034】
そして、図8(c)に示すように、設定子34を上方に回転操作すると、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43から外れた位置に配置されることとなり、モーター44は駆動される。そのため、アーム部17は、回転軸32を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。
【0035】
そして、図8(d)に示すように、アーム部17を所定の角度A2まで下方に回転させると、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43に対向するようになる。すると、モーター44の駆動が停止されて、アーム部17は回転軸32を中心として下方には回転不能となることから、アーム部17の回転角度が所定の角度A2に保持される。このとき、所定の角度A2は、図8(b)に示す状態における所定の角度A1よりも小さくなる。
【0036】
また、図8(e)に示すように、設定子34を下方に回転操作すると、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43から外れた位置に配置されることとなり、モーター44は駆動される。そのため、アーム部17は、回転軸32を中心として上方及び下方の何れにも回転可能となる。
【0037】
そして、図8(f)に示すように、アーム部17を所定の角度A3まで上方に回転させると、回転検知基板42に搭載された磁気センサがマグネット43に対向するようになる。すると、モーター44の駆動が停止されて、アーム部17は回転軸32を中心として下方には回転不能となることから、アーム部17の回転角度が所定の角度A3に保持される。このとき、所定の角度A3は、図8(b)に示す状態における所定の角度A1よりも大きくなる。
【0038】
したがって、上記実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)モーター44の駆動を停止させたときには、回転軸32の回転が停止してアーム部17の回転方向が上方のみに規制される。すなわち、アーム部17の回転角度が変更操作されるものの、その変更操作が一旦解除されるとそのときの回転角度を保持しつつ回転規制される。また、モーター44の駆動が開始されると、回転軸32の回転も開始されて、アーム部17の回転規制が解除される。そのため、アーム部17の回転を規制する位置を調整し直すことが可能となる。すなわち、モーター44による回転軸32の回転と停止とを切り替えることにより、アーム部17を任意の位置で固定することができる。
【0039】
(2)アーム部17の回転操作に連動してアーム部17の回転規制の有無が切り替わる。そのため、アーム部17の回転角度を簡易な操作を通じて所定の角度に保持することができる。
【0040】
(3)アーム部17の回転操作に連動して回転軸32を中心とした周方向における回転検知基板42及び設定子34の相対位置が変化する。そして、この相対位置の変化が回転検知基板42を通じて検知されることにより、アーム部17の回転角度が所定の角度に達したか否かを簡易な構成で検知することができる。
【0041】
(4)設定子34を、アーム部17に対する係合状態を解除した状態で回転軸32を中心とした周方向に周回させることにより、アーム部17の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部17の回転角度を調整することができる。
【0042】
(5)設定子34の延出部37の先端部37Aは、外装カバー24の外側から操作可能となっている。そのため、姿勢保持装置を分解等することなく、アーム部17の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部17の回転角度を簡易に調整することができる。
【0043】
(6)設定子34の延出部37の先端部37Aは、アーム部17の回転径方向において回転軸32よりもアーム部17の先端側に位置している。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着したときに、アーム部17の先端側に支持された作業者の肘部の近傍に先端部37Aが配置される。そのため、作業者が姿勢保持装置を装着した状態で先端部37Aを操作しやすくなることから、アーム部17の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部17の回転角度を円滑に調整することができる。
【0044】
(7)アーム部17の回転規制が解除されると、アーム部17が回転軸32の回転速度と等速度で下方に回転可能となる。すなわち、アーム部17の回転規制が解除されたとしても、アーム部17はワンウェイクラッチ33を介して回転軸32に支持されつつ下方に回転可能となり、回転軸32の回転速度を上回る速度で下方に回転可能となることはない。そのため、アーム部17の回転規制を解除したとしても、作業者に対して瞬発的に過大な負担が掛かることを抑えることができる。
【0045】
なお、上記実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記実施の形態において、設定子34の延出部37が先端部37Aも含めて外装カバー24の内側に収まる構成であってもよい。このような構成にあっても、外装カバー24を分解等すれば、設定子34を回転操作することが可能となる。
【0046】
・上記実施の形態において、アーム部17の回転規制の有無が切り替わるときのアーム部17の回転角度を調整しないのであれば、設定子34が回転プレート29に対して常時係合する構成であってもよい。
【0047】
・上記実施の形態において、設定子34が外装カバー24に対して固定して配置される一方で、回転検知基板42がアーム部17と連動して回転軸32を中心として回転する構成であってもよい。
【0048】
・上記実施の形態において、アーム部17の回転角度を検知するロータリーエンコーダを回転軸32等に設けてもよい。このような構成にあっては、アーム部17の回転角度が所定の値に達したときに、ロータリーエンコーダーからモーター制御部45に検知信号を入力することによりモーター44の駆動を停止させてもよい。
【0049】
・上記実施の形態において、モーター44によるウォームギア46の回転と停止を手動で切替操作する構成であってもよい。
・上記実施の形態において、ワンウェイクラッチ33は、回転軸32とウォームギア46との間に介設される構成であってもよい。また、ワンウェイクラッチ33は、軸受け部28と回転子27の筒部27Bとの間に介設される構成であってもよい。また、ワンウェイクラッチ33は、回転子27とアーム部17の基部17Aとの間に介設される構成であってもよい。
【0050】
・上記実施の形態において、回転軸32がウォームギア46又は回転子27と一体形成される構成であってもよい。
【符号の説明】
【0051】
11…下側本体部、12…上側本体部、17…アーム部、32…ギア部を構成する回転軸、33…ワンウェイクラッチ、37…被検知部としての設定子、37A…操作部としての先端部、42…検知部としての回転検知基板、44…駆動部としてのモーター、45…制御部としてのモーター制御部、46…ギア部を構成するウォームギア、A1〜A3…所定の角度、R1…第1の回転方向、R2…第2の回転方向。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8