JPH01110373A - 筋力訓練測定装置の移動・固定装置 - Google Patents
筋力訓練測定装置の移動・固定装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
より詳細には、筋力の力がトルクの形で入力される単一
の筋力入力軸を持った主として筋肉や関節またはこれら
の運動指令系に障害を持った人の筋力の訓練および筋肉
や関節の機能の測定、評価を行なうための筋力訓練測定
装置の移動・固定装置に関するものである。
のために、様々の治療訓練が行なわれるが、その中でも
筋力の測定訓練は重要な治療プログラムの一つである。
筋の評価を行ない、その結果に基づいて上記治療訓練を
行なわなければならない。そこで、これらの訓練および
上記評価のための測定を行なう装置として筋力測定訓練
装置が特公昭57−30509号公報にて開示されてい
る。
の歯車軸に筋肉により力を加えて回転せしめ、この回転
をブレーキに伝達して制御し、またはモータにより歯車
を制御状態において回転し、筋肉に力を及ぼす機構を持
ち、筋力はトルク検出部、速度は速度検出用タコジェネ
レータ、関節角度はポテンショメータにより、それぞれ
検出されるように構成され、さらに、増速歯車列の一段
または歯車の増速比の異なる数段に噛み合いクラッチを
固定し、当該クラッチに筋力の加えられる作業入力軸に
取り付けられた噛み合いクラッチを接続、切離しおよび
切換を行ない、増速歯車列の終段に、別に設けた制御部
からの電流によって制御される上記ブレーキを接続し、
当該ブレーキは加えられた筋力の大きさにかかわらず、
上記入力軸の回転をあらかじめ定められた速度パターン
に制御するように構成され、さらに上記ブレーキと同一
軸にモータを接続することにより、上記力入軸を上記モ
ータにより減速して駆動するように構成されている。而
して、全体の構成は、上記のブレーキ、モータ、噛み合
いクラッチ、タコジェネレータおよび増速歯車列等を収
納し支持する箱形の本体ケースと、この本体ケース上に
前後動(長手方向に沿う方向へ移動)可能に支持され被
験者の体位を固定するための複数個のネジ穴が穿設され
た作業ベツドと、上記本体ケースの両側面に取付けられ
た作業アーム等から成り、さらにこの作業アームは、次
のような伝達系にて構成されている。即ち、筋肉により
力が加えられて回転する作業入力軸のトルクは、1対の
傘歯車を介して90’方向変換されてトルク検出部が設
けられたトルク伝達軸に伝達され、さらにこのトルク伝
達軸からさらに1対の傘歯車を介して90°方向変換さ
れて(つまり作業入力軸に対しては平行となる方向に変
換されて)ユニバーサルジヨイント軸へと伝達され、さ
らにユニバーサルジヨイント等を介して上記した噛み合
いクラッチに伝達されるようになっている。
ースは床上に固定され、被検者は、上記作業ベツドに所
定の体位で固定され、上記作業アームを旋回させ、ある
いは上記作業ベツドを前後動させて測定もしくは、訓練
の対象となる関節の回動軸心と上記作業入力軸の軸心と
を一致させ得るように成されている。また右関節、左関
節はそれぞれ本体ケースの両側面に取付けられた右側の
上記作業アーム、左側の上記作業アームによってそれぞ
れ測定もしくは訓練を行ない得るよう成されている。す
なわち、上述の従来装置は、あくまでも被検者に精神的
および肉体的負担を必要以上にかけない被検者本意の設
計思想に基づいて成されており、医療機器という観点か
らこのことは当然尊重されなければならない。しかしな
がらその反面上記従来装置はそれぞれ作業アームの作業
入力軸から本体ケース内の増速歯車列に至る回転力伝達
系が複雑に曲折しており、しかも右関節用、左関節用の
二系列あり、その伝達系中でのバックラッシュ、伝達軸
のねじれ、撓み等が発生し、関節角度に対するトルク、
速度等の測定値に大きく影響を及ぼすという難点がある
。
伝達系が二系列あるため、構成が複雑化し、大きな空間
スペースを占有すると共に大重量化、シ、据付位置を変
更する場合には非常に難儀していた。さらに、その構成
の複雑さは。
、筋力訓練測定装置を収納支持する筐体を容易に且つ軽
快に移動することができ、また訓練時および測定時には
簡単な操作でしかも確実に上記筐体を、被験者の右側、
左側等任意の位置に固定できて甚だ使い勝手が良いばか
りでなく、単一の筋力入力軸およびトルク伝達系で左右
両側の関節に対応し得、上記筋力訓練測定装置の構成を
簡略化、小型化、軽量化し且つ製造コストを低減化し得
ると共に回転力伝達系中におけるバックラッシュ、軸の
ねじれ等の発生を抑制し高精度な筋力測定および筋力訓
練を可能ならしめる筋力訓練測定装置の移動・固定装置
を提供することにある。
つつ説明する。
置に関するもので、第1図(A)および(B)は、その
筋力訓練測定装置の一実施例の機械的構成の入力側半部
およびこの入力側とは反対側の半部をそれぞれ示す縦断
面図、第2図は、上記筋力訓練測定装置の一実施例の全
体構成を示す縦断面図、第3図は、アダプタとしての足
関節固定具の一実施例の構成を示す側面図、第4図は、
同アダプタを同筋力訓練測定装置に装着した使用状態を
示す斜視図である。
めのアダプタについて説明する。アダプタとしては、足
関節固定具、膝関節固定具。
具1の一実施例について説明する。
装置に装着して被検者の足首のやや上から指先あたり迄
をしっかりと固定するために使用するもので、足首より
上の部分に対し足首より下の部分が所定角度範囲で回動
できるように、足首固定部分2とサンダル状部分3とは
枢軸4により枢着されており、その一方側の枢軸4の側
方には、第4図に示すように中間に鍔5aを有しその先
端にスプラインが形成された連結軸5が延設されており
、また、足首を緊締する足首バンド6と甲申間部および
足先部を緊締する足バンド7とが設けられている。これ
ら足首バンド6および足バンド7は、各々の基端部を足
首固定部2および底部8にそれぞれ固着され、先端部に
面接着ファスナ(いわゆるマジックファスナ)がそれぞ
れ縫着されており、これらバンド6.7を解いたりその
長さを変え得るように構成されている。
力入力軸9[第1図(A)参照]のスプライン穴9aに
挿入噛合せしめる。そして、上記足首バンド6および足
バンド7を緩め、椅子またはベツドに座した被検者の足
を、足首固走部2の上方から差し入れ、あたかもサンダ
ルを履くようにしてサンダル状の部分に足を入れる。そ
の後、上記各バンド6.7を締付けて面接着ファスナで
止める。このときの状態は、第3図、第4図に示す通り
であるにの装着状態で、足先を底屈または背屈させると
、足関節に回転中心を合わせて取付けられている連結軸
5に回転モーメント、即ちトルクが発生し、そのトルク
が筋力訓練測定装置に筋力入力軸9を介して入力(印加
)されることになる。
の訓練速度パターンで制御したり筋力を測定する筋力訓
練測定装置の構成につき第1図(A)、(B)、第2図
を用いて説明する。
挿入され、ボールベアリング11を介して回転可能に支
持されており軸方向に対してはスナップリング12a、
12bによって移動を阻止されている。(尚1本実施例
にはスナップリングが他にも使用されているが、その説
明は省略する)。この筋力入力軸9の入力端〔第1図(
A)においては右端〕側のスプライン穴9aの中心部に
は、アダプタ、例えば上述した足関節固定具1の連結軸
5を装着するときの操作を容易にするためのガイドピン
9bが植設されている。
されており、さらにこの回転軸13の中間部には、他の
部分の直径よりも小径とされた起歪部13aが形成され
ており、この回転軸13の出力端(左端)側は、上記検
出部ハウジング10に取付ねじ14により固定された取
付基板15に嵌装されたボールベアリング16によって
回転可能に支持されている。上記起歪部13aの外周面
上には、回転軸13の軸心に対して45°および135
”の方向に1対のひずみゲージSG1およびSG2が接
着、蒸着その他の手段により添着されている。(尚、こ
のひずみゲージSG1およびSG2が添着されている部
位に対し細心対称の外周面上の部位(180’ずれた部
位)にも同様にひずみゲージを添着する場合もある)。
けられた刷子台17と、回転軸13の軸心に直交する方
向に延びるようにして互いに平行状に複数個並べて上記
刷子台17に取付けられた刷子保持器18と、この刷子
保持器18の先端部に取付けらればね19によって回転
軸13の外周面へ圧接する方向に付勢された刷子20と
1回転軸13の入力端側外周に基端(右端)側半部が嵌
装されて取付ねじ21によって固定され、先端側半部は
起歪部13a外周を囲繞するように配設された絶縁リン
グ22と、この絶縁リング22の軸方向に等間隔に且つ
上記刷子20と各々接触する位置に嵌装され、上記ひず
みゲージSGI、SG2の各端子(一般にゲージタブと
称されている)にゲージリードを介してそれぞれ接続さ
れた複数個のスリップリング23とからなるスリップリ
ング機構24が配設されている。ここで、上述したひず
みゲージSGI、SG2が添着された起歪部13aを有
する回転軸13およびスリップリング機構24からなる
部分をトルク検出手段25ということとする。
26と回転速度検出手段27とが収納保持されている。
、ロータリエンコーダ等から構成されているが、これを
より詳しく説明すると、上記回転軸13の出力端13b
には、大歯車28が嵌合され且つキー29によって固定
されている。この大歯車28には、小歯車30が噛合し
ており、この小歯車30は遊星歯車機構31のギヤボッ
クス32に嵌装されたボールベアリング33によって、
回動可能に軸支された入力軸34が嵌合され且つキー3
5によって固定されている。この入力軸34の回転は1
図示は省略したが、後に詳しく説明する遊星歯車機構と
同様な構成よりなる遊星歯車機構31を介して、増速さ
れてボールベアリング36によって支持された出力軸3
7に伝達される。この出力軸37には、スリット円板3
8が嵌合され且つナツト39によって固定されている。
のロータリエンコーダ40のフォトカプラー(図示せず
)が設けられている。このロータリエンコーダ40は、
ギヤボックス32に取付けられている。尚、本実施例に
おいては、大歯車28の歯数71と小歯車30の歯数2
2の比率は。
の速比iは、入力軸35の回転数1に対し出力軸37の
回転数25となるように1=25に設定されており、従
って、筋力入力軸9に対する出力軸37の回転数比(速
比)は、50に設定されている。そしてスリット円板3
8の周縁近傍には、多数のスリットが穿設されているが
、ロータリエンコーダ40は、このスリットによって間
欠的に通過されるパルス状の光束をフォトセンサにより
電気信号に変換し、上記速比と上記スリット数とに応じ
て適宜分周して、筋力入力軸9の基準角度位置からの回
動角度を検出するように構成されている。
ェネレータ42とから成っている。
記大歯車28と隣接して固定された大プーリ43と、こ
の大プーリ43の回転力を平ベルト44を介して受ける
小ブー1J45とをもって構成されている。タコジェネ
レータ42は、その入力軸46に上記小プーリ45が嵌
合固定されており、そのケーシング部分は検出部ハウジ
ング10および取付基板15に取付は固定されている。
ーリ45の直径D2との比率は、D工/D、=5に設定
されている。このように構成された回転速度検出手段2
7によって筋力入力軸9の回転速度(例えば、1秒間当
りの回転角度)が検出される。
部に嵌合固定されて一体化されている。この中央ハウジ
ング47内には、増速手段としての遊星歯車機構48、
制動手段としてのパウダーブレーキ49、さらに第1図
(B)に示すように、回転力連断手段としての電磁クラ
ッチ50、減速手段としての2段構成よりなる遊星歯車
機構51等が収納支持されている。
を省略したが、後述する遊星歯車機構51と基本的原理
を共通にしており、その入力軸52にはスプライン穴が
形成されており、そのスプライン穴には、上述のトルク
検出手段25の回転軸13のスプラインが形成された出
力端13bが嵌合されている。この遊星歯車機構48の
出力軸53は、太陽歯車(図示せず)に嵌入され且つキ
ー54により固定されている。
5倍に設定されている。そして、遊星歯車機構48の固
定部材(内歯歯車)は、中央ハウジング47に取付ねじ
55で固定されている。パウダーブレーキ49は、ケー
シング56が取付ねじ57により固定されており、この
ケーシング56に穿設された穴にはボールベアリング5
8が嵌装されている。一方、上記遊星歯車機構48の出
力軸53が嵌入され且つキーにより固定された中空の入
力軸59は、上記ボールベアリング58内に嵌合され回
転可能に支持されている。この入力軸59には、回転シ
リンダ60が取付ねじ61によって固定されており、こ
の回転シリンダ60の外周面中央部には、磁束遮断リン
グ62が間挿され、第1図(A)において破線で示すよ
うな磁路63が形成されるように構成されている。二の
回転シリンダ60の内周側には、回転シリンダ60の軸
心と同心で断面コマ状の回転体よりなる固定ロータ64
が配設され且つ固定側板65に取付ねじ66で固定され
た連結筒67に取付ねじ68によって固定されており、
磁路63の一部を形成するように構成されている。上記
ケーシング56には、ヨーク69が図示省略の取付ねじ
により取付け固定されており、このヨーク69には、上
記固定側板65が図示省略の取付ねじにより取付けられ
て一体化されている。上記ヨーク69は、内部にコイル
70を有し、内周面が回転シリンダ60の外周面に対し
一定の間隙を有するように円形面状に形成されている。
もって、回転シリンダ6oを囲繞する閉塞空間71が形
成されている。磁路63の内側、即ち回転シリンダ60
内局面と固定ロータ64の外周面との間の作動間隙には
、磁性粉体(いわゆるパウダー)72が挿入されており
、回転シリンダ60の基部内周面には、磁性粉体72が
出力軸74や閉塞空間71へ流出しにくいようにラビリ
ンス73a 、73bが取付けられており、さらに。
へ漏出しないようにシーリング75a。
の入力軸59に嵌合され、キーによって固定されており
、他端側か第1図(B)に示すように電磁クラッチ50
の出力側76に接続されている。尚、電磁クラッチ50
は、図中。
るのでいずれを入力側ともいい難いが、ここでは、電動
駆動手段としてのパルスモータ77による駆動を主体に
考え、パルスモータ77側を「入力側78ノ、筋力入力
軸9側を「出力側76」ということとする、電磁クラッ
チ50は1周知なものであるのでその詳細な構成につい
ては、図示を省略するが、例えば、コイル、アーマチュ
ア、固定子、ロータ等よりなり、上記コイルに通電する
ことにより固定子とロータが接続され、入力側78と出
力側76との間を連接し、通電を断つことにより入力側
78と出力側76との間の接続を遮断するように構成さ
れている。
が収納支持されている。即ち、このパルスモータ77は
、モータハウジング取付部79aに取付ねじ80をもっ
て固定された支持筒81に、防振ゴム82を介して植込
ねじ83とナツト84によって固定されている。このパ
ルスモータ77の出力軸85には、カップリング86の
一方側が接続され、カップリング86の他方側には、ボ
ールベアリング87に支持された減速手段としての遊星
歯車機構51の入力軸88が連結固定されている。
ており、第1段目は、上記入力軸88が嵌入固定された
太陽歯車89aと、固定内歯歯車90aと、上記太陽歯
車89aと固定内歯歯車90aとの間に介挿され且つそ
の両歯車89aと90aに噛合する遊星歯車91aと。
に基端側か上記入力軸88aの細心と同心に回動可能に
配設された腕としてのキャリア92aとから構成されて
いる。第2段目も第1段目と同様に、太陽歯車89b、
固定内歯歯車90b、遊星歯車91bおよびキャリア9
2bから構成されており、そして、第2段目の太陽歯車
89bは、上記の第1段目の出力端であるキャリア92
aと共通軸上に一体的に固定されており、また第2段目
のキャリア92bは、出力軸93と一体的に連結されて
いる。2つの固定内歯歯車90 a r 90 bは、
中間にスペーサを介挿し積層された状態で取付ねじ94
によりギヤボックス95に取付けられている。
モータハウジング取付部79aに取付けられている。上
記出力軸93は、2つのボールベアリング96.96を
介してギヤボックス95に支持されており、さらにその
右端側は、電磁クラッチ50の入力側7Bと連接されて
いる。尚、この実施例の場合、各キャリア92a。
91bが配設されている。
星歯車機構31および48について上述した遊星歯車機
構51の構成に基づいて説明する。ここで、減速手段お
よび増速手段の2つの変速手段を用いているが、これら
の構成は、はぼ同一で、入力と出力とを逆にすることに
よって減速手段は増速手段として、また増速手段は減速
手段として機能する。
1の第一段目の構成とほぼ同一構成であるが、速比や形
状寸法は、適宜に設定されている。因に、遊星歯車機構
51の減速比は、次のように設定される。
aがカップリング86、入力軸88を介して回転駆動さ
れると、太陽歯車89aと固定内歯歯車90aと共に噛
合している遊星歯車91aは、太陽歯車89aの外周を
公転すると共に、キャリア92a先端の枢軸92cを中
心として自転する。この遊星歯車91aの公転によって
キャリア92aが回転駆動される。ここで、太陽歯車8
9aの歯数を2^、回転数NA 、固定内歯歯車90a
の歯数をZcとすると、キャリア(第1段目の出力軸)
92aの回転数NBは、次の式によって求められる。
(Zc/ZA項)が大きくなるような歯数を選定するこ
とによって、第1段目の遊星歯車機構部の減速比を上げ
ることができる。
定されている。第2段目の減速機構も同様の構成である
ので、結局遊星歯車機構51の総合減速比は、1/25
となる。
5/1に設定しであるから、出力軸53側から回転駆動
した場合には、入力端52は、115の減速比で減速さ
れることになる。
る場合の減速比は、 (1/25) ・ (115)=1/125となる。
いない状態を示している。適用した例は後述する0本発
明に係る筋力訓練測定装置を収納保持する筐体は、大別
して、上部ハウジング97a、中間ハウジング97bお
よび下部ハウジング97cより形成されており、このう
ち上部ハウジング97J3は、既述したように検出部ハ
ウジング10と中央ハウジング47とモータハウジング
79からなっている。下部ハウジング97cには、脚部
97dが側方に向けて延設されており、この脚部97d
には、計4個の脚輪98が取付けられ、床上を軽快に移
動できるようになっている。これらのハウジング97a
〜97cに収納されているものとして、上部ハウジング
97a内には、既述した遊星歯車機構48,51、電磁
クラッチ50、パルスモータ77等の機構部99aが、
中間ハウジング97b内には、主としてケーブル類99
bが。
2.ロータリエンコーダ40、トルク検出手段25等の
出力を受け、上記パルスモータ77、電磁クラッチ50
、パウダーブレーキ49等を制御する制御装置や電源装
置等の電気ユニット99cが、それぞれ配設されている
。
ントリンク訓練の場合とエキセントリック訓練の場合と
に分けて説明する。
転駆動せしめずに、パウダーブレーキ49を使用する。
の足関節固定具1を装着する。そして、第4図に示すよ
うに連結軸5を、筋力入力軸9に嵌合連結せしめる。こ
の状態で、例えば、被検者が足を底屈および背屈せしめ
ると、足関節固定具1の連結軸5を介して筋力入力軸9
に筋力に対応したトルクが入力される。このトルクは、
トルク検出手段25の起歪部1.3aを経て出力端13
bに達し、増速手段としての遊星歯車機構48により5
倍の回転速度に増速された上、パウダーブレーキ49へ
と伝達される7このパウダーブレーキ49の入力軸59
へ入力されたトルクによって、回転シリンダ6oおよび
出力軸74が回転される。この回転シリンダ60は、そ
の内方に配設された固定ロータ64と外方に配設された
コイル70を備えるヨーク69とによって挟まれた状態
となっているため、例えば、コイル70に通電し励磁状
態とすると、磁束が第1図(A)に破線で示すように流
れ磁路63を形成する。
、磁路63に沿って鎖状につながって固体化するが、そ
の結合力は、コイル70への通電電流に対応する。従っ
て、コイル70への通電電流に対応した制動力が固定ロ
ータ64と回転シリンダ60との間に生じ、入力軸59
は、制動されることになる6一方、コイル70への通電
を断ち、無励磁状態とすると、磁束は、瞬時に消滅し、
同時に鎖状に連結固体化していた磁性粉体72は、速や
かに連結状態が解かれ、回転シリンダ60の遠心力によ
り回転シリンダ内壁面に押しやられる。即ち、クラッチ
状態が解放される。このような空転中は、磁性粉体72
と固定ロータ64との間に空隙ができ、摩擦熱は、殆ん
ど発生しない。特に図示のパウダーブレーキ49は、シ
リンダ回転形を用いているので、遠心力を有効に利用で
き、作動間隙中における磁性粉体72の均一分布性・分
散性がよいため、スリップトルクの安定性が高く、また
ドラグトルクが小さく、非常に早い応答性を有している
。
ンセントリンク訓練の場合、別途設けられる制御装置(
図示せず)からの指令信号で電磁クラッチ50の出力側
76と入力側78との間は遮断状態とされている。これ
は、筋力入力軸9から入力される筋力の測定あるいは訓
練のときに遊星歯車機構51やパルスモータ77が無用
な負荷とならないようにするためである。
装置から出力される制動信号によってコイル70への印
加電流(または電圧)が変化することによって制動力を
増減するものであるが、その制御の態様としては1例え
ば、筋力入力軸9を予め設定した速度パターンに従って
筋力の大きさとは無関係に運動するように構成されてい
る。即ち、速度パターンは、時間の関数あるいは角度の
関数として与えられており、所定の速度パターンを選択
して筋力入力軸9に筋力を加えると、筋力入力軸9に対
する回転角度または1回転開始時点からの時間経過に応
じた所定速度に刻々制御されるようになっている。
らの回動角度を検出する角度検出手段26の動作につき
説明すると、筋力入力軸9の回転は、トルク検出手段2
5の出力端13bに固定された大歯車28と小歯車30
とからなる増速歯車系により2倍に増速され、さらに遊
星歯車機構31により25倍に増速されてスリット円板
38に伝達される。このスリット円板38の回転は、ロ
ータリエンコーダ40によって検出され、基準角度位置
からの回動角度に対応した電気信号が生成され、上記制
御装置へと導かれる。
手段27の動作を説明すると、筋力入力軸9の回転は、
即ちトルク検出手段25の出力端13bに固定された大
プーリ43の回転は、大プーリ43、平ベルト44およ
び小プーリ45からなる増速伝達系により5倍に増速さ
れてタコジェネレータ42の入力軸46に伝達され、こ
の入力軸46の回転速度は、タコジェネレータ42によ
って検出され、ひいては、筋力入力軸9の回転速度に対
応した電気信号が生成され、上記制御装置へと導かれる
。
歪部13bには1回転軸13より前段の筋力入力軸9か
ら加えられるトルクと、該回転軸13の出力端より後段
の遊星歯車機構48、パウダーブレーキ49等の負荷に
対応したねじりひずみが生じる。このひずみは、ひずみ
ゲージSGI、SG2によって検出されて電気信号に変
換される。そして、この電気信号は、スリップリング2
3、刷子20、刷子保持器18等を順次介して伝達され
、制御装置へと導かれる。
回転速度情報、基準位置からの回転角情報およびトルク
情報、または筋力入力軸9の回転開始時点からの経過時
間情報等が集められるが、これらの情報のうち、例えば
、回転速度情報および回転角情報と、予め設定(記憶)
された訓練プログラムによる制御パターン、例えば速度
パターンとを逐一比較、演算して、被検者によって回転
駆動される筋力入力軸9の回転速度が、上記速度パター
ンに従うようにパウダーブレーキ49のコイル70への
通電電流を調節してその制動力を制御する。即ち、制御
装置は、筋力入力軸9にいかなる力が加えられても、定
められた速度パターンに適合するようにパウダーブレー
キ49に制動信号を与えて制御する。
手段と制動手段とを連接すべき旨の指令信号が電磁クラ
ッチ50に与えられると共にパウダーブレーキ49を非
制動状態にすべき旨の制動信号が与えられるので、電磁
クラッチ50は、入力側78と出力側76とを連接状態
にすると共に、パウダーブレーキ49のコイル70への
通電が断たれパウダーブレーキ49は非制動状態となる
。このような状態下において、制御装置から出力される
速度信号によって所定の制御パターンでパルスモータ7
7が回転駆動される。ここに、エキセントリック訓練と
は。
して、例えばどの程度抗し得るか、あるいは外力の運動
に対してどの程度に追従し得るか等を測定し、その結果
を分析してそれらの筋運動能力を訓練する方法である。
ち、トルク検出手段25に関しては、この場合、コンセ
ントリンク訓練動作と異なり筋力入力軸9側が負荷とな
るが、各々の検出手段の動作は、上記(I)において説
明したところと同様である。次に、エキセントリック訓
練の場合の動作を少し詳しく説明すると、パルスモータ
77の回転は、出力軸85.カップリング86を介して
減速手段としての遊星歯車機構51に入力されて1/2
5に減速された上、電磁クラッチ50、パウダーブレー
キ49を介してこの、場合減速手段として機能する遊星
歯車機構48に入力されてさらに115に減速された上
(従ってパルスモータ77の回転に対しては1/125
に減速された上)、トルク検出手段25の一部をなす回
転軸13を介して筋力入力軸9に伝達される。
次のような利点が得られる。
パルスモータ77を備えており、電磁クラッチ50を遮
断した状態でパウダーブレーキ49への通電電流を制御
することにより、コンセントリンク訓練、測定をするこ
とができるばかりでなく、電磁クラッチ50を連接し且
つパウダーブレーキ49を非制動状態にして、パルスモ
ータ77への駆動パルス周波数を制御することにより、
エキセントリック訓練、測定をすることもできる。また
、抗重カテストの不可能な被検者についても簡単に筋力
の測定ができる。いわゆるA ctive −A 5s
isti veという方法で、徒手テストでは実現評価
のしにくい筋力測定、が簡単にできる。
は、例えば騎座位にある被検者の下肢を引っばりながら
(動きをS upport Lながら)′押す力′″を
測るものであり、徒手筋力テストのステージ2,3の被
検者に適用される。
ク伝達系、および筋力入力軸9からパルスモータ77に
至るトルク伝達系にいわゆる機械的ガタあるいはバック
ラッシュ、ねじれ等が殆んど生じない構成としであるた
め、筋力の訓練測定を著しく高精度に行なうことができ
る。
とを一体に形成し、さらにこの回転軸13と、増速手段
としての遊星歯車機構48の入力軸52および出力軸5
3と、制動手段としてのパウダーブレーキ49の入力軸
59および出力軸74と1回転力連断手段としての電磁
クラッチ50の出力側76および入力側78と、減速手
段としての遊星歯車機構51の出力軸93および入力軸
88と、電動駆動手段としてのパルスモータ77の出力
軸85の各軸心を、−直線上に配設すると共゛に順次に
連接した構成としたので、つまりトルク伝達の方向を変
える傘歯車やユニバーサルジヨイント等を一切介在させ
ない構成としたので、トルク伝達系の途中で発生し易い
たわみ、ねじれ、バックラッシュ、トルク等を最大限回
避することができ、筋力入力軸9に対するトルクの検出
、速度の制御等を精度よく行なうことができる。そして
、増速手段および減速手段として、入出力軸が同軸上に
あり、コンパクトでありながら大きな速比が得られる遊
星歯車機構48および51を用いているので、バックラ
ッシュを僅小化でき、しかも伝達系の全長(始端から終
端までの距離)を短縮化することができ、従って軸剛性
を高められ。
5、パウダーブレーキ49.電磁クラッチ5o、パルス
モータ77、タコジェネレータ42.角度検出手段26
等は、比較的大きな重量を有する筐体(上部ハウジング
97a)内に収納支持されており、その全重量は、アダ
プタを介して足関節、膝関節、股関節を中心として筋力
入力軸9に健常者が筋力を入力させたとき、その筋力に
よって筋力訓練測定装置が浮上したり、横移動したりし
ない程度の重量(例えば、200kg)とされティるが
、脚部97dには3〜4個の脚輪98が付設されている
ため、筋力訓練測定装置を被検者の右側または左側に容
易且つ軽快に移動することができ、また、訓練時および
測定時には、久遠する移動・固定装置によって筋力訓練
室装置を安定に固定することができるので、甚だ使い勝
手がよい。従って。
各別に設ける必要がなく、構成を頗る簡略化し且つコス
トダウンを図ることができる。
・固定装置の一実施例の構成を説明する。
における移動・固定装置の要部である伸縮式支脚として
のりフタの短縮時および伸長時の状態における構成をそ
れぞれ示す縦断側面図である。
っている。第5図において、100は上記リフタ、1o
1は上端面が上記筋力訓練測定装置の脚部97d (第
2図参照)の底面と当接した状態で固着される取付基板
としての板状部材から成る取付座、102はこの取付座
101の一端が固着された固定筒としての両端口の略円
筒形を成す固定シリンダ、102aはこの固定シリンダ
102の上記取付座101に固着される側の端部に形成
されたフランジ部、102bはこのフランジ部102a
と反対側の端部に設けられた固定シリンダ101の内周
より小さい直径の内周を持つスライド部、102Cはこ
のスライド部102bと固定シリンダ102とを連接す
る段部、102dは固定シリンダ102と取付座101
とを固着する溶接部である。尚、取付座101には上記
固定シリンダ102が挿通可能な取付穴が穿設されてお
り、この取付穴に固定シリンダ102を挿通し、フラン
ジ部102aが取付座101の上面と当接した状態(重
合した状態)で溶接部102dにおいて溶接され固着さ
れている。103は固定シリンダ102内に同心状に嵌
入される上端が開口された略円筒形を成す摺動子として
のスライド脚であり、スライド脚103において103
aは開口側の端縁に形成される断面例J字状に拡開され
た折返し部、103bは、凹状に形成されたスライド脚
103の底板、103cはスライド脚103の長手方向
の中央よりやや下方の部位に穿設された上下方向に長い
係合孔である。尚、折返し部103aの端縁は、シリン
ダ101の内周に摺動可能に支持され、スライド脚10
3の外周は固定シリンダ102のスライド部102bの
内周に摺動可能に支持されている。104は、シリンダ
101の内周面とスライド脚103の外周面との間に形
成される間隙に嵌入されるシリンダ101の軸方向に伸
長する弾撥力が与えられたコイル状の圧縮バネ、105
は床面との摩擦力の増大と荷重を分散させることを目的
として下面に凹凸のあるゴム等の弾性部材をはり合わせ
て成るベース、105aは上記底板103bの湾曲面と
嵌合し得る凸状曲面を持った突起部、105bはベース
105に形成された凹嵌部に嵌入されたナツト、106
はボルト、106aはこのボルト106の頭部である。
3bの中央部に穿設された取付孔に挿通し、ベース10
5の下方からナツト106bをこれに螺合することによ
ってスライド脚103とベース105とを締付は固定す
る。ただし、突起部105aと底板103bの下面とは
相互に若干傾動可能に組付けられ、例えばスライド脚1
03が鉛直状態でもベース105は水平面に対して約7
度程度傾斜可能なるように構成されている。107およ
び108は共に板材から成るベルクランク状のダウンペ
ダルおよびアップペダルである。109および110は
、それぞれダウンペダル107およびアップペダル10
8の一端に設けられた押圧部、109a 、110aは
それぞれ踏板、109b。
ダル108とそれぞれの押圧部109および110とを
固定するための取付ねじ、111aおよび111bは共
に同心一体にダウンペダル107の折曲部近傍に植設さ
れたそれぞれ太軸および細軸であり、この太軸111a
、細軸111bをもって支軸112を構成している。1
13は、アップペダル108の折曲部近傍に穿設された
楕円状の係合孔である。尚、太軸111aは、スライド
脚103の係合孔103cに遊嵌され、細軸111bは
アップペダル108の係合孔113に遊嵌され、図面奥
手から手前に向かってダウンペダル107、アップペダ
ル108の順でシリンダ103の外側に組付けられてい
る。また114aおよび114bは、それぞれアップペ
ダル108を成す一腕部および他腕部であり、114c
はこの他腕部114bの先端部に穿設された楕円形状の
係合孔。
bのやや内側に植設された制止ビン。
を成す一腕部および他腕部であり、116はこの他腕部
115bの先端部に植設された枢軸である。尚、係合孔
114Cは、上記枢軸116に遊嵌されている。117
は取付座101からこの取付座101に略直角に切起こ
された固定片、117aは軸、118は板材から成る回
動リンクであり、この回動リンク118の一端は上記固
定片117と1111117aによって回動可能に枢支
され、他端は上記枢軸116によって回動可能に枢支さ
れている。119は回動リンク118に溶接等によって
固定される連結片、120は同様にダウンペダル107
の他腕部115bに固定される連結片である。尚、固定
片117、回動リンク118.ダウンペダル107およ
びアップペダル108は図示されないがそれぞれ対を成
し、スライド脚103をはさんで図中手前と奥手(図示
しである部分)にそれぞれ同一部材が平行に配設されて
いる。
あり、その他に押圧部109,110゜および制止ビン
114dによっても連結されている。また機構的に見る
と、回動リンク118をクランクとし、ダウンペダル1
07の他腕部115bを連結節とし、スライド脚を滑り
子とし、取付座101および固定シリンダ102を固定
リンクとする、四節回転連鎖機構のうちいわゆる、片寄
り滑り子クランク機構を形成するように構成されている
。121はスライド脚103内の下方に嵌入され、底板
103bと支軸112の間に圧縮挟持されて支軸112
を図中上方に付勢するロック用のバネであると共にリフ
タ100に衝激的な荷重が加わった時の緩衝用のバネで
もあり、静荷重時には太軸111aは、係合孔103c
の上端に支持し得るように構成されている。
に、アップペダル108の押圧部110はダウンペダル
107の一腕部115a内から多少せり出した状態で描
いであるが、通常は上記−腕部115a内に収納される
ような状態となり、アップペダル108の踏板110a
とダウンペダル107の踏板109aの取付部109c
とがほぼ接触する状態になっている。
14cは、係合孔113の右斜め上方の端部が細軸11
1bと当接し、係合孔114Cの左斜め下方の端部が枢
軸116と当接した時に押圧部110がダウンペダル1
07の一腕部115a内に収納されるように成され、一
方、係合孔114cの右斜め上方の端部に枢軸116が
当接し、係合孔113の左斜め下方の端部に細軸111
bが当接したとき他腕部114bが連結片120と当接
し、押圧部110は最大にダウンペダル107の一腕部
よりせり出した状態になるように構成されている。
から下方側に突出伸長して、ロックした状態を示す図で
ある6 第6図において122は床面であり、97dは先に説明
した筋力訓練測定装置の脚部である。
略する。
を示す底面図である。
dは、それぞれすでに第2図に示した筋力入力軸、ガイ
ドピン、モータハウジング、下部ハウジングおよび脚部
である。ここで、−般にキャスタと呼ばれる脚輪98に
ついて簡単に説明しておくと、123は車輪、124は
この車輪123を軸支する輪軸およびこの輪軸を支持す
るフォーク等から成る支持部、125はこの支持部12
4を水平面内で回動可能に支持する回転部、126はこ
の回転部と例えばボールベアリングを介して嵌合された
取付板である。
に取付板126および取付座101をもってボルト等に
より取付けられている。脚輪98は、筋力入力軸9側の
二つの脚部97dにそれぞれ−っづつと、モータハウジ
ング側の中央の脚部97dに1つ配設されている。リフ
タ100は、上記筋力入力軸9側の2つの脚部97dに
それぞれ脚輪98の近くに配設され、ダウンペダル10
7およびアップペダル108(ただしアップペダル10
8は省略しである)のそれぞれの押圧部109(および
110)が脚部97dの側面から空間に突出するように
取付けられている。さらに、同様にモータハウジング7
9側の両端の脚部97dにそれぞれ一つのりフタ100
が取付けられている。尚、リフタ100は、簡略化して
示しであるが、第5図、第6図に示すものと同一の部材
には同一番号を付しである。
。
略する。ここではりフタ100の動作について説明する
。ダウンペダル107の踏板109aを足で下方に踏み
込むことによって、押圧部109には図中下方の押圧力
が加わり、ダウンペダル107は枢軸116を支点とす
るテコの作用により支軸112を介してスライド脚10
3を下方に摺動せしめると共に回動リンり118が軸1
17aを中心に反時計方向に回動し、ダウンペダル10
7は支軸112を中心に時計方向に回動しながらスライ
ド脚103と共に下降する。しかる後、ベース105が
床面122に達し、該ベース105の下面が床面に当接
してスライド脚103の下向きの摺動は停止する。尚、
この時、ベース105が接地したことによって支軸11
2に生じる瞬間的な衡機は、バネ121が瞬時縮むこと
によって吸収される。衝撃的な圧力が取除かれると再び
バネ121は支軸112を元の位置に戻す。ここまでの
動作において、上記筋力訓練測定装置の筐体は、脚輪9
8(第5図、第6図には示してない)によって支えられ
ているので踏板109aを介して足に加わる反力は、主
に圧縮バネ104を圧縮していくときに受ける拡圧弾力
である。この状態からさらに踏板109aを踏み込むこ
とによって1脚輪98が浮きはじめ、スライド脚103
には上記筐体の荷重が加わり始める。この荷重に抗して
さらに踏板109aを押圧すると、今度は、ダウンペダ
ル107は支軸112を支点とするテコとなり、該ダウ
ンペダル107の時計方向の回転力によって枢軸116
を介して回動アーム118が軸117aを中心に反時計
方向に動しつつ上方に駆動され、その結果取付座101
を上方に持上げることになる。しかる後、枢軸116は
、軸117a、支軸112を結ぶ直線上、すなわち思案
点に達し、さらにこの思案点よりわずか一側(シリンダ
102寄り側)に至って制止ピン114dがシリンダ1
02の外周面と当、接して停止する。またこの時、アッ
プペダル108はその他端部11.4bがダウンペダル
107の他腕部115bに固定された連結片120によ
ってA矢視方向に押圧されるため、制止ピン04dを支
点として他腕部114bの先端部はB矢視方向に変位し
、−腕部114aはA矢視方向へ変位する。つまり、ア
ップペダル108は制止ピン114dを中心に係合孔1
14Cおよび113の長さの許す限りにおいて反時計方
向に回転し、その結果、押圧部110がダウンペダル1
07の一腕部115a内から上方に最大にせり出した状
態となってロック解除のための準備動作が行なわれる。
この状態において、上記筐体も、シ<は床面121に瞬
時的な振動が発生して床面122とベース105との間
に隙間ができた瞬間を考えると、スライド脚103は圧
縮バネ104によって上方に付勢されているのでスライ
ド脚103は元の位置を保持して枢軸116が思案点の
他側に出てロックが解除されることは防止される。また
、逆に床面から瞬時的な上向きの衡機圧力をベース10
5を介してスライド脚1o3が受けた瞬間を考える。と
、この場合回動リンク118およびダウンペダル107
の他腕部115bは拘束状態なので動けないが、スライ
ド脚103は係合孔103Cの長さの限界内でバネ12
1の拡大弾力に抗して上方に摺動する。
弾力によってスライド脚103は下降し元の位置に戻る
。従って、ダウンペダル1゜7の他腕部115、回動リ
ンク118等を介して筐体に過大な衝撃力が作用するの
は防止される。
足で踏み込むことによって、押圧部」、10に下向きの
力が加わり、アップペダル108は制止ピン114dを
中心に時計方向に係合孔114cおよび113の長さの
限界まで回転し、その他腕部114bが連結片120を
B矢視方向に押圧する。その結果、上記連結片120が
固定されているダウンペダル107の他腕部115bを
B矢視方向に変位し枢軸116が応動して思案点の一側
から思案点を通過して思案点の他側(B矢視側)に至っ
てロックが解除される。ロックが解除された後、脚輪9
8が接地するまでは、リフタ100に加わる上記筐体の
荷重のためにダウンペダル108の押圧部109に加え
られる下向きの踏圧力を減少または取除くことによって
、ダウンペダル107は、支軸112を中心に反時計方
向に回転してスライド脚103がシリンダ102内に退
避する。
力のみによってさらに退避し、支軸112がスライド部
102bの下端縁に設けられた凹陥状部(第6図)に嵌
合衝接する位置で停止する。第5図は、このときの状態
を示しており、固定シリンダ102外に露出したスライ
ド脚103が最も短縮した状態となっている。従って、
上記スライド脚103が短縮した状態では、第7図に示
すように、三つの脚輪98によって上記筋力訓練測定装
置を被検者の右側または左側に容易に且つ軽快に移動す
ることができ、また訓練時および測定時には4らのリフ
タ100を順次上述したようにロックの状態にすること
によって簡単に且つ確実に上記筋力訓練測定装置を固定
することができるので、甚だ使い勝手がよく、−人での
移動・固定が容易に行なえる。また、リフタ100は、
片足で踏み込むだけ、すなわちワンタッチでロックおよ
びロック解除ができ1手廻し式ジヤツキのようにわずら
れしい手間もかからず、油圧および空気圧によるものの
ように配管やコンプレッサも必要としないので簡略な構
成が可能である。また、一般に市販されているブレーキ
付キャスターのように固定時のぐらつきがなく固定が確
実で安定している。つまり脚輪98によって移動性が向
上し、リフタ100によって固定が容易、迅速化され且
つ確実になるのである。また、ダウンペダル107等は
各脚部97d間の空間に突出しているので、まわりの人
や物に引掛けることがない。
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可
能なものである。
、すなわち、モータの回転力によって減速器を介して雄
ネジが螺設されたシャフトを回転させ、このシャフトに
雌ネジが螺設されたシリンダを螺合させ、上記シャフト
の回転によって該シリンダを上下動させる構成としても
よい。この場合、複数のりフタを1つのスイッチで操作
することができる。
発明によれば、筋力訓練測定装置を収納支持する筐体の
底面に脚輪および伸縮式支脚を付設した構成としたから
、上記筐体を容易に且つ軽快に移動することができ、ま
た訓練時および測定時には簡単な操作でしかも確実に被
検者の右側、左側等任意の位置に固定でき、甚だ使い勝
手が良いばかりでなく被検者に訓練測定以外の肉体的負
担を与えない被検者来意に対応でき、単一の筋力入力軸
およびトルク伝達系で左右両側の関節に対応し得る構成
としたから。
化、軽量化し且つ開運コストを低減し、しかも上記簡略
化によってトルク伝達系中におけるバックラッシュ、軸
のねじれ、たわみ等の発生を抑制し、高精度な筋力測定
および筋訓練を実現せしめ得る筋力訓練測定装置の移動
・固定装置が提供できる。
るもので、第1図(A)および(B)は、筋力訓練測定
装置の一実施例の機械的構成の入力側半部およびこの入
力側とは反対側の半部をそれぞれ示す縦断面図、第2図
は、筋力訓練測定装置の一実施例の全体構成を示す断面
図、第3図は、アダプタとしての足関節固定具を被検者
の足に装着した状態を示す側面図、第4図は、同アダプ
タを第2図に示す筋力訓練測定装置に装着した使用状態
を示す斜視図、第5図、第6図は、本発明の要部の一実
施例の構成を示す縦断側面図で、このうち、第5図は、
同実施例におけるスライド脚が短縮した状態、第6図は
、伸長した状態をそれぞれ示すものであり、第7図は1
脚輪およびリフタの配設位置関係を示す底面図である。 1・・・・・・足関節固定具、 9・・・・・・筋力入力軸、 10・・・・・・検出部ハウジング、 13・・・・・・回転軸。 13a・・・・・・起歪部、 13b・・・・・・出力端、 SGI、SG2・・・・・・ひずみゲージ。 24・・・・・・スリップリング機構、25・・・・・
・トルク検出手段、 26・・・・・・角度検出手段、 27・・・・・・回転速度検出手段、 31.48.51・・・・・・遊星歯車機構、34.4
6,52,59.88・・・・・・入力軸。 53.74,85,93・・・・・・出力軸、40・・
・・・・ロータリエンコーダ、42・・・・・・タコジ
ェネレータ。 47・・・・・・中央ハウジング、 49・・・・・・パウダーブレーキ、 50・・・・・・電磁クラッチ。 60・・・・・・回転シリンダ、 64・・・・・・固定ロータ。 69・・・・・・ヨーク、 70・・・・・・
コイル、72・・・・・・磁性粉体、 76・・・
・・・出力側、78・・・・・・入力側。 79・・・・・・モータハウジング、 86・・・・・・カップリング、 97a・・・・・・上部ハウジング、 97b・・・・・・中間ハウジング。 97c・・・・・・下部ハウジング、 98・・・・・・脚輪、 99c・・・・・・電気ユニット、 100・・・・・・リフタ。 101・・・・・・取付座、 102・・・・・・固定シリンダ、 103・・・・・・スライド脚、 104・・・・・・圧縮バネ、 105・・・・・・ベース。 107・・・・・・ダウンペダル、 108・・・・・・アップペダル、 109.110・・・・・・押圧部、 109a 、 110a −踏板、 112・・・・・・支軸。 114d・・・・・・制止ピン。 116・・・・・・枢軸。 118・・・・・・回動リンク、 119.120・・・・・・連結片、 121・・・・・・ロック用のバネ。。
Claims (2)
- (1)筋力の力がトルクの形で入力される単一の筋力入
力軸を持ち、主として筋肉や関節またはこれらの運動指
令系に障害を持った人の筋力の訓練および筋肉の関節の
機能の測定、評価を行なうための筋力訓練測定装置にお
いて、この筋力訓練測定装置を収納保持する筺体の底面
に輪軸を固定する支持部が回動自在に枢着された脚輪と
、伸長することによって上記脚輪を浮上せしめ短縮する
ことによって上記脚輪を接地せしめ得る摺動子を持ち上
記筐体の底面に少なくとも3個以上取着された伸縮式支
脚とを具備し、伸長したときの上記摺動子の下端とこの
摺動子が着床した床との間に上記筋力訓練測定装置全体
の重量による摩擦力を生じせしめ、この摩擦力および上
記重量によって、上記筋力入力軸への筋力の入力に伴な
う上記筺体の移動および浮上を阻止し、該筐体を上記床
面に固定し得るように構成したことを特徴とする筋力訓
練測定装置の移動・固定装置。 - (2)伸縮式支脚は、一端が取付基板に固定された固定
筒と、この固定筒内に該固定筒の軸方向に摺動可能に嵌
入された略円筒形状の摺動子と、この摺動子を上記固定
筒内に収納する方向に付勢するバネと、この摺動子の軸
方向のほぼ中央部にそれぞれ支点を持ち、一端に押圧部
を持つベルクランク状のアップペダルおよびダウンペダ
ルと、一端が上記取付基板に回動可能に枢支され他端が
上記ダウンペダルの他端と枢軸により回動可能に連結さ
れる回動リンクとから成り、且つ上記回動リンクをクラ
ンクとし、上記ダウンペダルの上記支点より上記枢軸側
の腕部を連結節とし、上記摺動子を滑り子とする、いわ
ゆる片寄り滑り子クランク機構を形成し、上記ダウンペ
ダルの押圧部を押圧することにより、上記摺動子が下降
して該摺動子の上記固定筒から突出した部分が伸長する
と共に上記枢軸が、上記回動リンクと上記腕部とが一直
線を成す思案点に達し、さらにこの思案点をわずかに一
側に通過した位置で上記固定筒の外周面に衝接して停止
し、その結果上記摺動子がロックされ、また上記アップ
ペダルの押圧部を押圧することにより、上記思案点のわ
ずか一側に停止していた上記枢軸を該思案点の他側へ変
位せしめて上記摺動子のロックを解除し、上記摺動子が
上記バネの弾撥力によって上昇して該摺動子の上記固定
筒から突出した部分が短縮するように構成されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の筋力訓練測
定装置の移動・固定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62266453A JPH01110373A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 筋力訓練測定装置の移動・固定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62266453A JPH01110373A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 筋力訓練測定装置の移動・固定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01110373A true JPH01110373A (ja) | 1989-04-27 |
Family
ID=17431146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62266453A Pending JPH01110373A (ja) | 1987-10-23 | 1987-10-23 | 筋力訓練測定装置の移動・固定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01110373A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005013483A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Noriyuki Hisamori | 下肢筋力定量化装置 |
-
1987
- 1987-10-23 JP JP62266453A patent/JPH01110373A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005013483A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Noriyuki Hisamori | 下肢筋力定量化装置 |
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