(57)【要約】【課題】中空成形体の生産性を低下させることなく、中空成形体の他の部品との接合部分の強度を向上させる。【解決手段】射出成形装置２０であって、中空成形体３００ａを生成するためのキャビティ３１０を形成する雌金型４００と雄金型５００とを備える。雄金型は、補強リングを収納するリング収納部５６０と、雄金型の中心軸に沿って雄金型の基部から頂部まで貫通する第１のリング通路５２０と、基部に形成されリング収納部内の補強リングを第１のリング通路に移動させるための第２のリング通路５３０と、第１のリング通路に移動した補強リングを第１のリング通路に沿って雄金型の頂部に移動させるリング移動装置５５０とを有する。キャビティは雄金型の頂部の位置に中空円筒形状を有する第１のキャビティ部分３１１を有し、リング移動装置は第１のキャビティ部分の内部であって前記第１のキャビティ部分の外縁部に補強リングを配置する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形装置であって、
中空成形体を生成するためのキャビティを形成する雌金型と雄金型とを備え、
前記雄金型は、
補強リングを収納するリング収納部と、
前記雄金型の中心軸に沿って前記雄金型の基部から頂部まで貫通する第１のリング通路と、
前記基部に形成され、前記リング収納部内の前記補強リングを前記第１のリング通路に移動させるための第２のリング通路と、
前記第１のリング通路に移動した前記補強リングを前記第１のリング通路に沿って前記雄金型の頂部に移動させるリング移動装置と、
を有し、
前記キャビティは、前記雄金型の頂部の位置に中空円筒形状を有する第１のキャビティ部分を有し、
前記リング移動装置は、前記第１のキャビティ部分の内部であって前記第１のキャビティ部分の外縁部に前記補強リングを配置する、射出成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出成形装置において、
前記キャビティは、さらに、
円錐面に沿った環状形状を有する第２のキャビティ部分であって、前記第１のキャビティ部分に一端が繋がり、前記環状形状における法線が前記中空成形体の外側で交差するように傾斜している第２のキャビティ部分と、
前記第２のキャビティ部分の他端に一端が繋がり、前記雌金型側が凸の曲面で形成される環状形状を有する第３のキャビティ部分と、
前記第３のキャビティ部分の他端に繋がり、前記中空成形体の最外周の側壁を形成する中空円筒形状を有する第４のキャビティ部分と、
を備える、射出成形装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の射出成形装置において、
前記第２のリング通路は、前記第１のリング通路の鉛直上方に形成されている。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の射出成形装置において、
前記リング移動装置は、前記補強リングを嵌めこむための凸部を備えている、射出成形装置。
【請求項５】
射出成形方法であって、
（ａ）雌金型と、雄金型とを閉じてキャビティを形成する工程と、
（ｂ）補強リングを、前記雄金型の基部に形成された第１のリング通路を通して、前記雄金型の中心軸に沿って前記基部から頂部まで貫通する第２のリング通路に移動させる工程と、
（ｃ）前記第２のリング通路に沿って前記補強リングを、前記キャビティの内の前記雄金型の頂部の位置に形成されている第１のキャビティ部分であって中空円筒形状を有する第１のキャビティ部分の内部であって外縁部に移動させる工程と、
（ｄ）前記キャビティに樹脂を射出注入して前記キャビティ内に中空成形体を形成する工程と、
を備える、射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形装置に関し、特に中空成形体を製造することができる射出成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の射出成形により、中空成形体を製造する技術が知られている（例えば特許文献１）。中空成形体の一端は口金などの他の部品と接合されることが多い。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３２６３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、従来から、中空成形体の生産性を低下させることなく、中空成形体の他の部品との接合部分の強度を向上させたいという要望があった。
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、中空成形体の生産性を低下させることなく、中空成形体の他の部品との接合部分の強度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
射出成形装置であって、中空成形体を生成するためのキャビティを形成する雌金型と雄金型とを備え、前記雄金型は、補強リングを収納するリング収納部と、前記雄金型の中心軸に沿って前記雄金型の基部から頂部まで貫通する第１のリング通路と、前記基部に形成され、前記リング収納部内の前記補強リングを前記第１のリング通路に移動させるための第２のリング通路と、前記第１のリング通路に移動した前記補強リングを前記第１のリング通路に沿って前記雄金型の頂部に移動させるリング移動装置とを有し、前記キャビティは、前記雄金型の頂部の位置に中空円筒形状を有する第１のキャビティ部分を有し、前記リング移動装置は、前記第１のキャビティ部分の内部であって前記第１のキャビティ部分の外縁部に前記補強リングを配置する、射出成形装置。
この適用例によれば、第１のキャビティ部分の内部の外縁部に補強リングを容易に移動させることが可能となるので、中空成形体の生産性を低下させることなく、中空成形体の他の部品との接合部分の強度を向上させることが可能となる。
【０００８】
［適用例２］
適用例１に記載の射出成形装置において、前記キャビティは、さらに、円錐面に沿った環状形状を有する第２のキャビティ部分であって、前記第１のキャビティ部分に一端が繋がり、前記環状形状における法線が前記中空成形体の外側で交差するように傾斜している第２のキャビティ部分と、前記第２のキャビティ部分の他端に一端が繋がり、前記雌金型側が凸の曲面で形成される環状形状を有する第３のキャビティ部分と、前記第３のキャビティ部分の他端に繋がり、前記中空成形体の最外周の側壁を形成する中空円筒形状を有する第４のキャビティ部分と、を備える、射出成形装置。
この適用例によれば、中空成形体を用いる際の、他の部品との接合密着性を高めることが可能となる。
【０００９】
［適用例３］
適用例１又は適用例２に記載の射出成形装置において、前記第２のリング通路は、前記第１のリング通路の鉛直上方に形成されている。
この適用例によれば、第２のリング通路から第１のリング通路に、重力を用いて補強リングを移動させることが可能となる。
【００１０】
［適用例４］
適用例１から適用例３のいずれかに記載の射出成形装置において、前記リング移動装置は、前記補強リングを嵌めこむための凸部を備えている、射出成形装置。
この適用例によれば、補強リングを移動させるときに、補強リングを倒れにくくすることが可能となる。
【００１１】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、射出成形装置の他、ライナの製造方法等、様々な形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例において作成されるタンクの外観を示す説明図である。図２は、タンクの断面を示す説明図である。タンク１０は、口金１００と、外筒２００と、ライナ３００とを備える。口金１００は、タンク１０へのガスの充填、あるいは、タンク１０からのガスの放出のために用いられる。口金１００の中心軸１０１方向の中央付近の口金１００の外周には、ツバ１１０（フランジ）が形成されている。ツバ１１０は、中心軸１０１と垂直な面に沿って外周に突き出るように形成されている。また、ツバ１１０は、ツバの先端側が細くなるようなテーパ形状又は略台形形状を有している。
【００１３】
ライナ３００は、タンク内部を密閉するための内殻である。ライナ３００は、略円筒形をしている。ここで、ライナ３００は、２つの分割ライナ３００ａ、３００ｂを備えている。分割ライナ３００ａ、３００ｂには、口金１００が取り付けられている。なお、一方の分割ライナ３００ａのみが口金１００を有し、他方の分割ライナ３００ｂは口金１００を有さないようにしてもよい。分割ライナ３００ａ、３００ｂは、その内部に、口金１００の下部１０５と接する接合部３０１を備えている。接合部３０１は、円筒形をしており、その外周部に円筒形の補強リング６００を備えている。補強リング６００として、例えば金属製の補強リングを用いることが可能である。補強リング６００は、接合部３０１を補強する。また、補強リング６００と口金１００とが接合部３０１を挟み込むことにより、分割ライナ３００ａ、３００ｂと口金１００との接合の強度を向上させる。分割ライナ３００ａ、３００ｂは、例えば、ナイロン、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレン等の熱収縮性の材料で構成されている。なお、分割ライナ３００ａ、３００ｂの構成を、熱収縮性の材料で構成された外層と、エポキシやガラス、金属などの非熱収縮性の材料で構成された内層と、を含む複数層を備える構成としてもよい。この場合には、内層を用いて接合部３０１を構成してもよい。
【００１４】
外筒２００は、ライナ３００の外側に形成され、タンク１０の耐圧殻として働く。外筒２００の材料として、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いることが可能である。ライナ３００の端部と外筒２００の端部は、口金１００のツバ１１０を挟むように密着し、口金１００とライナ３００との接合部からのガスのリークを抑制している。なお、図１においては、外筒２００によりライナ３００が覆い隠されている。
【００１５】
図３は、タンクの製造工程を説明する説明図である。先ず、図３（Ａ）に示すように、口金１００と分割ライナ３００ａを準備する。例えば、分割ライナ３００ａは、例えば、射出成形装置を用いて製造される。分割ライナ３００ａを製造する工程については後述する。分割ライナ３００ａは円筒形をしており、分割ライナ３００ａの一方の開口部３０５は窄まっている。この狭まった開口部３０５に口金１００が接合される。開口部３０５近傍には接合部３０１が形成されており、接合部３０１には補強リング６００が配置されている。
【００１６】
次に、図３（Ｂ）に示すように、分割ライナ３００ａの開口部３０５に口金１００を圧入する。このとき、ライナ３００の接合部３０１は、口金１００の下部１０５と補強リング６００により挟まれる。
【００１７】
次に、図３（Ｃ）に示すように、分割ライナ３００ａを熱処理する。これにより、分割ライナ３００ａが熱収縮し、分割ライナ３００ａの端部と口金１００のツバ１１０とが接合する。なお、分割ライナ３００ａが複数層を備える場合には、分割ライナ３００ａの外層の端部が、ツバ１１０よりも上方に位置するように分割ライナ３００ａが形成されていることが好ましい。こうすると、分割ライナ３００ａが熱収縮したときに、分割ライナ３００ａの外層がツバ１１０の上側に掛かる。その結果、ツバ１１０は、内層と外層とにより挟み込まれるので、ツバ１１０と分割ライナ３００ａとの接合が強化される。なお、同様に、口金１００を有する分割ライナ３００ｂを製造する。
【００１８】
次に、図３（Ｄ）に示すように、口金１００を取り付けた分割ライナ３００ａ、３００ｂを接合する。分割ライナ３００ａ、３００ｂの端部を合わせ、例えばレーザ光で加熱処理を行うことにより、分割ライナ３００ａ、３００ｂを接合する。
【００１９】
次に、図３（Ｅ）に示すように、樹脂を含浸させた強化繊維をライナ３００に巻き付ける。樹脂を強化する繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維（例えば、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維（ケブラー繊維、ケブラーは登録商標）など）を用いることが可能である。また、繊維により強化される樹脂として、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリエステル樹脂を用いることが可能である。なお、強化繊維の巻き付けのパターンにより外筒２００の引っ張り強さなどの機械的性質を調整することが可能である。
【００２０】
次に、図３（Ｆ）に示すように、ライナ３００に巻き付けた、強化繊維を加熱硬化させる。これにより、樹脂を含浸させた強化繊維は、ＦＲＰとなり、外筒２００を形成する。なお、本実施例では、樹脂を含浸させた強化繊維をライナ３００に巻き付け、その後加熱硬化させて外筒２００を得る工程を、フィラメント・ワインディング工程と呼んでいる。
【００２１】
図４は、分割ライナを製造するための射出成形装置を示す説明図である。図４（Ａ）は、雌金型を示し、図４（Ｂ）は雄金型を示している。射出成形装置２０は、雌金型４００と雄金型５００とを備える。雌金型４００は、凹形状を有しており、固定金型として用いられる。雌金型４００は、樹脂注入路４０５と樹脂注入装置４１０を備える。樹脂注入装置４１０は、樹脂注入路４０５を介して、雌金型４００と雄金型５００の間に生じるキャビティ（後述）に樹脂を注入するために用いられる。
【００２２】
雄金型５００は、凸形の円柱形状を有しており、分割ライナ３００ａを製造する場合に、移動金型として用いられる。雄金型５００は、凸部５０５と、基部５１０と、第１のリング通路５２０と、第２のリング通路５３０と、リング移動コア５４０と、リング移動装置５５０と、リングカセット５６０と、リング押し出し装置５７０とを備える。
【００２３】
凸部５０５は、雌金型４００の凹形状部に挿入される部分である。基部５１０は、雌金型４００の凹形状部に挿入されない部分である。第１のリング通路５２０は、雄金型５００の中心軸５０１に沿って、基部５１０から凸部５０５の頂部まで貫通している。第２のリング通路５３０は、第１のリング通路５２０の基部５１０側の根元から鉛直上方に通じている。リング移動コア５４０は、第１のリング通路５２０の基部５１０側の根元に配置されている。リング移動装置５５０は、第１のリング通路５２０に沿ってリング移動コア５４０を移動させることにより、第２のリング通路５３０を通って第１のリング通路５２０に移動してきた補強リング６００を、雄金型５００の頂部に移動させる。リング移動コア５４０とリング移動装置は軸５５５により接続されている。なお、移動の機構については、油圧シリンダー機構や、ボールネジ機構など様々な機構を採用することが可能である。
【００２４】
リングカセット５６０は、基部５１０に隣接して配置されており、補強リング６００を収納する。リング押し出し装置５７０は、リングカセット５６０内の補強リング６００を第２のリング通路５３０方向に押し出す。押し出された補強リング６００は、第２のリング通路５３０内を自然落下し、第１のリング通路に移動する。
【００２５】
図５は、雌金型と雄金型とを閉じた状態を示す説明図である。雌金型４００と雄金型５００との間に樹脂を充填するためのキャビティ３１０が形成されている。キャビティ３１０は、４つのキャビティ部分３１１〜３１４を備える。第１のキャビティ部分３１１は、中心部側にあり、中空円筒形状を有している。ここで、第１のキャビティ部位分３１１の円筒の中心軸は、雄金型５００の中心軸５０１と同一軸であることが好ましい。なお、同図に示す状態では、第１のキャビティ部分３１１は、雄金型５００の第１のリング通路５２０と繋がっているため、図面左側が解放している。しかし、リング移動コア５４０が雄金型５００の頂部に移動すると、第１のキャビティ部分３１１の左側は、リング移動コア５４０により閉じる。第２のキャビティ部分３１２は、第１のキャビティ部分３１１の端部に一端が繋がっている。第２のキャビティ部分３１２は、円錐面に沿った環状形状を有している。この第２のキャビティ部分３１２の環状形状は、環状形状における法線３１２ａがキャビティ３１０の外側で交差するように、傾斜している。また、第２のキャビティ部分３１２の傾斜の延長線３１２ｂは、中心軸５０１上で交差している。さらに、第２のキャビティ部分３１２の傾斜は、第１のリング通路５２０の基部５１０側が狭く、頂部側に向かって広がっている傾斜である。なお、この傾斜は、口金１００のツバ１１０のテーパ形状又は略台形形状の傾斜と一致していることが好ましい。これにより、キャビティ３１０に形成されるライナ３００と、ツバ１１０との接合を強くすることが可能となる。第３のキャビティ部分３１３の一端は、第２のキャビティ部分３１２の他端に接続されている。第３のキャビティ部分３１３は、外側（雌金型４００側）が凸にふくらんでいるの曲面で形成される環状形状を有している。第４のキャビティ部分３１４は、第３のキャビティ部分３１３の他端に接続されている。第４のキャビティ部分３１４は、キャビティ３１０の最外周にあり、中空円筒形状を有している。第２のキャビティ部分３１２と第３のキャビティ部分３１３との接続位置に樹脂注入路４０５が繋がっている。樹脂注入路４０５からキャビティ３１０内に樹脂が射出注入される。樹脂としては、例えば、ナイロン、ＥＶＯＨ、ポリエチレンを用いることが可能である。
【００２６】
図６は、補強リングが第１のリング通路に移動した状態を示す説明図である。リング押し出し装置５７０は、リングカセット５６０内の補強リング６００を、補強リング６００の１個分の長さだけ、右方に移動させる。補強リング６００は、第２のリング通路５３０の上方まで移動すると、重力により第２のリング通路５３０内を落下する。これにより、補強リング６００は、第１のリング通路５２０まで移動する。図７は、補強リングが第１のリング通路まで移動したときの、第１のリング通路の根元近傍の拡大図である。
【００２７】
図８は、補強リングが第１のリング通路の頂部に移動した状態を示す説明図である。リング移動装置５５０は、第１リング通路に沿ってリング移動コア５４０を右方に移動させる。リング移動コア５４０は、右方に移動する際に、補強リング６００を右方に移動させる。補強リング６００は第１リング通路に沿って右方に移動し、第１のキャビティ部分３１１に収まる。リング移動コア５４０が第１のキャビティ部分３１１の左側を閉じる。図９は、第１のリング通路の頂部側近傍の拡大図である。補強リング６００は、第１のキャビティ部分３１１の内部の左端部の外縁部に収まっている。第１のキャビティ部分３１１の左側は、リング移動コア５４０により閉じられている。
【００２８】
図１０は、キャビティに樹脂が射出注入された状態を示す説明図である。キャビティ３１０への樹脂の射出注入により、分割ライナ３００ａが形成される。ここで、第１のキャビティ部分３１１に射出注入された樹脂から、分割ライナ３００ａの接合部３０１が形成される。図１１は、分割ライナを取り外した状態を示す説明図である。図１１（Ｂ）は補強リング６００近傍の拡大図である。補強リング６００は、接合部３０１の外縁部に配置されている。
【００２９】
キャビティ３１０内に補強リング６００を配置する他の方法としては、雌金型４００と雄金型５００とを開いた状態で雌金型４００と雄金型５００の間にリングセット装置（図示せず）を移動させて補強リング６００をセットし、雌金型４００と雄金型５００の間からリングセット装置を移動させて雌金型４００と雄金型５００とを閉じる方法が考えられる。しかし、この方法では、分割ライナ３００ａを連続して生産することが難しく、分割ライナ３００ａの生産性を高くすることができないという問題がある。一方、本実施例によれば、雌金型４００と雄金型５００とを閉じた状態でリングをセットするため、分割ライナ３００ａを連続して生産することが可能となり、分割ライナ３００ａの生産性を向上させることができる。
【００３０】
本実施例によれば、雌金型４００と雄金型５００とを開いた状態で補強リング６００をセットするリングセット装置が不要となる。また、雌金型４００と雄金型５００とを開いた状態で補強リング６００をセットする場合、リングセット装置が入るスペースを形成するために雌金型４００と雄金型５００とを開く必要があるが、本実施例では、その必要もない。
【００３１】
本実施例では、第２のキャビティ部分３１２のリング形状における法線３１２ａがキャビティ３１０の外側で交差するように、第２のキャビティ部分３１２のリング形状が傾斜している。この傾斜を、口金１００のツバ１１０のテーパ形状又は略台形形状の傾斜と一致させることにより、キャビティ３１０に形成される分割ライナ３００ａと、ツバ１１０との接合を強くすることが可能となる。但し、キャビティ３１０の形状としては、これ以外の種々の形状を採用することが可能である。
【００３２】
変形例１：
図１２は、本実施例の変形例１を示す説明図である。変形例１は、リング移動コア５４０の頂部に凸部５４０ａを備えている点が本実施例と異なる。凸部５４０ａは略円柱形状をしており、凸部５４０ａの外径は、補強リング６００の内径と同じ大きさになっている。こうすると、補強リング６００の中に凸部５４０ａが嵌るため、補強リング６００を移動させるときに、補強リング６００を倒れにくくすることが可能となる。すなわち、補強リング６００が倒れることによる射出成形装置２０の稼働停止を抑制することが出来、分割ライナ３００ａの生産性を向上させることが可能となる。
【００３３】
変形例２：
図１３は、本実施例の変形例２を示す説明図である。変形例２は、頂部側を上方にして雄金型５００を傾けている点が本実施例と異なる。なお同図では、雌金型４００は表示されていないが、雌金型４００は、凹形状の開口側が下方になるように傾いている。変形例２によれば、補強リング６００が第１のリング通路５２０に移動してきたとき、補強リング６００は、雄金型５００の傾いていることにより、リング移動コア５４０側に傾く。したがって、補強リング６００を移動させるときに、補強リング６００を倒れにくくすることが可能となる。よって同様に、補強リング６００が倒れることによる射出成形装置２０の稼働停止を抑制することが出来、分割ライナ３００ａの生産性を向上させることが可能となる。
【００３４】
変形例３：
本実施例では、雌金型４００を固定金型、雄金型５００を移動金型としているが、雌金型４００を移動金型、雄金型５００を固定金型としてもよい。
【００３５】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例において作成されるタンクの外観を示す説明図である。
【図２】タンクの断面を示す説明図である。
【図３】タンクの製造工程を説明する説明図である。
【図４】分割ライナを製造するための射出成形装置を示す説明図である。
【図５】雌金型と雄金型とを閉じた状態を示す説明図である。
【図６】補強リングが第１のリング通路に移動した状態を示す説明図である。
【図７】補強リングが第１のリング通路まで移動したときの第１のリング通路の根元近傍の拡大図である。
【図８】補強リングが第１のリング通路の頂部に移動した状態を示す説明図である。
【図９】第１のリング通路の頂部側近傍の拡大図である。
【図１０】キャビティに樹脂が射出注入された状態を示す説明図である。
【図１１】分割ライナを取り外した状態を示す説明図である。
【図１２】本実施例の変形例１を示す説明図である。
【図１３】本実施例の変形例２を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…タンク
２０…射出成形装置
１００…口金
１０１…中心軸
１０５…下部
１１０…ツバ
２００…外筒
３００…ライナ
３００ａ…分割ライナ
３００ｂ…分割ライナ
３０１…接合部
３０５…開口部
３１０…キャビティ
３１１…第１のキャビティ部分
３１２…第２のキャビティ部分
３１２ａ…法線
３１２ｂ…延長線
３１３…第３のキャビティ部分
３１４…第４のキャビティ部分
４００…雌金型
４０５…樹脂注入路
４１０…樹脂注入装置
５００…雄金型
５０１…中心軸
５０５…凸部
５１０…基部
５２０…第１のリング通路
５３０…第２のリング通路
５４０…リング移動コア
５４０ａ…凸部
５５０…リング移動装置
５５５…軸
５６０…リングカセット
５７０…リング押し出し装置
６００…補強リング
【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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