(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力ポートを有するボディと、対をなす端子を有するコネクタと、ボディとコネクタとの間に移動可能に介装され、前記入力ポートからの圧力を受けるピストンと、ピストンをコネクタから離反する方向に付勢する復帰スプリングと、前記コネクタに形成され、前記復帰スプリングを収容すると共に、底板部に前記端子を固定したスプリング保持筒部と、ピストンの移動により対をなす端子間を電気的に接続、開離させる導電体とを備えた圧力スイッチにおいて、
前記スプリング保持筒部の底板部に水抜き孔を設け、
前記ピストンの前記コネクタ側に、前記スプリング保持筒部に移動可能に外嵌した筒部を備えたことを特徴とする圧力スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液体が浸入するおそれがある場所で使用する場合に好適な構造を有する圧力スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力スイッチは、空気圧が所定圧力以上になると電気接点を閉または開としてものである。この圧力スイッチは、特許文献１に示されるように、ボディに設けられ、ホースまたは空気配管に接続される入力ポートと、ボディ内に設けられる接点と、この入力ポートを通して加わる空気圧力に抗して接点を閉または開方向に付勢する押圧ばねとを備える。そして押圧スプリング、接点はボディ内に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８２９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧力スイッチの使用態様として、入力ポートを上にして使用するものがある。このように入力ポートを上にして使用される圧力スイッチの場合、水を使用する環境でホースあるいは圧力スイッチを取付ける空気配管からハウジング内に水が浸入し、接点が水分により短絡し、誤動作を起こすおそれがある。温度が急激に変化する環境において、ホース内あるいは空気配管内に結露を生じてその結露により生じた水分がハウジング内に浸入して誤動作を起こすおそれもある。
【０００５】
また、ハウジング内に浸入した水等により端子や端子間を接続する導電体の表面に酸化膜が形成されやすくなり、誤動作を起こすおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑み、ホースを通して水等の液体が浸入するおそれがある場合であってもこの液体浸入による誤動作が防止できる構成の圧力スイッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による圧力スイッチは、入力ポートを有するボディと、対をなす端子を有するコネクタと、ボディとコネクタとの間に移動可能に介装され、前記入力ポートからの圧力を受けるピストンと、ピストンをコネクタから離反する方向に付勢する復帰スプリングと、前記コネクタに形成され、前記復帰スプリングを収容すると共に、底板部に前記端子を固定したスプリング保持筒部と、ピストンの移動により対をなす端子間を電気的に接続、開離させる導電体とを備えた圧力スイッチにおいて、
前記スプリング保持筒部の底板部に水抜き孔を設け、
前記ピストンの前記コネクタ側に、前記スプリング保持筒部に移動可能に外嵌した筒部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による圧力スイッチは、端子を有するスプリング保持筒部の底板部に水抜き孔を設けたので、入力ポート、すなわちボディを上にして使用する場合、ボディとピストンとの間のパッキングの部分から、圧縮空気中に含まれるドレンが浸入したとしても、このドレンは水抜き孔を通して排出されるため、導電体と端子との間に水が介在して電気的に短絡したり端子の酸化による誤動作を防止することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記ピストンの前記コネクタ側に、前記スプリング保持筒部に移動可能に外嵌した筒部を設けた構成としたので、スプリング保持筒部内へのドレンの浸入が防止され、さらに防水効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による圧力スイッチを適用するピストン位置検出装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の圧力スイッチの第一の参考例を示す分解正面図である。
【図３】図２の圧力スイッチの分解側面図である。
【図４】図２、図３の圧力スイッチの本体部の分解斜視図である。
【図５】図２のＡ−Ａ拡大断面図である。
【図６】図３のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図７】図５の圧力スイッチの作動状態を示す断面図である。
【図８】本発明の圧力スイッチの一実施の形態を示す分解正面図である。
【図９】図８の圧力スイッチの分解側面図である。
【図１０】図８、図９の圧力スイッチの本体部の分解斜視図である。
【図１１】図８のＣ−Ｃ拡大断面図である。
【図１２】図９のＤ−Ｄ拡大断面図である。
【図１３】図１２の圧力スイッチの作動状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の圧力スイッチの第二の参考例を示す分解斜視図である。
【図１５】図１４の圧力スイッチの断面図である。
【図１６】図１５の圧力スイッチの作動状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明による流体圧シリンダのピストン位置検出装置の一例を示す。このピストン位置検出装置は流体圧シリンダが空気圧シリンダである例について示す。１は空気圧シリンダ、２はそのチューブ、３はそのピストン、４は空気圧シリンダのコントロール弁、５はコントローラである。
【００１２】
この空気圧シリンダ１はコントローラ５からの制御信号あるいはオペレータにより発生させる操作信号によりコントロール弁４のソレノイド４ａが励磁されるとコントロール弁４が右位置に切換わり、空気圧源６からの加圧空気が空気圧シリンダ１のヘッド室１０に供給されてピストン３が図面上左方向に移動し、ピストンロッド９が伸長する。反対に、ソレノイド４ｂが励磁されるとコントロール弁４が左位置に切換わり、空気圧源６からの加圧空気が空気圧シリンダ１のロッド室７に供給されてピストン３が図面上右方向に移動し、ピストンロッド９が収縮する。
【００１３】
１２，１３はピストン３の位置を検出するために設けた切換弁である。各切換弁１２，１３はそれぞれ供給ポート１２ａ，１３ａと、排気ポート１２ｂ，１３ｂと、出力ポート１２ｃ，１３ｃとを有する。
【００１４】
図１において、切換弁１２，１３いずれもは不動作状態で示しており、図示のように、スプール１２ｄ，１３ｄにピストン３が当接しない状態では出力ポート１２ｃ，１３ｃは排気ポート１２ｂ，１３ｂに連通する。反対にピストン３がスプリング１２ｅ，１３ｅに抗してスプール１２ｄ，１３ｄを操作する（押し込む）と、空気圧源６からの加圧空気が出力ポート１２ｃ，１３ｃへ供給される。
【００１５】
１４，１５は圧力スイッチであり、これらの圧力スイッチ１４，１５はそれぞれ切換弁１２，１３の出力ポート１２ｃ，１３ｃとの間を可撓性を有するホース１６，１７により接続する。図１において、圧力スイッチ１４，１５はオフ状態を示す。図示のように圧力スイッチ１４，１５がオフ状態では電源１８はコントローラ５に接続されず、反対に圧力スイッチ１４または１５がオン状態になると、電源１８からの電圧がコントローラ５に加わり、オン状態であることがコントローラ５に伝えられる。
【００１６】
例えばロボットにおいては、コントローラ５は好ましくは静止するかあるいは動きの少ない取付け部（図示せず）に置かれ、圧力スイッチ１４，１５はコントローラ５の近傍あるいはコントローラ５内に置かれる。コントローラ５等の取付け部に対し、空気圧シリンダ１はコントローラ５により動作制御される可動支持手段（図示せず）を介して支持される。空気圧シリンダ１に設ける切換弁１２，１３に接続されるホース１６，１７や、空気圧シリンダ１に加圧空気を供給するホースは、可動支持手段による空気圧シリンダ１の動きに追従可能とするため、取付け部と空気圧シリンダ１との間に弛ませて取付けられる。
【００１７】
次に図１の位置検出装置に好適な本発明による圧力スイッチ１４，１５の第一の参考例を図２〜図７により説明する。図２、図３において、５２は圧力スイッチ本体、５３はこの圧力スイッチ本体５２に着脱可能に結合するプラグである。７２，７３はプラグ５３に接続したリード線である。図４〜図７において、５４はホース１６または１７が接続具（図示せず）を介して接続される入力ポート５４ａを有するプラスチック製のボディ、５５はこのボディ５４に内嵌し固定されるプラスチック製のコネクタである。このコネクタ５５は端子５８，５９を有するもので、プラグ５３を嵌合するものである。
【００１８】
ボディ５４は中空構造を有しており、ピストン５６を摺動可能に収容した入力ポート５４ａ側第１の筒部５４ｂと、この筒部５４ｂと入力ポート５４ａとを連通させる連通孔５４ｃと、コネクタ５５が嵌合固定される拡大された第２の筒部５４ｄとにより構成される。
【００１９】
ピストン５６の入力ポート５４ａ側端部５６ａは第１の筒部５４ｂの連通孔５４ｃよりやや大きな直径を有するロッド状をなし、この端部５６ａの外周と第１の筒部５４ｂの内壁との間に気密性を得るためのゴム製のパッキング５７を設ける。また、第１の筒部５４ｂの内壁と第２の筒部５４ｄの内壁との間にピストン５６の段部５６ｂを受ける段部５４ｅを設ける。また、第２の筒部５４ｄの対向する複数箇所（本実施の形態においては２箇所）に、コネクタ５５を固定するための係止孔５４ｆを設ける。一方、コネクタ５５の外側には係止孔５４ｆに対応する箇所にそれぞれ係止突起５５ａを形成する。そしてコネクタ５５をボディ５４の第２の筒部５４ｄ内に嵌合すると共に、係止突起５５ａを係止孔５４ｆに係止させてコネクタ５５をボディ５４に結合し固定する。
【００２０】
コネクタ５５にはプラグ５３を嵌合する嵌合孔５５ｂを有する。この嵌合孔５５ｂの底板５５ｃに、端子５８，５９を貫通して固定し、端子５８，５９を底板５５ｃの両面から突出させる。
【００２１】
６０は端子５８，５９間を短絡させる導電体として設けた導電板スプリングである。図４に示すように、この導電板スプリング６０には板状部６０ａと、この板状部６０ａの周囲に一体に折り曲げて形成した３本以上（図示例は４本）の線条部６０ｂとからなる。線条部６０ｂは、板状部６０ａに対して鋭角的に傾斜させた傾斜部６１とこの傾斜部６１の先端から板状部６０ａと平行をなすように折り曲げた平行線部６２とからなる。線条部６０ｂは、端子接触の際に導電板スプリング６０を傾斜可能に変位させる弾性変形手段を構成するものである。
【００２２】
図５〜図７に示すように、ピストン５６のコネクタ５５側の面には、導電板スプリング６０を嵌める凹部５６ｃを設けると共に、この凹部５６ｃの中心に導電板スプリング６０の脱落防止用のくびれを有する突起５６ｄを設ける。なお、この突起５６ｄは必ずしもなくてもよい。導電板スプリング６０は、その平行線部６２をピストン５６の凹部５６ｃ内に嵌合し、かつ複数の平行線部６２内に突起５６ｄを嵌めてピストン５６に取付ける。導電板スプリング６０の傾斜部６１は、導電板スプリング６０と端子５８，５９との接触時における緩衝効果を発揮する。
【００２３】
６４はピストン５６の復帰スプリングである。この復帰スプリング６４は、コネクタ５５のピストン側に設けたスプリング保持筒部５５ｄ内に収容し、コネクタ５５の底板部５５ｃに一端部を当接させ、他端部をピストン５６の凹部５６ｃに収容し、かつ導電板スプリング６０の平行線部６２に当接させて設ける。図５に示すように、スプリング保持筒部５５ｄとピストン５６の対向面５６ｆとの間隔ｇ２は、端子５８，５９と導電板スプリング６０との間隔ｇ１よりやや大きく形成される。
【００２４】
ここで、切換弁１２，１３を通して圧力スイッチ１４，１５に供給される圧縮空気にはドレンが含まれることがある。このドレンが端子５８，５９や導電板スプリング６０等の部分に浸入してこれらの電気的短絡や酸化を防止するため、前記パッキング５７が設けられている。しかしながら、このパッキング５７の存在にもかかわらず、このパッキング５７から下部にドレンが浸入した場合であっても、端子５８，５９や導電板スプリング６０等の部分にドレンが浸入することを防止するため、前記ピストン５６には、スプリング保持筒部５５ｄの先端を微小間隙を介して包囲する筒部５６ｅを有する。すなわち、この筒部５６ｅは、ドレンがパッキング５７の隙間を通過して、ピストン５６とボディ５４の内壁間より浸入した場合に、ドレンがピストン保持筒部５５ｄ内の端子５８，５９や導電板スプリング６０側に浸入することを防止するものである。また、万が一ドレンがスプリング保持筒部５５ｄ内に浸入した場合であっても、これはスプリング保持筒部５５ｄ内に溜まって端子５８，５９や導電板スプリング６０に短絡や酸化を生じないように、図５に示すように、コネクタ５５のプラグ５３を嵌合する嵌合孔５５ｂの底板５５ｃには、スプリング保持筒部５５ｄ内にドレンが浸入した場合にこれをコネクタ５５の外部に流出させるための水抜き孔６５を設ける。
【００２５】
図２、図３に示すように、プラグ５３は、前記コネクタ５５の嵌合孔５５ｂに嵌合する嵌合部５３ａを有し、この嵌合部５３ａに前記端子５８，５９に接続する凹部（図示せず）とその凹部に設けた導電体でなる接触子（図示せず）とを有する。そして接触子にリード線７２，７３が接続される。このプラグ５３は、先端に係止突起５３ｂを設けた係止片５３ｃを、前記嵌合部５３ａに並べて形成する。そして、プラグ５３の嵌合部５３ａをコネクタ５５の嵌合孔５５ｂに嵌合すると同時に、係止片５３ｃの弾性を用いて係止突起５３ｂをコネクタ５５の係止受部５５ｅ（図２、図５参照）に係止させることにより、プラグ５３がコネクタ５５に結合される。
【００２６】
この圧力スイッチは、切換弁１２または１３のスプール１２ｄまたは１３ｄがピストン３により押し込まれて切換わり、出力ポート１２ｃまたは１３ｃの加圧空気がホース１６または１７を通してピストン５６に加わると、ピストン５６が図５、図６において復帰スプリング６４の弾力に抗して下方に移動する。そして導電板スプリング６０の板状部６０ａが端子５８，５９に接触し、端子５８，５９間が電気的に短絡する。さらにピストン５６が下方に移動してピストン５６の面５６ｆがコネクタ５５のスプリング保持筒部５５ｄの先端に当接する。ここで、ピストン５６の面５６ｆとスプリング保持筒部５５ｄとの当接によってピストン５６の動きを制限することにより、導電板スプリング６０の損傷を防止する。このピストン５６の面５６ｆとスプリング保持筒部５５ｄとの当接状態では導電板スプリング６０の傾斜部６１が撓み、導電板スプリング６０が端子５８，５９に加圧状態で接触し、圧力スイッチがオンとなる。
【００２７】
このように、この例の圧力スイッチは、スプリング保持筒部５５ｄの先端を微小間隙を介して包囲する筒部５６ｅを設けたので、圧縮空気中にドレンが含まれ、このドレンがパッキング５７の部分を通過し、ピストン５６とボディ５４の内壁間より下に浸入した場合に、ドレンがピストン保持筒部５５ｄ内に浸入して、端子５８，５９や導電板スプリング６０側に浸入することを防止することができる。また、コネクタ５５のプラグ５３を嵌合する嵌合孔５５ｂの底板５５ｃに水抜き孔６５を設けたので、万が一スプリング保持筒部５５ｄ内に前記パッキング５７を通過したドレンが浸入した場合にこれを流出させることができる。このため、入力ポート５４ａから圧縮空気内のドレンが浸入しやすい環境で使用される場合であっても、端子５８，５９がドレンにより電気的に短絡したり酸化して誤動作を起こす事態の発生を回避することができる。
【００２８】
図８〜図１３に本発明による圧力スイッチの一実施の形態を示す。この実施の形態は、ピストン５６Ｘの周囲に溝５６ｇを設け、この溝５６ｇに、ピストン５６Ｘとボデイ５４Ｘとの間の気密性を確保するためのゴム製の円環状をなすダイヤフラム７０を嵌合する。図１１〜図１３に示すように、このダイヤフラム７０は、その上面をボデイ５４Ｘ内にコネクタ５５Ｘに対向して設けた面５４ｅに当て、周囲をボディ５４Ｘの第２の筒部５４ｄの内面に嵌合して取付ける。
【００２９】
また、復帰スプリング６４は、コネクタ５５Ｘのスプリング保持筒部５５ｄ内に収容すると共に、上端部をピストン５６Ｘの凹部５６ｃ内に収容し、導電板スプリング６０の平行線部６２に当接させることにより、コネクタ５５Ｘとピストン５６Ｘとの間に介装する。
【００３０】
コネクタ５５Ｘのスプリング保持筒部５５ｄの外周部はさらにピストン５６Ｘ側に延出した筒部５５ｆを有する。この筒部５５ｆの上端部と前記ボディ５４Ｘの段部５４ｅとの間でダイヤフラム７０を挟持する。ピストン５６Ｘの下部にはコネクタ５５Ｘの前記筒部５５ｆに摺動可能に嵌合される筒部５６ｆを有する。図１１において、７４はコネクタ５５のプラグ嵌合孔５５ｂの底板５５ｃに設けた水抜き孔であり、スプリング保持筒部５５ｄ内に水が浸入した場合にこれを流出させるためのものである。他の構成は図２〜図７の構成と同じである。
【００３１】
この圧力スイッチにおいても、コネクタ５５のプラグ嵌合孔５５ｂの底板５５ｃに水抜き孔７４を設けたので、スプリング保持筒部５５ｄ内に水が浸入した場合にこれを流出させることができる。ホース１６，１７内や入力ポート５４ａから水等の液体が浸入しやすい環境あるいは結露を生じやすい環境で使用される場合であっても、この圧力スイッチの端子５８，５９が水等の液体により電気的に短絡するという誤動作の発生を回避することができる。
【００３２】
図１４〜図１６は本発明による圧力スイッチの第二の参考例をさらに示す。図１４〜図１６において、図２〜図７と同じ符号は同じ機能を発揮する部品、部分を示す。この参考例において、８０は板状をなす導電体、８１はこの導電体８０を移動可能に保持する絶縁体でなるホルダ、８２は導電体８０の端子５８，５９に対する接触時の衝撃を緩和すると共に接触圧を保つ緩衝スプリングである。この緩衝スプリング８２は、端子接触の際に導電板スプリング６０を傾斜可能に変位させる弾性変形手段を構成する。ホルダ８１は筒状をなし、その一端の鍔部８１ｂをピストン５６の凹部５６ｃ内に嵌合し、復帰スプリング６４によりピストン５６側に押圧して保持される。導電体８０は周囲に複数の突起８０ａを有し、各突起８０ａをホルダ８１にその軸心方向に設けた溝８１ａに嵌合してホルダ８１内に摺動可能に保持される。こので、導電体８０はホルダ８１に対し、導電体８０の端子５８，５９との接触面の面内方向にクリアランスを持たせており、端子５８，５９の突出方向に対して直角をなす方向にも移動可能に保持される。緩衝スプリング８２はピストン５６の中心に設けた突起５６ｄに嵌合して位置決めされる。この突起５６は先端側が基端側より小さい直径としているので、緩衝スプリング８２は突起５６の軸心に対して偏心可能である。コネクタ５５に設ける端子５８，５９は、導電体８０に対する突出高さを異ならせて（図１５のΔｈ参照）コネクタ５５の底板５５ｃに固定して取付けられる。
【００３３】
この構成によれば、図１５に示すように、端子５８，５９が導電体８０に接触しない開離した状態から、入力ポート５４ａに加えられる圧力によりピストン５６がコネクタ５５側に移動すると、まずピストン５６に対する突出高さの高い端子５９と導電体８０が接触する。この突出高さの高い端子５９と導電体８０が接触を開始した際には、導電体８０の端子５９側は押される。そして突出高さの低い端子５８側の導電体８０の部分は緩衝スプリング８２に押されて導電体８０の端子５８側接触面も端子５８に接触する。このように、端子５８、５９が導電体８０を傾斜させて接触するため、導電体８０は端子５８，５９による反力を受け、導電体８０は端子５８，５９の突出方向の直角方向すなわち、図１６における紙面の右方向へ移動させる力を発生させ、導電体８０はホルダ８１とのクリアランス（隙間）分、緩衝スプリング８２を縮めかつ偏心させながら変位する。この導電体８０の変位により、端子５８，５９と導電体８０との接触面がずれ、端子５８，５９は導電体８０と摩擦する。導電体８０が端子５８，５９から離れる動作においても、導電体８０の変位した傾斜姿勢から、元の水平姿勢に戻るので、導電体８０は図１６における紙面の左方向へ移動し、端子５８，５９は導電体８０と摩擦しながら導電体８０が復帰する。
【００３４】
このように、端子５８，５９が導電体８０と接続、開離される際に、傾斜した導電体８０との接触位置を変えながら、すなわち摩擦しながら接触する。この端子５８，５９と導電体８０との間で生じる摩擦により、水等の液体の浸入により端子５８，５９や導電体８０との接触部に酸化膜が生じたとしても、この酸化膜が圧力スイッチの動作に伴う端子５８，５９と導電体８０との間の摩擦により除去され、酸化膜による誤動作を防止することができる。
【００３５】
本発明の圧力スイッチは、上記実施の形態のように、空気圧シリンダの作動検出手段として用いるのみでなく、水等の液体が浸入するおそれのある他の種々の用途に好適に用いることができる。また、圧力スイッチ１４，１５は上記実施の形態に限られるものではなく、正圧によりオン（接点閉）となるのではなく、反対に正圧によりオフ（接点開）となる構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１：空気圧シリンダ、２：チューブ、３：ピストン、４：コントロール弁、５：コントローラ、６：空気圧源、７：ロッド室、９：ピストンロッド、１０：ヘッド室、１２，１３：切換弁、１２ａ，１３ａ：供給ポート、１２ｂ，１３ｂ：排気ポート、１２ｃ，１３ｃ：出力ポート、１２ｄ，１３ｄ：スプール、１２ｅ，１３ｅ：スプリング、１４，１５：圧力スイッチ、１６，１７：ホース、１８：電源、５２：圧力スイッチ本体、５３：プラグ、５４：ボディ、５４ａ：入力ポート、５４ｆ：係止孔、５５：コネクタ、５５ａ：係止突起、５５ｂ：プラグ嵌合孔、５５ｃ：底板、５５ｄ：スプリング保持筒部、５５ｆ:筒部、５６：ピストン、５６ｅ：筒部、５７：パッキング、５８，５９：端子、６０：導電板スプリング、６４：復帰スプリング、６５：水抜き孔、７０：ダイヤフラム、７２，７３：リード線、７４：水抜き孔、８０：導電体、８０ａ：突起、８１：ホルダ、８１ａ：溝、８１ｂ：鍔部、８２：緩衝スプリング
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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