(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（４、４’）内で、成形型（３）に注入した混練材を、攪拌羽根（２１）を自転及び公転させて、混練させる混練装置であって、
公転用モータ（４１）により駆動される公転軸（４５）と、
自転用モータ（４２）により駆動される自転軸（４６）と、
前記公転軸（４５）に垂直に固定された公転プレート（４７）に対して、該公転プレート（４７）上に取り付けられた直動ガイドレール（３３）を、直線方向に摺動可能に設置されたスライダ（３１）と、
前記スライダ（３１）に回転自在に軸支され、かつ、前記自転軸（４６）により回転させられる前記攪拌羽根（２１）と、
前記攪拌羽根（２１）の上端部に設けられたカムフォロア（２３）を、カム倣いさせ、前記攪拌羽根（２１）を成形型（３）内において移動させるカムプレート（２２）と、を具備し、
前記カム倣いに伴って、前記攪拌羽根（２１）の軸（２１’）の中心が、前記公転軸（４５）の中心に対して、半径方向に移動可能となるように、前記スライダ（３１）が直動ガイドレール（３３）を摺動可能とした混練装置。
【請求項２】
前記ハウジング（４、４’）内を真空にしたことを特徴とする請求項１に記載の混練装置。
【請求項３】
前記公転軸（４５）を中空軸とし、前記自転軸（４６）が、前記公転軸（４５）と同軸に前記公転軸（４５）内に設けられて、前記自転軸（４５）からベルト伝動（５１）により前記攪拌羽根（２１）に回転が伝動され、前記ベルト伝動（５１）には、テンショナー（５３）が設置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の混練装置。
【請求項４】
前記ハウジング（４’、７４）の一部に開口部（７５）が設けられており、該開口部（７５）は、前記成形型（３）によって密閉されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の混練装置。
【請求項５】
前記ハウジング（４’、７４）に対して、前記成形型（３）を保持したパレットを上下に昇降する昇降装置をさらに具備し、前記昇降装置が上動して、前記成形型（３）が、前記開口部（７５）を密閉するように構成したことを特徴とする請求項４に記載の混練装置。
【請求項６】
前記公転モータ（４１）及び前記自転モータ（４２）を制御して、前記成形型（３）の各部位ごとの形状に応じて、前記攪拌羽根（２１）の公転周速と自転速度を適宜設定したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の混練装置。
【請求項７】
前記攪拌羽根（２１）を、スクリュー羽根を含むねじり羽根として、羽根の正転で、練りの回転力を与え、羽根の反転で、前記混練材の付着を最小限にして前記成形型（３）から抜くことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の混練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形任意形状等の成形型内混練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１にみられるように、従来、部品材料（製品１０）を型で成形する場合、混練する装置と注型する装置を別々に用意して、あらかじめまとめて混練装置で混練しておいた材料を、所定形状の成形型２（図１では３つ割り型）に、注入する装置をつかって材料を注入する方法で対応していた。この場合、まとめて混練するために、混練機や注入装置の大型化や、混練しておいた材料の移送保管時の沈殿等品質面や生産合理化面でも、大きな障害となっていた。混練時に気泡抜き（真空引き）をした場合でも、成形型への再注入時に気泡の巻き込みが発生するので、再注入用に大型の真空注入装置が、さらに必要であった。
【０００３】
従来から知られる混練技術としては、特許文献１、２にみられるように、容器内に粘性流体を密閉したまま公転、自転を利用して均一に混練を行う装置が挙げられる。これらは、いずれも容器内に液体を封入して攪拌するものであって、成形型内で混練するものではなく、上記混練課題の解決には何ら資するものではなかった。特許文献３のものも、ワイヤービーターにより、カスタードクリームを短時間で効率良く製造できるようした煮炊き攪拌装置に過ぎず、しかも、成形型内で混練するものではなかった。以上の従来技術では、成形型内でダイレクトに混練することはできず、異形形状容器内の均一混練成形は到底不可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４２３１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２２７８１号公報
【特許文献３】特開平７−１１５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑み、異形任意形状等の成形型内混練装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、ハウジング（４、４’）内で、成形型（３）に注入した混練材を、攪拌羽根（２１）を自転及び公転させて、混練させる混練装置であって、公転用モータ（４１）により駆動される公転軸（４５）と、自転用モータ（４２）により駆動される自転軸（４６）と、前記公転軸（４５）に垂直に固定された公転プレート（４７）に対して、該公転プレート（４７）上に取り付けられた直動ガイドレール（３３）を、直線方向に摺動可能に設置されたスライダ（３１）と、前記スライダ（３１）に回転自在に軸支され、かつ、前記自転軸（４６）により回転させられる前記攪拌羽根（２１）と、前記攪拌羽根（２１）の上端部に設けられたカムフォロア（２３）を、カム倣いさせ、前記攪拌羽根（２１）を成形型（３）内において移動させるカムプレート（２２）と、を具備し、前記カム倣いに伴って、前記攪拌羽根（２１）の軸（２１’）の中心が、前記公転軸（４５）の中心に対して、半径方向に移動可能となるように、前記スライダ（３１）が直動ガイドレール（３３）を摺動可能とした混練装置である。
【０００７】
これにより、従来の様にまとめて混練したものを型に注入するのでなく、製品形状に最初から合せ、直接成形型内で混練できる。すなわち、円形製品だけでなく、製品特性や取付け形状に合わせた異形形状製品を混練することが可能となった。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ハウジング（４、４’）内を真空にしたことを特徴とする。
これにより、気泡化の巻き込みの発生を防止することができ、真空注入装置が不要となった。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記公転軸（４５）を中空軸とし、前記自転軸（４６）が、前記公転軸（４５）と同軸に前記公転軸（４５）内に設けられて、前記自転軸（４５）からベルト伝動（５１）により前記攪拌羽根（２１）に回転が伝動され、前記ベルト伝動（５１）には、テンショナー（５３）が設置されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記ハウジング（４’、７４）の一部に開口部（７５）が設けられており、該開口部（７５）は、前記成形型（３）によって密閉されることを特徴とする。これにより、成形型の自動搬送を可能とし、混練作業を自動化することができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ハウジング（４’、７４）に対して、前記成形型（３）を保持したパレットを上下に昇降する昇降装置をさらに具備し、前記昇降装置が上動して、前記成形型（３）が、前記開口部（７５）を密閉するように構成したことを特徴とする。これにより、混練作業を自動化することができる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記公転モータ（４１）及び前記自転モータ（４２）を制御して、前記成形型（３）の各部位ごとの形状に応じて、前記攪拌羽根（２１）の公転周速と自転速度を適宜設定したことを特徴とする。これにより、成形型内のどの部位においても混合状態を均一にすることができる。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の発明において、前記攪拌羽根（２１）を、スクリュー羽根を含むねじり羽根として、羽根の正転で、練りの回転力を与え、羽根の反転で、前記混練材の付着を最小限にして前記成形型（３）から抜くことを特徴とする。これにより、混練する材料の粘度が高い場合や、付着性の良い材料の場合に、混練材のスクリューへの付着による量のバラツキや、成形型入れ替え時の材料落下付着の問題を、低減可能にすることができる。
【００１４】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】所定形状の成形型に、注入する装置をつかって材料を注入する従来技術を示す図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態における注型３（成形型）を示す斜視図であり、（ｂ）は、成形品（製品１０）の完成形状の一例を示す概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態が対象とする成形品（製品）の平面形状を例示する図である。
【図４】本発明の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態の詳細を示す全体図である。
【図６】（ａ）は、カムプレート２２の正面図であり、（ｂ）は下方から見た平面図である。
【図７】本発明の一実施形態の伝動機構を示す部分図である。
【図８】本発明の一実施形態のオートテンション機構を示す部分図である。
【図９】真空引きするときのハウジング内の圧力の状況を示す図である。
【図１０】羽根形状を示す図である。
【図１１】本発明の他の一実施形態の概略を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対しても同様に同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
図２（ａ）は、本発明の一実施形態における注型３を示す斜視図であり、（ｂ）は、製品１０の完成形状の一例を示す概略図である。
製品１０としては、一例として、リアクトルを例示して説明するが、これに限定されるものではない。この場合、製品１０は、コイル１２を、注型３（成形型を以下「注型３」ともいう）の内部に中子のようにして挿入した後、混練材を注入し、後述の本発明の一実施形態の混練装置により、混練して成形される。混練材としては、粉末と流体（例えば、鉄粉、樹脂材料等）とを別々に注入して最初から混練してもよく、また、ある程度予備的に混練した材料を注入してもよい。
１１は、端子であり、１３は、取り付け金具である。
【００１８】
本発明の対象とする製品（成形品）は、上述のリアクトルなどの電気部品に限られず、混練を必要とするあらゆる成形品の混練に適用できるものである。図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態が対象とする成形品の平面形状を例示する図である。本発明の一実施形態の混練装置は、特に非円形形状の場合にその効果が発揮されるものである。本発明の対象とする製品としては、中央の中子相当部は、あっても無くても適用可能である。
【００１９】
図４は、本発明の一実施形態の概要を示す斜視図である。図５は、本発明の一実施形態の詳細を示す全体図である。図６（ａ）は、カムプレート２２の正面図であり、（ｂ）は下方から見た平面図である。図７は、本発明の一実施形態の伝動機構を示す部分図である。図８は、本発明の一実施形態のオートテンション機構を示す部分図である。
【００２０】
まず、本発明の一実施形態の概要を、図４〜８により説明する。
図４に概要を示すように、成形型である注型３に、混練材が注入された状態で、２本の攪拌羽根２１（図４ではスクリュー形状、図５ではブラシ形状）が、公転軸（図５、７では、中空軸４５）を中心にして、公転すると共に、自転する構造となっている。伝動機構については後述する。（４図では、図２のコイル１２が説明のため省略されている。）攪拌羽根２１は、本実施形態では２本としたが、これに限定されるものではなく、１本でも２本以上であっても良く、適宜設定すれば良い。
【００２１】
図７に示すように、攪拌羽根２１の軸２１’上端部には、カムフォロア２３が存在し、このカムフォロア２３は、図６に示すようなカム溝２４内を、カム軌跡２５に沿って、カム倣い制御される。カムフォロア２３は、ブラケット２６により上部ハウジング４’に固定されている（図７）。このカム倣い機構の作動については再度詳説する。攪拌羽根２１は、カム溝によって生成されるカム軌跡２５に沿って移動し、注型３内の混練材を混練し成形する。これらの機構は、下部ハウジング４と上部ハウジング４’によって形成された密閉空間内で行われる。上下部ハウジング４、４’の壁面の一部から約１Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）程度で真空引きされている。
【００２２】
本発明の一実施形態の詳細を示す図５を参照して、混練装置を以下に説明する。
上部ハウジング４’には、公転用モータ４１と自転用モータ４２がブラケット６０を介して固定されている。
まず、公転伝動機構について説明すると、公転用モータ４１による回転は、公転駆動ギア４３に伝動されて、公転軸４５と一体の公転ギア４４を回転させる。公転軸４５は中空軸となっており、自転軸４６が同芯に回転自在に支持されている。自転軸４６は自転用モータ４２に連結している。自転伝動機構については後述する。公転軸４５の下端部の公転軸受け４５’は、７図に見られるように、公転プレート４７を締結ボルトにて固定している。したがって、公転軸４５の回転に伴って、公転プレート４７も回転することになる。
【００２３】
公転プレート４７の回転に伴って、攪拌羽根２１の軸２１’上端部に設けられたカムフォロア２３が、カム溝２４内をカム軌跡２５に沿って、カム倣い制御される点について説明する。このためには、攪拌羽根２１の軸２１’が、公転プレート４７の回転に伴って、公転中心に関して半径方向に移動可能とする、スライダ機構が必要となる。
図４の右上には、スライダ機構３１〜３３、４７’が示されている。公転プレート４７には、直動ガイドレール３３の支持板４７’が固定されており、直動ガイドレール３３に、直動ガイド３２がスライド可能に移動する。直動ガイド３２にはスライダ３１が固定されて、スライダ３１は、直動ガイド３２を直線方向に摺動して移動可能となっている。
【００２４】
スライダ３１に、攪拌羽根２１の軸２１’のための軸受けが固定されており、その軸受けに、攪拌羽根２１の軸２１’が保持され回転できるようになっている。このようなスライダ機構により、公転プレート４７の回転に伴って、攪拌羽根２１の軸２１’上端部に設けられたカムフォロア２３が、カム溝２４内をカム軌跡２５に沿って、カム倣い制御される。カム溝の代わりに、レール状の凸条にして、カムフォロアの方を、２個のローラで凸条を両側から挟むようにしても良い。その他、機械的なカム倣いの代わりに、ＮＣ制御なども可能である。
【００２５】
次に、図５、８を参照して、自転伝動機構について述べる。自転軸４６は、自転用モータ４２と連結しており、自転用モータ４２の回転により回転する。図８に示すように、攪拌羽根２１の軸２１’は、自転軸４６とタイミングベルト５１で連結して、自転軸４６の回転により回転させられる。攪拌羽根２１の軸２１’上端部に設けられたカムフォロア２３が、カム溝２４内をカム軌跡２５に沿って移動するには、攪拌羽根２１の軸２１’が、自転軸４６の中心（公転中心と同じ）に関して、半径方向に移動可能でなければならない。そして、攪拌羽根２１の軸２１’が、自転軸４６の回転により回転させるためには、タイミングベルト５１を弛ませないように、図８のオートテンション機構が必要となってくる。
【００２６】
テンショナー５３は、バネ５４（つるまきバネ）により押圧されているので、図８のｙ軸方向に攪拌羽根２１の軸２１’が移動すると、テンショナー５３はｘ軸方向に移動して、タイミングベルト５１の弛みを吸収する。テンショナー５３及びバネ５４は図示されていない支持板６２に取り付けられている（テンショナー５３は、支持板６２に対してスライド可能である）。この支持板６２は、公転プレート４７に、図５に想像線で示したブラケット６１により支持されている。このため、公転プレート４７の回転に伴い、図８のｘ−ｙ座標も回転することになる。２本の攪拌羽根２１の軸２１’は、自転軸４６の中心に関して対称に設けられている。支持板６２、６２’は、自転軸４６の軸方向に、段差をもって公転プレート４７に取り付けられている（図８において、支持板６２、６２’は、平面上に重なってみえるが、支持板６２、６２’は、紙面垂直方向に段差を持って設置されている）。
【００２７】
以上説明した本発明の一実施形態の混練装置の作動について説明する。
各攪拌羽根２１の軸２１’端部には、カムフォロア２３が取り付けられており、製品形状に合わせたカム軌跡２５を有するガイド溝２４に、カムフォロア２３が案内させられる。この攪拌羽根２１の軸２１’とカムフォロア２３は、スライダに、軸受けで支持されており、スライダ３１に設けた軸受けで混練抵抗を受ける。ガイド溝２４に、カムフォロア２３が案内されると、直動ガイドレール３３に沿って、攪拌羽根２１の軸２１’は、公転軸を中心に放射状に摺動する（直動ガイドレール３３は、公転プレート４７に取り付けられているので回転している）。公転用モータ４１は、１〜２０ｒｐｍ程度で回転する。公転用モータ４１の回転は、公転駆動ギア４３から、公転ギア４４に伝動されて公転軸４５を回転させる。
【００２８】
一方、自転用モータ４２は、１０〜１２０ｒｐｍで回転し、中空の公転軸に同芯に設置された自転軸４６を回転させる。２本の攪拌羽根２１の軸２１’は、上下２段のタイミングベルト５１（ベルト伝動）により、自転軸４６からの回転が伝動される。この時、攪拌羽根２１の軸２１’と自転軸４６との間のピッチが変動する（駆動軸間距離の収縮）ので、タイミングベルト５１を用いて、ばね５４の押圧によるテンショナー５３で、そのピッチ補正を行わせる（これをオートテンション機能という。）。また、気泡抜きを行う必要があるので、注型３をハウジング４、４’で覆い、チャンバー内を１Ｔｏｒｒ程度で真空引きして真空状態にする。公転用モータ４１、自転用モータ４２にはサーボモータを使用すると良い。
【００２９】
上記実施形態において、均一混練するための制御について以下に述べる。
高い粘度（一例として、２０〜２００Ｐａ・ｓ）の異種材料を、均一に混合する必要がある。これは、部位による混合状態が不均一であると、製品特性の安定性に問題がおきるためである。異形形状の混練の場合には、円形の場合の自・公転一定の速度設定での混練方式とは異なり、公転の速度が、公転中心からの距離により、各部位で異なる為、混練状態が部位で差ができてしまう。
さらに、中子相当部が存在する場合には、図３（ｃ）の左上隅部のように、混練量の多いところでは、より十分な混練が必要であるので、公転速度を遅くするか、攪拌羽根２１の自転速度を早くするか、あるいは、この２変数を同時に変化させるかして、部位に応じて均一混練するための制御を行うと良い。すなわち、公転モータ４１及び自転モータ４２を制御して、成形型（注型）３の各部位ごとの形状に応じて、攪拌羽根２１の公転周速と自転速度を適宜設定する。
【００３０】
異形形状の均一混練には、もっとも不均一部分の均一性を確保する時間が必要なため、混練完了までの時間が長くなってしまう欠点があったが、不均一部分のみ、前段の制御を行うことで混練スピードをあげることができる。製品の部位別周速度・自転速度設定を任意に設定することで、円形製品同等の混練時間で、均一化が実現することが可能となった。公転用モータ４１、自転用モータ４２には、サーボモータが使用されるので、異形形状の位置特性に合わせたプログラム混練（自転速度・公転・正逆転・停止移動等、任意制御可能なシステムとなる）を行うことができる。
【００３１】
本実施形態においては、注型３を上下部ハウジング４、４’で覆い、それに覆われたチャンバー内を真空引きして真空状態にする。気泡抜きを行うための、上下部ハウジング４、４’内の圧力制御について、以下に述べる。一気に真空にすると、材料内の気泡膨張により注型３内の材料が３倍となって溢れてしまうので、真空引きを行うときには、上下部ハウジング４、４’内の圧力を検出しながら段階的に脱泡圧力Ｐを変化させる。図９は、真空引きするときのハウジング内の圧力の状況（材料液面変位Ｈ）を一例として示す図である。このようにして、混練をしながら混練室内の真空圧力を変化（コントロール）させるとよい。
【００３２】
これまでの説明では、攪拌羽根２１の形状は、図４ではスクリュー形状、図５ではブラシ形状であったが、これに限られるものではない。例えば、スプリング形状、板状、それらを捻ったものなどが考えられる。図１０は、羽根形状を示す図である。図１０（ａ）においては、上下でブラシ長の変化するツリー形状にしても良い。
【００３３】
攪拌羽根２１の形状を、スクリュー形状とした理由として、正転で練りの回転力を与え、反転で材料の付着を最小限にして製品から抜くためである。スクリュー形状にすると、混練する材料の粘度が高い場合や付着性の良い材料の場合に、成形型入れ替え時の混練材のスクリューへの付着による量（付着量自体、バラツキ）を低減させることができる。
低粘度材料や付着力の少ない混練材料の場合は、攪拌羽根の形状は任意形状に設定しても良い。図１０（ｃ）は、羽根を捻ったものとすれば、成形型（注型３）の入れ替え時の混練材のスクリューへの付着による量を低減させることができ、効果を有するものである。その他の板状の羽根をねじれば、同様の効果が生じる。したがって、攪拌羽根２１を、スクリュー羽根を含むねじり羽根とすれば、羽根の正転で、練りの回転力を与え、羽根の反転で、前記混練材の付着を最小限にして注型３から抜くことができる。
【００３４】
攪拌羽根を、混練後に材料より引き抜く（分離）時に、高粘度材が攪拌羽根に付着しないように、表面処理コートや面粗度を上げることが好ましい。さらに、攪拌羽根を材料より離す時に、羽根と材料間に正逆転の回転を交互に加えることで、羽根に付着した持ち出し量を低減すると良い。一例として、引き抜き条件４０ｍｍ／４秒の時、正逆回転角度±４５度／１秒程度にすると、付着量低減に有効である。
【００３５】
以上述べたように、従来の様にまとめて混練したものを型に注入するのでなく、本実施形態は、１個取りで製品形状に最初から合せ、直接成形型内で混練するできるものである。１〜複数本の攪拌羽根で、製品形状に合せて攪拌羽根が公転軌道を行い、また練り上げるための自転も行わせるようにした。特に、スクリュー式の羽根の場合（平板状体をねじった羽根）では、正転で練りの回転力を与え、反転で材料の付着を最小限にして製品から抜くことができる。ハウジング内は必ずしも真空にしなくても、混練材の特性、混練条件等によっては可能である。
【００３６】
本発明の他の一実施形態として、次のような変形形態が考えられる。
図１１は、本発明の他の一実施形態の概略を示す斜視図である。この実施形態の上部は、図５の側面図と同様である。（図５の上部を側部から見た図が、図１１の上部と同じものとなっている。公転・自転機構は、図５の実施形態と同じなので省略する。）
下部ハウジング４については、大きく異なるものである。本発明の他の一実施形態は、注型３を上下動させて、上部ハウジング４’に密着密閉させるようにしたものである。自動化を目的として、注型３をパレットに装着させて、間歇搬送装置でパレットを供給させるようにできるようにした点が大きな変形箇所である。
【００３７】
上部ハウジング４’には、中部ハウジング７４が新たに設けられており、中部ハウジングの下面には、開口部７５が設けられており、開口部７５は、注型３によって密閉される。７３は、いわゆる甲山紐ガスケットや、Ｏリングなどであり、注型３の上部の端面との間でハウジング全体を密閉するシールである。注型３はパレット７１に固定されている。パレットは図示されていない間歇搬送機構により、昇降装置７２に載置される。昇降装置７２は、ハウジングに対して、注型３を保持したパレットを、上下に昇降する。昇降装置７２が上動して、注型３とハウジングとをガスケット７３で密閉する。混練作業が終われば、昇降装置７２が下降して、注型３を搬送位置に位置させる。そして、注型３を保持したパレットは、間歇搬送装置により次の工程に移送される。この構成により、混練作業を自動化することができる。
【符号の説明】
【００３８】
３    成形型、注型
４、４’    ハウジング
２１    攪拌羽根
２２    カムプレート
３１    スライダ
４１    公転用モータ
４２    自転用モータ
４５    公転軸
４６    自転軸
４７    公転プレート
【図５】
0005515842.tif 000002
【図６】
0005515842.tif 000003
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【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１０】
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