(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のガス封入ジャケット（１１）、ならびにこのジャケットを気密に閉鎖する、ガス充填バルブ（１３）を含む底部（１２）およびこの底部（１２）の反対側にあってピストン（１６）のステム（１５）用通路を有するヘッド部（１４）を備え、これらのジャケット、底部およびピストンは、ガス圧縮・膨張室（１７）を区画するようになっている過行程対策用の安全装置付きガスシリンダアクチュエータ（１０）であって、
前記ガス圧縮・膨張室（１７）内におけるジャケット（１１）の内面（１８）のピストン（１６）またはヘッド部（３１４）の行程の境界を画定する位置に、ピストン（１６）またはヘッド部（３１４）と関連づけられかつジャケットの内面（１８，３１８）に対して働くガスケット手段によって与えられる気密を破ることのできるレリーフ領域（１９，３１９）が設けられ、
前記レリーフ領域（１９，３１９）は、複数の凹部（２３，３２３）からなり、
前記複数の凹部（２３）は、ジャケット（１１）の内面（１８）上において、それぞれ同じ高さ位置となるように隣り合って設けられ、かつ弧を描くように彫り込まれた同一周長の帯状をなしていることを特徴とするガスシリンダアクチュエータ。
【請求項２】
前記レリーフ領域（１９，３１９）は、ピストン（１６）またはヘッド部（３１４）の過行程の開始時点でシールリング（２５，３２５）に到達する位置に設けられ、ガスシリンダアクチュエータ（１０）の安全装置を構成するようになっている請求項１に記載のガスシリンダアクチュエータ。
【請求項３】
前記ヘッド部（３１４）は、管状のガスケット支持体（２０）、およびこのガスケット支持体（２０）のねじ山が設けられたネック（２２）に螺合されてガスケット支持体（２０）を締め付ける閉止リング（２１）からなることを特徴とする請求項１または２に記載のガスシリンダアクチュエータ。
【請求項４】
前記複数の凹部（２３）は、前記ピストン（１６）の行程の境界を画定する位置に設けられ、ピストン（１６）と関連づけられたガスケット手段によって与えられる気密を破ることができるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のガスシリンダアクチュエータ。
【請求項５】
前記レリーフ領域（３１９）は、ヘッド部（３１４）と関連づけられたガスケット手段によって与えられる気密を破るようになっている請求項１または２に記載のガスシリンダアクチュエータ。
【請求項６】
前記ヘッド部（３１４）は、ピストン（３１６）のステム（３１５）用通路と同じ軸方向に延びるスリーブ（３２０）からなり、このスリーブ（３２０）は、ステム（３１５）を動的にシールする内側シールリング（３３０）、およびジャケット（３１１）の内面（３１８）によって押圧される外側シールリング（３２５）を支持するとともに、ジャケット（３１１）から距離（３３１）にわたって上方に突出し、かつジャケット（３１１）の外側に移動せず、ジャケット（３１１）の内側に向かってのみ移動しうるように、ジャケット（３１１）の内側と係り合っていることを特徴とする請求項５に記載のガスシリンダアクチュエータ。
【請求項７】
前記スリーブ（３２０）がジャケット（３１１）から突出する距離（３３１）は、ステム（３１５）、したがってピストン（３１６）が過行程時に後退し始める前に、ステム（３１５）が相互作用を営むガスケット支持体を途中で押さえうる長さとされることを特徴とする請求項６に記載のガスシリンダアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過行程対策用安全装置を備えたガスシリンダアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスシリンダアクチュエータ（以下、単に「アクチュエータ」ということがある。）は、一般に、管状のガス封入ジャケットを備えている。このジャケットの一方の端部は、ガス充填バルブを有する底部によって、また、この反対側の端部は、ジャケット内で並進運動をするピストンのステムが通過する孔が設けられたヘッド部によって、それぞれ気密に閉止される。したがって、アクチュエータのジャケット、底部およびヘッド部は、ピストンの行程空間を画定する。また、このピストン、ジャケットおよび底部は、ガス圧縮・膨張チャンバを区画する。
【０００３】
上記のアクチュエータは、モールド加工や金型成形のためのプレス加工等においても用いられることがある。この場合、アクチュエータは、高い内圧や、プレス加工部品やモールド加工部品による衝撃に晒され、損傷を受けることがあるが、このような損傷は、アクチュエータを使用できなくして、作動中の機械や設備の交換や作業の中断を余儀なくされることがある。しかし、この外にも、このようなアクチュエータの損傷は、近傍にいる作業員に危害を与えるおそれがある。すなわち、圧力が制御不能なまま上昇して爆発が起こったり、ピストンのステムまたはこれをジャケット内に保持する部品に損傷が生じて爆発が起こったり、加圧ガスが制御不能なほど失われて破裂したりする場合である。
【０００４】
このようなアクチュエータの損傷に到る主原因の一つは、ピストンの「過行程(overtravel)」、すなわちピストンのステムが、各アクチュエータの設計上許容される行程よりも長い行程にわたって後退することである。
【０００５】
この「過行程」は、例えば、ピストンのステムに加わる負荷に予期しない増加が発生して、ステムがアクチュエータの本体内で予期しない長さにわたって後退し、アクチュエータの内部で、構造上耐えられないような過大な圧力が生まれることにより生じる。
【０００６】
したがって、アクチュエータが構成部品の継ぎ目の箇所でひしゃげたり、破裂したり、あるいはその封止部品が破損したりして、いずれの場合も予期しない危険で急速なガスの損失が生ずるおそれがある。
【０００７】
上記のような過行程に伴う危険な事態が発生するのを防止するため、過行程の際に加圧されたガスを制御しつつ安全に滲出させる安全装置の付いたガスシリンダアクチュエータが開発された。
【０００８】
例えば特許文献１（優先日；１９９８年５月２２日，出願人；Orflam Industry）には、圧縮可能な流体を収容するガス圧縮・膨張チャンバ（以下、単に「圧縮チャンバ」ということがある）と、この圧縮チャンバ内で移動しうるピストンとからなる、圧縮可能な流体を利用する安全装置が開示されている。ここで、ピストンは、流体を圧縮する第１の方向と、圧縮された流体の膨張に伴う力に呼応する、第１の方向とは反対の第２の方向に移動することができる。この安全装置は、予め設定された公称行程よりも長い不測の過行程が生じた場合に、ピストンによって衝撃を与えられるように配置された安全要素を備えている。このような安全装置は、ピストンによって衝撃を与えられると、ガス圧縮・膨張チャンバを開放する役割を果たす。
【０００９】
特許文献２（出願人は、特許文献１の出願人と同一）には、もう一つのガスシリンダアクチュエータ用安全装置が開示されている。
【００１０】
この安全装置は、圧縮チャンバ内の加圧ガスによって発生する圧力に晒される破断可能なパーティションを、アクチュエータの底部またはジャケットに関連づける形で備えているという特徴を有する。この破断可能なパーティションは、ピストンが所定の行程よりも長い行程（過行程）に至る前に、ピストンを下降の途中で押さえうるような長さにわたって圧縮チャンバ内で伸長しうる、軸方向に長手の要素と関連づけられている。この長手の要素は、ピストンから所定のスラスト力が加わったときに、この要素が上記破断可能なパーティションを打ち破る（ガスの外部への流出路を開放する）ように移動するのを許容する可撓性の支持手段よって支持される。
【００１１】
上記２つの特許文献に記載されているガスシリンダアクチュエータ用の安全システムは、一定の効果は認められるものの、欠点もある。
【００１２】
第１の欠点は、両安全システムによれば、加圧ガスの制御された開放を可能にするために、部品の一部が破壊されるという事実に関連している。
【００１３】
すなわち、ガスシリンダアクチュエータの機能を完全に回復させるためには、破壊された部品を取り替えなければならず、これに伴う人力とスペア部品が必要になるという欠点である。
【００１４】
第２の欠点は、上記の破壊されることが予定されている部品は、所定の応力に達したときに正確に破断することが重要であるため、部品の条件を非常に厳密に設定しなければならないことである。
【００１５】
さもないと、破断を予定されている部品が、所定の負荷がかかっても破断しなかったり、所定の負荷に達する前に破断したりして、アクチュエータの安全性が保たれなくなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】欧州特許第０９５９２６３号明細書
【特許文献２】国際公開２００９／０６３００３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、過行程によって圧力の増加が生じたときに、公知のガスシリンダアクチュエータや安全装置に見られる欠点を解消することができる安全装置付きガスシリンダアクチュエータ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】
【００１８】
本発明は、上記の目的に鑑み、過行程が発生したときにごく簡単にリセットすることができる過行程安全装置付きのガスシリンダアクチュエータを提供する。
【００１９】
本発明のもう一つの目的は、少なくとも公知のガスシリンダアクチュエータと同等に効率的で安全な安全装置付きのガスシリンダアクチュエータを提供することである。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、公知のシステムと技術を使って低コストで製造しうる、構造が簡単で、かつ使いやすい過行程対策用安全装置の付いたガスシリンダアクチュエータを提供することである。
【００２１】
上記の目的および効果、ならびに以下に明らかとなるこれら以外の効果は、管状のガス封入ジャケット、ならびにこのジャケットを気密に閉鎖する、ガス充填バルブを含む底部およびこの底部の反対側にあってピストンのステム用通路を有するヘッド部を備え、これらのジャケット、底部およびピストンは、ガス圧縮・膨張室を区画するようになっている過行程対策用の安全装置付きガスシリンダアクチュエータであって、前記ガス圧縮・膨張室内におけるジャケットの内面の前記ピストンまたはヘッド部の行程の境界を画定する位置に、ピストンまたはヘッド部と関連づけられかつジャケットの内面に対して働くガスケット手段によって与えられる気密を破ることのできる浅いレリーフ領域が設けられていることを特徴とするガスシリンダアクチュエータによって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータの縦断面図である。
【図２】図１のガスシリンダアクチュエータに過行程が生じた状態を示す縦断面図である。
【図３】図１の一部の拡大図である。
【図４】図２の一部の拡大図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータの縦断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータの縦断面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータの一部の縦断面図である。
【図８】図７のガスシリンダアクチュエータに過行程が生じた状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータの縦断面図である。
【図１０】図９の一部の拡大図である。
【図１１】図９のガスシリンダアクチュエータに過行程が生じた状態を示す縦断面図である。
【図１２】図１１の一部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係る過行程対策用安全装置付きガスシリンダアクチュエータの上記以外の特徴および効果は、添付の図面を参照して行う、以下の例示的な５つの好ましい実施形態の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【００２４】
図１と図２は、本発明の第１の実施形態に係る、過行程対策用安全装置付きガスシリンダアクチュエータ１０を示す。
【００２５】
アクチュエータ１０は、管状のガス封入ジャケット１１、ならびにこのジャケットを気密に閉鎖する、ガス充填バルブ１３を含む底部１２およびこの底部１２の反対側にあってピストン１６のステム１５用通路を有するヘッド部１４を備えている。
【００２６】
ジャケット１１、底部１２、およびピストン１６は、ガス圧縮・膨張チャンバ（以下、単に「圧縮チャンバ」ということもある。）１７を区画する。
【００２７】
ジャケット１１の内面１８上（すなわち圧縮チャンバ１７内）には、ピストン１６またはヘッド部１４と関連づけられたガスケット手段によって実現される気密を破ることができる浅いレリーフ領域１９が設けられている。
【００２８】
ガスシリンダアクチュエータ１０においては、ヘッド部１４は、環状のガスケット支持体２０、およびガスケット支持体２０のねじ山付きのネック２２に螺合されてガスケット支持体２０を締め付ける閉止リング２１から構成されている。
【００２９】
この実施形態においては、レリーフ領域１９は、複数の凹部２３から構成されている。
【００３０】
各凹部２３は、ジャケット１１の内面１８上において、それぞれ同じ高さ位置となるように隣り合って設けられ、かつ弧を描くように彫り込まれた同一周長の帯状をなしている。
【００３１】
また、レリーフ領域１９を構成する凹部２３は、ピストンと関連づけられたガスケットによって実現される気密を破ることができる。
【００３２】
この実施形態におけるガスケット手段は、口唇状の封止リング２５である。
【００３３】
封止リング２５は、アクチュエータ１０の通常の作動中は、ジャケット１１の内面１８に当接し続ける。
【００３４】
一方、レリーフ領域１９を構成する凹部２３は、ピストン１６の行程の境界を画定する位置に設けられる。
【００３５】
したがって、図２に示すように、ピストン１６が、所定の行程よりも深く圧縮チャンバ１７内に押し込まれると（すなわち過行程が生ずると）、封止リング２５は、凹部２３の位置に到達し、その気密保持機能を失う。
【００３６】
過行程が発生した場合には、図４に明瞭に示すように、圧縮チャンバ１７内の加圧ガスは、凹部２３と封止リング２５の間に生じる間隙を通って滲出する。
【００３７】
したがって、ピストンのステム１５が制御不能となってアクチュエータから飛び出すというおそれは解消する。なぜならば、ステム１５の上方への移動は、凹部２３を経由して圧縮チャンバ１７から滲出せずに残留したガスによる比較的低い圧力に基づくものとなるからである。よって、アクチュエータ１０が破裂することはなく、近傍にいる作業員の安全性は確保される。
【００３８】
したがって、レリーフ領域１９（ピストン１６の過行程の開始時点で、封止リング２５が到達する位置に設けられる）は、ガスシリンダアクチュエータ１０の安全装置を構成する。
【００３９】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る、過行程対策用安全装置付きガスシリンダアクチュエータ１１０を示す。この実施形態におけるレリーフ領域１１９は、隣り合うねじ山間の溝が圧縮チャンバ１１７内の加圧ガスの滲出路となるねじ部１２３からなっている。
【００４０】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る、過行程対策用安全装置付きガスシリンダアクチュエータ２１０を示す。この実施形態におけるレリーフ領域２１９は、第１の実施形態と同様の凹部２２３、およびこの凹部２２３に嵌め込まれた好ましくは金属製のリング２２６からなる。リング２２６は、ピストン２１６とともに下降する封止リング２２５を途中で押さえ、この封止リング２２５が働かないようにする。
【００４１】
すなわち、リング２２６は、過行程時に急速に降下する封止リング２２５を途中で押さえることにより、封止リング２２５を破断・損傷させ、圧縮チャンバ２１７の内面２１８から離間させて、加圧ガスの滲出路を拡大する。
【００４２】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る、過行程対策用安全装置付きガスシリンダアクチュエータ３１０を示す。レリーフ領域３１９における凹部３２３は、ヘッド部３１４と関連づけられたガスケット手段によって実現される気密を破ることができる。
【００４３】
ガスシリンダアクチュエータ３１０のヘッド部３１４は、ピストン３１６のステム３１５用通路と同じ軸方向に延びるスリーブ３２０からなっている。
【００４４】
スリーブ３２０は、ステム３１５を動的にシールする内側シールリング３３０と、ジャケット３１１の内面３１８によって押圧される外側シールリング３２５とを支持している。
【００４５】
スリーブ３２０は、ジャケット３１１から距離３３１にわたって上方に突出している。他方、スリーブ３２０は、スリーブとジャケットの２つの対向するショルダー部３３４と３３５（第１のショルダー部３３４はスリーブ３２０の外側に、第２のショルダー部３３５はジャケットの内面３１８に、それぞれ設けられる）の間に介在する抜き出し防止リング３３３によって、距離３３１以上にはジャケット３１１の外側に移動せず、ジャケット３１１の内側に向かってのみ移動しうるように、ジャケット３１１の内側と係り合っている。
【００４６】
圧縮チャンバ３１７の内側の圧力は、スリーブ３２０を通常の作動行程に留めるように維持される。
【００４７】
スリーブ３２０がジャケット３１１から突出する距離３３１は、ステム３１５（したがってピストン３１６）が過行程時に後退し始める前に、ステム３１５が相互作用を営むガスケット支持体（内側シールリング３３０）を途中で押さえうる程度の長さとされる。
【００４８】
したがって、アクチュエータ３１０が用いられるプレス加工やハーフモールド加工において、ジャケット３１１自由端の機械的圧縮の程度が定まるまで持続する過行程時には、図８に示すように、スリーブ３２０も、ステム３１５とともにジャケット３１１の内部に向かって押し込まれ、下降することによって、外側シールリング３２５と凹部３２３の位置関係に影響を与える。
【００４９】
すなわち、外側シールリング３２５は、レリーフ領域３１９において、ジャケット３１１の内面３１８と接触しなくなり、加圧ガスは、凹部３２３と外側シールリング３２５との間に生じた間隙を通って外部に滲出する。
【００５０】
図７と図８に示すように、レリーフ領域３１９は、上述の第１の実施形態と同様の凹部３２３から構成される。しかし、このレリーフ領域は、特許請求の範囲にも記載されているように、他の類似する等価的な態様で代替することもできる。
【００５１】
図９〜図１２は、本発明の第５の実施形態に係るガスシリンダアクチュエータ４１０を示す。
【００５２】
アクチュエータ４１０は、管状のガス封入ジャケット４１１、ならびにこのジャケットを気密に閉鎖する、ガス充填バルブ４１３を含む底部４１２およびこの底部４１２の反対側にあってピストン４１６のステム４１５用通路を有するヘッド部４１４を備えている。
【００５３】
ジャケット４１１、底部４１２およびピストン４１６は、ガス圧縮・膨張チャンバ４１７を区画する。
【００５４】
ガスシリンダアクチュエータ４１０は、ジャケット４１１の内面４１８上、すなわち圧縮チャンバ４１７内に、ヘッド部４１４と関連づけられたガスケット手段によって実現される気密を破ることができる浅いレリーフ領域４１９を有している。
【００５５】
この第５の実施形態においては、レリーフ領域４１９は、環状のスロット４２０である。
【００５６】
この実施形態においては、ガスケット手段は、ジャケット４１１の内面４１８と協働して静的なシールを与えるシールリング４２５である。
【００５７】
一方、ヘッド部４１４は、ピストン４１６のステム４１５用通路と同じく軸方向に延びるスリーブ４２１からなる。
【００５８】
スリーブ４２１は、ジャケット４１１の内面４１８に対して押圧されることにより静的なシールを与える外側シールリング４２５を支持するとともに、これに加えて、ステム４１５に対する動的シールを担う内側シールリング４３０をも支持するようになっている。
【００５９】
スリーブ４２１は、ジャケット４１１から距離４２１にわたって上方に突出し、かつジャケット４１１の外側ではなく内側へ移動するよう、ジャケット４１１の内側と係り合っている。このため、スリーブ４２１の外側に位置する第１のショルダー４３４と、これと対向する、ジャケット４１８の内面に位置する第２のショルダー４３５との間には、抜き出し防止リング４３３が設けられている。
【００６０】
圧縮チャンバ４１７の内側の圧力は、スリーブ４２１を通常の作動行程に留めるように維持される。
【００６１】
スリーブ４２１がジャケット４１１から突出する距離４３１は、ステム４１５（したがってピストン４１６）が過行程時に後退し始める前に、ステム４１５が相互作用を営むガスケット支持体（内側シールリング４３０）を途中で押さえうる程度の長さとされる。
【００６２】
したがって、アクチュエータ４１０が用いられるプレス加工やハーフモールド加工にあって、ジャケット４１１の自由端の機械的圧縮の程度が定まるまで持続する過行程時には、図１１に示すように、スリーブ４２１も、ステム４１５とともに、ジャケット４１１の内部に向かって押し込まれ、下降することによって、外側シールリング４２５と環状スロット４２０の位置関係に影響を与える。
【００６３】
すなわち、外側シールリング４２５は、レリーフ領域３１９と接触しなくなり、加圧ガスは、環状スロット４２０と外側シールリング４２５との間に生じた間隙を通って外部に滲出する。
【００６４】
したがって、レリーフ領域４１９（スリーブ４２１の過行程の開始時点で、外側シールリング４２５が到達する位置に設けられる）は、ガスシリンダアクチュエータ４１０の安全装置となりうる。
【００６５】
外側シールリング４２５がレリーフ領域４１９を通過すると、ヘッド部４１４はジャケット４１１と気密に連携しなくなるため、ジャケット４１１からガスが滲出する。図示のガスケットには符号を付していないが、オイルシール（すなわち、オイルのアクチュエータ内への進入は防止するが、ガスの滲出は許容するシール）と解してよい。
【００６６】
上記第１〜第４の実施例においても、シールリング２５，２２５，３２５がレリーフ領域を通過すると、ヘッド部１４，３１４がジャケットと気密に連携しなくなるため、ジャケットからガスが滲出するようになっている。図示のガスケットには符号を付していないが、これも、オイルシール（オイルのアクチュエータ内への進入は防止するが、ガスの滲出は許容するシール）と解してよい。
【００６７】
本発明の効果を検証したところ、本発明は、所期の目的を達成しうることが確認された。
【００６８】
本発明は、過行程が生じても原状回復が極めて簡単な、過行程対策用の安全層を備えるガスシリンダアクチュエータを提供するものである。実際、シールリング２５が、損傷することなくレリーフ領域１９に到達するならば、圧縮チャンバ１７内に正常な圧力を回復させるには十分である。仮に、シールリング２２５が、レリーフ領域１９に到達する際に損傷した場合には、このシールリングを取り替えればよい。これは迅速かつ低コストでなしうる。
【００６９】
本発明の安全装置付きガスシリンダアクチュエータが適用されるプレス加工機、モールド加工機あるいは他の機械がこのガスシリンダアクチュエータに衝突して、ピストンのステムが外部に飛び出すような破裂を生じさせた場合でも、加圧ガスは、この間にレリーフ領域を通じて滲出するため、ステムは、ガスによる比較的弱いスラスト力に晒されるだけで済む。
【００７０】
さらに、本発明に係る安全装置付きガスシリンダアクチュエータは、公知のガスシリンダアクチュエータを下回ることのない効率および安全性、ならびに製造の容易さを実現することができる。なぜならば、この安全装置は、公知の技術のように破壊が予定されている複雑な機構を別個に設ける（しかもガスシリンダアクチュエータの底部あるいはジャケットに設けなければならない）のではなく、ジャケット１１の内面１８に浅いレリーフ領域を設けるだけでよいからである。
【００７１】
本発明によれば、公知のシステムと技術を使って低コストで製造しうる、構造が簡単で、かつ使いやすい過行程対策用安全装置の付いたガスシリンダアクチュエータが提供される。
【００７２】
これまでに説明した本発明の過行程対策の安全装置を備えたガスシリンダアクチュエータは、特許請求の範囲に記載した範囲内で、多くの設計変更や変形例を施すことができる。また、細部にわたる技術的な事項は、他の技術的に等価な要素で置き換えることができる。
【００７３】
実際には、本発明に用いる材料、所定の形状および大きさは、用途に適合しうるものである限り、現場での要求やその時々の技術水準に応じて、どのようなものにも変更することができる。
【００７４】
イタリア国特許出願ＰＤ２００９Ａ００００４３号および同ＰＤ２００９Ａ００００９６号（本願は、これらの出願に基づく優先権を主張している）の明細書に記載した内容は、そのすべてを本明細書において引用する。
【００７５】
特許請求の範囲における発明特定事項には符号を付してあるが、この符号は、請求項の記載を分かりやすくすることのみを目的とするものであり、発明特定事項の解釈に限定を加える趣旨ではない。
【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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