(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ブロックに嵌合し、内側に加圧室を形成するスリーブと、
該スリーブの一端から前記加圧室に挿入されるプランジャと、
ロッドの往復動作により前記プランジャを前進及び後退させる加圧用アクチュエータと、
前記スリーブの他端が位置する前記加圧ブロックの側面に設けられたシャッタガイドと、
該シャッタガイドに案内されて開閉し、前記スリーブ他端の開口を閉鎖及び開放するシャッタと、
前記シャッタを駆動する開閉用アクチュエータと、
を含んで構成され、
前記プランジャは、後退したときに前記加圧室から突出して露出する後端に係合段差部を有し、
前記加圧用アクチュエータは、前記ロッドの先端に係合段差部を有し、
これら両係合段差部に係合する着脱可能な接続具によって、当該プランジャ及びロッドが互いに接続される、金属粉加圧装置。
【請求項２】
前記プランジャの係合段差部は、該プランジャの後端面にねじ込まれたボルトの頭部に形成される、請求項１記載の金属粉加圧装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の金属粉加圧装置に使用する治具であって、
前記スリーブの一端から前記加圧室に挿入可能な小径部と、
前記スリーブの外径に相当する径の大径部と、
を含んで構成され、
前記小径部を前記スリーブの一端から前記加圧室に挿入した当該治具の前記大径部を、前記加圧用アクチュエータのロッドで押すことにより、前記プランジャを前記スリーブの他端から押し出し、
前記大径部端面を前記スリーブの一端側端面に当接させた当該治具の前記小径部を、前記加圧用アクチュエータのロッドで押すことにより、前記スリーブを前記加圧ブロックから押し出すための、治具。
【請求項４】
前記小径部と前記大径部との境に段差面が形成され、
前記小径部を前記スリーブの一端から前記加圧室に挿入した当該治具の前記大径部を、前記加圧用アクチュエータのロッドで押すことにより、前記段差面が前記スリーブの一端側端面に当接して押圧する、請求項３記載の治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属加工時に発生する金属粉を押し固める装置に関する技術が以下に開示される。
【背景技術】
【０００２】
例えば、プラズマアークやレーザによる金属の熱切断加工時には、ヒュームと呼ばれる酸化鉄を主成分とした金属粉が発生する。このヒュームに代表される金属加工時の金属粉は、特許文献１，２に開示されるような金属粉加圧装置を使用して押し固められ、ペレット状にして排出される。
【０００３】
金属粉加圧装置は、ホッパ等に集められた金属粉を加圧室内に収容し、油圧シリンダ等の加圧用アクチュエータにより駆動されるプランジャで加圧することで、加圧室内の金属粉を押し固める装置である。加圧室は、加圧ブロックに嵌合した円筒状スリーブの内側に形成され、該スリーブの一端から加圧室内に挿入されたアクチュエータのロッド（ピストンロッド）の先端にプランジャが連結されて摺動し、スリーブの他端側へ金属粉を加圧する。当該加圧室は、スリーブの他端を通し開口しており、当該開口を開閉するシャッタが設けられている。シャッタは、開閉用アクチュエータにより駆動され、加圧ブロックに設けられたシャッタガイドに案内されて開閉動作し、加圧時に閉じてスリーブ開口を閉鎖し、金属粉加圧を可能とする一方、加圧後には開いて、スリーブ開口を開放し、加圧により形成された金属粉ペレットの排出を可能とする。なお、特許文献１，２において、加圧室は圧縮室、プランジャは圧縮部材、加圧ブロックはボックス本体、スリーブは内筒、シャッタはゲート、シャッタガイドはガイドブロックと呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２４８９２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような金属粉加圧装置では、毎日の作業後あるいは定期的に、プランジャ及びスリーブを取り外して清掃等のメンテナンスを行う必要がある。しかし、プランジャはスリーブの中で可動ロッドに連結されており、スリーブは加圧ブロックに固く嵌合しているため、これらの取り外しには金属粉加圧装置全体の分解が必要で、手間がかかる。すなわち、メンテナンスの観点から見て、現在の金属粉加圧装置には改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題に対して提案する金属粉加圧装置は、加圧ブロックに嵌合し、内側に加圧室を形成するスリーブと、該スリーブの一端から前記加圧室に挿入されるプランジャと、ロッドの往復動作により前記プランジャを前進及び後退させる加圧用アクチュエータと、前記スリーブの他端が位置する前記加圧ブロックの側面に設けられたシャッタガイドと、該シャッタガイドに案内されて開閉し、前記スリーブ他端の開口を閉鎖及び開放するシャッタと、前記シャッタを駆動する開閉用アクチュエータと、を含んで構成される金属粉加圧装置であって、
前記プランジャは、後退したときに前記加圧室から突出して露出する後端に係合段差部を有し、前記加圧用アクチュエータは、前記ロッドの先端に係合段差部を有し、これら両係合段差部に係合する着脱可能な接続具によって、当該プランジャ及びロッドが互いに接続される、金属粉加圧装置である。
【０００７】
また、このような金属粉加圧装置に使用する治具として、前記スリーブの一端から前記加圧室に挿入可能な小径部と、前記スリーブの外径に相当する径の大径部と、を含んで構成される治具を提案する。
この治具は、前記小径部を前記スリーブの一端から前記加圧室に挿入した当該治具の前記大径部を、前記加圧用アクチュエータのロッドで押すことにより、前記プランジャを前記スリーブの他端から押し出し、また、前記大径部端面を前記スリーブの一端側端面に当接させた当該治具の前記小径部を、前記加圧用アクチュエータのロッドで押すことにより、前記スリーブを前記加圧ブロックから押し出すための治具として使用される。
【発明の効果】
【０００８】
上記提案に係る金属粉加圧装置は、加圧室から突出して露出する後端においてプランジャが、着脱可能な接続具によって加圧用アクチュエータのロッドと接続される。したがって、プランジャを後退位置として接続具を取り外せば簡単にプランジャをロッドから切り離し、取り出すことができる。
また、このようにロッドからプランジャを分離した後の金属粉加圧装置において、上記提案に係る治具を使用することにより、加圧用アクチュエータの力を利用して、スリーブからプランジャを押し出し、さらに、スリーブを加圧ブロックから押し出して、容易に分解することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】金属粉加圧装置の実施形態を示した平面図。
【図２】図１中に示すＹ方向から見た一部断面を含む側面図。
【図３】図１中に示すＸ方向から見た側面図。
【図４】（Ａ）開いたときのシャッタの状態を示す図３相当の図。（Ｂ）閉じたときのシャッタの状態を示す図３相当の図。
【図５Ａ】金属粉加圧前の状態を示す要部断面図。
【図５Ｂ】金属粉加圧時の状態を示す要部断面図。
【図５Ｃ】金属粉ペレットを加圧室から押し出したときの状態を示す要部断面図。
【図５Ｄ】金属粉ペレットを装置外へ排出したときの状態を示す要部断面図。
【図６】プランジャ及びロッドの係合段差部と接続具の実施形態を示した図。
【図７】頭部に係合段差部を形成したボルトを後端面にねじ込むプランジャの実施形態を示した図。
【図８】治具の実施形態を示し、プランジャを押し出すときの状態を説明する図２相当の図。
【図９】治具の実施形態を示し、スリーブを押し出すときの状態を説明する図２相当の図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１〜図３に、金属粉加圧装置の実施形態を平面図と側面図で示す。図１が上方から見た平面図、図２が図１中Ｘ方向から見た側面図、図３が図１中Ｙ方向から見た側面図である。図２中、加圧ブロック及びスリーブは断面で示している。
【００１１】
金属粉加圧装置は、金属板のベース１上に、加圧ブロック２と、一例として油圧シリンダを使用した加圧用アクチュエータ３及び開閉用アクチュエータ４とを、それぞれ離間させて位置合わせし、ボルト止めすることで構成されている。加圧用及び開閉用アクチュエータ３，４としては、空気圧や水圧シリンダ、モータを使用してもよい。
【００１２】
加圧ブロック２は、金属製直方体で、金属粉を貯留するホッパ等から金属粉を収容する受入孔２０が形成される。この加圧ブロック２に、スリーブ２１が、Ｘ方向を軸方向として嵌合している。スリーブ２１は、例えばダイス鋼を材料とした円筒部品で、その内側に加圧室２２が形成される。スリーブ２１には加圧ブロック２の受入孔２０に連通する貫通孔２３が形成され、これら受入孔２０及び貫通孔２３を通して加圧室２２内に金属粉が収容される。
【００１３】
このスリーブ２１の一端から加圧室２２内に、プランジャ３０が挿入される。プランジャ３０は、後退したときに（図１及び図２は最も後退した位置）加圧室２２から後端が突出して露出し、後に詳述する接続具３１によって、加圧用アクチュエータ３のロッド（ピストンロッド）３２に接続される。往復動作するロッド３２により駆動されるプランジャ３０は、加圧室２２内でＸ方向に前進及び後退する。プランジャ３０には、クロムモリブデン鋼を材料として表面にフッ素樹脂コーティングしたものを使用することができる。
【００１４】
プランジャ３０が挿入される一端とは反対側のスリーブ２１の他端において、加圧室２２は開口している。そして、この開口を閉鎖及び開放するシャッタ４０が、シャッタガイド４１に案内されるようにして設けられる。シャッタガイド４１は、スリーブ２１の他端が位置する加圧ブロック２の側面における上側と下側に、それぞれボルト止めされた断面鉤形のガイドレールである。この上下のシャッタガイド４１の間に保持されて、シャッタ４０がＹ方向において往復動作する。シャッタ４０は、後端部で開閉用アクチュエータ４のロッド（ピストンロッド）４２に接続され、駆動される。すなわち、ロッド４２の先端部位に段差部４３が周設されると共に、この段差部４３を含んだロッド先端形状に相応する係合孔がシャッタ４０の後端部に形成され、両者の係合によってシャッタ４０がロッド４２に接続される。
【００１５】
スリーブ２１の他端外縁にはフランジ２４が周設されており、スリーブ２１は、フランジ２４を加圧ブロック２の側面に当接させた状態で嵌合している。周設されたフランジ２４には上下に切欠平坦部があり、当該平坦部がシャッタガイド４１の案内面に当接するので、スリーブ２１の回転が防止され、これにより、受入孔２１に対応するように貫通孔２３の位置も決められる。なお、フランジ２４については、部分的に形成したものでもよいし、あるいは、一端側同様にフランジを形成しない場合もあり得る。しかし、以下に説明するシャッタ４０によるスリーブ押さえ機能を確実に発揮させるためには、フランジ２４を全周に周設するのが好ましい。
【００１６】
シャッタガイド４１に沿って開閉するシャッタ４０は、スリーブ２１のフランジ２４上を摺動する。本実施形態のシャッタ４０は、図４の（Ａ），（Ｂ）に示すように、先端部に凹部４４が形成されている。なお、図４では、シャッタ４０の全体が見えるように、シャッタガイド４１を断面にしてある。
【００１７】
図４（Ａ）に示すように、凹部４４は、シャッタ４０が開いたときに、スリーブ２１他端の開口（加圧室２２）を開放する。一方このとき同時に、凹部４４の両脇に形成される凸部４５が、スリーブ２１の他端面に、すなわち本実施形態の場合はフランジ２４が形成されているので当該フランジ２４に、当接する。この凹部４４を形成したシャッタ４０の先端部形状により、フランジ２４のほぼ半分程度が、シャッタ４０により押さえられることになる。つまり、シャッタ４０を開けると共にプランジャ３０を摺動させ、加圧室２２から金属粉ペレットを排出するときに、シャッタ４０の凹部４４が金属粉ペレットの排出を許容すると共に、その凹部４４の両脇にある凸部４５が、スリーブ２１の抜け出しを防止するスリーブ押さえとして機能し、スリーブ２１の位置ずれ発生が抑止される。
【００１８】
また、シャッタ４０の先端部に凹部４４及び凸部４５が形成されることにより、シャッタ４０の開閉ストロークの短縮と加圧時におけるシャッタ４０の耐圧性の向上との両立が可能になる。図４（Ｂ）に示すように、凹部４４を形成したことにより、シャッタ４０の開から閉へのストロークは、凹部４４の底面がスリーブ２１の開口を超えるだけのストロークで良い。すなわち、シャッタ４０のストロークは、スリーブ２１の開口直径と同程度とすることができる。シャッタ４０のストロークが短ければ、加圧後にシャッタ４０を開くとき、加圧室２２内でシャッタ４０に押し付けられている金属粉ペレットとシャッタ４０とがこすれる距離を短くすることができ、金属粉ペレットの型崩れを抑制することができる。
【００１９】
一方で、このように開から閉へのシャッタストロークが短くとも、シャッタ４０が閉じたとき、凹部４４両脇にある凸部４５がシャッタガイド４１の端近くまで移動するので、シャッタ閉時におけるシャッタガイド４１とシャッタ４０との接触域を広く（長く）とることができる。当該接触域が広ければそれだけ圧力が分散されるので、プランジャ３０の加圧に対するシャッタ４０の耐圧性が、経時的な劣化も含め向上する。
【００２０】
図５Ａ〜図５Ｄに、本実施形態の金属粉加圧装置における金属粉ペレット成形工程につき順を追って示している。
【００２１】
まず、図５Ａに示すように、プランジャ３０が後退位置にあり且つシャッタ４０が閉じた状態で、金属粉を集めたホッパ等から受入孔２０及び貫通孔２３を通して加圧室２２内に金属粉が収容される。次いで、図５Ｂに示すように、加圧用アクチュエータ３によりプランジャ３０が前進し、加圧室２２内の金属粉をシャッタ４０に押し付けるように加圧する。このときのシャッタ４０は、上述したように、凸部４５がシャッタガイド４１の端近くまで前進して閉じた状態にあり、シャッタガイド４１とシャッタ４０との接触域が広い。
【００２２】
所定の圧力をかけて金属粉を加圧した後、図５Ｃに示すように、開閉用アクチュエータ４によりシャッタ４０が後退して開き、スリーブ２１の他端にある加圧室２２の開口が開放される。このときのシャッタ４０の閉から開へのストロークは、上述したように、凹部４４の底面がほぼ加圧室２２の開口直径分だけ移動する程度であり、加圧室２２内の金属粉ペレットと開動作するシャッタ４０とがこすれる距離は短い。
【００２３】
シャッタ４０が開くと、加圧用アクチュエータ３によりプランジャ３０が金属粉ペレットの厚み分だけ前進し、金属粉ペレットをスリーブ２１他端の開口から押し出す。このプランジャ３０が前進して金属粉ペレットを押し出す際に、上述したように、凹部４４及び凸部４５を有するシャッタ４０の先端部形状により、スリーブ２１のフランジ２４のほぼ半分程度がシャッタ４０により押さえられ、スリーブ２１の抜け出しを防止するスリーブ押さえの機能が発揮されて、スリーブ２１の位置ずれ発生が抑止される。
【００２４】
次いで、図５Ｄに示すように、開閉用アクチュエータ４によってシャッタ４０が前進して閉じつつ、開口から押し出された金属粉ペレットを図示せぬ排出経路へ排出する。そして、シャッタ４０が閉じると、加圧用アクチュエータ３によってプランジャ３０が後退し、図５Ａの状態へ復帰して後続工程が繰り返される。
【００２５】
図６に、加圧用アクチュエータ３のロッド３２とプランジャ３０とを接続する接続具３１について、詳細を示す。
図６（Ａ）に示すように、プランジャ３０は、後退したときに加圧室２２から突出して露出する後端に係合段差部３０ａを有する。また、加圧用アクチュエータ３のロッド３２も、先端に係合段差部３２ａを有する。具体的には、プランジャ３０の係合段差部３０ａは、プランジャ３０の後端から突出させた突出部分に小径部分３０ｂと大径部分３０ｃとを連続形成することにより形成される。また、ロッド３２の係合段差部３２ａは、ロッド３２の先端から突出させた突出部分に小径部分３２ｂと大径部分３２ｃとを連続形成することにより形成される。小径部分３０ｂ，３２ｂと大径部分３０ｃ，３２ｃとの段差により形成されるので、両係合段差部３０ａ，３２ａは、プランジャ３０及びロッド３２の軸周りに周設されている。
【００２６】
これら両係合段差部３０ａ，３２ａに係合する着脱可能な接続具３１は、図６（Ｂ）に具体例を示すように、プランジャ３０の係合段差部３０ａにおける小径部分３０ｂへ嵌合して段差に係合するようにＵ字状に形成した係合凸部３１ａと、ロッド３２の係合段差部３２ａにおける小径部分３２ｂへ嵌合して段差に係合するようにＵ字状に形成した係合凸部３１ｂと、を両端の内方に有する。これら両端の係合凸部３１ａ，３１ｂの間は、プランジャ３０及びロッド３２の両大径部分３０ｃ，３２ｃを受容するＵ字状の受容凹部３１ｃとして形成されている。したがって、両端の係合凸部３１ａ，３１ｂを小径部分３０ｂ，３２ｂへ嵌め込むと、突き合わせた両大径部分３０ｃ，３２ｃが受容凹部３１ｃに受容され、係合凸部３１ａ，３１ｂと受容凹部３１ｃとの間の段差面が、小径部分３０ｂ，３２ｂと大径部分３０ｃ，３２ｃとの間の段差面に係合する。
【００２７】
さらに、本実施形態の接続具３１の場合、係合凸部３１ｂにおいて、当該係合凸部３１ｂの開口を塞いで接続具３１の脱落を防止するビス３１ｄがねじ込まれる。したがって、係合段差部３０ａ，３２ａに接続具３１を嵌合させ、そしてビス３１ｄをねじ込めば、ロッド３２にプランジャ３０が接続され且つ作業中の接続具３１の脱落が防止される。一方、ビス３１ｄを外せば、接続具３１を簡単に取り外すことができる。
【００２８】
このように、後退したときに加圧室２２から突出して露出する後端においてプランジャ３０が、着脱可能な接続具３１によって加圧用アクチュエータ３のロッド３２と接続されるので、ロッド３２を後退させてプランジャ３０を後退位置とし、接続具３１を取り外すだけで、簡単にプランジャ３０をロッド３２から切り離し、取り出すことができる。また、接続具３１を取り外した状態で、加圧用アクチュエータ３を動作させロッド３２を前進させると、プランジャ３０をスリーブ２１の前方へ押し出すことが可能である。
【００２９】
本実施形態において、プランジャ３０の係合段差部３０ａは、図７（Ａ）に示すように、プランジャ３０の後端面３０ｄに設けられたねじ穴３０ｅにねじ込まれるボルト３０ｆの頭部に形成されている。そして、当該ボルト３０ｆのねじ込み量を、例えばワッシャ３０ｇを１枚以上使用して調整することにより、プランジャ３０が最も前進したときの先端面位置を調整することができる。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、ロッド３２が前進してストロークの死点位置となったときに、プランジャ３０の先端面は、スリーブ２１のフランジ２４（他端面）と面一になることが好ましい。そこで、ロッド３２に当接するボルト３０ｆのねじ込み量を適宜変更することで、ロッド３２が最も前進したときのプランジャ３０の先端面位置を調整する。
【００３０】
次に、メンテナンスのために、プランジャ３０をスリーブ２１から取り出し、スリーブ２１を加圧ブロック２から取り出す作業を説明する。当該メンテナンス作業には、図８及び図９に示す治具５が使用される。本実施形態の治具５は、小径部５０及び大径部５１を有する円柱体である。
【００３１】
小径部５０は、スリーブ２１の一端から加圧室２２に挿入可能な直径、例えば、プランジャ３０よりも１ｍｍほど短い直径とした断面円形の円柱に形成される。一方、大径部５１は、スリーブ２１の外径に相当する直径、例えば、スリーブ２１の外径よりも０．５ｍｍほど短い直径とした断面円形の円柱に形成される。このように、小径部５０と大径部５１とにはスリーブ２１の内径と外径との差程度の直径差があり、これにより小径部５０と大径部５１との境には、段差面５２が形成される。
【００３２】
治具５における小径部５０の軸方向長さは、プランジャ３０をスリーブ２１から押し出すことのできる適宜の長さに設計される。また、大径部５１の軸方向長さは、少なくとも、ロッド３２先端に設けられた係合段差部３２ａを挿入する装着穴５３を形成可能な長さに設計される。装着穴５３は、大径部５１の端面中央に設けられ、係合段差部３２ａの全体を挿入可能な深さをもつ。
【００３３】
この小径部５０及び大径部５１をもつ治具５は、次のように使用する。
まず、シャッタガイド４１を加圧ブロック２から取り外し、シャッタ４０を開閉用アクチュエータ４から取り外す。また、接続具３１を外して、加圧用アクチュエータ３のロッド３２とプランジャ３０とを切り離し、この状態のままロッド３２を前進させてプランジャ３０を前方へ押し込んでおく。
【００３４】
次いで、ロッド３２を後退位置とし、大径部５１端面の装着穴５３を係合段差部３２ａに嵌着することで、ロッド３２の先端に治具５を装着する。そして、図８に示すように、ロッド３２を前進させ、小径部５０をスリーブ２１の一端から加圧室２２に挿入してプランジャ３０の係合段差部３０ａに当接させる。このようにして小径部５０をスリーブ２１の一端から加圧室２２に挿入した治具５の大径部５１を、ロッド３２により押せば、加圧用アクチュエータ３の力を利用して、スリーブ２１からプランジャ３０を押し出すことができる。
【００３５】
プランジャ３０をスリーブ２１から押し出して取り外した後、小径部５０をスリーブ２１の一端から加圧室２２に挿入した状態で、ロッド３２をさらに前進させて大径部５１を押すと、図９（Ａ）に示すように、小径部５０と大径部５１との間の段差面５２がスリーブ２１の一端側端面に当接し押圧する。したがって、このままロッド３２を前進させれば、加圧用アクチュエータ３の力を利用して、スリーブ２１を加圧ブロック２から少し押し出すことができる。
【００３６】
次に、ロッド３２を後退させて後退位置とし、治具５を一旦外して逆向きにし、図９（Ｂ）に示すように、大径部５１の端面をスリーブ２１の一端側端面に当接させた状態とする。そして、当該治具５の小径部５０を、ロッド３２を前進させて押すと、大径部５１がスリーブ２１を押し出し、加圧用アクチュエータ３の力を利用して、スリーブ２１を加圧ブロック２から取り外すことができる。
【００３７】
以上のように、接続具３１を外してロッド３２とプランジャ３０とを分離した金属粉加圧装置において、治具５を使用することにより、加圧用アクチュエータ３の力を利用して、スリーブ２１からプランジャ３０を押し出し、さらに、スリーブ２１を加圧ブロック２から押し出して、容易に分解することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ベース
２  加圧ブロック
２０  受入孔
２１  スリーブ
２２  加圧室
２３  貫通孔
２４  フランジ
３  加圧用アクチュエータ
３０  プランジャ
３０ａ  係合段差部
３０ｂ  小径部分
３０ｃ  大径部分
３０ｄ  後端面
３０ｅ  ねじ穴
３０ｆ  ボルト
３０ｇ  ワッシャ
３１  接続具
３１ａ，３１ｂ  係合凸部
３１ｃ  受容凹部
３１ｄ  ビス
３２  ロッド
３２ａ  係合段差部
３２ｂ  小径部分
３２ｃ  大径部分
４  開閉用アクチュエータ
４０  シャッタ
４１  シャッタガイド
４２  ロッド
４３  段差部
４４  凹部
４５  凸部
５  治具
５０  小径部
５１  大径部
５２  段差面
５３  装着穴
【図１】
0005528948.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005528948.tif 000004
【図４】
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【図５Ａ】
0005528948.tif 000006
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
0005528948.tif 000008
【図５Ｄ】
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【図６】
0005528948.tif 000010
【図７】
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【図８】
0005528948.tif 000012
【図９】
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