(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定型及び可動型とからなる成形型の型閉じによって成形型内にキャビティを画成するとともに該キャビティの上部に固定型と可動型の上面へ開口する湯口を連設し、該湯口を通して溶融した鋳造材料を前記キャビティへ注湯して前記湯口の開口部まで充填し、該湯口に充填された鋳造材料の温度を温度測定器にて測定し、前記キャビティ内に成形されるワークと該ワークに連続する余剰材との境界部を、鋳造材料の半凝固状態で成形型に設けたカッターにて切断することを特徴とする鋳造成形における余剰材の切り離し方法。
【請求項２】
注湯ステップ、冷却ステップ、切断ステップ、離型ステップ、取出しステップ、型閉じステップからなり、
前記注湯ステップでは、前記固定型と前記可動型とが閉じ合わせ状態にあるとともに、前記カッターとカッター受とが、カッターの半円形状の切刃とカッター受の半円形状の歯受部とが前記連接部で突き合わせされて切刃と歯受部とが連接部の円形の周壁を構成しており、前記閉じ合わせが制御装置で確認されると、該制御装置の指令によって溶融した鋳造材料が注湯機から前記湯口を通して前記キャビティへ注湯されて行き、湯口の開口部まで充填され、前記温度測定器により湯口内の鋳造材料の温度を測定し、
前記冷却ステップでは、温度測定器によって連接部近傍である湯口内の鋳造材料の温度を継続的に測定し、この温度測定によって連接部内の鋳造材料温度を推し測り、連接部内の鋳造材料が半凝固域のうちの切断に適した所望の固さになったことを確認し、前記切断ステップでは、制御装置からの指令によってカッターを、前記境界部の直径分のストロークスライドさせて境界部を切断し、前記ワークと前記余剰材とを上下に分離するとともに、カッター受をカッターのスライドによって押し込み、
前記離型ステップでは、固定型側の突出しピンと前記カッターとを前記スライド方向と同方向にスライドさせ、可動型側では、可動型と可動型側の突出しピンとを、固定型側の突出しピン及びカッターと同期させながら前記スライド方向と同方向にスライドさせ、固定型側の突出しピンにより、上下に切断されたワークと余剰材とを固定型から突き離して、ワークと余剰材とを可動型と一体に固定型から引き離し、
前記取出しステップでは、可動型側の突出しピンを相対的に前記スライド方向と反対方向へスライドさせ、ワークと余剰材とを可動型から突き離し、可動型からワークと余剰材とを取出し、
前記型閉じステップでは、取出し後の固定型と可動型とのキャビティや湯口を構成する凹部を清掃して離型剤を塗布したのち、固定型と前記可動型とを閉じ合わせるとともに、カッターの切刃とカッター受の歯受部とを連接部で突き合わせることを特徴とする請求項１記載の鋳造成形における余剰材の切り離し方法。
【請求項３】
固定型及び可動型との型閉じ時に成形型内に画成されるキャビティと、該キャビティの上部に連設部を介して連設する固定型と可動型の上面へ開口する湯口と、該湯口に充填された鋳造材料の温度を測定する温度測定器と、該温度測定器による測定により湯口に充填された鋳造材料が半凝固状態であることが確認された場合に、前記キャビティ内に注湯されて成形されるワークと該ワークに連続する前記湯口内の余剰材とをワークと余剰材との境界部で切断する、成形型に設けたカッターとを備えることを特徴とする鋳造装置。
【請求項４】
前記型閉じ時に半円形状の切刃と半円形状の歯受部とを突き合わせて前記連接部の円形の周壁を構成するとともにワークと余剰材とを境界部で切断する時にスライドする前記カッター及びカッター受けと、離型時に、上下に切断されたワークと余剰材とを固定型から突き離す固定型側の突出しピンと、取出し時に、切断されたワークと余剰材とを可動型から突き離して可動型から取出す可動型側の突出しピンとを設けたことを特徴とする請求項３記載の鋳造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、鋳造成形されたワークに連続する不要な余剰材をワークから切り離す方法と、これに用いる鋳造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳造装置から取出したワークには、鋳造材料が湯口や湯道で凝固した不要な余剰材が一体につながっているため、例えば特開平５−５７４２３号公報に示される切り離し方法と装置とが提案されている。
この技術は、鋳造成形したワークを載置するパレットと、該パレットを移送する環状の搬送路と、該搬送路中に配設されるカッターとを備え、複数のパレットを搬送路にてカッターへ順次移送して、パレット上のワークから余剰材をカッターにて連続的に効率よく切り落しできるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の切断は、鋳造工程ののちに、別途の切断工程で専用の切断装置を用いて行なわれるため、作業が繁雑で仕掛りコストやランニングコストが高いものとなり、また切断装置がかなり大掛りとなって多大なスペースを専有するなどの不具合がある。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、別途の切断工程を省略して、作業性と経済性とに優れた余剰材の切り離し方法と、この方法に用いる鋳造装置とを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明の余剰材の切り離し方法は、固定型及び可動型とからなる成形型の型閉じによって成形型内にキャビティを画成するとともに該キャビティの上部に固定型と可動型の上面へ開口する湯口を連設し、該湯口を通して溶融した鋳造材料を前記キャビティへ注湯して前記湯口の開口部まで充填し、該湯口に充填された鋳造材料の温度を温度測定器にて測定し、前記キャビティ内に成形されるワークと該ワークに連続する余剰材との境界部を、鋳造材料の半凝固状態で成形型に設けたカッターにて切断することを特徴とし、より具体的には、注湯ステップ、冷却ステップ、切断ステップ、離型ステップ、取出しステップ、型閉じステップからなり、前記注湯ステップでは、前記固定型と前記可動型とが閉じ合わせ状態にあるとともに、前記カッターとカッター受とが、カッターの半円形状の切刃とカッター受の半円形状の歯受部とが前記連接部で突き合わせされて切刃と歯受部とが連接部の円形の周壁を構成しており、前記閉じ合わせが制御装置で確認されると、該制御装置の指令によって溶融した鋳造材料が注湯機から前記湯口を通して前記キャビティへ注湯されて行き、湯口の開口部まで充填され、前記温度測定器により湯口内の鋳造材料の温度を測定し、前記冷却ステップでは、温度測定器によって連接部近傍である湯口内の鋳造材料の温度を継続的に測定し、この温度測定によって連接部内の鋳造材料温度を推し測り、連接部内の鋳造材料が半凝固域のうちの切断に適した所望の固さになったことを確認し、前記切断ステップでは、制御装置からの指令によってカッターを、前記境界部の直径分のストロークスライドさせて境界部を切断し、前記ワークと前記余剰材とを上下に分離するとともに、カッター受をカッターのスライドによって押し込み、前記離型ステップでは、固定型側の突出しピンと前記カッターとを前記スライド方向と同方向にスライドさせ、可動型側では、可動型と可動型側の突出しピンとを、固定型側の突出しピン及びカッターと同期させながら前記スライド方向と同方向にスライドさせ、固定型側の突出しピンにより、上下に切断されたワークと余剰材とを固定型から突き離して、ワークと余剰材とを可動型と一体に固定型から引き離し、前記取出しステップでは、可動型側の突出しピンを相対的に前記スライド方向と反対方向へスライドさせ、ワークと余剰材とを可動型から突き離し、可動型からワークと余剰材とを取出し、前記型閉じステップでは、取出し後の固定型と可動型とのキャビティや湯口を構成する凹部を清掃して離型剤を塗布したのち、固定型と前記可動型とを閉じ合わせるとともに、カッターの切刃とカッター受の歯受部とを連接部で突き合わせることを特徴としている。
【０００６】
また、上述の方法に用いる本発明の鋳造装置は、固定型及び可動型との型閉じ時に成形型内に画成されるキャビティと、該キャビティの上部に連設部を介して連設する固定型と可動型の上面へ開口する湯口と、該湯口に充填された鋳造材料の温度を測定する温度測定器と、該温度測定器による測定により湯口に充填された鋳造材料が半凝固状態であることが確認された場合に、前記キャビティ内に注湯されて成形されるワークと該ワークに連続する前記湯口内の余剰材とをワークと余剰材との境界部で切断する、成形型に設けたカッターとを備えることを特徴とし、より具体的には、前記型閉じ時に半円形状の切刃と半円形状の歯受部とを突き合わせて前記連接部の円形の周壁を構成するとともにワークと余剰材とを境界部で切断する時にスライドする前記カッター及びカッター受けと、離型時に、上下に切断されたワークと余剰材とを固定型から突き離す固定型側の突出しピンと、取出し時に、切断されたワークと余剰材とを可動型から突き離して可動型から取出す可動型側の突出しピンとを設けたことを特徴としている。
【０００７】
【作用】
ワークと余剰材との境界部の切断は、成形工程中に手順のひとつとして行なわれるので、専用の切断装置を用いた切断工程が不要となる。複数のワークを同時に一体成形する場合には、ワーク間をつなぐ湯道内の余剰材の境界部も切断するとよい。カッターによる切断中は、成形型が治具の代りとなってワークをガタ付きなく保持する。また、鋳造材料が完全凝固する前の溶融部分と凝固部分とが混在した半凝固域で切断すると、鋳造材料の組織が軟らかく応力が小さいためにカッターや動力源にかかる負荷が少なくて済み、切断時間が短縮されると共にワークの切断面も綺麗に仕上がる。
【０００８】
鋳造材料の半凝固域は材料成分によって異なり、この材料成分が純金属，鉄及び合金の場合の半凝固域を、図１４乃至図１６で説明する。図１４に熱分析曲線図で示す純金属では、高温の点ａと低温の点ｂとの間に純金属の融点となる凝固温度Ｐがあり、この凝固温度Ｐは純金属の潜熱によって始点ｃから終点ｄまでの一定時間保持されることが示されており、純金属は、凝固温度Ｐ以上で溶融状態に、また凝固温度Ｐ以下で凝固状態となり、凝固が始まる始点ｃから凝固を完了する終点ｄの間が、固液の共存する半凝固域となる。
【０００９】
図１５は鉄−炭素の平衡状態図を、また図１６はアルミニウム−シリコン合金の平衡状態図をそれぞれ示し、鉄またはアルミニウム−シリコン合金の鋳造材料は、液相線よりも高い温度域で溶融状態に、また固相線よりも低い温度域で凝固状態となり、液相線と固相線とに挟まれた斜線部分が、固液の共存する半凝固域となる。鋳造材料の半凝固域は、上述の三例から、材料成分によって範囲が異なることが分る。また半凝固域のうち、凝固温度の始点側や半凝固域の高温側では、鋳造材料が流動的で軟らかく、凝固温度の終点側や半凝固域の低温側では、鋳造材料が凝固に近い固いものとなる。従って、半凝固域での境界部の切断は、鋳造材料に合わせて、切断に好ましい所望の固さを選択して行なわれる。
【００１０】
半凝固域における所望の固さは、成形型に温度測定器を取付けて鋳造材料を直接測定することによって容易に掌握することができ、ワークと余剰材とを負荷の少ない状態で確実に切り離しできるようになる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図１乃至図１３に基づいて説明する。図中、図１〜図１０は鋳造装置を用いた鋳造ステップ図、図１１は図１の要部拡大図、図１２はカッター及びカッター受の斜視図、図１３は成形されたワークの平面図である。また、図１〜図１０に示す鋳造ステップのうち、図１は注湯ステップの断面正面図、図２は図１のII−II断面図、図３は切断ステップの断面正面図、図４は図３のIV−IV断面図、図５は離型ステップの断面正面図、図６は図５のVI−VI断面図、図７は取出しステップの断面正面図、図８は図７のVIII−VIII断面図、図９は型閉じステップの断面正面図、図１０は図９のＸ−Ｘ断面図である。
【００１２】
鋳造装置１は、固定型２及び可動型３とからなる成形型４と、該成形型４の型閉じによって固定型２及び可動型３の凹みを突き合わせして画成されるキャビティ５と、成型後のワーク６をキャビティ５から取出しするための複数の突出しピン７，８と、固定型２及び可動型３を閉じ合わせする際に、これら突出しピン７，８を初期位置へリセットするための戻しピン９，１０と、成型後のワーク６から不要な余剰材１１を切り離しするための板状のカッター１２及びカッター受１３と、可動型３側の後退限を規制する当て板１４と、鋳造材料の温度を測定する温度測定器１５と、駆動源となる流体シリンダ等のアクチュエータ１６，１７及びこれらを全体的に制御する制御装置１８とを持っている。
【００１３】
キャビティ５の上部には、固定型２と可動型３の上面へ開口するホッパ状の湯口１９が連設され、鋳造材料を高温に溶融した溶湯が、この湯口１９を通してキャビティ５へ供給されて行く。固定型２には、上述の温度測定器１５が湯口１９のテーパ面へ突出して設けられており、湯口１９に充填される鋳造材料の温度をこの温度測定器１５にて測定するようにしている。
【００１４】
固定型２と可動型３の上下部には、押出しピン７，８とカッター１２及びカッター受１３とが、それぞれ対となって横方向に対向して内挿され、またキャビティ５を挟んだ両側には、それぞれ対でなる戻しピン９，１０が位相をズラせて横方向に内挿されている。突出しピン７，８は、先端７ａ，８ａをキャビティ５や湯口１９へ面一に臨ませて配設され、また戻しピン９，１０は、先端９ａ，１０ａを他方の固定型２と可動型３の突合せ面に当接させて配設されており、これらピン７〜１０の基端側は、固定型２と可動型３の外側に配設された押出し板２０，２１に連結されている。
【００１５】
カッター１２とカッター受１３は、固定型２と可動型３にキャビティ５と湯口１９との間の連接部２２へ開口して設けられた段状のガイド孔２ａ，３ａに収容され、先端の切刃１２ａと歯受部１３ａとを連接部２２で突き合わせさせている。切刃１２ａと歯受部１３ａは、それぞれ連接部２２を半切した半円形状に形成されており、上述の突き合わせ時には、ガイド孔２ａ，３ａの開口を塞いで、連接部２２の周壁を構成するようになっている。
【００１６】
カッター１２の基端側は固定型２の外側面へ突出し、更に固定型２側の押出し板２０を貫通して、アクチュエータ１６の前端に固着された押出し板２３に連結されている。またカッター１２が、可動型３方向へスライドして湯口１９の余剰材１１を切り離す際には、先端の切刃１２ａが可動型３のガイド孔３ａへ進入するようになっているが、カッター１２が上述の切断以外に固定型２のガイド孔２ａ内へ位置していると、ガイド孔３ａが空隙のままとなって鋳造材料が入り込んでしまうため、ガイド孔３ａに上述のカッター受１３をスライド可能に設けたもので、このカッター受１３は、基端側を可動型３に固定された連結板２４から押出し板２１の厚さ分を突出させてセットされている。
【００１７】
前記当て板１４には、可動型３と反対側にアクチュエータ１７が伸縮可能に突設されており、可動型３は、このアクチュエータ１７に２枚の連結板２４，２５と複数の連結ボルト２６とを介して横方向へ移動可能に連結されている。温度測定器１５とアクチュエータ１６，１７は、別途に配設された制御装置１８に連結されており、温度測定器１５の温度測定やアクチュエータ１６，１７の作動のほか、図示しない注湯機がこの制御装置１８にて自動制御される。
【００１８】
次に、上述のように構成される本実施例の作動を説明する。
図１及び図２の注湯ステップでは、両アクチュエータ１６，１７が縮小していて、固定型２と可動型３とが閉じ合わせ状態にあり、両型２，３内にキャビティ５が画成される。戻しピン９，１０の先端９ａ，１０ａは、互いに他方の固定型２と可動型３の突合せ面に当接しており、押出し板２０，２１を介して連結された突出しピン７，８の先端７ａ，８ａをキャビティ５や湯口１９へ面一に臨ませている。
【００１９】
カッター１２とカッター受１３とは、切刃１２ａと歯受部１３ａとが連接部２２で突き合わせされるように位置しており、切刃１２ａと歯受部１３ａとが連接部２２の円形の周壁を構成している。固定型２と可動型３との閉じ合わせが制御装置１８で確認されると、該制御装置１８が注湯機に作動を指令し、溶融した鋳造材料が注湯機から湯口１９を通してキャビティ５へ注湯されて行き、湯口１９の開口部まで充填される。湯口１９に突出させた温度測定器１５の先端１５ａは鋳造材料に浸り、湯口１９内の鋳造材料の温度を直接測定する。
【００２０】
図１及び図２の注湯ステップから図３及び図４の切断ステップまでの間は、キャビティ５内の鋳造材料がワーク６として凝固するまでの冷却ステップとなる。この冷却ステップ中は、温度測定器１５によって連接部２２の近傍である湯口１９内の鋳造材料の温度が継続的に測定されていて、この温度測定によって連接部２２内の鋳造材料温度を推し測り、連接部２２内の鋳造材料が半凝固域のうちの切断に適した所望の固さになったことを確認して冷却ステップを終える。この時点でのキャビティ５内のワーク６と、湯口１９内の余剰材１１と、キャビティ５と湯口１９とに挟まれた連接部２２内の境界部２７とは、いずれも半凝固状態となっている。
【００２１】
図３及び図４の切断ステップでは、制御装置１８からの指令によって固定型２側のアクチュエータ１６が伸長し、先端の押出し板２３を介して、カッター１２を図３及び図４の右方向へスライドする。カッター１２は、カッター受１３をガイド孔３ａへ押し込みながら、境界部２７の直径分のストロークをスライドさせて境界部２７を切断し、ワーク６と余剰材１１とを上下に分離する。この切断ステップでは、固定型２と可動型３とが治具の役目を担ってカッター１２による切断をガタ付きなく保持する。カッター１２が境界部２７の切断を終えた時点では、固定型２側の２枚の押出し板２０，２３が略当接状態となっている。
【００２２】
図５及び図６に示す離型ステップでは、固定型２側のアクチュエータ１６が更に伸長し、２枚の押出し板２０，２３を介して、突出しピン７，７とカッター１２とが図５及び図６の右方向へスライドする。一方可動型３側では、制御装置１８からの指令を受けたアクチュエータ１７が、突出しピン７，７のスライドと同時に伸長を開始し、可動型３と突出しピン８，８とを、突出しピン７及びカッター１２と同期させながら図５及び図６の右方向へスライドして行く。
【００２３】
固定型２側の突出しピン７，７は、上下に切断されたワーク６と余剰材１１とを固定型２から突き離し、ワーク６と余剰材１１とは、アクチュエータ１７の伸長に伴って、可動型３と一体に固定型２から引き離されて行く。固定型２側のアクチュエータ１６は、２枚の押出し板２０，２３が、固定型２の外側面へ当接した時点で伸長を停止し、可動型３側では、押出し板２１が当て板１４に当接して、突出しピン８，８の後退限が規制される。
【００２４】
図７及び図８に示す取出しステップでは、可動型３側のアクチュエータ１７が伸長を継続し、可動型３が図７及び図８の右方向へ連続移動することにより、突出しピン８，８が相対的に左方向へスライドして、ワーク６と余剰材１１とを可動型３から突き離し、可動型３からワーク６と余剰材１１とが取出しされる。取出し後の固定型２と可動型３は、キャビティ５や湯口１９を構成する凹部をエアブロー等で清掃して離型剤を塗布したのち、上述の成形と逆の手順によって、図９及び図１０の型閉じステップに示すように突き合わせされる。
【００２５】
図１３は、複数のワークを同時に一体成形する場合の他の実施例を示し、これら実施例では鋳造装置を省略している。
【００２７】
図１３に示す実施例では、６つのワーク４０が、成形型の湯口で凝固した棒状の余剰材４１，４２にて連結されており、各ワーク４０は、横方向の余剰材４２との境界部４３を鋳造装置のカッターによって切断される。
【００２８】
尚、カッターによる境界部の切断は、支軸を始点とする回動或いは回転によってもかまわない。またこの切断は、少なくとも、鋳造材料の半凝固域からワークを成形型から取出しするまでの間に行なうことにより、成形工程中に余剰材の切り離しを含むことができるので、別途の切断工程を省略して、作業性と経済性を高めることができる。
【００２９】
鋳造材料の半凝固域は、冷却時間を管理して知るようにしてもよいが、本実施例のように、温度測定器を用いることにより、半凝固域のうちの所望の固さで切断することができるようになる。鋳造材料の温度測定は、切断される境界部を直接測定することが好ましいが、境界部の半凝固域は、成形型へ充填された鋳造材料の他の箇所を測定しても知ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように、キャビティで成形されるワークと湯口や湯道で成形される余剰材との境界部を、鋳造材料の半凝固状態からワークを成形型から取出すまでの間に、成形型に設けたカッターで切断することにより、成形工程中に余剰材の切り離しが行なえるので、専用の切断装置を用いた別途の切断工程を省略できて、作業性と経済性とを高められると共に、切断装置の専用スペースが不要となる。またカッターによる切断中は、成形型が治具の代りとなってワークをガタ付きなく保持するので、専用の治具が不要となり、作業性と経済性とを一層高めることができる。
【００３１】
更に、カッターによる切断を、鋳造材料が完全凝固する前の溶融部分と凝固部分とが混在する半凝固域で切断すると、鋳造材料の応力が小さいためにカッターや動力源にかかる負荷が少なくて済み、切断時間の短縮が図れると共にカッターや動力源の耐久性を高めることができ、更にワークの切断面も綺麗に仕上げることができる。
【００３２】
また、成形型に温度測定器を取付けて、鋳造材料を直接測定することによって、境界部の鋳造材料が半凝固状態となったことを容易に掌握できるので、ワークと余剰材とを負荷の少ない状態で確実に切り離しできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す鋳造装置を用いた注湯ステップの断面正面図
【図２】図１のII−II断面図
【図３】図１，２の注湯ステップに続く切断ステップの断面正面図
【図４】図３のIV−IV断面図
【図５】図３，４の切断ステップに続く離型ステップの断面正面図
【図６】図５のVI−VI断面図
【図７】図５，６の離型ステップにつづく取出しステップの断面正面図
【図８】図７のVIII−VIII断面図
【図９】図７，８の取出しステップに続く型閉じステップの断面正面図
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図
【図１１】図１の要部拡大図
【図１２】図１〜図１１の実施例に用いたカッターとカッター受の斜視図
【図１３】本発明の他の実施例を示すワークの平面図
【図１４】純金属の熱分析曲線図
【図１５】鉄−炭素の平衡状態図
【図１６】アルミニウム−シリコン合金の平衡状態図
【符号の説明】
１…鋳造装置、２…固定型、２ａ…カッター１２を収容するガイド孔、３…可動型、３ａ…カッター受１３を収容するガイド孔、４…固定型２と可動型３とからなる成形型、５…キャビティ、６…ワーク、７，８…突出しピン、７ａ，８ａ…突出しピン７，８の先端、９，１０…戻しピン、９ａ，１０ａ…戻しピン９，１０の先端、１１…余剰材、１２…カッター、１２ａ…カッター１２の切刃、１３…カッター受、１３ａ…カッター受１３の歯受部、１４…当て板、１５…温度測定器、１６，１７…アクチュエータ、１８…制御装置、１９…湯口、２０，２１，２３…押出し板、２２…連接部、２４，２５…連結板、２７…カッター１２にて切断されるワーク６と余剰材１１との境界部、４０…ワーク、４１，４２…余剰材、４３…ワーク４０と余剰材４２との境界部
【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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