(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板および四辺の側枠を有する下治具と、この下治具の上面開口を蓋して前記下治具に取付けられる上治具とでなる発泡成形治具を準備し、前記下治具内に壁パネルの外周のパネルフレーム，開口枠，および両面の面材を配置し、前記下治具に前記上治具を取付け、前記開口枠内に配置された開口枠支え具で開口枠を内側から支え、前記開口枠支え具としては、前記下治具の底面上に取付けられる固定金物と、前記開口枠の内側の側面を押える押さえ材と、前記固定金物に設置され前記押さえ材を前記開口枠に押し付けるシリンダ装置とでなるものを用い、前記パネルフレームのパネル幅の中央に対して一側へ偏った位置で前記下治具の側枠に設けられた注入孔から、前記パネルフレーム，開口枠，および両面の面材の間に形成される空間に水発泡のポリウレタンを注入して発泡させる開口付壁パネルの製造方法。
【請求項２】
底板および四辺の側枠を有し内部に壁パネルの外周のパネルフレーム，開口枠，および両面の面材を配置する下治具と、この下治具の上面開口を蓋して前記下治具に取付けられる上治具と、前記下治具上に取付けられて前記開口枠を内側から支える撓み防止用の開口枠支え具とを備え、この開口枠支え具は、前記下治具の底面上に取付けられる固定金物と、前記開口枠の内側の側面を押える押さえ材と、前記固定金物に設置され前記押さえ材を前記開口枠に押し付けるシリンダ装置とでなる開口付壁パネルの発泡成形治具。
【請求項３】
前記押さえ材は、前記開口枠の内側の側面に接するスペーサと、このスペーサのさらに内側に接する当て材とでなる請求項２記載の開口付壁パネルの発泡成形治具。
【請求項４】
前記開口枠が、壁パネルの屋外側に設けられる金属製のサッシと、このサッシの屋内側に設けられる木製枠とからなり、前記押さえ材は、前記木製枠を支えるものとした請求項２または請求項３に記載の開口付壁パネルの発泡成形治具。
【請求項５】
前記下治具内に配置されるパネルフレームのパネル幅の中央に対して一側へ偏った位置で前記下治具の側枠に、ポリウレタン注入用の注入孔を設けた請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の開口付壁パネルの発泡成形治具。
【請求項６】
前記下治具は、１枚の幅広壁パネルのパネルフレームの収容状態と、２枚の幅狭壁パネルのパネルフレームを並べて収容する収容状態とを自由に選択可能なものであり、前記開口枠支え具は、前記幅狭壁パネルよりも幅広の開口枠を支えるものと、幅狭壁パネル用の開口枠を支えるものとを準備し、これら複数種の開口枠支え具を取付ける取付孔を前記下治具の底面に設け、これらの取付孔の中の一部の孔は、複数種類の開口枠支え具の取付けに兼用させるものとした請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の開口付壁パネルの発泡成形治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、住宅等の建物に用いる壁パネル、詳しくは発泡ポリウレタンを断熱材として用いる開口付壁パネルの製造方法および治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生産性および断熱性に優れた壁パネルとして、本出願人は、パネルフレームおよび面材の配置された内部空間に、断熱材となる硬質ポリウレタンを注入して発泡させ、発泡ポリウレタンの持つ接着性でパネルフレームおよび面材を一体化させるものを提案した。これによれば、面材の釘打ち等による固定作業が不要となり、生産性が向上し、コスト低下が図れる。
硬質ウレタンの発泡剤としては、一般にフロンやその代替え材料が使用されているが、いずれも環境上や引火性等の面で好ましくない。そのため、壁パネルには水発泡のポリウレタンとすることが好ましい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水発泡のポリウレタンは、注入過程での流動性が悪く、そのため開口付き壁パネルの場合、パネル内の全体に均一に充填することが難しかった。特に、パネル幅に対して開口幅が広い場合、開口枠とパネルフレームとの間の開口脇隙間が狭く、この開口脇隙間でウレタン注入の不完全が生じ易かった。充填の均一化を図る方法としては、開放空間でノズルを移動させながら注入するオープン注入法とすることや、パネルの複数箇所に注入孔を設けて順次注入する方法などが考えられる。
しかし、オープン注入法では、壁パネルのような大面積の製品であると、そのノズルの移動距離が長くなり、実用的な生産性が得られない。また、パネルの複数箇所から順次注入する方法では、成形型枠となる治具と共にパネルをライン上で送りながら発泡成形し、生産性の向上を図ろうとした場合に、注入ステーションが複数箇所に必要となり、ラインが複雑となる。そのため、１回の注入で開口付き壁パネルに均一にポリウレタンを発泡成形できる方法が望まれる。
一方、開口付き壁パネルの場合、その高圧の発泡圧によって開口枠が内側に変形することがあり、これよっても、１回の注入で開口付き壁パネルにウレタン注入を完了させることが難しかった。
【０００４】
この発明は上記課題を解消するものであり、１回の注入で開口付き壁パネルに均一に水発泡のポリウレタンを発泡成形できる開口付壁パネルの製造方法および治具を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、開口枠に変形を生じさせることなく発泡成形が行えるようにすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１記載の開口付壁パネルの製造方法は、底板および四辺の側枠を有する下治具と、この下治具の上面開口を蓋して前記下治具に取付けられる上治具とでなる発泡成形治具を用いる。前記下治具内に壁パネルの外周のパネルフレーム，開口枠，および両面の面材を配置し、前記下治具に上治具を取付ける。前記開口枠は開口枠支え具で内側から支える。前記開口枠支え具としては、前記下治具の底面上に取付けられる固定金物と、前記開口枠の内側の側面を押える押さえ材と、前記固定金物に設置され前記押さえ材を前記開口枠に押し付けるシリンダ装置とでなるものを用いる。この状態で、パネルフレームのパネル幅の中央に対して一側へ偏った位置で、前記下治具の側枠に設けられた注入孔から、前記パネルフレーム，開口枠，および両面の面材の間に形成される空間に水発泡のポリウレタンを注入して発泡させる。
このように、偏り位置でウレタン注入をすることにより、水発泡のポリウレタンであっても、１回の注入で開口付き壁パネルの全体に均一に発泡成形できることが、多数枚の壁パネルの試作により確認された。これは、注入口から開口枠の両側に分岐して流れるポリウレタンの流れが、注入口から遠い方の開口枠とパネルフレーム間の開口脇隙間で衝突することによるものであると考えられる。
また、開口枠は開口枠支え具で内側から支えるようにしたため、高圧の発泡圧によって開口枠が内側へ撓み状態に変形することが防止される。
【０００６】
この発明の開口付壁パネルの発泡成形治具は、底板および四辺の側枠を有し内部に壁パネル外周のパネルフレーム，開口枠，および両面の面材を配置する下治具と、この下治具の上面開口を蓋して前記下治具に取付けられる上治具とを備えたものであって、次の構成とする。
すなわち、開口枠を内側から支える撓み防止用の開口枠支え具を下治具上に取付ける。
【０００７】
上記構成において、前記開口枠支え具は、前記下治具の底面上に取付けられる固定金物と、前記開口枠の内側の側面を押える押さえ材と、前記固定金物に設置され前記押さえ材を前記開口枠に押し付けるシリンダ装置とでなるものとする。このようにシリンダ装置を用いることにより、下治具内に開口枠を配置した後に、押さえ材による開口枠の押しつけが随時に行え、下治具内への開口枠やパネルフレームの組み込み作業に開口枠支え具が障害となることが回避される。開口枠支え具は、下治具に取付けられるため、開口枠の支持が安定して行える。
ポリウレタン注入用の注入孔は、下治具内に配置されるパネルフレームのパネル幅の中央に対して一側へ偏った位置で下治具の側枠に設けても良い。このように、ポリウレタンの注入口を幅方向に偏らせて配置することにより、請求項１記載の発明方法でウレタン注入でき、均一なウレタンの発泡成形が行える。なお、ポリウレタンの注入口は、前記の偏り位置に限らず、別の位置としても良い。
【０００８】
また、これらの構成の治具において、前記押さえ材は、前記開口枠の内側の側面に接するスペーサと、このスペーサのさらに内側に接する当て材とでなるものとしても良い。このように押さえ材をスペーサと当て材との二重構成とすることにより、シリンダ装置に無理な方向の荷重が作用することを避けながら、開口枠の全周に支持力を均等に与えることができる。
また、これらの構成の治具において、前記開口枠が、壁パネルの屋外側に設けられる金属製のサッシと、このサッシの屋内側に設けられる木製枠とからなるものである場合に、前記押さえ材は木製枠を支えるものとしても良い。
金属製のサッシは、内側から支持しなくても、発泡圧により変形する問題が少なく、変形の生じやすい木製枠を押さえ材で支えることで、開口枠の変形防止を効果的に行える。
【０００９】
これらの構成の治具において、前記下治具は、１枚の幅広壁パネルのパネルフレームの収容状態と、２枚の幅狭壁パネルのパネルフレームを並べて収容する収容状態とを自由に選択可能なものとしても良い。この場合に、前記開口枠支え具は、前記幅狭壁パネルよりも幅広の開口枠を支えるものと、幅狭壁パネル用の開口枠を支えるものとを準備し、これら複数種の開口枠支え具を取付ける取付孔を前記下治具の底面に設ける。これら取付孔の中の一部の孔は、複数種類の開口枠支え具の取付けに兼用させるものとする。
このように、複数種の開口枠支え具を準備して下治具に交換可能とすることにより、種々のパネル幅や開口枠形状の壁パネルに対して、開口枠支え具を交換するだけで対応でき、下治具および上治具に同じものを使用できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。図４は、この実施形態の製造方法および治具で製造する壁パネルの一例を示す。この壁パネルＡは、住宅等の建物の外壁パネルとなるものであり、矩形に組んだ金属製のパネルフレーム１に開口枠２を設け、両面に面材３，４を設けて内部空間に水発泡の硬質ポリウレタン５を充填してある。パネルフレーム１は、両側辺のフレーム材１ａを角パイプ製とし、上下辺のフレーム材１ｂを溝形鋼としてある。
開口枠２は、屋外側のアルミ製等の金属製のサッシ２ａと、その屋内側に続く合板製等の木製枠２ｂとからなる。サッシ２ａは、パネルフレーム１の上下に設けた横方向の中桟８にビス等の固着具で取付けてある。中桟８にはアングル材等が用いられる。木製枠２ｂは、内装面材４の開口周囲の端面４ａに当てられている。屋外側の面材３はセラミック製等の外壁材からなり、屋内側の面材４は石膏ボード等からなる。両側の面材３，４とパネルフレーム１との間の外周の隙間や、サッシ２ａと面材３との間の隙間は、木桟６および発泡ポリウレタンの成形品からなる断熱スペーサ７で塞いである。また、内装面材４のパネル内側にはカーテンレール下地等となる木製の下地材９が設けられている。
【００１１】
図２（Ｂ）は発泡成形治具１０の断面を示す。発泡成形治具１０は、下治具１１と上治具１２とからなり、コンベヤ上等を搬送可能なものとされる。下治具１１は、底板１１ａおよび四辺の側枠１１ｂからなり、側枠１１ｂは壁パネルＡの全体が嵌まり込む深さに形成されている。底板１１ａは、形鋼を枠組した底枠の上下面に鋼板製の上面材および下面材を張った薄箱状のものからなる。上治具１２は、下治具１１に載せられて下治具１１の上面開口を蓋するものであり、下治具１１と同様に形鋼を枠組した蓋枠の上下面に鋼板製の上面材および下面材を張ったものとされる。上治具１２の周縁には、下治具１１の周縁に係脱可能に係合して下治具１１にクランプ状態とするクランプ装置１３が取付けてある。クランプ装置１３は、回動自在な係合片と、これを回動させるシリンダ装置とで構成される。
【００１２】
図１に示すように、下治具１１のパネル下辺に対応する側枠１１ｂには、ポリウレタンの注入口１４が一側部に偏って設けられている。詳しくは、一側部のパネルフレーム１と開口枠２との間の開口脇隙間Ｇ１に対応する位置に注入口１４が設けられている。注入口１４の高さ位置、図１（Ｃ）のように、フレーム材１ｂと内装面材４の間の断熱スペース７に対応する高さとしてあり、この断熱スペース７にも注入口１４と連通する孔７ａが設けられる。
なお、下治具１１の各側枠１１ａ，１１ｂには、図１（Ａ）に矢印で示すように、ガス抜き孔２１が１か所または複数箇所に設けられる。この例では、四隅と両側辺の各２か所とにガス抜き孔２１が設けてある。
【００１３】
下治具１１の上面には、開口枠２の木製枠２ｂを内側から支える開口枠支え具１５が設置される。開口枠支え具１５は、下治具１１の底面上に取付けられる固定金物１６と、開口枠２の内側の側面を押える押さえ材１７と、前記固定金物１６に設置されて押さえ材１７を開口枠２に押し付ける油圧式等のシリンダ装置２０とでなる。押さえ材１７は、開口枠２の四辺に各々設けられて開口枠２の内側の側面に接するスペーサ１８ａ，１８ｂ（図５）と、このスペーサ１８ａ，１８ｂのさらに内側に接する当て材１９ａ，１９ｂとでなる。横方向（開口上下辺）のスペーサ１８ｂは、縦方向（両側辺）のスペーサ１８ａ，１８ａ間に収められている。スペーサ１８ａ，１８ｂは木製とされ、当て材１９ａ，１９ｂは形鋼等の金属部材としてある。
固定金物１６は、この例では１本の角形鋼等の形鋼からなり、下治具１１に設けられた取付孔にボルト２２で着脱可能に取付けられている。シリンダ装置２０は、複数本が固定金物１６の周囲に設けられ、そのピストンロッドの先端に板状の先端部材２０ａが設けられている。開口枠２の各角部に向かって伸びるシリンダ装置２０の先端部材２０ａは、２辺に沿うように折れ板状とされている。
【００１４】
つぎに、パネル製造過程を説明する。下治具１１は、開口枠支え具１５を取付けた状態に準備しておく。この下治具１１内の底面上に、内装側の面材４を配置し、さらにパネルフレーム１、および外壁材側の面材４など、各部材を、壁パネルＡの完成状態に対応する状態に配置する。パネルフレーム１は、図３のように開口枠２のサッシ２ａが取付けられた状態に準備しておき、このサッシ取付状態のものを下治具１１内に配置する。このように、各部材の配置が完了した後、外壁側面材３およびサッシ２ａにスペーサ２３を載せ、その上から押し付けるように、上治具１２を配置して下治具１１を蓋し、上治具１２をクランプ装置１３で下治具１１にクランプする。なお、開口枠支え具１５による開口枠２の支持は、ポリウレタンの発泡圧が作用するまでに行えば良く、ポリウレタンの注入の直前であっても、また上治具１２を蓋する前に行っても良い。
【００１５】
このように壁パネルＡの各部材を収容した発泡成形治具１５をある程度の温度に予熱し、図１（Ａ）のように下治具１１の注入口１４にウレタン発泡成形機のノズル２４を差し込んでパネルフレーム１内に溶融状態のポリウレタンを注入する。発泡剤としては水を用いる。この場合に、パネル幅の一側に偏った注入口１４からポリウレタンが注入されるため、１回の注入だけで、パネルフレーム１内の全体に均一に発泡成形が行われる。特に、この実施形態のように、開口脇隙間Ｇ１と対応する位置に注入口１４が設けられている場合は、一層均一な発泡成形が行われる。このように均一な発泡が行われることは、注入口１４の位置を種々変えて多数の壁パネルＡの形成を行った結果、確認された。
この均一な成形が行われる理由、およびパネルフレーム１内でのポリウレタンの流れ経路は明確ではないが、次のように考えられる。すなわち、ノズル２４から注入されたポリウレタンは、同図に矢印ａで示すようにパネルフレーム１と開口脇隙間Ｇ１，Ｇ２の間を流れる。この場合に、注入口１４に近い方の開口脇隙間Ｇ１を流れるポリウレタンは、パネル上辺部を通って他方の開口脇隙間Ｇ２に流れ込み、注入口１４から前記他方の開口脇隙間Ｇ２に直接に流れ込むポリウレタンと、この開口脇隙間Ｇ２内で衝突する。例えば、位置Ｑ付近で衝突する。このため、両側の開口脇隙間Ｇ１，Ｇ２とも、充填不足となることなく、均一な発泡が行われると考えられる。
【００１６】
ポリウレタンの発泡圧は高圧であるが、開口枠２の木製枠２ｂは内側から全周が開口枠支え具１５で支えられているため、発泡圧で内側に撓むように変形することが防止される。この場合に、開口枠支え具１５の押え材１７はスペーサ１８ａ，１８ｂと当て材１９ａ，１９ｂとで二重に押えるように構成されているため、シリンダ装置２０に無理な方向の荷重が作用することを避けながら、開口枠２の全周に支持力を均等に与えることができる。
【００１７】
図６ないし図８は、この発明の他の実施形態を示す。この例の発泡成形治具１０Ａは、基準幅Ｐの壁パネルを２枚並べて収容できる横幅のものとしてあり、１枚の２Ｐ幅の壁パネルＡ２（図９（Ｃ））のパネルフレーム１の収容状態と、２枚の１Ｐ幅の壁パネルＡ１ａ，Ａ１ｂのパネルフレームを並べて収容する収容状態とを自由に選択可能である。図６は、発泡成形治具１０Ａ内に１Ｐ幅の開口付き壁パネルＡ１ａと１Ｐ幅の開口無し壁パネルＡ１ｂのパネルフレーム１とを並べて収容した状態を示す。両パネルフレーム１，１間には仕切板２５を介在させる。前記基準幅Ｐは、建物のモジュール幅のことであり、８００〜１０００mm程度の幅、例えば９１０mmとされる。下治具１１の側枠１１ｂには、２枚の各壁パネルＡ１ａ，Ａ１ｂのパネルフレーム１内にウレタン注入する注入口１４が同じ辺に設けてある。また、開口枠支え具１５およびその下治具１１への取付構造につき、次のように工夫をしてある。その他の構成は図１の例と同じである。
【００１８】
開口枠支え具１５は、この例では大別して、図５に示した構成のもの、すなわち図７に概略図を示すように固定金物１６を１本の線材状としたものと、図８に示すように固定金物１６Ａを矩形の枠組体とした開口枠支え具１５Ａとの２種類準備する。図７の開口枠支え具１５は、１Ｐ幅パネル（幅狭壁パネルＡ１ａ）用のものであり、図８の開口枠支え具１５Ａは２Ｐ幅パネル（幅広壁パネルＡ２）用のものである。幅広用の開口枠支え具１５Ａは、図５の開口枠支え具１５に対して、固定金物１６Ａを枠組体として上下辺の押さえ材１７の幅を広げ、この上下辺の押さえ材１７に対するシリンダ装置２０の本数を増やしたものである。幅広用の開口枠支え具１５Ａのその他の構成は、幅狭用の開口枠支え具１５と同じである。なお、これら幅狭用および幅広用の開口枠支え具１５，１５Ａとも、開口枠２の各種の上下幅に対応するように、開口枠上下幅の方向の各部の寸法を異ならせた複数種類のものを準備する。
【００１９】
図９に示すように、下治具１１の底面には、前記各種の開口枠支え具１５の固定金物１６，１６Ａをボルト固定するための取付孔３２が設けてあり、任意の開口枠支え具１５が下治具１１にボルト固定される。これらの取付孔３２の中の一部のものは、複数種類の開口枠支え具１５，１５Ａの取付けに兼用させる。
例えば、図９（Ａ）に示すように１Ｐ幅の開口付き壁パネルＡ１ａおよび１Ｐ幅の開口無し壁パネルＡ１ｂを同じ発泡成形治具１０Ａで成形する場合は、同図（Ｂ）のように幅狭開口用の開口枠支え具１５の固定金物１６を、図の左上部の２か所の取付孔３２にボルト固定する。また、同図（Ｃ）に示すように、２Ｐ幅の開口付き壁パネルＡ２を成形する場合は、同図（Ｄ）のように幅広開口用の同じ発泡成形治具１０Ａの固定金物１６Ａを、各辺２か所ずつの取付孔３２でボルト固定する。
【００２０】
なお、前記各実施形態において、図５のように開口枠支え具１５，１５Ａの押さえ材１７の当て材１９ａ，１９ｂは、矩形に並べられるスペーサ１８ａ，１８ｂの角部に達しない長さのものとしたが、図１０に示すように、直角に隣合う当て材１９ａ，１９ｂを、対角線方向に沿う斜めのすべり小口Ｓａで接するようにしても良い。
【００２１】
また、図１１（Ａ）に示すように、コアー形式の開口枠支え具１５Ｂを用いても良い。すなわち、開口枠支え具１５に、平面形状三角形状の四隅のコーナブロック３３ａ、一対の台形状の稼働ブロック３３ｂと、その台形の下底に接する調整ブロック３３ｃと、この調整ブロック３３ｃを加圧する長辺方向シリンダブロック３３ｄと、一対の短辺方向シリンダブロック３３ｅとで構成する。長辺方向シリンダブロック３３ｄが伸長すると、調整ブロック３３ｃを介して稼働ブロック３３ｂを矢印方向に押し出し、その斜辺でコーナブロック３３ａを長辺方向と短辺方向とに押し出す。このようにして、開口枠２の各辺を四隅のコーナブロック３３ａと中間の短辺方向シリンダブロック３３ｅとで内側から加圧する。
開口枠２の短辺幅が狭い場合は、図１１（Ｂ）のように開口枠２の短辺の中間を加圧する短辺中間ブロック３３ｆを調整ブロック３３ｂに取付けても良い。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の開口付壁パネルの製造方法および治具によると、１回の注入で開口付き壁パネルに均一に水発泡のポリウレタンを発泡成形でき、また、開口枠に変形を生じさせることなく発泡成形が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる開口付壁パネルの製造方法を発泡成形治具の水平断面で示す説明図、（Ｂ）はその治具にパネルフレームを収めた状態の破断側面図、（Ｃ）は図１（Ｃ）のＩ−Ｉ線拡大断面図である。
【図２】発泡成形治具と、その内部に配置する壁パネルの構成部材との関係を示す断面図である。
【図３】サッシ付きのパネルフレームの斜視図である。
【図４】（Ａ）は開口付き壁パネルの斜視図、（Ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は同じくそのＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】発泡成形治具の斜視図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかる発泡成形治具に壁パネルの構成部材を収めた状態の断面図である。
【図７】（Ａ）は発泡成形治具の概略平面図、（Ｂ）は同治具と開口枠との関係を示す部分拡大断面図である。
【図８】発泡成形治具の変形例の概略平面図である。
【図９】各種壁パネルと下治具との関係を平面図で示す説明図である。
【図１０】発泡成形治具の押さえ材のコーナ部の変形例を示す拡大平面図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は各々発泡成形治具のさらに他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１…パネルフレーム            １２…上治具
２…開口枠                    １３…クランプ具
２ａ…サッシ                    １４…注入口
２ｂ…木製枠                    １６…固定金具
３，４…面材                    １７…押さえ材
５…発泡ウレタン              １８ａ，１８ｂ…スペーサ
７…断熱スペーサ              １９ａ，１９ｂ…当て材
１０…発泡成形治具              ２０…シリンダ装置
１０Ａ…発泡成形治具            ３２…取付孔
１１…下治具                      Ａ…壁パネル
１１ａ…底板
１１ｂ…側枠
【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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