(57)【要約】【課題】  ドア開口の縁部において少なくとも２枚の鋼板の接合フランジが重合する部位を高い強度で溶接できるようにする。【解決手段】  ドア開口１６の縁部のうちセンターピラー３２及びルーフサイドレール３６相互の鋭角を成す接続部Ａにおいて、接合フランジｆ１〜ｆ６の重合部は、シーム溶接Ｗ１をせずにスポット溶接Ｗ６のみで溶接され、前記接続部Ａの一方側の溶接開始位置Ｐ１から前記接続部Ａの他方側の溶接終了位置Ｐ２までは溶接ラインに沿ってシーム溶接Ｗ１される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体のドア開口の縁部に沿って接合フランジを有する少なくとも２枚の鋼板を前記接合フランジにおいて重合し、その重合部を相互間に挟持する一対の溶接ローラに電流を供給しながらその両溶接ローラを溶接ラインに沿って移動させることで、該重合部の一部をシーム溶接する車体の溶接構造であって、
前記ドア開口の縁部のうちセンターピラー及びルーフサイドレール相互の鋭角を成す接続部において前記接合フランジの重合部は、前記シーム溶接をせずにスポット溶接のみで溶接され、
前記接続部の一方側の溶接開始位置から前記接続部の他方側の溶接終了位置までは前記溶接ラインに沿ってシーム溶接されることを特徴とする車体の溶接構造。
【請求項２】
前記シーム溶接は前記接合フランジの根本部に沿って行われることを特徴とする、請求項１に記載の車体の溶接構造。
【請求項３】
前記少なくとも２枚の鋼板には、車体のサイドシルアウタ、サイドシルインナ、センターピラーアウタ、センターピラーアッパインナ、フロントピラーロアアウタ及びフロントピラーロアインナが含まれ、
前記サイドシルアウタ及びサイドシルインナ相互の前記接合フランジの重合部と、前記センターピラーアウタ及びセンターピラーアッパインナ相互の前記接合フランジの重合部と、前記フロントピラーロアアウタ及びフロントピラーロアインナ相互の前記接合フランジの重合部とがそれぞれシーム溶接されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の車体の溶接構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縁部に沿って接合フランジを有する少なくとも２枚の鋼板を前記接合フランジにおいて重合し、その重合部を挟持する一対の溶接ローラを溶接ラインに沿って移動させることで重合部の一部をシーム溶接する車体の溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば下記特許文献１に記載されているように、従来より周知のシーム溶接は、重ね合わせた鋼板の表面を一対のローラで挟持して加圧し、両ローラに電流を供給しながら鋼板の表面に沿って転動させることで、両ローラに挟まれた鋼板をジュール熱で溶かして連続的に溶接するようになっている。
【０００３】
また下記特許文献２には、アウタ部材およびインナ部材の間にリィンフォースメントを配置して二つの閉断面を構成する際に、アウタ部材の二つの接合フランジおよびインナ部材の二つの接合フランジを２本の溶接ラインでレーザー溶接するとともに、アウタ部材の二つの接合フランジおよびリィンフォースメントの両側縁を他の２本の溶接ラインでレーザー溶接するものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６７８９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２５５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
抵抗溶接のうち、スポット溶接は鋼板を点状に溶接するのに対し、シーム溶接は鋼板を線状に溶接するので、溶接作業の効率が向上するだけでなく、溶接部の剥離に対する耐久性も高くなるという利点がある。しかしながら従来のシーム溶接は、２枚あるいは薄板からなる３枚の鋼板を重合した状態で溶接することは可能であったが、厚板を含む３枚あるいは４枚の鋼板を重合した状態で溶接することは困難であった。
【０００６】
この問題を解決するために、厚板を含む３枚または４枚の鋼板のうちの１枚に交互に切欠きを形成することで、鋼板の重合枚数を溶接可能な２枚または３枚に抑えてシーム溶接することが考えられる。しかしながら、このようにすると、厚板を含む３枚または４枚の鋼板のうちの何れか１枚に必ず切欠きが形成されるため、その部分で溶接強度が低下することが避けられないという問題がある。
【０００７】
また上記特許文献２に記載された発明をシーム溶接に適用し、厚板を含む３枚または４枚の鋼板を重合枚数が溶接可能な枚数に抑えられるように位置をずらして重ね合わせ、それら４枚の鋼板を２本の平行な溶接ラインで溶接することが考えられる。しかしながら、このようにすると、シーム溶接に要する工数が２倍に増加するだけでなく、２本の平行な溶接ラインが必要になるために溶接フランジの幅が広くなってしまい、しかも一方の溶接ラインが閉断面部分から遠い位置になって溶接部の剥離剛性が低下する問題がある。
【０００８】
また特にドア開口の周縁のうち、センターピラー及びルーフサイドレールの接続部は、鋭角になっているため、溶接ローラを方向変換するスペースを確保できず、その部分はシーム溶接が不能になるため、その部分の強度低下を防止する必要がある。
【０００９】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、少なくとも２枚の鋼板が重合する溶接部を高い強度で溶接できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、車体のドア開口の縁部に沿って接合フランジを有する少なくとも２枚の鋼板を前記接合フランジにおいて重合し、その重合部を相互間に挟持する一対の溶接ローラに電流を供給しながらその両溶接ローラを溶接ラインに沿って移動させることで、該重合部の一部をシーム溶接する車体の溶接構造であって、前記ドア開口の縁部のうちセンターピラー及びルーフサイドレール相互の鋭角を成す接続部において前記接合フランジの重合部は、前記シーム溶接をせずにスポット溶接のみで溶接され、前記接続部の一方側の溶接開始位置から前記接続部の他方側の溶接終了位置までは前記溶接ラインに沿ってシーム溶接されることを特徴とする車体の溶接構造が提案される。
【００１１】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、シーム溶接は前記接合フランジの根本部に沿って行われることを特徴とする車体の溶接構造が提案される。
【００１２】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記少なくとも２枚の鋼板には、車体のサイドシルアウタ、サイドシルインナ、センターピラーアウタ、センターピラーアッパインナ、フロントピラーロアアウタ及びフロントピラーロアインナが含まれ、前記サイドシルアウタ及びサイドシルインナ相互の前記接合フランジの重合部と、前記センターピラーアウタ及びセンターピラーアッパインナ相互の前記接合フランジの重合部と、前記フロントピラーロアアウタ及びフロントピラーロアインナ相互の前記接合フランジの重合部とがそれぞれシーム溶接されることを特徴とする車体の溶接構造が提案される。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の構成によれば、ドア開口の縁部に沿う接合フランジにおける、センターピラーおよびルーフサイドレールが鋭角を成す接続部をスポット溶接するので、溶接ローラを方向変換するスペースを確保することができない部分（即ち前記接続部）の重合部をスポット溶接して強度低下を防止することができる。また前記接続部の一方側の溶接開始位置から前記接続部の他方側の溶接終了位置までは溶接ラインに沿ってシーム溶接するので、そこをスポット溶接する場合に比べて作業時間が大幅に短縮されて作業効率が向上し、しかもこのシーム溶接の開始位置と終了位置との間をスポット溶接するので、ドア開口の縁部の閉ループ状の接合フランジの全周を途切れなく溶接して剥離剛性を更に高めることができる。
【００１４】
また請求項２の構成によれば、シーム溶接を接合フランジの根本部に沿って行うので、接合フランジのフランジ幅を減少させることができるだけでなく、溶接部の剥離剛性を更に高めることができる。
【００１５】
また請求項３の構成によれば、接合フランジの重合部が２枚接合の部位では、高電流・高速度でシーム溶接を行うと表面の溶け込みが増加するが、接合フランジの重合枚数が２枚と少ないために確実に溶接することができ、また溶接ビードの幅が狭くなることで接合フランジの幅を狭くして車体重量軽減に寄与し得るだけでなく、溶接速度が大きくなって溶接時間を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車体の左側のサイドアウタパネルを車室外から見た分解斜視図。
【図２】車体の左ドア開口の周囲を車室内から見た斜視図。
【図３】図２の３部拡大図。
【図４】図３の４ー４線拡大断面図。
【図５】図３の５ー５線拡大断面図。
【図６】ルーフアーチの右端とルーフサイドレールとの接続部を車室内から見た斜視図。
【図７】図６の７−７線拡大断面図。
【図８】図６の８−８線拡大断面図。
【図９】シーム溶接の手法の説明図。
【図１０】低電流・低速のシーム溶接および高電流・高速のシーム溶接の溶接ビードの説明図。
【図１１】溶接速度、溶接電流およびビード幅の変化を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図１〜図１１に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１に示すように、自動車の車体左側のサイドアウタパネル１１は、フロントピラーアッパアウタ１２ａ、ルーフサイドレールアウタ１２ｂおよびリヤクオータパネル１２ｃを一体に有するサイドアウタパネルアッパ１２と、フロントピラーロアアウタ１３ａおよびサイドシルアウタ１３ｂを一体に有するサイドアウタパネルロア１３と、ルーフサイドレールアウタ１２ｂおよびサイドシルアウタ１３ｂを接続するセンターピラーアウタ１４と、フロントピラーアッパアウタ１２ａおよびルーフサイドレールアウタ１２ｂの内側に重ね合わされるルーフサイドレールスチフナ１５とを予め溶接してサブアセンブリとして構成される。
【００１９】
サイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアッパアウタ１２ａおよびルーフサイドレールアウタ１２ｂに対するルーフサイドレールスチフナ１５の結合部と、サイドアウタパネルアッパ１２のルーフサイドレールアウタ１２ｂに対するセンターピラーアウタ１４の結合部と、サイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアウタ１２ａに対するサイドアウタパネルロア１３のフロントピラーロアアウタ１３ａの結合部と、サイドアウタパネルロア１３のサイドシルアウタ１３ｂに対するセンターピラーアウタ１４の結合部とは、鋼板が２枚重ねになる。
【００２０】
図２は自動車の車体の前部左側のドア開口１６を車体内側から見た図であり、前記サイドアウタパネル１１の内面に接合される各パネルが示される。即ち、サイドアウタパネルロア１３のフロントピラーロアアウタ１３ａの内面にはフロントピラーロアインナ１７が結合され、サイドアウタパネルロア１３のサイドシルアウタ１３ｂの内面にはサイドシルインナ１８が結合される。またセンターピラーアウタ１４の下部内面にはセンターピラーロアインナ１９が結合され、センターピラーアウタ１４の上部内面にはセンターピラーアッパインナ２０が結合される。またサイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアッパアウタ１２ａの下方の三角窓２１の周囲内面には三角窓枠２２が結合さる。
【００２１】
図６および図７に示すように、サイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアッパアウタ１２ａは薄板で形成され、その内面には厚板のルーフサイドスチフナ１５および厚板のフロントピラーアッパインナ２３がそれぞれ一対の接合フランジにおいて結合されて閉断面に構成されるとともに、ルーフサイドスチフナ１５およびフロントピラーアッパインナ２３の間に車幅方向に延びる厚板のルーフアーチ２４の両端部がそれぞれ挿入されて前記閉断面の一対の接合フランジで結合される。またルーフアーチ２４よりも後方側では、フロントピラーアッパインナ２３に連続してルーフレールインナ２５に連続し、このルーフレールインナ２５に前記センターピラーアッパインナ２０の上端が結合される。
【００２２】
図３および図４に示すように、ドア開口１６の下方のサイドシル３１は、外側のサイドアウタパネルロア１３のサイドシルアウタ１３ｂの上下の接合フランジｆ１，ｆ２と、内側のサイドシルインナ１８の上下の接合フランジｆ３，ｆ４とを２枚重ねにして閉断面に構成される。このとき、ドア開口１６に沿うサイドシルアウタ１３ｂの上側のフランジｆ１とサイドシルインナ１８の上側のフランジｆ３とは２枚重ねでシーム溶接Ｗ１されるが（図３のａ部参照）、サイドシルアウタ１３ｂの下側のフランジｆ２とサイドシルインナ１８の下側のフランジｆ４とはスポット溶接Ｗ２される。
【００２３】
図３および図５に示すように、サイドシル３１がセンターピラー３２の下端に連なる部分は、サイドシルアウタ１３ｂの上部外面にセンターピラーアウタ１４の下部外面が重ね合わされてスポット溶接Ｗ５され、かつサイドシルインナ１８の上部内面にセンターピラーロアインナ１９の下部内面が重ね合わされてスポット溶接Ｗ３される。そしてサイドシルアウタ１３ｂの接合フランジｆ１とセンターピラーアウタ１４の接合フランジｆ５とが重ね合わされるとともに、サイドシルインナ１８の接合フランジｆ３とセンターピラーロアインナ１９の接合フランジｆ６とが重ね合わされ、この４個の接合フランジｆ５，ｆ１，ｆ３，ｆ６が４枚重ねに重合する部分がシーム溶接Ｗ１される（図３のｂ部参照）。
【００２４】
図３にｃ部として示すように、センターピラー３２の下部において、センターピラーロアインナ１９の上下方向中間部の接合フランジはセンターピラーアウタ１４の接合フランジに重ね合わされ、そこが２枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図３にｄ部として示すように、センターピラーロアインナ１９の上端の接合フランジとセンターピラーアッパインナ２０の下端の接合フランジとはセンターピラーアウタ１４の接合フランジに重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。
【００２５】
図３にｅ部として示すように、センターピラー３２の上下方向中間部において、センターピラーアッパインナ２０の前側の接合フランジはセンターピラーアウタ１４の前側の接合フランジに重ね合わされ、そこが２枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図２にｆ部として示すように、センターピラー３２の上部において、センターピラーアウタ１４の前側の接合フランジとルーフサイドレールアウタ１２ｂの前側の接合フランジとはセンターピラーアッパインナ２０の前側の接合フランジに重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。
【００２６】
図３に示すように、サイドシル３１がフロントピラーロア３３の下端に連なる部分は、サイドシルインナ１８の前部にフロントピラーロアインナ１７の下部が重ね合わされてスポット溶接Ｗ４される。図２および図３にｇ部として示すように、サイドアウタパネルロア１３のフロントピラーロアアウタ１３ａの後側の接合フランジにフロントピラーロアインナ１７の接合フランジが重ね合わされ、そこが２枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。但し、フロントドアの上下２個のドアヒンジスチフナ３４，３４がフロントピラーロアアウタ１３ａおよびフロントピラーロアインナ１７間に挟まれた部分だけは、ドアヒンジスチフナ３４，３４を含む３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。
【００２７】
図２にｈ部として示すように、三角窓２１の下部において、フロントピラーロアインナ１７の後側の接合フランジと三角窓枠２２の後側の接合フランジとはサイドアウタパネルロア１３のフロントピラーロアアウタ１３ａの後側の接合フランジに重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図２にｉ部として示すように、三角窓２１の上下方向中間部において、三角窓枠２２の後側の接合フランジはサイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアッパアウタ１２ａの後側の接合フランジに重ね合わされ、そこが２枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図２にｊ部として示すように、三角窓２１の上部において、三角窓枠２２の後側の接合フランジはサイドアウタパネルアッパ１２のフロントピラーアッパアウタ１２ａの下側の接合フランジとルーフサイドレールスチフナ１５とに重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。
【００２８】
図６および図２にｋ部として示すように、フロントピラーアッパ３５において、フロントピラーアッパアウタ１２ａおよびルーフサイドレールスチフナ１５の下側の接合フランジにフロントピラーアッパインナ２３の下側の接合フランジが重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図６および図２にｍ部として示すように、フロントピラーアッパ３５の後端では、前記ｋ部に更にルーフアーチ２４の接合フランジが重ね合わされ、そこが４枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。図６および図２にｎ部として示すように、ルーフサイドレール３６において、ルーフサイドレールアウタ１２ｂおよびルーフサイドレールスチフナ１５の下側の接合フランジにルーフレールインナ２５の下側の接合フランジが重ね合わされ、そこが３枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。
【００２９】
以上のように、ドア開口１６の周囲に沿うシーム溶接Ｗ１の溶接ラインは、接合フランジの重合枚数が２枚から４枚の間で変化している。
【００３０】
ところで、図９に示すように、上記シーム溶接Ｗ１は、複数枚の溶接フランジを重ね合わせた重合部３７を２個の溶接ローラ３８，３８で挟持し、その溶接ローラ３８，３８に電流を供給しながら溶接ライン上を転動させることで行われる。図２に示すように、ドア開口１６の周縁のうち、センターピラー３２およびルーフサイドレール３６の接続部Ａは鋭角αになっているため、前記溶接ローラ３８，３８を方向変換するスペースを確保することができず、その部分はシーム溶接Ｗ１が不能になる。よって、ドア開口１６の周縁のシーム溶接Ｗ１は、前記接続部Ａの一方側の溶接開始位置Ｐ１から開始し、前記接続部Ａの他方側の溶接終了位置Ｐ２で終了するように設定される。
【００３１】
このように、ドア開口１６の周囲を１本の溶接ラインに沿ってシーム溶接Ｗ１することで、そこをスポット溶接する場合に比べて作業時間が大幅に短縮されて作業効率が向上する。但し、センターピラー３２およびルーフサイドレール３６が鋭角αを成すためにシーム溶接Ｗ１が不能になる接続部Ａの溶接開始位置Ｐ１から溶接終了位置Ｐ２の間は、その部分の強度低下を防止するためにスポット溶接Ｗ６される。
【００３２】
ところで、接合フランジの重合部３７をシーム溶接Ｗ１するとき、一対の電極である溶接ローラ３８，３８に高電流を流しながら高速で移動させると、溶接ローラ３８，３８に接する表面が急激に加熱されて表面の溶け込みが増加し、かつ溶接ローラ３８，３８が高速で移動するので溶接ビードの幅が図１０（Ａ）に示すように小さくなる。逆に溶接ローラ３８，３８に低電流を流しながら低速で移動させると、内部から加熱されることで内部の溶け込みが増加して溶接ビードの幅が図１０（Ｂ）に示すように大きくなる。
【００３３】
図６および図２にｍ部として示すように、フロントピラーアッパ３５の後端では、前記ｋ部に更にルーフアーチ２４の接合フランジが重ね合わされ、そこが４枚重ねでシーム溶接Ｗ１される。このように重合枚数が多い部分は、高電流を流しながらの高速での移動と低電流を流しながらの低速での移動とを組み合わせて接合強度を向上させている。即ち、図８に示すように、高電流を流しながらの高速での移動と低電流を流しながらの低速での移動とを交互に繰り返し連続させることにより、フロントピラーアッパアウタ１２ａとルーフサイドレールスチフナ１５との表面接合部を断続的に形成し、この複数の表面接合部の間にルーフサイドレールスチフナ１５、ルーフアーチ２４およびフロントピラーアッパインナ２３の内部接合部を断続的に形成し、前記隣接する内部接合部間に溶接ローラ３８，３８による余熱接合部を形成することにより、ルーフアーチ２４の接合フランジの重ね合わせ部（ｍ部）に全体として充分な接合強度を付与し、剥離剛性を高めることができる。
【００３４】
ルーフアーチ２４の接合フランジの重ね合わせ部（ｍ部）を除く２枚接合の部位は、図１０（Ａ）で説明したように、高電流・高速度でシーム溶接Ｗ１を行うと表面の溶け込みが増加するが、接合フランジの重合枚数が２枚と少ないために確実に溶接することができる。また溶接ビードの幅が狭くなるので、接合フランジの幅を狭くして車体重量の軽減に寄与することができるだけでなく、溶接速度が大きいために溶接時間を節減することができる。
【００３５】
また隣接する板材との重ね合わせ部で部分的に３枚または４枚となるｆ部、ｄ部、ｂ部、ｊ部、ｋ部、ｎ部等で当該隣接する板材の内部接合・余熱接合が重要な領域では、図１０（Ｂ）で説明したように、低電流・低速度でシーム溶接Ｗ１を行うと内部の溶け込みが増加するため、内側の２枚目および３枚目の接合フランジを確実に溶かして溶接することができる。また溶接ビードの幅が広くなるので、それに合わせて接合フランジの幅を広くする必要があるが、重合枚数が３枚または４枚の部分は全体からみて少ないために車体重量の増加が問題になることはない。また溶接速度が低いために溶接時間も長くなるが、重合枚数が３枚または４枚の部分は全体からみて少ないために溶接時間の増加が問題になる。
【００３６】
尚、各部材の接合フランジの幅は重量を軽減する上で狭いほうが望ましい。本実施の形態では、接合フランジの幅を最小限に抑えるべく、その溶接ラインの位置を接合フランジの根本部（折り曲げ部）に接するように位置させている。
【００３７】
図１１のグラフはルーフアーチ２４の接合部のシーム溶接Ｗ１の電流および速度の変化を示すもので、時刻ｔ１にルーフアーチ２４の接合部の一方の端部から４枚重ねの接合フランジのシーム溶接Ｗ１を開始し、時刻ｔ５に４枚重ねの接合フランジのシーム溶接Ｗ１を終了する。
【００３８】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、電流および速度をスロープ状に増加させ、これにより時刻ｔ１〜ｔ２の期間でビード幅が一定に維持される。時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、高電流および高速度を維持して表面接合のシーム溶接Ｗ１を行う。このときのビード幅は一定で狭くなる。時刻ｔ３に電流および速度を減少させ、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは、低電流および低速度を維持して内部接合および余熱接合のシーム溶接Ｗ１を行う。このときのビード幅は一定で広くなる。これら表面接合、内部接合および余熱接合を４枚重ねの接合フランジの長さに応じて交互に必要に応じて繰り返し、その後、時刻ｔ４から時刻ｔ５までは、電流および速度をスロープ状に減少させ、これにより時刻ｔ４〜ｔ５の期間でビード幅が一定に維持される。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００４０】
Ａ                接続部
ｆ１〜ｆ６        接合フランジ
Ｐ１              シーム溶接の開始位置
Ｐ２              シーム溶接の終了位置
Ｗ１              シーム溶接
Ｗ６              スポット溶接
α                鋭角
１３ａ            フロントピラーロアアウタ
１３ｂ            サイドシルアウタ
１４              センターピラーアウタ
１６              ドア開口
１７              フロントピラーロアインナ
１８              サイドシルインナ
２０              センターピラーアッパインナ
２４              ルーフアーチ
３２              センターピラー
３６              ルーフサイドレール
３７              重合部
３８              溶接ローラ
【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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