(57)【要約】【課題】材料余りに起因する皺の発生を抑制でき、高品質の異形断面長尺部材を製造できる異形断面長尺部材の製造装置およびその製造方法を提供すること。【解決手段】板材Ｗの搬送方向に配置された複数のロール対３０を備え、複数のロール対３０の各ロール間に板材を順次通すことで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造する異形断面長尺部材Ｐの製造装置１であって、複数のロール対３０のうち少なくとも１つのロール対は、板材Ｗの内面に当接する内側ロール１１１と、板材Ｗの外面に当接する外側ロール１１２と、を備え、内側ロール１１１と外側ロール１１２との間で板材Ｗを挟持し、板材Ｗを構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら板材Ｗを搬送することで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造することを特徴とする異形断面長尺部材Ｐの製造装置１である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材の搬送方向に配置された複数のロール対を備え、該複数のロール対の各ロール間に前記板材を順次通すことで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造する異形断面長尺部材の製造装置であって、
前記複数のロール対のうち少なくとも１つのロール対は、
前記板材の内面に当接する内側ロールと、
前記板材の外面に当接する外側ロールと、を備え、
前記内側ロールと前記外側ロールとの間で前記板材を挟持し、前記板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら前記板材を搬送することで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造することを特徴とする異形断面長尺部材の製造装置。
【請求項２】
前記内側ロールは、その回転軸の位置が固定され、
前記外側ロールは、前記内側ロールの回転軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の異形断面長尺部材の製造装置。
【請求項３】
前記内側ロールと前記外側ロールのうちいずれか一方のロールは、外周面に全周に亘って形成された環状凸部を備え、
他方のロールは、外周面に全周に亘って形成され且つ前記環状凸部が前記板材を介して収容される環状溝部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の異形断面長尺部材の製造装置。
【請求項４】
板材の搬送方向に配置された複数のロール対を備える異形断面長尺部材の製造装置を用いて、前記複数のロール対の各ロール間に前記板材を順次通すことで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造する異形断面長尺部材の製造方法であって、
前記複数のロール対のうち少なくとも１つのロール対は、
前記板材の内面に当接する内側ロールと、
前記板材の外面に当接する外側ロールと、を備え、
前記内側ロールと前記外側ロールとの間で前記板材を挟持し、前記板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら前記板材を搬送することで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造することを特徴とする異形断面長尺部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異形断面長尺部材の製造装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板等の板材を変形加工して長尺部材を製造する技術として、ロールフォーミング技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このロールフォーミングにより、例えば、鋼板等の板材から管状の長尺部材が製造される。
【０００３】
図５は、従来のロールフォーミング装置５の構成を示す斜視図である。図５に示すように、ロールフォーミング装置５では、板材Ｗの搬送方向に複数のロール対５０が配置される。これら複数のロール対５０は、成形面を構成する各ロールの外周面の形状やその外周面の傾斜角度が、板材Ｗの搬送方向下流に向かうに従って徐々に変化するように構成される。これにより、これら複数のロール対５０の各ロール間に板材Ｗを順次通すことで、板材Ｗの断面形状が図６に示すように徐々に変化した板材Ｗ１〜Ｗ５が順次得られ、最終的に所定の断面形状を有する長尺部材が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−００５８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、長手方向で断面形状が変化する長尺部材（以下、「異形断面長尺部材」という。）をロールフォーミングにより製造した場合には、断面形状が変化する部位周辺において、成形不良が生じ易いという問題があった。具体的には、図７に示すような、大径の断面形状を有する大径部２０１から、小径の断面形状を有する小径部２０２に縮径する異形断面長尺部材２００をロールフォーミングにより製造した場合には、断面形状が変化する部位２１０周辺のフランジ部２２０において、材料余りに起因する皺２３０が発生し易いという問題があった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、材料余りに起因する皺の発生を抑制でき、高品質の異形断面長尺部材を製造できる異形断面長尺部材の製造装置およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、板材（例えば、後述の板材Ｗ）の搬送方向に配置された複数のロール対（例えば、複数のロール対３０）を備え、該複数のロール対の各ロール間に前記板材を順次通すことで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造する異形断面長尺部材の製造装置（例えば、後述の異形断面長尺部材の製造装置１）であって、前記複数のロール対のうち少なくとも１つのロール対は、前記板材の内面に当接する内側ロール（例えば、後述の内側ロール１１１）と、前記板材の外面に当接する外側ロール（例えば、後述の外側ロール１１２）と、を備え、前記内側ロールと前記外側ロールとの間で前記板材を挟持し、前記板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら前記板材を搬送することで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造することを特徴とする異形断面長尺部材の製造装置を提供する。
【０００８】
本発明では、板材の搬送方向に複数のロール対を配置し、これら複数のロール対のうち少なくとも１つのロール対を、板材の内面に当接する内側ロールと、板材の外面に当接する外側ロールとを含んで構成する。また、内側ロールと外側ロールとの間で板材を挟持し、板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら板材を搬送することで、異形断面長尺部材を製造する。
本発明によれば、内側ロールと外側ロールとで板材を挟持するとともに、板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら板材を変形加工するため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動を制御できる。従って、本発明によれば、断面形状に変化する部位周辺における肉余りに起因した皺の発生を抑制でき、高品質の異形断面長尺部材を製造できる。
【０００９】
前記内側ロールは、その回転軸（例えば、後述の回転軸Ｘ１）の位置が固定され、前記外側ロールは、前記内側ロールの回転軸方向に移動可能であることが好ましい。
【００１０】
この発明では、内側ロールの回転軸の位置を固定する一方で、外側ロールを内側ロールの回転軸方向に移動可能とする。
この発明によれば、内側ロールと外側ロールで板材を挟持した状態で、外側ロールを内側ロールの回転軸方向に移動させることができる。これにより、板材に張力を付与しながら変形加工できるため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動をより制御できる。従って、この発明によれば、断面形状に変化する部位周辺における肉余りに起因した皺の発生をより抑制でき、より高品質の異形断面長尺部材を製造できる。
また、板材に張力を付与しながら変形加工することで、板材に伸びを付与できるため、形状凍結性を向上できる。ひいては、形状凍結性の付与に必要な工程を削減でき、成形精度を向上できる。
【００１１】
前記内側ロールと前記外側ロールのうちいずれか一方のロールは、外周面に全周に亘って形成された環状凸部（例えば、後述の環状凸部１１１ａ）を備え、他方のロールは、外周面に全周に亘って形成され且つ前記環状凸部が前記板材を介して収容される環状溝部（例えば、後述の環状溝部１１２ａ）を備えることが好ましい。
【００１２】
この発明では、内側ロールと外側ロールのうちいずれか一方のロールの外周面に、全周に亘る環状凸部を形成する。また、他方のロールの外周面に、環状凸部が板材を介して収容される環状溝部を全周に亘って形成する。
この発明によれば、内側ロールと外側ロールのうちいずれか一方のロールの外周面に形成した環状凸部により板材を押圧することで、板材にさらに張力を付与しながら変形加工できるため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動をさらに制御できる。従って、この発明によれば、断面形状に変化する部位周辺における肉余りに起因した皺の発生をさらに抑制でき、さらに高品質の異形断面長尺部材を製造できる。また、形状凍結性をより向上でき、工程を削減でき、成形精度を向上できる。
【００１３】
また、板材の搬送方向に配置された複数のロール対を備える異形断面長尺部材の製造装置を用いて、前記複数のロール対の各ロール間に前記板材を順次通すことで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造する異形断面長尺部材の製造方法であって、前記複数のロール対のうち少なくとも１つのロール対は、前記板材の内面に当接する内側ロールと、前記板材の外面に当接する外側ロールと、を備え、前記内側ロールと前記外側ロールとの間で前記板材を挟持し、前記板材を構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら前記板材を搬送することで、異形の断面形状を有する長尺部材を製造することを特徴とする異形断面長尺部材の製造方法を提供する。
【００１４】
この異形断面長尺部材の製造方法によれば、上述の効果と同様の効果が奏される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、材料余りに起因する皺の発生を抑制でき、高品質の異形断面長尺部材を製造できる異形断面長尺部材の製造装置およびその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る異形断面長尺部材の製造装置の全体斜視図である。
【図２】上記実施形態に係る異形断面長尺部材の製造装置のロール機構の拡大斜視図である。
【図３】上記実施形態に係る異形断面長尺部材の製造装置のロール機構の動作を示す図であり、（ａ）が外側ロールをスライドさせる前の状態を示す図であり、（ｂ）が外側ロールを斜め下方にスライドさせたときの状態を示す図である。
【図４】上記実施形態に係る異形断面長尺部材の製造装置により製造された異形断面長尺部材の斜視図である。
【図５】従来のロールフォーミング装置の構成を示す斜視図である。
【図６】板材の断面形状の変化の様子を示す図である。
【図７】従来のロールフォーミング装置により製造された異形断面長尺部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１の構成を示す斜視図である。本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１は、鋼板等の板材Ｗを搬送しながら成形することで、フランジ部を有する管状の異形断面長尺部材Ｐを製造するロールフォーミング装置である。
【００１８】
本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１は、上述した従来のロールフォーミング装置５に対して、板材Ｗの搬送方向に複数配置されたロール対５０のうちの１つを、本実施形態に特有のロール機構１０としたものに相当する。従って、ロール機構１０以外の構成については、上述した従来のロールフォーミング装置５と同様の構成である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１は、アンコイラ２０と、複数のロール対３０と、ロール機構１０と、を備える。ここで、図１では、便宜上、２つのロール対３０のみ示すが、ロール機構１０の前後にさらに多くのロール対３０が設けられる。
【００２０】
アンコイラ２０は、後述する複数のロール対３０およびロール機構１０に対して、板材Ｗを供給する供給装置である。このアンコイラ２０は、コイル状に巻き取った鋼板等の板材Ｗの中心部に差し込まれたマンドレル２１と、板材Ｗの搬送方向にマンドレル２１を駆動回転させる図示しない駆動源と、巻き癖等の歪を除去するための図示しないレベラーと、を備える。このアンコイラ２０により、板材Ｗが平板状の長尺部材として、所望の搬送速度で搬送され、供給される。
【００２１】
複数のロール対３０は、板材Ｗの搬送方向に複数配置される。これら複数のロール対３０は、成形面を構成する各ロールの外周面の形状やその外周面の傾斜角度が、板材Ｗの搬送方向下流に向かうに従って徐々に変化するように構成される。板材Ｗは、これらロール対３０の各ロール間に搬送されることで、徐々に管状に成形される。
【００２２】
ロール機構１０は、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１に特有の構成であり、図２を参照して詳しく説明する。
図２は、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１のロール機構１０の拡大斜視図である。図２に示すように、ロール機構１０は、一対のロール対１１０，１１０と、下側ロール１２０と、一対のスライド機構１３０，１３０と、を備える。
【００２３】
一対のロール対１１０，１１０は、長尺状の板材Ｗの両側に配置される。ロール対１１０は、板材Ｗの内面に当接する内側ロール１１１と、板材Ｗの外面に当接する外側ロール１１２と、を備える。
【００２４】
内側ロール１１１は、略円柱状のロールである。内側ロール１１１は、後述する外側ロール１１２におけるテーパ部１１２ｃの傾斜方向に沿った回転軸Ｘ１を中心として、回転可能となっている。即ち、内側ロール１１１は、その外周面が外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面に沿うようにして、回転可能に配置される。
【００２５】
また、内側ロール１１１の外周面と外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面との間には、所定の隙間が形成され、この隙間に板材Ｗが供給されることで、板材Ｗが成形される。即ち、内側ロール１１１の外周面は、後述する外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面とともに、成形面を構成する。これらの成形面により、フランジ部が成形される。
このように、本実施形態では、内側ロール１１１と外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃとの間で板材Ｗが挟持されることで、材料の流動に対する抵抗が付与され、皺の発生が抑制される。
【００２６】
内側ロール１１１は、図示しない支持部材により支持され、その回転軸Ｘ１の位置が固定される。即ち内側ロール１１１は、予め固定された位置で回転し、その回転方向は後述する外側ロール１１２と逆方向である。
内側ロール１１１の外周面の回転軸Ｘ１方向の長さは、後述する外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃにおける外周面の傾斜方向の長さと略同一となっている。
【００２７】
内側ロール１１１の外周面には、全周に亘る環状凸部１１１ａが形成される。環状凸部１１１ａは、円環状であり、その外周面は、回転軸Ｘ１に沿って、即ち外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面に沿って、形成される。
環状凸部１１１ａは、後述する外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面に形成された環状溝部１１２ａに対応した位置に形成される。これにより、環状凸部１１１ａは、環状溝部１１２ａ内に板材Ｗを介して収容され、この状態で、各ロールが回転して成形が行われる。
【００２８】
外側ロール１１２は、下側に設けられた略円柱状の円柱部１１２ｂと、円柱部１１２ｂから連続して上側に設けられた略テーパ状のテーパ部１１２ｃと、から構成される。外側ロール１１２は、略鉛直方向の回転軸Ｘ２を中心として、回転可能となっている。
【００２９】
円柱部１１２ｂは、その外周面が内側に凸の湾曲面で構成される。円柱部１１２ｂの外周面は、板材Ｗに当接して成形面を構成する。従って、円柱部１１２ｂの外周面が内側に凸の湾曲面であることで、板材Ｗの円柱部１１２ｂに当接する部分が、外側に凸の湾曲状に成形される。
【００３０】
テーパ部１１２ｃは、上方に向かうに従って縮径し、その外周面が傾斜面で構成される。上述した通り、外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面は、上述の内側ロール１１１の外周面とともに、成形面を構成する。また、外側ロール１１２の回転方向は、上述の内側ロール１１１と逆方向である。
【００３１】
外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面には、全周に亘る環状溝部１１２ａが形成される。環状溝部１１２ａの深さは、上述の環状凸部１１１ａの突出高さと略同一となっている。また、環状溝部１１２ａの幅（テーパ部１１２ｃの外周面の傾斜方向の長さ）は、環状凸部１１１ａの回転軸Ｘ１方向の長さよりも十分に長く設定される。これにより、環状溝部１１２ａは、板材Ｗを介して環状凸部１１１ａを収容可能であるとともに、環状凸部１１１ａは、後述するスライド機構により、環状溝部１１２ａ内を回転軸Ｘ１方向に移動可能となっている。
【００３２】
スライド機構１３０は、上述の回転軸Ｘ１に沿って斜め上方に延設されたスライドレール１３１と、スライドレール１３１に係合するスライドガイド１３２と、スライドガイド１３２に連結され、外側ロール１１２を回転可能に支持する上下の第１支持部１３３および第２支持部１３４と、図示しないモータと、モータ軸に接続されてスライドガイド１３２に螺合された図示しない送りねじ機構と、モータを制御する図示しない制御装置と、を含んで構成される。
【００３３】
上述の構成を備えるスライド機構１３０により、制御装置でモータを駆動することで、送りねじ機構を介して、スライドガイド１３２およびスライドガイド１３２に連結された第１支持部１３３および第２支持部１３４とともに、外側ロール１１２を内側ロール１１１の回転軸Ｘ１方向にスライド可能となっている。
より詳しくは、板材Ｗの搬送中、即ち成形加工中に、外側ロール１１２をスライド機構１３０によりスライドさせることで、長手方向で断面形状が変化する異形断面長尺部材Ｐが成形される。具体的には、成形加工中に、外側ロール１１２を回転軸Ｘ１方向に沿って斜め下方にスライドさせることで、大径の断面形状を有する大径部から、小径の断面形状を有する小径部へと徐々に変化する異形断面長尺部材Ｐが成形される。
【００３４】
下側ロール１２０は、略円柱状のロールである。下側ロール１２０は、略水平方向の回転軸Ｘ３を中心として、回転可能となっている。下側ロール１２０は、その外周面が内側に凸の湾曲面で構成される。下側ロール１２０の外周面は、板材Ｗに当接して成形面を構成する。従って、下側ロール１２０の外周面が内側に凸の湾曲面であることで、板材Ｗの下側ロール１２０に当接する部分が、外側に凸の湾曲状に成形される。
【００３５】
本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１のロール機構１０の動作について、図３および図４を参照して説明する。
図３は、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１のロール機構１０の動作を示す図である。具体的には、図３は、ロール機構１０を板材Ｗの搬送方向上流側から見たときの部分断面図であり、（ａ）が、外側ロール１１２をスライドさせる前の状態を示す図であり、（ｂ）が、外側ロール１１２を斜め下方にスライドさせたときの状態を示す図である。
また、図４は、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１により製造された異形断面長尺部材Ｐの斜視図である。
【００３６】
図３（ａ）に示すように、スライド機構１３０により外側ロール１１２を斜め下方にスライドさせる前の状態では、図４に示す異形断面長尺部材Ｐの大径部Ｐ１が成形される。このとき、大径部Ｐ１におけるフランジ部Ｆは、内側ロール１１１と外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃに挟持されるとともに、内側ロール１１１の外周面に形成された環状凸部１１１ａにより押圧される。これにより、フランジ部Ｆに張力が付与されてビードが形成され、材料の流動が抑制されることで、皺の発生が抑制される。
また、このとき、内側ロール１１１の外周面に形成された環状凸部１１１ａは、外側ロール１１２のテーパ部１１２ｃの外周面に形成された環状溝部１１２ａ内の下方側の端部に当接している。
【００３７】
これに対して、図３（ｂ）の矢印で示すように、スライド機構１３０を駆動させて、外側ロール１１２を斜め下方にスライドさせると、それに伴って異形断面長尺部材Ｐの径が徐々に縮径され、図４に示す異形断面長尺部材Ｐの縮径部Ｐ３が成形される。このとき、外側ロール１１２がスライドすることで、縮径部Ｐ３におけるフランジ部Ｆにはより大きな張力が付与されるため、材料の流動がより抑制され、皺の発生がより抑制される。
【００３８】
さらに、図３（ｂ）に示すように、外側ロール１１２をスライドさせると、環状凸部１１１ａが、環状溝部１１２ａ内の下方側の端部から上方側の端部まで移動し、上方側の端部に当接する。これにより、外側ロール１１２のスライド移動が規制されることで、図４に示す所定の小径の断面形状を有する小径部Ｐ２が成形される（図３（ｂ）の破線を参照）。
なお、小径部Ｐ２におけるフランジ部Ｆには、大径部Ｐ１におけるフランジ部Ｆと同様の張力が付与されるため、材料の流動が抑制されることで、皺の発生が抑制される。
【００３９】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、板材Ｗの搬送方向に複数のロール対３０を配置し、これら複数のロール対３０のうち少なくとも１つのロール対を、板材Ｗの内面に当接する内側ロール１１１と、板材Ｗの外面に当接する外側ロール１１２とを含んで構成した。また、内側ロール１１１と外側ロール１１２との間で板材Ｗを挟持し、板材Ｗを構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら板材Ｗを搬送することで、異形断面長尺部材Ｐを製造した。
本実施形態によれば、内側ロール１１１と外側ロール１１２とで板材Ｗを挟持するとともに、板材Ｗを構成する材料の流動に対して抵抗を生じさせながら板材Ｗを変形加工するため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動を制御できる。従って、本実施形態によれば、断面形状に変化する部位周辺（フランジ部Ｆ）における肉余りに起因した皺の発生を抑制でき、高品質の異形断面長尺部材Ｐを製造できる。
【００４０】
また本実施形態では、内側ロール１１１の回転軸Ｘ１の位置を固定する一方で、外側ロール１１２を内側ロール１１１の回転軸Ｘ１方向に移動可能とした。
本実施形態によれば、内側ロール１１１と外側ロール１１２で板材Ｗを挟持した状態で、外側ロール１１２を内側ロール１１１の回転軸Ｘ１方向に移動させることができる。これにより、板材Ｗに張力を付与しながら変形加工できるため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動をより制御できる。従って、本実施形態によれば、断面形状に変化する部位周辺における肉余りに起因した皺の発生をより抑制でき、より高品質の異形断面長尺部材Ｐを製造できる。
また、板材Ｗに張力を付与しながら変形加工することで、板材Ｗに伸びを付与できるため、形状凍結性を向上できる。ひいては、形状凍結性の付与に必要な工程を削減でき、成形精度を向上できる。
【００４１】
また本実施形態では、内側ロール１１１の外周面に、全周に亘る環状凸部１１１ａを形成した。また、外側ロール１１２の外周面に、環状凸部１１１ａが板材Ｗを介して収容される環状溝部１１２ａを全周に亘って形成した。
本実施形態によれば、内側ロール１１１の外周面に形成した環状凸部１１１ａにより板材Ｗを押圧することで、板材Ｗにさらに張力を付与しながら変形加工できるため、例えば大径の断面形状から小径の断面形状に変化する部位周辺における材料の流動をさらに制御できる。従って、本実施形態によれば、断面形状に変化する部位周辺における肉余りに起因した皺の発生をさらに抑制でき、さらに高品質の異形断面長尺部材Ｐを製造できる。また、形状凍結性をより向上でき、工程を削減でき、成形精度を向上できる。
【００４２】
また、本実施形態に係る異形断面長尺部材Ｐの製造装置１を用いた製造方法によれば、上述の効果と同様の効果が奏される。
【００４３】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１…異形断面長尺部材の製造装置
１０…ロール機構
３０…複数のロール対
１１１…内側ロール
１１１ａ…環状凸部
１１２…外側ロール
１１２ａ…環状溝部
Ｗ…板材
【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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