(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボデイと、
前記ボデイの内部に設けられたロッド部材を該ボデイの軸線方向に沿って変位させる駆動機構と、
前記ロッド部材に連結されるリンク部材と前記リンク部材にリンクされる支持レバーとを含み、前記ロッド部材の直線運動を回動運動に変換するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構に連結され、前記駆動機構の駆動作用下に所定角度回動するアームと、
前記ボデイの内部に設けられ、前記駆動機構の駆動作用下にアームが回動してワークをクランプする際、該アームがワークに当接したときに発生する衝撃を緩和する緩衝機構と、
を備え、
前記緩衝機構は、支持レバーを間にしてその両側に配設された第１板状部材と第２板状部材とを有し、前記第１板状部材および第２板状部材には、支持レバーの側面に係合する板ばね部がそれぞれ設けられ、
前記アームによってワークをクランプする際、前記第１板状部材および第２板状部材の板ばね部の間に介装された支持レバーの側面をばね力の作用下に挟圧することにより、前記支持レバーと一体的に回動する前記アームの回動力が減衰されることを特徴とするクランプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記第１板状部材および第２板状部材には、ボデイの軸線方向に延在する案内溝に沿って折曲するガイド部が形成されることを特徴とするクランプ装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、
前記第１板状部材および第２板状部材は、ボデイを構成する第１ケーシングおよび第２ケーシングの内壁面に固着されることを特徴とするクランプ装置。
【請求項４】
請求項１または２記載の装置において、
前記板ばね部は、ワーク側に向かって略水平方向に突出して形成され、案内溝に装着されるガイド部側を支点としてその一端部が接近または離間可能に設けられることを特徴とするクランプ装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記駆動機構は、一組の圧力流体出入ポートを介してシリンダ室に供給される圧力流体の作用下に変位するピストンを含むシリンダ部からなることを特徴とするクランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動機構の駆動作用下に所定角度回動するアームを介してワークをクランプすることが可能なクランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、自動車等の構成部品を溶接する際に、その構成部品をクランプするためにクランプシリンダが用いられており、この種のクランプシリンダは、例えば、米国特許第４，４５８，８８９号公報等に開示されている。
【０００３】
この米国特許第４，４５８，８８９号公報に開示されたクランプシリンダでは、図１５および図１６に示されるように、分割された一組のボデイ１ａ、１ｂの間にシリンダ１ｃの駆動作用下にピストンロッド２が進退自在に配設され、前記ピストンロッド２の一端部にはカップリング３が連結されている。前記カップリング３の両側部には、第１シャフト４を介して一組のリンク５ａ、５ｂおよび一組のローラ６ａ、６ｂがそれぞれ軸着され、さらに、前記一組のリンク５ａ、５ｂの間には、第２シャフト７を介してアーム８が所定角度回動自在に連結される。
【０００４】
この場合、前記一組のローラ６ａ、６ｂは、孔部に装着された複数のニードル９ａを介して摺動自在に設けられ、前記ピストンロッド２は、ボデイ１ａ、１ｂにそれぞれ形成されたトラック溝９ｂに沿って摺動する前記ローラ６ａ、６ｂの案内作用下に、該ローラ６ａ、６ｂと一体的に変位するように設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る米国特許第４，４５８，８８９号公報に開示されたクランプシリンダでは、例えば、アームによってワークをクランプする際、回動するアームがワークに衝突して該ワークの表面を損傷させるおそれがある。
【０００６】
具体的には、例えば、外表面に塗装処理がなされたドアをアームによってクランプする際、回動するアームの慣性力（回動力）によって該アームの一端部（ワークの把持部分）がドアの外表面に衝突して前記ドアの塗装面に損傷を与える場合があるからである。
【０００７】
本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、ワークをクランプする際、回動するアームの慣性力（回動力）を減衰させて、該アームが当接するワークの表面を保護することが可能なクランプ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ボデイと、
前記ボデイの内部に設けられたロッド部材を該ボデイの軸線方向に沿って変位させる駆動機構と、
前記ロッド部材に連結されるリンク部材と前記リンク部材にリンクされる支持レバーとを含み、前記ロッド部材の直線運動を回動運動に変換するトグルリンク機構と、
前記トグルリンク機構に連結され、前記駆動機構の駆動作用下に所定角度回動するアームと、
前記ボデイの内部に設けられ、前記駆動機構の駆動作用下にアームが回動してワークをクランプする際、該アームがワークに当接したときに発生する衝撃を緩和する緩衝機構と、
を備え、
前記緩衝機構は、支持レバーを間にしてその両側に配設された第１板状部材と第２板状部材とを有し、前記第１板状部材および第２板状部材には、支持レバーの側面に係合する板ばね部がそれぞれ設けられ、
前記アームによってワークをクランプする際、前記第１板状部材および第２板状部材の板ばね部の間に介装された支持レバーの側面をばね力の作用下に挟圧することにより、前記支持レバーと一体的に回動する前記アームの回動力が減衰されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第１板状部材および第２板状部材は、ボデイを構成する第１ケーシングおよび第２ケーシングの内壁面に固着され、ボデイの軸線方向に延在する案内溝に沿って折曲するガイド部が形成されるとよい。
【００１１】
なお、ワーク側に向かって略水平方向に突出するように前記板ばね部を形成し、案内溝に装着されるガイド部側を支点としてその一端部が接近または離間可能に設けられるとよい。
【００１２】
さらに、前記駆動機構は、一組の圧力流体出入ポートを介してシリンダ室に供給される圧力流体の作用下に変位するピストンを含むシリンダ部によって構成されるとよい。
【００１３】
本発明によれば、アームによってワークをクランプする際、第１板状部材および第２板状部材の板ばね部の間に介装された支持レバーの側面をばね力の作用下に挟圧することにより、前記支持レバーと一体的に回動する前記アームの回動力が減衰される。従って、緩衝機構によって回動するアームの慣性力（回動力）を減衰させることにより、該アームがワークに当接するときの衝撃が緩和される。この結果、ワークの表面が保護される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るクランプ装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２において、参照数字１０は、本発明の実施の形態に係るクランプ装置を示す。
【００１６】
このクランプ装置１０は、ボデイ１２と、前記ボデイ１２の下端部に気密に連結されたシリンダ部（駆動機構）１４と、前記ボデイ１２に形成された略円形状の一組の開口部（図示せず）を介して外部に突出する断面矩形状の軸受部１８に連結されるアーム２０と、前記ボデイ１２の内部に設けられ、前記軸受部１８を支点として回動するアーム２０の慣性力（回動力）を減衰させ該アーム２０が図示しないワークに当接した際の衝撃を緩和する緩衝機構２２とを備える。
【００１７】
シリンダ部１４は、エンドブロック２４と、その一端部が前記エンドブロック２４の凹部に気密に連結され他端部がボデイ１２に気密に連結された角筒状のシリンダチューブ２６とを含む。
【００１８】
さらに、シリンダ部１４は、図２に示されるように、前記シリンダチューブ２６内に収装されシリンダ室２８に沿って往復動作するピストン３０と、前記ピストン３０の中央部に連結されて該ピストン３０と一体的に変位するロッド部材３２とを有する。前記ピストン３０は、前記ロッド部材３２の軸線と略直交する断面が略楕円形状に形成され、前記シリンダ室２８の断面形状も前記ピストン３０に対応して断面が略楕円形状に形成されている。
【００１９】
なお、前記ピストン３０の外周面には、ピストンパッキン３６が装着されている。
【００２０】
前記エンドブロック２４の四隅角部には図示しない取付用孔部が穿孔され、前記取付用孔部に挿通された４本のシャフト（図示せず）を介してエンドブロック２４、シリンダチューブ２６およびボデイ１２がそれぞれ気密に一体的に組み付けられる。前記ボデイ１２およびエンドブロック２４には、それぞれ、シリンダ室２８に圧力流体（例えば、圧縮空気）を導入・導出するための一組の圧力流体出入ポート４２ａ、４２ｂが形成されている。
【００２１】
ボデイ１２は、第１ケーシング４６ａと第２ケーシング４６ｂとが一体的に組み付けられて構成される。前記ボデイ１２内には、第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂにそれぞれ形成された凹部によって室４４が形成され、前記室４４内にロッド部材３２の自由端が臨むように設けられる。
【００２２】
ロッド部材３２の一端部には、ナックルジョイント６２を介して、該ロッド部材３２の直線運動をアーム２０の回動運動に変換するトグルリンク機構６４が設けられる。前記ナックルジョイント６２は、所定間隔離間し略平行に分岐する二股部を有するナックルブロック５６と、前記二股部に形成された孔部に軸着されるナックルピン７０とから構成される。前記ナックルブロック５６の一側面には、後述するローラ部材４８に係合する係合部５４が形成されている（図３参照）。
【００２３】
トグルリンク機構６４は、ナックルピン７０を介してナックルジョイント６２の二股部の間に連結されるリンクプレート（リンク部材）７２と、第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂに形成された略円形状の一組の開口部にそれぞれ回動自在に軸支される支持レバー７４とを有する。なお、前記支持レバー７４をアーム２０と一体成形してもよい。
【００２４】
前記リンクプレート７２は、前記ナックルジョイント６２と支持レバー７４との間に介装され、前記ナックルジョイント６２と支持レバー７４とをリンクする機能を営む。
【００２５】
すなわち、前記リンクプレート７２は、一端部側に形成された略楕円形状の長孔６５と他端部側に形成された孔部（図示せず）とを有し、前記長孔６５に係合するナックルピン７０およびナックルジョイント６２を介してロッド部材３２の自由端に連結され、前記孔部に軸着されるリンクピン６９を介して支持レバー７４の二股部に連結される。また、前記リンクプレート７２の一端部には、後述するガイドローラ７９と接触する湾曲面８１が形成されている（図２参照）。
【００２６】
この場合、ナックルピン７０に係合する長孔６５をリンクプレート７２に形成して前記ナックルピン７０に遊びを設けることにより、前記リンクプレート７２は前記長孔６５の範囲内において変位可能な自由度を有する。換言すると、前記リンクプレート７２に形成された湾曲面８１とガイドローラ７９との接触部位を、アーム２０の回動角度に拘わらず略一定の位置に保持することができる。
【００２７】
支持レバー７４は、リンクピン６９が軸着される孔部が形成された二股部と、ロッド部材３２の軸線と略直交する方向（紙面と略直交する方向）に突出形成され、図示しない開口部を介してボデイ１２から外部に露呈する断面矩形状の軸受部１８とを有する。なお、前記二股部の周縁の一部には、後述する板ばね部に係合する面取り部８５が形成されている。
【００２８】
前記軸受部１８には、図示しないワークをクランプするアーム２０が着脱自在に装着され、また、前記軸受部１８の側面には、アーム２０の回動角度を指示するマーク８６が設けられている。従って、前記支持レバー７４はアーム２０と一体的に回動動作するように設けられている。
【００２９】
前記軸受部１８の下方側には、第１ケーシング４６ａの内壁角部にねじ部材を介して固定されたレバーストッパ７５が設けられ、前記レバーストッパ７５は、前記支持レバー７４の回動動作を規制する機能を営む。
【００３０】
なお、前記レバーストッパ７５を別体で構成することなく、第１ケーシング４６ａまたは第２ケーシング４６ｂに一体的に膨出形成してもよい。
【００３１】
ロック機構８８は、図１および図３に示されるように、室４４内に配設され、第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂに支持された支点ピン５８と、一端側に軸着された前記支点ピン５８を支点として所定角度回動自在に設けられたロックプレート６０と、ピン部材６６を介して前記ロックプレート６０の分岐片の間に回動自在に軸支されるローラ部材４８と、前述したナックルブロック５６に設けられ、前記ローラ部材４８が係合する第１傾斜面、第２傾斜面、および、前記第１傾斜面と第２傾斜面と間の境界部分に形成された山部を有する係合部５４と、前記支点ピン５８とは反対側のロックプレート６０の端部側に形成された図示しない凹部に一端部が係着されるばね部材６８とを含む。
【００３２】
前記ばね部材６８の他端部は、第１ケーシング４６ａの内壁面に形成された図示しない凹部に係着され、その弾発力の作用下に支点ピン５８を支点として、常時、ロックプレート６０を矢印Ｂ方向に押圧するように設けられている。換言すると、ロックプレート６０は、ばね部材６８の弾発力に打ち勝つ押圧力がローラ部材４８に作用することにより、支点ピン５８を支点として所定角度だけ回動可能に設けられている。
【００３３】
ボデイ１２を構成する第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂの内壁面の上部側には、断面円弧状の凹部７８がそれぞれ形成され、前記凹部７８には、前記リンクプレート７２の湾曲面８１に接触することにより所定角度だけ回動するガイドローラ７９が設けられる。前記第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂに形成された孔部には、ガイドローラ７９を回動自在に軸支するピン部材８２が固着され、またガイドローラ７９の貫通孔には周方向に沿って複数のニードルベアリング８４が装着される。前記ニードルベアリング８４の転動作用下にガイドローラ７９が円滑に回動するように設けられている。
【００３４】
また、ボデイ１２を構成する第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂの内壁面の上部側には、軸受部１８を支点として回動するアーム２０がワークをクランプする際に発生する衝撃を吸収する緩衝機構２２が設けられる。
【００３５】
この緩衝機構２２は、図６乃至８に示されるように、図示しないねじ部材を介して第１ケーシング４６ａの内壁面に固着され、該第１ケーシング４６ａの軸線方向に沿って延在する第１板状部材９０ａと、図示しないねじ部材を介して第２ケーシング４６ｂの内壁面に固着され、前記第１板状部材９０ａと相互に対向するように設けられた第２板状部材９０ｂとを含む。
【００３６】
前記第１および第２板状部材９０ａ、９０ｂは、それぞれ対称形状に形成され、第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂの案内溝９２（図３および図４参照）に沿ってそれぞれ折曲して形成された第１および第２ガイド部９４ａ、９４ｂと、一端部９５が相互に接近するように湾曲して形成された第１および第２板ばね部９６ａ、９６ｂと、軸受部１８に装着される略円形状の第１および第２ガイド孔９７ａ、９７ｂとを有する。
【００３７】
前記第１および第２板ばね部９６ａ、９６ｂは、第１および第２板状部材９０ａ、９０ｂの上部側に、アーム２０によってクランプされるワーク側に向かって略水平方向に突出して設けられ、案内溝９２に装着されるガイド部９４ａ、９４ｂを支点としてその一端部９５が接近および離間可能に設けられている。
【００３８】
前記第１および第２板ばね部９６ａ、９６ｂの湾曲する一端部９５は、アーム２０および支持レバー７４が一体的に回動し該アーム２０によってワークをクランプする際、該第１および第２板ばね部９６ａ、９６ｂの間に介装された支持レバー７４の側面をばね力の作用下に挟圧するように設けられる（図９乃至図１４参照）。従って、第１および第２板ばね部９６ａ、９６ｂの一端部９５によって支持レバー７４が挟圧されることにより、該支持レバー７４と一体的に回動するアーム２０の回動力が減衰し、該アーム２０がワークに当接する際の衝撃が緩和される。この結果、回動するアーム２０によってワークをクランプする際、該アーム２０が当接するワークの外表面に損傷を与えることがなく、該ワークの外表面を保護することができる。
【００３９】
前記第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂの案内溝９２には、図３および図４に示されるように、該案内溝９２の軸線方向に沿って所定長だけ延在し断面Ｌ字状に折曲する一組のガイド部９４ａ、９４ｂが相互に対向して装着される。
【００４０】
さらに、第１ケーシング４６ａおよび第２ケーシング４６ｂには、図１および図２に示されるように、ロッド部材３２の変位を検出する位置検出機構１００が外部に露呈するように設けられ、前記位置検出機構１００は、取付用金具１０２を介して前記ロッド部材３２と一体的に変位する図示しない被検出素子と、ケーシング１０４に所定間隔離間して装着された一組の検出素子（図示せず）とを含む。
【００４１】
本発明の実施の形態に係るクランプ装置１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
【００４２】
先ず、図示しない固定手段を介してクランプ装置１０を所定位置に固定するとともに、図示しないチューブ等の管体の一端部を一組の圧力流体出入ポート４２ａ、４２ｂにそれぞれ接続し、前記管体の他端部を図示しない圧力流体供給源に接続する。
【００４３】
前記のような準備作業を経た後、図示しない圧力流体供給源を付勢して一方の圧力流体出入ポート４２ｂからピストン３０の下部側のシリンダ室２８に圧力流体（例えば、圧縮空気）を導入する。前記シリンダ室２８に導入された圧力流体の作用下にピストン３０が押圧され、該ピストン３０がシリンダ室２８に沿って上昇する。
【００４４】
前記ピストン３０の直線運動は、案内溝９２に沿って上昇するロッド部材３２およびナックルジョイント６２を介してトグルリンク機構６４に伝達され、前記トグルリンク機構６４を構成する支持レバー７４の回動作用下にアーム２０の回転運動に変換される。
【００４５】
すなわち、ピストン３０の直線運動（上昇）によって、ロッド部材３２の自由端に係合するナックルジョイント６２およびリンクプレート７２を上方に向かって押圧する力が作用する。前記リンクプレート７２に対する押圧力は、ナックルピン７０を支点として該リンクプレート７２を所定角度回動させるとともに、前記リンクプレート７２のリンク作用下に支持レバー７４を回動させる。
【００４６】
従って、前記支持レバー７４の軸受部１８を支点としてアーム２０が反時計回り方向に向かって所定角度回動する。
【００４７】
このようにしてアーム２０が反時計回り方向に回動している際、リンクプレート７２の湾曲面８１がガイドローラ７９に接触し、前記湾曲面８１と接触した状態を保持しながら該ガイドローラ７９がピン部材８２を中心として回動する。
【００４８】
さらにアーム２０が回動して、図示しないワークに当接することにより、アーム２０の回動動作を停止する。この結果、アーム２０によってワークがクランプされるクランプ状態に至る（図５参照）。
【００４９】
ここで、アーム２０が図示しないワークをクランプする際に発生する衝撃を緩和する緩衝機構２２の動作について説明する。
【００５０】
図１および図２に示されるように、リンクプレート７２のリンク作用下に支持レバー７４が回動し、前記支持レバー７４の軸受部１８を支点としてアーム２０が反時計回り方向に向かって一体的に所定角度回動する際、一組の板ばね部９６ａ、９６ｂの間に介装された支持レバー７４の側面が該板ばね部９６ａ、９６ｂの一端部９５に係合する（図９乃至図１１参照）。アーム２０の回動動作に伴って支持レバー７４が反時計回り方向に回動することにより一組の板ばね部９６ａ、９６ｂの一端部９５の離間間隔が徐々に増大し、該板ばね部９６ａ、９６ｂによるばね力の作用下に支持レバー７４の挟圧力が大きくなる（図１２乃至図１４参照）。
【００５１】
従って、一組の板ばね部９６ａ、９６ｂの一端部９５による挟圧力はアーム２０の回動動作を抑制するように作用し、アーム２０によってワークをクランプするときの終端速度を減速させることにより、該アーム２０がワークに当接する際の衝撃が緩和される。この結果、アーム２０によってクランプされるワークの外表面に損傷を与えることがなく、例えば、ワークの外表面に塗装された塗装被膜を保護することができる。
【００５２】
次に、アーム２０をワークから離間させてクランプ状態を解除する場合には、図示しない切換弁の切り換え作用下に前記とは反対の他方の圧力流体出入ポート４２ａからピストン３０の上部側のシリンダ室２８に圧力流体を導入する。前記シリンダ室２８に導入された圧力流体の作用下にピストン３０が押圧され、該ピストン３０がシリンダ室２８に沿って下昇する。
【００５３】
前記ピストン３０の直線運動は、トグルリンク機構６４を介してアーム２０の回転運動に変換され、前記アーム２０は、時計回り方向に向かって回動する。
【００５４】
前記アーム２０の回動動作に連動して支持レバー７４が時計回り方向に向かって回動する際、前記支持レバー７４の側面がレバーストッパ７５に当接して該支持レバー７４の時計回り方向の回動動作が規制されるとともに、ロック機構８８によってピストン３０がシリンダ室の下限位置に到達したアンクランプ状態に保持される。
【００５５】
なお、本実施の形態では、駆動機構としてシリンダ部１４を用いているがこれに限定されるものではなく、図示しないリニアアクチュエータ、電動モータ等を用いてロッド部材３２を変位させるように構成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５７】
すなわち、緩衝機構を構成する一組の板ばね部の一端部による挟圧力はアームの回動動作を抑制するように作用し、アームによってワークをクランプするときの終端速度を減速させることにより、該アームがワークに当接する際の衝撃が緩和される。
【００５８】
この結果、アームによってクランプされるワークの外表面に損傷を与えることがなく、例えば、ワークの外表面に塗装された塗装被膜を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の一部断面分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るクランプ装置の軸線方向に沿った一部縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【図４】図３の内部機構を省略した横断面図である。
【図５】ワークをクランプした状態を示す動作説明図である。
【図６】緩衝機構の動作を示す斜視図である。
【図７】図６に示される緩衝機構の平面図である。
【図８】図６に示される緩衝機構の側面図である。
【図９】図６の状態から軸受部を支点として支持レバーが反時計回り方向に回動した状態における緩衝機構の斜視図である。
【図１０】図９に示される緩衝機構の平面図である。
【図１１】図９に示される緩衝機構の側面図である。
【図１２】図９の状態から支持レバーがさらに回動してワークをクランプした状態における緩衝機構の斜視図である。
【図１３】図１２に示される緩衝機構の平面図である。
【図１４】図１２に示される緩衝機構の側面図である。
【図１５】従来技術に係るクランプシリンダの要部分解斜視図である。
【図１６】図１５に示すクランプシリンダの一部断面側面図である。
【符号の説明】
１０…クランプ装置                  １２…ボデイ
１４…シリンダ部                    ２０…アーム
２２…緩衝機構                      ２８…シリンダ室
３０…ピストン                      ３２…ロッド部材
４２ａ、４２ｂ…圧力流体出入ポート  ４６ａ、４６ｂ…ケーシング
５６…ナックルブロック              ６２…ナックルジョイント
６４…トグルリンク機構              ６９…リンクピン
７０…ナックルピン                  ７２…リンクプレート
９０ａ、９０ｂ…板状部材            ９２…案内溝
９４ａ、９４ｂ…ガイド部            ９５…一端部
９６ａ、９６ｂ…板ばね部            ９８ａ、９８ｂ…ガイド部材
【図１】
0003602433.tif 000002
【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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