(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応することにより硬化する二種以上の樹脂原料液体を給送する各給送管の一方の樹脂流出口と超音波伝送用固体ホーンの先端部とが被塗布体に形成された樹脂原料液体案内溝に臨まされ、前記各給送管の他方の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に臨まされ、前記一方の給送管の樹脂流出口から前記樹脂原料液体案内溝に樹脂原料液体を流出させ、前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に流出された樹脂原料液体に接触させて該樹脂原料液体に超音波振動を与えると共に、前記他方の給送管の樹脂流出口から流出された樹脂原料液体に超音波振動を与えつつ該樹脂原料液体を前記側肌面に沿って流下させることにより各樹脂原料液体を樹脂原料液体案内溝内で混合する二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項２】
前記他方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの先端面から該超音波伝送用固体ホーンを伝搬する音波の４分の１波長までの範囲に位置されている請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項３】
前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が異なる場合には、供給量の少ない方の樹脂原料液体を前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に沿って流下させることを特徴とする請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項４】
前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が同じ場合には、前記側肌面に対する付着力が小さい樹脂原料液体を該側肌面に沿わせることを特徴とする請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項５】
前記超音波伝送用固体ホーンの先端部が前記樹脂原料液体案内溝に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項６】
前記一方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの上流側に設けられている請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項７】
前記一方の給送管の樹脂流出口が前記樹脂原料液体案内溝に沿って移動されることを特徴とする請求項１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項８】
前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に沿って前記一方の給送管の樹脂流出口の移動に追従させることを特徴とする請求項７に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法。
【請求項９】
反応することにより硬化する二種以上の樹脂原料液体を給送する各給送管の一方の樹脂流出口と超音波伝送用固体ホーンの先端部とが被塗布体に形成された樹脂原料液体案内溝に臨まされ、前記各給送管の他方の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に臨まされ、前記一方の給送管の樹脂流出口から前記樹脂原料液体案内溝に樹脂原料液体を流出させ、前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に流出された樹脂原料液体に接触させて該樹脂原料液体に超音波振動を与えると共に、前記他方の給送管の樹脂流出口から流出された樹脂原料液体に超音波振動を与えつつ該樹脂原料液体を前記側肌面に沿って流下させることにより各樹脂原料液体を樹脂原料液体案内溝内で混合する二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１０】
前記他方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの先端面から該超音波伝送用固体ホーンを伝搬する音波の４分の１波長までの範囲に位置されている請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１１】
前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が異なる場合には、供給量の少ない方の樹脂原料液体を前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に沿って流下させることを特徴とする請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１２】
前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が同じ場合には、前記側肌面に対する付着力が小さい樹脂原料液体を該側肌面に沿わせることを特徴とする請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１３】
前記超音波伝送用固体ホーンの先端部が前記樹脂原料液体案内溝に挿入されていることを特徴とする請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１４】
前記一方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの上流側に設けられている請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１５】
前記一方の給送管の樹脂流出口が前記樹脂原料液体案内溝に沿って移動制御されることを特徴とする請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【請求項１６】
前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に沿って前記一方の給送管の樹脂流出口の移動に追従制御されることを特徴とする請求項１５に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、反応することにより硬化する二種以上の樹脂原料液体を超音波振動を利用して混合する樹脂原料液体の混合法及びその混合装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、超音波振動を利用して２種以上の液体を混合する混合法及びその混合装置として以下に記載するものが知られている。例えば、特公昭６２−５７３７４号公報には、混合槽としての乳化槽に貯溜された２種以上の液体に超音波伝送用固体ホーンの先端を浅く浸漬させ、超音波によるキャビテーション効果により乳化させることが開示され、特開昭５８−６７３２６号公報には、大気に連通した混合槽としての乳化槽に貯溜された２種以上の液体に超音波伝送用固体ホーンの先端を浅く浸漬させ、超音波によるキャビテーション効果により乳化させることが開示されている。また、特開昭６４−３８１３２号公報には、樹脂原料液体としての二液性の接着剤を混合槽としての収容槽に貯留し、超音波により混合することが開示され、特開平１−１１５４４４号公報には、混合槽としての円筒内で、分散相の液体と連続相の液体とを超音波を用いて混合することが開示され、特開平５−４９９９９号公報には、逆円錐形状の混合カップを準備し、混合カップ内の中央にコニカルホーンを配設し、樹脂原料液体の給送管としての導管の樹脂流出口を超音波伝送用固体ホーンの側肌面に臨ませ、接着剤としての樹脂原料液体を樹脂流出口から側肌面に放出させ、超音波伝送用固体ホーンの側肌面を伝わらせてその先端に導き、超音波伝送用固体ホーンに接する接着剤に回転運動を与えることにより撹拌混合を行うことが開示されている。また、特開平５−１６８８８９号公報には、混合槽としての案内管に超音波伝送用固体ホーンを設置し、超音波伝送用固体ホーンの先端面に向けて第１の液体と第２の液体とを放出させ、この第１の液体と第２の液体とに超音波振動を与えることにより第１の液体と第２の液体とを混合することが開示され、特開平６−５７２２９号公報には、２種以上の接着剤を混合槽としての撹拌槽に入れて機械的に撹拌しつつ超音波を当てて混合する撹拌混合法が開示されている。
【０００３】
このように、従来の超音波振動を用いた液体の混合法及びその混合装置は、２種以上の液体を混合槽内で混合する方式を採用している。
【０００４】
なお、超音波振動による混合ではないが、特開昭６１−１１８１２４号公報には、断面半円形状の混合部材を斜めに設置し、この混合部材に高粘性の液体と低粘性の液体とを供給し、振動機構により混合部材に６０サイクルの振動を与えて流下する液体を混合、撹拌することが開示され、特開平３−２１７２２３号公報には、流路部材を振動発生装置により共振振動させ、流路部材の流路内で着色剤、プラスチックス素材、添加剤等からなる成形材料の混合を図ることが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、二種以上の樹脂原料液体には反応することにより硬化するものがあるが、この二種以上の樹脂原料液体を混合槽内で混合することにすると、樹脂原料液体の混合に伴って硬化反応が進行し、反応することにより硬化する二種以上の樹脂原料液体を混合槽内に補給しつつ硬化反応の進行状態にある混合樹脂を混合槽から下流側に送給して吐出させる連続作業を長時間行う作業のような場合ならともかくも、短い時間間隔で断続的に作業を行うような場合には、その作業停止時間中にも硬化反応が混合槽内で進行するので、混合槽内に硬化した樹脂が付着する、混合槽内に存在する二種以上の樹脂原料液体の組成が変化する等の不具合が発生する。そこで、作業を中断または停止直後、あるいは作業開始直前に、毎回あるいは適当回数毎に、混合槽内を溶剤により洗浄しているが、溶剤の使用は、労働安全性の観点、環境汚染の観点から極力避けるべきである。また、洗浄直後すぐに作業を開始する場合には、溶剤が混入する懸念があり、樹脂原料液体の組成変動等を考慮して空吐出を行うことが必要となって、廃棄物処理の観点からも好ましくない。更に、洗浄装置等を準備しなければならないため、混合装置自体が大型化するという問題点もある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、混合槽を用いなくても反応により硬化する二種以上の液体を混合する混合法又はその混合装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１、請求項９に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、上記の課題を解決するため、反応することにより硬化する二種以上の樹脂原料液体を給送する各給送管の一方の樹脂流出口と超音波伝送用固体ホーンの先端部とが被塗布体に形成された樹脂原料液体案内溝に臨まされ、前記各給送管の他方の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に臨まされ、前記一方の給送管の樹脂流出口から前記樹脂原料液体案内溝に樹脂原料液体を流出させ、前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に流出された樹脂原料液体に接触させて該樹脂原料液体に超音波振動を与えると共に、前記他方の給送管の樹脂流出口から流出された樹脂原料液体に超音波振動を与えつつ該樹脂原料液体を前記側肌面に沿って流下させることにより各樹脂原料液体を樹脂原料液体案内溝内で混合することを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２、請求項１０に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記他方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの先端面から該超音波伝送用固体ホーンを伝搬する音波の４分の１波長までの範囲に位置されている。
【０００９】
本発明の請求項３、請求項１１に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が異なる場合には、供給量の少ない方の樹脂原料液体を前記超音波伝送用固体ホーンの側肌面に沿って流下させることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４、請求項１２に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記二種以上の樹脂原料液体の供給量が同じ場合には、前記側肌面に対する付着力が小さい樹脂原料液体を該側肌面に沿わせることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５、請求項１３に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記超音波伝送用固体ホーンの先端部が前記樹脂原料液体案内溝に挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項６、請求項１４に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記一方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの上流側に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項７、請求項１５に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記一方の給送管の樹脂流出口が前記樹脂原料液体案内溝に沿って移動されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項８、請求項１６に記載の二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置は、前記超音波伝送用固体ホーンの先端部を前記樹脂原料液体案内溝に沿って前記一方の給送管の樹脂流出口の移動に追従させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る二種以上の樹脂原料液体の混合法及び混合装置によれば、二種以上の樹脂原料液体のうちの一方は樹脂原料液体案内溝に直接流出され、他方の樹脂原料液体は超音波伝送用固体ホーンの側肌面を伝わって超音波振動を与えられつつ樹脂原料液体案内溝に流下される。そして、二種以上の樹脂原料液体は超音波伝送用固体ホーンにより樹脂原料液体案内溝内で超音波振動が与えられ、二種以上の樹脂原料液体の混合が行われる。従って、樹脂原料液体の混合槽が不要である。また、樹脂原料液体案内溝内で樹脂原料液体に超音波振動を与える方法であるので、被塗布体の溝外に樹脂原料液体が飛散するのを極力防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の二種以上の樹脂原料液体の混合法及びその混合装置の実施例を図１ないし図５を参照しつつ説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１ないし図５は本発明に係わる樹脂原料液体の混合法の一実施例を示し、図１において、１は電気音響変換器としての振動子、２は超音波伝送用固体ホーン、３は被塗布体としての成形品、４はその成形品３に形成された樹脂原料液体案内溝、５、６は給送管である。超音波伝送用固体ホーン２にはネジ穴が形成されて図２、図３に示すように振動子１の機械端子１ａに溶接又はロー付け又はネジ接合により固着されている。超音波伝送用固体ホーン２の先端面２ａには加工工具を装着してもよいが、ここでは加工工具を用いないこととする。図１に示されている超音波伝送用固体ホーン２は、その側肌面２ｂの形状が指数関数形であるが、側肌面２ｂの形状は図４（イ）に示すように一様断面ステップ形、図４（ロ）に示すようにコニカル形、図４（ハ）に示すようにカテノイダル形のいずれであっても良い。成形品３は例えばＡＢＳ樹脂材料、ＰＣ材料を用いて作製される。
【００１８】
樹脂原料液体案内溝４はこの発明の実施例では、その深さ及び幅は３ｍｍである。給送管５、６は二種の樹脂原料液体７、８を給送するのに用いられる。樹脂原料液体７、８には、ここでは、株式会社イノアックコーポレーションの二液混合発泡硬化型ウレタン樹脂の反応途中液状流動タイプを用い、この二液混合発泡硬化型ウレタン樹脂の組成は、イソシアネートとポリオールとから概略なり、ポリオールを主剤として１００重量部、イソシアネートを助剤として３０重量部の割合で混合させることにする。この二液混合発泡硬化型ウレタン樹脂は、混合によりイソシアネートと水とが尿素結合することにより炭酸ガスを発生する泡化反応とイソシアネートとポリオールとのウレタン結合により硬化する重合反応とにより、発泡硬化するものである。その発泡倍率は、ここでは、約５倍である。なお、これらの樹脂原料液体に触媒、整泡剤、推進剤等を予め混入させておくか、これらの樹脂原料液体７、８の混合時に第３の液体として供給してもよい。
【００１９】
給送管６の内径は給送管５の内径よりも大きいものが用いられる。これは、ポリオールの供給量がイソシアネートの供給量に較べて多く、流速をほぼ等しくするためである。この実施例では、樹脂原料液体８に対する樹脂原料液体７の割合は約４：１である。例えば、樹脂原料液体８の吐出量は２１０ｍｇ／ｓ、樹脂原料液体７の吐出量は６０ｍｇ／ｓである。給送管６の樹脂流出口６ａは樹脂原料液体案内溝４内に位置され、樹脂原料液体８は樹脂原料液体案内溝４内に直接流出される。その流出直後の樹脂原料液体８の底面４ａまでの深さは約２ｍｍである。超音波伝送用固体ホーン２の先端面２ａは底面４ａから所定の高さ（底面４ａから約１ｍｍの高さ）に位置され、超音波伝送用固体ホーン２の側肌面２ｂは溝壁４ｂに接触しないように溝壁４ｂから所定の間隔を開けて位置されている。給送管６の先端部は樹脂原料液体案内溝４に沿って成形品３に対して相対的に移送される。超音波伝送用固体ホーン２の先端部は樹脂流出口６ａに対して樹脂原料液体案内溝４の延びる方向に間隔を開けて位置されている。その超音波伝送用固体ホーン２の先端面２ａは樹脂原料液体案内溝４内に流出された樹脂原料液体８に接触されている。給送管５の樹脂流出口５ａは超音波伝送用固体ホーン２の側肌面２ｂに臨まされ、樹脂流出口５ａから流出された樹脂原料液体７は超音波振動を与えられながら側肌面２ｂに沿って速やかに流下する。超音波伝送用固体ホーン２は樹脂原料液体案内溝４に沿って給送管６に追従され、樹脂原料液体７、８は樹脂原料液体案内溝４内で同時に超音波振動が与えられ、混合される。これにより、樹脂原料液体案内溝４に沿って発泡体が形成される。
【００２０】
この発明の実施の形態では、供給量の多い樹脂原料液体（ポリオール）８を樹脂原料液体案内溝４に先に供給し、供給量の少ない樹脂原料液体（イソシアネート）７を側肌面２ｂに沿わせ、樹脂原料液体８の上に樹脂原料液体７を載せて混合しているので、混合がスムーズに行われる。樹脂原料液体７の側肌面２ｂに対する付着力は樹脂原料液体８の側肌面２ｂに対する付着力は大きいが、樹脂原料液体８の成形品３に対する付着力は樹脂原料液体７の成形品３に対する付着力よりも小さいので、この観点からも樹脂原料液体８を先に供給するのが望ましい。なお、付着とは異種の物質が接触したときに互いにくっつく現象をいう。
【００２１】
なお、樹脂原料液体案内溝４の断面形状は図５（イ）に示すように角形状、図５（ロ）に示すように半円弧形状、図５（ハ）に示すようにＶ形状、図５（ニ）に示すように上面及び底面を面取りした形状、図５（ホ）に示すように底面を面取りした形状の何れであっても良い。
【００２２】
（実施例２）
図６は本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法に適用する混合装置の模式図を示し、図７は本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法に適用する混合装置の概略構成を示す斜視図であって、図６において、１１は統括制御装置、１２は温度調整装置、１３は温水、１４は第１の樹脂原料液体７を貯留する容器、１６は第２の樹脂原料液体８を貯留する容器、１８、１９は樹脂原料液体７、８をそれぞれ撹拌するモータ、２０は給送管５、６に樹脂原料液体７、８を給送する給送制御装置、２１は高周波電源制御装置、２２は移動制御装置、２３はＸ方向移動機構、２４はＹ方向移動機構、２５、２６は傘歯歯車（図６では平歯歯車）、２７は駆動モータである。統括制御装置１１は温度調整装置１２、給送制御装置２０、高周波電源制御装置２１、移動制御装置２２を総合的に制御する役割を果たす。
【００２３】
振動子１は高周波電源制御装置２１により所定の発振周波数及び振幅で超音波振動を発生し、給送制御装置２０はサーボモータ又はパルモータからなるマイクロギヤポンプを備え、統括制御装置１１の指令に基づき吐出のＯＮ・ＯＦＦ、吐出量、樹脂原料液体７、８の吐出比率の調整を行う。この発明の実施例では、樹脂原料液体８の吐出量は例えば２１０ｍｇ／ｓ、樹脂原料液体７の吐出量は例えば６０ｍｇ／ｓである。
【００２４】
給送管５、６はその長さを極力短くすることが、内圧による内部容積の変動を避け、発泡率、樹脂原料液体硬化後の発泡体の寸法ばらつきを少なくするうえで望ましい。温度調整装置１２は樹脂原料液体７、８の温度変化による粘性、比重の変化を避ける観点から、かつ、反応速度を安定させる観点から、樹脂原料液体７、８の温度の一定化（例えば３０度ｃに保持する）を図るために用いられる。移動制御装置２２はＸ−Ｙ移動機構２３、２４を駆動制御する他、図６に示すように、駆動機構２８により超音波伝送用固体ホーン２を上下方向（Ｚ軸方向）に駆動制御する役割、給送管５、６に対する側肌面３ｂの周周り方向の位置（ｒ方向）を定める役割を果たす。
【００２５】
成形品３は、例えば図７に示すようなフランジ付円筒であり、樹脂原料液体案内溝４は円筒基部の周りに形成された環状溝からなる。成形品３は、Ｘ−Ｙ移動機構２３、２４に搭載されて、超音波伝送用固体ホーン２に対して相対的に移動され、その先端２ａが樹脂原料液体案内溝４に沿ってトレースされる。このＸ−Ｙ移動機構２３、２４は点から点までの位置決め精度が要求される通常の組立用のロボット移動制御機構と異なり、移動軌跡の精度、移動速度の精度が重要となるので、アーク溶接用ロボットと類似の機構を使用するのが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法は、以上説明した方法であるので、混合槽を用いなくても反応により硬化する二種以上の液体を混合でき、混合装置自体の小型化を図ることができるという効果を奏し、ひいては、環境汚染を極力回避でき、廃棄物処理の軽減化、労働安全性の向上を図ることができる。更に、樹脂原料液体案内溝内で樹脂原料液体に超音波振動を与える方法であるので、被塗布体の溝外に樹脂原料液体が飛散するのを極力防止できるという効果を奏する。従って、樹脂原料液体案内溝の近傍間近に、成形品の一部を構成する壁面が存在する場合、樹脂原料液体がその壁面に付着するのを防止でき、成形品のクリーニング作業の工数を低減できる。また、各樹脂原料液体が飛散することなく一定の量で確実に樹脂原料液体案内溝に供給されるので、各樹脂原料液体の比率の安定化を図ることができ、樹脂の硬化具合い（発泡体の場合には発泡硬化具合い）を安定化できる。更に、一方の樹脂原料液体を先に樹脂原料液体案内溝に流出させ、他方の樹脂原料液体は超音波振動を与えられながら超音波伝送用固体ホーンの側肌面に沿って流下されるので、２種以上の樹脂原料液体がうねりを生じることなく硬化し、硬化後の樹脂の見栄えが良好である。この場合、流出量の少ない方の樹脂原料液体を超音波伝送用固体ホーンの側肌面に沿って流下させることにすれば、より一層硬化後の樹脂の見栄えを良好にできる。他方の給送管の樹脂流出口が前記超音波伝送用固体ホーンの先端面から該超音波伝送用固体ホーンを伝搬する音波の４分の１波長までの範囲に位置されている場合、超音波伝送用固体ホーンの側肌面に流出した樹脂原料液体を速やかに流下させることができ、その側肌面を清浄に保つことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法の一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す二種以上の樹脂原料液体の混合法の樹脂混合状態を説明するための部分拡大図である。
【図３】図１に示す給送管と超音波伝送用固体ホーンとの位置関係を示す説明図である。
【図４】本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法に使用する各種超音波伝送用固体ホーンの形状の説明図であって、（イ）は一様断面ステップ形、（ロ）は円錐形、（ハ）はカテノイダル形を示す。
【図５】成形品に形成した樹脂原料液体案内溝の断面形状を示す図であって、（イ）は角形状、（ロ）は半円弧形状、（ハ）はＶ形状、（ニ）は上面及び底面を面取りした形状、（ホ）は底面を面取りした形状を示す。
【図６】本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法に適用する混合装置の模式図を示す。
【図７】本発明に係わる二種以上の樹脂原料液体の混合法に適用する混合装置の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
２…超音波伝送用固体ホーン
２ａ…先端面
２ｂ…側肌面
３…成形品（被塗布体）
４…樹脂原料液体案内溝
５、６…給送管
５ａ、６ａ…樹脂流出口
７、８…樹脂原料液体
【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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