(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する装置であって、
一対の試験用圧延ロールと、
この一対の試験用圧延ロールと上記試験用圧延ロールの軸方向に対して平行にかつ間隔を開けて配設される外部ロールと、
上記一対の試験用圧延ロールの一方及び上記外部ロール間にループ状に架け渡される試験用金属板と、
上記一対の試験用圧延ロールの他方又は上記試験用金属板に圧延油を供給するよう構成される圧延油供給機構と、
上記外部ロールの回転軸を軸方向に垂直かつ水平方向及び軸方向に垂直かつ鉛直方向に移動する位置調整機構と
を備えることを特徴とする潤滑性評価装置。
【請求項２】
上記位置調整機構が、上記一方の試験用圧延ロール及び上記外部ロール間の間隔を制御し、上記試験用金属板の張力を一定に制御する請求項１に記載の潤滑性評価装置。
【請求項３】
上記位置調整機構が、上記試験用圧延ロールに対する上記試験用金属板の進入角度を制御する請求項１又は請求項２に記載の潤滑性評価装置。
【請求項４】
上記一対の試験用圧延ロールの少なくとも一方、上記外部ロール又は上記試験用金属板を加熱する加熱機構を備える請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の潤滑性評価装置。
【請求項５】
上記試験用金属板が無端ベルト状である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の潤滑性評価装置。
【請求項６】
圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する装置であって、
一対の圧延ロールが装着可能な駆動部と、
上記駆動部に装着された圧延ロールと上記圧延ロールの軸方向に対して平行に配置され、上記駆動部に装着された一対の圧延ロールの一方との間にループ状の上記金属板が周面に架け渡される外部ロールと、
上記一対の圧延ロールの他方又は上記金属板に圧延油を供給する圧延油供給機構と、
上記外部ロールの回転軸を軸方向に垂直かつ水平方向及び軸方向に垂直かつ鉛直方向に移動する位置調整機構と
を備えることを特徴とする潤滑性評価装置。
【請求項７】
圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する方法であって、
一対の試験用圧延ロールと、この一対の試験用圧延ロールと上記試験用圧延ロールの軸方向に対して平行にかつ間隔を開けて配設される外部ロールと、上記一対の試験用圧延ロールの一方及び上記外部ロール間にループ状に架け渡される試験用金属板と、上記一対の試験用圧延ロールの他方又は上記試験用金属板に圧延油を供給するよう構成される圧延油供給機構と、上記外部ロールの回転軸を軸方向に垂直かつ水平方向及び軸方向に垂直かつ鉛直方向に移動する位置調整機構とを備える潤滑性評価装置を用い、上記試験用金属板を圧延する工程と、
上記試験用金属板の圧延面を観察する工程と
を備えることを特徴とする潤滑性評価方法。
【請求項８】
上記圧延工程を、上記一方の試験用圧延ロール及び上記外部ロール間に架け渡される上記試験用金属板の張力を一定に制御しつつ行う請求項７に記載の潤滑性評価方法。
【請求項９】
上記圧延工程を、上記一対の試験用圧延ロールに対する上記外部ロールの位置を変化させ、上記一対の試験用圧延ロールに対する上記試験用金属板の進入角を変化させつつ行う請求項７又は請求項８に記載の潤滑性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑性評価装置及び潤滑性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼やアルミニウムなどの圧延においては、一般に圧延油が供給され、製品品質の向上、工具の損傷防止等を目的として圧延工程での潤滑性が要求される。しかし、圧延条件は多様であり、圧延条件ごとに最適な潤滑条件が異なる。従って、実機で製品を圧延する前に、圧延油やその潤滑性を評価し、最適な潤滑条件を確立しておく必要がある。
【０００３】
このような圧延条件の評価手段として、（１）圧延ロールの耐摩耗性、耐肌荒れ性を評価するためのバックアップロールを設置した３円盤方式の転動試験機や（特開２０００−８８７２７号公報参照）、（２）圧延工程前後に巻戻しドラム及び巻取りドラムを設け、これらのドラムにコイル状の試験材料を巻き付けてコイルｔｏコイルの圧延を行うことで潤滑性を評価する小型圧延機が提案されている（特開平９−２５７７８９号公報参照）。
【０００４】
しかし、上記（１）の転動試験機は、圧延ロールの寿命は評価できるが、材料の塑性変形による新生面の生成や、噛み込み角の影響などの評価はできない。また、上記（２）の小型圧延機は、実機と同様の条件で圧延をすることができるが、コイル状の試験材料が必要なためコスト面で不利であり、試験自体も煩雑になるため多くの試験点数を実施することは容易ではない。加えて、１０００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速での圧延の場合には、使用するコイル長が非常に長くなってしまうため評価することが困難である。そのため、低コストでハンドリング性の高い評価ができず、また連続（長時間）評価ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−８８７２７号公報
【特許文献２】特開平９−２５７７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、ハンドリング性が良好でかつ低コストで圧延の潤滑性を評価できる潤滑性評価装置及び潤滑性評価方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、圧延対象の金属板の潤滑性を評価する装置であって、一対の試験用圧延ロールと、この一対の試験用圧延ロールと上記試験用圧延ロールの軸方向に対して平行にかつ間隔を開けて配設される外部ロールと、上記一対の試験用圧延ロールの一方及び外部ロール間にループ状に架け渡される試験用金属板と、上記一対の試験用圧延ロールの他方又は試験用金属板に圧延油を供給するよう構成される圧延油供給機構とを備えることを特徴とする。
【０００８】
当該潤滑性評価装置は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の試験用圧延ロール及び試験用金属板を使用し、試験用金属板を試験用圧延ロールの一方及び外部ロール間にループ状に架け渡して連続的な圧延実験が可能となる。具体的には、試験用金属板が塑性変形することにより新生面が生成される実際の圧延に近い潤滑状態の評価が可能になる。また、高速での圧延評価においても長い試験用金属板を使用する必要がないため、ハンドリング性が高く低コストで潤滑性の評価ができる。
【０００９】
当該潤滑性評価装置が、上記一方の試験用圧延ロール及び外部ロール間に架け渡される試験用金属板の張力を制御可能に構成される張力調整機構をさらに備えるとよい。このように試験用金属板の張力を制御できる張力調整機構を備えることで、実機の潤滑状態により近い状態での評価が可能となり、また張力による潤滑性への影響が評価できる。
【００１０】
上記張力調整機構が、上記一方の試験用圧延ロール及び外部ロール間の間隔を制御し、上記試験用金属板の張力を一定に制御するとよい。このように張力調整機構が試験用金属板の張力を一定に制御することで、一対の試験用圧延ロール間で試験用金属板が伸ばされても、常に一定の張力が維持され、試験用金属板が撓むことなく実機に近い条件で連続的に圧延の潤滑性を評価できる。
【００１１】
当該潤滑性評価装置が、上記一対の試験用圧延ロールに対する外部ロールの位置を制御可能に構成され、試験用圧延ロールに対する試験用金属板の進入角度を変化させる進入角調整機構をさらに備えるとよい。このように外部ロールの位置を制御できる進入角調整機構を備えることで、試験用金属板が一対の試験用圧延ロール間へ進入する角度の調整実験ができ、潤滑性に対する影響因子である噛み込み角の影響を評価することが可能になる。
【００１２】
当該潤滑性評価装置が、上記一対の試験用圧延ロールの少なくとも一方、外部ロール又は試験用金属板を加熱する加熱機構をさらに備えるとよい。このように加熱機構を備えることにより、一対の試験用圧延ロール、外部ロール又は試験用金属板を加熱しながら圧延でき、より実機の潤滑状態に近い状態での評価が可能となる。また加熱温度による潤滑性への影響も評価できる。
【００１３】
上記試験用金属板が、無端ベルト状であるとよい。このように、試験用金属板を無端ベルト状とすることにより、試験用金属板の全面を評価対象として使用することができるとともに、より円滑に試験用金属板を進行させることができるので、効率よくかつ高精度に圧延の潤滑性を評価できる。
【００１４】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する装置であって、一対の圧延ロールが装着可能な駆動部と、上記駆動部に装着された圧延ロールと上記圧延ロールの軸方向に対して平行に配置され、上記駆動部に装着された一方の圧延ロールとの間にループ状の上記金属板が周面に架け渡される外部ロールと、上記一対の圧延ロールの他方又は上記金属板に圧延油を供給する圧延油供給機構とを備えることを特徴とする。
【００１５】
当該潤滑性評価装置は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の圧延ロールを駆動部に装着し、実機で圧延するものと同等の金属板をループ状にして駆動部に装着された一方の圧延ロールと外部ロールとの周面に架け渡し、金属板を一対の圧延ロールによって圧延することができる。そのため、金属板が塑性変形することにより新生面が生成される実際の圧延に近い潤滑状態の評価が可能になる。また、高速での圧延評価においても長い金属板を使用する必要がないため、ハンドリング性が高く低コストで潤滑性の評価ができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する方法であって、一対の試験用圧延ロール、この一対の試験用圧延ロールと上記試験用圧延ロールの軸方向に対して平行にかつ間隔を開けて配設される外部ロール、上記一対の試験用圧延ロールの一方及び外部ロール間にループ状に架け渡される試験用金属板、及び上記一対の試験用圧延ロールの他方又は試験用金属板に圧延油を供給するよう構成される圧延油供給機構を備える潤滑性評価装置を用いて、上記試験用金属板を圧延する工程と、上記試験用金属板の圧延面を観察する工程とを備えることを特徴とする。
【００１７】
当該潤滑性評価方法は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の試験用圧延ロール及び試験用金属板を使用して、試験用金属板を試験用圧延ロールの一方及び外部ロール間にループ状に架け渡す潤滑性評価装置を用いて、試験用金属板を圧延する。そのため、試験用金属板が塑性変形することにより新生面が生成される実際の圧延に近い潤滑状態の評価が可能になる。
【００１８】
上記圧延工程が、一方の試験用圧延ロール及び外部ロール間に架け渡される試験用金属板の張力を一定に制御しつつ行うとよい。このように試験用金属板の張力が一定となるように制御しつつ上記圧延工程を行うことで、一対の試験用圧延ロール間で試験用金属板が伸ばされても、常に一定の張力が維持され、試験用金属板が撓むことなく連続的に圧延の潤滑性を評価できる。
【００１９】
上記圧延工程が、一対の試験用圧延ロールに対する外部ロールの位置を変化させ、一対の試験用圧延ロールに対する試験用金属板の進入角を変化させつつ行うとよい。このように一対の試験用圧延ロールに対する試験用金属板の進入角を変化させつつ上記圧延工程を行うことで、潤滑性に対する影響因子である噛み込み角の影響を評価することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の潤滑性評価装置及び潤滑性評価方法は、ハンドリング性が良好でかつ低コストで圧延の潤滑性を評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る潤滑性評価装置の模式的平面図
【図２】図１の潤滑性評価装置のＡ−Ａ線における模式的断面視図
【図３】図２の潤滑性評価装置における金属板の張力調整動作を示す模式的側面図
【図４】図２の潤滑性評価装置における金属板の進入角調整動作を示す模式的側面図
【図５】本発明の他の実施形態に係る潤滑性評価装置の金属板の架け渡し構成を示す模式的側面図
【図６】本発明の他の実施形態に係る潤滑性評価装置の加熱構成を示す模式的側面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る潤滑性評価装置及び潤滑性評価方法の実施形態について図を参照しつつ詳説する。
【００２３】
図２及び図１に示す本発明の一実施形態に係る潤滑性評価装置は、圧延対象の金属板の圧延条件に応じて潤滑性を評価する装置である。当該潤滑性評価装置は、一対の試験用圧延ロール１、２と、外部ロール３と、試験用金属板４と、圧延油供給機構５とを備える。さらに、任意構成として、張力調整機構及び進入角調整機構である位置調整機構６と、加熱機構である誘導加熱コイル７とを備える。当該潤滑性評価装置は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の圧延ロールを上記試験用の上圧延ロール１及び下圧延ロール２として装着し、圧延装置の実機で使用されるものと同等の金属板を上記試験用の金属板４として使用して、金属板４を圧延して潤滑性を評価する。
【００２４】
＜上圧延ロール及び下圧延ロール＞
上記上圧延ロール１及び下圧延ロール２は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の圧延ロールであり、駆動部８に装着されている。上記上圧延ロール１は、加圧装置９によって押し下げられ、上記上圧延ロール１及び下圧延ロール２によって金属板４を挟圧する。上圧延ロール１及び下圧延ロール２は、駆動部８によって互いに反対向きに回転駆動され、上圧延ロール１及び下圧延ロール２間の金属板４を進行させながら圧延する。
【００２５】
上記上圧延ロール１及び下圧延ロール２は回転軸を有しており、これらの回転軸が駆動部８に装着される。そして、モータ等の動力により作動する駆動部８がこれらの回転軸を回転駆動することにより、上圧延ロール１及び下圧延ロール２が回転する。なお、上圧延ロール１及び下圧延ロール２が回転軸を有しておらず、駆動部８が回転軸を有する構成であってもよい。この場合には、駆動部８が有する回転軸に上圧延ロール１及び下圧延ロール２を固定するように装着する。これにより、駆動部８の回転軸の回転に伴って上圧延ロール１及び下圧延ロール２が回転する。
【００２６】
＜外部ロール＞
上記外部ロール３は、位置調整機構６に回転自在に取り付けられ、上圧延ロール１及び下圧延ロール２の軸方向に対して平行でかつ間隔を開けて配設されている。
【００２７】
＜金属板＞
金属板４は、無端ベルト状に形成され、下圧延ロール２及び外部ロール３間にループ状に架け渡されている。上圧延ロール１及び下圧延ロール２が回転駆動されることにより、ループ状に架け渡された金属板４は図２において時計回りの向きに進行し、上圧延ロール１及び下圧延ロール２間へ進入していく。なお、金属板４は、端部同士を溶接することにより、又は端部同士をホッチキスや耐熱テープなどを用いて固定することにより無端ベルト状とすることができる。
【００２８】
金属板４としては、例えば鋼板、銅板、アルミニウム板などを用いることができる。また、圧延する金属板４として、例えば平均厚みが０．１〜１ｍｍの金属板を用いることができる。
【００２９】
＜圧延油供給機構＞
上記圧延油供給機構５は、ループ状に架け渡された金属板４が下圧延ロール２及び外部ロール３間に進入する手前の位置に設けられており、圧延油供給ノズルによって上圧延ロール１又は金属板４に圧延油を噴射し、上圧延ロール１及び金属板４間に圧延油を供給する。
【００３０】
圧延油としては、通常、鉱物油を基油とし、これに油性向上剤（脂肪酸、油脂、脂肪酸エステルなど）、極圧剤、防錆剤、酸化防止剤などを配合し、これらを陰イオン性界面活性剤、陽イオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤などで乳化した濃度３〜１０％、油粒径１〜１０μｍ程度の水中油滴型エマルジョンが使用される。
【００３１】
＜位置調整機構＞
上記位置調整機構６は、回転自在に取り付けられている外部ロール３の位置を調整する。上記位置調整機構６は、外部ロール３の回転軸を軸方向に垂直かつ水平方向（図２に向かって左右方向）及び軸方向に垂直かつ鉛直方向（図２に向かって上下方向）に移動する機構を有している。従って、上記位置調整機構６は、この機構により外部ロール３と下圧延ロール２との距離を調整することができる。図３に示すように、位置調整機構６によって外部ロール３と下圧延ロール２との距離を変化させることにより、これらのロール間に架け渡された金属板４の張力を一定に制御することができる。また、図４に示すように、位置調整機構６によって外部ロール３の上下位置を変化させることにより、金属板４の張力を制御するとともに金属板４が上圧延ロール１及び下圧延ロール２間に進入する角度も制御することができる。すなわち、上記位置調整機構６は、張力調整機構及び進入角調整機構の機能を有している。
【００３２】
＜加熱機構＞
加熱機構として、上記誘導加熱コイル７が、下圧延ロール２の周面の外側に設けられている。誘導加熱コイル７は、電磁誘導加熱によって下圧延ロール２を加熱する。この電磁誘導加熱により、下圧延ロール２の周面の温度は室温以上１２００℃以下となる。
【００３３】
〔潤滑性評価方法〕
次に、本実施形態に係る潤滑性評価装置による潤滑性評価方法を上記実施形態の潤滑性評価装置を用いて説明する。この実施形態に係る潤滑性評価方法は、上記試験用の金属板４をロール間に架け渡す工程と、上記試験用の金属板４を圧延する工程と、上記試験用の金属板４の圧延面を観察する工程とを備えている。
【００３４】
当該潤滑性評価方法は、潤滑性評価装置に評価対象の試験用の上圧延ロール１及び下圧延ロール２を装着し、無端ベルト状に形成した試験用の金属板４を架け渡して、外部ロール３を所定の位置に調整し、潤滑性の評価を行う。その潤滑性の評価が終わると、必要に応じて上圧延ロール１、下圧延ロール２及び金属板４を交換して、外部ロール３を所定の位置に調整し、圧延条件を変えて別の条件の潤滑性の評価を行う。
【００３５】
＜架け渡し工程＞
上記架け渡し工程では、評価対象の試験用の上圧延ロール１及び下圧延ロール２を駆動部８に装着し、無端ベルト状に形成した試験用の金属板４を外部ロール３と下圧延ロール２との間に架け渡す。このとき、位置調整機構６によって外部ロール３と下圧延ロール２との距離を小さくしておくことにより、金属板４を容易に架け渡すことができる。次に、金属板４の張力が所定の張力となるように、かつ上圧延ロール１及び下圧延ロール２に対する金属板４の進入角度が所定の角度となるように、位置調整機構６によって外部ロール３の位置を調整する。
【００３６】
＜圧延工程＞
上記圧延工程では、上圧延ロール１を押し下げる加圧装置９によって所定の荷重で上圧延ロール１を押し下げ、圧延ロール間へ進入する金属板４に圧延油を供給しながら、上圧延ロール１及び下圧延ロール２を回転駆動して無端ベルト状の金属板４を圧延ロール間へ進入させて金属板４を圧延する。また圧延工程では、位置調整機構６により金属板４の張力が一定となるように外部ロール３の位置を制御しながら金属板４を圧延させる。
【００３７】
＜圧延面観察工程＞
上記圧延面観察工程では、上記圧延工程により圧延された後の金属板４の圧延面を観察する。圧延面の観察は、目視やモニター画像を確認することによって行うことができる。また、圧延面の観察は、画像処理を施した画像を表示させて確認してもよいし、撮影した画像を数値化して記録することにより自動的に観察されるようにしてもよい。また、圧延時における上圧延ロール１の圧延荷重及びトルクを測定して上圧延ロール１の摩擦係数を求め、これらの結果より潤滑性を総合的に評価する。
【００３８】
金属板４の張力及び圧延ロール間への進入角度を変化させて上記工程を繰り返すことにより、様々な圧延ロール及び金属板の組み合わせに対し、潤滑性や摩耗特性を調べることができる。また、上記圧延工程において供給する圧延油の配合を変更することにより、圧延油中の各添加剤が潤滑性や摩耗特性に与える影響を調べることができ、適切な配合の圧延油の設計ができる。
【００３９】
〔利点〕
当該潤滑性評価装置は、圧延装置の実機で使用されるものと同等の一対の試験用圧延ロール及び試験用金属板を使用して圧延するので、試験用金属板が塑性変形することにより新生面が生成される実際の圧延に近い潤滑状態の評価が可能になる。また、試験用金属板４を下圧延ロール２の一方及び外部ロール３間にループ状に架け渡して圧延するので、高速での圧延評価においても長い試験用金属板を使用する必要がなく、ハンドリング性が高く低コストで潤滑性の評価ができる。
【００４０】
また、当該潤滑性評価装置は、外部ロール３の位置を調整する位置調整機構６を備えていることにより、金属板４の張力及び圧延ロール間への進入角度を制御することができるので、噛込角及び張力を考慮した潤滑状態の評価ができる。
【００４１】
また、当該潤滑性評価装置は、様々な材種（鉄鋼、アルミニウム、銅など）及び様々な圧延（冷延、熱延、板、線状など）の評価に用いることができる。
【００４２】
［他の実施形態］
なお、本発明は上記実施形態の他、種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。
【００４３】
上記実施形態では、下圧延ロール２及び外部ロール３間に金属板４をループ状に架け渡す構成としたが、図５に示すように、金属板４を上圧延ロール１及び外部ロール３間にループ状に架け渡す構成としてもよい。このような構成としても、当該潤滑性評価装置は、上圧延ロール１及び下圧延ロール２を回転駆動することにより、上圧延ロール１及び下圧延ロール２によって金属板４を圧延することができ、圧延装置の実機に近い潤滑状態の評価をすることができる。
【００４４】
また上記実施形態では、加熱機構として下圧延ロール２の周面の外側に誘導加熱コイル７を設けて、下圧延ロール２を加熱する構成としたが、加熱する部位は下圧延ロール２に限らず、上圧延ロール１、外部ロール３又は金属板４を加熱してもよく、また、これらのうち複数部位を同時に加熱する構成としてもよい。圧延装置の実機における加熱構成と同様の構成とすることで、より実機に近い潤滑状態の評価が可能となる。
【００４５】
また、ロール等を加熱する加熱機構としては、誘導加熱コイル７を用いる構成に限らず、これ以外の方法で加熱する構成としてもよい。例えば、図６に示すように、金属板４の上側及び下側に金属板４の長さ方向と直交して赤外線ランプを備えた加熱炉１０を設け、加熱炉１０によりループ状に架け渡した金属板４を加熱しながら圧延を行わせてもよい。
【００４６】
また上記実施形態では、圧延油供給機構５によって、圧延油を上圧延ロール１及び金属板４間に供給する構成としたが、圧延油を下圧延ロール２及び金属板４間に供給する構成としてもよく、またこれらの両方を兼ね備えた構成、すなわち金属板４の両面から圧延油を供給する構成としてもよい。
【００４７】
また、圧延油供給機構５によって圧延油を供給する構成は、圧延装置の実機における圧延油供給構成と同様とすることが好ましい。例えば圧延油の供給方法として、圧延油原液をそのままスプレー状に供給する方法、圧延油原液をエマルションとした後ロールに噴射する方法などが採用できる。
【００４８】
また上記実施形態では、位置調整機構６により外部ロール３の位置を調整する構成としたが、当該潤滑性装置は位置調整機構６を備えていなくてもよい。位置調整機構６を備えていなくても、外部ローラ３を上圧延ロール１及び下圧延ロール２に対して所定の位置に取り付けることができれば、圧延装置の実機に近い潤滑状態の評価ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明したように、当該潤滑性評価装置及び潤滑性評価方法は、ハンドリング性が良好でかつ低コストで圧延の潤滑性を評価できる。そのため、圧延装置の事前の潤滑性評価として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１  上圧延ロール
２  下圧延ロール
３  外部ロール
４  金属板
５  圧延油供給機構
６  位置調整機構
７  誘導加熱コイル
８  駆動部
９  加圧装置
１０  加熱炉
【図１】
0006046028.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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