(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部の自動制御により製品ワークに対し成形砥石を用いて成形研削加工を行う成形研削盤において、
前記制御部は、
前記成形砥石を成形するドレッサ手段を制御するドレッサ制御手段と、前記ドレッサ手段により、所定の目標値に基づいて成形された前記成形砥石に係る形状を計測する形状計測手段と、この計測の結果と予め設定された目標成形砥石形状との差分情報を生成する差分情報生成手段とを備え、
前記差分情報が寸法公差の範囲内であれば製品ワーク加工へ移行し、前記差分情報が前記寸法公差の範囲外ならば前記ドレッサ手段により前記成形砥石を成形する補正ドレスへと移行し、前記寸法公差内に入るまで繰り返し前記補正ドレスを実行する制御を行い、
前記ドレッサ手段による前記補正ドレス前の加工の加工量を、所定の目標値に対して加工が足りない状態としておき、前記繰り返しの補正ドレスにより徐徐に前記目標成形砥石形状に近づける制御を行うことを特徴とする成型研削盤。
【請求項２】
前記成形砥石に係る形状は、
（ａ）前記製品ワークを前記成形砥石で加工した形状をＣＣＤカメラで撮像し画像処理で得た形状、
（ｂ）前記成形砥石を直接計測できる手段にて計測し認識した形状、
（ｃ）前記成形砥石で加工したダミーワークの形状をＣＣＤカメラで撮像し画像処理で得た形状、
のうちいずれか１つの形状であることを特徴とする請求項１に記載の成型研削盤。
【請求項３】
制御部の自動制御により製品ワークに対し成形砥石を用いて成形研削加工を行う成形研削盤制御方法において、制御工程は、
前記成形砥石を成形するドレッサ手段を制御するドレッサ制御工程と、前記ドレッサ手段により、所定の目標値に基づいて成形された成形砥石に係る形状を計測する形状計測工程と、この計測の結果と予め設定された目標成形砥石形状との差分情報を生成する差分情報生成工程とを含み、
前記差分情報が寸法公差の範囲内であれば製品ワーク加工へ移行し、前記差分情報が前記寸法公差の範囲外ならば前記ドレッサ手段により前記成形砥石を成形する補正ドレスへと移行し、前記寸法公差内に入るまで繰り返し前記補正ドレスを実行する制御を行い、
前記ドレッサ手段による前記補正ドレス前の加工の加工量を、所定の目標値に対して加工が足りない状態としておき、前記繰り返しの補正ドレスにより徐徐に前記目標成形砥石形状に近づける制御を行うことを特徴とする成型研削盤制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形研削盤及びその制御方法に関し、特に成形研削盤において製品ワークを研削加工する砥石に対し補正ドレスを自動で行うＣＮＣ成形研削盤及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、精密金型市場に広く浸透してきたCNC成形研削盤により、金型構成部品の高精度化・微細化が進み、加工の自動化も実現された。そして、研削加工は、特に寸法精度において、他の工作機械と比して高品質なものを求められる場合が多いため、実際の作業においては、加工の最終結果のみならず様々な状況で計測作業を介入させている。
【０００３】
成形研削加工では、製品ワークの形状に合わせて砥石形状の成形、形状計測、そして補正ドレスへとフィードバックさせる手動作業が随時行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１９２３５８号公報
【特許文献２】特開２００８−１０５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、寸法（形状）計測技術は、成形研削加工にとって非常に重要な位置づけで、より高精度の計測がより高精度の加工を実現する。その作業は、一般に人的作業であるので、作業者の熟練度により結果的に品質にバラつきが出るという問題がある。また、熟練した技能を有する作業者が徐々に減少している問題がある。
【０００６】
特に、砥石成形加工を行う際に重要なのが、その成形形状精度である。成形形状精度は、ドレス後に作業者が手動でダミーワークの加工を行い砥石形状を転写させ、投影機などの外部計測器にて確認し、誤差がある場合は、再度補正ドレスを行い、目標の加工精度を満たすまで繰り返し行うので、人が介入する作業が多く、段取り時間がかかっていた。
【０００７】
これらのような状況で、機上での成形形状計測技術のニーズが年々高まってきている。本願発明は、CCDカメラによる画像処理技術をCNC成形研削盤に搭載し、成形研削加工における自動計測フィードバック加工、砥石成形・成形精度確認・補正ドレスを自動で行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、制御部の自動制御により製品ワークに対し成形研削加工を行う成形研削盤において、
前記制御部は、ドレッサ手段を制御するドレッサ制御手段と、前記ドレッサ手段により、所定の目標値に基づいて成形された成形砥石に係る形状を計測する形状計測手段と、この計測の結果と予め設定された目標成形砥石形状との差分情報を生成する差分情報生成手段とを備え、
前記差分情報と許容公差とを比較して公差判定し、前記差分情報が前記許容公差の範囲外の場合、前記差分情報を基に再ドレス量を求め、ドレッサー位置とドレッサー先端Ｒを補正し、前記成形砥石の補正ドレスを実行させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記成形砥石に係る形状は、（ａ）前記製品ワークを前記成形砥石で加工した形状をＣＣＤカメラで撮像し画像処理で得た形状、（ｂ）前記成形砥石を直接計測できる手段にて計測し認識した形状、（ｃ）前記成形砥石で加工したダミーワークの形状をＣＣＤカメラで撮像し画像処理で得た形状、のうちいずれか１つの形状であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、制御部は、前記差分情報が寸法公差の範囲内であれば製品ワーク加工へ移行する制御を行う一方、前記差分情報が寸法公差の範囲外ならば補正ドレスへと移行する制御を行うものであり、寸法公差内に入るまで繰り返し前記補正ドレスを実行させることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、制御部の自動制御により製品ワークに対し成形研削加工を行う成形研削盤制御方法において、制御工程は、
ドレッサ手段を制御するドレッサ制御工程と、前記ドレッサ手段により、所定の目標値に基づいて成形された成形砥石に係る形状を計測する形状計測工程と、この計測の結果と予め設定された目標成形砥石形状との差分情報を生成する差分情報生成工程とを含み、
前記差分情報と許容公差とを比較して公差判定し、前記差分情報が前記許容公差の範囲外の場合、前記差分情報を基に再ドレス量を求め、ドレッサー位置とドレッサー先端Ｒを補正し、前記成形砥石の補正ドレスを実行させることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、前記ドレッサ手段による前記補正ドレス前の加工の加工量を、所定の目標値に対してマイナスさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ダミーワークに転写された成形砥石の形状を、CCDカメラによる画像処理にて自動計測することで、自動の補正ドレスを可能とし、さらに、自動の補正ドレスを寸法公差内に入るまで繰り返し実行することにより、品質にバラつきが出なく一定の製品精度の加工を短時間にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＣＮＣ成形研削盤の概略を示す概略図である。
【図２】ＣＮＣ成形研削盤の構成を説明する説明図である。
【図３】ＣＮＣ成形研削盤の構成を説明する説明図である。
【図４】ＣＮＣ成形研削盤の動作を示すフローチャートである。
【図５】加工形状を説明する説明図である。
【図６】ダミーワークの検査を説明する説明図である。
【図７】ダミーワークの検査結果を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明を実施するための形態を図面を参照し説明する。
【００１５】
図１〜３を参照する。本願発明に係るＣＮＣ（Computer Numerical Control）成形研削盤１を示している。
【００１６】
図１を参照すれば、ＣＮＣ成形研削盤１は、本体部３と、加工部５と、ＮＣ装置７とを備える。前記本体部３は前記加工部５と前記ＮＣ装置７を装備するためのベースとなる部分である。前記加工部５は加工を行う部分である。
【００１７】
ＮＣ装置７は、表示部７Ａと、操作部７Ｂと、制御部７Ｃとを備える。すなわち、コンピュータにより構成されるものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、外部メモリ等の記憶部、入出力部（表示部７Ａとしての画面、操作部７Ｂとしてのボタン等を含む）等を備えコンピュータプログラムにより制御部７Ｃとして動作して数値制御等を行う。
【００１８】
なお、本実施の形態では座標軸Ｄｉｍ（図１−３参照）に示すように、ＣＮＣ成形研削盤１の左右方向をＷ軸方向とし、前後方向ををＸ軸方向とし、上下高さ方向をＹ軸方向と定義している。
【００１９】
図２を参照する。前記加工部５は、砥石カバー９と成形砥石１１とテーブル１７とを備え、これらは、製品ワークＷを加工する手段として機能する。具体的には、ベース盤１９に装着されたテーブル１７上には製品ワークＷが固定されＷ軸方向にテーブル１７ごと往復移動する一方、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｗ軸方向に移動位置決め可能な成形砥石１１を所定の位置に位置決めした後、回転させながら徐徐にＹ軸方向の下方に移動させ製品ワークＷに接触させ研削加工を行う。
【００２０】
また、前記加工部５はドレス砥石２１とドレスカバー２３とを含みベース盤１９上に装着されている。これらは、砥石を削るドレッサ手段として機能する。具体的には、砥石カバー９と成形砥石１１等は、ドレス砥石２１近くまで移動する。図２では、移動後の位置として、砥石カバー９Ａと成形砥石１１Ａとして示している。
【００２１】
そして、成形砥石１１及びドレス砥石２１を回転させると共に、成形砥石１１をドレス砥石２１に接触させ成形する。本例では、成形砥石１１を目標の成形形状の外形に沿ってＸ軸、Ｙ軸方向に移動させることにより形状を徐徐に形成するようにしている。このドレッサの際には、ドレス砥石２１の先端Ｒ部分の移動（回転以外の移動）は無いが、成形砥石１１の接触面に対し常に垂直に接触するように先端Ｒ部分を基準として傾くように構成されている。
【００２２】
図３を参照する。加工部５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１３と透過照明装置１５とを備え、これらは、形状計測手段の一部として機能する。ＣＣＤカメラ１５は、通常は、格納されていて、撮像の際に格納場所から撮像位置まで移動する。
【００２３】
ＣＮＣ成形研削盤１の概略の構成は上述のようになるが、本願発明の特徴となる箇所を、さらに詳細に説明する。
【００２４】
前記制御部７Ｃは、砥石を成形するドレッサ手段を制御するドレッサ制御手段と、成形された砥石である成形砥石１１に係る形状を計測する形状計測手段と、計測された成形砥石１１の形状と予め設定された目標成形砥石形状との差分情報を生成する差分情報生成手段とを備える。
【００２５】
そして、制御部７Ｃは、さらに差分情報に応じて成形砥石１１を補正ドレスするための制御を行う。ここで、成形砥石１１に係る形状は、（ａ）製品ワークＷを成形砥石１１で加工して転写させた形状をＣＣＤカメラ１３で撮像し画像処理で得た形状、（ｂ）成形砥石１１を直接計測できる手段にて計測し認識した形状、（ｃ）成形砥石１１で加工したダミーワークＤＷの形状をＣＣＤカメラ１３で撮像し画像処理で得た形状等である。すなわち、成形砥石１１の形状を特定できる手段は本願発明の技術範囲に属する。
【００２６】
また、制御部７Ｃは、差分情報は寸法公差の範囲内であれば製品ワーク加工へ移行する制御を行う一方、差分情報が寸法公差の範囲外ならば補正ドレスへと移行する制御を行うものであり、補正ドレスを寸法公差内に入るまで繰り返し実行する。
【００２７】
図４を参照し、ＣＮＣ成形研削盤１の動作を説明する。
【００２８】
初めに、ステップＳＡ０１では、まず、ＮＣ装置７の記憶部に製品となる形状のCAD（computer aided design）形状データ（DXF（Drawing Exchange Format）フォーマット）を読み込む。
【００２９】
図５に読み込んだ製品の形状例を示す。テーパ・Rを組み合わせた凹形状である。なお、この製品の形状から砥石形状のＣＡＤデータ（ＤＸＦデータ）も生成する。本実施の形態では、このテーパ・Rを組み合わせた形状を研削加工するための成形砥石１１を成形ドレスするものである。
【００３０】
ステップＳＡ０３では、制御部７ＣがCAD形状データを基に計測に必要となる計測箇所等を含む計測条件設定を行う。例えば、形状を構成する各線分またはＲ形状等を測定形状として定義する。この際に各線分またはＲ形状をさらに分割して、測定個所を増やしてもよい。
【００３１】
ステップＳＡ０５では、ドレッサ手段（ドレス砥石２１等）により砥石の成形を行う際に必要となる位置関係、切り込み量、スパークアウト回数（研削の最終段階で行われる動作で、切り込みを与えずに成形砥石１１を回転させて、形状に沿って動作する加工を言う。切り残しの除去や仕上げ面の向上のために行われる）の加工・ドレス定義・条件設定を制御部７Ｃが行う。
【００３２】
ステップＳＡ０７では、制御部７Ｃのドレッサ制御手段が加工部５に装着されたドレッサ手段（ドレス砥石２１等）を用い砥石形状を成形する制御を行う。なお、このステップＳＡ０７では、補正ドレスも行うが後の処理で詳しく説明する。
【００３３】
ステップＳＡ０９では、ダミーワークＤＭに成形砥石１１の形状を転写させる。すなわち、ダミーワークＤＷを成形砥石１１で研削加工することによりダミーワークＤＷは成形砥石とほぼ同じ形状になる（ここで、多少の誤差はあるが精度上は無視できるものである）。ダミーワークＤＷは加工か容易に行えるように数ミリ程度の薄いもので材質は、使用する成形砥石１１と相性の良い最適なものとする。
【００３４】
ステップＳＡ１１では、制御部７Ｃの形状計測手段が、ダミーワークＤＷに転写（加工された形状）された形状をＣＣＤカメラ１３により撮像し自動計測する。図６を参照する。画面Ｇ１、Ｇ２に示されているように予め定められた複数の測定点に対応する、実際のダミーワークＤＷ（加工後のダミーワークＤＷ）の各点ＳＰ毎の測定を行いＸ座標位置、Ｙ座標位置を取得する。そして、差分情報生成手段が目標成形砥石形状（例えばＣＡＤ形状データ）との差分情報を生成する。
【００３５】
ステップＳＡ１３では、制御部７Ｃが公差判定を行う（公差は予め数値を入力し設定してあるものとする）。その測定結果が公差内であれば、ステップＳＡ１５でドレスを終了させる。そして、ステップＳＡ１７で計測結果を出力してステップＳＡ１９の製品ワークＷの加工へ進む。判定で測定結果が公差外であれば、ステップＳＡ０７の補正ドレスへと移行する。なお、補正ドレスは寸法公差内に入るまで繰り返す。
【００３６】
図７を参照する。画面Ｇ３に補正ドレス前の測定結果例を示す。すなわち、成形形状上に定義された測定点Ｐ１〜Ｐ１８に対する測定結果を示す。
【００３７】
測定点Ｐ１の位置：−０．００２４（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ２の位置：−０．００２０（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ３の位置：−０．００２０（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００３８】
また、測定点Ｐ４の位置：−０．００７３（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ５の位置：−０．００７３（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ６の位置：−０．００７１（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ７の位置：−０．００７１（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００３９】
また、測定点Ｐ８の位置：−０．００１２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ９の位置：−０．００１２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１０の位置：−０．００１４（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１１の位置：−０．００１４（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４０】
測定点Ｐ１２の位置：−０．００２２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１３の位置：−０．００２２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１４の位置：−０．００１７（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１５の位置：−０．００１７（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４１】
さらに、測定点Ｐ１６の位置：−０．００３２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１７の位置：−０．００３２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１８の位置：−０．００２８（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４２】
仮に許容公差を±０．００５（ｍｍ）と設定すると、公差の範囲外と判断されステップＳＡ０７に処理は移行する。なお、補正ドレス前の加工は、このように、加工量をマイナスさせておくことで（加工が足りない）、徐徐に目標の寸法に近づけることが可能である。
【００４３】
ステップＳＡ０７では、成形ドレス・計測・補正を行う。補正アルゴリズムを用いて、計測結果が公差外の場合は、上記の測定点Ｐ１〜Ｐ１８の測定結果（差分情報）に基づき再ドレス量を求めると共に、ドレッサー位置、ドレッサーＲ等の補正量を求め、補正ドレスを行う。これにより、作業者による段取り時間が大幅に短縮される。
【００４４】
続いて、ステップＳＡ０９で、ダミーワークＤＷの加工を行い、ステップＳＡ１１でＣＣＤカメラによる計測を行い、ステップＳＡ１３で計測判定を行う。
【００４５】
図７の画面Ｇ４に補正ドレス後の測定結果例を示す。すなわち、成形形状上に定義された測定点Ｐ１〜Ｐ１８に対しての測定結果を示す。
【００４６】
測定点Ｐ１の位置：−０．００１４（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ２の位置：−０．００１２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ３の位置：−０．００１２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４７】
また、測定点Ｐ４の位置：−０．００２２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ５の位置：−０．００２２（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ６の位置：−０．００２１（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ７の位置：−０．００２１（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４８】
また、測定点Ｐ８の位置：−０．０００５（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ９の位置：−０．０００７（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１０の位置：−０．０００８（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１１の位置：−０．０００８（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００４９】
測定点Ｐ１２の位置：０．０００７（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけプラスである。測定点Ｐ１３の位置：０．０００７（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけプラスである。測定点Ｐ１４の位置：０．０００５（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけプラスである。測定点Ｐ１５の位置：０．０００５（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけプラスである。
【００５０】
さらに、測定点Ｐ１６の位置：−０．０００６（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１７の位置：−０．０００６（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。測定点Ｐ１８の位置：−０．０００５（ｍｍ）であり目標値（ＣＡＤ図形データ）に対し、この量だけマイナスである。
【００５１】
仮に許容公差を±０．００５（ｍｍ）と設定すると、補正ドレス後は公差範囲内と判断されるので処理はステップＳＡ１５で補正ドレスを終了させる。そして、ステップＳＡ１７で計測結果を出力してステップＳＡ１９の製品ワークＷの加工へ進む。
【００５２】
ステップＳＡ１９では、製品ワークＷの加工を行う。製品ワークＷの加工前に、ワーク基準位置を自動計測することで、成形砥石１１の加工開始位置を補正し、製品ワークＷの加工を行う。また、成形ドレスにて補正した結果をフィードバックした加工ドレスを織り交ぜながら、製品ワーク加工をプランジ研削にて行う。
【００５３】
ステップＳＡ２１ではワーク計測を行う。製品ワーク加工終了後に、自動計測による製品精度の確認を行う。加工中の熱変位等の誤差要因が発生しなければ、成形ドレス時の成形精度と同等の加工精度が得られる。計測においては校正機能が装備され、機外のマスター計測器との誤差を縮めることが可能である。
【００５４】
ステップＳＡ２３では、計測結果を出力し処理を終了する。
【００５５】
以上のステップＳＡ０１〜ステップＳＡ２３の説明では、成形砥石１１に係る形状を、成形砥石１１で加工したダミーワークＤＷの形状をＣＣＤカメラ１３で撮像し画像処理で得た形状として説明した。
【００５６】
しかし、成形砥石１１に係る形状は、製品ワークＷを成形砥石１１で加工し転写させた形状をＣＣＤカメラ１３で撮像し画像処理で得た形状、または、成形砥石１１を直接計測できる手段にて計測し認識した形状としても良いことは勿論である。
【００５７】
この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００５８】
１  ＣＮＣ成形研削盤
３  本体部
５  加工部
７  ＮＣ装置
７Ａ  表示部
７Ｂ  操作部
７Ｃ  制御部
９  砥石カバー
１１  研削砥石
１３  ＣＣＤカメラ
１５  透過照明装置
１７  テーブル
１９  ベース盤
２１  ドレッサ砥石
２３  ドレッサーカバー
Ｗ  製品ワーク
ＤＷ  ダミーワーク
Ｄｉｍ  座標軸
【図１】
0005883581.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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