(57)【要約】  熱可塑性プラスチック材から中空体(１２)、特にプラスチック製燃料タンクを製造する方法。可塑化プラスチックからなるウェブ状又は帯状パリソン(８)を、成形キャビティを形成する分割構造の成形金型(２ａ，２ｂ，３)内で膨張させてキャビティ内面に接面させることで中空体を成形する。互いに相補的な形状の二つの分割シェル(１０ａ，１０ｂ)を成形の初期段階で中間製品として成形する。次いで中間製品の両分割シェルが互いに離間した組込位置にあるときに互いに向き合う各分割シェルの内面にそれぞれ少なくとも一つの組込部品(７)を配置固定し、この一対の組込部品同士は一つの組立ユニットへと結合できるように互いに相補的な結合構造を備えている。一対の組込部品が互いの相補的な結合構造で相互に係合又は結合されるように二つの分割シェル同士が接合される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性プラスチック材から特に燃料タンク向けの中空体を製造するに際し、可塑化されたプラスチックからなる二つのウェブ状又は帯状パリソンを、合体状態で一つの成形キャビティを形成する分割構造の成形金型内で膨張させることにより該成形キャビティの内面に接面させて前記中空体を成形する方法において、互いに接合されたときに前記中空体を形成する相補的な形状を備えた二つの分割シェルを成形プロセスの初期段階で中間製品として成形し、前記中空体内に組込部品を装着するために前記中間製品の二つの分割シェルが互いに離間した組込位置にあるときに互いに向き合う各分割シェルの内面にそれぞれ少なくとも一つの組込部品を配置固定し、その際に各分割シェルの内面に固定された少なくとも一対の組込部品同士が分割シェル同士の接合時に一つの組立ユニットへと結合できるように互いに相補的な結合構造を備えており、その後、前記一対の組込部品が互いの相補的な結合構造で相互に係合又は結合されるように二つの分割シェル同士を接合することを特徴とする熱可塑性プラスチック製中空体の成形法。
【請求項２】
両分割シェルの成形と接合を、パリソンを再加熱することなく一連の工程で実行することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
分割構造の成形金型内で二つのウェブ状又は帯状パリソンを成形し、この成形金型が分割金型としての少なくとも二つの外型と少なくとも一つの中型とを備え、これら分割金型が互いに開放位置と閉鎖位置とに移動可能であり、二つの外型が各分割シェルの外形輪郭を与える予め定められた内面形状の部分成形キャビティをそれぞれ形成し、中型が少なくとも一つの部品ホルダを内蔵し、各分割シェルの成形後に前記部品ホルダによって組込部品を各分割シェルの内面上に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
組込部品の配置後に中型を両外型の間から待避させ、次いで両外型同士を互いに接近させて閉じ、一方の分割シェル内と他方の分割シェル内に配置された少なくとも一対の組込部品を互いに係合又は結合することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
互いに相補的な結合構造を備えた一対の組込部品として、中空体の形状を安定化させる補強エレメントをそれぞれ用い、両分割シェルの接合操作によりこれら補強エレメント同士を互いに係合させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
互いに相補的な結合構造を備えた一対の組込部品として、それぞれ電気配線又は流体管路のコネクタ部分を保持する一対の保持部材を用い、これら保持部材に保持されたコネクタ部分同士が両分割シェルの接合操作により互いに連結されるように前記一対の保持部材を両分割シェルの内面に配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
互いに相補的な結合構造を備えた一対の組込部品として、相互に嵌合可能な外部構造を有する一対のスワール用組込部品を用いることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性プラスチック材から中空体を製造するための方法に関する。
【０００２】
本発明は特に、熱可塑性プラスチック材を押出ブロー成形によって一体的な中空体、特に自動車用のプラスチック製燃料タンクに成形するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ウェブ状又は帯状パリソンを用いて中空体の押出ブロー成形を行うことは基本的に知られている。これらの中空体は、例えばチューブ状の押出パリソンから切断又は分離されたウェブ状又は帯状パリソンを用いて成形することができる。同様に、チューブ形態を経由することなくウェブ状又は帯状に押し出されたパリソンを用いることも知られている。これらのウェブ状又は帯状パリソンは、押出機からマニピュレータによって取り出されて成形金型内に導入され、或いは押出機から直接に成形金型の開放間隙内に押し出される。
【０００４】
組込部品を内蔵する自動車用その他の燃料タンクを押出ブロー成形で製造する場合、通常はチューブ状パリソンを多層押し出しの形態で連続的又は断続的に垂下状に押し出し、押し出されたチューブ状パリソンが所要の長さに達したら、二つのブロー成形用分割金型で形成される成形キャビティの内部でパリソンを膨張させて直接的にブロー成形する。パリソンの膨張は、閉鎖されたブロー成形金型の内部キャビティ中でパリソン内のガス圧をパリソン外のガス圧よりも増加することによって行われる。
【０００５】
例えば燃料タンク内で燃料の気液分離を行うスワール用組込部品や、燃料ポンプユニット、各種検出器、或いはスワールポット等、各種の組込部品を燃料タンク内に取り付ける必要がある場合、組込部品は中空体の成形時に一緒にブロー成形するか、或いは中空体に設けられた組立穴を通して成形後の中空体の内部へ別工程の手作業で挿入することが可能である。中空体に設けられた組立穴を通して成形後の中空体の内部へ別工程の手作業で組込部品を挿入する後者の方法は種々の理由であまり望ましいものではなく、これは外部への炭化水素エミッションを防止する観点からタンク壁の開口部や穿孔部は極力避けるか、さもなければ極力少数且つ小さなものに制限する必要があるからである。また、このような別工程の手作業による組込作業を要する燃料タンクは製造コストが無視できないほど大きくなることも難点の一つである。
【０００６】
特に燃料タンクが比較的多くの凹凸部を含む複雑な三次元形状を有するものである場合には、上述のような手作業による組込部品の挿入取付作業は極めて困難である。
【０００７】
このような理由から、一体的な押出ブロー成形中空体に対する別の選択肢として、射出成形又は深絞り成形された二つの分割シェルから例えば燃料タンク等の中空体を製造可能な方法が知られている。この処理で得られる利点は、組込部品が開放状態の分割シェル内に容易に配置固定できることである。それぞれ組込部品を配置した各分割シェルは互いに溶接されて閉鎖中空体の燃料タンクとされる。この場合、組込部品の配置取り付けと組み立ては充分に自動化することができる。このようにして製造された燃料タンクにおいて問題となるのは分割シェル同士の結合個所の溶接部である。溶接部はタンク内で気化した炭化水素の潜在的漏洩箇所の候補であり、追加作業による完全な溶着継目シームの封止を必要とする。
【０００８】
相応のマニピュレータで二枚のウェブ状又は帯状パリソンを成形金型に導入してブロー成形することにより燃料タンクを製造する際に組込部品を予めタンク内部領域に配置しておくことも基本的には可能である。しかしながら、この場合、タンク内に配置される組込部品がタンクの横断面全幅に亘って延在してタンク内の対向内壁面にそれぞれ結合しなければならないときは製造コストが高くなる虞がある。この点については、例えば射出成形又は深絞り成形で予め作成された二つの分割シェルから燃料タンクを製作する場合も同様である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の課題は、ウェブ状又は帯状パリソンを押出ブロー成形して熱可塑性プラスチック製中空体を製造する際に僅かな組立コストで組込部品を内部に配置することのできる新規な方法を提供することであり、特に組込部品を内蔵させるための中空体の手作業及び機械作業による再加工を極く僅かとすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明によれば、熱可塑性プラスチック材から特に燃料タンク向けの中空体を製造するに際し、可塑化されたプラスチックからなる二つのウェブ状又は帯状パリソンを、合体状態で一つの成形キャビティを形成する分割構造の成形金型内で膨張させることにより該成形キャビティの内面に接面させて前記中空体を成形する方法において、互いに接合されたときに前記中空体を形成する相補的な形状を備えた二つの分割シェルを成形プロセスの初期段階で中間製品として成形し、前記中空体内に組込部品を装着するために前記中間製品の二つの分割シェルが互いに離間した組込位置にあるときに互いに向き合う各分割シェルの内面にそれぞれ少なくとも一つの組込部品を配置固定し、その際に各分割シェルの内面に固定された少なくとも一対の組込部品同士が分割シェル同士の接合時に一つの組立ユニットへと結合できるように互いに相補的な結合構造を備えており、その後、前記一対の組込部品が互いの相補的な結合構造で相互に係合又は結合されるように二つの分割シェル同士を接合することを特徴とする熱可塑性プラスチック製中空体の成形法によって解決される。
【００１１】
本発明の基本理念を要約すれば、押出機から押し出されて可塑化状態にある熱可塑性プラスチック材のウェブ状又は帯状パリソンから中空体を押出ブロー成形する際に、中空体の成形途中、即ち依然として可塑状態にあるウェブ状又は帯状パリソンに対するブロー成形の初期段階で中間製品として成形される二つの分割シェル内に一対の組込部品を配置固定し、両分割シェル同士を邂逅させて互いに接合するときにこれら一対の組込部品が相互に係合又は結合されるように各組込部品を構成しておくと共に分割シェル内での配置を位置決めしておき、その後、分割シェル同士の接合操作で内部の一対の組込部品が相互に係合又は結合されるようにすることにより、完成した中空体の横断面全幅に亘って組込部品を複雑な三次元構造でほぼ任意の配置形態に内蔵固定することを可能とするものである。
【００１２】
本発明の特に好適な実施形態によれば、両分割シェルの成形と接合は、パリソンを再加熱することなく一連の工程で実行される。
【００１３】
これにより、例えば互いに相補的な結合構造を有する一対の補強エレメント、スワール用組込部品、或いは管路又は電気配線のコネクタ部分の保持部材など、種々の対構成の組込部品を特別簡単な仕方で一つの組立ユニットに連結した形態で中空体内に配置固定することが可能となり、これら対構成の組込部品を組立ユニットとして中空体内の横断面全幅に亘って延在配置することができる。この場合、一対の補強エレメントは、例えば燃料タンク内の昇圧又は負圧に起因するタンク壁の変形に抗するに充分な強度で相互に連結可能である。
【００１４】
組込部品として互いに相補的な結合構造を有する一対の補強エレメントを用いた場合、両分割シェルを相互に接合して形成した中空体の対向壁同士をこれら補強エレメントにより相互に高い強度で結合することができ、従来技術のようにこの目的で金型内に配置した相応のスライダにより金型内で対向壁同士の溶接部を生成する必要はない。
【００１５】
本発明によれば、中空体内への付加的な組込部品の配置固定はブロー成形プロセスの途中で専ら中空体内領域に対して実行可能である。このための成形金型にはスライダが不要であり、金型構造を相応に一層単純化することができる。
【００１６】
本発明の更に好適な実施形態によれば、二つのウェブ状又は帯状パリソンが分割構造の成形金型内で成形され、この成形金型は分割金型としての少なくとも二つの外型と少なくとも一つの中型とを備え、これら分割金型は互いに開放位置と閉鎖位置とに移動可能であり、二つの外型が各分割シェルの外形輪郭を与える予め定められた内面形状の部分成形キャビティをそれぞれ形成し、中型が少なくとも一つの部品ホルダを内蔵し、各分割シェルの成形後に前記部品ホルダによって組込部品が各分割シェルの内面上に配置される。
【００１７】
この場合、有利には組込部品の配置後に中型が両外型の間から待避され、次いで両外型同士が互いに接近されて閉じられ、この両外型の閉鎖に伴って一方の分割シェル内と他方の分割シェル内に配置された少なくとも一対の組込部品が一つの組立ユニットへと互いに係合又は結合される。
【００１８】
本発明の別の好適な実施形態によれば、互いに相補的な結合構造を有する組込部品として中空体の形状を安定化させる一対の補強エレメントが用いられ、両分割シェルの接合操作により同時にこれらの補強エレメント同士が一つの組立ユニットへと互いに係合されてラッチされる。
【００１９】
本発明の更に別の好適な実施形態によれば、互いに相補的な結合構造を有する組込部品としてそれぞれ電気配線又は流体管路のコネクタ部分を保持する一対の保持部材が用いられ、これら保持部材に保持されたコネクタ部分同士が両分割シェルの接合操作により互いに連結されるように前記一対の保持部材が両分割シェルの内面に配置される。
【００２０】
更に、互いに相補的な結合構造を有する組込部品として、スワール用組込部品、有利には相互に嵌合可能な外部構造を有する一対のスワール用組込部品を用いることも可能である。
【００２１】
本発明の実施形態を添付図面と共に詳述すれば以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による方法の開始段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図２】図１の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図３】図２の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図４】図３の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図５】図４の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図６】図５の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図７】図６の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図８】図７の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図９】図８の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図１０】図９の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図１１】図１０の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図１２】図１１の次の段階における成形金型の様子を示す概略断面図である。
【図１３】互いに相補的な保持部材とこれに保持されるコネクタ部分との未結合時の様子を示す概略断面図である。
【図１４】図１３の保持部材とコネクタ部分との結合時の様子を示す概略断面図である。
【図１５】型閉操作で両分割シェルを接合したときに互いに係合する相補的な二つの補強エレメントを形成するタイバーの未係合時の様子を示す概略断面図である。
【図１６】図１５のタイバーの係合時の様子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１〜図１２に全体符号１で示すブロー成形金型が本発明による方法のさまざまなプロセス段階にあるときの様子を概略断面図で示してある。成形金型１は三分割構造のものであり、両側の二つの外型２ａ、２ｂと、その間の一つの中型３とを備えている。両側の外型２ａ、２ｂは、型開き又は型閉め操作に応じて相互に離反又は接近移動することができる。中型３は、外型２ａ、２ｂに対してこれら外型２ａ、２ｂの開閉移動方向と直交する方向に移動可能であり、それにより両外型の間に整列する作動位置と、両外型の間から直交方向に離反した待避位置との間で変位することができる。周知の通り、これらの分割金型は図示しない成形機本体のマウンティングプレートにそれぞれマウントされている。これらのマウンティングプレートも、同様に図示しない成形機本体のテーブルにスライド移動可能に取り付けられている。二枚のウェブ状又は帯状パリソン８を押し出す押出機も同様に簡略化のために図示を省略してある。実際には、例えば図１について言えば、図中で成形金型１の上方にそれぞれスロットダイを備えた二基の押出ヘッドが配置されている。これに代えて、押出機によって押し出されるチューブ状パリソンを押し出し中又は押し出し完了後に二つのウェブ状パリソンに切断又は分割し、これらのウェブ状パリソンをマニピュレータによって成形金型１内に導入することも可能である。
【００２４】
中型３の内部には一対の支持レール４が図示しないアクチュエータにより中型開口面に対して接近離反可能に配置されており、図示の例では簡略化のために各支持レール上に単に一つずつの部品ホルダ５ａ、５ｂがガイド支持され、各部品ホルダは空圧シリンダ６により支持レール４に沿って変位可能である。支持レールのアクチュエータも含めて、空圧シリンダの代わりに油圧シリンダを用いてもよいことは述べるまでもない。
【００２５】
図１に示す段階では中型３が待避位置にあり、外中型はこの待避位置から外型２ａ、２ｂの開閉移動方向と直交する方向へ移動することが可能である。待避位置において中型内部の部品ホルダ５ａ、５ｂに組込部品７が装着される（図２）。次の段階で中型３は外型２ａ、２ｂの間の作動位置に移動して両外型と整列する。次の段階では可塑状態の二枚のウェブ状パリソン８が中型３と開放状態の両外型２ａ、２ｂとの間の各間隙にそれぞれ挿入配置される。この挿入配置は、既に述べたように図中で各間隙の上方に配置されている二つのスロットダイからそれぞれウェブ状パリソンを垂下状に押し出すことによって果たすことができる。これに代えて押出機を成形金型１から空間的に側方へ離れた位置に配置し、押出機から押し出されたウェブ状パリソン８を適宜なマニュピレータで掴んで前記各間隙にそれぞれ垂下状に配置することも可能である。
【００２６】
燃料タンクを製造するためのパリソン８は、炭化水素障壁層を含み多層共押出パリソンとすべきである。炭化水素障壁層として好適なプラスチック材としては、例えばＥＶＯＨ（エチレン‐ビニル‐アルコール共重合体）を挙げることができる。
【００２７】
各パリソン８が所要の長さで外型２ａ、２ｂと中型３との間の各間隙にそれぞれ垂下状に配置されると、両側の外型２ａ、２ｂが中型３に接して閉鎖される。次の段階では両パリソン８が中型内部のガス圧増加操作により膨張され（図６参照）、それにより各パリソンは各外型２ａ、２ｂの部分キャビティ内面９ａ、９ｂに全面で押し付けられる。
【００２８】
特に図７から判るように支持レール４は左右二本に分かれており、パリソン膨張に続く次の段階では左右の支持レール４が図示しないアクチュエータによって互いに離反する方向、即ちそれぞれ外型２ａ、２ｂへ向かう方向へ移動される。次の段階では部品ホルダ５ａ、５ｂに配置されている各組込部品７が空圧シリンダ６の作動によってそれぞれ外型２ａ、２ｂへ向かう方向へ押し出され、既に成形されているが未だ塑性状態の各分割シェル１０ａ、１０ｂの内壁面に押し付けられる。組込部品７を分割シェル１０ａ、１０ｂの未だ塑性状態の内壁に結合する方法は種々の方式がある。ここでは、両者の素材同士の熱融着又は摩擦接合による結合方式が利用可能である。また、例えば組込部品７とシェル内壁との間にホットメルト材又は接着剤を介在させても両者の固定結合は達成可能である。本発明による方法では、この結合は未だ加熱状態にある成形金型内で処理されるので、押し出し後のパリソンには中空体への成形完了に至るまで付加的な加熱を加える必要がなく、従って余分なエネルギー消費無しに組込部品の溶着による結合が果たせる点は考慮に値するものである。
【００２９】
図７に示すように、各支持レール４上の部品ホルダ５ａ、５ｂは、組込部品７を各分割シェル１０ａ、１０ｂの内壁に固着する段階において、各部品ホルダ５ａ、５ｂがそれぞれ保持する組込部品７と共に外型２ａ、２ｂと中型３との間の各分離面１１から張り出すように位置決めされている。図示の例において、この分離面１１は単純な平面として示されているが、当業者であれば基本的に分割金型間の分離面が複雑な三次元形状をとる間合いも「分離面」として理解するはずである。
【００３０】
次の段階で各支持レール４と部品ホルダ５ａ、５ｂが出発位置に復帰移動されると（図８）、外型２ａ、２ｂが分割シェルと共に相互に開かれ（図９）、続いて中型３が外型２ａ、２ｂの間の作動位置から待避位置に復帰移動されると、外型２ａ、２ｂは図１１に示すように障害無く相互に接近移動して閉じられる。外型２ａ、２ｂが相互に閉じられるときには、一方で分割シェル１０ａ、１０ｂ同士が周縁部で接合されて完成品１２とされると共に、他方でそれぞれ分割シェル１０ａ、１０ｂ内に配置された組込部品７同士が互いに一つの組立ユニットへと結合される。この結合は、後述するように種々の方式で果たすことができる。
【００３１】
図１２は、開放された成形金型１からの完成品１２の最終的な取出段階を示している。
【００３２】
組込部品７の具体的な一例を図１３及び図１４に示す。互いに相補的な結合構造を有する組込部品７としての保持部材１３ａ、１３ｂは上述のようにして分割シェル１０ａ、１０ｂの内壁に配置固定される。一方の保持部材１３ａは管路のコネクタソケット部分１４ａを受容保持し、他方の保持部材１３ｂは管路のコネクタプラグ部分１４ｂを受容保持する。コネクタソケット部分１４ａと、コネクタプラグ部分１４ｂは、外型２ａ、２ｂ同士の型閉め時（図１０と図１１）に互いに連結が完了するように保持部材１３ａ、１３ｂに保持されている。当業者であれば理解できるように、このために必要となるのは、外型２ａ、２ｂ同士の型閉め時に確実な連結が果たされるようにそれぞれコネクタ部分を適正に保持した保持部材１３ａ、１３ｂ、即ち組込部品７を、それぞれ支持レール上の部品ホルダによって各分割シェル１０ａ、１０ｂ内壁に位置決めして配置固定することである。この場合、例えば図１５及び図１６に示す別の具体例で明らかなように、互いに結合されるべきコネクタ部分自体には相応の公差を与えておくことができる。
【００３３】
図１５に示す組込部品７は、係止ピン１５ａとこれを受け入れる係合スリーブ１５ｂとからなる補強エレメントとしてのタイバーである。係止ピン１５ａは長手方向に配列された一連の係止突起１６ａを備え、係合スリーブ１５ｂは対応する一連の係止凹部１６ｂを備えている。このようなタイバーの両部品は、分割シェル同士の接合に先立って正確に対向配置されるように各分割シェル１０ａ、１０ｂの内壁に相互に位置決めされて配置固定される。外型２ａ、２ｂ同士が閉じられると、係止ピン１５ａは対向配置された係合スリーブ１５ｂ内に嵌入し、その係止突起１６ａが係合スリーブの対応する係止凹部１６ｂに係合してラッチされる。このようにして完成品では対向壁を構成する分割シェル１０ａ、１０ｂ同士が一つの組立ユニットを形成する補強エレメントにより分離不能に相互連結され、中空体の形状安定性が補強される。
【符号の説明】
【００３４】
１：成形金型
２ａ、２ｂ：外型
３：中型
４：支持レール
５ａ、５ｂ：部品ホルダ
６：空圧シリンダ
７：組込部品
８：パリソン
９ａ、９ｂ：部分キャビティ内面
１０ａ、１０ｂ：分割シェル
１１：分離面
１２：完成品
１３ａ、１３ｂ：保持部材
１４ａ：コネクタソケット部分
１４ｂ：コネクタプラグ部分
１５ａ：係止ピン
１５ｂ：係合スリーブ
１６ａ：係止突起
１６ａ：係止凹部
【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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【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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【国際調査報告】
2009542480.tif 000019
2009542480.tif 000020
2009542480.tif 000021
2009542480.tif 000022
2009542480.tif 000023
2009542480.tif 000024