(57)【要約】【課題】  より優れた耐摩耗性を有してさらなる長寿命化を図ることができる歯車装置及びこれを利用する調和型減速機を提供する。【解決手段】  互いに噛み合うプラスチックス製のフレックススプライン１２とサーキュラスプライン１１とを備えた調和型減速機において、フレックススプライン１２の外歯１２ａの歯面が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂又は縮合多環多核芳香族系樹脂からなり、サーキュラスプライン１１の内歯１１ａの歯面が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、縮合多環多核芳香族系樹脂のいずれかからなる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛み合うプラスチックス製の第一の歯車と第二の歯車とを備えた歯車装置において、
前記第一の歯車の歯面が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂又は縮合多環多核芳香族系樹脂からなり、
前記第二の歯車の歯面が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、縮合多環多核芳香族系樹脂のいずれかからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第一の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記第一の歯車が、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかにポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記第一の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかに縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記第二の歯車が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂又はポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記第二の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂のいずれかにポリフェニレンサルファイド系樹脂を被覆したものからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項７】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記第二の歯車が、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかにポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項８】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記第二の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかに縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなる
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、
前記第一の歯車の歯面及び前記第二の歯車の歯面の少なくとも一方が、カーボン又はメタル製のファイバ又はチップを含有している
ことを特徴とする歯車装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかの歯車装置を利用する調和型減速機であって、
前記第一の歯車がフレックススプラインであり、
前記第二の歯車がサーキュラスプラインである
ことを特徴とする調和型減速機。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記フレックススプラインを回転させるウエーブジェネレータに送風フィンを設けた
ことを特徴とする調和型減速機。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記サーキュラスプライン及び前記フレックススプラインに通風孔が形成されている
ことを特徴とする調和型減速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに噛み合うプラスチックス製の第一の歯車と第二の歯車とを備えた歯車装置及びこれを利用する調和型減速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに噛み合うプラスチックス製の第一の歯車と第二の歯車とを備えた歯車装置においては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等のプラスチックス材料を歯車に用いたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−００８５４２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したようなプラスチック材料を歯車に用いた歯車装置においては、より優れた耐摩耗性を有してさらなる長寿命化を図ったものが強く求められており、特に、調和型減速機においては、当該要求が極めて強かった。
【０００５】
このようなことから、本発明は、より優れた耐摩耗性を有してさらなる長寿命化を図ることができる歯車装置及びこれを利用する調和型減速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る歯車装置は、互いに噛み合うプラスチックス製の第一の歯車と第二の歯車とを備えた歯車装置において、前記第一の歯車の歯面が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂又は縮合多環多核芳香族系樹脂からなり、前記第二の歯車の歯面が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、縮合多環多核芳香族系樹脂のいずれかからなることを特徴とする。
【０００７】
第二番目の発明に係る歯車装置は、第一番目の発明において、前記第一の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなることを特徴とする。
【０００８】
第三番目の発明に係る歯車装置は、第一番目の発明において、前記第一の歯車が、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかにポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものからなることを特徴とする。
【０００９】
第四番目の発明に係る歯車装置は、第一番目の発明において、前記第一の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかに縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなることを特徴とする。
【００１０】
第五番目の発明に係る歯車装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記第二の歯車が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂又はポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなることを特徴とする。
【００１１】
第六番目の発明に係る歯車装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記第二の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂のいずれかにポリフェニレンサルファイド系樹脂を被覆したものからなることを特徴とする。
【００１２】
第七番目の発明に係る歯車装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記第二の歯車が、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかにポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものからなることを特徴とする。
【００１３】
第八番目の発明に係る歯車装置は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記第二の歯車が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかに縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなることを特徴とする。
【００１４】
第九番目の発明に係る歯車装置は、第一番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記第一の歯車の歯面及び前記第二の歯車の歯面の少なくとも一方が、カーボン又はメタル製のファイバ又はチップを含有していることを特徴とする。
【００１５】
また、前述した課題を解決するための、第十番目の発明に係る調和型減速機は、第一番目から第九番目の発明のいずれかの歯車装置を利用する調和型減速機であって、前記第一の歯車がフレックススプラインであり、前記第二の歯車がサーキュラスプラインであることを特徴とする。
【００１６】
第十一番目の発明に係る調和型減速機は、第十番目の発明において、前記フレックススプラインを回転させるウエーブジェネレータに送風フィンを設けたことを特徴とする。
【００１７】
第十二番目の発明に係る調和型減速機は、第十一番目の発明において、前記サーキュラスプライン及び前記フレックススプラインに通風孔が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機によれば、互いに噛み合う第一の歯車の歯面と第二の歯車の歯面とが各々上述したような各種の材料からなるので、より優れた耐摩耗性を発現することができ、さらなる長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
［第一番目の実施形態］
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、調和型減速機の概略構成図である。
【００２１】
図１に示すように、内周面に内歯１１ａを一体的に設けられて固定保持された円筒型をなす内歯歯車であるサーキュラスプライン１１の内部には、外周面に外歯１２ａを一体的に設けられた可撓性を有する円筒型の外歯歯車であるフレックススプライン１２が配設されており、当該フレックススプライン１２は、その外径が上記サーキュラスプライン１１の内径よりも小さくなっていると共に、外歯１２ａの歯数が上記サーキュラスプライン１１の内歯１１ａの歯数よりも２ｎ（ｎは正の整数）だけ少なくなっている。
【００２２】
前記フレックススプライン１２の内側には、棒状のウエーブジェネレータ１３が配設されており、当該ウエーブジェネレータ１３は、当該フレックススプライン１２を内側から外側に向けて突っ張って当該フレックススプライン１２の前記外歯１２ａの一部を前記サーキュラスプライン１１の内歯１１ａに噛み合わせるように当該フレックススプライン１２を楕円筒形に変形させるようになっている。
【００２３】
前記ウエーブジェネレータ１３には、入力軸１４が前記フレックススプライン１２と同軸をなすようにして連結されている。前記フレックススプライン１２の軸心部分には、出力軸１５が連結されている。
【００２４】
また、第一の歯車であるフレックススプライン１２は、少なくとも外歯１２ａの歯面が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂又は縮合多環多核芳香族系樹脂からなっている。すなわち、フレックススプライン１２は、例えば、全体がポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなるものや、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかを母材にして、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものや、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかを母材にして、縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなっている。
【００２５】
他方、第二の歯車であるサーキュラスプライン１１は、少なくとも内歯１１ａの歯面が、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、縮合多環多核芳香族系樹脂のいずれかからなっている。すなわち、サーキュラスプライン１１は、例えば、ポリフェニレンサルファイド系樹脂又はポリエーテル芳香族ケトン系樹脂からなるものや、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂のいずれかを母材にして、ポリフェニレンサルファイド系樹脂を被覆したものや、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかを母材にして、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂を被覆したものや、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂のいずれかを母材にして、縮合多環多核芳香族系樹脂を被覆したものからなっている。
【００２６】
ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂は、ベースとなるポリエーテル芳香族ケトンが、高分子量タイプ（分子量：約１．１×１０5程度、４００℃溶融粘度：約４５００ｋＮｓ／ｍ2程度）や、高分子量タイプと低分子量タイプ（分子量：８．５×１０4程度、４００℃溶融粘度：約１５００ｋＮｓ／ｍ2程度）との混合物が挙げられ、ベースとなるポリエーテル芳香族ケトン（４０〜９０重量％）に対して、チタン酸カリウム繊維や芳香族ポリアミド繊維やカーボン繊維等の繊維状充填物を含有（５〜３０重量％）すると共に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の固体潤滑剤を含有（５〜３０重量％）していると好ましい。
【００２７】
ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系樹脂は、ベースとなるＰＰＳ（４０〜９０重量％）に対して、チタン酸カリウム繊維や芳香族ポリアミド繊維やカーボン繊維等の繊維状充填材を含有（５〜３０重量％）すると共に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の固体潤滑剤を含有（５〜３０重量％）していると好ましい。
【００２８】
縮合多環多核芳香族（ＣＯＰＮＡ）系樹脂は、黒鉛やガラス繊維等を含有していると好ましい（例えば、株式会社大西ライト工業所製「ＳＫレジン（商品名）」等）。
【００２９】
このような本実施形態に係る調和型減速機１０においては、入力軸１４に回転力が加わると、フレックススプライン１２の外歯１２ａの一部をサーキュラスプライン１１の内歯１１ａに噛み合わせているウエーブジェネレータ１３が当該入力軸１４と一体的に回転することにより、フレックススプライン１２がサーキュラスプライン１１に対して相対的に回転し、出力軸１５が回転駆動される。
【００３０】
ここで、フレックススプライン１２の外歯１２ａの歯数がサーキュラスプライン１１の内歯１１ａの歯数よりも２ｎ（ｎは正の整数）だけ少なくなっているため、出力軸１５は、入力軸１４に加えられた回転数よりも少ない回転数で回転する。これにより、入力軸１４に入力する回転速度を減速して出力軸１５から出力することができる。
【００３１】
このとき、サーキュラスプライン１１の内歯１１ａの歯面及びフレックススプライン１２の外歯１２ａの歯面が、上述したような材料からなっているので、耐摩耗性を向上させて発熱の抑制及び繰り返し疲労を低減することができ、さらなる長寿命化を図ることができる。
【００３２】
また、フレックススプライン１２の少なくとも外歯１２ａの歯面が、高分子量タイプ（分子量：約１．１×１０5程度、４００℃溶融粘度：約４５００ｋＮｓ／ｍ2程度）のポリエーテル芳香族ケトン系樹脂（高耐熱強度性）からなり、サーキュラスプライン１１の少なくとも内歯１１ａの歯面が、繊維状充填材を含有すると共に固体潤滑剤を含有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系樹脂（相手材への機械的損傷性が低い）からなると、耐摩耗性をより向上させて発熱の抑制及び繰り返し疲労をより低減することができ、さらなる長寿命化をより図ることができる。
【００３３】
また、フレックススプライン１２の少なくとも外歯１２ａの歯面が、固体潤滑剤を含有しているポリエーテル芳香族ケトン系樹脂（高耐摩耗性）からなり、サーキュラスプライン１１の少なくとも内歯１１ａの歯面が、繊維状充填材を含有すると共に固体潤滑剤を含有するポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）系樹脂（相手材への機械的損傷性が低い）からなると、耐摩耗性をより向上させて発熱の抑制及び繰り返し疲労をより低減することができ、さらなる長寿命化をより図ることができる。
【００３４】
また、フレックススプライン１２の少なくとも外歯１２ａの歯面が、固体潤滑剤を含有しているポリエーテル芳香族ケトン系樹脂（高耐摩耗性）からなり、サーキュラスプライン１１の少なくとも内歯１１ａの歯面が、繊維状充填材を含有すると共に固体潤滑剤を含有するポリエーテル芳香族ケトン系樹脂（高耐摩耗性）からなると、耐摩耗性をより向上させて発熱の抑制及び繰り返し疲労をより低減することができ、さらなる長寿命化をより図ることができる。
【００３５】
また、サーキュラスプライン１１やフレックススプライン１２の全体又は母材が、ポリエーテル芳香族ケトン系樹脂（高耐熱強度性）からなると、サーキュラスプライン１１やフレックススプライン１２の強度をさらに高めることができるので、曲げ疲労に対する効果を向上させることができる。
【００３６】
他方、サーキュラスプライン１１やフレックススプライン１２の母材が、ポリアセタール系樹脂やポリアミド系樹脂やポリフェニレンサルファイド系樹脂からなると、サーキュラスプライン１１やフレックススプライン１２のコストを抑えることができ、低コスト化を図ることができる。
【００３７】
［第二番目の実施形態］
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、調和型減速機の概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施形態で説明した部分と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３８】
図２に示すように、ウエーブジェネレータ１３には、送風フィン２６が複数立設されている。サーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２には、通風孔２１ｂ，２２ｂが複数形成されている。
【００３９】
また、サーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２は、熱伝導率の高いカーボン又はメタル製のファイバ又はチップを全体に含有している。
【００４０】
このような本実施形態に係る調和型減速機２０においては、入力軸１４に回転力が加わると、前述した第一番目の実施形態に係る調和型減速機１０の場合と同様に、ウエーブジェネレータ１３及びフレックススプライン１２を介して出力軸１５を入力軸１４よりも小さい回転速度で回転駆動することができる。
【００４１】
このとき、ウエーブジェネレータ１３の回転に伴って、前記送風フィン２６から風が送られ、前記サーキュラスプライン１１及び前記フレックススプライン１２が風冷されるので、サーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２は、作動による発熱が除去され、熱による強度低下が抑制される。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る調和型減速機２０によれば、前述した第一番目の実施形態に係る調和型減速機１０の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、第一番目の実施形態に係る調和型減速機１０の場合よりも、発熱の抑制及び繰り返し疲労をさらに低減することができ、さらなる長寿命化を図ることができる。
【００４３】
また、サーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２に通風孔２１ｂ，２２ｂが形成されているので、放熱効果をさらに高めることができ、発熱の抑制効果をより高めることができる。
【００４４】
また、サーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２が、熱伝導率の高いカーボン又はメタル製のファイバ又はチップを含有しているので、放熱効果をさらに高めることができ、発熱の抑制効果をより高めることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、カーボン又はメタル製のファイバ又はチップを全体に含有しているサーキュラスプライン１１及びフレックススプライン１２を適用するようにしたが、サーキュラスプライン１１の内歯１１ａの歯面及びフレックススプライン１２の外歯１２ａの歯面の少なくとも一方がカーボン又はメタル製のファイバ又はチップを含有していれば、放熱効果の向上を図ることができる。
【００４６】
［他の実施形態］
前述した第一、二番目の実施形態では、調和型減速機に適用した場合について説明したが、本発明は、これに限らず、互いに噛み合うプラスチックス製の第一の歯車と第二の歯車とを備えた歯車装置であれば、前述した第一、二番目の実施形態の場合と同様にして適用することができる。
【実施例】
【００４７】
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機の効果を確認するために行った試験を以下に説明する。
【００４８】
［試験Ａ］
〈試験方法〉
下記の表１に記載した材料からなる歯車１〜５を各種組み合わせて歯車試験機により噛み合わせて回転試験を行い（試験Ａ１〜Ａ４）、試験後の摩耗量を測定した。
【００４９】
【表１】
2006132726.tif 000003
【００５０】
なお、ポリエーテル芳香族ケトン（高分子量タイプ）は、ビクトレックス社製「ＰＥＥＫ  ４５０Ｇ（商品名）」、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）は、東レ社製「トレリナ  Ａ９００（商品名）」、ポリアセタール（ＰＯＭ）は、ポリプラスチックス社製「ジュラコン  ＮＷ０２（商品名）」、ポリアミド（ＰＡ）は、クラレ社製「ジェネスタ  N１００１Ａ（商品名）」、固体潤滑剤は、旭硝子社製ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）「フルオン  Ｌ１６９Ｊ（商品名）」、繊維状充填材は、帝人社製芳香族ポリアミド繊維「テクノーラ（商品名）」（繊維径：１２μｍ、繊維長：３ｍｍ）を用いた。
【００５１】
〈試験条件〉
・歯車歯数：３０
・歯車モジュール：１
・グリース：なし
・バックラッシ：０．２ｍｍ
・入力回転数：８００ｒｐｍ
・負荷トルク：０．６Ｎｍ
・負荷時間：５０時間
【００５２】
〈試験結果〉
試験結果を下記の表２に示す。
【００５３】
【表２】
2006132726.tif 000004
【００５４】
上記表２からわかるように、駆動歯車に歯車１（ポリエーテル芳香族ケトン）を用いた場合、従動歯車に歯車２，３（ＰＰＳ）を用いると（試験Ａ１，Ａ２）、従動歯車に歯車４（ＰＯＭ）を用いたとき（試験Ａ３）よりも摩耗量が非常に少なく、従動歯車に歯車５（ＰＡ）を用いたとき（試験Ａ４）よりも摩耗量が著しく少なかった。
【００５５】
［試験Ｂ］
〈試験方法〉
下記の表３に記載した材料からなる歯車６〜９を各種組み合わせて歯車試験機により噛み合わせて回転試験を行い（試験Ｂ１〜Ｂ４）、試験後の摩耗量を測定した。
【００５６】
【表３】
2006132726.tif 000005
【００５７】
なお、ポリエーテル芳香族ケトン（高分子量タイプ）は、ビクトレックス社製「ＰＥＥＫ  ４５０Ｐ（商品名）」、ポリエーテル芳香族ケトン（低分子量タイプ）は、ビクトレックス社製「ＰＥＥＫ  １５０Ｐ（商品名）」、それ以外は、試験Ａと同一のものを用いた。
【００５８】
〈試験条件〉
・負荷トルク：１．２Ｎｍ
・負荷時間：１２０時間
・その他は試験Ａと同一
【００５９】
〈試験結果〉
試験結果を下記の表４に示す。
【００６０】
【表４】
2006132726.tif 000006
【００６１】
上記表４からわかるように、試験Ｂ１〜Ｂ４は、いずれも摩耗量が非常に少なかった。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る歯車装置及びこれを利用する調和型減速機は、より優れた耐摩耗性を有してさらなる長寿命化を図ることができることから、産業上、極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る調和型減速機の第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る調和型減速機の第二番目の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  調和型減速機
１１  サーキュラスプライン
１１ａ  内歯
１２  フレックススプライン
１２ａ  外歯
１３  ウエーブジェネレータ
１４  入力軸
１５  出力軸
２０  調和型減速機
２１ｂ  通風孔
２２ｂ  通風孔
２６  送風フィン
【図１】
2006132726.tif 000007
【図２】
2006132726.tif 000008