(57)【要約】  【課題】  ワークの形状にかかわらずスパッタ付着防止液をムラなく付着させながら、スパッタ付着防止液を無駄なく用い、かつ、スパッタ付着防止効果を最大限に引き出すことができるスパッタ付着防止装置とスパッタ付着防止方法を提供すること。  【解決手段】  スパッタ付着防止装置１では、溶接作業時に発生するスパッタの付着を防止するためにワーク７にスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止装置として、スパッタ付着防止液２が貯留される液槽３と、該液槽３の上方に配設されて液槽３内への下降上昇手段を備えたワーク支持体４とから構成し、前記ワーク支持体４に仮置きされたワーク７をワーク支持体４ごと液槽３内のスパッタ付着防止液２に浸漬するようにした。液槽３には冷却装置を設けて、スパッタ付着防止液２のみならずワーク７をも冷却するとよい。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接作業時に発生するスパッタの付着を防止するためにワークにスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止装置であって、スパッタ付着防止液が貯留される液槽と、該液槽の上方に配設されて液槽内への下降上昇手段を備えたワーク支持体とからなり、前記ワーク支持体に仮置きされたワークをワーク支持体ごと液槽内のスパッタ付着防止液に浸漬するよう構成されてなるスパッタ付着防止装置。
【請求項２】
液槽は、スパッタ付着防止液を冷却するための冷却装置を備えてなる請求項１記載のスパッタ付着防止装置。
【請求項３】
ワーク支持体が、上面側が開口した籠状体である請求項１又は２いずれかに記載のスパッタ付着防止装置。
【請求項４】
スパッタ付着防止液の液面に向けたエアノズルが配設されてなる請求項１ないし３いずれかに記載のスパッタ付着防止装置。
【請求項５】
溶接作業時に発生するスパッタの付着を防止するためにワークにスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止方法であって、あらかじめ液槽内にスパッタ付着防止液を冷却貯留しておき、該液槽の上方に設けられたワーク支持体にワークを仮置きした後、ワーク支持体ごとスパッタ付着防止液内に完全に没入してワークを浸漬・冷却し、次いで上昇させスパッタ付着防止液から引き上げたワーク支持体よりワークを取り出して、直ちに溶接機に装着し溶接作業に移行することを特徴とするスパッタ付着防止方法。
【請求項６】
スパッタ付着防止液に浸漬・冷却させたワークを取り出す際に、スパッタ付着防止液の液面に向けたエアノズルから噴出させたエアによって液面上の浮遊物を除去することを特徴とする請求項５記載のスパッタ付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接作業時に発生するスパッタ（溶接粕）がワーク（被溶接物）に付着することを防止するために、ワークの表面にスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止装置と、スパッタ付着防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接作業時には、スパッタ（溶けた鉄）が周辺に飛び散る。このスパッタがワークに付着すると、製品として組み立てる際に障害となったり、組み上がった後に脱落して機構部分等に咬み込むといった不具合を生じることがある。そこで、従来はチゼル等の手動工具を用いて、ワークに打撃を与えてスパッタを分離したり、ワークの表面をブラシ研磨してスパッタを取り除く等していた。しかし、これらの方法ではスパッタの除去作業に多大な労力を必要とするばかりか、ワークが傷付いたり、変形したりするおそれが高い。そこで、こうした後処理的方法によることなくスパッタの付着を防止するために、従来はスパッタ付着防止液をワークに手作業で塗布していたが、専用の装置や方法も種々提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、溶接ロボットのアームに溶接用の電極とスプレイ装置を取付け、溶接作業に先立ってワーク表面にスパッタ付着防止液を散布し、該付着防止液が乾燥しないうちに溶接作業を行うスパッタ付着防止溶接装置が記載されている。この装置を使用すると、ワークや電極の表面にスパッタが付着しても、その付着力が弱く、容易に除去することができるとされている。
【０００４】
また、特許文献２においては、溶接処理前に鋼板上の溶接部及びその近傍に油を塗布した後、溶接処理を行う溶接方法において、上記油として水溶性の油を使用し、純水にて薄めた油を塗布することを特徴とする溶接方法が記載されている。この方法によると、油に比熱の大きい水が含まれているので、少量で溶接時における冷却効果が高められ、スパッタの除去率が向上するとされている。
【０００５】
さらにまた、特許文献３においては、部品相互の溶接時に、溶接部周辺のスパッタが付着する部位に沿って、該スパッタを冷却するガスを流すようにしたことを特徴とする溶接時のスパッタ付着抑制方法が記載されている。この方法によると、スパッタの溶接部周辺への付着力が低下し、付着を抑制することができるとされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２７７７４３号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開平８−１０３８７７号公報（請求項１、[0005]）
【特許文献３】特開平７−７５８９１号公報（請求項１、[0008]）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、スプレイ装置を使用する前記特許文献１に記載された溶接装置では、スパッタ付着防止液の塗布ムラが生じやすいという欠点があった。スパッタ防止液を均一かつ十分に塗布するためには、スプレイ装置をワーク表面に沿って動かしたり、スパッタ付着防止液を多めに散布すればよいと考えられるが、工数が増加して生産性の低下を招いたり、本来の必要量以上に余分なスパッタ付着防止液を塗布することから液の無駄が多く、ひいては生産コストアップを招く不都合があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された溶接方法でも塗布ムラが生じやすいことに変わりないし、塗布ムラを防止するために純水で薄めた水溶性油を多量に散布すると、同様に材料面又は後処理面におけるコストアップを招く不都合があった。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載された溶接方法は、スパッタ付着防止液を使用しない点では経済的であるかも知れないが、新たにガスの管理が必要となるし、ガス供給管などガス流路を確保するために装置が複雑化することは避けられないから、多様な形状の部品を少量受注生産する近年の溶接作業には不向きであるという欠点もあった。
【００１０】
そこで本発明では、いかなる形状のワークに対してもスパッタ付着防止液をムラなく付着させながらスパッタ付着防止液を無駄なく用い、かつ、スパッタ付着防止効果を最大限に引き出すことのできるスパッタ付着防止装置とスパッタ付着防止方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記所期の課題解決のために、本発明に係るスパッタ付着防止装置では、溶接作業時に発生するスパッタの付着を防止するためにワークにスパッタ付着防止液を塗布するスパッタ付着防止装置として、スパッタ付着防止液が貯留される液槽と、該液槽の上方に配設されて液槽内への下降上昇手段を備えたワーク支持体とから構成し、前記ワーク支持体に仮置きされたワークをワーク支持体ごと液槽内のスパッタ付着防止液に浸漬するようにした。
【００１２】
ワークをワーク支持体ごと液槽内のスパッタ付着防止液に浸漬することで、いかなる形状をしたワークであっても万遍なくスパッタ付着防止液が塗布されるし、ワークを取り出すためにワーク支持体を上昇させると、ワークに付着した余分なスパッタ付着防止液は液槽に自然落下し再利用されることになるわけである。
【００１３】
ここで、液槽には、スパッタ付着防止液を冷却するための冷却装置を設けることができる。スパッタ付着防止液のみならず、液中に浸漬されたワークをも冷却し溶接装置に装着した際には常温以下の低温状態にあるようにすることで、より一層スパッタの付着等を抑制できる。
【００１４】
ワーク支持体は、これをラック状に形成して１個ないし多数個のワークを懸架させるように構成してもよいし、逐一懸架させるための手間と時間を省くべく、上面側が開口した籠状体としてもよい。籠状体は、少なくとも底面に多数の透孔が穿設されており、上昇させ液槽から引き上げた際にはスパッタ付着防止液を液槽に貫流自在とするものであれば、様々な形状のものを採用しうる。
【００１５】
さらに、前記スパッタ付着防止装置には、スパッタ付着防止液の液面に向けたエアノズルを配設することもできる。ワークには成形時に使用したプレス加工油が付着していることが多いので、スパッタ付着防止液にそのままワークを浸漬すると、液面にプレス加工油が浮遊することがある。多数個のワークをまとめて浸漬した場合にはとくに油が浮遊することが多いので、そのままワーク支持体を液槽から引上げると、液面に浮遊していたプレス加工油等がワークに再付着して後工程に支障をきたすおそれがある。そこで、エア噴射を行って液面に浮いたプレス加工油を液槽縁部に吹き流し、ワークへの再付着を防止するよう構成したのである。
【００１６】
しかるに、前記エアノズルは、液槽の縁部等に固定しておき、液面に対して斜め方向からエア噴射を行うように構成してもよいが、エア噴出口がスパッタ付着防止液の液面中央部に位置するように、かつ、スパッタ付着防止液の液面に対して垂直方向に向けて配設しておくと、浮遊物を均等に吹き流すことができる。この場合、エアノズルをワーク支持体の上方に固定し、ともに下降上昇するように構成しておけば、スパッタ付着防止液面からワークが露出する直前において、液面に最も近い位置からエア噴射を行うことができる。エア噴射によって液槽縁部に吹き流した浮遊物は、灰汁取りの要領にて網等を用いて適宜掬い取ればよい。
【００１７】
次に、本発明に係るスパッタ付着防止方法では、溶接作業時に発生するスパッタの付着を防止するべくワークにスパッタ付着防止液を塗布する方法として、あらかじめ液槽内にスパッタ付着防止液を冷却貯留しておき、該液槽の上方に設けられたワーク支持体にワークを仮置きした後、ワーク支持体ごとスパッタ付着防止液内に完全に没入させてワークを浸漬・冷却し、次いで上昇させスパッタ付着防止液から引き上げたワーク支持体よりワークを取り出して、直ちに溶接機に装着し溶接作業に移行することとした。
【００１８】
また、前記スパッタ付着防止方法において、スパッタ付着防止液に浸漬・冷却させたワークを取り出す際に、スパッタ付着防止液の液面に向けたエアノズルから噴出させたエアによって液面上の浮遊物を取り除くことにして、ワークに付着していたプレス加工油等がワークに再付着することを防止したのである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るスパッタ付着防止装置では、ワークをスパッタ付着防止液中に浸漬してしまうことによって、ワークの表面にムラなくスパッタ付着防止液を塗布することが可能となる一方、ワークを引き上げると余分なスパッタ付着防止液は確実に液槽中に流れ落ちて回収される結果、スパッタ付着防止液を無駄なく有効に活用することができる。また、スパッタ支持体ごとスパッタ付着防止液中に浸漬するので、予めまとまった数量のワークを一度に投入しておき、溶接機へのワーク装着作業とタイミングを合わせてスパッタ支持体を上昇させ、必要個数のワークのみを取り出した後にスパッタ支持体を下降させて次のワーク取り出し時まで液中に浸漬しておくなど、作業手順の効率化を図ることも容易である。
【００２０】
また、スパッタ付着防止液を貯留している液槽に冷却装置を設けて、液中に浸漬されたワークをも冷却し、溶接装置に装着した際に常温より低温状態になるようにしておくと、スパッタ付着防止液本来の性能が十分に得られる。
【００２１】
さらに、スパッタ付着防止液面に対してエア噴射するように配設したエアノズルによって、液中への浸漬時にワークから離脱し浮遊した油等の浮遊物が吹き流され、ワークに再付着することが防止されるので、溶接作業に対する悪影響を防止できる。
【００２２】
そして、本発明に係るスパッタ付着防止方法によれば、スパッタ付着防止装置により得られる効果と同様に、ワークの形状に影響されることなくムラなくスパッタ付着防止液を塗布することができ、ワークに付着した余分な液の回収・再利用を図ることができるほか、ワーク自体も冷却することにより一層スパッタ付着防止効果を高めることができるし、スパッタ付着防止液面の浮遊物をエア噴射により除去してからワークを引き上げて溶接機に装着するようにすれば、プレス加工油等による溶接作業への悪影響を防止できるといった効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面に従って本発明を詳細に説明する。図１は本発明に係るスパッタ付着防止装置１の一例を示した斜視図であり、図２は同装置１における液槽３を示す斜視図である。また、図３は、図１の装置１においてワーク支持体４に２種類のワーク７を投入する様子を示した斜視図であり、図４はワーク支持体４を降下させてワーク７をスパッタ付着防止液２に浸漬している状態を示す斜視図、図５はワーク支持体４を上昇させてスパッタ付着防止液２から引き上げた状態を示す斜視図である。そして、図６はスパッタ付着防止液面に浮遊物が浮かんでいる状態を模式的に示したワーク支持体の概略平面図であり、図７はスパッタ付着防止液面に対してエアノズル６を作動させている状態を示す部分拡大正面図、図８はエアノズル６を作動させた後の状態を示す概略平面図である。
【００２４】
図１に示されるように、本発明に係るスパッタ付着防止装置１は、スパッタ付着防止液２が貯留される液槽３と、液槽３の上方に配設されて液槽３内への下降上昇手段５を備えたワーク支持体４とから構成されたもので、本例の装置１では、ワーク支持体４として、上面側が開口し、残る底面と四方の側壁に多数の透孔43を有するパンチングメタルを用いた籠状体が用いられている。そして、ワーク支持体４の上方には、スパッタ付着防止液２の液面21に向けて垂下させたエアノズル６が配設されており、液槽３には、スパッタ付着防止液２を冷却するための冷却装置32（図２参照）が設けられている。また、装置１の前面側には、ワーク支持体４の下降上昇操作を行う動作スイッチ盤33が配設されている。以下、各主要構成部材ごとに項目を分けて詳細に説明する。
【００２５】
［液槽］
図２に示されるように、本例の液槽３は、内部にスパッタ付着防止液２を十分貯留できるように、ほぼ上側半分が無蓋の水槽状に形成されており、その背面側に冷却装置32が設けられている。液槽３内の四隅には、アングル状をしたガイドレール34が内向きに垂設されており、これら４本のガイドレール34間において後述のワーク支持体４をなす籠状体が嵌挿され上昇・下降することになる（図１参照）。液槽３の大きさは特に限定されるものではなく、ワーク支持体４とこれに投入されることになるワーク７の大きさ等によって適宜設定されることになる。
【００２６】
［スパッタ付着防止液］
液槽３内に貯留されるスパッタ付着防止液としては、市販の植物性又は鉱物性などの油、界面活性剤入り水溶液、又はそれらの混合組成のものなどを用いることができるが、ワークが自動車部品の場合にあっては、とくに水溶性の石油炭化水素油を主成分としたものが好適に用いられる。水溶性のスパッタ付着防止液２には脱脂効果があり、ワークに付着した不水溶性のプレス加工油を被溶接物から容易に分離することができるからであり、また、後工程での洗浄によりスパッタ付着防止液２自体も容易に洗い落とすことができるからである。水溶性のスパッタ付着防止液２としては、出光興産株式会社製のアクアクールWM（商品名）、パーカー興産株式会社製のNOX-RUST 481（商品名）、日本ペイント株式会社製のサーフベスト100（登録商標）、日本メカケミカル株式会社製のスパレックスA-840（商品名）、日本ホートン株式会社製のホートドロー7002（商品名）、ユシロ化学工業株式会社製のユシロンフォーマーFL71（商品名）等が例示される。
【００２７】
こうしたスパッタ付着防止液２は、低温であればあるほどスパッタ付着防止効果が高くなる傾向があるため、スパッタ付着防止液２が凍結してしまわないように留意しつつ、冷却装置32により可能なかぎりの低温に冷却する。より具体的には、スパッタ付着防止液２の温度が３℃程度で推移するように設定するとよい。
【００２８】
［ワーク支持体］
ワーク７をスパッタ付着防止液２内に浸漬し引き上げるためのワーク支持体４としては、ワーク７の形状や大きさによって様々な形態のものを採用しうる。例えば、ワーク７を多段に載置するべく前面側のみが開放した開架棚状をしたものや、ワークを懸架するべく１ないし複数本の棒状体が突設されたハンガー状のもの、ワークを載置するだけのトレイ状をしたものなどが例示される。いずれの形態を採用した場合にも、ワーク７の全面にムラなくスパッタ付着防止液２が付着し、かつ、引き上げた際にワーク７の表面から流れ落ちた余分なスパッタ付着防止液２が液槽３内に素早く還流することが必要である一方、多数個のワーク７を手際よく投入できる形態であることが求められる。そこで、本例の装置１におけるワーク支持体４では、上面側が開口し、底面のみならず四方の壁面にも多数の透孔43（図１参照）が穿設された籠状体を採用している。こうした籠状体であれば、まとめて複数個を投入し積み重ねたワーク７が仮に崩落した場合においても、側壁面の存在によってワーク支持体４からはみ出すことがないので、ワーク７が液槽３の内壁との間に引っ掛かるといった事故を防止することができる。
【００２９】
籠状体としたワーク支持体４の側壁高さは、投入されるワーク７の形状や大きさによって適宜設定すればよいが、図１に示された例のように側壁高さをある程度高く設定する場合には、作業者が投入・取出操作を行う側となる前壁については、作業性を考慮してある程度低めに抑制しておくことが好ましい。ワーク支持体４の材質は特に限定されるものではないが、例えば金属製のネットで構成されたものや、パンチングメタルで構成されたもの等を使用できる。なお、図１に示された例のワーク支持体４では全ての側壁面にまで透孔43が穿設されているが、少なくとも底面に穿設されていればよい。
【００３０】
［下降上昇手段］
下降上昇手段５は、ワーク７をワーク支持体４ごと液槽３内のスパッタ付着防止液２に浸漬し、ワーク７を溶接機に装着する間際になってスパッタ付着防止液２から引き上げる働きをするが、種々の公知手段を用いることができる。本例のスパッタ付着防止装置１では、液槽３の背面側において上方に立設した逆L字状の支柱51の先端部にエアシリンダ52を垂設し、該エアシリンダ52によって籠状体としたワーク支持体４を下降上昇させるように構成されている。より具体的には、図１等に示されるように、ワーク支持体４をなす籠状体の左右側壁面から延設した２つの枠体41,41間を支持桿42によって連結し、当該支持桿42の中央部分に対してエアシリンダ52のロッド53下端を固着している。
【００３１】
［エアノズル］
エアノズル６は、スパッタ付着防止液２の液面21に浮んでいるプレス加工油やゴミ類などの浮遊物８を液面21の端部に向けてエア噴射で吹き流す作用をする。本例の装置１におけるエアノズル６は、その噴出口61が、スパッタ付着防止液２の液面21のほぼ中央に位置するように、かつ、液面21に対して垂下するように、ワーク支持体４の上方に配設されている。エアノズル６は、種々の公知の手段を用いて構成することができるし、エアノズル６の噴出口61も本例のような２つに分岐されたものに制限されるものではない。エアノズル６は、液槽３の斜め上方から液面21に向けてエアを噴出するように液槽３の縁部等に固定しておいてもよいが、本実施例のように籠状体をしたワーク支持体４の下降上昇と連動するようにその上方に固設しておくと、ワーク支持体４の引き上げ時にはエアノズル６の下端が最も液面21に近い位置にあるため、穏やかなエア噴射によっても浮遊物８を液面21の端部に均等に吹き流すことができる。
【００３２】
本発明に係るスパッタ付着防止方法は、以上説明してきたスパッタ付着防止装置を用いて、溶接作業時におけるワークへのスパッタ付着防止液塗布作業を効率的に行うものである。以下、図３〜図８に従ってその手順を説明する。
【００３３】
図３に示されるように、スパッタ付着防止装置１の液槽３内には予めスパッタ付着防止液２が十分に貯留され冷却されている。籠状をしたワーク支持体４は、エアシリンダ52により最も上昇した位置にあって、その底面もスパッタ付着防止液２の液面21よりさらに上方に離隔している状態にある。この状態において、先ず、溶接作業を行う２個一組のワーク７を１ないし複数ずつワーク支持体４内に投入し仮置きする。
【００３４】
次に、図４に示されるように、下降上昇手段５としてのエアシリンダ52を伸出させてワーク支持体４を下降させ、スパッタ付着防止液２内にワーク７ごと完全に没入させる。スパッタ付着防止液２は冷却装置32によって既に冷却されているので、スパッタ付着防止液２に浸漬されているワーク７は次第に冷却されることになる。
【００３５】
とくにワーク支持体４内に大量にワーク７を投入・仮置きした場合には、ワーク７に付着していたプレス加工油がスパッタ付着防止液２の液面21に浮遊物８として浮き上がることが多い。図６は液面21に浮き上がった浮遊物８の模式図であるが、この状態のままワーク支持体４をスパッタ付着防止液２から引上げると、これらプレス加工油等の浮遊物８がワーク７に再付着してしまうわけである。そこで、スパッタ付着防止液２の液面21における浮遊物８の状態によっては、必要に応じてワーク７を取り出す前、より正確にはワーク支持体４を引き上げる前に、図７に示すようにエアノズル６から液面21に向かってエアを噴出させ、液面21に浮遊していた浮遊物８を液面21の端部へと吹き流す作業を行う（図８参照）。作業効率を高めるため、エアノズル６からのエア噴射は常時行っておくことにしてもよいし、作業員のスイッチ操作により必要時のみエア噴射を行うよう設定しておいてもよい。また、液槽３の端部に吹き流された浮遊物８は、網等を用いて適宜掬い取ればよい。
【００３６】
ワーク７を所定時間浸漬し冷却した後、図５に示されるように下降上昇手段５としてのエアシリンダ52を縮退し、ワーク支持体４を上昇させてスパッタ付着防止液２から引き上げる。引き続き、ワーク７を籠状のワーク支持体４内から取り出し、速やかに自動溶接装置（図示されていない）に装着して溶接作業を行う。一方、必要個数のワーク７を取り出した後には、再びエアシリンダ52を伸出させることによりワーク支持体４を下降させスパッタ付着防止液２内へと没入させて、次なる溶接作業に備えてワーク７をスパッタ付着防止液２に浸漬・冷却しておくのである。
【００３７】
なお、本発明に係るスパッタ付着防止装置１は、溶接作業の完了したワーク７の後処理工程にも応用することができる。すなわち、スパッタ付着防止液２に代えて液槽３内に防錆油を貯留したスパッタ付着防止装置１を用いることにより、冷却された防錆油内にワーク７を投入した後に寸法検査を行えば、ワーク７の錆発生を防止しながら、ワーク７の膨張・収縮の影響を抑えて正確な寸法にて検品を行った後に客先に納品することができるので、特段のコストを要することなく安定した品質の製品を提供することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るスパッタ付着防止装置の一例を示した斜視図である。
【図２】図１の装置における液槽を示す斜視図である。
【図３】図１の装置においてワーク支持体に２種類のワークを投入する様子を示した斜視図である。
【図４】ワーク支持体を降下させてワークをスパッタ付着防止液に浸漬している状態を示す斜視図である。
【図５】ワーク支持体を上昇させてスパッタ付着防止液から引き上げた状態を示す斜視図である。
【図６】スパッタ付着防止液面に浮遊物が浮かんでいる状態を模式的に示したワーク支持体の概略平面図である。
【図７】スパッタ付着防止液面に対してエアノズルを作動させている状態を示す部分拡大正面図である。
【図８】エアノズルを作動させた後のスパッタ付着防止液面の状態を模式的に示した概略平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  スパッタ付着防止装置
２  スパッタ付着防止液
３  液槽
４  ワーク支持体
５  下降上昇手段
６  エアノズル
７  ワーク
８  浮遊物
21  液面
32  冷却装置
33  動作スイッチ盤
34  ガイドレール
41  枠体
42  支持桿
43  透孔
51  支柱
52  エアシリンダ
53  ロッド
61  噴出口
【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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