(57)【要約】      （修正有）【課題】ポンプ内の流体の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避する。【解決手段】ポンプに使用する部品を当該ポンプに溶接により固定する支持体であって、当該支持体の端部周辺の端面は、当該端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状を有し、当該支持体の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、当該支持体の端面がポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部が溶接によって固定される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ内の流路に配置される支持体であって、
当該支持体の端部周辺の端面は、前記端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状を有し、
当該支持体の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、
当該支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部が溶接によって固定される
支持体。
【請求項２】
前記支持体の幅方向に広がる形状は、凹曲面形状である
請求項１に記載の支持体。
【請求項３】
当該支持体の幅方向における前記支持体の端部の端面の位置は、当該支持体の中央付近の端面の位置と略同じである
請求項１または２に記載の支持体。
【請求項４】
当該支持体の幅方向における前記支持体の端部の端面の位置は、当該支持体の中央付近の端面の位置より外側に位置している
請求項１または２に記載の支持体。
【請求項５】
当該支持体は、前記ポンプ内の流路中に配置された軸受支持部を当該ポンプの内面に固定する支持リブである
請求項１から４のいずれか一項に記載の支持体。
【請求項６】
ポンプであって、
請求項１から５のいずれか一項に記載の支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部が溶接によって固定されているポンプ。
【請求項７】
ポンプ内の流路に配置される支持体の固定方法であって、
当該支持体の端部周辺の端面は、前記端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状を有し、
当該支持体の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、
当該支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部を溶接によって固定する手順
を有する支持体の固定方法。
【請求項８】
前記支持体を配置する手順において、当該支持体の端部周辺の端面から溶接部分に至るまで当該支持体の幅方向に滑らかに広がる形状に形成されるように、当該支持体の端部の端面を溶接する請求項７に記載の支持体の固定方法。
【請求項９】
前記支持体を配置する手順において、前記支持体の端部の全周に渡って溶接する
請求項８に記載の支持体の固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体、ポンプ及び支持体の固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポンプに使用する部品（例えば、軸受支持部）をポンプケーシングに溶接により固定することが行われている。例えば、特許文献１では、軸受を支持する軸受支持部材をポンプケーシングに固定するアームについて、アームが軸受支持部材に連結する箇所で縦方向に広がる形状が開示されている。例えば、特許文献２では、軸受が収容されている軸受箱を支持する軸受支えについて、軸受支えが軸受箱に連結する箇所で縦方向に広がる形状が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６０−７１７２９号公報
【特許文献２】特開平５−１８７３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来技術では、疲労強度が低い溶接部分に応力が集中する問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ポンプ内の流体の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避することを可能とする支持体、ポンプ及び支持体の固定方法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】
本発明の第１の態様に係る支持体は、ポンプ内の流路に配置される支持体であって、当該支持体の端部周辺の端面は、前記端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状を有し、当該支持体の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、当該支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部が溶接によって固定される。
【０００７】
この構成により、ポンプ内の流体の流れに対する支持体の抵抗を低減することができ、ポンプの仕事効率を向上させることができる。当該支持体の端部周辺の端面が、端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状に形成されるので、支持体において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。これにより、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。このように、ポンプ内の流体の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避することができる。更に、支持体が幅方向に広がる形状を有するように削られることにより、使用する鋼材の量を減らすことができるので、鋼材の省資源化を図ることができる。また支持体を一部だけ削るだけでよいので加工時間を短縮するとともに、加工作業性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る支持体は、第１の態様に係る支持体であって、前記支持体の幅方向に広がる形状は、凹曲面形状である。
【０００９】
この構成により、支持体は、ポンプケーシングとともに一体的に滑らかに動くため、支持体にかかる応力を抑えることができる。このため、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る支持体は、第２の態様に係る支持体であって、当該支持体の幅方向における前記支持体の端部の端面の位置は、当該支持体の中央付近の端面の位置と略同じである。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る支持体は、第３の態様に係る支持体であって、当該支持体の幅方向における前記支持体の端部の端面の位置は、当該支持体の中央付近の端面の位置より外側に位置している。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る支持体は、第１から４のいずれかの態様に係る支持体であって、当該支持体は、前記ポンプ内の流路中に配置された軸受支持部を当該ポンプの内面に固定する支持リブである。
【００１３】
この構成により、支持リブにおいて、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。
【００１４】
本発明の第６の態様に係るポンプは、ポンプであって、第１から５のいずれかの態様に係る支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体が固定されている。
【００１５】
この構成により、支持体において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。これにより、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００１６】
本発明の第７の態様に係る支持体の固定方法は、ポンプ内の流路に配置される支持体の固定方法であって、当該支持体の端部周辺の端面は、前記端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状を有し、当該支持体の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、当該支持体の端面が前記ポンプ内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持体の端部を溶接によって固定する手順を有する。
【００１７】
この構成により、ポンプ内の流体の流れに対する支持体の抵抗を低減することができ、ポンプの仕事効率を向上させることができる。当該支持体の端部周辺の端面が、端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状に形成されるので、支持体において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。これにより、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。このように、ポンプ内の流体の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避することができる。更に、支持体が幅方向に広がる形状を有するように削られることにより、使用する鋼材の量を減らすことができるので、鋼材の省資源化を図ることができる。また支持体を一部だけ削るだけでよいので加工時間を短縮するとともに、加工作業性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の第８の態様に係る支持体の固定方法は、第７の態様に係る支持体の固定方法であって、前記支持体を配置する手順において、当該支持体の端部周辺の端面から溶接部分に至るまで当該支持体の幅方向に滑らかに広がる形状に形成されるように、当該支持体の端部の端面を溶接する。
【００１９】
この構成により、支持体の端部周辺の端面から溶接部分に至るまで滑らかに広がるので、支持体において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができるため、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００２０】
本発明の第９の態様に係る支持体の固定方法は、第８の態様に係る支持体の固定方法であって、前記支持体を配置する手順において、前記支持体の端部の全周に渡って溶接する。
【００２１】
この構成により、支持体をポンプに強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の一態様によれば、ポンプ内の流体の流れに対する支持体の抵抗を低減することができ、ポンプの仕事効率を向上させることができる。当該支持体の端部周辺の端面が、端部の端に近づくに従って当該支持体の幅方向に広がる形状に形成されるので、支持体において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。これにより、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。このように、ポンプ内の流体の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避することができる。更に、支持体を削ることにより、使用する鋼材の量を減らすことができるので、鋼材の省資源化を図ることができる。また支持体を一部だけ削るだけでよいので加工時間を短縮し、加工作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るポンプの斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ'断面図である。
【図３】本実施形態に係る支持リブ１の斜視図である。
【図４】図３のＤ−Ｄ’断面図である。
【図５】図２の矢印Ａ１方向から見た矢視拡大図である。
【図６】図５の矢印Ａ２方向から見た矢視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ’断面図である。
【図８】図２のＢ−Ｂ'断面図である。
【図９】図８の領域Ｒ２の拡大図である。
【図１０】図８の領域Ｒ２に含まれる支持リブ２の拡大斜視図である。
【図１１】比較例に係る支持リブ２０１の一部断面図である。
【図１２】本実施形態に係る支持リブ２の一部断面図である。
【図１３】比較例と本実施形態との間で、応力分布を比較したグラフである。
【図１４】本実施形態の変形例にかかるＢ−Ｂ’断面図である。
【図１５】本実施形態の変形例にかかる支持リブ２ｂの平面図である。
【図１６】図１４の領域Ｒ３に含まれる支持リブ２ｂの拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、各実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るポンプは一例としてポンプ機場などで用いられる大型の立軸ポンプである。なお、ポンプは、横軸ポンプであってもよいし、小型のものであってもよってもよい。本実施形態では、ポンプケーシングに固定する部品の一例として、ポンプ内の流路中に配置された軸受支持部について説明する。また、ポンプ内の流路に配置される支持体の一例として、この軸受支持部をポンプケーシングに固定する支持リブについて説明する。また本実施形態では溶接の一例として隅肉溶接を用いる。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るポンプの模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るポンプ１００は、ポンプベース１１４を有し、ポンプベース１１４は水槽上部のポンプ据付床１０１に設置される。ポンプ１００は、羽根車１０２と、羽根車１０２で汲み上げられた水を移送するポンプケーシング１０３とを備える。ここで、ポンプケーシング１０３は、ガイドケーシング１０４、吊下管１０５、及び吐出曲管１０６を有する。羽根車１０２を収容するガイドケーシング１０４が吊下管１０５を介してポンプ据付床１０１から吊り下げられる。羽根車１０２は回転軸１０７の一端部に固定されており、回転軸１０７は外軸受１１０、水中軸受１０９および水中軸受１０８により回転自在に支持される。回転軸１０７は、ガイドケーシング１０４、吊下管１０５、及び吐出曲管１０６内を通って鉛直方向に延びている。回転軸１０７の他端部は、駆動機の一例である電動機１１１の回転軸１１２に連結されている。
【００２６】
電動機１１１により回転軸１０７を介して羽根車１０２を回転させると、水槽内の水（取扱液）が、ガイドケーシング１０４の下端から吸い込まれ、ガイドケーシング１０４、吊下管１０５、吐出曲管１０６を通って図示しない吐出配管に移送される。なお、ポンプ運転時においては、羽根車１０２や水中軸受１０８を収容するガイドケーシング１０４は、液面よりも下に位置している。
【００２７】
図２は、図１のＡ−Ａ'断面図である。図１に示すように、水中軸受１０９は軸受支持部５に収容されており、軸受支持部５は、ポンプケーシング１０３内の流路中に配置されている。図１及び図２に示すように、この軸受支持部５は、支持体の一例である支持リブ１、２、３、４によって支持されており、支持リブ１、２、３、４を介してポンプケーシング１０３の吊下管１０５に固定されている。支持リブ１〜４は例えば鋼材から削り出される。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る支持リブ１の斜視図である。図４は、図３のＤ−Ｄ’断面図である。図３及び図４に示すように、支持リブ１の中央付近における端面Ｓ１は略凸曲面形状を有している。なお、図４の破線ＢＬに示すように、支持リブ１の中央付近の端面Ｓ１は角が面取りされていてもよい。ここで中央付近とは、支持リブ１の長手方向の真ん中を基準として所定の範囲内である。他の支持リブ２〜４も同様である。図１及び図２に示すように、支持リブ１〜４の端面（例えば端面Ｓ１）がポンプ１００内の流体（例えば水）の流れの方向に略直交する面となるように、支持リブ１〜４の端部を溶接によって当該ポンプ１００（ここでは具体的にはポンプケーシング１０３）の内面に固定する。これにより、支持リブ１〜４の端面（例えば端面Ｓ１）がポンプ１００内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持リブ１〜４の端面が溶接によって当該ポンプ１００（ここでは具体的にはポンプケーシング１０３）の内面に固定されている。この構成により、ポンプケーシング１０３内の水の流れに対する支持リブ１〜４の抵抗を低減することができ、ポンプの仕事効率を向上させることができる。
【００２９】
図５は、図２の矢印Ａ１方向から見た矢視拡大図である。図６は、図５の矢印Ａ２方向から見た矢視図である。図７は、図６のＣ−Ｃ’断面図である。図５〜７に示すように、支持リブ１の端部の全周に渡って溶接されることにより、溶接部分（溶接ビート）６が、支持リブ１の端部の全周に渡って配置されている。このように支持リブ１の端部の全周に渡って溶接することにより、支持リブ１をポンプケーシング１０３に強固に固定することができる。
【００３０】
続いて支持リブ１〜４の構造について、代表して支持リブ２を用いて説明する。図８は、図２のＢ−Ｂ'断面図である。図９は、図８の領域Ｒ２の拡大図である。図１０は、図８の領域Ｒ２に含まれる支持リブの拡大斜視図である。図１０に示すように、支持リブ２の端部には端面２１が形成されている。また、図９及び図１０に示すように、支持リブ２の端部周辺の端面は、端部の端に近づくに従って支持リブ２の幅方向に広がる形状を有している。
【００３１】
そして、当該支持リブ２の端部周辺の端面から溶接部分７（図９参照）に至るまで、当該支持リブ２が支持リブ２の幅方向（図９のｚ軸方向）に滑らかに広がる形状に形成されるように、支持リブ２の端部の端面（具体的には図１０の端面２１）を溶接する。これにより、溶接部分７（図９参照）を含めて当該支持リブ２の端部周辺の端面が、当該支持リブ２の幅方向（図９のｚ軸方向）に滑らかに広がる形状に形成される。
【００３２】
この構成によれば、当該支持リブ２の端部周辺の端面から溶接部分７（図９参照）に至るまで滑らかに広がるので、支持リブ２において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができるため、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００３３】
ここで本実施形態では一例として、支持リブ２の幅方向に広がる形状は、凹曲面形状である。また図９に示すように、本実施形態では一例として、支持リブ２の幅方向における支持リブ２の端部の端面２１の位置は、当該支持リブ２の中央付近の端面の位置と略同じである。図１０の矢印Ｃに示すように、支持リブ２は、端面の角が面取りされている。また、図１０に示すように、支持リブ２の端面側の中央付近の厚みは、支持リブ２の端面側の端部付近の厚みより薄くなっており、図１０の矢印Ｒに示すように、支持リブ２の端面側の中央付近と支持リブ２の端面側の端部付近の境界は、凹曲面形状によって、滑らかにつながっている。
【００３４】
続いて、図１１〜１３を用いて、支持リブ２の端部周辺の端面が、溶接部分７（図９参照）にかけて当該支持リブ２の幅方向に滑らかに広がる形状に形成されたときの効果を説明する。図１１は、比較例に係る支持リブ２０１の一部断面図である。図１２は、本実施形態に係る支持リブ２の一部断面図である。図１３は、比較例と本実施形態との間で、応力分布を比較したグラフである。図１３において、縦軸は応力で横軸は図１１及び１２のｘ軸方向の位置である。波形Ｗ１が比較例の応力分布で、波形Ｗ２が本実施形態の応力分布である。
【００３５】
図１１に示すように、比較例に係る支持リブ２０１の端面は、中央付近から端部に至るまでｘ軸と平行であり、支持リブ２０１の端部がポンプケーシング２０２に垂直に溶接されている。ポンプケーシング２０２が水平に振動した場合、ポンプケーシング２０２は、位置２０２ａから位置２０２ｂまで振れる。このとき、溶接部分の点Ｐ１に応力Ｆ１ｘ及びＦ１ｙがかかる。このため、疲労強度の低い溶接部分に応力が集中するため、溶接部分の疲労破壊が発生するおそれがある。
【００３６】
それに対して、本実施形態では、図１２に示すように、吊下管１０５が水平に振動した場合、支持リブ２は、吊下管１０５とともに一体的に矢印Ａ３方向、矢印Ａ４方向に交互に動く。このとき、溶接部分から離れた点Ｐ２に応力Ｆ２ｘ及びＦ２ｙがかかる。
【００３７】
図１３に示すように、比較例と比べて、本実施形態では、応力のピークの位置がｘ軸正方向にずれている。このように、本実施形態の構成によれば、支持リブ２において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができるため、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００３８】
また、比較例と比べて、本実施形態では、応力のピーク値が小さくなっている。これは、支持リブ２の幅方向に滑らかに広がる形状は凹曲面形状であるため、支持リブ２は、吊下管１０５とともに一体的に滑らかに動くので、支持リブ２にかかる応力を抑えることができる。このため、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
【００３９】
以上、本実施形態に係る支持リブ１〜４は、ポンプ１００に使用する部品をポンプケーシング１０３に溶接により固定する支持リブ１〜４であって、当該支持リブ１〜４の端部周辺の端面は、当該端部の端に近づくに従って当該支持リブ１〜４の幅方向に広がる形状を有している。そして当該支持リブ１〜４の端面の中央付近は角が面取りされているか、または略凸曲面形状を有しており、当該支持リブ１〜４の端面がポンプ１００内の流体の流れの方向に略直交する面となるように、当該支持リブ１〜４が固定される。
【００４０】
この構成により、ポンプ１００内の水の流れに対する支持リブ１〜４の抵抗を低減することができ、ポンプの仕事効率を向上させることができる。当該支持リブ１〜４の端部周辺の端面が、溶接部分にかけて当該支持リブ１〜４の幅方向に滑らかに広がる形状に形成されるので、支持リブ１〜４において、疲労強度の低い溶接部分から、疲労強度の高い母材に応力がかかる点を移すことができる。これにより、溶接部分の疲労破壊を回避することができる。このように、ポンプ内の水の流れに対する抵抗抑制効果を保ちつつ溶接部分の疲労破壊を回避することができる。
更に、支持リブ１〜４を削ることにより、使用する鋼材の量を減らすことができるので、鋼材の省資源化を図ることができる。また支持リブ１〜４を一部だけ削るだけでよいので加工時間を短縮するとともに、加工作業性を向上させることができる。
【００４１】
＜変形例＞
続いて、本実施形態の変形例にかかる支持リブについて図１４〜１６を用いて説明する。図１４は、本実施形態の変形例にかかるＢ−Ｂ’断面図である。図１４に示すように、軸受支持部５は、支持リブ１ｂ、２ｂを介して吊下管１０５に固定されている。溶接によって溶接部分８が形成され、支持リブ１ｂは、吊下管１０５に固定される。溶接によって溶接部分９が形成され、支持リブ２ｂは、吊下管１０５に固定されている。
【００４２】
図１５は、本実施形態の変形例にかかる支持リブ２ｂの平面図である。図１５に示すように、本実施形態の支持リブ２（図９参照）とは違って、本変形例では、支持リブ２ｂの幅方向（図１５のｚ軸方向）における支持リブ２ｂの端部の端面２１ｂの位置は、当該支持リブ２ｂの中央付近の端面の位置より外側（ｚ軸正方向側）に位置している。
【００４３】
図１６は、図１４の領域Ｒ３に含まれる支持リブの拡大斜視図である。図１６に示すように、本実施形態と同様に、本変形例においても支持リブ２の端面の中央付近は角が面取りされており、略凸曲面形状を有している。
【００４４】
なお、支持リブ２の端面の形状は、溶接部分７（図９参照）にかけて凹曲面形状になっているだけに限らず、支持リブ２の端部付近が図１２のｘ軸に対して斜めに傾斜した平面で構成され且つ図１２の点Ｐ２の近傍で凹曲面形状に構成されていてもよい。または、溶接部分７が図１２のｘ軸に対して斜めに傾斜した平面で構成され且つ他の部分が凹曲面形状で構成されていてもよい。また、本実施形態では、支持体の一例として支持リブ１〜４について説明したが、これに限らず、ガイドケーシング１０４の内面に固定されたガイドベーンであってもよいし、吐出曲管１０６の内面に固定された整流板などであってもよい。また本実施形態では溶接の一例として隅肉溶接を用いたが、これに限らず、他の溶接でもよい。
【００４５】
以上、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１、１ｂ、２、２ｂ、３、４、２０１  支持リブ
１００  ポンプ
１０１  ポンプ据付床
１０２  羽根車
１０３、２０２  ポンプケーシング
１０４  ガイドケーシング
１０５  吊下管
１０６  吐出曲管
１０７  回転軸
１０８、１０９  水中軸受
１１０  外軸受
１１１  電動機
１１２  回転軸
１１４  ポンプベース
５  軸受支持部
７、８、９  溶接部分
【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】
2018145904.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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