(57)【要約】      （修正有）【課題】加工度が大きくても断管せず、また肉厚の変更および微調整が容易な金属製の平滑管製造方法を提供する。【解決手段】金属管１０に平滑プラグ２３が内挿され、前記金属管を引き抜きつつ、前記平滑プラグが内挿された位置において前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧して金属管の肉厚を減少させる減肉工程と、前記減肉工程で減肉された前記金属管が少なくとも１つの引き抜きダイス４２により引き抜かれ、前記金属管の外径が所定の外径寸法に縮径される縮径工程とを有する平滑管製造方法において、前記押圧手段が、前記平滑プラグに対し、前記平滑プラグ２３が前記金属管１０に挿入される軸線から半径方向に、前記平滑プラグと所要の前記肉厚分の距離をおいて、前記軸線周りに回転可能に設置された転動部材３１を有して、前記減肉工程は、前記平滑プラグと前記転動部材とによる転造加工から構成されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管に平滑プラグが内挿され、前記金属管を引き抜きつつ、前記平滑プラグが内挿された位置において前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧して金属管の肉厚を減少させる減肉工程と、
前記減肉工程で減肉された前記金属管が少なくとも１つの引き抜きダイスにより引き抜かれ、前記金属管の外径が所定の外径寸法に縮径される縮径工程と、
を有する平滑管製造方法において、
前記押圧手段が、前記平滑プラグに対し、前記平滑プラグが前記金属管に挿入される軸線から半径方向に、前記平滑プラグと所要の前記肉厚分の距離をおいて、前記軸線周りに回転可能に設置された転動部材を有して、前記減肉工程は、前記平滑プラグと前記転動部材とによる転造加工から構成されることを特徴とする平滑管製造方法。
【請求項２】
前記転動部材は位置調整手段を有し、前記位置調整手段により、前記平滑プラグと前記転動部材との距離を任意に調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の平滑管製造方法。
【請求項３】
前記位置調整手段は、前記転動部材の外周に備えられた一対のリングから構成され、前記一対のリングは前記転動部材を挟み込むように設置され、前記一対のリング各々の前記転動部材に接する接触面は前記転動部材に対してテーパ状に形成され、前記一対のリングの間隔を調整することで前記転動部材と前記平滑プラグとの距離を任意に調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の平滑管製造方法。
【請求項４】
金属管に平滑プラグが内挿され、前記金属管を引き抜きつつ、前記平滑プラグが内挿された位置において前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧して金属管の肉厚を減少させる減肉手段と、
前記減肉工程で減肉された前記金属管が少なくとも１つの引き抜きダイスにより引き抜かれ、前記金属管の外径が所定の外径寸法に縮径される縮径手段と、
を有する平滑管製造装置において、
前記押圧手段が、前記平滑プラグに対し、前記平滑プラグが前記金属管に挿入される軸線から半径方向に、前記平滑プラグと所要の前記肉厚分の距離をおいて、前記軸線周りに回転可能に設置された転動部材を有して、前記減肉手段が、転造加工を行う前記平滑プラグと前記転動部材とから構成されることを特徴とする平滑管製造装置。
【請求項５】
前記転動部材が、前記平滑プラグの周囲に配設された少なくとも２つのボールから構成されることを特徴とする請求項４に記載の平滑管製造装置。
【請求項６】
前記転動部材は位置調整手段を有し、前記位置調整手段により、前記平滑プラグと前記転動部材との距離を任意に調整可能であることを特徴とする請求項４に記載の平滑管製造装置。
【請求項７】
前記転動部材として、ロールを用いたことを特徴とする請求項４に記載の平滑管製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属平滑管、特に小径・薄肉な金属平滑管の製造方法および製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低コスト化、軽量化の観点から、小径・薄肉な金属平滑管の需要が増している。
【０００３】
銅やアルミなどの金属管を加工し、小径管を得る方法として、引抜きダイスおよび引抜きプラグを用いた引抜き加工が知られている。
【０００４】
例えば特許文献１には、フローティングプラグを内部に入れた金属管をダイスに通し、細径管を得る方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、金属製細径管を得る方法として、流動性物質を封入した金属管をダイスに通して引抜き加工を行う方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３５１０１５号公報
【特許文献２】特開２００７−１８１８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されている方法では、ダイスに設けられた引抜き孔の径により加工後の金属管の外径が決定される。また、ダイスに設けられた引抜き孔の径とフローティングプラグの外径の差から生じるギャップにより、加工後の金属管の肉厚が決まる。
【０００８】
従って当該方法では、引抜き前の金属管の外径・肉厚と、引抜き後の金属管の外径・肉厚の差が小さければ問題は無いが、当該差が大きい場合、すなわち加工度が大きい場合には、金属管が加工限界を超え、断管してしまうという問題がある。
【０００９】
このため、特許文献１に記載されている方法を用いて小径・薄肉な平滑管を得ようとする場合には、金属管の断管が生じないよう徐々に加工度を上げなければならないため、複数回の引抜き加工が必要となる。この場合、引抜き加工を繰り返すと、金属管が加工硬化により硬化してしまうため、途中に焼鈍工程を入れる必要があるなど、工程増大の問題が生じる。また、肉厚のバリエーションにより異なった径のフローティングプラグを準備する必要があり、微調整のためにフローティングプラグを交換する必要があるなど、製造効率が低下してしまう。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている方法では、外径の小さく、内周面の表面粗さが加工前の素管と同等の金属製細径管を得ることができるが、当該方法では肉厚を制御することが難しい。また、当該方法を実施するためには、流動性物質の封入、引抜き加工後の流動性物質の除去が必要になるなど、工程の増大、作業効率の低下といった問題が生じる。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、加工度が大きくても断管せず、また肉厚の変更および微調整が容易な平滑管製造方法および平滑管製造装置を提供し、小径・薄肉な平滑管の製造工程を短縮し、及び製造効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、
金属管に平滑プラグが内挿され、前記金属管を引き抜きつつ、前記平滑プラグが内挿された位置において前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧して金属管の肉厚を減少させる減肉工程と、
前記減肉工程で減肉された前記金属管が少なくとも１つの引き抜きダイスにより引き抜かれ、前記金属管の外径が所定の外径寸法に縮径される縮径工程と、
を有する平滑管製造方法において、
前記押圧手段が、前記平滑プラグに対し、前記平滑プラグが前記金属管に挿入される軸線から半径方向に、前記平滑プラグと所要の前記肉厚分の距離をおいて、前記軸線周りに回転可能に設置された転動部材を有して、前記減肉工程は、前記平滑プラグと前記転動部材とによる転造加工から構成されることを特徴とする平滑管製造方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、前記転動部材は位置調整手段を有し、前記位置調整手段により、前記平滑プラグと前記転動部材との距離を任意に調整可能であることを特徴とする平滑管製造方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、前記位置調整手段は、前記転動部材の外周に備えられた一対のリングから構成され、前記一対のリングは前記転動部材を挟み込むように設置され、前記一対のリング各々の前記転動部材に接する接触面は前記転動部材に対してテーパ状に形成され、前記一対のリングの間隔を調整することで前記転動部材と前記平滑プラグとの距離を任意に調整可能であることを特徴とする平滑管製造方法を提供する。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、
金属管に平滑プラグが内挿され、前記金属管を引き抜きつつ、前記平滑プラグが内挿された位置において前記金属管の外方から前記金属管を押圧手段により押圧して金属管の肉厚を減少させる減肉手段と、
前記減肉工程で減肉された前記金属管が少なくとも１つの引き抜きダイスにより引き抜かれ、前記金属管の外径が所定の外径寸法に縮径される縮径手段と、
を有する平滑管製造装置において、
前記押圧手段が、前記平滑プラグに対し、前記平滑プラグが前記金属管に挿入される軸線から半径方向に、前記平滑プラグと所要の前記肉厚分の距離をおいて、前記軸線周りに回転可能に設置された転動部材を有して、前記減肉手段が、転造加工を行う前記平滑プラグと前記転動部材とから構成されることを特徴とする平滑管製造装置を提供する。
【００１６】
また、本発明は、前記転動部材が、前記平滑プラグの周囲に配設された少なくとも２つのボールから構成されることを特徴とする平滑管製造装置を提供する。
【００１７】
また、本発明は、前記転動部材は位置調整手段を有し、前記位置調整手段により、前記平滑プラグと前記転動部材との距離を任意に調整可能であることを特徴とする平滑管製造装置を提供する。
【００１８】
また、本発明は、前記転動部材として、ロールを用いたことを特徴とする平滑管製造装置を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加工度が大きくても断管せず、また肉厚の変更および微調整が容易な平滑管製造方法および平滑管製造装置が得られる。
【００２０】
本発明で得られる平滑管製造方法および平滑管製造装置によれば、小径・薄肉な平滑管の製造工程を短縮し、また製造効率が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る平滑管製造装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る平滑管製造方法の作用を示す図である。
【図３】本発明に係る平滑管製造装置における位置調整手段の作用を示す図である。
【図４】本発明に係る平滑管製造装置の第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明に係る平滑管製造装置の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明に係る平滑管製造装置の第３の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係る平滑管製造装置の第３の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る平滑管製造方法および平滑管製造装置の１実施形態を図に基づいて説明する。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
図１に、本発明に係る平滑管製造装置１００およびこの装置による平滑管製造方法の構成を示す。図１に示す平滑管製造装置１００は、粗引抜きダイス４１、仕上げ引抜きダイス４２である仕上げ引抜きダイス４２ａ、仕上げ引抜きダイス４２ｂ、フローティングプラグ２１、平滑プラグ２３、フローティングプラグ２１および平滑プラグ２３を連結するタイロッド２２、転動部材であるボール３１、３１、押圧部材であり位置調整部材であるリング３２であるリング３２ａ、３２ｂとから構成される。
【００２４】
転動部材および押圧部材により、金属管１０を外部から押圧する押圧手段が構成される。
【００２５】
図１に示す平滑プラグ２３は、円柱状の形状を持ち、タイロッド２２を介してフローティングプラグ２１に接続され、金属管内に回転自在に配置される。
【００２６】
リング３２ａ、３２ｂは、内側にボール３１に接する傾斜面３５を有し、それぞれの傾斜面３５は対向してボール３１、３１を挟み込むように配置され、ギャップ３３の間隔をおいて設置される。
【００２７】
このように、リング３２ａ、３２ｂがギャップ３３の間隔をおいて設置されることによって、位置調整手段が構成される。
【００２８】
上記構成の平滑管製造装置１００において、加工される金属管１０は、矢印で示す引き抜き方向に引き抜かれて加工の進行状況に伴い、素管１１、粗引き管１２、薄肉管１３、平滑管１５の態様を示す。
【００２９】
本実施例において、金属管１０の材質には銅を用いている。しかし、本発明の実施例として、使用する金属管１０の材質はこれに限定されるものではなく、アルミニウム、チタン、キュプロニッケル等如何なるものであっても良い。
【００３０】
特に、チタン、キュプロニッケル等の難加工材であれば、本発明の効果が効果的に得られ、より好適である。現状、チタンは引抜き加工を行うことは困難であり、圧延加工にて加工が行われている。従って、チタンであっても引抜き加工を行うことが可能となるところに本発明の特徴がある。
【００３１】
本実施例において、ボール３１、３１は金属から構成されている。しかし、ボール３１、３１の材質はセラミック等硬性を示すものであれば他の材料で構成されていても良い。
【００３２】
また、耐摩耗性、耐凝着性、摩擦低減等の観点から、平滑プラグ２３の表面に、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＤＬＣ等の表面処理をおこなってもよい。
【００３３】
以下、本発明の実施例に係る平滑管製造方法の工程を順を追って説明する。
【００３４】
（粗引き抜き工程）
本実施例に係る平滑管製造方法では、まず粗引き抜き工程が実施される。
【００３５】
粗引き抜き工程の実施に先立ち、素管１１にタイロッド２２を介して接続されたフローティングプラグ２１及び平滑プラグ２３を挿入する。
【００３６】
この状態の素管１１を粗引き抜きダイス４１に通し、図１の矢印で示す引抜き方向に素管１１を引き抜くと、フローティングプラグ２１は粗引き抜きダイス４１の内側位置で停止する。
【００３７】
フローティングプラグ２１が停止すると同時に、平滑プラグ２３も引抜き方向における位置が固定される。
【００３８】
（減肉行程）
素管１１は粗引きダイス４１による粗引き抜き工程を経て粗引き管１２となり、粗引き管１２に対して減肉行程が実施される。
【００３９】
減肉工程は、金属管１０内に内挿されている平滑プラグ２３、転動部材であるボール３１、３１、押圧手段および位置調整手段であるリング３２ａ、３２ｂを用いて実施される。
【００４０】
フローティングプラグ２１の停止により引抜き方向における位置が固定された平滑プラグ２３の当該位置において、粗引き管１２の外周には図１に示すようにボール３１、３１が配置される。
【００４１】
すなわち、減肉工程において、傾斜面３５で固定されたボール３１、３１は、粗引き管１２を挟んで平滑プラグ２３の周囲に配置される。
【００４２】
本実施例において、平滑プラグ２３の周囲にボール３１が２つ配置される例を用いて説明した。しかし、本発明の実施の形態はこれに限定されるものではなく、減肉工程で用いるボールは、平滑プラグの周囲に少なくとも２つ配置されていれば良く、２つ以上、例えば４つ等配置されていても良い。
【００４３】
ボール３１、３１はリング３２ａ、３２ｂにより、金属管の軸線の半径方向の位置が定められる。このとき、ボール３１、３１の位置は、平滑プラグ２３から、減肉工程で得ようとする肉厚分の距離を置いた位置に調整される。
【００４４】
このように、ボール３１、３１は、リング３２ａ、３２ｂにより金属管の軸線の半径方向の位置が定められているため、粗引き管１２は、ボール３１、３１により、外周面が押圧される。すなわち、粗引き管１２には、押圧手段および位置調整手段であるリング３２ａ、３２ｂと、転動部材である平滑プラグ２３とから押圧される。
【００４５】
減肉工程におけるボール３１、３１の作用を図２に示す。
【００４６】
図２に示すように、減肉工程においては、図２に示す矢印の方向に引き抜かれる粗引き管１２の軸線まわりにボール３１、３１が、押圧手段および位置調整手段であるリング３２ａ、３２ｂによって粗引き管１２を押圧しながら回転させられる。粗引き管１２が引き抜かれながら、その軸線周りにボール３１、３１が押圧しながら回転することにより、粗引き管１２の肉厚は減ぜられ、平滑プラグ２３とボール３１、３１との間の距離に肉厚が加工調整される。
【００４７】
すなわち、本実施例においては、粗引き管１２の軸線まわりにボール３１、３１が粗引き管１２を押圧しながら回転し、断続的に減肉加工をする、いわゆる転造加工となることで、加工負荷が低減され、加工度を大きく設定しても断管しづらくなるという効果が得られる。
【００４８】
（減肉調整工程）
本実施例における減肉調整工程の作用を図３を用いて説明する。なお、図３では説明の便宜上、押圧手段および位置調整手段であるリング３２ａ、３２ｂが設置されている位置の半径から上の部分のみ示すが、実際には上下対称である。
【００４９】
本実施例における押圧手段および位置調整手段であるリング３２は、上述のようにリング３２ａとリング３２ｂがボール３１を挟み込むように設置されて構成される。リング３２ａとリング３２ｂのボール３１に接する接触面は、傾斜面３５とされ、図３に示すようにボール３１に対してテーパ状に形成される。
【００５０】
当該構成により、リング３２ａとリング３２ｂの間隔であるギャップ３３を調整手段（図示せず）により調整することで、金属管１０の軸線に対して半径方向のボール３１の図視上下方向位置を調整することが可能となる。
【００５１】
すなわち、図３（ａ）に示すように、リング３２ａとリング３２ｂの間隔を狭めてギャップ３３ａとすると、ボール３１の金属管１０の軸線に対する半径方向距離が小さくなる。
【００５２】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、リング３２ａとリングｂの間隔を広くしてギャップ３３ｂとすると、ボール３１の金属管１０の軸線に対する半径方向距離が大きくなり、図３に示すΔｈの分だけボール３１は半径方向において外方に位置することとなる。
【００５３】
金属管１０の軸線に対するボール３１の半径方向の距離は、平滑プラグ２３との距離と関連し、平滑プラグ２３とボール３１との距離は金属管１０の肉厚に関連する。
【００５４】
従って、図３（ａ）に示すように、ボール３１の金属管１０の軸線に対する半径方向距離が小さくなると、ボール３１と平滑プラグ２３との距離が小さく調整され、減肉工程を経て得られる薄肉管１３ａの肉厚は小さく調整される。
【００５５】
これに対し、図３（ｂ）に示すように、ボール３１の金属管１０の軸線に対する半径方向距離が大きくなると、ボール３１と平滑プラグ２３との距離が大きく調整され、減肉工程を経て得られる薄肉管１３ｂの肉厚は大きく調整される。
【００５６】
このように、本実施例においては、リング３２ａ、３２ｂの間隔であるギャップ３３を調整することで、転動部材であるボール３１と平滑プラグ２３との距離を任意に調整可能であり、従って薄肉管１３の肉厚を任意に調整することが可能となる。
【００５７】
従って、肉厚に応じて異なる外径のプラグを準備するなどの工具の準備が必要が無く、同一の工具、すなわちリング３２ａ、３２ｂとボール３１との組み合わせで肉厚の変更・微調整が可能となり、作業効率の向上、コスト低減などの効果が得られる。
【００５８】
（縮径工程）
ここで再度図１を用いて縮径工程を説明する。
【００５９】
減肉行程を経た粗引き管１２は薄肉管１３となり、縮径工程が実施される。
【００６０】
縮径工程では、薄肉管１３が仕上げ引抜きダイス４２である仕上げ引抜きダイス４２ａ、４２ｂを順次通過することで、段階的に縮管加工され、外径が所定の寸法に調整される。
【００６１】
縮径工程を経た薄肉管１３は、外径が調整され、所定の径および肉厚を有する平滑管１５となる。
【００６２】
このように、本実施例においては、金属管の引き抜き加工において、減肉行程と縮径工程とが独立していることで、加工負荷が低減され、加工度を大きく設定しても断管しづらくなるという効果が得られる。
【００６３】
［実施例２］
転動部材として、ここまでボール３１を例にとって説明した。しかし、本発明の実施例における転動部材はボール３１のような球体に限定されず、円柱状、又は太鼓状のロールであっても良い。
【００６４】
転動部材として円柱状のロールを用いた場合の実施例を図４に示す。図４では、ロール３４、３４以外の構成は図１と同様であるため、同じ符号を付した部材の説明は省略する。
【００６５】
転動部材としてロール３４、３４を使用した場合、図４（ａ）に示すように、図１に示すボール３１、３１の代わりに、ロール３４、３４が平滑プラグ２３が配置される位置の金属管の外周に設置される。
【００６６】
ロール３４、３４は、図４（ａ）のｘ−ｘ断面である図４（ｂ）に示すように、粗引き管１２の周囲に配置される。粗引き管１２の周囲に配置されたロール３４、３４は、粗引き管１２の軸線まわりに粗引き管１２を押圧しながら回転し、断続的に減肉加工をする。
【００６７】
ロール３４、３４による減肉加工により肉厚が調整された粗引き管１２は薄肉管１３となり、縮径工程に移される構成は図１に示す実施例と同様である。
【００６８】
転動部材として太鼓状のロール３４’、３４’を使用した場合の実施例を図５に示す。図５では、ロール３４’、３４’以外の構成は図４（ａ）と同様であるため、同じ符号を付した部材の説明は省略する。
【００６９】
転動部材として太鼓状のロール３４’、３４’を使用した場合、図５（ａ）に示すように、図４（ａ）に示すロール３４、３４の代わりに、ロール３４’、３４’が平滑プラグ２３が配置される位置の金属管の外周に設置される。
【００７０】
ロール３４’、３４’は、図４（ｂ）に示すロール３４、３４と同様に、粗引き管１２の周囲に配置される。粗引き管１２の周囲に配置されたロール３４’、３４’は、粗引き管１２の軸線まわりに粗引き管を押圧しながら回転し、断続的に減肉加工をする。
【００７１】
ここで、ロール３４’は、図５（ｂ）の斜視図に示すように、小径部３７、３７と、大径部３８とから構成される。２つの小径部３７、３７は、中央の大径部３８を介して接続されており、一の小径部３７から大径部３８、及び大径部３８から他の小径部３７へは緩やかな曲線により接続されている。すなわち、ロール３４’は太鼓状の形状を持つ。
【００７２】
ロール３４’の当該形状により、粗引き管１２は、ロール３４’が備える小径部３７から大径部３８にかけての緩やかな曲線により徐々に減肉加工される。このため、本実施例においては、より金属管１０の加工負荷を低減できる効果が望める。
【００７３】
ロール３４’、３４’による減肉加工により肉厚が調整された粗引き管１２は薄肉管１３となり、縮径工程に移される構成は図１及び図４に示す実施例と同様である。
【００７４】
［実施例３］
本発明の実施例として、ここまで円柱状の平滑プラグ２３を例にとって説明した。しかし平滑プラグ２３の形状は円柱状に限定されず、例えば減肉が徐々に行われるようにテーパ状の形状としたり、球体状としてもよい。
【００７５】
本発明の実施例として、平滑プラグの形状を変化させた例を図６、図７に示す。
【００７６】
図６に示す例は、平滑プラグとしてテーパ状のテーパプラグ２４を用いた場合である。この場合、テーパプラグ２４のテーパ形状により、減肉が徐々に行われ、金属管１０の加工負荷を低減できる効果が望める。
【００７７】
本実施例においては、テーパ２４のテーパ形状によって減肉を行うため、転動部材としては、テーパプラグ２４のテーパ形状に合わせて、金属管１０の軸線に対し角度をもって設置されたロール３４ａ、３４ａが好ましい。
【００７８】
図７に示す例は、平滑プラグとして球体状の球状プラグ２５を用いた場合である。この場合、球状プラグ２５はボール３１、３１と組み合わされ、球状プラグ２５の球面及びボール３１、３１の球面の作用により、減肉が徐々に行われ、金属管１０の加工負荷を低減できる効果が望める。
【符号の説明】
【００７９】
１０…金属管、１１…素管、１２…粗引き管、１３…薄肉管、１５…平滑管、２１…フローティングプラグ、２２…タイロッド、２３…平滑プラグ、２４…テーパプラグ、２５…球状プラグ、３１…ボール、３２…リング、３３…ギャップ、３４…ロール、３５…傾斜面、３７…小径部、３８…大径部、４１…粗引抜きダイス、４２…仕上げ引抜きダイス、１００…平滑管製造装置。
【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】
2011020133.tif 000007
【図６】
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【図７】
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