(57)【要約】【課題】油圧配管を固定する配管固定具を小型でコンパクトな構成となし、かつこの配管固定具が装着される構造物を損傷させたり、変形させたりしないようにする。【解決手段】ブーム１の上面部１ａには、２本の油圧配管１０を固定するための配管固定具１１が設けられており、この配管固定具１１は配管座１２とクランプ部材１２とから構成され、配管座１２は天板部１４とこの天板部１４の両端に設けた側部脚板部１５及び中央脚板部１６とから構成され、中央脚板部１６を上面部１ａに溶接した後、側部脚板部１５を外側から溶接する。天板部１４にはナット１７が設けられており、クランプ部材１３と配管座１２との間で２本の油圧配管１０をクランプさせた後に、ボルト２０をナット１７に螺挿することによって、配管１０を固定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管座とクランプ部材とからなり、硬質パイプからなる配管をこれら配管座とクランプ部材との間でクランプさせて、構造物に固定する配管固定具であって、
前記配管座は、天板部と、この天板部の両端部に設けた側部脚板部と、これら側部脚板部間の中間部に配設され、前記天板部の下面に固着した中央脚板部とから構成し、
前記各側部脚板部及び前記中央脚板部は、前記構造物に溶接手段で固定され、
前記配管を前記配管座と前記クランプ部材との間にクランプさせる
構成としたことを特徴とする配管固定具。
【請求項２】
前記配管を前記配管座と前記クランプ部材との間に着脱可能にクランプさせるために、前記天板部の下面にナットを固着して設け、前記配管座の天板部と前記クランプ部材とにボルト挿通孔を設けて、これらボルト挿通孔を介してボルトを前記ナットに螺挿するようになし、前記中央脚板部は前記ナットの配設部に相当する部位に切り欠き部を形成する構成としたことを特徴とする請求項１記載の配管固定具。
【請求項３】
前記ナットは、前記天板部の内面または前記中央脚板部に溶接手段で固定する構成としたことを特徴とする請求項２記載の配管固定具。
【請求項４】
前記天板部または前記両側部脚板部には、前記中央脚板部を前記構造物に溶接するための作業を行う作業孔を設ける構成としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の配管固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の作業手段等からなる構造物に沿って配管を引き回す経路に設けられ、配管をクランプして固定するための配管固定具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建設機械として、例えば油圧ショベルは、下部走行体に上部旋回体が旋回可能に設置されるが、上部旋回体には、作業手段として、土砂の掘削作業を行う掘削作業手段が設置される。掘削作業手段は、一般に、上部旋回体に俯仰動作可能に設けたブームと、このブームの先端に上下方向に回動可能に連結したアームと、アームの先端にリンク機構を介して連結したバケットとを有する構成としている。ブームを俯仰動作させ、またアームを駆動するために、さらにアームとバケットとの間におけるリンク機構を駆動するために、それぞれ油圧シリンダが設けられる。これらブーム，アーム及びバケットを駆動する油圧シリンダは、それぞれブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダと呼ばれるものである。
【０００３】
例えば、バケットシリンダはアームとリンク機構との間に介装されるが、このバケットシリンダには一対の油圧配管が接続される。また、アームシリンダも同様に一対の油圧配管が接続される。これら油圧配管はいずれもブームに沿って延在されるようになっており、従ってブームには少なくとも４本乃至それ以上の油圧配管が通過する経路となっている。
【０００４】
油圧ショベルは建設工事現場等といった過酷な条件下で稼働するものであるから、油圧配管は高い強度を持たせる必要がある。また、ブームとアームとの連結部の位置等では油圧配管に曲げ方向における可撓性が要求されるので、部分的にはホースを用いる箇所もある。油圧配管の経路において、固定的に保持される部位では配管は金属製のパイプで構成される。
【０００５】
例えば、バケットシリンダに接続される一対の油圧配管は、アームからブームを介して、上部旋回体にまで延在される。この油圧配管のうち、ブームに沿う経路の大半の部位は金属パイプから構成され、ブームの上面に設けた配管固定具により位置決め固定されることになる。配管固定具は配管座とクランプ部材とから構成され、配管座はブームの上面等に溶接手段で固定され、クランプ部材は配管座との間で油圧配管を挟み込むようにしてボルト止めにより固定されるのが一般的である。
【０００６】
油圧配管を固定するための配管固定具は、ブームの全長にもよるが、通常はブームの上面において、その両端近傍位置の最低２箇所、通常は両端部の間に１または複数箇所にも配管固定具が設けられ、合計で３箇所乃至それ以上設けられることになる。また、これら前後の配管固定具による固定部の間の部位では、配管は硬質部材である金属パイプで構成される。
【０００７】
掘削作業手段により土砂の掘削等の作業を行う場合、ブームやアームに対して大きな負荷が作用する。負荷は様々な方向に作用し、ブームには、曲げや捩じれ等が繰り返し頻繁に生じることになる。ブームには配管固定具が前後に間隔を置いて配設されているので、ブームに曲げ，捩じれ等の変形があると、前後の配管固定具の相対位置関係が変化することになる。前後の配管固定具間には金属パイプからなる油圧配管が固定されているので、ブームに設けた前後の配管固定具と油圧配管との間に動きのずれが発生することになり、この動きのずれによる応力が配管固定具を構成する配管座に集中的に作用し、溶接部に亀裂や剥離を生じさせる。従って、溶接部の損傷を避けるためには、強固な溶接を行う必要がある。
【０００８】
配管座はブームの壁面に溶接されることから、溶接強度を高めると、配管座に作用する応力は直接ブームの壁面に伝達することになる。ブームは金属板体をボックス形状となるように缶組みしたものから構成されるものであり、重量化を避けるために、またコスト低減のために金属板体はできるだけ薄くするようにしている。従って、配管座のブーム壁面に対する溶接強度をあまり高くすると、油圧配管の曲げにより繰り返し生じる配管固定具の応力が薄い金属板からなるブームに直接伝達されて、ブームを変形させたり、損傷させたりするダメージを与えるおそれがある。
【０００９】
以上の点を勘案して、配管固定具を構成する配管座をブームに直接固定するのではなく、配管座にばね性を有するベース金具を固定し、このベース金具をブームに溶接手段で固定する構成としたものが特許文献１に開示されている。ここで、ベース金具は緩衝部材として機能するものであり、開放ループ形状とした金属パイプから構成され、この金属パイプの両端を配管座の左右の両側面に固定し、金属パイプの中間曲折部を配管固定具にクランプした油圧配管の延在方向と直交する方向であって、斜め方向に向けて張り出させるようになし、この中間曲折部を溶接手段でブームの上面に固定する構成としている。
【００１０】
この特許文献１にあっては、油圧配管をクランプした配管固定具に連結したベース金具は柔構造支持機能を発揮し、ブームに曲げや捩じれが発生しても、このブームの表面と配管固定具にクランプされている金属パイプからなる油圧配管との間の動きのずれをベース金具で吸収することができるようになり、ブームにダメージを与えるのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実願平第３−６４１０８号（実開平５−１０５４７号）のＣＤ−ＲＯＭ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、前述した特許文献１の構成にあっては、なお問題点がないわけではない。即ち、ブーム表面へのベース金具の固定部と配管固定具に保持されている油圧配管との間での動きのずれを有効に吸収するには、ベース金具のブーム表面への固定部から配管固定具までの間隔をできるだけ大きくする必要がある。しかしながら、配管固定具はブームの上面に設けられる関係上、限られたスペースしか得られない箇所に設けられるので、ベース金具は前述した緩衝機能を十分発揮する程度の大きさとする設置スペースが確保できない場合がある。特に、バケットシリンダ用の油圧配管だけでなく、アームシリンダ用の油圧配管、さらにはバケットに代えて破砕機構等のフロントアタッチメントを装着したときに、このフロントアタッチメントに設けられる油圧アクチュエータ用の油圧配管が設けられるブーム等の構造物の場合には、少なくとも４本、必要に応じて６本乃至それ以上の油圧配管を引き回すようにすることから、多数の配管固定具が設けられる。従って、場合には、特許文献１のベース金具からなる緩衝部材を配管固定具に連結して設けるのは不可能か、若しくは極めて困難になってしまうこともある。
【００１３】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、油圧配管を固定する配管固定具を小型でコンパクトな構成となし、かつこの配管固定具が装着される構造物を損傷させたり、変形させたりしないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前述した目的を達成するために、本発明は、配管座とクランプ部材とからなり、硬質パイプからなる配管をこれら配管座とクランプ部材との間でクランプさせて、構造物に固定する配管固定具であって、前記配管座は、天板部と、この天板部の両端部に設けた側部脚板部と、これら側部脚板部間の中間部に配設され、前記天板部の下面に固着した中央脚板部とから構成し、前記各側部脚板部及び前記中央脚板部は、前記構造物に溶接手段で固定され、前記配管を前記配管座と前記クランプ部材との間にクランプさせる構成としたことをその特徴とするものである。
【００１５】
ここで、構造物は、例えば建設機械を構成する油圧ショベルのブーム等であり、このブームの上面に配管固定具を装着することができる。そして、この配管固定具により固定されるのは、油圧配管を構成する金属等からなる硬質パイプである。配管固定具の配管座は天板部の両端における側部脚板部と、中央部に位置する中央脚板部とを備えている。ブームを構造物とする場合、このブームは長さ方向に対して幅方向の寸法が極めて短い。そして、側部脚板部及び中央脚板部は板面を長さ方向に向けるようになし、狭い幅方向に向けて延在されている部位に溶接するようになし、従って溶接ラインは脚板部の長さ方向の全長となる。このように、脚板部を平行に３箇所設けることによって、配管固定具を格別大型化することなく、その溶接ラインの全長を長くすることができる。このように、溶接ラインを長くした分だけ溶接部に作用する応力を分散させることができ、溶接強度を多少低下させても、配管座が安定的に固定でき、構造物を金属の薄板から構成しても、損傷させる等の不都合は生じない。
【００１６】
配管座とクランプ部材との間に配管を挟み込むようにしてクランプするが、構造物に固着した配管座に対してクランプ部材は着脱可能に連結される。このために、例えばボルトを用いることができ、クランプ部材及び配管座の天板部にボルト挿通孔を設け、天板部の下面にナットを固定的に設ける構成とすることができる。中央脚板部はナットの装着部に設けられることから、中央脚板部はナットの装着位置に切り欠き部を形成する。この中央脚板部は天板部に溶接手段で固着される。そして、ナットは天板部の下面に溶接手段で固定することもでき、また中央脚板部に固定する構成としても良い。
【００１７】
中央脚板部の左右両側には側部脚板部が設けられているので、この中央脚板部を溶接する際に、これら側部脚板部が邪魔になることがある。そこで、この中央脚板部の構造物への溶接作業を円滑に行うために、天板部または側部脚板部に作業孔を開設することができる。従って、トーチやフィラーからなる溶接機構を作業孔から中央脚板部の溶接箇所に向けて差し込むことができる。作業孔を設けることにより、配管座が柔構造化し、配管座に作用する応力を吸収乃至緩和する機能が発揮する。作業孔は１箇所若しくは複数箇所設けることができる。複数の作業孔を設けた場合、全ての作業孔が溶接機構の差し込み用として用いるのではなく、所望の作業孔を介して溶接機構を差し込むようにすれば良い。作業孔は天板部または側部脚板部のいずれか一方または双方に設けられるが、中央脚板部の位置を挟んで左右対称となるように設けることが望ましい。
【００１８】
溶接の手順としては、まず中央脚板部及びナットを天板部の下面に溶接することにより配管座を組み立て、次いでこの配管座の中央脚板部を構造物に溶接する。そして、最後に両側部脚板部を構造物に溶接するが、これらの側部脚板部は外側から溶接する。先に中央脚板部が構造物に固定された状態で、側部脚板部の外側から溶接すると、溶接終了後に溶融となっている溶接材料の温度が低下する際に生じる残留応力により側部脚板部は中央脚板部の方向に向けて圧縮される。その結果、残留応力が作用する分だけ溶接部の強度が向上する。しかも、溶接ラインは両側の側部脚板部と、中央脚板部との３箇所となり、溶接ラインが長尺化することから、溶接強度そのものをあまり高くしなくても、十分な固定強度が得られることになり、構造物に無理な力が伝達されるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１９】
油圧配管を固定する配管固定具を小型でコンパクトな構成となし、かつこの配管固定具が装着される構造物が損傷したり、変形したりすることがないように保護される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】配管固定具が装着される構造物の一例としての油圧ショベルのブームを示す外観図である。
【図２】ブームの上面に配管固定具により油圧配管を固定している状態を示す側面図である
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】配管固定具を構成する配管座の側面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】配管座の他の構成例を示す外観図である。
【図７】配管座のさらに別の構成例を示す外観図である。
【図８】中央脚板部とナットとを一体化した構成を図５と同様の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に配管固定具が装着される構造物の一例として、油圧ショベルの掘削作業手段を構成するブーム１を示す。なお、構造物はこれに限定されるものではなく、硬質パイプからなる配管を固定的に保持するものであって、負荷の作用により曲げや捩じり、若しくは圧縮、引っ張り等の外力が作用する部材に適用することができるものである。
【００２２】
ブーム１は、図１から明らかなように、弓なりの形状を有するものであり、ブーム本体部２の両端に、それぞれ上部旋回体への連結部３及びアームへの連結部４が設けられている。ブーム本体部２は金属板をボックス形状に連結したもので構成されている。
【００２３】
このように構成されるブーム１は、その上面部１ａにアームシリンダを取り付けるためのブラケット５が溶接手段で固着されており、油圧配管１０がこのブーム１の上面部１ａに沿って延在されている。ここで、ブーム１の上面部１ａは前後方向に長手となり、左右方向においては、幅の狭い形状となっている。なお、ブーム１の上面部１ａには少なくとも４本の油圧配管１０が設けられるが、図１では油圧配管１０は２本だけ示し、他の２本の油圧配管１０は省略している。そして、４本の油圧配管１０は、アームシリンダに２本、バケットシリンダに２本接続されるものである。
【００２４】
油圧配管１０は、ブーム１の上面部１ａに沿うように設けた部位では、ステンレス等の金属材からなる硬質のパイプから構成されており、これらの油圧配管１０は２本が対となっており、各対の油圧配管１０，１０は数箇所で配管固定具１１を介してブーム１の上面部１ａに固定的に保持されている。
【００２５】
図２及び図３に配管固定具１１の構成を示す。配管固定具１１は、配管座１２とクランプ部材１３とから構成され、２本の油圧配管１０，１０が配管座１２とクランプ部材１３との間にクランプされている。配管座１２は、図４及び図５からも明らかなように、天板部１４と、この天板部１４の一対からなる側部脚板部１５，１５とから構成されており、また両脚板部１５，１５間の中間部位には中央脚板部１６が設けられている。
【００２６】
ブーム１の上面部１ａにおいて、側部脚板部１５及び中央脚板部１６は、前後方向に板面を向けるようにして、平行に配置されている。そして、これら３箇所の脚板部１５，１５，１６はブーム１の上面に溶接手段により固着されている。従って、溶接ラインは上面部１ａにおける寸法が限られた幅方向に向いたものとなる。
ここで、天板部１４と左右の側部脚板部１５，１５とは、金属板をプレス加工により曲折することにより一体的に形成することができる。また、天板部１４と側部脚板部１５とを別部材で構成し、溶接手段で固着するように構成しても良い。そして、両側部脚板部１５，１５間に位置する中央脚板部１６は所定の厚みを有する金属板体から構成され、天板部１４の下面に溶接手段により固着することにより一体化されている。
【００２７】
クランプ部材１３には、その下面側に油圧配管１０の外径とほぼ同じ曲率となった円弧状受け部１３ａ，１３ａを形成した金属板体から構成され、円弧状受け部１３ａが油圧配管１０の位置決め機能を発揮するものであり、油圧配管１０のクランプ時には、クランプ部材１３における円弧状受け部１３ａと天板部を１４の上面との間に挟持される。
【００２８】
溶接手段によりブーム１の上面１ａに固着した配管座１２に対してクランプ部材１３を着脱可能に連結するために、天板部１４の下面、つまりブーム１の上面部１ａと対抗する面にはナット１７が固定されており、天板部１４におけるナット１７を設けた部位にはボルト挿通孔１８が穿設されている。また、クランプ部材１３にも左右の円弧状受け部１３ａ，１３ａ間の位置にボルト挿通孔１９が穿設されている。ここで、ナット１７は天板部１４における中央脚板部１６の連結位置に装着されることから、この中央脚板部１６はナット１７の装着部を避ける必要がある。このために、中央脚板部１６におけるナット１７が装着される部位には切り欠き部１６ａが形成されている。従って、中央脚板部１６は切り欠き部１６ａの形成部の外側の部位が天板部１４に溶接される。
【００２９】
図３に示したように、ブーム１の上面部１ａに固定した配管座１２の天板部１４上に２本の油圧配管１０，１０を配置して、その上部からクランプ部材１３の両円弧状受け部１３ａを両油圧配管１０，１０に当接させ、ボルト２０をクランプ部材１３のボルト挿通孔１９から配管座１２の天板部１４に設けたボルト挿通孔１８に挿通させ、ナット１７に螺挿することによって、２本の油圧配管１０，１０が配管座１２とクランプ部材１３との間で着脱可能にクランプ保持される。
【００３０】
ここで、ブーム１は油圧ショベルの掘削作業手段を構成するものであって、土砂の掘削等の作業を行う際には、ブーム１に様々な方向の荷重が作用する。ブーム１の剛性を高めれば、それに大きな荷重が作用しても、撓んだり、圧縮されたり、捩じられたり等といった変形を生じることはない。しかしながら、軽量化、コスト低減等の観点から、ブーム１は金属薄板から構成したボックス形状のもので構成される。従って、作業時には荷重の作用でブーム１が様々な方向に変形する。ブーム１の上面部１ａには、配管固定具１１が所定の間隔毎に設けられている。従って、ブーム１が変形すると、前後の配管固定具１１，１１間の間隔も変化する。前後の配管固定具１１，１１間には硬質パイプからなる油圧配管１０が２本架け渡されている。このために、油圧配管１０には曲げ力が作用して、この曲げに対する応力が配管固定具１１に作用することになる。
【００３１】
配管固定具１１は溶接手段によりブーム１の上面部１ａに固定されているが、油圧配管１０の曲げに基づく応力の作用で配管固定具１１の溶接部に亀裂の発生等といった損傷が生じないようにする必要がある。ただし、溶接部における溶接強度をあまり高くして、配管座１２をブーム１の上面部１ａと実質的に一体化すると、油圧配管１０の曲げ力が上面部１ａに直接作用することになり、この上面部１ａを変形させたり、損傷させたりするおそれがある。従って、溶接強度を高めて配管座１２とブーム１の上面部１ａとを完全に一体化させるのは好ましくはない。しかしながら、溶接強度を低下させると、配管固定具１１のブーム１から分離してしまう可能性がある。
【００３２】
以上のことから、配管固定具１１のブーム１への溶接ラインを長くしている。溶接ラインは脚板部１５，１６の長さ方向の全長であり、配管固定具１１におけるブーム１の上面部１ａへの溶接部は左右の側部脚板部１５，１５と中央脚板部１６とから構成される。配管固定具１１をブーム１の上面部１ａに固定するために、左右の側部脚板部１５，１５が設けられているが、さらにこれらに加えて中央脚板部１６を備えており、この中央脚板部１６は、溶接ラインを長くするために設けられている。ブーム１の上面部１ａの寸法は限定されており、しかもこの上面部１ａには各種の部材が設けられることから、側部脚板部１５を長尺化するには限界がある。そこで、左右の側部脚板部１５，１５に加えて第３の脚板部として、中央脚板部１６を設けることによって、側部脚板部１５，１５を長尺化することなく溶接ラインを長くしている。中央脚板部１６の全長は、図示したものにあっては、側部脚板部１５と同じ長さとしているが、中央脚板部１６は溶接部の強度保持に必要な長さを有しておれば良く、必ずしも側部脚板部１５と同じ長さとする必要はない。
【００３３】
このように、溶接部における溶接ラインを長くした分だけ単位長さ当りの溶接強度を低下させる。ここで、溶接強度は、母材と溶接材料との関係、溶接材料の肉盛りの度合い、溶接材料の加熱温度や、冷却速度等に基づいて変化するものであり、これらの条件に基づいて適宜設定されることになる。従って、溶接強度を低下させると、溶接部で応力が分散され、かつ緩和されることになる。その結果、配管固定具１１とブーム１の上面部１ａとの間の連結部に応力が集中するのを防止できる。しかも、溶接ラインを長尺化することによって、溶接強度を低下させても、溶接部に亀裂が発生して配管座１２が分離する等といった事態は発生しない。
【００３４】
さらに、溶接部を高剛性化することなく、配管固定具１１とブーム１との間の連結強度を確保するために、溶接部における残留応力を利用することができる。即ち、配管固定具１１の配管座１２をブーム１の上面部１ａに溶接するに当っては、まず中央脚板部１６を溶接する。この溶接によって、配管座１２は上面部１ａに固定される。その後に、左右の側部脚板部１５，１５を溶接する。これらの溶接は隅肉溶接であるが、この隅肉溶接は側部脚板部１５の外側から行う。その結果、側部脚板部１５を中央脚板部１６に近接する方向に向けて圧縮する残留応力が発生する。この残留応力分だけ側部脚板部１５が上面部１ａに押圧されて、油圧配管１０の曲りにより配管座１２が上面部１ａから離間する方向に対する抵抗が大きくなり、溶接部の剛性を低く抑制しても、配管座１２が上面部１ａから分離することがなくなる。
【００３５】
ところで、配管座１２はまず中央脚板部１６をブーム１の上面部１ａに溶接するが、この中央脚板部１６の左右に側部脚板部１６が設けられているので、中央脚板部１６を上面部１ａに溶接する際には、そのトンネル部分の前後いずれかの開口端側からフィラーとトーチとからなる溶接機構を挿入し、ブラインド状態で溶接を行わなければならなくなる。この不便を解消するためには、図６に示したように、側部脚板部１５に１または複数の作業孔３０，３０を設けるようにするか、または図７に示したように、天板部１４に複数の作業孔３１を設けるようにする。そして、これらの作業孔３０または３１を介して溶接器具を挿入して中央脚板部１６の溶接を円滑に行うことができる。
【００３６】
このように、作業孔３０または３１を設けることによって、側部脚板部１６または天板部１４が柔構造化することになる。従って、油圧配管１０に作用する曲げ力の反力が配管座１２に伝達したときに、この柔構造の部位が変形することにより吸収され、反力が溶接部に及ぶのを緩和される。このように、作業孔３０，３１は、配管座１２を柔構造化するためのものでもあるので、側部脚板部１５に作業孔３０を設ける場合、両側の側部脚板部１５，１５に設け、また天板部１４に設けた作業孔３１は中央脚板部１６を挟んで左右対称となる位置に配置することになる。
【００３７】
また、配管固定具１１を組み立てるに当って、ナット１７を天板部１４の下面に溶接したうえで、中央脚板部１６を天板部１４の下面に溶接する構成としたが、図８に示したように、中央脚板部１１６の切り欠き部１１６ａの幅寸法をナット１７の外形寸法と一致させ、ナット１７の側面部を切り欠き部１１６ａに溶接し、天板部１４へは中央脚板部１１６のみを溶接するようにすることもできる。そうすると、ひとつの工程の溶接作業が省略されることになる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ブーム                        １ａ  上面部
１０  油圧配管                    １１  配管固定具
１２  配管座                      １３  クランプ部材
１３ａ  円弧状受け部              １４  天板部
１５  側部脚板部                  １６，１１６  中央脚板部
１６ａ，１１６ａ  切り欠き部      １７  ナット
２０  ボルト                      ３０，３１  作業孔
【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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