(57)【要約】【課題】高い加圧力を出力可能で、且つ、大きな被押圧物への押圧作業を可能にしながら効率良く生産ができ、しかも、コンパクトな形状で、且つ、低コストなプレス装置を提供する。【解決手段】上下にスライドするスライド部材３５は、トグルリンク機構１３及び従動手段１５を介してカム機構１６に接続される。カム機構１６は、回転中心Ｃ１を囲うように延びる無端状のカム溝７を有するカム円板６を備える。従動手段１５は、カム溝７に移動可能に嵌合するカムフォロア９を備える。カム溝７は、第１曲率半径部７ａ、疑似直線部７ｂ、第２曲率半径部７ｃ及び第３曲率半径部７ｄからなり、第１曲率半径部の曲率半径をρ１、第２曲率半径部の曲率半径をρ２及び第３曲率半径部の曲率半径をρ３とすると、ρ２＜ρ１＜ρ３となるように設定される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を有する駆動モータと、
該駆動モータに接続され、上記駆動軸の回転動作を直線往復動作に変換するカム機構と、
該カム機構に接続され、当該カム機構の直線往復動作によってリンク動作を行うリンク機構と、
該リンク機構に接続され、且つ、上下にスライド可能に設けられ、被押圧物を押圧する押圧部を有するスライド手段とを備え、
上記カム機構の直線往復動作に連動した上記リンク機構のリンク動作で上記スライド手段を往復スライド移動させることによって上記押圧部が上記被押圧物を押圧するよう構成されたプレス装置であって、
上記カム機構は、上記駆動モータと回転一体に設けられ、表面に回転中心を囲うように延びる無端状のカム溝を有するカム円板と、上記リンク機構に接続されるとともに上記カム溝に移動可能に嵌合する嵌合部を有する従動手段と、該従動手段を上記駆動軸と直交する方向に直線状に案内するガイド手段とを備え、上記カム円板の回転時に上記嵌合部が上記カム溝に案内されることで上記従動手段が上記ガイド手段に沿って直線往復動作を行うよう構成され、
上記カム溝は、上記スライド手段が上死点から下死点に向かう中途部の位置までのスライド時に上記嵌合部を案内する第１曲率半径部と、上記スライド手段が上記中途部を通過してから下死点に向かうスライド時に上記嵌合部を案内する疑似直線部と、上記スライド手段が下死点を通過するスライド時に上記嵌合部を案内する第２曲率半径部と、上記スライド手段が下死点を通過してから上死点に向かうスライド時に上記嵌合部を案内する第３曲率半径部とで構成されるとともに、上記カム円板の回転中心が上記第２曲率半径部に接近する位置となっており、
上記第１曲率半径部の曲率半径をρ１、上記第２曲率半径部の曲率半径をρ２、及び、上記第３曲率半径部の曲率半径をρ３とすると、ρ２＜ρ１＜ρ３となるように設定されていることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプレス装置において、
上記駆動モータは、上記駆動軸が上下方向に延びる姿勢となっており、
上記ガイド手段は、上記駆動軸を中心として対称となるように配設され、且つ、上記スライド手段に向かって水平方向に延びる一対のスライドレールと、該各スライドレールにスライド可能に嵌合する一対のスライダとを備え、
上記従動手段は、上記両スライダを橋絡するとともに中央下部に上記嵌合部が設けられた橋絡フレームを備えていることを特徴とするプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面に無端状のカム溝が形成されたカム円板を有するカム機構によって押圧部を上下動させるプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、特許文献１に開示されているプレス装置は、駆動軸を有する駆動モータと、該駆動モータに接続されたカム機構とを備え、該カム機構は、上記駆動軸に回転一体に取り付けられたカム円板を有している。カム円板の表面には、カム円板の回転中心を囲うように延びる無端状のカム溝が形成され、該カム溝には、従動アームの一端側が移動可能に嵌合している。該従動アームは、ガイド部材によって駆動軸と直交する方向に直線状に案内され、従動アームの他端側には、上下にスライド可能なスライド機構がリンク機構を介して接続されている。そして、カム円板の回転時に従動アームの一端側がカム溝に案内されることで従動アームがガイド部材に沿って直線往復動作を行うよう構成され、この直線往復動作に連動したリンク機構のリンク動作でスライド機構を往復スライド移動させることによってスライド機構に設けられた押圧部が被押圧物を押圧するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５８１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では、材料の高強度化等に対応するために特許文献１の如きプレス装置における加圧力の増加を望まれることが多い。
【０００５】
これに対応するために、例えば、駆動モータの出力を大きくすることでプレス装置の加圧力を増加させることが考えられる。
【０００６】
しかし、駆動モータの出力を大きくするためには、当該駆動モータの各構成部品を大きくする必要がある。したがって、駆動モータの外形が大きくなって装置全体が大型化してしまうとともに、部品コストが嵩んでしまうという問題がある。
【０００７】
これを回避するために、カム溝の全長を短くしてカム溝の曲率半径を小さくすることでスライド機構が下死点を通過する際の速度を遅くして加圧力を高めることが考えられる。
【０００８】
しかし、カム溝の全長を短くしてカム溝の曲率半径を小さくすると、スライド部材の往復スライド動作のストロークが小さくなってしまい、大きな被押圧物に対する押圧作業が不可能になってしまう。
【０００９】
さらに、効率の良い生産を行うために、プレス装置のサイクルタイムを短くしたいという要求もある。
【００１０】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い加圧力を出力可能で、且つ、大きな被押圧物への押圧作業を可能にしながら効率良く生産ができ、しかも、コンパクトな形状で、且つ、低コストなプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は、カム円板のカム溝の形状に工夫を凝らしたことを特徴とする。
【００１２】
具体的には、駆動軸を有する駆動モータと、該駆動モータに接続され、上記駆動軸の回転動作を直線往復動作に変換するカム機構と、該カム機構に接続され、当該カム機構の直線往復動作によってリンク動作を行うリンク機構と、該リンク機構に接続され、且つ、上下にスライド可能に設けられ、被押圧物を押圧する押圧部を有するスライド手段とを備え、上記カム機構の直線往復動作に連動した上記リンク機構のリンク動作で上記スライド手段を往復スライド移動させることによって上記押圧部が上記被押圧物を押圧するよう構成されたプレス装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１３】
すなわち、第１の発明では、上記カム機構は、上記駆動モータと回転一体に設けられ、表面に回転中心を囲うように延びる無端状のカム溝を有するカム円板と、上記リンク機構に接続されるとともに上記カム溝に移動可能に嵌合する嵌合部を有する従動手段と、該従動手段を上記駆動軸と直交する方向に直線状に案内するガイド手段とを備え、上記カム円板の回転時に上記嵌合部が上記カム溝に案内されることで上記従動手段が上記ガイド手段に沿って直線往復動作を行うよう構成され、上記カム溝は、上記スライド手段が上死点から下死点に向かう中途部の位置までのスライド時に上記嵌合部を案内する第１曲率半径部と、上記スライド手段が上記中途部を通過してから下死点に向かうスライド時に上記嵌合部を案内する疑似直線部と、上記スライド手段が下死点を通過するスライド時に上記嵌合部を案内する第２曲率半径部と、上記スライド手段が下死点を通過してから上死点に向かうスライド時に上記嵌合部を案内する第３曲率半径部とで構成されるとともに、上記カム円板の回転中心が上記第２曲率半径部に接近する位置となっており、上記第１曲率半径部の曲率半径をρ１、上記第２曲率半径部の曲率半径をρ２、及び、上記第３曲率半径部の曲率半径をρ３とすると、ρ２＜ρ１＜ρ３となるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
第２の発明では、第１の発明において、上記駆動モータは、上記駆動軸が上下方向に延びる姿勢となっており、上記ガイド手段は、上記駆動軸を中心として対称となるように配設され、且つ、上記スライド手段に向かって水平方向に延びる一対のスライドレールと、該各スライドレールにスライド可能に嵌合する一対のスライダとを備え、上記従動手段は、上記両スライダを橋絡するとともに中央下部に上記嵌合部が設けられた橋絡フレームを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明では、上死点から下死点に向かうスライド手段のスライド動作時に対応するカム円板のカム溝の一部に直線状部分を設けているので、当該部分においてカム円板の単位回転角度当たりにおける嵌合部の移動量が多くなる。したがって、上死点から下死点に向かうスライド手段のスライド動作が速くなり、スライド手段における往復スライド動作のストローク長を長くしてもカム円板の１回転当たりにかかる時間が短くなるので、大きな被押圧物への押圧作業を可能にしながら効率良く生産を行うことができる。また、カム円板の回転動作によって嵌合部の位置がカム溝における疑似直線部から第２曲率半径部に変わる際、カム溝が直線状の領域から一気に曲率半径の小さな領域になるので、従動手段の従動動作及びリンク機構のリンク動作が一気に遅くなる。したがって、スライド手段の下死点を通過する際の速度が遅くなって、装置の加圧力を高めることができる。さらに、加圧力を高めるために駆動モータの出力を大きくする必要が無いので、装置全体をコンパクトにできるとともに、部品コストを低く抑えることができる。
【００１６】
第２の発明では、嵌合部が橋絡フレームを介して両スライドレールの間に位置するので、嵌合部がカム溝を移動する際、嵌合部にカム円板から加わる力が両スライドレールにバランス良く分散される。したがって、各スライダに加わる負荷がバランスよく分散するので、両スライドレール周りの変形や破損が生じ難くなり、装置を故障し難くできるとともにスムーズなカム機構の動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス装置の斜視図である。
【図２】図１のII−II線における断面図である。
【図３】図２のIII矢視図である。
【図４】プレス装置が被押圧物を押圧している状態を示す図２相当図である。
【図５】図４のV矢視図である。
【図６】図５のVI−VI線における断面図である。
【図７】カム円板におけるカム溝部分の拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る卓上プレス装置１を示す。該プレス装置１は、被押圧物１０に対する押圧作業（例えば、カシメ作業等）を行うためのものであり、図２に示すように、前面に開放する略直方体形状の金属製ケース２と、該ケース２の内方に配置された側面視で略Ｔ字状をなす本体フレーム３とを備え、ケース２前面の上半部分は、正面視で矩形状をなす透明樹脂材からなるカバー２ａで覆われている。
【００２０】
本体フレーム３は、カバー２ａの内方に位置する上下に延びる第１フレーム３１と、該第１フレーム３１におけるケース２側の下半部分から当該ケース２の内方に向かって突設され、且つ、ケース２の幅方向に並設された一対の板状第２フレーム３２と、該両第２フレーム３２の上部から第１フレーム３１の反対側に水平に延びる側面視で略Ｌ字状をなす第３フレーム３３とを備えている。
【００２１】
第１フレーム３１は、矩形板状をなす固定板１１を載置可能な平面視で矩形状をなすベースフレーム部３１ａを備え、上記固定板１１の表面中央には、円盤状の治具１２を介して上記被押圧物１０が載置されている。
【００２２】
ベースフレーム部３１ａにおける第２フレーム３２側の一辺には、板状フレーム部３１ｂが上方に突設され、該板状フレーム部３１ｂの突出端には、上下に延びる略角柱状の支持フレーム部３１ｃが設けられている。
【００２３】
また、ベースフレーム部３１ａの第２フレーム３２側における中央部分には、支持板部３１ｅがケース２の幅方向に所定の間隔をあけて一対設けられている。
【００２４】
上記支持フレーム部３１ｃの上部には、第１貫通孔３１ｄがケース２の幅方向に貫通形成され、該第１貫通孔３１ｄには、第１支軸３４が嵌挿されている。
【００２５】
また、支持フレーム部３１ｃの前面側下半部分には、断面凸状のスライド部材３５（スライド手段）が上下にスライド可能に設けられ、該スライド部材３５の下端には、短い円柱状をなす押圧部３５ａが取り付けられている。
【００２６】
スライド部材３５の上部には、内面が球面状の上端に開口する嵌合凹部３５ｂが形成されている。
【００２７】
スライド部材３５の上方には、上下に延びる第１リンク部材４１が配設されている。
【００２８】
該第１リンク部材４１の下端部分には、上記嵌合凹部３５ｂに摺動自在に嵌合する球状部４１ａが設けられている。
【００２９】
一方、第１リンク部材４１の上端寄りの位置には、ケース２の幅方向に延びるブロック部材４２が取り付けられ、該ブロック部材４２の各端部には、第２支軸４３が設けられている。
【００３０】
スライド部材３５上部におけるケース２の幅方向両側には、図３に示すように、ケース２の前後方向に延びる第２リンク部材４４が上記スライド部材３５を挟んで一対設けられている。
【００３１】
各第２リンク部材４４の中央部分は、上記第１支軸３４の各端部に固定され、各第２リンク部材４４は、第１支軸３４を中心に揺動可能になっている。
【００３２】
また、各第２リンク部材４４の一端部分は、上記各第２支軸４３に固定され、各第２リンク部材４４は、上記各第２支軸４３周りに回動可能になっている。
【００３３】
両第２フレーム３２の上方には、厚みを有する板状をなす第３リンク部材４５が配設されている。
【００３４】
該第３リンク部材４５の一端側には、ケース２の幅方向に貫通する第２貫通孔４５ａが貫通形成され、該第２貫通孔４５ａには、第３支軸４６が嵌挿されている。
【００３５】
該第３支軸４６の各端部は、各第２リンク部材４４の他端側に固定され、第３リンク部材４５は、第３支軸４６周りに回動可能になっている。
【００３６】
一方、第３リンク部材４５の他端中央には、切欠凹部４５ｂが形成されている。
【００３７】
第３リンク部材４５における切欠凹部４５ｂを挟んだ両側部分が一対の回動支持部４５ｃを構成しており、該各回動支持部４５ｃには、ケース２の幅方向に延びる第３貫通孔４５ｄがそれぞれ形成されている。
【００３８】
第３リンク部材４５下方の両第２フレーム３２間には、上下に延びる第４リンク部材４７が配設されている。
【００３９】
該第４リンク部材４７の下端部分には、ケース２の幅方向に延びる第４貫通孔４７ａが貫通形成され、該第４貫通孔４７ａには、第４支軸４８が嵌挿されている。
【００４０】
該第４支軸４８の両端部分は、上記各支持板部３１ｅに固定され、上記第４リンク部材４７は、上記第４支軸４８周りに回動可能になっている。
【００４１】
一方、第４リンク部材４７の上端部分は、上記第３リンク部材４５の切欠凹部４５ｂに位置しており、第４リンク部材４７の上端部分には、両第３貫通孔４５ｄに対応する第５貫通孔４７ｂが貫通形成されている。
【００４２】
両第３貫通孔４５ｄ及び第５貫通孔４７ｂには、第５支軸４９が嵌挿され、第３リンク部材４５及び第４リンク部材４７は、それぞれ第５支軸４９周りに回動可能になっている。
【００４３】
第３フレーム３３の上方には、ケース２の前後方向に延びる従動アーム４０が配設されている。
【００４４】
該従動アーム４０の一端部分には、第６貫通孔４０ａがケース２の幅方向に貫通形成され、該第６貫通孔４０ａには、第６支軸４０ｂが嵌挿されている。
【００４５】
一方、従動アーム４０の他端には、平面視で略Ｕ字状をなす支持部材４０ｃが取り付けられ、該支持部材４０ｃの二股部分が上記第５支軸４９の両端部分にそれぞれ固定されている。
【００４６】
そして、第１リンク部材４１、第２リンク部材４４、第３リンク部材４５、第４リンク部材４７及び従動アーム４０が本発明のトグルリンク機構１３を構成しており、従動アーム４０をケース２の前後方向に移動させると、リンク動作を行ってスライド部材３５が上下に往復スライド移動するようになっている。
【００４７】
第３フレーム３３の中央には、取付孔３３ａが上下に貫通形成され、該取付孔３３ａには、一対のベアリングＢｒが嵌合している。
【００４８】
第３フレーム３３の下方には、駆動軸５ａを有する駆動モータ５が配設され、上記駆動軸５ａは、上下方向に延びる姿勢で上記両ベアリングＢｒに嵌合している。
【００４９】
第３フレーム３３の上方には、カム円板６が配設され、該カム円板６の中央部分には、上記駆動軸５ａが回転一体に固定されている。
【００５０】
カム円板６の表面には、図３及び図５に示すように、当該カム円板６の回転中心Ｃ１を囲うように無端状に延びるカム溝７が形成されている。
【００５１】
該カム溝７は、図７に示すように、曲率半径がρ１である第１曲率半径部７ａと、該第１曲率半径部７ａに連続して設けられた疑似直線部７ｂと、該疑似直線部７ｂに連続して設けられ、且つ、上記回転中心Ｃ１に接近する位置に形成され、曲率半径がρ２である第２曲率半径部７ｃと、該第２曲率半径部７ｃと上記第１曲率半径部７ａの間に連続するように設けられ、曲率半径がρ３である第３曲率半径部７ｄとで構成され、ρ２＜ρ１＜ρ３となるように設定されている。
【００５２】
カム円板６の上方には、ケース２の前後方向に延びる一対の取付プレート８１が設けられている。
【００５３】
各取付プレート８１の上面には、スライド部材３５に向かって水平方向に延びるスライドレール８２が駆動軸５ａを中心として対称となるように一対配設されている。
【００５４】
各スライドレール８２には、図６に示すように、略ブロック形状のスライダ８３がスライド可能に嵌合しており、各スライドレール８２と各スライダ８３とで本発明のガイド手段１４を構成している。
【００５５】
両スライダ８３の上方には、当該スライダ８３を橋絡する橋絡フレーム８４が設けられ、該橋絡フレーム８４は、両スライダ８３によってケース２の前後方向（駆動軸５ａと直交する水平方向）に直線状に案内されるようになっている。
【００５６】
上記橋絡フレーム８４の中央上面には、板状をなす突出部８４ａがケース２の幅方向に所定の間隔をあけて一対設けられ、両突出部８４ａの間に上記従動アームの他端部分が位置するとともに各突出部８４ａが第６支軸４０ｂの各端部に固定されている。
【００５７】
また、橋絡フレーム８４の中央下面には、断面Ｔ字状をなす吊下部材８５が固定されている。
【００５８】
該吊下部材８５の下面には、上記カム溝７に移動可能に嵌合するカムフォロア９（嵌合部）が固定され、橋絡フレーム８４、吊下部材８５及びカムフォロア９が本発明の従動手段１５を構成している。
【００５９】
そして、カム円板６、ガイド手段１４及び従動手段１５が本発明のカム機構１６を構成しており、図２乃至図５に示すように、駆動モータ５における駆動軸５ａの回転動作によってカム円板６が回転中心Ｃ１周りに回転すると、カムフォロア９がカム溝７に案内されることで橋絡フレーム８４及び従動アーム４０が各スライドレール８２に沿って直線往復動作を行うよう構成されている。つまり、カム機構１６は、駆動モータ５の駆動軸５ａの回転動作を直線往復動作に変換するようになっている。従動アーム４０が直線往復動作を行うと、該従動アーム４０に接続されたトグルリンク機構１３のリンク動作でスライド部材３５が往復スライド移動するようになっていて、スライド部材３５の往復スライド移動によって押圧部３５ａが被押圧物１０を押圧するようになっている。
【００６０】
ここで、カム溝７におけるカムフォロア９の案内動作について詳述する。
【００６１】
まず、図３に示すように、第１曲率半径部７ａと第３曲率半径部７ｄとの連続部分にカムフォロア９が位置する時、図２に示すように、スライド部材３５は上死点に位置する状態になっている。この状態から、図３の矢印Ｘ１の方向にカム円板６を回転させると、スライド部材３５が上死点から下死点に向かうように第１曲率半径部７ａがカムフォロア９を案内する。
【００６２】
カム円板６が約９０度回転すると、カムフォロア９の位置が第１曲率半径部７ａから疑似直線部７ｂに変わり、スライド部材３５が中途部Ｐ１の位置になる（図２の仮想線参照）。すると、疑似直線部７ｂがカムフォロア９を案内し始めて当該カムフォロア９の移動速度が上がる。
【００６３】
カム円板６がさらに回転すると、図４及び図５に示すように、スライド部材３５が下死点を通過するように第２曲率半径部７ｃがカムフォロア９を案内する。カムフォロア９の位置が疑似直線部７ｂから第２曲率半径部７ｃに変わる際、カム溝７が直線状の領域から一気に曲率半径の小さな領域になるので、従動手段１５の従動動作及びトグルリンク機構１３のリンク動作が一気に遅くなる。したがって、スライド部材３５の下死点を通過する際の速度が遅くなって、プレス装置１の加圧力を高めることができる。
【００６４】
カム円板６がさらに回転してカムフォロア９が第３曲率半径部７ｄに到達すると、スライド部材３５が下死点を通過してから上死点に向かうように第３曲率半径部７ｄがカムフォロア９を案内する。
【００６５】
このように、上死点から下死点に向かうスライド部材３５のスライド動作時に対応するカム円板６のカム溝７の一部に直線状部分を設けているので、当該部分においてカム円板６の単位回転角度当たりにおけるカムフォロア９の移動量が多くなる。したがって、上死点から下死点に向かうスライド部材３５のスライド動作が速くなり、スライド部材３５における往復スライド動作のストローク長を長くしてもカム円板６の１回転当たりにかかる時間が短くなるので、大きな被押圧物１０への押圧作業を可能にしながら効率良く生産を行うことができる。
【００６６】
また、本発明の実施形態では、加圧力を高めるために駆動モータ５の出力を大きくする必要が無いので、プレス装置１全体をコンパクトにできるとともに、部品コストを低く抑えることができる。
【００６７】
さらに、カムフォロア９は、橋絡フレーム８４を介して両スライドレール８２の間に位置するので、カムフォロア９がカム溝７を移動する際、カムフォロア９にカム円板６から加わる力が両スライドレール８２にバランス良く分散される。したがって、各スライダ８３に加わる負荷がバランスよく分散するので、両スライドレール８２周りの変形や破損が生じ難くなり、プレス装置１を故障し難くできるとともにスムーズなカム機構１６の動作を実現することができる。
【００６８】
尚、本発明の実施形態では、二組のスライドレール８２及びスライダ８３が設けられているが、これに限らず、一組のスライドレール８２及びスライダ８３によって従動手段１５を直線状に案内する構造であってもよい。
【００６９】
また、本発明の実施形態では、カム溝７に案内される嵌合部としてカムフォロア９を用いているが、カムフォロア９でなくてもよく、カム円板６が回転した際にカム溝７に案内されることが可能な部材や部品であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、表面に無端状のカム溝が形成されたカム円板を有するカム機構によって押圧部を上下動させるプレス装置に適している。
【符号の説明】
【００７１】
１        プレス装置
５        駆動モータ
５ａ        駆動軸
６        カム円板
７        カム溝
７ａ        第１曲率半径部
７ｂ        疑似直線部
７ｃ        第２曲率半径部
７ｄ        第３曲率半径部
９        カムフォロア（嵌合部）
１０        被押圧物
１３        トグルリンク機構
１４        ガイド手段
１５        従動手段
１６        カム機構
３５        スライド部材（スライド手段）
３５ａ        押圧部
８２        スライドレール
８３        スライダ
８４        橋絡フレーム
Ｐ１        中途部
【図１】
2019005781.tif 000003
【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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