(57)【要約】【課題】実際のキャッピング工程における荷重の掛かり方により近い状態でボトル缶の口金部の強度を測定する。【解決手段】缶軸Ｃを中心としたボトル缶に缶軸Ｃ方向に荷重を印加する缶軸方向押圧手段１１と、ボトル缶の口金部７に缶軸Ｃに対する径方向に荷重を印加する径方向押圧手段２１とを備え、缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１との少なくとも一方には、荷重を増減させる荷重調整手段１２、２２と、この荷重を増減させるタイミング、荷重の増減量、およびボトル缶に接する押圧端子１３、２３の変位量のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、ボトル缶に印加される荷重を測定する荷重測定手段１４、２４とが備えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶軸を中心としたボトル缶に上記缶軸方向に荷重を印加する缶軸方向押圧手段と、
上記ボトル缶の口金部に上記缶軸に対する径方向に荷重を印加する径方向押圧手段とを備え、
上記缶軸方向押圧手段と上記径方向押圧手段との少なくとも一方には、上記荷重を増減させる荷重調整手段と、この荷重を増減させるタイミング、上記荷重の増減量、および上記ボトル缶に接する押圧端子の変位量のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、上記ボトル缶に印加される荷重を測定する荷重測定手段とが備えられていることを特徴とするボトル缶の口金部の強度測定装置。
【請求項２】
上記径方向押圧手段は、上記ボトル缶の口金部に取り付けられるキャップの開放端部であるフレアが巻締められる該口金部の膨出部に接して荷重を印加することを特徴とする請求項１に記載のボトル缶の口金部の強度測定装置。
【請求項３】
上記径方向押圧手段の押圧端子における上記膨出部に接する押圧部は、上記缶軸を含んで該径方向押圧手段が荷重を印加する径方向に沿った断面において、上記膨出部に対向する先端面と、この先端面から上記押圧端子による押圧方向とは反対側に向かうに従い上記缶軸に垂直な平面に対して５°〜３５°の範囲の角度で離れる方向に傾斜する上面と、この上面と上記先端面との交差稜線部に形成された半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の円弧状面取部とを備えていることを特徴とする請求項２に記載のボトル缶の口金部の強度測定装置。
【請求項４】
缶軸を中心としたボトル缶に缶軸方向押圧手段によって上記缶軸方向に荷重を印加するとともに、
上記ボトル缶の口金部に径方向押圧手段によって上記缶軸に対する径方向に荷重を印加し、
上記缶軸方向押圧手段と上記径方向押圧手段との少なくとも一方に、上記荷重を増減させる荷重調整手段と、この荷重を増減させるタイミング、上記荷重の増減量、および上記ボトル缶に接する押圧端子の変位量のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、上記ボトル缶に印加される荷重を測定する荷重測定手段とを備えて、
上記缶軸方向の荷重と上記径方向の荷重の少なくとも一方を増減しつつ、上記ボトル缶の口金部が変形したときの荷重を測定することを特徴とするボトル缶の口金部の強度測定方法。
【請求項５】
上記缶軸方向の荷重と上記径方向の荷重の少なくとも一方を増加しつつ、上記ボトル缶の口金部が変形したときの荷重を測定することを特徴とする請求項４に記載のボトル缶の口金部の強度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製のボトル缶の口金部の強度測定装置および強度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このように金属製のボトル缶の口金部を強度を測定する方法としては、例えば特許文献１に、口部のスカート谷部に缶の半径方向中心に向かう荷重を、該特許文献１の図５（ａ）丸印で示す圧縮用治具によって印加して、口部および肩部からなるネック部の横剛性（半径方向の剛性）を測定すること、および該特許文献１の図５（ｂ）に長方形で示す圧縮用治具によって口金部に缶軸方向に荷重を印加し、軸強度を測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１９６３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、特許文献１に記載された強度測定方法では、缶軸方向の強度と径方向の強度を別々に測定している。しかしながら、実際にボトル缶に内容物を充填するラインにおいて口金部に最も大きな負荷が作用するキャッピング工程においては、キャッピング装置のプレッシャーブロックによって缶軸方向の荷重を印加してキャップに絞り加工を施しつつ、キャップの開放端部であるフレアを裾巻きローラー（ＰＰローラー）によって口金部の膨出部に巻き掛けることでキャップを口金部に取り付ける。
【０００５】
すなわち、キャッピング工程においては缶軸方向の荷重と径方向の荷重とが同時に作用するため、これらの方向の強度を別々に測定する特許文献１に記載された測定方法では、実際のキャッピング工程における荷重に対する強度を正確に測定することが困難となる。このため、ボトル缶に成形される金属板の板厚などのスペック変更時には、キャッピングの適合性の判断に支障を来すおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、実際のキャッピング工程における荷重の掛かり方により近い状態でボトル缶の口金部の強度を測定することが可能なボトル缶の口金部の強度測定装置および強度測定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明のボトル缶の口金部の強度測定装置は、缶軸を中心としたボトル缶に上記缶軸方向に荷重を印加する缶軸方向押圧手段と、上記ボトル缶の口金部に上記缶軸に対する径方向に荷重を印加する径方向押圧手段とを備え、上記缶軸方向押圧手段と上記径方向押圧手段との少なくとも一方には、上記荷重を増減させる荷重調整手段と、この荷重を増減させるタイミング、上記荷重の増減量、および上記ボトル缶に接する押圧端子の変位量のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、上記ボトル缶に印加される荷重を測定する荷重測定手段とが備えられていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のボトル缶の口金部の強度測定方法は、缶軸を中心としたボトル缶に缶軸方向押圧手段によって上記缶軸方向に荷重を印加するとともに、上記ボトル缶の口金部に径方向押圧手段によって上記缶軸に対する径方向に荷重を印加し、上記缶軸方向押圧手段と上記径方向押圧手段との少なくとも一方に、上記荷重を増減させる荷重調整手段と、この荷重を増減させるタイミング、上記荷重の増減量、および上記ボトル缶に接する押圧端子の変位量のうち少なくとも１つを制御する制御手段と、上記ボトル缶に印加される荷重を測定する荷重測定手段とを備えて、上記缶軸方向の荷重と上記径方向の荷重の少なくとも一方を増減しつつ、上記ボトル缶の口金部が変形したときの荷重を測定することを特徴とする。
【０００９】
このようなボトル缶の口金部の強度測定装置および強度測定方法においては、缶軸方向押圧手段と径方向押圧手段により、ボトル缶の口金部に缶軸方向の荷重と径方向の荷重を同時に印加することができるので、実際のキャッピング工程により近い状況で口金部の強度を測定することができる。そして、これら缶軸方向の荷重と径方向の荷重とのうち少なくとも一方は、上記制御手段によって制御される荷重調整手段によって増減させられるので、缶軸方向の荷重は一定として径方向の荷重を増減させたり、逆に径方向の荷重は一定として缶軸方向の荷重を増減させたり、あるいはこれら缶軸方向の荷重と径方向の荷重の双方を増減させたりして、様々な条件下での口金部の強度を測定することができ、ボトル缶に成形される金属板の板厚などのスペック変更時におけるキャッピングの適合性を的確に判断することが可能となる。
【００１０】
ここで、ボトル缶の口金部へのキャップの取り付けは、上述のようにキャッピング装置のプレッシャーブロックによって缶軸方向の荷重を印加してキャップに絞り加工を施しつつ、キャップの開放端部であるフレアを裾巻きローラーによって口金部の膨出部に巻き掛けることにより行われ、口金部が雄ネジ部を有するネジ付きのボトル缶の場合には、同時にネジ切りローラーによってキャップに雄ネジ部とねじ合う雌ネジ部が成形される。そこで、上記径方向押圧手段は、上記ボトル缶の口金部に取り付けられるキャップの開放端部であるフレアが巻締められる該口金部の膨出部に接して荷重を印加するものとすることにより、実際のキャッピング工程により近い状態における口金部への径方向の荷重への強度を測定することが可能となる。
【００１１】
具体的に、上記径方向押圧手段の押圧端子における上記膨出部に接する押圧部は、上記缶軸を含んで該径方向押圧手段が荷重を印加する径方向に沿った断面において、上記膨出部に対向する先端面と、この先端面から上記押圧端子による押圧方向とは反対側に向かうに従い上記缶軸に垂直な平面に対して５°〜３５°の範囲の角度で離れる方向に傾斜する上面と、この上面と上記先端面との交差稜線部に形成された半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の円弧状面取部とを備えていることが望ましい。このような断面形状、寸法は、上記裾巻きローラーの外周面および上面の回転軸に沿った断面形状、寸法であり、従ってそのような断面形状、寸法を有する押圧部を備えた押圧端子を用いることにより、径方向押圧手段において実際のキャッピング工程に一層近い状態で径方向の荷重に対する口金部の強度を測定することが可能となる。
【００１２】
なお、実際のキャッピング工程では、上述のようにキャッピング装置のプレッシャーブロックによって缶軸方向の荷重を増加させるように印加してキャップに絞り加工を施しつつ、裾巻きローラーによって径方向の荷重を増加させるようにして印加してキャップのフレアを塑性変形させて口金部の膨出部に巻き掛けるので、本発明のボトル缶の口金部の強度測定方法においては、上記缶軸方向の荷重と上記径方向の荷重の少なくとも一方を増加しつつ、上記ボトル缶の口金部が変形したときの荷重を測定するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、実際のキャッピング工程により近い様々な条件下での口金部の強度を測定することができ、ボトル缶に成形される金属板の板厚などのスペック変更時においてもキャッピングの適合性を的確に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のボトル缶の口金部の強度測定装置の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１に示す実施形態の平面図である。
【図３】図１に示す実施形態のＡ部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１ないし図３は、本発明のボトル缶の口金部の強度測定装置の一実施形態を示すものである。本実施形態において強度が測定されるボトル缶は、その缶本体１が、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属材料によって一体に形成され、底部２と、この底部２の外周縁から上端側（図１において上側）に延びる外周部３とを備えた缶軸Ｃを中心とする概略多段の有底円筒状をなしている。
【００１６】
この外周部３には、底部２から缶本体１の上端側の開口部に向けて順に、缶軸Ｃを中心とした円筒状の胴部４と、上端側に向かうに従い一定の傾斜で漸次縮径する円錐台面状の肩部５と、この肩部５からさらに上端側に向かって延びる筒状の首部６と、口金部７とが形成されている。さらに、この口金部７は、最上端部が缶本体１の上記開口部の縁部を外周側に折り曲げた後に内周側にカールさせたカール部８とされるとともに、カール部８の下側は雄ネジが形成された雄ネジ部９とされ、さらにこの雄ネジ部９の下側は、下方に向かう従い外周側に膨らんだ後に縮径して図示されないキャップの開放端部であるフレアが巻き締められる膨出部１０とされている。
【００１７】
このようなボトル缶の缶本体１を製造するには、まず上述のような材料の金属板を円板状に打ち抜いて絞り加工を施すことにより深さの浅いカップ状素材を製造し、このカップ状素材に再絞りおよびしごき加工を施して缶軸Ｃ方向に延伸することにより、底部２と円筒状の外周部３とが形成された有底円筒体（ＤＩ缶）を成形する。次いで、この有底円筒体にボトルネック加工を施すことにより外周部３の上部に肩部５と首部６が成形され、さらに首部６の上端側が拡径されて膨出部１０が形成されるとともに、この膨出部１０よりも上端側に雄ネジ部９が形成された後、最上端にカール部８が形成されることにより、口金部７が形成された缶本体１が成形される。
【００１８】
このようなボトル缶の口金部７の強度を測定する本実施形態の強度測定装置の一実施形態は、図示されない架台上に底部２が接地して固定された缶本体１の口金部７に上記缶軸Ｃ方向に荷重を印加する缶軸方向押圧手段１１と、この口金部７に上記缶軸Ｃに対する径方向に荷重を印加する径方向押圧手段２１とを備えている。本実施形態では、このように固定された缶本体１の口金部７の缶軸Ｃ方向上方に缶軸方向押圧手段１１が配設されるとともに、この口金部７を缶軸Ｃに対する直径方向に挟み込むようにして一対の径方向押圧手段２１が配設されている。
【００１９】
本実施形態における缶軸方向押圧手段１１は、図１に示すように缶本体１の直上に配設されたサーボモータやリニアアクチュエータ、サーボプレス、あるいは油圧シリンダーやエアシリンダー等の荷重調整手段１２と、この荷重調整手段１２から缶軸Ｃに沿って下方に延びる上下方向に進退可能な出力軸１２ａの下端にコイルスプリング等の弾性部材１２ｂを介して同軸に取り付けられた円板状の押圧端子１３と、この押圧端子１３と出力軸１２ａの下端との間に介装されて押圧端子１３によりボトル缶に印加される荷重を測定するロードセル等の荷重測定手段１４とを備えている。
【００２０】
また、本実施形態における一対の径方向押圧手段２１もそれぞれ、缶本体１の口金部７の側方に配設されたサーボモータやリニアアクチュエータ、サーボプレス、あるいは油圧シリンダーやエアシリンダー等の荷重調整手段２２と、この荷重調整手段２２から口金部７に向けて缶軸Ｃに垂直に延びる水平方向に進退可能な出力軸２２ａの先端にコイルスプリング等の弾性部材２２ｂを介して取り付けられた水平なバー状の押圧端子２３と、出力軸２２ａと弾性部材２２ｂとの間に介装されて押圧端子２３によりボトル缶に印加される荷重を測定するロードセル等の荷重測定手段２４とを備えている。なお、図１および図２では、荷重測定手段２４が一対の径方向押圧手段２１のうち一方の径方向押圧手段２１（右側の径方向押圧手段２１）にしか備えられていないが、双方の径方向押圧手段２１に備えられていてもよい。
【００２１】
これら一対の径方向押圧手段２１の押圧端子２３は、図２に示すように両端部がスライドガイド２５に摺動自在に支持されて互いに上記直径方向に進退可能とされており、これらの押圧端子２３の缶本体１側を向く先端部には押圧部２６が形成されている。この押圧部２６は、缶軸Ｃを含んで径方向押圧手段２１が荷重を印加する径方向に沿った断面において図３に示すように、口金部７の上記膨出部１０のうち下方に向かう従い縮径する部分に対向する缶軸Ｃに平行な先端面２６ａと、この先端面２６ａから押圧端子２３による押圧方向とは反対側（図３において右側）に向かうに従い缶軸Ｃに垂直な平面Ｐに対して５°〜３５°の範囲の角度θで離れる方向に傾斜する上面２６ｂと、この上面２６ｂと先端面２６ａとの交差稜線部に形成された半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の円弧状面取部２６ｃとを備えている。
【００２２】
なお、この押圧部２６は、缶軸Ｃに垂直な方向に延びる下面２６ｄと、この下面２６ｄと上記先端面２６ａとの交差稜線部に形成される半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の円弧状面取部２６ｅも備えており、この下面２６ｄ側の円弧状面取部２６ｅの半径も０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲とされるとともに、上下面２６ｂ、２６ｄ側の円弧状面取部２６ｃ、２６ｅ間の先端面２６ａが缶軸Ｃに平行に延びる部分の幅は、押圧部２６が膨出部１０よりも下側の缶本体１に干渉しないように、０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲とされている。また、径方向押圧手段２１と缶本体１との缶軸Ｃ方向の位置は、押圧端子２３の押圧部２６における上面２６ｂ側の円弧状面取部２６ｃが、口金部７の膨出部１０のうち下方に向かう従い縮径する部分と同じ位置となるように調整可能とされている。
【００２３】
さらに、これら缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１とには、それぞれの荷重調整手段１２、２２による荷重を増減させるタイミング、この荷重の増減量、およびボトル缶の缶本体１に接する押圧端子１３、２３の変位量を制御するコンピューター等の図示されない制御手段が接続されている。また、この制御手段には、缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１の荷重測定手段１４、２４も接続されており、印加された荷重を記憶して、荷重を増減させるタイミングや荷重の増減量、押圧端子１３、２３の変位量とともにモニターやプリントアウトによって出力可能とされている。
【００２４】
このような強度測定装置を用いた本発明のボトル缶の口金部７の強度測定方法の一実施形態においては、例えば缶軸方向押圧手段１１の荷重調整手段１２の出力軸１２ａを下方に突出させて押圧端子１３を缶本体１の口金部７上端のカール部８に当接させ、さらに出力軸１２ａを突出させて口金部７に缶軸Ｃ方向に印加する荷重を増加させる。また、これと同時、あるいは実際のキャッピング工程においてキャップの絞り加工からフレアの巻締め加工が行われるまでの時間を遅らせたタイミングで、一対の径方向押圧手段２１の荷重調整手段２２の出力軸２２ａを口金部７に向けて突出させて押圧端子２３の押圧部２６のうち円弧状面取部２６ｃを膨出部１０のうち下方に向かう従い縮径する部分に当接させ、さらに出力軸２２ａを突出させて口金部７に径方向に印加する荷重を増加させる。
【００２５】
この間、缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１の荷重測定手段１４、２４は、口金部７に印加された荷重を測定し続ける。そして、口金部７に缶軸Ｃ方向の変形や座屈が生じたときには、これが缶軸方向押圧手段１１の荷重測定手段１４によって検出されて口金部７の缶軸Ｃ方向の強度が測定され、また口金部７に径方向の変形や座屈が生じたときには、これが径方向押圧手段２１の荷重測定手段２４によって検出されて口金部７の径方向の強度が測定される。
【００２６】
このように、上記構成のボトル缶の口金部７の強度測定装置および強度測定方法では、これら缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１により、ボトル缶の口金部７に缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重を同時に印加することができる。すなわち、おなじく口金部７に缶軸Ｃ方向と径方向の双方に荷重が印加される実際のキャッピング工程により近い状況で口金部７の強度を測定することができる。
【００２７】
そして、本実施形態では、これら缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重との双方が、上記制御手段によって制御される荷重調整手段１２、２２によって増加させられるので、例えば上述のように缶本体１に成形される金属板の板厚などのスペックを変更するときに、キャッピングの際にどの程度までの缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重を印加することが可能であるかというキャッピングの適合性を、同じく実際のキャッピング工程により近い状況で的確に判断することが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態の強度測定方法では、このように缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重との双方を荷重調整手段１２、２２によって増加させているが、例えば缶軸Ｃ方向の荷重は一定として径方向の荷重を増加させたり、逆に径方向の荷重は一定として缶軸Ｃ方向の荷重を増加させたりしてもよい。また、一旦印加した缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重との一方を減少させて他方を増加させるなどしてもよく、すなわち上記構成の強度測定装置を用いた強度測定方法では、様々な条件下でのボトル缶の口金部７の強度を測定することが可能となる。
【００２９】
ただし、実際のキャッピング工程では、キャッピング装置のプレッシャーブロックによって缶軸Ｃ方向の荷重を増加させるように印加してキャップに絞り加工を施しつつ、裾巻きローラーによって径方向の荷重を増加させるようにして印加してキャップのフレアを塑性変形させて口金部７の膨出部１０に巻き掛けるので、本実施形態のように缶軸Ｃ方向の荷重と径方向の荷重の少なくとも一方（本実施形態では双方）を増加しつつ、口金部７が変形したときの荷重を測定するのが望ましい。
【００３０】
また、本実施形態のボトル缶の口金部７の強度測定装置では、上述のように径方向押圧手段２１が、ボトル缶の口金部７に取り付けられるキャップの開放端部であるフレアが巻締められる膨出部１０に接して荷重を印加するものとされており、実際のキャッピング工程においてキャップのフレアが裾巻きローラーによって口金部７の膨出部１０に巻き掛けられるのとさらに近い状況で口金部７の強度を測定することができる。
【００３１】
しかも、本実施形態では、この径方向押圧手段２１の押圧端子２３における押圧部２６が、缶軸Ｃを含んで径方向押圧手段２１が荷重を印加する径方向に沿った断面において、口金部７の上記膨出部１０のうち下方に向かう従い縮径する部分に対向する缶軸Ｃに平行な先端面２６ａと、この先端面２６ａから押圧端子２３による押圧方向とは反対側に向かうに従い缶軸Ｃに垂直な平面Ｐに対して５°〜３５°の範囲の角度θで離れる方向に傾斜する上面２６ｂと、この上面２６ｂと先端面２６ａとの交差稜線部に形成された半径０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の円弧状面取部２６ｃとを備えており、この断面形状、寸法は上記裾巻きローラーの上面および外周面の回転軸に沿った断面形状、寸法である。
【００３２】
従って、本実施形態によれば、実際のキャッピング工程においてキャップのフレアが裾巻きローラーによって口金部７の膨出部１０に巻き掛けられるのと一層近い状況で口金部７の径方向の荷重に対する強度を測定することができる。また、本実施形態では、このような押圧部２６が、径方向押圧手段２１のバー状の押圧端子２３の缶本体１側を向く先端部に形成されており、実際のキャッピング工程の裾巻きローラーが略点接触でフレアに接するのに比べ、膨出部１０との接触面積を確保して安定した押圧による荷重の印加と測定を促すことができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１における制御手段が、それぞれの荷重調整手段１２、２２による荷重を増減させるタイミング、この荷重の増減量、およびボトル缶の缶本体１に接する押圧端子１３、２３の変位量のすべてを制御するようにされているが、このうち少なくとも１つを制御するものであってもよい。ただし、上述のように様々な条件下での口金部７の強度を測定可能とするには、本実施形態のようにこれらすべてを制御手段によって制御するのが望ましい。
【００３４】
また、本実施形態では、缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１との双方に、荷重調整手段１２、２２と、制御手段と、荷重測定手段１４、２４とが備えられているが、これらは缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１との一方だけに備えられていて、缶軸Ｃ方向と径方向の他方には、予め設定された常に一定の荷重が口金部７に印加されるように構成されていてもよい。ただし、これについても、上述のように様々な条件下での口金部７の強度を測定可能とするには、本実施形態のように缶軸方向押圧手段１１と径方向押圧手段２１との双方に、荷重調整手段１２、２２と、制御手段と、荷重測定手段１４、２４とが備えられているのが望ましい。
【符号の説明】
【００３５】
１  缶本体
７  口金部
１０  膨出部
１１  缶軸方向押圧手段
１２、２２  荷重調整手段
１３、２３  押圧端子
１４、２４  荷重測定手段
２１  径方向押圧手段
２６  押圧端子２３の押圧部
２６ａ  押圧部２６の先端面
２６ｂ  押圧部２６の上面
２６ｃ  押圧部２６の円弧状面取部
Ｃ  缶軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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