(57)【要約】【課題】治具の調芯精度が高く、治具の交換作業が簡単なワーク当接ユニットおよび工作機械を提供することを課題とする。【解決手段】ワーク当接ユニット３は、コレット部材３０と、治具３４と、を備えている。コレット部材３０は、径方向に拡縮変形可能である。治具３４は、コレット部材３０が径方向に拡縮変形することにより、コレット部材３０と同軸上に調芯される。治具３４は、ワークＷに当接している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コレット部材と、
該コレット部材が径方向に拡縮変形することにより該コレット部材と同軸上に調芯され、ワークに当接する治具と、
を備えるワーク当接ユニット。
【請求項２】
前記治具は、筒状を呈しており、
前記コレット部材は、該治具を、径方向内側から調芯する請求項１に記載のワーク当接ユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のワーク当接ユニットと、前記ワークを保持するワーク保持部と、を備える工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの位置決めに用いられるワーク当接ユニットおよび工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤は、ワーク当接ユニットと、チャックと、を備えている。ワークは、ワーク当接ユニットに当接した状態で、チャックにより保持されている。すなわち、ワーク当接ユニットは、加工時におけるワークの位置決めを行っている。ワーク当接ユニットは、治具と、治具受け部材と、を備えている。治具は、治具受け部材に着脱可能に取り付けられている。具体的には、治具と治具受け部材との間には、凹凸部（インロー）が設定されている。当該凹凸部の嵌め合いにより、治具は、治具受け部材に取り付けられている。治具は、ワークの種類に応じて交換可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２３００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、治具受け部材に対する治具の交換作業は、作業者の手作業により行われる。このため、作業者のスキルによっては、治具の調芯精度（治具受け部材に対する治具の取付精度）が低下するおそれがある。加工時におけるワークの位置は、治具の位置に依存している。このため、治具の調芯精度が低いと、ワークの加工精度が低下してしまう。また、治具の調芯精度を確保するため、治具と治具受け部材との間に設定されている凹凸部の嵌め合い公差は、極めて小さい。このため、交換作業は煩雑である。
【０００５】
一方、チャックは、ワーク当接ユニットにより位置決めされたワークを、保持する際に用いられる。例えば、特許文献１には、ワークを径方向外側から保持する外径コレットチャックが開示されている。外径コレットチャックは、補助コレットと、連結面板と、を備えている。補助コレットと連結面板との間には、凹凸部が設定されている。当該凹凸部の嵌め合いにより、補助コレットは、連結面板に取り付けられている。補助コレットは、ワークの種類（外径）に応じて交換可能である。
【０００６】
特許文献１の補助コレットは、ワーク保持用である。また、治具の交換作業時に発生する前記問題は、補助コレットの交換作業時にも、同様に発生する。すなわち、作業者のスキルによっては、補助コレットの調芯精度（連結面板に対する補助コレットの取付精度）が低下するおそれがある。また、補助コレットと連結面板との間に設定されている凹凸部の嵌め合い公差が極めて小さい場合、交換作業は煩雑である。
【０００７】
そこで、本発明は、治具の調芯精度が高く、治具の交換作業が簡単なワーク当接ユニットおよび工作機械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】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明のワーク当接ユニットは、コレット部材と、該コレット部材が径方向に拡縮変形することにより該コレット部材と同軸上に調芯され、ワークに当接する治具と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のワーク当接ユニットは、コレット部材を用いて、治具の位置決め（芯出し、調芯）を行っている。このため、治具の調芯精度が高い。したがって、ワークの加工精度を高くすることができる。また、治具の調芯作業、延いては治具の交換作業が簡単である。
【００１０】
（１−１）上記（１）の構成において、前記コレット部材は、コレット側テーパ部を有するコレット筒部を有し、該コレット筒部の径方向両隣りのうち、前記治具が配置されていない側に配置され、規制側テーパ部を有するコレット規制部材を備え、該コレット部材に対して該コレット規制部材が軸方向に移動し、該コレット側テーパ部に対して該規制側テーパ部が摺動することにより、該コレット筒が径方向に拡縮変形する構成とする方がよい。本構成によると、コレット部材に対してコレット規制部材を軸方向に移動させることにより、治具の調芯を行うことができる。
【００１１】
（２）上記（１）の構成において、前記治具は、筒状を呈しており、前記コレット部材は、該治具を、径方向内側から調芯する構成とする方がよい。本構成によると、治具の径方向内側において、コレット部材を拡径変形させることにより、治具を調芯することができる。
【００１２】
（３）上記課題を解決するため、本発明の工作機械は、上記（１）または（２）の構成のワーク当接ユニットと、前記ワークを保持するワーク保持部と、を備えることを特徴とする。本構成によると、治具に当接した状態のワークを、ワーク保持部により保持することができる。
【００１３】
（３−１）上記（３）の構成において、前記治具は、前記ワークに回転力を伝達するケレー治具であり、前記ワーク保持部は、該ワークを挟んで該ケレー治具と反対側に配置され該ワークに当接する芯押台である構成とする方がよい。本構成によると、加工時において、ワークを、ケレー治具と芯押台とにより、挟持することができる。また、ワークを、ケレー治具により、回転させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、治具の調芯精度が高く、治具の交換作業が簡単なワーク当接ユニットおよび工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態の工作機械の主軸台の左右方向断面図である。
【図２】同主軸台の右面図である。
【図３】図１の枠ＩＩＩ内の拡大図である。
【図４】治具取付方法の治具セット工程における、第一実施形態のワーク当接ユニットの模式図である。
【図５】治具取付方法の調芯工程における、同ワーク当接ユニットの模式図である。
【図６】第二実施形態の工作機械の主軸台および芯押台の左右方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のワーク当接ユニットおよび工作機械の実施の形態について説明する。
【００１７】
＜第一実施形態＞
［工作機械の構成］
まず、本実施形態の工作機械（横型旋盤）の構成について説明する。図１に、本実施形態の工作機械の主軸台の左右方向（主軸方向）断面図を示す。図２に、同主軸台の右面図を示す。図３に、図１の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。ただし、図３に示すのは、図１、図２に点線で示すように、レバー４３４が揺動した状態である。図１〜図３に示すように、本実施形態の工作機械１の主軸台２は、ワーク当接ユニット３と、ワーク保持部４と、を備えている。
【００１８】
（ワーク当接ユニット３）
ワーク当接ユニット３は、コレット部材３０と、三つのシリンダ用ガイド部材３１と、マンドレル用ガイド部材３２と、治具受け部材３３と、治具３４と、マンドレル３５と、ハウジング３６と、を備えている。マンドレル３５は、前記（１−１）の構成の「コレット規制部材」の概念に含まれる。
【００１９】
ハウジング３６は、スリーブ３６０と、中央シャフト用ガイド部材３６１と、ケース３６２と、端板３６３と、を備えている。スリーブ３６０は、円筒状を呈している。スリーブ３６０は、左右方向に延在している。中央シャフト用ガイド部材３６１は、円板状を呈している。中央シャフト用ガイド部材３６１は、スリーブ３６０の右端開口を覆っている。中央シャフト用ガイド部材３６１の径方向中央には、左右方向に延在するガイド孔３６１ａが開設されている。ケース３６２は、右側（ワーク側）に開口するカップ状を呈している。ケース３６２は、中央シャフト用ガイド部材３６１の右側に配置されている。ケース３６２の底壁の径方向中央には、左右方向に延在するガイド孔３６２ａが開設されている。端板３６３は、円板状を呈している。端板３６３は、ケース３６２の開口を覆っている。端板３６３の径方向中央には、左右方向に延在するマンドレル用取付孔３６３ａが開設されている。マンドレル用取付孔３６３ａの内周面には、ねじ部３６３ａａが形成されている。端板３６３の外周縁付近には、左右方向に延在するシリンダ用挿通孔３６３ｂが開設されている。シリンダ用挿通孔３６３ｂは、周方向に１２０°ずつ離間して、三つ配置されている。ハウジング３６の内部には、ワーク保持部用収容部３６ａが区画されている。
【００２０】
コレット部材３０は、コレット筒部３００と、フランジ部３０１と、を備えている。フランジ部３０１は、端板３６３の右側に配置されている。コレット筒部３００は、フランジ部３０１から、右側に突出している。図２に示すように、コレット筒部３００には、左右方向に延在する六つのスリットＳが形成されている。このため、コレット筒部３００は、径方向に拡縮変形可能である。コレット筒部３００の右端（先端）には、コレット側テーパ部３００ａが配置されている。コレット側テーパ部３００ａは、右側（先端側）から左側（根本側）に向かって縮径する、テーパ状を呈している。
【００２１】
マンドレル用ガイド部材３２は、円筒状を呈している。マンドレル用ガイド部材３２は、コレット部材３０の径方向内側であって、マンドレル用取付孔３６３ａの径方向外側に配置されている。治具受け部材３３は、円筒状を呈している。治具受け部材３３は、フランジ部３０１の右側であって、コレット筒部３００の径方向外側に配置されている。治具３４は、リング状を呈している。治具３４は、治具受け部材３３の右側に配置されている。図２にハッチングで示すように、治具３４の右面（頂面）には、ワークＷの左面が当接している。図２に示すように、治具３４の右面からは、二つの位置決め用ピン３４０が突設されている。二つの位置決め用ピン３４０は、ワークＷの二つの凹部Ｗ１に挿入されている。ワークＷの種類（例えば寸法）に応じて、治具３４は交換可能である。
【００２２】
マンドレル３５は、左側から右側に向かって、小径部３５０と、大径部３５１と、規制側テーパ部３５２と、を備えている。小径部３５０は、マンドレル用取付孔３６３ａの径方向内側に配置されている。小径部３５０の外周面には、ねじ部３５０ａが形成されている。マンドレル３５のねじ部３５０ａは、端板３６３のねじ部３６３ａａと、螺合している。大径部３５１は、マンドレル用ガイド部材３２の径方向内側に配置されている。規制側テーパ部３５２は、マンドレル用ガイド部材３２から右側に突出している。規制側テーパ部３５２は、右側から左側に向かって縮径する、テーパ状を呈している。規制側テーパ部３５２は、コレット側テーパ部３００ａに対して、摺動可能である。規制側テーパ部３５２の右面には、凹部３５２ａが形成されている。凹部３５２ａは、六角レンチと係合可能である。
【００２３】
三つのシリンダ用ガイド部材３１は、端板３６３の右側に突設されている。シリンダ用ガイド部材３１は、筒状を呈している。シリンダ用ガイド部材３１の径方向内側の空間は、シリンダ用挿通孔３６３ｂに連なっている。
【００２４】
（ワーク保持部４）
ワーク保持部４は、ワーク保持部用収容部３６ａに配置されている。ワーク保持部４は、中央シャフト４０と、段付スリーブ４１と、分岐部材４２と、三つの指部４３と、を備えている。
【００２５】
中央シャフト４０は、左右方向に延在している。中央シャフト４０は、スリーブ３６０の径方向内側に配置されている。段付スリーブ４１は、中央シャフト４０の右端に取り付けられている。段付スリーブ４１の外周面は、ガイド孔３６１ａ、３６２ａの内周面に、摺接している。分岐部材４２は、右側から見て、Ｙ字状を呈している。すなわち、分岐部材４２は、周方向に１２０°ずつ離間して、放射状に延びる三つの枝部４２０を備えている。分岐部材４２の径方向中央には、左右方向に延在するスリーブ取付孔４２１が開設されている。分岐部材４２の三つの枝部４２０の径方向外端には、各々、左右方向に延在するシャフト取付孔４２２が開設されている。
【００２６】
三つの指部４３は、各々、シャフト４３０と、ガイドピン４３１と、シリンダ４３２と、コイルスプリング４３３と、レバー４３４と、を備えている。シャフト４３０は、シャフト取付孔４２２に挿入されている。シャフト４３０は、分岐部材４２から右側に突設されている。ガイドピン４３１は、シャフト４３０の右端に配置されている。ガイドピン４３１は、シャフト４３０を、径方向に貫通している。
【００２７】
シリンダ４３２は、左側に開口する有底円筒状を呈している。シリンダ４３２は、シリンダ用挿通孔３６３ｂ、シリンダ用ガイド部材３１の径方向内側に、挿通されている。シリンダ４３２の側周壁には、二つのピン用ガイド溝４３２ａが形成されている。ピン用ガイド溝４３２ａは、斜め方向（周方向成分および軸方向成分を有する方向）に延在している。シリンダ４３２の左端には、フランジ部４３２ｂが形成されている。フランジ部４３２ｂは、端板３６３の左側に配置されている。フランジ部４３２ｂの外径は、シリンダ用挿通孔３６３ｂの内径よりも、大きい。シャフト４３０は、シリンダ４３２に挿入されている。ガイドピン４３１の軸方向両端は、二つのピン用ガイド溝４３２ａに、収容されている。コイルスプリング４３３は、シリンダ４３２に挿入されている。コイルスプリング４３３は、シャフト４３０の右端と、シリンダ４３２の底壁と、に弾接している。レバー４３４は、シリンダ４３２の右端に配置されている。レバー４３４は、ワークＷの右面に当接している。すなわち、治具３４に位置決めされた状態で、ワークＷは、レバー４３４により、主軸台２に保持されている。
【００２８】
［ワーク交換時の動き］
次に、本実施形態の工作機械のワーク交換時の動きについて説明する。主軸台２からワークＷを取り外す場合、まず、工作機械の制御装置（図略）が、中央シャフト４０を右側に移動させる。図１に示すように、フランジ部４３２ｂと端板３６３との間には、隙間Ｃ１が区画されている。このため、中央シャフト４０を右側に移動させると、段付スリーブ４１、分岐部材４２、三つの指部４３が、隙間Ｃ１の分だけ、右側に移動する。したがって、図１に細線で示すように、レバー４３４が、ワークＷから、右側に離間する。隙間Ｃ１が消費されると、フランジ部４３２ｂが端板３６３に当接する。このため、シリンダ４３２およびレバー４３４は、これ以上、右側に移動することはできない。
【００２９】
続いて、制御装置は、さらに中央シャフト４０を右側に移動させる。こうすると、停止しているシリンダ４３２に、シャフト４３０が挿入される。この際、ガイドピン４３１は、ピン用ガイド溝４３２ａを、溝長Ｃ２分だけ、移動する。ここで、ピン用ガイド溝４３２ａは斜め方向に延在している。このため、図１、図２に点線で示すように、ガイドピン４３１がピン用ガイド溝４３２ａを移動すると、シャフト４３０に対して、シリンダ４３２つまりレバー４３４が、所定の角度θだけ揺動する。当該揺動により、レバー４３４は、ワークＷの外縁よりも、径方向外側に退避する。その後、作業者が、主軸台２からワークＷを取り外す。
【００３０】
主軸台２にワークＷを取り付ける場合は、まず、作業者が、ワークＷを治具３４に取り付ける。この際、二つの位置決め用ピン３４０を二つの凹部Ｗ１に挿入する。次に、制御装置が、中央シャフト４０を左側に移動させる。そして、レバー４３４を、レバー４３４の先端が径方向内側を向くように（図２に示す点線状態から実線状態になるように）、揺動させる。続いて、制御装置が、さらに中央シャフト４０を左側に移動させる。そして、レバー４３４を、ワークＷに当接させる。
【００３１】
［治具取付方法］
次に、本実施形態のワーク当接ユニットにおいて実行される、治具取付方法について説明する。治具は、ワークＷの種類を交換する段取り替えの際に、交換される。このため、以下に説明する治具取付方法は、段取り替えの際に実行される。
【００３２】
治具取付方法は、治具セット工程と、調芯工程と、を有している。図４に、治具取付方法の治具セット工程における、本実施形態のワーク当接ユニットの模式図を示す。図５に、治具取付方法の調芯工程における、同ワーク当接ユニットの模式図を示す。なお、図４、図５は、図３に対応している。
【００３３】
図４に示すように、治具セット工程においては、作業者が、コレット筒部３００に、治具３４を環装する。なお、コレット側テーパ部３００ａと、規制側テーパ部３５２と、は離間している。このため、コレット筒部３００は、径方向に拡縮変形可能である。したがって、作業者は、簡単に、治具３４をコレット筒部３００に環装することができる。
【００３４】
図５に示すように、調芯工程においては、作業者が、まず、六角レンチ９０を、凹部３５２ａに係合させる。続いて、作業者は、六角レンチ９０つまりマンドレル３５を、軸周りに回転させる。ここで、マンドレル３５のねじ部３５０ａは、端板３６３のねじ部３６３ａａと、螺合している。このため、マンドレル３５を回転させると、マンドレル３５は左側に螺動する。この際、規制側テーパ部３５２は、コレット側テーパ部３００ａに、径方向内側から摺接する。したがって、コレット側テーパ部３００ａつまりコレット筒部３００は、径方向外側に押し拡げられる。コレット筒部３００の拡径変形により、治具３４を調芯することができる。すなわち、コレット筒部３００と治具３４とを同軸上に配置することができる。以上の作業により、治具３４は、調芯された状態で、治具受け部材３３に固定される。
【００３５】
ワーク当接ユニット３から治具３４を取り外す場合は、まず、作業者が、六角レンチ９０を用いて、マンドレル３５を逆方向（図５に示す調芯工程と逆方向）に回転させる。そして、コレット筒部３００を縮径変形させる。次に、作業者が、治具３４をコレット筒部３００から取り外す。
【００３６】
［作用効果］
次に、本実施形態のワーク当接ユニットおよび工作機械の作用効果について説明する。図５に示すように、本実施形態のワーク当接ユニット３は、コレット部材３０を用いて、治具３４の再現性を有する位置決め（芯出し、調芯）、および固定を行っている。このため、治具３４の調芯精度が高い。治具３４は、加工時におけるワークＷの位置を決定している。このため、ワークＷの加工精度を高くすることができる。また、作業者は、六角レンチ９０を回転させるだけで、治具３４の調芯作業、取付作業、取り外し作業を行うことができる。このため、治具３４の調芯作業、交換作業が簡単である。また、段取り替え作業が簡単である。また、図５に示すように、本実施形態のワーク当接ユニット３のコレット部材３０は、治具３４を、径方向内側から調芯している。このため、円筒状や環状などの治具３４を調芯しやすい。また、段取り替えなどで、治具３４の着脱を繰り返し行う場合であっても、治具３４の取付精度の再現性を確保することができる。
【００３７】
また、凹凸嵌合（インロー）で位置決めおよび着脱される治具の場合、嵌め合い部に隙間が必要である。このため、芯出し工数が多くなる。また、調芯精度が低下する。これに対して、本実施形態のワーク当接ユニット３によると、図３に示すように、規制側テーパ部３５２とコレット側テーパ部３００ａとの間に、隙間は不要である。このため、芯出し工数が少なくなる。また、調芯精度が向上する。
【００３８】
＜第二実施形態＞
本実施形態のワーク当接ユニットおよび工作機械と、第一実施形態のワーク当接ユニットおよび工作機械と、の相違点は、治具としてケレー治具が用いられている点、およびワーク保持部として芯押台が用いられている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【００３９】
図６に、本実施形態の工作機械の主軸台および芯押台の左右方向（主軸方向）断面図を示す。なお、図１と対応する部位については、同じ符号で示す。図６に示すように、主軸台２は、ワーク当接ユニット３を備えている。ワーク当接ユニット３のケレー治具３７は、三つの動力伝達用ピン３７０を備えている。動力伝達用ピン３７０は、ワークＷの凹部Ｗ２に挿入されている。動力伝達用ピン３７０を介して、主軸台２からワークＷに、回転力が伝達される。加工するワークＷの種類の変更に伴い、ケレー治具３７に対するワークＷの当接面の位置が異なったり、位置決め用の凹部Ｗ２の位置や数も異なったりするため、ケレー治具３７は段取り替えされる。芯押台５は、主軸台２の右側に配置されている。芯押台５は、シャフト５０を備えている。シャフト５０は、ワークＷに対して、右側から離接可能である。
【００４０】
本実施形態のワーク当接ユニットおよび工作機械と、第一実施形態のワーク当接ユニットおよび工作機械とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の工作機械１によると、加工時において、ワークＷを、ケレー治具３７と芯押台５とにより、左右方向両側から挟持することができる。また、ワークＷを、ケレー治具３７により、回転させることができる。
【００４１】
＜その他＞
以上、本発明のワーク当接ユニットおよび工作機械の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００４２】
コレット部材３０のスリットＳ（図２参照）の数は特に限定しない。また、コレット部材３０の種類は特に限定しない。例えば、治具３４を径方向外側から保持する外径コレットタイプのコレット部材３０を用いてもよい。
【００４３】
治具３４、ケレー治具３７の寸法は特に限定しない。コレット部材３０が内径コレットタイプの場合、治具３４、ケレー治具３７は、コレット部材３０に保持される内周面を有すればよい。具体的には、治具３４、ケレー治具３７は、凹部、孔などを有すればよい。また、コレット部材３０が外径コレットタイプの場合、治具３４、ケレー治具３７は、コレット部材３０に保持される外周面を有すればよい。具体的には、治具３４、ケレー治具３７は、凸部、ボス部などを有すればよい。
【００４４】
また、治具３４、ケレー治具３７の交換タイミングは、段取り替えに対応していなくてもよい。マンドレル３５の螺動手段は特に限定しない。ドライバーなどを用いてもよい。また、作業者が、直接、手でマンドレル３５を螺動させてもよい。また、マンドレル３５は螺動しなくてもよい。マンドレル３５は、左右方向に直線状にスライドしてもよい。また、マンドレル３５の移動は、工作機械１の制御装置が自動で行ってもよい。
【００４５】
ワーク保持部４の種類は特に限定しない。コレットチャック、フィンガーチャック、ボールロックチャック、ピンアーバーチャック、楔形３爪チャック、磁力チャックなどであってもよい。工作機械１の主軸方向は上下方向でもよい。すなわち、ワークＷを、治具３４の上面に載置してもよい。工作機械１の種類は特に限定しない。横型旋盤、正面旋盤、立型旋盤、フライス盤、ボール盤、ミーリングセルなどであってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１：工作機械。
２：主軸台。
３：ワーク当接ユニット、３０：コレット部材、３００：コレット筒部、３００ａ：コレット側テーパ部、３０１：フランジ部、３１：シリンダ用ガイド部材、３２：マンドレル用ガイド部材、３３：治具受け部材、３４：治具、３４０：位置決め用ピン、３５：マンドレル、３５０：小径部、３５０ａ：ねじ部、３５１：大径部、３５２：規制側テーパ部、３５２ａ：凹部、３６：ハウジング、３６ａ：ワーク保持部用収容部、３６０：スリーブ、３６１：中央シャフト用ガイド部材、３６１ａ：ガイド孔、３６２：ケース、３６２ａ：ガイド孔、３６３：端板、３６３ａ：マンドレル用取付孔、３６３ａａ：ねじ部、３６３ｂ：シリンダ用挿通孔、３７：ケレー治具、３７０：動力伝達用ピン。
４：ワーク保持部、４０：中央シャフト、４１：段付スリーブ、４２：分岐部材、４２０：枝部、４２１：スリーブ取付孔、４２２：シャフト取付孔、４３：指部、４３０：シャフト、４３１：ガイドピン、４３２：シリンダ、４３２ａ：ピン用ガイド溝、４３２ｂ：フランジ部、４３３：コイルスプリング、４３４：レバー。
５：芯押台、５０：シャフト。
９０：六角レンチ。
Ｃ１：隙間、Ｃ２：溝長、Ｓ：スリット、Ｗ：ワーク、Ｗ１：凹部、Ｗ２：凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015107536.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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