(57)【要約】【課題】  簡易な構造で回転軸の回転を確実に規制することができる周り止め装置を提供する。【解決手段】  固定部に取り付けられると共に前記回転軸が挿入される貫通孔を有し、当該貫通孔の内周面には軸方向に隣接する第一領域及び第二領域が設けられたナット部材と、前記回転軸と前記ナット部材との間に配置され、自転軸が前記回転軸の軸方向と平行になるように配列された複数のローラと、円筒状に形成されて前記ナット部材と前記回転軸との間に配置され、当該回転軸の軸方向へ移動して前記ローラを前記ナット部材の第一領域又は第二領域のいずれかに位置させる保持器と、を備えている。前記第一領域ではナット部材の貫通孔の内周面と前記回転軸の外周面との隙間は前記ローラの直径よりも大きく、前記第二領域における前記貫通孔の内周面には、周方向に沿って厚みを増し前記回転軸との間に前記ローラを挟み込む係止部が各ローラに対応して設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と回転軸との間に設けられて、前記回転軸を前記固定部に対して係止する周り止め装置において、
前記固定部に取り付けられると共に前記回転軸が挿入される貫通孔を有し、当該貫通孔の内周面には軸方向に隣接する第一領域及び第二領域が設けられたナット部材と、
前記回転軸と前記ナット部材との間に配置され、自転軸が前記回転軸の軸方向と平行になるように配列された複数のローラと、
円筒状に形成されて前記ナット部材と前記回転軸との間に配置され、当該回転軸の軸方向へ移動して前記ローラを前記ナット部材の第一領域又は第二領域のいずれかに位置させる保持器と、を備え、
前記ナット部材の前記第一領域ではナット部材の貫通孔の内周面と前記回転軸の外周面との隙間は前記ローラの直径よりも大きく、
前記第二領域における前記貫通孔の内周面には、周方向に沿って厚みを増し前記回転軸との間に前記ローラを挟み込む係止部が各ローラに対応して設けられていることを特徴とする周り止め装置。
【請求項２】
前記保持器が軸方向へ移動して前記ローラを第一領域から第二領域へ位置させる際に、当該移動に伴って前記保持器を周方向へ変位させて前記ローラを前記係止部に押しつけるローラ押し込み機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の周り止め装置。
【請求項３】
前記ローラ押し込み機構は前記保持器を軸方向へ付勢して前記ローラを第一領域から第二領域へ向けて移動させるコイルスプリングを備え、当該コイルスプリングは前記保持器を軸方向へ付勢すると共に周方向へも付勢していることを特徴とする請求項２に記載の周り止め装置。
【請求項４】
前記保持器は前記第一領域に位置するローラを前記回転軸と非接触に保持する一方、前記第二領域に位置するローラを自らの弾性変形によって前記回転軸と接触させることを特徴とする請求項２又は３に記載の周り止め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじのねじ軸のような回転軸を、回転させることなく保持しておくための周り止め装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ボールねじの使用方法としては、ねじ軸を水平に合致させて使用する場合のみならず、当該ねじ軸を鉛直方向に合致させて配置し、昇降装置を構成することが考えられる。この場合、ねじ軸にはモータを接続し、モータの回転に応じて当該ねじ軸に螺合するナット部材を上下に昇降させることになる。しかし、ねじ軸の自由な回転が許容された状態では、ナット部材の自重、あるいは当該ナット部材に搭載された可動体の重さに起因して、前記ねじ軸が回転を生じ、前記ナット部材がねじ軸の下端まで落下してしまう懸念がある。
【０００３】
ねじ軸に接続したモータが保持トルクを発生させ、または、モータとは別に電磁ブレーキを設けて当該ねじ軸の回転を止めていれば、このようなナット部材の落下は避けることが可能だが、突然に停電が発生すると、ナット部材の落下を回避することはできない。加えて、昇降装置の動作中に、前記ナット部材を前記ねじ軸上の所定の位置に一時的に係止しておくためには、モータや電磁ブレーキに通電を続ける必要があり、省エネルギの観点から好ましくない。
【０００４】
電力を用いずに前記ねじ軸のような回転軸の回転を規制する装置としては、特開平8-338443号に開示される転がり軸受クラッチが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３８４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、継続的な通電を行うことなく、簡易な構造で回転軸の回転を確実に規制することができる周り止め装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、固定部と回転軸との間に設けられて、前記回転軸を前記固定部に対して係止する周り止め装置である。この周り止め装置は、前記固定部に取り付けられると共に前記回転軸が挿入される貫通孔を有し、当該貫通孔の内周面には軸方向に隣接する第一領域及び第二領域が設けられたナット部材と、前記回転軸と前記ナット部材との間に配置され、自転軸が前記回転軸の軸方向と平行になるように配列された複数のローラと、円筒状に形成されて前記ナット部材と前記回転軸との間に配置され、当該回転軸の軸方向へ移動して前記ローラを前記ナット部材の第一領域又は第二領域のいずれかに位置させる保持器と、を備えている。前記ナット部材の前記第一領域ではナット部材の貫通孔の内周面と前記回転軸の外周面との隙間は前記ローラの直径よりも大きく、前記第二領域における前記貫通孔の内周面には、周方向に沿って厚みを増し前記回転軸との間に前記ローラを挟み込む係止部が各ローラに対応して設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
前記ナット部材の第一領域では、当該ナット部材の貫通孔の内周面と前記回転軸の外周面との隙間が、当該隙間に配列されるローラの直径に比べて大きく、ナット部材と回転軸が相対的に回転した場合、前記ローラはこれら二部材の間で空転する。これにより、ローラがナット部材の第一領域に存在する場合、回転軸はナット部材に対して自由に回転することができる。一方、前記ナット部材の第二領域では、当該ナット部材の貫通孔の内周面に対して係止部が設けられており、ローラがナット部材の第二領域に存在する場合、当該ローラは係止部と回転軸との間の楔状空間に挟み込まれ、回転軸はローラとの摩擦力によってその回転が規制されることになる。
【０００９】
このため、ナット部材と回転軸との隙間に設けられた前記保持器を軸方向へ移動させ、ローラを第一領域と第二領域のいずれかに設定することで、回転軸の自由回転と停止とを選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した周り止め装置の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１に示す周り止め装置において保持器を規制位置に設定した状態を示す断面図である。
【図３】回転軸の周囲におけるローラの配置を示す斜視図である。
【図４】第一領域におけるナット部材、回転軸及びローラの関係を示す拡大断面図である。
【図５】第二領域におけるナット部材、回転軸及びローラの関係を示す拡大断面図である。
【図６】ローラ押し込み機構の構成を示す概略図である。
【図７】ローラ押し込み機構の動作に伴う第二領域でのローラの動きを説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の回転軸の周り止め装置について具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明を適用した周り止め装置１の第一実施形態を示す断面図である。この周り止め装置１は回転軸２を支える機械装置等の固定部に対して設けられ、簡単な操作で回転軸２の自由回転と固定を切り換えることができる。このため、例えばモータによって回転駆動される回転軸２に対して設置することで、停電時にモータの保持力が発揮されない状態であっても、前記回転軸２が自由に回転するのを防止することが可能である。
【００１３】
この周り止め装置１は、回転軸２が挿入される貫通孔３０を有するナット部材３と、前記回転軸２の周方向に沿って当該回転軸２とナット部材３の間に配列される複数のローラ４と、これらローラ４を前記ナット部材３と回転軸２との間で所定間隔に整列させる保持器５と、を備えている。
【００１４】
前記回転軸２はこの周り止め装置１による回転運動の規制対象であり、例えば、プーリーや歯車といった回転部品の支軸であってもよいし、ねじ送り装置のねじ軸であってもよい。
【００１５】
前記ナット部材３は機械装置等の固定部に対して図示外のボルトによって固定される。前記ナット部材３の貫通孔３０の断面は円形状であり、その内径と前記回転軸２の外径との差は前記ローラ４の直径の２倍よりも大きく設定されている。図１に示すように、ナット部材３の貫通孔３０の内周面は軸方向に関して第一領域Ａと第二領域Ｂに二分されている。この第一領域Ａと第二領域Ｂの詳細については後で詳しく説明する。
【００１６】
一方、前記保持器５は略円筒形に成形されており、例えば合成樹脂の射出成形によって製作されている。かかる保持器５の内径は前記回転軸２の外径よりも大きく、外径は前記ナット部材３の貫通孔３０の内径よりも小さく形成されており、当該保持器５は前記回転軸２と前記ナット部材３との間に配置されている。また、この保持器５には前記ローラ４の収容孔が周方向に沿って等間隔で一列に設けられており、前記ローラ４はこの収容孔内に配置され、一定の姿勢を保っている。
【００１７】
この保持器５は前記ナット部材３に対してその軸方向に移動自在であり、図２に示すように、軸方向へ移動させることで、その一部がナット部材３の軸方向端部から突出する。前記保持器５が軸方向に移動すると、前記収容孔に配置されたローラ４は回転軸２の軸方向へ当該保持器５と一緒に移動する。この実施形態では、図２に示す状態、すなわち前記保持器５がナット部材３の貫通孔３０から外部に突出した状態では、前記ローラ４がナット部材３の第二領域Ｂに存在している。また、図２に示す状態から前記保持器５をナット部材３と回転軸２との間に押し込んだ状態、すなわち図１に示すように前記保持器がナット部材と回転軸との間に略収容された状態では、前記ローラ４がナット部材３の第一領域Ａに存在している。
【００１８】
尚、以降の説明では、ローラ４が第一領域Ａに位置している場合の保持器５の位置を「待機位置」、ローラ４が第二領域Ｂに位置している場合の保持器５の位置を「規制位置」と表現する。
【００１９】
図３は前記回転軸２の周囲におけるローラ４の配置を示すものである。前記回転軸２の周囲には複数個のローラ４が等間隔で配置されている。各ローラ４の自転軸は前記回転軸２の軸方向と合致している。同図には示されていないが、前述したように各ローラ４は前記保持器５の収容孔内に配置されているため、ローラ４同士の間隔は変化しない。そして、前記保持器５をナット部材３に対して軸方向へ移動させると、ナット部材３の第一領域Ａに存在したローラ４はそのまま軸方向へ引っ張られ、破線で示すようにナット部材３の第二領域Ｂに移動することになる。
【００２０】
図４は前記第一領域Ａにおけるナット部材３、ローラ４及び回転軸２の関係を示す拡大断面図である。前記第一領域Ａでは前記ナット部材３の貫通孔３０の内周面は一様な内径を有している。前記ナット部材２の内径と前記回転軸２の外径との差はローラ４の直径の２倍よりも大きく設定されているので、各ローラ４はナット部材３及び回転軸２の双方には同時に接していない。このため、前記保持器を待機位置に設定した状態で前記回転軸２が回転したとしても、かかるローラ４は保持器５の収容孔の内部で自由に回転することができる。
【００２１】
また、前記保持器５の外周面にはキー５１が設けられる一方、ナット部材３の貫通孔３０の内周面には当該キー５１の頭部が入り込む滑り溝５２か設けられている。前記キー５１は前記滑り溝５２の内部を前記ナット部材３の軸方向へ自在に移動可能であり、前記保持器５が待機位置と規制位置との間を移動すると、それに伴って前記キー５１も第一領域Ａ又は第二領域Ｂに移動することになる。前記キー５１が滑り溝５２内に挿入されていることにより、前記保持器５はナット部材３に対する周方向への回転が制限されている。
【００２２】
一方、前記ナット部材３の第二領域Ｂでは、前記貫通孔３０の内周面に対して前記ローラ４の個数と同じ数の係止部３１が周方向に等間隔で設けられている。図５は前記係止部３１をナット部材３の軸方向、より具体的には図１の紙面左側から観察した断面図である。各係止部３１はナット部材３の周方向に沿って徐々に厚みを増して前記貫通孔３０の内周面から突出しており、かかる係止部３１には前記回転軸２に面したテーパ面３２が設けられている。このテーパ面３２は貫通孔３０の内周面から滑らかに連続している。従って、前記テーパ面３２と回転軸２の外周面との間隔は前記係止部３１の厚みが増すにつれて狭くなる。係止部３１の厚みが最大となる部位では、前記テーパ面３２と回転軸２の外周面との距離は前記ローラ４の直径よりも小さく設定されている。尚、前記第二領域Ｂにおいても、前記係止部３１が設けられた個所以外では、貫通孔３０の内径は前記第一領域Ａと同じである。
【００２３】
また、この実施形態の周り止め装置１では、前記保持器５を待機位置から規制位置に設定するための保持器押し出し機構が設けられている。この保持器押し出し機構は、ナット部材３の内部に設けられたコイルスプリング３３と、前記保持器５を待機位置に設定する係止ピン３４とから構成されている。
【００２４】
図１に示すように、前記コイルスプリング３３は前記回転軸２の周囲を巻くようにして前記ナット部材３の貫通孔３０の内部に配置されている。また、かかるコイルスプリング３３の一端は前記保持器５の軸方向端面に固定され、他端は前記ナット部材３に装着された抑え板３５に固定されている。前記抑え板３５は中央に前記回転軸２の貫通孔を有して円板状に形成されており、前記保持器５の突出する方向とは反対側においてナット部材３の端面に固定されている。前記保持器５が待機位置に設定された状態では、前記コイルスプリング３３が保持器５と抑え板３５との間で押し縮められており、保持器５に対してコイルスプリング３３の付勢力が強く作用している。
【００２５】
また、前記係止ピン３４はナット部材３を半径方向に貫通すると共に、当該ナット部材３に対して自由に抜き差しすることが可能である。係止ピン３４をナット部材３に対して押し込んだ状態では、当該係止ピン３４の先端がナット部材３の貫通孔３０の内周面から突出するようになっている。更に、前記保持器５には前記係止ピン３４の先端が嵌合する設定孔５０が設けられており、前記保持器５を待機位置に設定した状態では、かかる設定孔５０に対して前記係止ピン３４の先端が入り込むようになっている。すなわち、保持器５を待機位置に設定した状態で係止ピン３４をナット部材３に対して押し込むと、保持器５の軸方向への移動は係止ピン３４によって規制され、かかる保持器５を前記コイルスプリング３３の付勢力に抗して待機位置に止めておくことができる。
【００２６】
一方、前記係止ピン３４をナット部材３から引き出すと、当該係止ピン３４の先端が保持器５の設定孔５０から抜け出すので、前記保持器５はコイルスプリング３３の付勢力によって待機位置から規制位置へ強制的に移動させられ、当該保持器５に配列されたローラ４は第一領域Ａから第二領域Ｂに位置することになる。
【００２７】
更に、この実施形態の周り止め装置１では、前記保持器５を待機位置から規制位置に設定する際に、当該移動に伴って前記保持器５を回転軸２の周方向へ変位させるローラ押し込み機構６が設けられている。このローラ押し込み機構６はナット部材３の第一領域Ａから第二領域Ｂに設定されたローラ４を前記係止部３１に押しつけて、第二領域Ｂにおけるローラ４の空転を防止するものであり、この実施形態では前記コイルスプリング３３の付勢力を利用して前記保持器５を周方向へ変位させている。
【００２８】
このローラ押し込み機構６は前記保持器に形成されたキー５１と前記ナット部材３に形成された滑り溝５２を利用して構成されている。図６は前記ナット部材３に形成された滑り溝５２と当該滑り溝５２内を移動するキー５１との関係を示した概略を示すものである。前記滑り溝５２は前記保持器５の待機位置から規制位置への移動距離に対応した長さに設けられており、長手方向の中央には当該滑り溝５２の溝幅が徐々に変化する傾斜面５３が設けられている。すなわち、この傾斜面５３よりもナット部材３の第一領域Ａ側の溝幅は第二領域Ｂ側の溝幅よりも狭く形成されている。このため、前記保持器５を規制位置から待機位置に移動させて、第二領域Ｂに存在するキー５１を第一領域Ａに移動させると、前記傾斜面５３によって当該キー５１が滑り溝５２の片側に寄せられるようになっている。図４中のキー５１と滑り溝５２の位置関係もこのことを示している。
【００２９】
前記傾斜面５３がキー５１を寄せる方向（図６では紙面下方向）は、コイルスプリング３３を捩じってその付勢力を溜める方向に合致している。すなわち、コイルスプリング３３を押し縮めながら前記保持器５を規制位置から待機位置に設定すると、前記キー５１が前記傾斜面５３に案内されることによって当該保持器５には前記回転軸２の周囲で僅かに回転が与えられる。従って、一端が保持器に固定されたコイルスプリング３３は押し縮められて付勢力を溜めると同時に、僅かに捩じられながら、それによっても付勢力を溜めることになる。その結果、コイルスプリング３３の付勢力を解放して、待機位置に設定されていた保持器５を規制位置に移動させると、前記キー５１は図６に示す矢線方向とは逆方向に移動し、当該保持器５は僅かに回転を生じながら、規制位置に移動することになる。図５中のキー５１と滑り溝５２の位置関係がこのことを示しており、図４と対比すると、前記保持器５が周方向へ僅かに回転を生じた様子が把握される。
【００３０】
図７は第一領域Ａと第二領域Ｂの双方におけるローラ４の位置関係をナット部材３の軸方向、具体的には図１紙面左側から観察した様子示す概略図であり、前記保持器５を省略して描いてある。保持器３が待機位置に設定された状態では、第一領域Ａに存在するローラ４（図中に一点鎖線で描いたローラ４）はナット部材３の係止部３１から僅かに変位した位置に存在している。保持器５が規制位置に設定されると、ローラ４は保持器５と一緒にナット部材３の第一領域Ａから第二領域Ｂに移動する。この際に保持器５は前述の如くコイルスプリング３３の付勢力で僅かに回転を生じるので、ローラ４は第二領域Ｂに移動しながら図７中に矢線で示すようにナット部材３の周方向へも移動する。これにより、第二領域Ｂに移動したローラ４（図中に実線で描いたローラ４）は係止部３１のテーパ面３２と回転軸２の外周面との間に押し込まれることになる。
【００３１】
尚、この実施形態のローラ押し込み機構６はコイルスプリング３３の捩れによる付勢力を利用し、待機位置から規制位置に設定される保持器５を周方向へ僅かに回転させたが、これ以外の方法で保持器５を回転させるようにしても良い。例えば、前記保持器５の外周面にカム溝を形成すると共に、前記ナット部材３に差し込んだ係止ピン３４の先端を前記カム溝内に挿入し、当該保持器５がコイルスプリング３３の付勢力で待機位置から規制位置に移動する際に、前記カム溝の作用によって当該保持器５が周方向へ回転を生じるようにしても良い。
【００３２】
また、前記保持器５は、前記ナット部材３の第一領域Ａにおいてはローラ４を回転軸と非接触に保持しているが、第二領域Ｂにおいては当該保持器５そのものが撓むことにより、ローラ４と回転軸２との接触がなされている。すなわち、第二領域Ｂではローラ４が係止部３１に接触して回転軸２の外周面へ押圧されるので、かかる押圧力を受けて前記保持器５が弾性変形し、ローラ４が回転軸２へ接触することになる。一方、ローラ４を第二領域Ｂから第一領域Ａへ移動させると、係止部３１によるローラ４への押圧力は除去されるので、前記保持器５は元の形状に復元し、それによってローラ４は回転軸から離間することになる。
【００３３】
以上のように構成された本実施形態の周り止め装置１は次のように動作する。
【００３４】
先ず、この周り止め装置１に対して回転軸２を自由に回転させたい場合には、前記保持器５をコイルスプリング３３の付勢力に抗してナット部材３に押し込み、前記保持器５を待機位置に設定する（図１に示す状態）。待機位置に設定された保持器５は前記係止ピン３４によって当該位置に止められ、コイルスプリング３は保持器５と抑え板３５との間で押し縮められた状態となる。
【００３５】
このとき、前記ローラ４はナット部材３の第一領域Ａに位置するが、図４に示すように、かかる第一領域Ａではナット部材３と回転軸２との隙間はローラ４の直径よりも十分に大きく設定されている。このため、ローラ４はナット部材３及び回転軸２の双方に対して同時には接触せず、たとえ回転軸２に接触したとしても、前記保持器５の収容孔の内部で自由に回転することが可能である。従って、前記回転軸２は規制を受けることなく自由に回転することができる。
【００３６】
また、第一領域Ａではナット部材３と回転軸２との隙間がローラ４の直径よりも十分に大きいので、保持器５によってローラ４を回転軸２と非接触に保持することも可能である。そのようにすれば、前記回転軸は周り止め装置１から何ら抵抗も受けることなく、自由に回転することが可能である。
【００３７】
一方、前記回転軸２の回転を係止し、当該回転軸２を周り止め装置１に対して固定する場合には、前記係止ピン３４をナット部材３から抜き出し、前記保持器５を待機位置から規制位置に設定する。前記保持器５はコイルスプリング３３の付勢力によって待機位置から規制位置へと押し出され、保持器５に配列されているローラ４はナット部材３の第一領域Ａから第二領域Ｂへ移動することになる（図２に示す状態）。また、この動きと併せて、前記保持器５は回転軸２の周囲で僅かに周方向へ回転を生じる。
【００３８】
これにより、図５に示すように、前記ローラ４は第二領域Ｂに設けられた係止部３１のテーパ面３２と前記回転軸２の外周面との間に挟み込まれる。前記テーパ面３２と回転軸２の外周面との間は楔状の空間となっているので、前記回転軸２が図５の紙面左方向へ回転しようとすると、益々、ローラ４は前記楔状空間の奥に向けて入り込むことになり、かかるローラ４と回転軸２の外周面との間、ローラ２とテーパ面３２との間には大きな摩擦力が作用する。その結果、ローラ４が係止部３１と回転軸２との間で噛み込まれた状態となり、前記回転軸２の回転が不能になる。すなわち、前記保持器５を待機位置から規制位置に設定すると、回転軸２をこの周り止め部材１に対して固定することが可能となる。
【００３９】
従って、本実施形態の周り止め装置１では前記係止ピン３４をナット部材３から抜き出すのみで回転軸２を選択的に固定することができ、例えばねじ送り装置のねじ軸の一端にこの周り止め装置を設けておけば、簡便な操作で前記ねじ軸の回転及び固定を容易に切り換えることが可能となる。
【００４０】
また、前記係止ピン３４は手動で動かしても良いが、例えば電磁ソレノイドと連動させ、停電等によって電磁ソレノイドに対する通電が絶たれた場合に、前記係止ピン３４がナット部材３から抜き出されるようにしても良い。このように構成することで、回転軸２を駆動するモータが停電時に保持力を喪失した場合でも、回転軸２の回転を規制し、意図しない機械装置の動作を防止することができる。
【００４１】
また、この実施形態によって説明した周り止め装置１は、前記回転軸２の一方向への回転のみを規制するものであり、それと反対方向への回転は規制することができない。しかし、前記ナット部材３の貫通孔３０の内周面に対してテーパ面３２の傾斜方向が異なる一対の係止部３１を設けることにより、回転軸２のいずれの回転方向に対してもそれらを規制することが可能となる。
【００４２】
更に、この実施形態の周り止め装置１では、ローラ４が規制対象である回転軸２の周囲に直接配置されているが、例えば中空円筒状の回転スリーブを設けて、当該回転スリーブとナット部材３との間にローラ４を配置し、回転軸２は回転スリーブの中空孔に挿入して当該回転スリーブと一体で回転するように構成してもよい。
【００４３】
また更に、前記実施形態の周り止め装置１では、前記保持器５に対してコイルスプリング３３の付勢力を及ぼし、かかる付勢力によって当該保持器５が待機位置から規制位置へと移動するように構成したが、前記コイルスプリング３３を設けず、手動によって保持器５を待機位置又は規制位置のいずれかに設定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１…周り止め装置、２…回転軸、３…ナット部材、４…ローラ、５…保持器、６…ローラ押し込み機構
【図１】
2015117784.tif 000003
【図２】
2015117784.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015117784.tif 000006
【図５】
2015117784.tif 000007
【図６】
2015117784.tif 000008
【図７】
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