(57)【要約】【課題】翼の環状列における全ての可変静翼を所望の角度方向でロックすることができる機構を提供する。【解決手段】圧縮機における可変段静翼をロックするためのロックリンクは、一方の縁部に形成された溝と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部とを有する実質的に平板状の本体部であって、狭幅の首部が、隣接する翼に取り付けられた隣接するロックリンクにおける対応する溝内に着座するようになされる、実質的に平板状の本体部と、翼とロックリンクとの相対回転を防止するために、翼ステムに設けられた鍵を収容するようになされた、実質的に平板状の本体部における異形の開口とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機ステータにおける可変段静翼をロックするためのロックリンク（６８、７８、８４、９０）であって、
一方の縁部に形成された溝（６６、７４、７６、８２）と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）とを有する実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）であって、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）が、隣接するロックリンク（６８、７８、８４、９０）における前記溝（６６、７４、７６、８２）のうちの対応する１つの溝（６６、７４、７６、８２）内に着座するようになされる、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）と、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）における異形の開口と、少なくとも１つの内側に突出するロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）と、を備えるロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項２】
前記内側に突出するロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）の先端部に位置する、請求項１に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項３】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）がリベット（４２）を備える、請求項２に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項４】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）に溶接される、請求項２に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項５】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）の一体の湾曲した端部を備える、請求項２に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項６】
前記径方向内側に突出するロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）の側縁部に沿って設けられる、請求項１に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項７】
前記異形の開口が実質的にＤ字形状である、請求項１に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項８】
前記溝（６６、７４、７６、８２）は、隣接するロックリンク（６８、７８、８４、９０）の前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）が前記溝（６６、７４、７６、８２）の前記下側に係合するように上面で閉鎖されている、請求項１に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項９】
ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、実質的に前記本体部（３６、８８、９４）と前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）との境界部において、前記ロックリンク（６８、７８、８４、９０）の下面に設けられる、請求項８に記載のロックリンク（６８、７８、８４、９０）。
【請求項１０】
圧縮機と、
ロータを介して前記圧縮機に動作可能に接続されたタービンあって、前記圧縮機が複数の段を備え、それらの段の少なくとも一部が、圧縮機ケース（２４）に取り付けられた可変静翼のそれぞれの列を備え、更に、可変静翼の前記それぞれの列の少なくとも１つには、全ての前記可変静翼を回転しないようにロックするためのロックリンク（６８、７８、８４、９０）が設けられ、各ロックリンク（６８、７８、８４、９０）が、一方の縁部に形成された溝（６６、７４、７６、８２）と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）とを有する実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）であって、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）が、隣接するロックリンク（６８、７８、８４、９０）における前記溝（６６、７４、７６、８２）のうちの対応する１つの溝（６６、７４、７６、８２）内に着座する、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）と、それぞれの静翼の相補的な形状のステム（３０、９８）を覆うようにして収容する実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）における異形の開口とを備える、タービンと、
を備えるタービンシステム。
【請求項１１】
前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）には、その先端部に少なくとも１つの径方向内側に突出するロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が設けられる、請求項１０に記載のタービンシステム。
【請求項１２】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）がリベット（４２）を備える、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１３】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）に溶接される、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１４】
前記ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）の一体の湾曲した端部を備える、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１５】
径方向内側に突出するロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）の側縁部に沿って設けられる、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１６】
前記異形の開口が実質的にＤ字形状である、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１７】
前記溝（６６、７４、７６、８２）は、隣接するロックリンク（６８、７８、８４、９０）の前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）が前記溝（６６、７４、７６、８２）の前記下側に係合するように上面で閉鎖されている、請求項１１に記載のタービンシステム。
【請求項１８】
ロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）が、前記本体部（３６、８８、９４）と前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）との境界部において、前記ロックリンク（６８、７８、８４、９０）の下面に設けられる、請求項１７に記載のタービンシステム。
【請求項１９】
各ロックリンク（６８、７８、８４、９０）が、前記圧縮機ケース（２４）の外側に、前記相補的な形状のそれぞれのステム（３０、９８）に固定される、請求項１０に記載のタービンシステム。
【請求項２０】
圧縮機ケース（２４）に取り付けられた可変静翼の少なくとも１つの列であって、前記静翼が圧縮機ケース（２４）の外側に突出する径方向外向きのステム（３０、９８）を有し、前記ステム（３０、９８）には全ての可変静翼を回転しないようにロックするためのロックリンク（６８、７８、８４、９０）が設けられ、各ロックリンク（６８、７８、８４、９０）には、一方の縁部に形成された溝（６６、７４、７６、８２）と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）とを有する実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）であって、前記狭幅の首部（３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２）が、隣接するロックリンク（６８、７８、８４、９０）における前記溝（６６、７４、７６、８２）のうちの対応する１つの溝（６６、７４、７６、８２）内に着座する、前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）と、それぞれの前記ステムを覆うようにして収容する前記実質的に平板状の本体部（３６、８８、９４）における異形の開口であって、前記異形の開口および前記ステムがそれらの相対回転を防止する形状とされる、前記異形の開口と、それぞれの静翼または隣接する静翼を前記圧縮機ケース（２４）に向けて径方向外方に、てこ作用でずらすようになされたロックリンク（６８、７８、８４、９０）上のロードタブ（４０、４６、５０、８６、１００）と、が設けられる、可変静翼の少なくとも１つの列
を備える圧縮機ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン翼および／または圧縮機翼に関し、特に、かかる翼の環状列における全ての可変静翼を所望の角度方向でロックすることができる機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
多段タービン圧縮機における可変段翼は、圧縮機におけるサージ／失速状態を解消するために使用される。典型的に、各翼には、翼を回転させるための翼アームが設けられ、段における翼アームは、段における全ての翼の同時回転を可能にする、圧縮機ケースにボルトで固定された、同期リングまたはユニゾンリングに接続される。しかしながら、試験により、多段圧縮機の特定の段には可変機能が必要ないことが確認されることがある。選択した段における試験した可変翼または翼形構造を同じ段における固定翼または翼形構造に変えるには、別の完全な圧縮機試験が必要となる。しかしながら、このことは、それぞれの段において可変段翼を回転しないようにロックすることにより避けることができ、可変翼から固定翼への変更を達成するために、いくつかの技術が利用されている。
【０００３】
例えば、同期リングまたはユニゾンリングをロックするために、剛性リンクを使用することが提案されているが、重く、嵩張るユニゾンリング金具が保持され、したがって、全体のコストもまた増加する点で、この手法は望ましくない。
【０００４】
軽量化を図り、同期リングまたはユニゾンリングの複雑さをある程度取り除くために、隣り合う翼を連結しかつそれらの翼を選択位置にロックする翼ロックを採用して、翼アームおよび同期リングまたはユニゾンリングを除外する試みがなされてきた。例えば、特許文献１を参照されたい。この手法は、翼ロックを設置するために、翼を取り外さなければならず、またタービンケースの下半部における翼を取り外すために、ロータをケースから引き出さなければならない点において、問題である。
【０００５】
可変翼構造を所定の位置にロックする多くの方法が存在するが、運転中の翼の負荷状態を変化させないロック構造が依然として必要とされている。換言すれば、ロック構造は、タービン運転中にロック解除状態の翼に負荷をかけるのと実質的に同じように翼に負荷をかける必要がある。加えて、選択した翼の列の全ての翼に用いられる単一のロックリンクの設計を提供することが有利であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，２１１，５３７号明細書
【発明の概要】
【０００７】
１つの例示的であるが非限定的な実施形態において、本発明は、圧縮機ステータにおける可変段静翼をロックするためのロックリンクであって、一方の縁部に形成された溝と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部とを有する実質的に平板状の本体部であって、狭幅の首部が、隣接するロックリンクにおける溝のうちの対応する１つの溝内に着座するようになされる、実質的に平板状の本体部と、実質的に平板状の本体部における異形の開口と、少なくとも１つの内側に突出するロードタブと、を備えるロックリンクを提供する。
【０００８】
別の例示的であるが非限定的な実施形態において、本発明は、圧縮機と、ロータを介して圧縮機に動作可能に接続されたタービンであって、圧縮機が複数の段を備え、それらの段の少なくとも一部が、圧縮機ケースに取り付けられた可変静翼のそれぞれの列を備え、更に、可変静翼のそれぞれの列の少なくとも１つには、全ての可変静翼を回転しないようにロックするためのロックリンクが設けられ、各ロックリンクが、一方の縁部に形成された溝と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部とを有する実質的に平板状の本体部であって、狭幅の首部が、隣接するロックリンクにおける溝のうちの対応する１つの溝内に着座する、実質的に平板状の本体部と、それぞれの静翼の相補的な形状のステムを覆うようにして収容する実質的に平板状の本体部における異形の開口とを備える、タービンと、を備えるタービンシステムを提供する。
【０００９】
更に別の例示的であるが非限定的な実施形態において、本発明は、圧縮機ケースに取り付けられた可変静翼の少なくとも１つの列であって、静翼が圧縮機ケースの外側に突出する径方向外向きのステムを有し、ステムには全ての可変静翼を回転しないようにロックするためのロックリンクが設けられ、各ロックリンクには、一方の縁部に形成された溝と、反対側の縁部から離れる方向に延びる狭幅の首部とを有する実質的に平板状の本体部であって、狭幅の首部が、隣接するロックリンクにおける溝のうちの対応する１つの溝内に着座する、実質的に平板状の本体部と、それぞれのステムを覆うようにして収容する実質的に平板状の本体部における異形の開口であって、異形の開口およびステムがそれらの相対回転を防止する形状とされる、異形の開口と、それぞれの静翼または隣接する静翼を圧縮機ケースに向けて径方向外方に、てこ作用でずらすようになされたロックリンク上のロードタブとが設けられる、可変静翼の少なくとも１つの列を備える圧縮機ステータを提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、従来の多段の可変静翼圧縮機の単純化された部分断面図である。
【図２】図２は、明瞭にするために圧縮機ケースが取り除かれた、本発明の第１の例示的であるが非限定的な実施形態によるロックリンクを組み込んだ圧縮機翼の部分端面図である。
【図３】図３は、図２に示す圧縮機翼の平面図であるが、圧縮機ケースをも図示する図である。
【図４】図４は、第１の例示的な実施形態によるロックリンクのロードタブの部分端面図である。
【図５】図５は、第２の例示的な実施形態によるロックリンクのロードタブの部分端面図である。
【図６】図６は、第３の例示的な実施形態によるロックリンクのロードタブの部分端面図である。
【図７】図７は、ロックリンクの詳細を示すために翼ステム締結具が取り除かれた、第１の例示的な実施形態によるロックリンクの部分斜視図である。
【図８】図８は、図７から圧縮機ケースの外側から切り取った２つの翼／ロックリンクの部分端面図である。
【図９】図９は、静翼の列に適用された、第２の例示的であるが非限定的な実施形態によるロックリンクの部分斜視図である。
【図１０】図１０は、静翼の列に適用された、第３の例示的であるが非限定的な実施形態によるロックリンクの部分平面図である。
【図１１】図１１は、静翼の列に適用された、第４の例示的であるが非限定的な実施形態によるロックリンクの部分斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５の例示的であるが非限定的な実施形態によるロックリンクの部分平面図である。
【図１３】図１３は、図１２のロックリンクの部分端部立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、各々が動翼１６の円周方向の列を支持する複数のホイール１４を装着した（ロータ軸線１２で表す）ロータを含む多段の可変翼圧縮機１０を図示している。固定された静翼１８の列は、複数のホイール１４の間で圧縮機ケースに支持される。図示の圧縮機の実施形態において、翼が可変型である列の各翼には、長手方向軸線を中心に各翼を同時に回転させ、それにより、列全体を通して翼角度を均一に変化させるために、圧縮機ケース２４に対して回転する同期リングアセンブリまたはユニゾンリングアセンブリ２２に取り付く翼アーム２０が設けられる。
【００１２】
本発明は、列の外周の周りに同一のロックリンクを使用して、他の何らかの可変翼を選択した角度位置でロックするための独特なロック機構に関する。
【００１３】
図２および図３を見ると、他の何らかの可変翼２８の列２６は、ねじ付きステム３０がケースを貫通して突出して締結具（例えば、ナット）３２により固定された状態で、圧縮機ケース２４（図３）側から支持されている。本発明の文脈では、従来の方式で支持された可変静翼の列に対して、翼アーム（図１の翼アーム２０を参照）および関連する同期リングまたはユニゾンリングが取り除かれていることが理解される。本発明の第１の例示的であるが非限定的な実施形態によれば、自動ロックリンク３４は、（例えば、図３の左右方向に見られるように）各リンクの一方の端部が、次の連続するリンクの反対側の端部に係合する状態で、隣接する翼の翼ステム３０に取り付けられる。各自動ロックリンク３４は、本体部３６と、先端にロードタブ４０が設けられた、延出した狭幅の首部３８とを含むように形成される。この第１の例示的な実施形態において、ロードタブ４０は、例えば、図２に見られるように、径方向内側に突出する。図４、図５および図６は、平坦な下面４４を備えた現時点で好ましいリベット４２（図４）、狭幅の首部４８に溶接されたロードタブ４６（図５）、および狭幅の首部５２の端部に形成された一体のロードタブ５０を含む種々の可能なロードタブ構成を示す。
【００１４】
図７は、自動ロックリンク３４の中央台座部５４がどのように翼ステム３０と係合するかを明らかにするために、締結具３２が取り除かれている点において、自動ロックリンク３４をより詳細に示している。具体的に、例示的な実施形態では、翼ステムには、一方の丸みを帯びた側面５８と反対側の平坦な側面６０とを備えた、例示的な実施形態では、ほぼ矩形状である偏心したＤ字形の鍵５６が形成される。自動ロックリンク３４の円形台座部５４には、Ｄ字形の鍵５６と嵌合し、それにより、自動ロックリンク３４と翼ステム３０（したがって、可変翼２８）との相対回転を防止する切り抜き部６２が設けられる。アンダーカット６４は、Ｄ字形の鍵５６が接合されるステム３０の基部に形成され、アンダーカットは、図８で最も分かるように、ロックリンクが鍵の上に位置する場合、ロックリンクの台座部５４よりも上にある。アンダーカットは、翼の組み付けおよび位置合わせを容易にするために、必要量の隙間、すなわち「遊び」を提供する。
【００１５】
各自動ロックリンク３４の反対側の端部には、ロックリンクが、それぞれの翼に組み付けられ、図示のように互いに係合するときに、（図３および図７で最も良く分かるように）隣接するロックリンクの狭幅の首部３８を収容するように、溝６６が設けられる。当然のことながら、一旦リンクが図示のように組み付けられると、列全体における可変翼２８が、狭幅の首部３８と溝６６との内部係合により、差動回転または相対回転に対して互いにロックされる。
【００１６】
締結具３２がそれぞれのロックリンクの台座部５４に対して下向きに締め付けられるとき、ロードタブ４２は、圧縮機ケース２４の外面に対して負荷をかけ、ロードタブが撓むときに、ステム／翼が、圧縮機ケース２４の内面に対して径方向外方に、てこ作用でずらされ、翼アームに接続された従来の可変翼の通常の負荷状態をシミュレートする。換言すれば、ロードタブは、ばねとして働き、かつ、翼をケースに対して外方に、てこ作用でずらして、アンダーカット６４により形成された組み付けスペースを含む、組み付けに必要とされる種々の構成要素間の固有の緩い公差を吸収する。したがって、本明細書に記載するロックリンクシステムは、従来の翼アーム／ユニゾンリング構成と同様に、しかし、翼アームおよび同期リングまたはユニゾンリングを不要にするより簡単かつ安価な構造で翼に負荷をかける。加えて、ロックリンクの設計は、選択した圧縮機段における全てのロックリンクに対して１つのみ必要とされる。
【００１７】
図９は、ロックリンク６８が、離間した１対の狭幅の首部７０、７２と、隣接するロックリンクの対応する溝７４、７６内に係合する関連するロードタブ（図９では視認できないが、図４〜図６に示すようなものであってもよい）とを含むように形成される別の例示的な実施形態を図示している。離間した狭幅の首部および関連するロードタブは、翼ステムの両側に力を分散させるが、そうでなければ、ロックリンクは、図２〜図８に図示した実施形態に関連して記載したように機能する。
【００１８】
図１０は、対応する形状の溝８２内に収容される楕円形の先端を有する狭幅の首部８０がロックリンク７８に形成される別の変形例を示している。ここでまた、上記ロードタブ構成のいずれかを狭幅の首部８０の先端に設けることができることが理解されるであろう。
【００１９】
図１１は、ロックリンク８４に、狭幅の首部８９の先端部におけるロードタブではなくむしろ、ロックリンクの本体部８８から延びるロードタブ８６が設けられる更に別の例示的な実施形態を示している。ここで、ロードタブ８６は、ロックリンク本体部の側縁部の１つに沿って形成され、翼の列に対して実質的に垂直に、かつ狭幅の首部８９に対して垂直に延びる。
【００２０】
図１〜図１１に記載の実施形態は、翼自体を取り外すことなく個々のロックリンクを設置できる点において、特に有益である。
【００２１】
別の例示的な実施形態において、ロックリンクは、隣接するリンク、したがって、隣接する翼に負荷をかけるように構成される。図１２および図１３を参照すると、図２〜図１０に示す実施形態と同様に、対応する翼ステム９８に取り付けられたロックリンク９０が示されている。しかしながら、ここで、ロックリンクの狭幅の首部９２は、隣接するロックリンクの本体部９４の下側に延び、隣接するロックリンクの下面に形成された切り欠き９６に収容されることが分かる。この実施形態において、切り欠きは、図１〜図１１のロックリンク構造と同じように上から下まで「開放」されてはおらず、むしろ、下記の目的のために、ロックリンクの上面で「閉鎖」されている。先に記載した実施形態と同じように、ロックリンクとそれぞれの翼ステム９８との一括の内部係合、および切り欠き９６内での狭幅の首部９２の係合により、ロックリンクと対応する翼との相対回転が防止される。
【００２２】
加えて、ロードタブ１００は、ここでは、実質的に本体部９４と狭幅の首部９２との境界部において、ロックリンクの下面に設けられる。ロードタブ１００を、リベットの形態で提供し、それぞれのロックリンクに溶接してもよく、またはロックリンク全体を単一のブランクから機械加工することもできる。この例示的な実施形態において、ロードタブは、ナット１０２が、翼のねじ付きステム９８に締め付けられ、したがって、ロックリンク９０の本体部９４を径方向内側に押圧するときに、ロックリンクの反対側の端部、すなわち狭幅の首部９２が、閉じた切り欠き９６内での係合により、隣接するロックリンクおよびそれぞれの翼を径方向外方に押圧し、したがって、翼を圧縮機ケースの内面に対して引き上げるように、支点としての役割を果たす。理解を容易にするために、図１３からケース１０４が取り除かれていることを留意されたい。
【００２３】
最初に記載した実施形態と同じように、狭幅の首部９２には、楕円形の先端を形成することができる。代替的に、図９に示すロックリンクと若干同じように、隣接するロックリンクに負荷を分散させるために、ロックリンク９０には、横方向に離間した１対の狭幅の首部（図９を参照）および／または軸線方向に離間した１対のロードタブ１００を設けることができる。
【００２４】
本明細書には種々の実施形態を記載しているが、当業者であれば要素の種々の組み合わせ、それらの変形または改良を行うことができ、またそれらが本発明の範囲内にあることが、本明細書から分かるであろう。加えて、本発明の教示に特定の状況または材料を適合させるために、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの修正を行うことができる。それゆえ、本発明は、この発明を実行するために考えられる最良の形態として開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を包含することを意図するものである。
【符号の説明】
【００２５】
１０  翼圧縮機
１２  ロータ軸線
１４  複数のホイール
１６  動翼
１８  静翼
２０  翼アーム
２２  リングアセンブリ
２４  圧縮機ケース
２６  （翼の）列
２８  可変翼
３０、９８  ねじ付きステム、翼ステム
３２  締結具
３４  自動ロックリンク
３６、８８、９４  本体部
３８、４８、５２、７０、７２、８０、８９、９２  狭幅の首部
４０、４６、５０、８６、１００  ロードタブ
４２  リベット
４４  平坦な下面
５４  中央台座部、円形台座部
５６  Ｄ字形の鍵
５８  丸みを帯びた側面
６０  平坦な側面
６２  切り抜き部
６４  アンダーカット
６６、７４、７６、８２  溝
６８、７８、８４、９０  ロックリンク
９６  切り欠き
１０２  ナット
１０４  ケース
【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】
2015075104.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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