(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧源が設けられた作業機本体と、
前記作業機本体に着脱可能に搭載されるカウンタウエイトと、
前記作業機本体に取付けられ、前記油圧源からの作動油をボトム室とロッド室に給排することにより、前記カウンタウエイトを昇降させて前記作業機本体に着脱する昇降用油圧シリンダと、
前記油圧源と前記昇降用油圧シリンダとの間に設けられたコントロール弁とを備えたカウンタウエイト脱着装置用油圧回路において、
前記コントロール弁と前記昇降用油圧シリンダのボトム室との間の第１の主管路に設けられ、前記コントロール弁と前記昇降用油圧シリンダのロッド室との間の第２の主管路の油圧をパイロット圧として逆方向に連通するパイロットチェック弁と、
前記第１の主管路における前記パイロットチェック弁と前記昇降用油圧シリンダとの間に前記パイロットチェック弁に直列に接続して設けられ、前記第１の主管路を連通、遮断可能な第１のストップ弁と、
前記第１の主管路における前記パイロットチェック弁と前記コントロール弁との間の部位と油タンクとの間に設けられたドレン管と、
前記ドレン管に設けられ、前記ドレン管を連通、遮断可能な第２のストップ弁とを備えたことを特徴とするカウンタウエイト脱着装置用油圧回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル、解体機、クレーン等の作業機の本体後部にカウンタウエイトを脱着する装置に用いる油圧回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル、解体機、クレーン等の作業機においては、作業機本体の前部に掘削、破砕、荷役等を行なうための作業装置を取付け、作業機本体の後部に、これらの作業装置と重量バランスを取るためのカウンタウエイトを搭載している。このようなカウンタウエイトは、作業装置の交換に伴い、作業装置の作業内容や重量に応じて好適な重さのカウンタウエイトに交換したり、あるいは分割されたカウンタウエイトを付加するかまたは一部取外したり、作業機の輸送に当たってカウンタウエイトを分離輸送し現地で組立てたりする等のため、作業機本体に対して脱着する必要がある。このようなカウンタウエイト脱着装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載されたカウンタウエイト脱着装置は、作業機本体の後部に上下に回動可能に取付けられたカウンタウエイト昇降用油圧シリンダと、作業機本体の後部に取付けられ、油圧シリンダの伸縮により上下に回動される回動アームと、この回動アームの先端より回動可能に垂下され、カウンタウエイトに連結する連結具とにより構成される。そしてカウンタウエイトを作業機本体に取付ける際には、油圧シリンダを収縮させて回動アームを下げ、地上に置いたカウンタウエイトに連結具を連結し、次に油圧シリンダを伸長させて回動アームを上げることによりカウンタウエイトを作業機本体に持ち上げ、カウンタウエイトを作業機本体にボルトにより固定する。
【０００４】
このようにカウンタウエイトを作業機本体に持ち上げて作業機本体に固定した後、油圧シリンダを若干縮めることにより、油圧シリンダ、回動アームおよび連結具にはカウンタウエイトによる荷重がかからない非拘束状態にして作業を行なう。このような非拘束状態においては、カウンタウエイト側から連結具、回動アームおよび油圧シリンダに力が伝達されない状態である。このようにカウンタウエイトを作業機本体に取付けた後、油圧シリンダを若干縮めて非拘束状態とする理由は、作業中に作業機本体からカウンタウエイトに伝達される振動が連結具や回動フレーム等に伝わり、その結果、脱着装置の関係部位、特に連結具に用いる連結ボルト等が折損する等の損傷を防止するためである。
【０００５】
図７はこのようなカウンタウエイト脱着装置に用いられた従来の油圧回路である。図７において、２５は不図示のカウンタウエイトを昇降する油圧シリンダ、５０Ａ，５０Ｂはそれぞれ作業機本体に搭載された主油圧ポンプ、５１はパイロット油圧ポンプ、５３はコントロール弁５３ａ〜５３ｉの集合体、５３ｄは昇降用油圧シリンダ２５用のコントロール弁であり、パイロット弁５４により切換え操作されるものである。５６は油圧シリンダ２５のボトム室２５ａとコントロール弁５３ｄとの間を接続する主管路であり、この主管路５６には、スローリターン弁５８と、パイロットチェック弁５９とが設けられている。
【０００６】
スローリターン弁５８は、油圧シリンダ２５がカウンタウエイトの重量により急激に降下することを防止するために設けられる。パイロットチェック弁５９は、油圧シリンダ２５の不作動時はボトム室２５ａからの油の流出を防ぎ、油圧シリンダ２５を収縮させるときはロッド室２５ｂ側主管路５７の油圧がパイロット圧として加えられて連通するものである。このパイロットチェック弁５９は、万一主管路５６が損傷して液漏れが発生した時、油圧シリンダ２５が急激に下降することを防止する役目を果たす。
【０００７】
このようなカウンタウエイト脱着装置の油圧回路において、カウンタウエイトを作業機本体に取付けた状態、すなわちボルトにより作業機本体に固定した状態において、作業機が稼働していると、稼働時におけるコントロール弁５３ｄからの圧油のリークにより、油圧シリンダ２５が不用意に伸び、その結果、カウンタウエイトを吊るための連結部に過大な張力を生じ、連結部に備えたボルト等が破損するという不具合があった。
【０００８】
このようなコントロール弁５３ｄからの圧油のリークによる油圧シリンダ２５の伸長を防止するため、従来より、図８に示すように、コントロール弁５３ｄと油圧シリンダ２５のボトム室２５ａ、ロッド室２５ｂとの間をそれぞれ接続する主管路５６，５７にストップ弁６０，６１を設け、カウンタウエイトの脱着作業中以外は、ストップ弁６０，６１を閉じておき、これによってカウンタウエイトの脱着作業中以外は、コントロール弁５３ｄから油圧シリンダ２５への圧油のリークを防ぐ構成が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第２９２２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、作業機の稼働中にストップ弁６０，６１を閉じておくと、稼働時のエンジン等の放射熱や、外気温度の変化によって、ボトム室２５ａ、ロッド室２５ｂが熱膨張を起こす。ここで、ボトム室２５ａの断面積がロッド室２５ｂの断面積より広いため、ボトム室２５ａ側の圧油が油圧シリンダ２５のピストンを押す力が、ロッド室２５ｂ側の圧油が油圧シリンダ２５のピストンを押す力に勝り、油圧シリンダ２５が伸長する。そして、油圧シリンダ２５が油の熱膨張により伸長すると、油圧シリンダ２５が非拘束状態から、作業機本体にボルトにより固定されているカウンタウエイトを押し上げるような負荷がかかる拘束状態となり、この負荷が過大になると、油圧シリンダやカウンタウエイトと回動アームとの連結具等の関係部位、特に連結ボルトが損傷する原因となっている。また、連結具等が損傷する事態に至らなくても、油圧シリンダ２５のボトム室２５ａ、ロッド室２５ｂ内の作動油が熱膨張することにより、油圧シリンダ２５に過剰な負荷がかかることがあった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、カウンタウエイトの昇降用油圧シリンダが熱膨張してカウンタウエイトと回動アームとの連結部等が損傷することを防止することや、昇降用油圧シリンダに過大な負荷が発生することを防止することが可能となるカウンタウエイト脱着装置用油圧回路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】
【００１２】
本発明のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路は、
油圧源が設けられた作業機本体と、
前記作業機本体に着脱可能に搭載されるカウンタウエイトと、
前記作業機本体に取付けられ、前記油圧源からの作動油をボトム室とロッド室に給排することにより、前記カウンタウエイトを昇降させて前記作業機本体に着脱する昇降用油圧シリンダと、
前記油圧源と前記昇降用油圧シリンダとの間に設けられたコントロール弁とを備えたカウンタウエイト脱着装置用油圧回路において、
前記コントロール弁と前記昇降用油圧シリンダのボトム室との間の第１の主管路に設けられ、前記コントロール弁と前記昇降用油圧シリンダのロッド室との間の第２の主管路の油圧をパイロット圧として逆方向に連通するパイロットチェック弁と、
前記第１の主管路における前記パイロットチェック弁と前記昇降用油圧シリンダとの間に前記パイロットチェック弁に直列に接続して設けられ、前記第１の主管路を連通、遮断可能な第１のストップ弁と、
前記第１の主管路における前記パイロットチェック弁と前記コントロール弁との間の部位と油タンクとの間に設けられたドレン管と、
前記ドレン管に設けられ、前記ドレン管を連通、遮断可能な第２のストップ弁とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の油圧回路において、昇降用油圧シリンダを作動させてカウンタウエイトを作業機本体に脱着する場合は、第１のストップ弁を開くと共に、第２のストップ弁を閉じておくことにより、昇降用油圧シリンダを伸縮させることができる。一方、カウンタウエイトを作業機本体に装着してボルト等により固定した後は、第１のストップ弁のみならず、第２のストップ弁も開いておくことにより、作業機の稼働中にエンジン等の放射熱や、外気温度の変化によって油圧シリンダ内の作動油が熱膨張しても、熱膨張分の作動油が第１のストップ弁と第２のストップ弁を通して油タンクに排出されるので、油圧シリンダが伸長することが防止される。
【００１４】
このため、油圧シリンダ内の作動油の熱膨張に伴う伸長によりカウンタウエイトが非拘束状態から拘束状態に戻って油圧シリンダや回動アームとカウンタウエイト連結部等が過大な力を受けることが防止され、油圧シリンダや連結部等の損傷を防止することができる。一方、作業機の輸送中は、少なくとも第１のストップ弁を閉じておくことにより、油圧シリンダの収縮が防止され、カウンタウエイト未装着状態での輸送中に回動アームが下降方向に回動することを防止することができる。
【００１５】
また、コントロール弁とパイロットチェック弁との間にドレン管の一端を接続して設けたので、輸送時等において、万一第１のストップ弁や第２のストップ弁を閉め忘れたり、閉め状態が不完全である場合であっても、パイロットチェック弁の作用により、油圧シリンダが収縮して回動アームが下降方向に回動することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の作業機のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路を適用する作業機の一例を示す側面図である。
【図２】本発明のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路を適用するカウンタウエイト脱着装置の一例を示す背面図である。
【図３】図２のＥ−Ｅ断面図である。
【図４】本例のカウンタウエイト脱着装置において、地上に置いたカウンタウエイトにカウンタウエイト脱着装置の連結具を連結した状態を示す側面図である。
【図５】本例のカウンタウエイト脱着装置において、カウンタウエイトを作業機本体に取付けた後、昇降用油圧シリンダを若干収縮させた非拘束状態を示す側面図である。
【図６】本発明のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路の一実施の形態を示す油圧回路図である。
【図７】従来のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路を示す油圧回路図である。
【図８】従来のカウンタウエイト脱着装置用油圧回路の他の例を示す油圧回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は本発明のカウンタウエイト脱着装置を適用する作業機の一例を示す側面図であり、この例では作業機が油圧ショベルである場合について示す。図１において、１は下部走行体、２はこの下部走行体1上に旋回装置３を介して旋回可能に設置された上部旋回体（作業機本体）であり、４はこの上部旋回体２のフレームとなる旋回フレームである。旋回フレーム４には運転室５と、原動機や油圧ポンプ等を含み油圧パワーユニットを構成する機械室６が搭載されると共に、後部にはカウンタウエイト７が搭載され、前部には作業装置８が取付けられる。カウンタウエイト７は、作業装置８等に対して作業機全体の重量をバランスさせるために設けられる。
【００１８】
作業装置８は、旋回フレーム４の前部にブームシリンダ９により俯仰動可能に取付けられたブーム１０と、このブーム１０の先端にアームシリンダ１１により回動可能に取付けられたアーム１２と、このアーム１２の先端にバケットシリンダ１３により回動可能に取付けられたバックホウバケット１４とからなる。
【００１９】
図２は本発明のカウンタウエイト脱着装置の一実施の形態を示す背面図、図３はそのＥ−Ｅ断面図である。図３において、４は旋回フレーム、２４は旋回フレーム４の後端部に一体に設けたカウンタウエイト衝合板である。この衝合板２４は、カウンタウエイト７の左右幅と同様の幅を有する。この衝合板２４にはカウンタウエイト７の前面が衝合され、不図示の長尺ボルトにより旋回フレーム４にカウンタウエイト７を固定する構成となっている。
【００２０】
２０は作業機本体２を構成する旋回フレーム４の後端部に取付けられるカウンタウエイト脱着装置である。カウンタウエイト７の前面には、カウンタウエイト脱着装置２０を収容するための凹部７ａが、上下方向に貫通して設けられている。この凹部７ａは、その上部が後方に拡大された凹部７ｂとして形成されている。この拡大された凹部７ｂの底面には、カウンタウエイト脱着装置２０に設けられた図２に示す一対の連結具２１をピン２２により着脱可能に連結するための一対の連結板２３が、溶接またはボルト付けにより取付けられている。
【００２１】
カウンタウエイト脱着装置２０は、昇降用油圧シリンダ２５と、この昇降用油圧シリンダ２５の伸縮を上下動に変換する可動体として備えた回動アーム２６と、回動アーム２６の自由端に取付けられた前記連結具２１とにより構成される。
【００２２】
昇降用油圧シリンダ２５は、衝合板２４の左右方向の中央部に溶接されたブラケット２７，２７間に、筒状スペーサ２８，２８を介してボトム側端部のボス２５ｃを入れ、このブラケット２７，２７のピン孔、スペーサ２８，２８およびボトム側端部のボス２５ｃに枢着ピン２９を挿着し、この枢着ピン２９を中心として上下方向に回動可能に取付けられる。
【００２３】
回動アーム２６は、昇降用油圧シリンダ２５の左右にそれぞれ１本ずつ、合計２本設けられる。各回動アーム２６を取付けるため、衝合板２４の左右のブラケット２７の外側にそれぞれブラケット３０を溶接する。そしてこのブラケット３０と前記ブラケット２７との間に回動アーム２６の根本部を環状スペーサ３１を介して挟み、ブラケット２７，３０に設けたピン孔、スペーサ３１および回動アーム２６の根本部に設けたピン孔に枢着ピン３２を挿着し、各枢着ピン３２を中心として各回動アーム２６を回動可能に取付ける。左右の回動アーム２６の枢着ピン３２は同じ高さで同心をなす。また、これらの回動アーム２６の枢着ピン３２は、昇降用油圧シリンダ２５の枢着ピン２９より高い位置に設ける。
【００２４】
昇降用油圧シリンダ２５のピストンロッド先端のボス２５ｄは、回動アーム２６の自由端間に筒状スペーサ３４，３４を介して挟持され、回動アーム２６，２６の自由端に設けたピン孔と、スペーサ３４，３４と、ボス２５ｄとに挿着する連結ピン３５により回動アーム２６，２６の先端に連結する。
【００２５】
回動アーム２６，２６の自由端には、連結具２１を取付けるためのピン３７が、これらの回動アーム２６，２６に設けたピン孔２６ａ，２６ａに回動可能に貫挿して取付けられる。このピン３７の回動アーム２６，２６より外側に突出した部分にボルト挿通孔３７ａを設け、各ボルト挿通孔３７ａに連結ボルト３８を挿着して連結具２１の上部に設けたねじ孔２１ａに螺合し、連結ボルト３８に螺合したナット３９を連結具２１の上面に締付けてその上面に圧接することにより、ピン３７の両端に連結ボルト３８を介して連結具２１を取付ける。
【００２６】
各連結具２１には、下方が開放された溝２１ｂを有し、各溝２１ｂにそれぞれカウンタウエイト７に設けた連結板２３を入れ、連結板２３に設けたピン孔２３ａと連結具２１に設けたピン孔２１ｃにピン２２を着脱可能に挿着することにより、連結具２１にカウンタウエイト７を着脱可能とする。図３に示すように、連結板２３に設けるピン孔２３ａは、後述のように昇降用油圧シリンダ２５を退避状態とすることを可能にするため、横長の長孔に形成している。
【００２７】
このカウンタウエイト脱着装置を用いてカウンタウエイト７の取付けを行なう際は、図４に示すように、昇降用油圧シリンダ２５を収縮させることにより回動アーム２６を下げ、地面に置いてあるカウンタウエイト７の連結板２３に連結具２１をピン２２により連結する。
【００２８】
その後、昇降用油圧シリンダ２５を伸長させることにより、回動アーム２６を枢着ピン３２を中心として矢印Ｒで示すように回動させてカウンタウエイト７を持ち上げる。そして図３に示したように、カウンタウエイト７の前面を衝合板２４に衝合させて不図示の長尺ボルトによりカウンタウエイト７を旋回フレーム４に固定する。
【００２９】
その後、図５に示すように、昇降用油圧シリンダ２５を若干収縮させることにより、回動アーム２６を矢印ｒで示すように回し、連結具２１を下げて退避状態とする。この退避状態では、昇降用油圧シリンダ２５はカウンタウエイト７の荷重を担うことなく、連結具２１にはカウンタウエイト７による張力は発生しない。
【００３０】
カウンタウエイト７を旋回フレーム４から取外して地面に降下させる場合には、前述の工程と逆の手順をとる。
【００３１】
図６は本発明によるカウンタウエイト脱着装置の油圧回路の一実施の形態を示す油圧回路図である。図６において、５０Ａ，５０Ｂは機械室６内に油圧源として設置された主油圧ポンプ、５１は同じくパイロット油圧ポンプである。５３は主油圧ポンプ５０Ａ，５０Ｂの吐出管路にそれぞれ縦続接続して設けられたコントロール弁５３ａ〜５３ｅ、５３ｆ〜５３ｉの集合体である。このコントロール弁集合体５３は、旋回フレーム４上に搭載されているものであり、５３ａは旋回用、５３ｂ，５３ｉはブームシリンダ用、５３ｃ，５３ｈはアームシリンダ用、５３ｅ、５３ｆは走行用、５３ｇはバケットシリンダ用、５３ｄは昇降用油圧シリンダ２５用として用いるものである。５４は運転室５に操作レバーが設けられたコントロール弁５３ｄ用のパイロット弁である。
【００３２】
５６は昇降用油圧シリンダ２５のボトム室２５ａとコントロール弁５３ｄとの間に設けられたボトム室側主管路（第１の主管路）、５７は昇降用油圧シリンダ２５のロッド室２５ｂとコントロール弁５３ｄとの間に設けられたロッド室側主管路（第２の主管路）である。５８はボトム室側主管路５６に設けられたスローリターン弁、５９は同じくこのボトム室側主管路５６に設けられたパイロットチェック弁であり、これらの弁５８，５９の機能は前述の通りである。パイロットチェック弁５９のパイロット回路５９ａはロッド室側主管路５７に接続されている。
【００３３】
６２はボトム室側主管路５６におけるパイロットチェック弁５９と油圧シリンダ２５のボトム室２５ａとの間にパイロットチェック弁５９に直列に接続して設けた第１のストップ弁、６３はボトム室側主管路５６におけるコントロール弁５３ｄとパイロットチェック弁５９との間の部位と油タンク６４との間に設けたドレン管路、６５はこのドレン管路６３に設けた第２のストップ弁である。
【００３４】
この構成において、カウンタウエイト７の昇降を行なう場合は、第１のストップ弁６２を開、第２のストップ弁６５を閉とする。これにより、パイロット弁５４の操作によってコントロール弁５３ｄを切換えると、主油圧ポンプ５０Ａから吐出される作動油がボトム室側主管路５６またはロッド室側主管路５７を通して油圧シリンダ２５のボトム室２５ａあるいはロッド室２５ｂに供給され、油圧シリンダ２５が伸長または収縮し、カウンタウエイト７を昇降させることができる。
【００３５】
一方、カウンタウエイト７を作業機本体に取付けた後、通常の掘削作業を行なう場合は、ストップ弁６２，６５を両方とも開とする。この状態で作業機が稼働すると、コントロール弁５３ｄ以外のコントロール弁５３ａ〜５３ｃ，５３ｅ〜５３ｉの切換え操作によってコントロール弁５３ｄからボトム室側主管路５６へ作動油がリークしても、そのリークした作動油は第２のストップ弁６５から油タンク６４に排出される。
【００３６】
コントロール弁５３ｄからロッド室側主管路５７に作動油がリークすると、パイロットチェック弁５９のパイロット回路５９ａの油圧が上昇するため、パイロットチェック弁５９が開く。すなわちパイロットチェック弁５９が逆方向に連通する。このため、稼働中のエンジンの熱や外部温度の上昇によって油圧シリンダ２５内の作動油が熱膨張を起こすと、スローリターン弁５８、第１のストップ弁６２、パイロットチェック弁５９、第２のストップ弁６５を通して油圧シリンダ２５のボトム室２５ａの作動油が油タンク６４に排出される。
【００３７】
このため、油圧シリンダ２５内の作動油の熱膨張による油圧シリンダ２５の伸長が防止される。これにより、カウンタウエイト７が図５に示した非拘束状態から拘束状態に戻って油圧シリンダ２５に過大な力が作用することが防止されると共に、回動アーム２６とカウンタウエイト７との連結具２１、特にボルト３８等が過大な力を受けることが防止され、油圧シリンダ２５や連結具２１等の損傷を防止することができる。
【００３８】
一方、カウンタウエイト７を未装着状態にして作業機を輸送する際あるいは駐機中には、少なくとも第１のストップ弁６２を閉じておくことにより、油圧シリンダ２５の収縮が防止され、輸送中において回動アーム２６が下降方向に回動することを防止することができる。
【００３９】
また、この実施の形態においては、コントロール弁５３ｄとパイロットチェック弁５９との間の部位にドレン管６３の一端を接続して設けたので、輸送時あるいは駐機等において、万一第１のストップ弁６２や第２のストップ弁６５を閉め忘れたり、閉め状態が不完全である場合であっても、パイロットチェック弁５９の作用により、油圧シリンダ２５が収縮して回動アームが下降方向に回動することを防止することができる。
【００４０】
以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、上記実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。本発明は例えば作業機本体が非旋回式である場合にも適用できる。また、昇降用油圧シリンダの伸縮によりシーブやスプロケットを上下動させ、シーブに掛けたロープ（可動体）やスプロケットに掛けたチェーン（可動体）にカウンタウエイトを接続してカウンタウエイトを上下動させる構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１：下部走行体、２：上部旋回体（作業機本体）、３：旋回装置、４：旋回フレーム、５：運転室、６：機械室、7：カウンタウエイト、７ａ，７ｂ：凹部、８：作業装置、２０：カウンタウエイト脱着装置、２１：連結具、２２：ピン、２３：連結板、２４：衝合板、２５：昇降用油圧シリンダ、２６：回動アーム、２７，３０：ブラケット、２９，３２：枢着ピン、３５：連結ピン、３７：ピン、３８：ボルト、５０Ａ，５０Ｂ：主油圧ポンプ、５１：パイロット油圧ポンプ、５３ａ〜５３ｉ：コントロール弁、５４：パイロット弁、５６：ボトム室側主管路（第１の主管路）、５７：ロッド室側主管路（第２の主管路）、５８：スローリターン弁、５９：パイロットチェック弁、５９ａ：パイロット回路、６２：第１のストップ弁、６３：ドレン管、６４：油タンク、６５：第２のストップ弁
【図１】
0005793060.tif 000002
【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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【図８】
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