(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に複合板／プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材（１１）と、上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品（１２）との、２つが部分的に重なる包装部品（１１、１２）の液密なシールのためのデバイスであって、少なくとも１つのマンドレル（Ｄ）および１つのダイス型（Ｍ）を有し、
前記マンドレル（Ｄ）は少なくとも２つの延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）を有し、前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、前記筒状基礎部材（１１）と前記追加の包装部品（１２）を前記ダイス型（Ｍ）に対し押しつけるために展開された前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）の作動位置から相互に向かって休止位置へ動かされて、前記筒状基礎部材（１１）の摺動を容易にするために前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）によって形成される断面を縮小し、前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）が有するシールジョー（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）は、前記作動位置において、前記ダイス型（Ｍ）の開口部（８）により形成される内側輪郭（ＩＫ）に対応する閉じた外周輪郭（ＡＫ）を形成し、前記内側輪郭（ＩＫ）と前記外側輪郭（ＡＫ）との間には、前記包装部品（１１、１２）の重なる領域（１３）と、共通の基体（５）上に各回動可能に配置されている前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）とに、内側から押圧力を加えるための狭い環状間隙が残っているデバイスであって、
各延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、前記休止位置と作動位置との間での前記それぞれの延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）の正確な回動を可能にする、少なくとも１つの耐捩り板バネ要素（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）に固定されていることを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記板バネ要素（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）は、実質的には垂直に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
追加の板バネ要素（４’）は、水平に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
追加の板バネ要素（４’）は、各々の場合に２つの対向する延伸要素（１Ａ、１Ｂまたは１Ｃ、１Ｄ）の間に配置されることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記板バネ要素（４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ）は、前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）の下部において固定されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
追加の板バネ要素（４”）は、前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）の上部において固定され、下部自由端部が、心出し要素（１０）に固定されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記心出し要素（１０）は、前記追加の板バネ要素（４”）によってのみ保持されることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記追加の板バネ要素（４”）は、前記延伸要素の全長に前記シールジョーまで延びることを特徴とする、請求項６または７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記延伸要素（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ）は、前記シールジョー（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）の下に形成される磁石接極子（３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記ダイス型（Ｍ）は、前記開口部（８）の全周にわたり一体に形成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記ダイス型（Ｍ）は、１つまたは複数の磁気コイル（９）を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記ダイス型は、接合熱を導入する要素を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
少なくとも１つの超音波ソノトロードが、前記ダイス型の領域に前記接合熱を導入するための要素として備えられ、前記シールジョーが、本例ではアンビルの役をすることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
熱風開口部が、前記ダイス型内および／または前記シールジョー内に前記接合熱を導入するための要素として備えられることを特徴とする、請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
特に複合板／プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材（１１）と、上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品（１２）との、２つが部分的に重なる包装部品（１１、１２）の液密なシールのための方法であって、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のデバイスを使用し、
次の各ステップ、
−  展開された筒状基礎部材を供給すること、
−  前記基礎部材を延伸要素を有するマンドレルに押しつけること、
−  開口部を有するダイス型を供給すること、
−  追加の包装部品を前記マンドレルに供給すること、
−  接合熱を導入すること、
−  前記シールジョーの接触領域に、連続した外側輪郭を形成するため、前記延伸要素を展開することにより前記基礎部材と追加の包装部品を前記ダイス型に対し押しつけること、
−  前記基礎部材と追加の包装部品とを接合すること、
−  前記回動によって、前記延伸要素をそれらの休止位置に折り畳むこと、
−  前記ダイス型を取除くこと、および
−  前記基礎部材と追加の包装部品とを備えるユニットを取除くこと、
を特徴とする方法。
【請求項１６】
前記ダイス型の前記開口部が、前記追加の包装部品を固定するために形成され、前記開口部に前記追加の包装部品が固定されることによって、前記追加の包装部品を前記供給することは前記ダイス型を前記供給することと同時に行われることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記延伸要素の展開および折り畳みは、正確に決められた方向で行われることを特徴とする、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記接合熱の導入は、超音波により行われることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記接合熱の導入は、熱風により行われることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記延伸要素の展開は、磁気的に行われ、前記延伸要素の折り畳みは、弾発力によって行われることを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記延伸要素の展開は、弾発力によって行われ、前記延伸要素の折り畳みは、磁気的に行われることを特徴とする、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１に、特に複合板／プラスチック素材のブランクで形成される筒状基礎部材と、上部包装部分または包装基台を形成する追加の包装部品との、２つが部分的に重なる包装部品の液密なシールのためのデバイスに関するものであり、少なくとも１つのマンドレルおよび１つのダイス型を有し、マンドレルは少なくとも２つの延伸要素を有し、延伸要素は、筒状基礎部材と追加の包装部品をダイス型に対し押しつけるために展開された延伸要素の作動位置から互いに向かって休止位置へ動かされて、筒状基礎部材の摺動を容易にするために延伸要素によって形成される断面を縮小し、延伸要素が有するシールジョーは、作動位置において、ダイス型の開口部により形成される内側輪郭に対応する閉じた外周輪郭を形成し、内側輪郭と外側輪郭との間には、包装部品の重なる領域に内側から押圧力を加えるための狭い環状隙間が残っており、さらに、各延伸要素が共通の基体上に回動自在に配置されるデバイス、および対応するシールのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
食料品とりわけ液体のための複合板／プラスチック素材の容器は、かねてから、非常に幅広い種類の形状および形式で市販されてきた。複合構造は、各場合での板紙のキャリア層ならびに内側および外側プラスチック素材層に加え、例えば、アルミニウムの酸素バリア層など、他の層を有してもよい。その生産に関して、個々のブランクからの容器と、所謂管成形機械のロール材から生産される容器との間で、特に区別がなされている。
【０００３】
個々のブランクから容器を生産するには、既に溝付けおよび印刷されたブランクが、所謂包装カバーを形成するための所謂縦シームを使用して、２つの対向する縁をシールすることで形成され、次に筒状基礎部材が、ディスペンサのところで閉じられ、最初に片側が開いた容器として形成され、その後に滅菌され、充填されて、別の一方が閉じられて、最後に完全な包装となる。
【０００４】
市販されている包装のほとんどは、筒状基礎部材を折ってシールすることにより、包装の端部で包装自体が生産されている。特定の包装形状では、端部も組立て式成形部材により追加の包装部品として形成されることができ、追加の包装部品も同様に、プラスチック素材または繊維素材（パルプ）から個々に組立てされ得る。これにより、特に形状開口部または注入要素の寸法および配置に関して、任意の幾何学的構造物を生産することが可能である。
【０００５】
そのような容器は、特許文献１で知られている。本例では、容器の上部を形成する成形部材は、容器の周囲が実質的に筒状基礎部材の周囲に対応する大きさになるように形成される。ただし、必ずしもそうでない場合もあり、筒状基礎部材の断面がまず狭くなり、先細りの端でそれから上部に接合され得るようになっている容器がさらに知られている（特許文献２または特許文献３）。
【０００６】
さらに、シール・デバイスは、同じ出願人による、より古い特許文献４に記載されており、開示内容は、本出願のマンドレルの基本的構造に関して参照されている。当該マンドレルは、延伸要素を回動自在に固定するための板バネ要素を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０１４  ９９３（Ａ１）号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０５０  ５０２（Ａ１）号
【特許文献３】独国特許出願公開第３９  ４２  ３１９（Ａ１）号
【特許文献４】独国特許出願第１０  ２０１３  １０７  ４２９．４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これに基づき、本発明の目的は、序文で言及され詳細が上述された、請求項１のプリアンブルに係るデバイスおよび対応するシールのための方法を、延伸要素の運動学および同期化が最適化されるように構成し発展させることである。さらに、無菌充填包装をも生産できる、単純で、低摩耗だが信頼性のある洗浄が容易な構造を有することが望まれる。これを備える包装機械の作動時においては、高速出力であるにもかかわらず、生産中に均一な押圧力が接合部品の全周にわたり提供されることが意図されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本目的は、請求項１のプリアンブルに係るデバイスにより、各延伸要素が、それぞれの延伸要素の休止位置と作動位置との間の正確な回動を可能にする、少なくとも１つの耐捩り板バネ要素に固定されることで達成される。このようにして、例えば、実質的に断面が正方形の場合、「角」の中に４５°の方向に向かう正確な方向ベクトルを決めることが可能で、さらにその結果、その場所で確実なシールができるようになる。さらに、正確な方向誘導のために、互いに擦れ違う表面の磨耗が最小化できる。
【００１０】
本発明によれば、延伸要素の運動学が板バネ要素により大幅に向上される。さらに、シール要素の摩耗および誘導要素（素材内側での弾性変形）の磨耗も大幅に縮小される。板バネ要素は平面であり、個々の部品の表面は平滑であるため、マンドレルの洗浄の容易さが大幅に向上する。特に、延伸要素の正確な誘導の結果として、均一な押圧力が接合部品の全周にわたり加えられ、結果として、このようにして生産される包装の最適なシールが達成される。
【００１１】
請求項１５のプリアンブルに係る方法に関して、本目的は次のステップを行うことで達成される。
−  展開された筒状基礎部材を供給すること、
−  基礎部材を延伸要素を有するマンドレルに押しつけること、
−  開口部を有するダイス型を供給すること、
−  追加の包装部品をマンドレルに供給すること、
−  接合熱を導入すること、
−  シールジョーの接触領域に、連続した外側輪郭を形成するため、延伸要素を展開することにより基礎部材と追加の包装部品とをダイス型に対し押しつけること、
−  基礎部材と追加の包装部品とを接合すること、
−  延伸要素の回動によって、延伸要素をそれらの休止位置に折り畳むこと、
−  ダイス型を取除くこと、および
−  基礎部材と追加の包装部品とを備えるユニットを取除くこと。
【００１２】
本発明の教示の別の態様によると、板バネ要素は実質的に垂直な状態に配置され、それにより延伸要素の延伸方向と平行に延びる。さらに、追加の板バネ要素も水平に配置されてもよい。これらの追加の板バネ要素は、２つの対向する延伸要素の間に配置されるのが好ましい。この配置は、延伸要素のたわみ、回転または傾斜、および結果的にはいかなるねじれをも確実に防止する。
【００１３】
垂直に配置された板バネ要素は、延伸要素の下部において固定され、さらに板バネ要素自体が、例えば、マンドレル輪上に配置された基台に固定されることが好ましい。本発明に係るデバイスでは、折り畳み可能なマンドレルを有する複数の基体が、マンドレル輪に固定されるのが好ましい。複数の基体は、まずマンドレル輪の周囲にわたり配分されるように配置され、さらに、適切な幅のマンドレル輪に、周方向に配置されたマンドレルの平行に延びる複数の列もが、互いに並んで提供されることが可能である。このようにして、包装の生産または充填において、比較的小さな構造寸法で大きなスループットを達成することが可能である。
【００１４】
先に言及した好ましい構造において、延伸要素は延伸要素の下部領域においてのみ互いに接合されているために、本発明の教示の別の態様によれば、追加の板バネ要素が延伸要素の上部において固定され、追加の板バネ要素の下部自由端部が共通の心出し要素に固定されるときに、特に有利である。当該心出し要素は、第一には延伸要素が展開され、折り畳まれるとき、動きの工程を同期するのに役立つ。延伸要素が展開または折り畳まれるとき、心出し要素が垂直方向に自由に動くことができるよう、心出し要素は追加の板バネ要素のみにより保持され、他のいかなるやり方でも保持または誘導されないことが好ましい。
【００１５】
代替の一実施形態では、延伸要素の全長にわたるシールジョーにまで延びる板バネ要素を供給する。
【００１６】
本発明の有利な一展開では、延伸要素が、少なくとも延伸要素のシールジョーの領域において、磁石接極子として設計されることを提供する。さらに、もし、ダイス型がそのときに開口部の周りに１つまたは複数の磁気コイルを有する場合、特に手際の良い小さな駆動ソリューションが生産され得る。磁石接極子の軸方向の高さは、磁気コイル（単数または複数）の高さに対応することが好ましい。延伸要素上の磁力は、磁石接極子の固有の質量ならびに幾何学的構造および位置の熟練した選択により、変化させることができる。
【００１７】
本発明の別の一実施形態は、ダイス型が、開口部の全周にわたり一体化して形成されることを提供する。このようにして、ダイス型の開口部がマンドレルを受容することができ、実際のシール作業の間、反力の吸収を可能にするための追加の駆動または支持要素が必要とされない。
【００１８】
本発明の教示の別の一態様によれば、ダイス型はさらに、接合熱を導入するための要素を有していてもよい。超音波溶接による接合の場合は、接合のための要素はダイス型内部に少なくとも１つの超音波ソノトロードを備えてもよく、本例では、シールジョーがアンビルの役をする。代わりに、接合熱の導入が、熱風の適用により行われることが意図されるならば、接合熱の導入のための要素として、熱風開口部が、ダイス型内部および／またはシールジョー内部に提供されることがさらに可能である。
【００１９】
本発明の別の一実施形態では、追加の包装部品の供給と同時に、追加の包装部品を固定するために、ダイス型の開口部の形成によるダイス型の供給が行われる。本例では、ダイス型の取除きと、基礎部材および追加の包装部品を備えるユニットの引抜きは、有利に同時に行われることもでき、それにより必要な処理のステップ数が大幅に縮小され得る。
【００２０】
本発明によれば、延伸要素の展開または折り畳みは、正確に決められた方向で行われる。このようにして、接合作業の間、適切な押圧力を、特に「角の領域」で最適に加えることが達成できる。
【００２１】
本発明の教示の別の一態様によれば、接合自体は、そこで超音波により、または上述の押圧作業と一緒の熱風により、行い得る。
【００２２】
本発明に係る方法によれば、延伸要素の展開は、磁気的に行われ、折り畳みは、弾発力によって行われること、または、代わりに、延伸要素の展開は、弾発力によって行われ、折り畳みは、磁気的に行われることのどちらも可能である。本発明の別の一実施形態によれば、折る動きの逆転が磁極反転によって行われる、第三の可能性がある。それぞれの駆動状況の決定は、例えば、動力配分、エネルギー使用量、特に、より小さな包装型での構造寸法等、様々な要因に依る。
【００２３】
以下、本発明のさらなる詳細が、好適な実施形態を例示する図を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る、休止位置の延伸要素を有するデバイスの、斜断面ダイス型内のマンドレルの斜視図である。
【図２】図１のダイス型内のマンドレルの斜視図であり、延伸要素が作動位置にある。
【図３】図１のダイス型内のマンドレルの平面図である。
【図４】前面の延伸要素が省略されている、図２の主題を示す。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った垂直断面である。
【図６】本発明に係るシールされた容器の垂直断面である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、筒状基礎部材１１を追加の包装部品１２（上部包装部分として図６に例示）で液密にシールするための、本発明に係るデバイスのマンドレルＤを実質的に始めに示すものである。この点に関して、本実施形態において示された、好適とされるマンドレルＤは、４つの延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄを有し、各延伸要素は、マンドレルＤの下端部で基体５に回動自在に接合されている。本例では基体５は、一般的には周方向に配置された追加の諸基体で、マンドレル輪上（例示なし）に固定されるよう配置されている。
【００２６】
４つの延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの基体への接合は、本例では、好適には垂直に配置されたねじれ無し板バネ要素４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄにより最初に行われ、延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄそれぞれの、休止位置と作動位置との間の正確な回動を可能にする。これらは、図２に例示のように、休止位置から作動位置への動きのために、マンドレルＤの周りに配置されたダイス型Ｍの開口部８の「各角」の方向に正確に動く。ここで、折り返された延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄが、ダイス型Ｍの開口部８の内側輪郭ＩＫに実質的に対応する閉じた外周輪郭ＡＫを形成することにより、狭い環状隙間のみが残ることが明瞭に見ることができる。ダイス型Ｍは、ダイス型Ｍの開口部８の下側に上方が先細の導入部分を形成するため、さらなる詳細は例示されていない面取りを施すのが好ましい。４つの延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの自由端部は、シールジョー２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄとして設計されている。磁石接極子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄが、シールジョー２Ａ、２Ｂ、２Ｃおよび２Ｄの下に形成されている。
【００２７】
磁石接極子３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、マンドレルＤを延伸するために、好ましくはダイス型Ｍの内部に挿着された、あるいは近接した磁気コイル９によって励磁され得る。本例での磁石接極子３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄの構造高さは、ダイス型Ｍ内に配置された磁気コイル９の高さに実質的に対応する。このことは、延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの構造寸法を大幅に縮小するだけでなく、機械駆動要素を完全に省くことが可能なために、磨耗およびメンテナンスの煩雑さを最小化する。
【００２８】
４つの延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄの正確な相互作用は、図３を参照して最も良く説明され得る。本例では、図１に係る例示の平面図において、２つの外側延伸要素１Ａおよび１Ｂが矢印の方向に、例示の休止位置から図２に示す作動位置へ回動され得ることが明瞭に見ることができる。同じことが内側延伸要素１Ｃおよび１Ｄにも当てはまる。本例における動きの方向は、垂直板バネ要素４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄによって実質的にあらかじめ決められており、そのため矢印の方向での極めて正確な直動性をもたらし、延伸要素のたわみ、回転または傾斜、結果的にはいかなるねじれをも防止する。
【００２９】
展開の動きまたは折り畳みの動きを可能にするために、２つの内側シールジョー２Ｃおよび２Ｄは各々２つのタング６を有し、タング６は対応する２つの外側シールジョー２Ａおよび２Ｂの溝７（図２参照）の中に受容され得る。本例では、それぞれの隣接するシールジョーの表面は、どんな摩擦もなく互いに擦れ違う。このようにして、マンドレルＤが延伸されるときの必要なエネルギー消費が最小化され得る。表面が傾斜側面のため、そこには、図２に明瞭に見ることができるように、既述の、シールジョー２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄのシール領域の閉じた外周輪郭ＡＫがさらに生成される。
【００３０】
本発明に係るデバイスの正確な構造は、図４および図５で特に明瞭に見ることができ、図４は図２の例示に対応しているが、より明確さを増すために、前面の延伸要素の例示は省略されている。
【００３１】
延伸要素の下部領域における誘導精度をさらに高めるために、追加の板バネ要素４’が２つの対向する延伸要素の間に水平に配置されていることが明瞭に見ることができるが、本例示では、板バネ要素４’だけが２つの延伸要素１Ａと１Ｂとの間に見ることができる。
【００３２】
この点に関して、例示の好適な本実施形態では、誘導精度のさらに大幅な向上が達成されているのは、延伸要素が上部領域において、追加の板バネ要素４”を有している点であり、板バネ要素４”は、上端で延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃおよび１Ｄに、さらに下部自由端部が延伸要素の内側に配置された心出し要素１０に、固定されている。例示の本実施形態では、心出し要素１０は追加の板バネ要素４”によってのみ保持されている。これらの追加の板バネ要素４”も全てを図４で見ることはできないため、さらに図５でこの点に関して、図３のＶ−Ｖ線に沿った垂直断面が示されており、このことから、追加の板バネ要素４”が全ての延伸要素１Ａ、１Ｂ、および１Ｄ（断面では見えない）の上部から延びて、板バネ要素４”の下端は心出し要素１０内で保持され、心出し要素１０は、延伸要素１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄが展開または折り畳まれるとき、延伸要素の正確な誘導方向と同期化とを確保し、さらに垂直方向での位置が容易に変化され得ることを見ることができる。
【００３３】
最後に図６は、本発明に係り生成される容器の垂直断面であり、ここで筒状基礎部材１１が、追加の包装部品１２を重なる領域１３の中で囲んでいる。２つの包装部品１１、１２を内側から接合するために、包装部品の重なる領域に押圧力を加えなければならないことが明瞭に見ることができるが、それは本発明に係るデバイスで、信頼性のある手際の良い方法で達成することができる。
【００３４】
例示の配置により、例えば、上記に詳細が記載された、特許文献１から知られる包装を生成することが可能である。その包装の断面は実質的には正方形で、「各角」は相応して大きな半径を有する。示された本実施形態は、本発明の請求項に係る考えを説明するためのみにあるのであって、本実施形態に限ることを意図するものではない。生成される包装の所望する断面および／または形態により、本発明の範囲から離れることなく、多数の変形が考慮されてもよい。
【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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