(57)【要約】【課題】用毛束の整列性、成形性に優れ、低コストで、植毛基部の薄型化や多品種少量生産にも対応することができるブラシの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明のブラシの製造方法は、植毛孔を複数有する植毛基部を、該植毛基部の外形の輪郭と略同等形状に形成された凹部及び該植毛孔と略同等形状に形成された挿入部を有する用毛保持治具に配し、前記挿入部と前記各植毛孔とを通じさせ、予めスリーブに導入した用毛を押出しピンで押し出して前記該植毛孔を介して該挿入部に挿入し、該植毛孔及び該挿入部内に該用毛を保持した状態で、該各用毛における該植毛孔から突出する部分を溶融させて溶融塊を形成する工程を具備している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植毛孔を複数有する植毛基部を、該植毛基部の外形の輪郭と略同等形状に形成された凹部及び該植毛孔と略同等形状に形成された挿入部を有する用毛保持治具に配し、前記挿入部と前記各植毛孔とを通じさせ、予めスリーブに導入した用毛を押出しピンで押し出して該植毛孔を介して該挿入部に挿入し、該植毛孔及び該挿入部内に該用毛を保持した状態で、該各用毛における該植毛孔から突出する部分を溶融させて溶融塊を形成する工程を具備しているブラシの製造方法。
【請求項２】
形成された前記溶融塊を被覆して植毛部を形成する工程を具備している請求項１記載のブラシの製造方法。
【請求項３】
前記植毛基部を前記用毛束保持治具とともに成形装置に配して該植毛基部と該成形装置の金型との間に樹脂を射出し、前記溶融塊を被覆する請求項１又は２記載のブラシの製造方法。
【請求項４】
所定長さに切断された所定本数の前記用毛を予め用毛の導入部に導入しておき、該導入部から前記用毛を送出して前記挿入部に挿入する請求項１〜３の何れかに記載のブラシの製造方法。
【請求項５】
用毛を送出する送出手段の先端部が前記挿入部の先端部の形態に対応した形状に設けられている請求項４記載のブラシの製造方法。
【請求項６】
前記植毛基部側から前記植毛孔を通じて前記挿入部に前記用毛を挿入する請求項１〜５記載のブラシの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシの製造方法に関わり、特に、歯ブラシの製造に好適なブラシの製造方法及びこれに用いる用毛束保持治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブラシの製造方法に関する従来技術としては、例えば、下記特許文献１に記載の技術が知られている。この技術では、キャビティを形成する金型の一部に用毛の植毛孔を形成しておき、植毛孔に用毛を挿入し、該キャビティ内に樹脂を充填して植毛するものである。
【０００３】
この技術は、金型に設けた植毛孔に直接用毛を挿入して成形を行うため、溶融樹脂が用毛間に滲み出してバリができて成形不良を起こしやすいものであった。この問題を解決するために、用毛束の根元の部分を囲繞するように環状凹部を形成することも試みられているが、歯ブラシの最終形態として、植毛基部を薄くする場合には強度低下を招くほか、該環状凹部に水等が溜まりやすくなるため、不衛生であった。また、成形に用いる高価な金型（下記特許文献１においては、「インサート」）を多数必要とするため、該技術は、多品種少量生産を行うには不向きであった。
【０００４】
一方、下記特許文献２には、内部に空間を有する受け型に、該空間を覆うように植毛孔を有する基板を配しておき、該植毛孔に用毛を挿入して切断した後に、用毛の切断端部を溶融させて溶融塊を形成し、該溶融塊を覆うように裏蓋をはめ込んで植毛部を形成するものである。
【０００５】
しかしながら、この技術では、植毛孔の端に用毛を挿入しているだけであるため、溶融塊の形成の際に用毛束の毛先が広がり易く、特に植毛基部を薄くする場合にはこの傾向が強くなり、好ましくなかった。また、受け型内の空間を覆うように基板を配しているため、前記溶融塊を覆うように射出成形によって植毛部を成形する場合には、受け型をそのまま用いることは基板の強度的にも不可能であり、溶融塊を形成した後に基板を移し替える必要が生じ、生産効率が低くなる問題もあった。
【０００６】
【特許文献１】特表２００１−５１３６８５号公報
【特許文献２】特公昭５０−１４４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、用毛束の整列性、成形性に優れ、低コストで、植毛基部の薄型化や多品種少量生産にも対応することができるブラシの製造方法及び該方法に用いて好適な用毛束保持治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、植毛孔を複数有する植毛基部を、該植毛基部の外形の輪郭と略同等形状に形成された凹部及び該植毛孔と略同等形状に形成された挿入部を有する用毛保持治具に配し、前記挿入部と前記各植毛孔とを通じさせ、予めスリーブに導入した用毛を押出しピンで押し出して該植毛孔を介して該挿入部に挿入し、該植毛孔及び該挿入部内に該用毛を保持した状態で、該各用毛における該植毛孔から突出する部分を溶融させて溶融塊を形成する工程を具備しているブラシの製造方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、用毛束の整列性、成形性に優れ、低コストで、植毛基部の薄型化や多品種少量生産にも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、その好ましい実施形態に基づいて、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の用毛束保持治具の一実施形態を示すものである。図１において、符号１は用毛束保持治具、１１は歯ブラシ本体、１２は植毛基部を示している。
【００１２】
図１に示すように、用毛束保持治具１は、複数の植毛孔１２ａ（図２参照）を有する植毛基部１２が配される台座部２と、台座部２に配された植毛基部１２を位置決めする位置決め手段３とを備えている。
【００１３】
図２に示すように、台座部２は、植毛基部１２が台座部２に位置決めされたときに前記各植毛孔１２ａにそれぞれ連通する用毛の挿入部２０を複数有しているとともに、各植毛孔１２ａを通じて前記各挿入部２０に挿入された用毛１３を保持する用毛保持機構４を備えている。
【００１４】
台座部２は、挿入部２０を用毛１３の挿入方向において分断するように３分割可能に設けられている。本実施形態では、台座部２は、上板部２０ａと、その下方に配された中板部２０ｂと、さらにその下方に固定された下板部２０ｃとが分割可能に設けられている。
【００１５】
上板部２０ａには、植毛基部１２の外形に対応した凹部３０が設けられている。中板部２０ｂは、上板部２０ａと下板部２０ｃとの間で所定範囲でスライド可能に弾性部材（図示せず）を介して配されており、通常は、この弾性部材の弾性力によって挿入部２０が断続されるように付勢されている。前記弾性部材には、スプリング、板バネ等の公知のものを用いることができる。下板部２０ｃ内には前記挿入部２０の先端部が形成されており、この部分を取り替えることによって、挿入部２０の挿入方向はそのままで、先端形状のみを変更できるようになっている。
【００１６】
前記挿入部２０は、前記植毛基部１２の植毛孔１２ａに連通するように植毛孔１２ａの挿入方向と同方向に挿入方向が設けられている。挿入部２０の挿入口は、上方に向けてテーパー状に漸次拡開するように設けられており、植毛孔１２ａを通じて用毛１３を挿入する際に、植毛孔１２ａと挿入部２０の位置決めが正確になされていなくても用毛の挿入がスムーズに行え、またその際の用毛の引っかかりも防止できるようになっている。
【００１７】
植毛基部１２を位置決めする前記位置決め用の凹部３０は、植毛基部１２を用毛束保持治具１に確実に位置決めして固定を行うために、植毛基部１２の外形と相似形の形状を有していることが好ましく、大きさは植毛基部よりも０．０５〜０．２ｍｍ大きくすることが好ましい。前記位置決め用の前記凹部３０は、植毛基部１２に対応して位置決め精度以上で立体的に形成されていること好ましいが、その他形態として、凸形状で位置決め用の部分的な壁面で２点若しくは３点での固定、又は凹部と凸部の組合せ等の形態を適且選択可能である。
【００１８】
挿入部（先端部を除く）２０の挿入方向に直交する方向の断面形状は、植毛孔１２ａの挿入方向に直交する方向の断面形状と相似形状に設けられている。挿入部（テーパー部を除く）２０は、その内周と植毛孔１２ａの内周の間に０．０５〜０．２ｍｍの隙間を有するように植毛孔１２ａよりも広く設けることが好ましい。０．０５ｍｍ未満では、植毛基部の位置決め精度のふれによって実質的に挿入面積が狭くなりすぎてしまい、用毛の挿入ミスや毛立ちの不良が発生する場合がある。また、０．２ｍｍを超えると、用毛の保持力が不十分となり、用毛先端部の整列形態が広がり易くなる。
【００１９】
また、挿入部２０の中の用毛束密度は用毛束の形状を保持する上で４０〜７５％にすることが好ましく、特に５０〜７０％にすることが好ましい。該用毛束密度が４０％未満であると、溶融塊の形成や射出成形により溶融塊を被覆する工程において、用毛束先端が広がる等の用毛の乱れが生じやすい。用毛束密度が７５％を超えると、用毛束の挿入時に用毛束の各用毛が長さ方向に相対的にずれて用毛束先端の形態を正確に形成することができなかったり、用毛の一部が折れ曲がり挿入時の不具合が発生しやすい。なお、前記の用毛束密度は、挿入部２０の長さ方向に直交する断面積を、挿入部２０に挿入される各用毛の長さ方向に直交する断面積の総和で除した値をいう。
【００２０】
図３に示すように、一部の前記各挿入部２０の前記用毛１３の挿入方向における先端部２０ｄは、挿入される前記各用毛１３の先端部を所定の整列形態に整列させる形状に設けられている。
【００２１】
前記位置決め手段３は、本実施形態では、前記位置決め用の凹部３０と、前記歯ブラシ本体１１のネック部分を固定するロックアーム３１とを備えており、ブラシ本体１１を確実に保持し、各挿入部２０と各植毛孔１２ａとを精度良く連結する。このロックアーム３１は、アーム３１ａと、アーム３１ａを支持するロックピン３１ｂとを備えており、ロックピン３１ｂを中心にアーム３１ａが回転する機構（図示せず）及びアーム３１ａの上下動を可能とする上下動機構（図示せず）が配置されている。
【００２２】
ブラシ本体１１を用毛保持治具１に装着する場合は、ロックアーム３１をブラシ本体１１の装着に支障が無いように回転移動させ、ブラシ本体１１を装着した後は、所定位置にロックアーム３１を戻し、ブラシ本体１１をロックアーム３１で固定する。前記固定は、前記上下動機構によりアーム３１ａを降下させてブラシ本体１１を押さえつけて行う。
【００２３】
前記用毛保持機構４は、分割された前記中板部２０ｂを前記各挿入部２０に挿入された前記用毛１３に対してせん断方向に移動させて各用毛１３を保持するように設けられている。中板部２０ｂの厚みは、挿入された用毛の長さに対して、３０〜６０％であることが好ましい。中板部２０ｂが厚すぎると用毛の長手方向中央の比較的自由度のある位置をせん断保持できず、保持状態が不安定となる場合があり、薄すぎると用毛に対し、大きな剪断力がかかり、用毛の変形や傷つきが発生する場合がある。
【００２４】
本実施形態では、前記中板部２０ｂを弾性部材（図示せず）の弾性力で付勢させることによって、前記上板部２０ａとの間で前記挿入部２０内に挿入された用毛１３にせん断方向に挟持力を作用させて当該用毛１３を保持できるようになっている。中板部２０ｂを付勢させる弾性力は、１〜５Ｎ程度あれば十分である。また、本実施形態では、用毛束保持治具の一部のパーツである上板部２０ａ、中板部２０ｂ、下板部２０ｃ及び後述の先端部２０ｄの一部またはすべてを変更することで、植毛基部１２、植毛パターン、用毛束の長さや太さ、用毛先端部の整列形態などを低コストで容易に変更することができる。
【００２５】
次に、本発明のブラシの製造方法を、その好ましい実施形態として、前記用毛束保持治具１を用いた歯ブラシの製造方法に基づいて説明する。
【００２６】
先ず、図１及び図２に示すように、前記植毛基部１２を先端部に有する歯ブラシ本体１１を、当該植毛基部１２を台座部２の上板部２０ａの上に配し、前記位置決め手段のアーム３１ａで固定する。そして、前記中板部２０ｂを前記弾性部材の弾性力に対向して押圧してスライドさせ、各挿入部２０と前記各植毛孔１２ａとを通じさせる。
【００２７】
次に、図２に示すように、所定長さに切断された所定本数の用毛１３を予めスリーブ１４に（用毛の導入部）に導入し、押出ピン１５で用毛１３を押し出して植毛孔１２ａ及び挿入部２０に挿入する。このように、用毛１３を植毛基部１２の植毛孔側から挿入することには、以下の（１）〜（３）点で好ましい。
（１）植毛孔の用毛束保持治具側にテーパーを設ける必要がないので、水分等が溜まらないため衛生的で、肉厚減少による植毛基部の強度低下や成形の際の樹脂漏れが生じにくい。
（２）挿入部の挿入方向に直交する方向の断面と、植毛孔の挿入方向に直交する方向の断面の大きさを最適な状態に設定しやすいので、挿入時の挿入抵抗、溶融塊形成工程や射出成形工程で用毛束に作用する力の影響による用毛束の乱れが生じにくく、また挿入ミスも生じにくい。
（３）本実施形態におけるスリーブによる用毛束挿入方向と植毛孔及び挿入部の挿入方向が傾斜している場合には、挿入部内での用毛束が屈曲した状態で溶融塊形成工程が行われることがないので、最終製品の用毛束の配向状態と整列状態をより良くすることができる。
【００２８】
用毛１３には、従来から歯ブラシの用毛に用いられている通常の材質、形態のものを特に制限なく用いることができる。用毛１３の材質としては、ナイロン等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート等のポリエステルが挙げられる。用毛１３の長さは、５〜２０ｍｍであることが好ましく、８〜１８ｍｍであることがより好ましい。用毛１３の太さは、６〜１０ｍｉｌ（１２７〜２５４μｍ）であることが好ましく、７〜９ｍｉｌ（１７８〜２２９μｍ）であることがより好ましい。
【００２９】
本実施形態では、スリーブ１４の外表面は、当該ノズル部を用毛の集合に差し込む際の抵抗を抑える点から、無電解メッキを施したり、ポリテトラフルオロエチレン樹脂等で表面加工を施す等することによって、表面を潤滑に仕上げることが好ましい。
【００３０】
図３に示すように、押出ピン１５には、その先端部１５ａが、挿入部２０の先端部の形状に対応した形状に設けられたものを用いることが好ましい。そして、この押出ピン１５をスリーブ１４内に挿入し用毛１３を押し出すときに、押出ピン１５の先端部１５ａによって用毛１３の後端部を整列させ、用毛１３の先端部を予め整列させた上で前記植毛孔１２ａを通じて挿入部２０に挿入する。このように用毛１３を挿入部２０に挿入する前に予めその先端部の整列形態を整列させておくことによって、用毛１３の先端部の整列形態を挿入部２０の先端部２０ｄに対応した所望の形態とすることができる。
【００３１】
一つの挿入部２０についての用毛１３の挿入が完了した後、次に用毛１３を挿入する挿入部２０が挿入位置に位置決め決めされるように前記用毛束保持治具１を移動させた後、上記の手順で用毛１３の挿入を行う。そして、全ての挿入部２０への用毛１３の挿入を終えたら、前記用毛保持機構４による前記中板部２０ｂの押圧を解き、各挿入部２０に挿入された用毛１３を保持する。
【００３２】
次に、図４（ａ）に示すように、用毛束保持治具１を歯ブラシ本体１１とともに溶融魂を形成する工程に移送して位置決めする。そして、前記用毛１３における前記植毛孔１２ａから突出する部分を熱源５によって溶融させ、図４（ｂ）に示すように、植毛孔１２ａを塞いで溶融塊１３０を形成する。熱源５の種類に特に制限はないが、溶融塊を個々に形成できる点から、レーザー光、ハロゲン光源を用いたヒーター、超音波等を用いることが好ましい。溶融塊１３０は、単独で形成してもよいし、隣接する溶融塊どうしを連結させてもよい。
【００３３】
本実施形態では、植毛基部１２を用いるため、溶融樹脂が仮にもれた場合でも植毛孔１２ａ内で留まり、製品の外観を損なうことがない。また、植毛孔１２ａの挿入口が上方に向けて漸次拡開されてテーパー状に設けられているため、この部分を利用して溶融塊１３０を形成することで、植毛基部１２を薄くした場合にも用毛の毛立ちの安定性を得ることができる。また、溶融塊１３０を形成する場合にも、前記用毛保持機構４によって用毛が挟持固定されているため、溶融塊１３０の形成に伴う用毛のずれを抑えることができ、得られる用毛先端部の整列形態を良好なものとすることができる。
【００３４】
次に、形成された前記溶融塊１３０を被覆して植毛部（ヘッド）を形成する。本実施形態では、図５に示すように、ブラシ本体１１を前記用毛束保持治具１とともに成形装置６の金型６０に対して位置決めする。この際、金型６０で植毛基部１２を押圧し、植毛基部１２０を弾性変形若しくは塑性変形させて植毛基部と金型６０との間の密閉性を高めることで、高い射出圧力で成形を行うことができる。この密閉性をより高める上で、植毛基部１２の背面の凹部１２ｂの開口縁部は、フラットに設けておくことが好ましい。
【００３５】
上述のように用毛束保持治具１を成形装置６の金型６０に対して位置決めした後、充填装置７から注入口６１を通じて植毛基部１２と金型６０との間に充填材を射出する。そして、前記溶融塊１３０を被覆被覆して植毛部（ヘッド）１１０を成形し、植毛基部１２に用毛１３を固定化する。
【００３６】
充填材には、前記植毛基部１２と同種の材料を用いることが好ましい。このような材料としては、ポリエチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン重合体、ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレート等が挙げられる。
【００３７】
植毛基部１２に対して所望の接着性が得られる材料であれば、植毛基部１２と充填材とを異なる材料で成形するもできる。この場合には、充填材は、植毛基部１２や前記溶融塊１３０との間の接着性を考慮し、これらの間との熱接着性や化学的接着性のよい材料を選択することが好ましい。また、植毛基部１２を温めたり、金型を高温にして熱接着性を高めたり、充填材自体の注入時の溶融温度を高めたりすることも接着性の向上に有効である。さらに、植毛基部１２の表面に、コロナ放電処理やプラズマ放電処理を施したり、プライマー剤を塗工する等の処理を施した後、充填材を注入する方法も接着性の向上に有効である。
【００３８】
このようにして植毛基部１２と異なる材料の充填材を用いた場合には、得られる歯ブラシに種々の特徴を付与することができる。例えば、植毛基部１２にポリプロピレン樹脂を用い、充填材に熱可塑性エラストマーを用いることで、得られる歯ブラシに弾力性を付与することもできる。また、植毛基部１２と充填材とで着色を変えることで、外観性に特徴を付与することもできる。
【００３９】
本実施形態では、前記溶融塊１３０によって植毛孔１２ａが塞がれているため、溶融樹脂のもれが防止され、溶融樹脂が仮にもれた場合でも植毛孔１２ａ内にとどめられ、製品の外観を損なうことがない。
【００４０】
また、本実施形態では、植毛基部１２が用毛保持治具１の台座部２の上面に設けた凹部３０内に配されて安定的に支持され、且つ、個々の用毛束を前記用毛保持機構４に保持しているので、植毛基部１２を薄くした場合でも、植毛基部１２を用毛保持治具１で保持可能であり、射出圧力による植毛基部１２の撓みなどを抑えることができる。また、用毛束の整列性に対しても効果がある。このため、植毛部のより薄い歯ブラシの製造が可能である。
【００４１】
また、本実施形態では、植毛基部１２と成形装置の金型６０との間に充填材を射出して前記溶融塊を被覆するので、植毛基部、溶融塊に隙間無く充填材が注入されて植毛基部及び溶融塊と固化一体化される。このため、植毛基部に板状のプラスチック部材を貼り付けて被覆する方法（図示せず）等に比べて、植毛部（ヘッド）の内部に空間が発生せず、歯磨き時に水分がヘッド内に入り込むことがないので、衛生的である。
【００４２】
射出成形の終了後、前記用毛保持機構４による用毛１３の保持を解き、前記金型を離型する。そして、前記位置決め手段３によるブラシ本体１１の固定を解いて、図６に示すように、歯ブラシ１０を用毛保持治具１から取り外す。必要に応じてトリミング等の後工程の処理を行った後、歯ブラシの製造を完了する。
【００４３】
また、用毛束保持治具１は、成形金型に比べて厳しい精度を必要としないため、アルミニウム等の素材で安価に製作が可能である。更に用毛束保持治具１は成形金型よりも小型で軽量であるため、工程間の搬送が成形金型よりも簡便である。よって用毛束保持治具１を多数用い、各用毛束保持治具に植毛基部を配して固定した状態で、用毛の挿入工程から植毛部の成形までの各工程に応じた必要量を供給することで、設備全体の能力を最大限に発揮させることができる。また、モデルチェンジの際等において、各工程で生じた生産能力の違いを吸収させることができるなどフレキシビリティに富んだ生産システムを構築することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の用毛束保持治具１及びこれを用いた歯ブラシの製造方法によれば、用毛束の整列性、成形性に優れ、低コストで、植毛基部の薄型化や多品種少量生産にも対応することができる。
【００４５】
本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。
【００４６】
また、本発明は、前記実施形態におけるように、スリーブによって用毛（束）を一束ずつ挿入することが好ましいが、複数のスリーブを植毛パターンに対応するよう集合させたものを用いて、複数の用毛束を一度に挿入することもできる。
【００４７】
本発明は、前記実施形態におけるように、前記植毛基部を前記用毛束保持治具とともに成形装置に配して該植毛基部と該成形装置の金型との間にキャビティを形成し、該キャビティ内に樹脂を射出して前記溶融塊を被覆することによって、植毛部を形成することが好ましいが、これ以外の手法、例えば、プラスチック板を接着剤により接着する、プラスチック板を超音波や高周波等により熱接着させる、又はプラスチック板をはめ合わせる等の方法によって、前記溶融塊を被覆して植毛部を形成することもできる。
【００４８】
本発明は、前記実施形態におけるように、歯ブラシの製造に特に好適であるが、歯ブラシ以外のブラシの製造、例えば、ヘアブラシ、マッサージブラシ、洗浄ブラシその他の各種ブラシの製造にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の用毛束保持治具の一実施形態を模式的に示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明のブラシの製造方法を歯ブラシの製造に適用した一実施形態において、スリーブ内に導入された用毛を押出ピンで押し出して用毛保持治具の挿入部に挿入している状態を模式的に示す要部断面図である。
【図３】押出ピン、押し出された用毛及び用毛保持治具の挿入部のそれぞれの先端形状の一例を模式的に示す図である。
【図４】溶融塊の形成工程を模式的に示す要部断面図であり、（ａ）は熱源で用毛の端部を溶融させている状態を示す図、（ｂ）は溶融塊が形成された状態を示す図である。
【図５】充填材の充填工程を模式的に示す要部断面図である。
【図６】歯ブラシを用毛束保持治具から分離した状態を模式的に示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  用毛束保持治具
２  台座部
２０  挿入部
３  位置決め手段
３０  凹部
４  用毛保持機構
１０  歯ブラシ
１１  歯ブラシ本体
１２  植毛基部
１３  用毛
１４  スリーブ
１５  押出ピン
【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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