(57)【要約】【課題】遠心ポンプのポンプ特性を低コストで微調整可能な遠心ポンプを提供する。【解決手段】吸込口１１及び吐出口１２を有するケース部材１０と、羽根車２０と、そのケース部材１０と共に空間部を構成してその空間部に羽根車２０を収容するカバー部材７２と、羽根車２０を回転させる軸６１を有するロータ６０とを備えた遠心ポンプにおいて、その空間部内には、遠心ポンプのポンプ室２の容量を規制するポンプ室容量規制部材（３０，４０）が別部材として構成されている遠心ポンプ１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプにおいて、
前記空間部内には、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として構成されていることを特徴とする遠心ポンプ。
【請求項２】
断面積が異なる他のポンプ室容量規制部材を、仕様の異なる交換可能な容量規制部材として備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心ポンプ。
【請求項３】
前記ポンプ室容量規制部材が、前記ケース部材及び／又はカバー部材に外周縁が接触するリング部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心ポンプ。
【請求項４】
前記ポンプ室容量規制部材が、前記ケース部材及び／又は前記カバー部材に外周縁が接触するリング部材と、当該リング部材を前記ロータ側で保持する円盤状ホルダとで構成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心ポンプ。
【請求項５】
前記リング部材の厚さＴ１と前記円盤状ホルダの厚さＴ２との合計厚さは一定で、それぞれの厚さＴ１，Ｔ２を変化させた交換可能な容量規制部材を備えていることを特徴とする請求項４に記載の遠心ポンプ。
【請求項６】
吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプのポンプ特性調整方法であって、
前記空間部内には、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として構成され、当該ポンプ室容量規制部材とは断面積が異なる他のポンプ容量規制部材を交換することを特徴とする遠心ポンプのポンプ特性調整方法。
【請求項７】
吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記空間部内に別部材として構成される、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプにおいて、ポンプ特性の異なる複数の遠心ポンプを製造する方法であって、
断面積が異なる複数のポンプ室容量規制部材を準備する工程と、製造する遠心ポンプのポンプ特性に応じて、前記複数のポンプ室容量規制部材の中から前記ポンプ特性に対応するポンプ室容量規制部材を用いて組み立てる工程とを有することを特徴とする遠心ポンプの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ポンプ、その特性調整方法及びその製造方法に関し、更に詳しくは、遠心ポンプのポンプ特性を低コストで微調整可能な遠心ポンプ及びそのポンプ特性調整方法、及びポンプ特性の異なる遠心ポンプを容易に製造することができる製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、一般的な遠心ポンプ１００の一例を示す部分断面図である。図１０に示す遠心ポンプ１００は、吸込口１０１及び吐出口１０２を有するケース部材１０３と、羽根車１０４と、ケース部材１０３と共にポンプ室１０５を構成してそのポンプ室１０５に羽根車１０４を収容するカバー部材１０６と、羽根車１０４を回転させる軸１０７を有するロータ１０８とを備えている。このような遠心ポンプ１００では、駆動モータによって羽根車１０４を回転させ、羽根車１０４によって液体に速度エネルギーを与え、その液体をケース部材１０３で減速することによって圧力エネルギーに変換している。
【０００３】
こうした遠心ポンプ１００のポンプ特性は、通常、比速度によって表される。比速度Ｎｓは次式で表される無次元数である。下式において、Ｎは回転数（min−１）、Ｑは流量（m３／min）、Ｈは揚程（ｍ）である。
【０００４】
比速度Ｎｓ＝Ｎ×（Ｑ０．５／Ｈ０．７５）
【０００５】
遠心ポンプは、比速度が小さいポンプを指し、揚程が高く吐出量が少ないポンプである。一方、比速度が大きいポンプは軸流ポンプと呼ばれ、揚程が低く吐出量が多い。両者の中間は斜流ポンプという。
【０００６】
こうした遠心ポンプにおいては、従来より、羽根車の摩擦損失によってポンプ効率が低下するという問題がある。こうした問題に対し、例えば下記特許文献１，２では、羽根車の通液側断面の形状を工夫する提案がなされている。
【特許文献１】特開２００２−１２２０９５号公報
【特許文献２】特開２００４−２７８３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
比速度により代表される遠心ポンプのポンプ特性は、ポンプ室の構造形態と羽根車の構造形態とにより決定される。したがって、ポンプ特性を微調整するためには、駆動モータの回転数を変化させる以外に方法はなく、比速度を変えることができない。よって、比速度を変えたポンプが必要になった場合には、ケース部材を取り替えるか、羽根車を取り替えることが必要になる。しかしながら、ケース部材や羽根車の交換は、新しいケース部材や羽根車を成形するための新しい金型を用いて射出成形することが必要であり、コストがかさみ、現実的でない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、遠心ポンプのポンプ特性を低コストで微調整可能な遠心ポンプを提供することにある。また、本発明の他の目的は、遠心ポンプそのポンプ特性を低コストで微調整することができるポンプ特性調整方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、ポンプ特性の異なる遠心ポンプを容易かつ低コストで製造することができる製造方法を提供することにある
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の遠心ポンプは、吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプにおいて、前記空間部内には、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、空間部内には遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として交換可能に配置されているので、そのポンプ室容量規制部材を仕様の異なる交換可能なものと交換することにより、比速度等のポンプ特性を微調整することが可能となる。その結果、駆動モータの回転数を変化させずに、或いは、ケース部材や羽根車を取り替えることなく、ポンプ特性を微調整することができる。
【００１１】
本発明の遠心ポンプにおいては、断面積が異なる他のポンプ室容量規制部材を、仕様の異なる交換可能な容量規制部材として備えていることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、断面積が異なる他のポンプ室容量規制部材を仕様の異なる交換可能な容量規制部材として備えているので、単純な交換作業によってポンプ特性を微調整することができる。
【００１３】
本発明の遠心ポンプにおいて、前記ポンプ室容量規制部材が、（１）前記ケース部材及び／又はカバー部材に外周縁が接触するリング部材であること、或いは、（２）前記ケース部材及び／又は前記カバー部材に外周縁が接触するリング部材と、当該リング部材を前記ロータ側で保持する円盤状ホルダとで構成されたものであることが好ましい。
【００１４】
この発明によれば、ポンプ室容量規制部材が、上記（１）のリング部材或いは上記（２）のリング部材と円盤状ホルダとで構成されたものであるので、そうした部材の大きさや形状を設定することによりポンプ室容量を調整することができ、その結果、ポンプ特性を微調整することができる。
【００１５】
本発明の遠心ポンプにおいては、前記リング部材の厚さＴ１と前記円盤状ホルダの厚さＴ２との合計厚さは一定で、それぞれの厚さＴ１，Ｔ２を変化させた仕様の異なる交換可能な容量規制部材を備えていることが好ましい。
【００１６】
上記課題を解決するための本発明の遠心ポンプのポンプ特性調整方法は、吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプのポンプ特性調整方法であって、前記空間部内には、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として構成され、当該ポンプ室容量規制部材とは断面積が異なる他のポンプ容量規制部材を交換することを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、空間部内には、遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材が別部材として交換可能に配置され、そのポンプ室容量規制部材とは断面積が異なる他のポンプ容量規制部材を交換するので、比速度等のポンプ特性の微調整が可能となる。その結果、駆動モータの回転数を変化させずに、或いは、ケース部材や羽根車を取り替えることなく、ポンプ特性を微調整することができる。
【００１８】
上記課題を解決するための本発明の遠心ポンプの製造方法は、吸込口及び吐出口を有するケース部材と、羽根車と、当該ケース部材と共に空間部を構成して当該空間部に前記羽根車を収容するカバー部材と、前記空間部内に別部材として構成される、当該遠心ポンプのポンプ室の容量を規制するポンプ室容量規制部材と、前記羽根車を回転させる軸を有するロータとを備えた遠心ポンプにおいて、ポンプ特性の異なる複数の遠心ポンプを製造する方法であって、断面積が異なる複数のポンプ室容量規制部材を準備する工程と、製造する遠心ポンプのポンプ特性に応じて、前記複数のポンプ室容量規制部材の中から前記ポンプ特性に対応するポンプ室容量規制部材を用いて組み立てる工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、断面積が異なる複数のポンプ室容量規制部材を準備する工程と、製造する遠心ポンプのポンプ特性に応じて複数のポンプ室容量規制部材の中からそのポンプ特性に対応するポンプ室容量規制部材を用いて組み立てる工程とを有するので、別部材であるポンプ室容量規制部材のみを複数の中から選ぶだけで、ポンプ特性の異なる種々のポンプを容易且つ低コストで組み立てることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の遠心ポンプ及びそのポンプ特性調整方法によれば、別部材として交換可能に配置されたポンプ室容量規制部材を、仕様の異なる交換可能なものと交換することにより、比速度等のポンプ特性を微調整することが可能となるので、駆動モータの回転数を変化させずに、或いは、ケース部材や羽根車を取り替えることなく、ポンプ特性を微調整することができる。その結果、大きなコストアップが生じない現実的な特性調整を行うことができる。
【００２１】
本発明の遠心ポンプの製造方法によれば、製造する遠心ポンプの仕様（ポンプ特性）に応じて、別部材であるポンプ室容量規制部材のみを複数の中から選んで用いるだけで、ポンプ特性の異なる種々のポンプを容易且つ低コストで組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。なお、本発明の遠心ポンプはその技術的特徴を有する範囲において、以下の実施形態の例に限定されないことは言うまでもない。
【００２３】
図１は、本発明に係る遠心ポンプの一例を示す分解斜視図であり、図２は、図１に示す遠心ポンプのキャンに挿入されるロータ側の部材の分解斜視図である。図３は、本発明に係る遠心ポンプの断面図であり、図４〜図９は、本発明の遠心ポンプを構成するポンプ室容量規制部材の形態例である。
【００２４】
本発明の遠心ポンプ１は、図１及び図２に示すように、流体（気体や液体）を吸込口１１から導入して吐出口１２から排出するポンプであり、吸込口１１及び吐出口１２を有するケース部材１０と、羽根車２０と、そのケース部材１０と共に空間部を構成してその空間部に羽根車２０を収容するカバー部材７２と、羽根車２０を回転させる軸６１を有するロータ６０とを備えた遠心ポンプにおいて、その空間部内には、遠心ポンプのポンプ室２の容量を規制するポンプ室容量規制部材（３０，４０）が別部材として交換可能に配置されている。なお、図１〜図３の形態例において、符号１３は、ケース部材１０をカバー部材７２にネジ８０によって取り付けるためのネジ穴であり、符号５０は、ケース部材１０とカバー部材７２との間に設けられるＯリングであり、符号７１は、カバー部材７２と共に駆動部７０を構成する本体ケースである。
【００２５】
本発明の遠心ポンプ１は、ケース部材１０とカバー部材７２とで構成される空間部内に、遠心ポンプのポンプ特性を特定するポンプ室２の容量を規制するポンプ室容量規制部材（３０，４０）が別部材として構成されていることに特徴があるので、それ以外の構成は特に限定されず、従来から使用されている各種の形態をとることができる。例えば、ケース部材１０の形態、羽根車２０の形態、軸６１やロータ６０の形態、駆動部７０の形態等においては、上記特許文献１（特開２００２−１２２０９５号公報）や特許文献２（特開２００４−２７８３１１号公報）に記載のものであってもよいし、それ以外の公知形態であってもよい。
【００２６】
駆動部７０についても特に限定されないが、例えば図３に示す形態を例示できる。図３に示す駆動部７０は、本体ケース７１とカバー部材７２とを備え、内周側部材であるカバー部材７２側から、インシュレータ（絶縁体部）７３、巻線部７４、インシュレータ（絶縁体部）７５、コア７６、本体ケース７１の順で配置されている。また、ロータ６０の下側には、中継基板８１と回路基板８２が配置されている。なお、符号８３は回路基板８２を支持する支持部材である。
【００２７】
カバー部材７２は、ロータ６０を収容するものであり、いわゆるキャンとして作用する。そして、カバー部材７２のロータ６０側の底面は、ロータ６０が有する軸６１及びその軸の軸受け部材６９を支持している。
【００２８】
ロータ６０は、羽根車２０を回転させる軸６１と、軸受け部材６３，６９と、スラスト軸受６４，６８と、ヨーク６５と、マグネット６６とで構成されている。軸６１を貫通するピン部材６２，６７，６７は、軸６１と羽根車２０とを固定するピン部材６２と、軸６１とヨーク６５とを固定するピン部材６７，６７とを表している。
【００２９】
次に、こうした形態例からなる本発明の遠心ポンプを構成するポンプ室容量規制部材（３０，４０）の具体例を説明する。発明の遠心ポンプ１は、図４〜図９に示すような、ポンプ室容量規制部材が別部材として交換可能に設けられている。そして、断面積が異なる複数のポンプ室容量規制部材を、仕様の異なる交換可能な容量規制部材として備えている。
【００３０】
図４〜図７に示すポンプ室容量規制部材は、ケース部材１０及び／又はカバー部材７２に外周縁３１が接触するリング部材３０（３０Ａ〜３０Ｄ）で構成された例であり、図８及び図９に示すポンプ室容量規制部材は、ケース部材１０及び／又はカバー部材７２に外周縁３１が接触するリング部材３０と、そのリング部材３０をロータ側で保持する円盤状ホルダ４０とで構成された例である。以下、それぞれについて説明する。
【００３１】
図４は、ポンプ室容量規制部材であるリング部材３０Ａの一例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図である。このリング部材３０Ａは、一定厚さＴ１で形成されてなるものである。
【００３２】
図５は、ポンプ室容量規制部材であるリング部材３０Ｂの他の一例を示す平面図及びＢ−Ｂ断面図である。このリング部材３０Ｂは、全体としては一定厚さＴ１で形成されているが、羽根車の側に配置される上面の内周側には、一定深さ（Ｄａ＝Ｄｂ＝Ｄｃ）の段差部３２Ｂが形成されている。この段差部３２Ｂの幅Ｗは、ａ位置では最も小さい幅Ｗａを示し、ａ位置から１８０°のｂ位置に向かって幅Ｗは徐々に大きくなり、ｂ位置では幅Ｗｂとなり、さらにｂ位置から１８０°のｃ位置（ａ位置から３６０°地点）に向かって幅Ｗはさらに徐々に大きくなり、ｃ位置では幅Ｗｃと最も大きくなっている。
【００３３】
図６は、ポンプ室容量規制部材であるリング部材３０Ｃの他の一例を示す平面図及びＣ−Ｃ断面図である。このリング部材３０Ｃは、全体としては一定厚さＴ１で形成されているが、羽根車の側に配置される上面の内周側には、段差部３２Ｃが形成されている。この段差部３２Ｃは、深さＤ及び幅Ｗともに、ａ位置では最も小さい深さＤａと幅Ｗａを示し、ａ位置から１８０°のｂ位置に向かって深さＤと幅Ｗは徐々に大きくなり、ｂ位置では深さＤｂと幅Ｗｂになり、さらにｂ位置から１８０°のｃ位置（ａ位置から３６０°地点）に向かって深さＤと幅Ｗはさらに徐々に大きくなり、ｃ位置では深さＤｃ及び幅Ｗｃと最も大きくなっている。
【００３４】
図７は、ポンプ室容量規制部材であるリング部材３０Ｄの他の一例を示す平面図及びＤ−Ｄ断面図である。このリング部材３０Ｄは、全体としては一定厚さＴ１で形成されているが、羽根車の側に配置される上面の内周側には、一定幅Ｗ（Ｗａ＝Ｗｂ＝Ｗｃ）の段差部３２Ｄが形成されている。この段差部３２Ｄの深さＤは、ａ位置では最も小さい深さＤａを示し、ａ位置から１８０°のｂ位置に向かって深さＤは徐々に大きくなり、ｂ位置では深さＤｂとなり、さらにｂ位置から１８０°のｃ位置（ａ位置から３６０°地点）に向かって深さＤはさらに徐々に大きくなり、ｃ位置では深さＤｃと最も大きくなっている。
【００３５】
なお、図５〜図７に示すリング部材をポンプ室２内に配置する場合には、図中に示すリング部材のａ位置（ｃ位置）がケース部材１０の吐出口１２の側になるように配置される。そして、ａ位置からｃ位置に向かって段差部の幅Ｗないし深さＤを徐々に変化させることにより、運動エネルギーが圧力エネルギーに変換されるという作用効果を奏することになる。そして、図４〜図７に示すリング部材をポンプ室容量規制部材として用いれば、ポンプ特性の１つである比速度を具体的に大きくしたり、小さくしたりというように変化させることができる。
【００３６】
図８と図９は、リング部材３０と円盤状ホルダ４０とで構成されたポンプ室容量規制部材の例を示す断面図である。図８と図９を比較すると、両者のポンプ室容量規制部材は、いずれもリング部材３０と円盤状ホルダ４０とで構成され、全体として一定厚さＴになるように構成されている点では同じであるが、リング部材３０の厚さＴ１と円盤状ホルダ４０の厚さＴ２が異なっている。こうしたポンプ室容量規制部材を別部材として交換可能に設けた遠心ポンプは、そのポンプ室容量規制部材を交換することにより、ポンプ室２の容量を変化させることができる。
【００３７】
図８及び図９において、リング部材３０の厚さＴ１と円盤状ホルダ４０の厚さＴ２との割合は特に限定されず、所望のポンプ特性を実現可能なように変化させることができる。また、図８及び図９の例では、リング部材として図４に示した単純形態のリング部材３０Ａを使用しているが、図５〜図７に示す形態のリング部材（３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）等も適用できる。
【００３８】
図８及び図９に示すリング部材３０及円盤状ホルダ４０をポンプ室容量規制部材として用いれば、ポンプ特性の１つである比速度を具体的に大きくしたり、小さくしたりというように変化させることができる。
【００３９】
以上のように、本発明の遠心ポンプ１によれば、別部材として交換可能に配置されたポンプ室容量規制部材を、図４〜図９に例示した仕様の異なる交換可能なものと交換することによりポンプ特性を微調整することが可能となるので、駆動モータの回転数を変化させずに、或いは、ケース部材や羽根車を取り替えることなく、ポンプ特性を微調整することができる。その結果、大きなコストアップが生じない現実的な特性調整である比速度調整（比速度を変化させること）を行うことができる。そして、こうした方法は、遠心ポンプのポンプ特性調整方法として利用でき、ポンプ特性の微調整が可能となる。
【００４０】
また、本発明の遠心ポンプ１は、ポンプ室容量規制部材が空間部内に別部材として構成されるので、例えばポンプ特性の異なる複数の遠心ポンプを製造する場合に特に効果的である。すなわち、ポンプ特性の異なる複数の遠心ポンプを製造する場合に、断面積が異なる複数のポンプ室容量規制部材を準備する工程と、製造する遠心ポンプのポンプ特性に応じて複数のポンプ室容量規制部材の中からそのポンプ特性に対応するポンプ室容量規制部材を用いて組み立てる工程とにより、遠心ポンプを製造できる。
【００４１】
こうした製造方法は、別部材であるポンプ室容量規制部材のみを複数の中から選ぶだけで、ポンプ特性仕様の異なる種々の遠心ポンプを組み立てることができるので、遠心ポンプを容易且つ低コストで製造できる。本発明は、特に近年の少量多品種のユーザー側の要望に対して、コストアップになるのを防ぐことができると共に、ポンプ特性に応じて複数のポンプ室容量規制部材を部品在庫として持っていればよいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る遠心ポンプの一例を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示す遠心ポンプのキャンに挿入されるロータ側の部材の分解斜視図である。
【図３】本発明に係る遠心ポンプの断面図である。
【図４】ポンプ室容量規制部材であるリング部材の一例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図５】ポンプ室容量規制部材であるリング部材の他の一例を示す平面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図６】ポンプ室容量規制部材であるリング部材の他の一例を示す平面図及びＣ−Ｃ断面図である。
【図７】ポンプ室容量規制部材であるリング部材の他の一例を示す平面図及びＤ−Ｄ断面図である。
【図８】リング部材と円盤状ホルダとで構成されたポンプ室容量規制部材の一例を示す断面図である。
【図９】リング部材と円盤状ホルダとで構成されたポンプ室容量規制部材の他の一例を示す断面図である。
【図１０】一般的な遠心ポンプの一例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  遠心ポンプ
２  ポンプ室
１０  ケース部材
１１  吸込口
１２  吐出口
１３  ネジ穴
２０  羽根車
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ  リング部材
３１  外周縁
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ  段差部
４０  円盤状ホルダ
５０  Ｏリング
６０  ロータ
６１  軸
６２，６７  ピン部材
６３，６９  軸受け部材
６４，６８  スラスト軸受
６５  ヨーク
６６  マグネット
７０  駆動部
７１  本体ケース
７２  カバー部材
７３  インシュレータ（絶縁体部）
７４  巻線部
７５  インシュレータ（絶縁体部）
７６  コア
８０  ネジ
８１  中継基板
８２  回路基板
８３  支持部材
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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