(57)【要約】【課題】耐久性があり、安定した接合状態を保つことが可能で、しかも、耕耘爪の取り付けや取り外しの作業が容易な耕耘爪取り付け構造を提供すること。【解決手段】この発明の耕耘爪取り付け構造は、耕耘爪１の基部１ａをホルダ２の穴３に挿入して耕耘爪１を保持するようにした耕耘爪取り付け構造であって、ホルダ２は左右両側にそれぞれ左右方向に延びるブラケット部４，５を有しており、両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置するようにしたものとしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耕耘爪（１）の基部（１ａ）をホルダ（２）の穴（３）に挿入して耕耘爪（１）を保持するようにした耕耘爪取り付け構造であって、ホルダ（２）は左右両側にそれぞれ左右方向に延びるブラケット部（４）（５）を有しており、両側のブラケット部（４）（５）間に耕耘爪（１）の基部（１ａ）が位置するようにしていることを特徴とする耕耘爪取り付け構造。
【請求項２】
耕耘爪（１）の基部（１ａ）の厚みの中心線（６）と、両側のブラケット部（４）（５）の厚みの中心線（７）が、略一直線状となるようにした請求項１記載の耕耘爪取り付け構造。
【請求項３】
耕耘爪（１）の基部（１ａ）とホルダ（２）にそれぞれボルト挿通孔（８）（９）（１０）を設け、１組のボルト（１１）とナット（１２）で締め付け固定するようにした請求項１又は２記載の耕耘爪取り付け構造。
【請求項４】
ブラケット部（４）（５）が、耕耘軸（１３）の周囲に設けられた板（１４）の一部として構成されている請求項１、２又は３記載の耕耘爪取り付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耕耘用作業機の耕耘軸における耕耘爪取り付け構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータリ耕耘機の耕耘軸における耕耘爪取り付け構造として、特許文献１に記載のようなホルダ方式がある。このホルダ方式では、図９、図１０に示したように、耕耘爪２５を耕耘軸２６に溶接された前壁側の爪保持体と背壁側の爪カバー体からなるホルダ２７の穴に挿入し、耕耘爪２５とホルダ２７それぞれに設けたボルト挿通孔に通した１組のボルト２８とナット２９により締め付け固定するようにしたものが一般的である。
【０００３】
このホルダ方式では、前記ボルト２８とナット２９の締め付けにより、耕耘爪２５とホルダ２７とが摩擦接合されるのであるが、耕耘軸２６の回転や外力により大きな負荷がかかると、ホルダ２７が変形したり、耕耘軸２６が陥没変形したりすることがある。
【０００４】
また、別の従来の耕耘爪取り付け構造として、フランジ方式がある。図１１に示したように、フランジ方式では、耕耘軸２６の周囲に設けたフランジ３０に、複数の耕耘爪２５をそれぞれボルト２８とナット２９により締め付け固定する。
【０００５】
このフランジ方式では、耕耘爪２５を一枚の平鋼板であるフランジ３０に直接締結するため製造が容易である。しかし、図１２に示すように、当初、耕耘爪２５は摩擦接合によりフランジ３０に強く保持されていても、急激な負荷の変動や振動、あるいは耕耘爪２５やフランジ３０にかかる図中左右方向の負荷Ｗ１，Ｗ２、これらと直角に働く負荷、及び捩り負荷によって生じるボルト２８・ナット２９の緩め作用によって、接合面の摩擦力は次第に減少する。この場合、ボルト２８のせん断応力Ｃによって摩擦力を補填するはずであるが、実際には、せん断応力によって摩擦力を十分に補填できる程度に、耕耘爪２５、フランジ３０ともに面仕上げすることや、ボルト孔とボルト軸部の嵌合精度を良くすることは不可能である。そのため、この部位にはせん断応力の代わりに、圧縮や引張の複雑な応力が発生して塑性変形が始まり、締結力が減衰し、これによって疲労破壊が起こることになる。
【０００６】
また、フランジ方式では、フランジ３０の厚みに関する中心線３１と、耕耘爪２５の同中心線３２が大きく離れており、耕耘爪２５とフランジ３０の各ボルト孔とボルト２８との嵌合における接合点が、上記中心線３１，３２の間隔以上に離れる可能性が高い。この場合には、前記左右方向の負荷Ｗ１，Ｗ２によってボルト２８に折り曲げ作用が働き、せん断応力Ｃ以外の応力が増加することになり、耐久性を向上させるような合理的な応力を発生させることは難しく、耐久性に悪影響をもたらす。このために各部材の強度を上げざるを得なくなり、これによって重量が嵩むものとなってしまう。
【０００７】
さらに、フランジ方式では、１つの耕耘爪２５の取り付けのために少なくとも２組のボルトとナットが必要で、全体では多くのボルトとナットが必要になるため、耕耘爪２５の取り付けや取り外しの作業に多くの時間と労力が必要であり、作業者に大きな負担となっていた。
【特許文献１】実開平１−６０６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明は、従来よりも、耐久性があり、安定した接合状態を保つことが可能で、しかも、耕耘爪の取り付けや取り外しの作業が容易な耕耘爪取り付け構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、この発明は次のような技術的手段を講じている。
【００１０】
この発明の耕耘爪取り付け構造は、耕耘爪１の基部１ａをホルダ２の穴３に挿入して耕耘爪１を保持するようにした耕耘爪取り付け構造であって、ホルダ２は左右両側にそれぞれ左右方向に延びるブラケット部４，５を有しており、両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置するようにしたものとしている。
【００１１】
耕耘爪１の基部１ａの厚みの中心線６と、両側のブラケット部４，５の厚みの中心線７が、略一直線状となるようにしたものとすることができる。
【００１２】
耕耘爪１の基部１ａとホルダ２にそれぞれボルト挿通孔８，９，１０を設け、１組のボルト１１とナット１２で締め付け固定するようにしたものとすることができる。
【００１３】
また、ブラケット部４，５が、耕耘軸１３の周囲に設けられた板１４の一部として構成されているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の耕耘爪取り付け構造は、上述のような構成を有しており、ホルダ２の両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置するようになっているが、耕耘爪１にかかる主たる負荷は、耕耘爪１の回転による耕耘作業時に加わる土壌からの耕耘抵抗であるから、この抵抗力は、耕耘爪１の基部１ａからストレートにこれと接触する受圧側のホルダ２の側部、さらにブラケット部４，５に伝わることとなり、そしてホルダ２の側部に発生する耐圧力や、ブラケット部４，５が側部を支える力と均衡するため、耕耘爪１とホルダ２との安定した接合状態を保つことが可能である。
【００１５】
しかも、１組のボルト１１とナット１２で締め付け固定するようにすれば、耕耘爪１の取り付けや取り外しの作業を容易にすることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の好適な実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１はこの発明の実施形態の耕耘爪取り付け構造の要部の断面図、図２はこの取り付け構造の説明図である。
【００１８】
この耕耘爪取り付け構造は、耕耘爪１の基部１ａをホルダ２の穴３に挿入して耕耘爪１を保持するようにした耕耘爪取り付け構造であって、ホルダ２は左右両側にそれぞれ左右方向に延びるブラケット部４，５を有しており、両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置するようにしている。
【００１９】
以下、この耕耘爪取り付け構造をブラケット方式と呼ぶことにする。また、耕耘爪１の基部１ａの幅方向を左右方向とする。両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置することは、両側のブラケット部４，５を結ぶ直線を観念した場合、耕耘爪１の基部１ａが前記直線をさえぎるように位置することとなる関係にあることを意味する。耕耘爪１の基部１ａは、その厚みに関する中心線６が、図１に示したように、両側のブラケット部４，５の同中心線７と一直線状になることが望ましいが、特にその態様に限定されず、前後方向にずれていても良い。
【００２０】
ブラケット方式において、耕耘爪１は従来のものと同様とすることができる。具体的には、耕耘爪１は、適材に熱処理を施して高強度の弾性体に仕上げられており、基部１ａと刃部１ｂとから構成され、基部１ａの中央部にはボルト挿通孔８が設けられたものとすることができる。基部１ａは、図１に示したように、断面が左右方向に長い長方形状としている。
【００２１】
ホルダ２は、爪保持体２ａと爪カバー体２ｂとから構成され、爪保持体２ａと爪カバー体２ｂの内側にできた穴３に耕耘爪１の基部１ａが挿入されるようにしている。
【００２２】
爪保持体２ａは、略正方形の板状の中央部１５とその両側の側部１６，１７からなる断面略コ字状で、上端の開口部から耕耘爪１の基部１ａが挿入され、円弧状に凹んだ底部が耕耘軸１３の外周面に固着されるようにしている。爪保持体２ａの中央部１５には、ボルト挿通孔９が設けられている。爪保持体２ａは、高い弾性を有する適材（例えば、ばね鋼）で形成されており、耕耘軸１３の外周面に放射状となるように適宜間隔で複数個、溶接等の手段により固着される。
【００２３】
爪カバー体２ｂは、１枚の平鋼板の一部を断面略コ字状とすることにより凹部１９を形成し、これに爪保持体２ａを嵌合させるようにしたものである。凹部１９の左右両側の側部２０，２１は、爪保持体２ａの両側の側部１６，１７に外側から接するようにしている。凹部１９の外側に張り出した部分がホルダ２のブラケット部４，５となる。
【００２４】
爪カバー体２ｂの材質は、低炭素鋼でよいが、必要に応じて爪保持体２ａと同じものとすることができる。また、爪保持体２ａと爪カバー体２ｂとの間に溶接箇所１８を設けて両者を固定し、一体化したホルダとすることができる。
【００２５】
ブラケット部４，５は、それぞれ前後方向に関して同じ位置から、左右方向に直線的に一様の厚みで延びたものとしており、両ブラケット４，５の互いの前面、後面がそれぞれ同一平面上に位置するような関係となっている。爪カバー体２ｂは、ブラケット部４，５を、溶接等により耕耘軸１３に設けた板状の固定部に固着することができる。
【００２６】
凹部１９の中央部には、前記爪保持体２ａのボルト挿通孔９に対応するボルト挿通孔１０が設けられている。凹部１９と爪保持体２ａとは、互いの内面が向き合うように組み合わされてホルダ２を構成し、このホルダ２内に耕耘爪１の基部１ａを挿入し、そして、各ボルト挿通孔８，９，１０に通したボルト１１と、爪保持体２ａの外面側に配置されたナット１２とにより、締め付けるようにしている。
【００２７】
前記爪保持体２ａと爪カバー体２ｂとの溶接箇所１８や、爪保持体２ａ、爪カバー体２ｂやブラケット部４，５と耕耘軸１３との溶接箇所は、強度や耐久性の観点から必要な部位に設ければよい。溶接熱による硬度や強度の低下を招くと具合の悪い部位（例えば、ホルダ２の弾性強度を必要とする部位）には、レーザ溶接を行うとよい。
【００２８】
爪カバー体２ｂは、図３、図４に示したように、耕耘軸１３の周面に取り付けられたドーナツ状の板１４の一部を構成するものとすることができる。図示した例では、前記板１４の片面に、４つの凹部１９が等間隔で形成され、各凹部１９に爪保持体２ａが取り付けられることにより、４つのホルダ２が構成されるようになっている。各凹部１９と爪保持体２ａは略扇形となっているが、図示した通りの形状に限定されず、矩形や扇形が変形した形状（例えば、耕耘軸１３側に長方形や上下反転した小さな扇形を付け足したような形状）等とすることもできる。ボルト挿通孔９，１０の位置は、凹部１９と爪保持体２ａの形状や大きさに応じて、適宜設定することができる。
【００２９】
また、板１４の両側の面を利用して、４つの凹部１９が、交互に表裏反対に構成されたものとすることもできる。なお、凹部１９を設けた板１４の形状は、図３に示したような円板状に限らず、多角形でもよく、凹部１９の数も適宜とすることができる。さらに、耕耘爪１は、基部１ａが耕耘軸１３の半径方向と一致する向きに取り付けられるだけでなく、耕耘爪１の基部１ａや爪保持体２ａの形状を変更して、耕耘爪１の基部１ａが斜めに倒れた向き（耕耘軸１３の半径方向に対して傾斜した向き）に取り付けられるようにすることもできる。
【００３０】
このブラケット方式の耕耘爪の取り付け構造では、左右両側のブラケット部４，５間に耕耘爪１の基部１ａが位置しており、耕耘爪１の基部１ａと両側のブラケット４，５とは、厚み方向（図１の前後方向）に関し、前記基部１ａの全部又は一部が、両側のブラケット４，５の互いの前面どうし、後面どうしを結ぶ直線の間に入るような位置関係となっている。
【００３１】
そのため、接合状態にある耕耘爪１とホルダ２との間には、次の３段階での外力の大きさに応じた安定化機能が働くようになっている。まず第１に、耕耘爪１に負荷がかかると、耕耘爪１の基部１ａは、爪保持体２ａとの摩擦接合により保持される。第２に、前記摩擦接合の摩擦力を超える外力が加わった場合には、耕耘爪１の基部１ａは、爪保持体２ａの側部１６又は１７の内面に接触した状態で保持される。この場合、ホルダ２の側部１６，２０又は１７，２１の耐圧力（圧縮応力による反力）で力のバランスが保たれる。そして、第３に、前記耐圧力を超える外力が加わった場合でも、ブラケット４，５のホルダ２の側部に対する強力な支えにより、ホルダ２の破壊が防止される。ここで、特に重要な点は、この力関係は、加圧、受圧の直線的な作用・反作用の関係であり、また、ブラケット４，５の強力な支えも受けていることである。
【００３２】
すなわち、耕耘爪１に爪保持体２ａとの摩擦力を超える大きな外力が加わったとしても、耕耘爪１の基部１ａ、ホルダ２の側部１６，２０，１７，２１、及びブラケット４，５が、同一直線上に位置するようになっており、この同一直線上において力のバランスが保たれることとなり、各部材に複雑な応力が発生しないため、耕耘爪１とホルダ２とは、耐久性のある、安定した接合状態を保つことが可能である。この効果は、耕耘爪１の厚みに関する中心線６と、ブラケット部４，５の同中心線７が、一直線状（図１）に近い状態であるほど大きくなる。
【００３３】
また、このブラケット方式では、１組のボルト１１・ナット１２で固定できるため、従来のフランジ方式のものに比べ、耕耘爪１の取り付けや取り外しの作業を容易にすることが可能である。すなわち、図１１に示した従来のフランジ方式のものは、強固な固定状態を得るため、耕耘爪とフランジとを２組のボルト・ナットで固定する必要があった。これに対し、このブラケット方式の耕耘爪取り付け構造は、耕耘爪１とホルダ２とを一組のボルト１１・ナット１２で強固に固定することが可能である。したがって、従来のものに比べて、作業者にかかる労働負荷が著しく軽減されることになる。しかも、ホルダ２は箱型になっているため、フランジ方式に比べ、横方向の負荷や捩り負荷に対しても高い強度が得られる。
【００３４】
このブラケット方式は、従来のホルダ方式の特徴を取り入れつつ、さらにフランジ方式の欠点を改良したものであり、３５馬力以上の大馬力の作業機にも拡大活用することができる。しかも、耐久性に優れた作業機となるばかりでなく、耕耘爪の取り付け部分のトラブルを著しく減少させることができ、耕耘爪そのものの故障も少なくなり、交換作業も楽になる。また、このブラケット方式の採用拡大により、作業機及び耕耘爪のシリーズ化、軽量化を図ることが容易になり、標準化が総合的に推進できる。
【００３５】
なお、このブラケット方式では、爪保持体２ａを図５〜８に示すような構成とすることにより、上記の作用効果に加えて、以下に説明するように、ボルト１１の軸力の低下によるホルダ２と耕耘爪１の接合状態のゆるみが防止されるようにすることができる。
【００３６】
図５は爪保持体２ａの正面図（内面側）、図６は図５のＡ−Ａ断面図、図７は図５のＢ−Ｂ断面図、図８は図５のＣ−Ｃ断面図である。爪保持体２ａの中央部１５は、外側に膨らむように緩やかに湾曲した形状であり、その内面（耕耘爪１と接触する側）には開口部（上）と底部（下）との間に前記湾曲よりややきつい曲面となった窪み２２を形成している。また、中央部１５には、前記耕耘爪１のボルト挿通孔８に対応するボルト挿通孔９が形成されており、外面側においてボルト挿通孔９の周囲には、少し隆起した突出部２３が形成されている。
【００３７】
開口部側と底部側の縁部は、前記窪み２２と段差を有する接触部２４となっている。接触部２４は、内面において左右両側の側部１６，１７と直角の方向に、この両側部１６，１７間にわたって形成されている。図８に示したように、接触部２４はゆるい曲線状に形成されており、ボルト挿通孔９の中心線から離れるにしたがって傾斜がきつくなるようにしている。
【００３８】
なお、爪保持体２ａの内面は、中央部１５の中心付近において耕耘爪１との間に空隙が生じる部分を有するとともに、その外に耕耘爪１と接触する接触部２４（ランド部）を有するものとした構成であればよい。したがって、接触部２４は、内面に形成した窪み２２の周囲に生じる部分であればよく、内面に意図的に形成した隆起部分として構成する必要はない。また、爪保持体２ａの内面を起伏のない平坦な面とし、代わりに耕耘爪１において前記内面に面する部分に窪みや隆起部分を設けることにより、前記内面が耕耘爪１と接触する部分（接触部２４）を有するようにした構成とすることもできる。
【００３９】
耕耘用作業機の使用時においては、耕耘爪１に作用する外力等により、耕耘爪１の基部１ａが傾いたり位置がずれたりし、ボルトの軸力を低下させるような作用が働く。また、ボルトの軸力が低下する原因としては、耕耘爪１に直接的に働く外力の他に、二次的に発生する反動的な力等が関与していることが考えられる。
【００４０】
外力としては、耕耘爪１にかかる耕耘抵抗が主なものである。耕耘抵抗とは、土壌への打ち込み、土壌の反転や粉砕、放てき時に摩擦や衝撃を反力として受ける抵抗力のことである。そして、この力に強い影響を与えるのは、作業機の進行速度、牽引力、耕耘軸の重量、回転速度、耕耘爪１の形状や取付本数等の作業機全体の条件や、その他、耕耘する圃場の条件、すなわち土壌の土質、土性、含水率等である。
【００４１】
二次的に発生する反動的な力としては、耕耘軸に取り付けられた耕耘爪１が、他の耕耘爪１に与えるものが考えられる。耕耘爪１は、１本の耕耘軸に多数本取り付けられており、各耕耘爪１は負荷の変動を受けながらも、一見、等速回転しているように見える。しかし、作業中において、いずれかの耕耘爪１が土壌中に埋没している障害物（石礫、木根等）に衝突した場合には、急激な負の加速が他の耕耘爪１に働くことになる。
【００４２】
このように、耕耘爪１は、他の耕耘爪１の影響によって、二次的に慣性や反動を絶えず繰り返し受けていることになり、これによって耕耘爪１と爪保持体２ａとの摩擦力が減少し、ボルトの軸力が低下する可能性がある。
【００４３】
その他、ボルトの軸力の低下の原因としては、耕耘軸に発生する前後、上下、左右の振動、さらにこれに加えて回転ムラによる回転振動が考えられる。また、回転する耕耘軸を中心とする耕耘爪１の遠心力がボルト軸を中心とするゆるめトルクの働きをすると考えられる。
【００４４】
ところで、ボルトの軸力は、ボルトの長手方向の弾性変形量によって定まる。したがって、ボルトの長さが短いと、耕耘爪１と爪保持体２ａとの接触面に直角に働く力が低下し、摩擦力を維持するためにきわめて不利となる。ボルトの長さは構造上制限があり、一定以上に長くすることはできないが、図５〜８に示した爪保持体２ａを利用した耕耘爪取り付け構造では、耕耘爪１又は爪保持体２ａ（いずれか一方のみ、あるいは双方でもよい）が弾性変形することにより、ボルトの軸力の低下が補償され、耕耘爪１と爪保持体２ａとの摩擦力を維持できるようになっている。
【００４５】
さらには、外力によって変位する耕耘爪１と爪保持体２ａとの接触により、それぞれの表面の塗膜が破壊されると、両者の塗膜に覆われていた部分が露出し、金属面同士の接触が生じるが、金属面同士の接触が進行すると、塗膜同士の接触に比べて摩擦係数が増大し、より大きな摩擦力が発生することになる。
【００４６】
つまり、図５〜８に示した爪保持体２ａを利用した耕耘爪取り付け構造においては、ボルトの弾性変形量と耕耘爪１、爪保持体２ａの弾性変形量とを合わせた締結体の総弾性変形量を大きくし、外力によって耕耘爪１が変位する量を利用する構造にして、耕耘爪１と爪保持体２ａとの摩擦力の減少を補うとともに、早期に金属面同士の接触を進行させることにより摩擦力が増大するようになっている。そのため、初期ゆるみ（非回転ゆるみ）段階における軸力低下が外力を利用して自動的に補償されるのであり、また、外力を利用するということは、耕耘爪１に加わる衝撃を緩衝する働きもある。
【００４７】
なお、爪保持体２ａは湾曲した形状であるため、より大きな弾性が得られるようになっている。また、接触部２４は、開口部付近と底部側付近に形成されており、回転の中心となるボルト挿通孔９の中心から遠い位置にあるため、耕耘爪１をゆるめようとするトルクに対抗し得る大きな摩擦トルクが得られるようになっている。
【００４８】
以上、この発明は、上述の実施形態の構成に限定されるものではなく、素材、形状、寸法等を適宜変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】この発明の実施形態の耕耘爪取り付け構造の要部の断面図である。
【図２】この発明の実施形態の耕耘爪取り付け構造の説明図である。
【図３】この発明の他の実施形態の耕耘爪取り付け構造におけるホルダの一部の説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態の耕耘爪取り付け構造におけるホルダの説明図である。
【図５】この発明の実施形態の耕耘爪取り付け構造の爪保持体の正面図（内面側）である。
【図６】図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図９】従来の耕耘爪取り付け構造（ホルダ方式）の斜視図である。
【図１０】従来の耕耘爪取り付け構造（ホルダ方式）の要部の断面図である。
【図１１】従来の耕耘爪取り付け構造（フランジ方式）の説明図である。
【図１２】従来の耕耘爪取り付け構造（フランジ方式）の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  耕耘爪
１ａ  基部
２  ホルダ
３  穴
４，５  ブラケット部
６  耕耘爪の基部の厚みの中心線
７  ブラケット部の厚みの中心線
８，９，１０  ボルト挿通孔
１１  ボルト
１２  ナット
１３  耕耘軸
１４  板
【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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【図１１】
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【図１２】
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