(57)【要約】【課題】ダイヤフラムと弁体との固定をより強固とする。【解決手段】複数枚の重ねられたダイヤフラム６１、６２に、弁体４の連結部４２をと通し、連結部４２に螺合する押圧固定部材７と、弁体４との間で、ダイヤフラム６１、６２を固定する。押圧固定部材７が連結部４２と螺合している接合孔７１に、固定部材９を螺入させ、連結部４２と接合孔７１との螺合状態を、ダイヤフラム６１、６２を締着した状態で固定する。さらに、固定部材９のテーパー面９３の螺入により、連結部４２の穴４２２を外側に押し開き、ネジ山を潰すことにより、さらに連結部４２と押圧固定部材７との螺合状態を固定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体側に固定される周端部を有するダイヤフラムと、バルブの開閉操作に応じて往復移動する移動体との固定構造であって、
ダイヤフラムの中心に形成された挿通孔と、
挿通孔に挿入される連結部と、連結部に形成された雄ネジ部と、連結部の先端に形成された穴と、連結部の基端周囲に設けられた受け面とを有する移動体と、連結部に螺合される雌ネジ部を備えた接合孔と、接合孔の片側開口部の周囲に形成され、移動体の受け面との間に前記ダイヤフラムを挟持固定する押圧面とを備えた押圧固定部材と、
接合孔内の雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、移動体の連結部の孔内に収納されるテーパー面と、工具が接続される接合部とを有する固定部材とを備え、
連結部方向にねじ込まれた固定部材のテーパー面によって、連結部先端が外側に押し広げられていることを特徴とするダイヤフラムの固定構造。
【請求項２】
ダイヤフラムは複数枚重ねられている請求項１に記載のダイヤフラムの固定構造。
【請求項３】
連結部の基端部には、ダイヤフラムの挿通孔に嵌合する嵌合部を有し、
挿通孔の内周端と嵌合部は溶接されている請求項１又は２に記載のダイヤフラムの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バルブにおけるダイヤフラムの固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、腐食性ガスの流通回路に使用される開閉弁に対しては、耐腐食性と、気密性が特に求められる。特に、本体に対して移動する弁体のような可動部分と、本体との間の気密性は、十分に確保されることが望まれる。
本体と弁体との間は、弾性材料で構成される薄板状のダイヤフラムで連結され、弁体の移動に応じて、ダイヤフラムが撓み、気密性を確保する構成が従来より知られている。ここで、従来より課題となっているのが、ダイヤフラムと弁体との接合部分の気密性である。ダイヤフラムと弁体との接合を確実にする構成として、従来では、以下に挙げるようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６３５０８号  段落番号００１８。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１において、閉鎖部材１９（弁体）の凸部１９ｂには、中間伝動具１８が螺着され、ダイヤフラム２１を中間伝動具１８と閉鎖部材１９とで確りと挟させ、挿通孔２６の周囲を確実に密封保持する構成が示されている。
しかし、中間伝動具１８に薄板３２を介して接触しているスピンドル１７は、開閉操作の度に回転するため、スピンドル１７の回転によって、中間伝動具１８に回転力が伝達され、凸部１９ｂと中間伝動具１８の螺着部分が緩む恐れがある。
【０００５】
この緩みによって、閉鎖部材１９とダイヤフラム２１との密着による気密性が損なわれてしまう。特に、ダイヤフラム２１を複数枚重ね合わせた構成とした場合には、各ダイヤフラムの撓み量が微妙に異なるため、ダイヤフラム中心の密着部分の気密性を維持することが一層難しくなる。
この発明は、ダイヤフラムの中心部との固定が確実になされている弁体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上のような目的は、以下の本発明によって達成される。
（１）  バルブ本体側に固定される周端部を有するダイヤフラムと、バルブの開閉操作に応じて往復移動する移動体との固定構造であって、
ダイヤフラムの中心に形成された挿通孔と、
挿通孔に挿入される連結部と、連結部に形成された雄ネジ部と、連結部の先端に形成された穴と、連結部の基端周囲に設けられた受け面とを有する移動体と、連結部に螺合される雌ネジ部を備えた接合孔と、接合孔の片側開口部の周囲に形成され、移動体の受け面との間に前記ダイヤフラムを挟持固定する押圧面とを備えた押圧固定部材と、
接合孔内の雌ネジ部に螺合する雄ネジ部と、移動体の連結部の孔内に収納されるテーパー面と、工具が接続される接合部とを有する固定部材とを備え、
連結部方向にねじ込まれた固定部材のテーパー面によって、連結部先端が外側に押し広げられていることを特徴とするダイヤフラムの固定構造。
【０００７】
（２）  ダイヤフラムは複数枚重ねられている上記（１）に記載のダイヤフラムの固定構造。
【０００８】
（３）  連結部の基端部には、ダイヤフラムの挿通孔に嵌合する嵌合部を有し、
挿通孔の内周端と嵌合部は溶接されている上記（１）又は（２）に記載のダイヤフラムの固定構造。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の弁体を用いた腐食性ガス用開閉弁の側面全体断面図、図２は、同じく弁体の部分を拡大した側面断面図である。
開閉弁１は、腐食性ガスの流通経路中に配置される開閉弁である。図１に示されているように、開閉弁１は、本体２と、支持部材３と、移動体としての弁体４と、操作手段５と、ダイヤフラム６１、６２と、押圧固定部材７と、復帰手段８と、固定部材９とを備えている。
【００１０】
本体２は、耐腐食性を有する金属で構成され、例えば、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどのステンレス鋼で構成される。本体２は、内部に形成された弁室２１と、基端接続部２２と、外部接続部２３と、取付部２４と、受け部２５とを備えている。弁室２１は、取付部２４の底部に形成されており、弁室２１には、弁体４が収納される。基端接続部２２は、例えばガス容器など、ガス供給側の接続端に接続される部分であり、外周面には、接続のための雄ネジ部２２１が形成されている。基端接続部２２の先端部には、ガスが流入する導入口２２３が形成されており、導入口２２３と、弁室２１に開口した流入口２１１との間には、導入路２２２が形成されている。
【００１１】
また、外部接続部２３は、下流側のガス経路が接続される接続口２３２を先端部に有し、接続口２３２には、導出路２３１が連通している。外部接続部２３の外周面には、接続用の雄ネジ部２３３が形成されている。
弁室２１内には、流入したガスか流出する流出口２１２が形成され、流出口２１２は、導出路２３１に連通している。従って、導入口２２３から流入したガスは、導入路２２２、弁室２１、導出路２３１、接続口２３２の順に流通する。
【００１２】
取付部２４には、操作手段５を支持する支持部材３が取り付けられる。取付部２４は、底部が弁室２１につながっている横断面が円形の内空を有し、内壁に形成された雌ネジ部２４２と、雌ネジ部２４２よりも拡径された開口２４１とを備えており、底部には、内側に縮径する段状の受け部２５を有している。
弁室２１は、取付部２４の軸線に対して同一軸線上に位置した、断面形状が円形の空間である。弁室２１の底部中心部（取付部２４の軸線上）には、流入口２１１を有し、内周側面には、流出口２１２を有している。そして、上部開口の周端には、上記受け部２５が形成されている。
【００１３】
弁室２１内には、弁体４が収納されている。弁体４は、円柱状に形成された弁本体４１と、連結部４２と、ダイヤフラム６１、６２が溶接される嵌合部４３とを備えており、これらは同一の金属材料により一体形成されている。弁体４を構成する材料としては、耐腐食性を有する材料であって、例えば、ＪＩＳ  Ｇ４３０４：ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼が用いられている。弁本体４１の外周面は、周方向に突出し、弁室２１の内周に近接し、底部近傍は、弁室２１の内周面との間に隙間を形成し、ガス流通路を形成している。弁本体４１の底面４１１には、対向する流入口２１１を囲む様に、リング状のシール材４１３が埋設されている。
このシール材４１３は、弁閉状態では、弁室２１の底面に押接され、流入口２１１を閉じ状態とし、弁開状態では、弁室２１の底面から離れて、流入口２１１を開状態とする。
【００１４】
弁本体４１の軸線上において、底面の反対側には連結部４２が立設されている。連結部４２は、棒状に形成され、外周面には雄ネジ部４２１が、先端には、穴４２２がそれぞれ形成されている。穴４２２の開口付近には、肉厚が開口へ向けて漸減するように傾斜面４２３が形成されている。
【００１５】
連結部４２の基端部周囲には、弁本体４１の上面より突出した、円柱状の嵌合部４３が形成されており、この嵌合部４３には、図３に示されているように、ビードＢを介して、複数枚のダイヤフラム６１、６２が溶着されている。ダイヤフラム６１、６２は、同一形状であり、薄板の円盤状に形成されている。中心には、嵌合部４３が嵌合する孔を有し、周端には、平面状に形成された周端平面部６１３、６２３か形成され、孔の周囲には、平面状の中央平面部６１４、６２４が形成されている。そして、周端平面部６１３、６２３と中央平面部６１４、６２４の間には、直径方向の横断面視において、弁室の反対側に凸となる様に、緩やかに湾曲している湾曲部６１２、６２２が形成されている。湾曲部６１２、６２２は、周方向に連続して形成された溝を形成し、ダイヤフラム６１、６２の中央部が、周端部に対して軸方向に変位した場合に、湾曲部６１２、６２２が変形し、弾性限度内で十分な変位量が得られるように構成されている。
【００１６】
このようなダイヤフラム６１、６２は、複数枚重ねられており、この実施形態では、５枚重ねられている。最も弁室２１側に位置する一枚のダイヤフラム６１と、その外側に重ねられた４枚のダイヤフラム６２とによって、弁室２１を画成する、変形可能な隔壁が構成される。ダイヤフラムは、例えば、ニッケル・コバルト合金で構成することができる。複数枚重ねられたダイヤフラム６１、６２は、図４に示されているように、溶接処理をする前では、嵌合部４３の周端面４３１に、中央の孔の孔内周端６１１、６２１が付き合わされた状態となるように、突出した嵌合部４３に、ダイヤフラム６１、６２の中央部の孔が嵌合され、さらに、付設リング６０が、最も外側に位置するダイヤフラム６２の上から付設される。付設リング６０も、嵌合部４３に嵌合される大きさの内径を有する輪状に形成された部材であり、溶接時には、溶加材として作用する。この付設リング６０には、例えば、常炭素ニッケル板（ＪＩＳ  Ｈ４５６１  ＮＮＣＰ）が用いられる。
嵌合部４３と付設リング６０の接触点Ｐを電子ビーム溶接することによって、図５に示されているように、ビード（溶着金属）Ｂが構成され、弁体４の嵌合部４３とダイヤフラム６１、６２が溶接される。
【００１７】
連結部４２には、押圧固定部材７が接合される。押圧固定部材７は、円柱状に形成され、軸方向に接合孔７１を有している。接合孔７１内には、雌ネジ部７１１が内壁に形成され、この雌ネジ部７１１が、連結部４２の雄ネジ部４２１に螺合する。この、雌ネジ部７１１と雄ネジ部４２１とを締め付けることによって、押圧固定部材７の弁本体４１側の端部に形成された押圧面７４が、ダイヤフラム６２の中央平面部６２４に押圧される。ダイヤフラム６１、６２は、押圧面７４と弁本体４１との間で両側から押圧された状態で挟持され、弁体４とダイヤフラム６１、６２とを一層強固に一体化する。
【００１８】
接合孔７１の押圧面７４側の端には、傾斜部７１３が設けられ、接合状態で、ビードＢを収納する構成となっている。また、傾斜部７１３の開口端部には、周方向に溝が形成され、付設リング６０を収容する収容部７１４が設けられている。押圧固定部材７の弁本体４１側の端部には、外周側面に突出段部７３が周方向に形成されている。また、他方の端部には、外周側面に雄ネジ部７２が形成されている。接合孔７１の雌ネジ部７１１には、さらに、固定部材９の雄ネジ部９１が螺合している。固定部材９を重ねて螺合させることによって、固定部材９は、ダブルナットとして作用し、連結部４２と押圧固定部材７との螺合部分の緩みを抑制する。
【００１９】
即ち、連結部４２の雄ネジ部４２１と、固定部材９の雄ネジ部９１は、共に接合孔７１の雌ネジ部７１１に螺合しているが、非連続である。このため、雌ネジ部７１１に対して、雄ネジ部４２１と雄ネジ部９１が同時に回転することはなく、連結部４２と押圧固定部材９との螺着が緩む方向の回転を、固定部材９が規制する構成となっている。
【００２０】
さらに、固定部材９は、先端部に鋭角状に形成されたテーパー面９３を有し、外周側面に雌ネジ部７１１と螺合する雄ネジ部９１を有し、基端部に六角形の嵌合穴９２を有している。嵌合穴９２に工具を差し込み、固定部材９を締め付けることによって、先端のテーパー面９３が、穴４２２内に進行し、同時に、テーパー面９３が、開口縁部４２４を外側に押し開いて変形させる構成となっている。このテーパー面９３の作用によって、連結部４２先端部のネジ山が、接合孔７１内の雌ネジ部７１１に押し付けられつつ潰され、相互に回転不能な状態となる。このように、雌ネジ部７１１と雄ネジ部４２１が相対的に回転不能となり一体となることで、ネジ接合部分の緩みの発生が一層抑制され、押圧固定部材７が、ダイヤフラム６１、６２を固定した状態を確実に維持させることができる。
【００２１】
接合孔７１の他方の端部には、接合孔７１より内径の大きな収納部７１２が形成されており、この収納部７１２には、回動部材５４が回動自在な状態で収納されている。
押圧固定部材７の外周には、復帰手段８が配置されている。復帰手段８は、圧縮スプリング８１、受け部材８２とを備えている。受け部材８２は、筒状に形成され、外側周面に突出したフランジ部には、スプリング８１の一端が当接する受け面８２１を備え、内側周面には、回動部材５４を収納する収納孔８２２と、雌ネジ部８２３を備えている。雌ネジ部８２３は、押圧固定部材７の雄ネジ部７２に螺合され、押圧固定部材７の端面と内側突出段部８２４の間に、回動部材５４の突出部５４３を収納する隙間を形成する。
【００２２】
一方、本体２に形成されている受け部２５には、ダイヤフラム６１、６２を介して、押接部材８３が載置されている。押接部材８３において、ダイヤフラム６１、６２に対して反対側の面には、後述する支持部材３の基端面３３と、スプリング８１の他端が当接する。スプリング８１は、押接部材８３と受け部材８２の間に圧縮された状態で介挿され、弁体４を、開状態となる方向へ常時付勢している。
押接部材８３の中央に形成された挿通穴８３３には、押圧固定部材７が収納され、挿通穴８３３の内側に形成された段部８３４には、突出段部７３が対向して配置される構成となっている。弁開状態で、突出段部７３は、段部８３４に当接する。
【００２３】
本体２の取付部２４には、支持部材３がねじ込まれる。支持部材３は、中心軸方向に、操作手段５を収納する孔、収納部３１を備え、外周面には雄ネジ部３２を有し、収納部３１には、雌ネジからなるガイドネジ３１１を有している。
雄ネジ部３２は、本体２の取付部２４の雌ネジ部２４２に螺合し、支持部材３を取付部２４にねじ込むことによって、基端面３３により、押接部材８３を介して、ダイヤフラム６１、６２を押圧し、受け部２５との間でダイヤフラム６１、６２の周端平面部６１３、６２３を締め付けることで、弁室２１の気密性を保持している。特に、受け部２５には、断面形状が山型となっている密着部２５１が形成されており、特に密着部２５１において、ダイヤフラム６１、６２に集中して圧力が加わるので、密閉性が一層向上する。
【００２４】
支持部材３の収納部３１には、駆動部材５１が収納されている。駆動部材５１は、外周面に雄ネジで構成されたリードネジ５１１が形成され、このリードネジ５１１は、収納部３１のガイドネジ３１１に螺合している。駆動部材５１の先端当接部５１２は、球面状の凸面となっている。また、支持部材３の外側に突出した基端部には、横断面が多角形状である接合部５１３が形成され、この接合部５１３には、ハンドル５２の接合穴５２１が接合されている。接合穴５２１の断面形状は、接合部５１３の断面形状と同一形状の多角形状に形成されている。ハンドル５２の中心には、固定ボルト５２２が挿通し、接合部５１３の先端に形成されたネジ穴５１４に螺合しており、ハンドル５２は、駆動部材５１に締着固定される。
【００２５】
先端当接部５１２と、回動部材５４の間には、介挿部材５３が介挿されている。介挿部材５３の下面は球面状の凸面となっており、回動部材５４の受け面５４１と点接触するように構成されている。また、介挿部材５３の上面５３１には、先端当接部５１２が点接触する。介挿部材５３は、周囲の部材に対して、相対的に回動自在に配置される。
【００２６】
ハンドル５２を回転させると、駆動部材５１が一体として回転し、ガイドネジ３１１と、リードネジ５１１の噛みあいによって、駆動部材５１が軸方向に移動する。このガイドネジ３１１と、リードネジ５１１とによって、進退ガイド手段が構成される。
駆動部材５１の進退によって、弁体４は、軸方向に進退し、弁閉状態と、弁開状態とに切り替わる。駆動部材５１は、進退移動するとき回転する。ここで、駆動部材５１と介挿部材５３の間は、点接触であり、また、介挿部材５３と回動部材５４との間も点接触であるので、これらの各部材が、駆動部材５１の回転とともに連れ回りしにくい構成となっている。また、連れ回りした場合を想定すると、回動部材５４がフリー回転し、回転を押圧固定部材７に伝えない構成となっているので、押圧固定部材７が回転し、雄ネジ部４２１と雌ネジ部７１１との螺合によるダイヤフラム６１、６２の締着が緩むことがない。さらに、これらの締着固定状態は、固定部材９によって、確保されているので、さらに一層ダイヤフラム６１、６２の締着が確実に維持される。
【００２７】
又、複数枚の重ねられたダイヤフラム６１、６２が用いられているので、腐食ガスに対する耐腐食性や耐久性が向上している。特に、複数枚の重ねられたダイヤフラム６１、６２を溶接により弁体４に固定した構成とすることで、単に押圧固定部材７によって押圧固定する構成よりも、密閉性が格段に向上している。なお、溶加材となる付設リング６０は、図６に示されているように、弁本体４１側に溝４１５を形成し、この位置に収納されていてもよい。
【００２８】
又、ダイヤフラムを構成するニッケルコバルト合金の組成は、コバルトが２５〜４５重量％、クロムが１２〜２５重量％、モリブデンが８〜１５重量％、ニオブ０．１〜３重量％の範囲の組成であり、残部はニッケルで構成される。また、母材である弁体は、例えば、オーステナイト系低炭素鋼種を用いることができる。
【００２９】
図７、図８は、ダイヤフラムの固定部分の状態を示す部分断面側面図である。図７は閉じ状態、図８は開状態を示すもので、開き状態では、図８における矢印方向に弁体４が移動している。このため、押圧固定部材７の押圧面７１５と、受け面４１４とによる強固な圧着がない場合には、例えば、図９に示されているような応力σが発生する。これは、ダイヤフラムが重ねられ、厚さが生じているため、変形量（開閉により弁体の変位）微小であるにも関わらず、応力σは大きくなってしまう。押圧面７１５と受け面４１４によって強固に締め付けられていると、溶接部分から圧着部分までの間の変形は少なく、溶接部での応力σも抑制させすることができる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、接合孔の雌ネジ部には、固定部材の雄ネジ部と連結部の雄ネジ部が同時に螺合し、固定部材は、連結部に対してダブルナットとして作用し、連結部と押圧固定部材との螺合部分の緩みを抑制する。
さらに、固定部材のテーパー面が連結部材の先端部を押し開き、雌ネジ部へ向けて雄ネジ部を押し付けた状態となるので、雌ネジ部と雄ネジ部との滑りを防止し、一層確実に螺合部分の緩みを抑制することができる。
【００３１】
請求項２に記載の発明によれば、一層強い締着力が必要である、複数枚ダイヤフラムの固定においても、緩むことなく確実に締着固定状態を維持することができる。
請求項３に記載の発明によれば、溶接部分の外側で押圧固定部材によってダイヤフラムが挟持固定されているので、ダイヤフラムの変形が直接溶接部分に伝わらず、溶接部分の寿命を延ばすことができる。特に、ダイヤフラムを複数枚重ねた構造とした場合には、各ダイヤフラムの変形は微妙に異なり、変形時に溶接部分に加わる応力は、１枚の場合に比較して増大する。このため、溶接部分の寿命は短くなる恐れがあるが、溶接部分の外側を押圧固定部材により押圧固定し、かつその状態を長期間に渡って確実に維持するこによって、溶接部分の寿命を一層延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の弁体を用いた開閉弁の全体断面側面図である。
【図２】弁体及び復帰手段の全体断面側面図である。
【図３】ダイヤフラムが溶着された弁体の全体平面図である。
【図４】溶接される前の、弁体嵌合部にダイヤフラムを装着した状態を示す部分拡大断面側面図である。
【図５】弁体嵌合部にダイヤフラムが溶接されている状態を示す部分拡大断面側面図である。
【図６】他の構成例を示すもので、溶接される前の、弁体嵌合部にダイヤフラムを装着した状態を示す部分拡大断面側面図である。
【図７】ダイヤフラムの固定部分の状態を示す部分断面側面図である。
【図８】ダイヤフラムの固定部分の状態を示す部分断面側面図である。
【図９】溶接部分で発生する応力の大きさを示す模式図である。
【図１０】溶接部分で発生する応力の大きさを示す模式図である。
【符号の説明】
１  腐食ガス用開閉弁
２  本体
２１  弁室
２１１  流入口
２１２  流出口
２２  基端接続部
２２１  雄ネジ部
２２２  導入路
２２３  導入口
２３  外部接続部
２３１  導出路
２３２  接続口
２３３  雄ネジ部
２４  取付部
２４１  取付口
２４２  雌ネジ部
２５  受け部
２５１  密着部
３  支持部材
３１  収納部
３１１  ガイドネジ（進退ガイド手段）
３２  雄ネジ部
３３  基端面
４  弁体
４１  弁本体
４１１  底面
４１３  シール材
４１４  受け面
４２  連結部
４２１  雄ネジ部
４２２  穴
４２３  傾斜面
４２４  開口縁部
４３  嵌合部
４３１  周端面（突合せ面）
５  操作手段
５１  駆動部材
５１１  リードネジ（進退ガイド手段）
５１２  先端当接部
５１３  接合部
５１４  ネジ穴
５２  ハンドル
５２１  接合穴
５２２  固定ボルト
５３  介挿部材
５３１  上面
５３２  下面
５４  回動部材
５４１  受け面
５４２  摺接面
５４３  突出部
６０  付設リング
６１  ダイアフラム
６１１  孔内周端
６１２  湾曲部
６１３  周端平面部
６１４  中央平面部
６２  ダイアフラム
６２１  孔内周端
６２２  湾曲部
６２３  周端平面部
６２４  中央平面部
７  押圧固定部材
７１  接合孔
７１１  雌ネジ部
７１２  収納部
７１３  傾斜部
７１４  収容部
７１５  押圧面
７２  雄ネジ部
７３  突出段部
７４  押圧面
８  復帰手段
８１  スプリング
８２  受け部材
８２１  受け面
８２２  収納孔
８２３  雌ネジ部
８２４  内側突出段部
８３  押接部材
８３１  受け面
８３２  押接面
８３３  挿通穴
８３４  段部
９  固定部材
９１  雄ネジ部
９２  嵌合穴
９３  テーパー面
Ｐ  溶接点
Ｂ  ビード
【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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