(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パレットの搬入ステーションと搬出ステーションを有する複数台のＮＣ工作機械と、パレット収納用ステーションと、加工物を載せたパレットを指定された前記ＮＣ工作機械および前記パレット収納用ステーションの指定されたストッカーに出入庫するパレット搬送装置と、を備え、これらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有するＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法であって、
予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械での加工終了後に前記搬出ステーションから前記パレット搬送装置に搬出するに際しての搬出待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定し、
工程間でワークの段取り替えが行われている場合には、その前工程での前記搬出待機時間の終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまでの工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定し、
加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間が経過するまでに当該パレットを当該ＮＣ工作機械の搬出ステーションで待機させ、加工物に付着しているクーラント液を除去回収し、
前記工程間待機時間が設定されているパレットは、前記搬出待機時間終了後にパレット収納用ステーションに搬送してパレット上の加工物を冷却しながら指定された工程間待機時間が経過するまで待機させてから段取りステーションに搬送し、
前記搬出待機時間と工程間待機時間との組み合わせることにより、前記パレット搬送装置によるパレット搬送待ち時間を管理することを特徴とするＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法。
【請求項２】
パレットの搬入ステーションと搬出ステーションを有する複数台のＮＣ工作機械と、パレット収納用ステーションと、加工物を載せたパレットを指定された前記ＮＣ工作機械および前記パレット収納用ステーションの指定されたストッカーに出入庫するパレット搬送装置と、を備え、これらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有するＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理装置であって、
予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械での加工終了後に前記搬出ステーションから前記パレット搬送装置に搬出するに際して加工物に付着しているクーラント液を除去するのに十分な搬出待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定するとともに、工程間でワークの段取り替えが行われている場合には、その前工程での前記搬出待機時間の終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまで加工物を冷却するのに十分な工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定する待機時間設定手段と、
加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間が経過するまでに当該パレットを当該ＮＣ工作機械の搬出ステーションで待機させ、前記工程間待機時間が設定されているパレットは、前記搬出待機時間終了後にパレット収納用ステーションに搬送し指定された工程間待機時間だけ待機させてから段取りステーションに搬送する搬送制御手段と、
を具備することを特徴とするＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法および装置に係り、特に、工作機械で加工を終了した加工物を次工程の工作機械への搬送開始時間を適正に管理するＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＭＳ（Flexible  Manufacturing  System）は、複数台のＮＣ工作機械とパレット搬送装置とパレット収納用ステーションと、これらの設備を統合的に制御するコンピュータなどで構成され、多品種少量生産を無人化して効率的に行う生産システムである。
この種のＦＭＳセルでは、あらかじめ登録されたスケジュールにしたがって、ワークを載せたパレットがパレット収納用ステーションから搬送装置によって次々と工作機械に送られ、登録されたワークの加工順にしたがって自動的に加工されていく。このようなＦＭＳセルでは、夜間などは無人運転を行うことができるため、高い生産性を上げることができる。
【０００３】
ＦＭＳセルでは、複数台の工作機械がワークの一連の工程を分担しており、ひとつの工作機械で加工が終了したワークを載せたパレットは、当該工作機械の搬出ステーションに移動した後、搬送装置によって次の工程を担当する工作機械へ搬送されていく。
【０００４】
従来、このようなパレットの搬送は、セルコントローラが管理し、各工作機械での加工が終了次第、直ちに次の工程の工作機械へ搬送するようにして無駄な待ち時間が生じないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工作機械では、加工内容によっては、切削のためのクーラント液を大量に使用する場合があり、加工が終了した直後では、大量のクーラント液がワークに付着していたり、加工した溝に溜まっていることがある。そして、このワークはそのままの状態でパレットごと搬出ステーションへ移動するが、搬送装置がパレットを搬出する際に、ワークに溜まっていたクーラント液がこぼれて周囲に飛散することがある。
【０００６】
また、工作機械で切削加工された直後のワークは、切削熱を帯びているのが普通であって、熱膨張が生じている。したがって、加工終了後に直ちに次の工程が行われる工作機械に搬送されて、段取り替え作業などが行われると、熱膨張が生じたまま段取りされるため、段取り精度や加工精度に誤差が生じるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、クーラント液の飛散による周囲の環境への悪影響を防止し、また、切削熱の熱膨張による段取り精度や加工精度への悪影響を防止できるように、しかも生産効率には影響を与えることなく、加工終了後に次工程の工作機械にワークを搬送する際の適切な待ち時間を設定管理できるようにしたＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、パレットの搬入ステーションと搬出ステーションを有する複数台のＮＣ工作機械と、パレット収納用ステーションと、加工物を載せたパレットを指定された前記ＮＣ工作機械および前記パレット収納用ステーションの指定されたストッカーに出入庫するパレット搬送装置と、を備え、これらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有するＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理方法であって、予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械での加工終了後に前記搬出ステーションから前記パレット搬送装置に搬出するに際しての搬出待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定し、工程間でワークの段取り替えが行われている場合には、その前工程での前記搬出待機時間の終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまでの工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定し、加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間が経過するまでに当該パレットを当該ＮＣ工作機械の搬出ステーションで待機させ、加工物に付着しているクーラント液を除去回収し、前記工程間待機時間が設定されているパレットは、前記搬出待機時間終了後にパレット収納用ステーションに搬送してパレット上の加工物を冷却しながら指定された工程間待機時間が経過するまで待機させてから段取りステーションに搬送し、前記搬出待機時間と工程間待機時間との組み合わせることにより、前記パレット搬送装置によるパレット搬送待ち時間を管理することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、パレットの搬入ステーションと搬出ステーションを有する複数台のＮＣ工作機械と、パレット収納用ステーションと、加工物を載せたパレットを指定された前記ＮＣ工作機械および前記パレット収納用ステーションの指定されたストッカーに出入庫するパレット搬送装置と、を備え、これらの設備を統合的に管理する生産管理システムを有するＦＭＳセルにおけるパレット搬送待ち時間の管理装置であって、予めそれぞれの加工物について、ＮＣ工作機械での加工終了後に前記搬出ステーションから前記パレット搬送装置に搬出するに際して加工物に付着しているクーラント液を除去するのに十分な搬出待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定するとともに、工程間でワークの段取り替えが行われている場合には、その前工程での前記搬出待機時間の終了後から次工程のＮＣ工作機械での工程を開始するまで加工物を冷却するのに十分な工程間待機時間を個々の加工物の種類、加工内容に応じて設定する待機時間設定手段と、加工の終了したＮＣ工作機械から次工程のＮＣ工作機械に搬出する際に、指定された前記搬出待機時間が経過するまでに当該パレットを当該ＮＣ工作機械の搬出ステーションで待機させ、前記工程間待機時間が設定されているパレットは、前記搬出待機時間終了後にパレット収納用ステーションに搬送し指定された工程間待機時間だけ待機させてから段取りステーションに搬送する搬送制御手段と、を具備することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、本発明によるＦＭＳセルのパレット搬送待ち時間の管理方法および装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明によるＦＭＳセルのパレット搬送待ち時間の管理方法および装置が適用されるＦＭＳセルの一例を示している。このＦＭＳセルは、複数台のＮＣ工作機械（図１では、５台の横形マシニングセンタ）１０ａ乃至１０ｅが工作機械群１０を構成し、これらのＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅは、パレット収納ステーションとしてのパレットストッカ１２の前面側に設けられた搬送ライン１３に沿って一列に配列されている。搬送ライン１３の一端側には、段取りステーション１５が設置されている。パレットストッカ１２は、多数のパレットを収納することができる立体形のストッカで、搬送装置１４によって指定された位置のストッカにパレットを入庫、出庫することができるようになっている。
【００１１】
図２は、ＦＭＳセルの制御系統を示すブロック図である。
システムコントローラ２０は、ＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅからなる工作機械群１０と搬送装置１２を有機的に連動させて、あらかじめ登録された生産予定（加工スケジュール）にしたがって、機械加工を統合的に管理する制御装置であり、たとえば、パソコン本体および必要な各種周辺装置でシステムを構成した、いわゆるＦＡコンピュータが利用されている。このシステムコントローラ２０は、加工スケジュール情報およびＮＣ加工情報の登録、変更、表示、削除、出力などのデータ管理機能や、工作機械群１０のＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅの運転を各々制御するＣＮＣ装置２２にスケジュール運転の開始、終了、中断などの指示を行なう運転管理機能、および通信回線を通してＦＭＳセルの構成機器群の運転制御を行う運転制御機能などを有している。また、システムコントローラ２０と、ＮＣ工作機械群１０のＣＮＣ装置２２とは、光モデム、光ケーブルＣ1によって通信アダプタ２３を介して接続されている。これによって、システムコントローラ２０は、ＮＣ工作機械群１０のＣＮＣ装置２２と相互通信が可能となっている。
【００１２】
図２において、参照符号２４は、搬送装置１４と段取りステーション１５を運転制御する制御盤２４である。この制御盤２４は、ＲＳ−２３２Ｃ規格の通信ケーブルＣ2によって通信アダプタ２３を介してシステムコントローラ２０と接続されている。
【００１３】
搬送装置１４は、制御盤２４によって直接的に制御されるが、パレットの投入順序、搬送するパレットの指定、パレットの搬送先、などは、システムコントローラ２０から指令が与えられる。例えば、搬送装置１４は、パレットストッカ１２に収納されている多数のパレットの中から指定されたパレットを取り出して段取りステーション１５に搬送したり、あるいは段取りステーション１５でワークの段取り作業が終了したパレットをシステムコントローラ２０から指令されたいずれかのＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅに搬送したり、さらには、加工の終了したパレットをパレットストッカ１２に搬送し、登録された位置にパレットを入庫するなど、ＦＭＳセルでのパレットの搬送をすべてにわたって担っている。
【００１４】
次に、図３は、各工作機械１０ａ乃至１０ｅを制御するＣＮＣ装置２２の構成を示すブロック図である。このＣＮＣ装置２２は、ＰＬＣ装置２６と、ＮＣ装置２８とを備えており、ＮＣ装置２８は、ＦＭＳセルの加工スケジュールの各工程を実施する加工プログラムを実行して工作機械１０ａ乃至１０ｅの動作を数値制御してワークに所定の加工を行なわせる。
【００１５】
ＰＬＣ装置２６は、プログラマブルロジックコントローラであり、あらかじめ作成されたシーケンスプログラムにしたがってＮＣ装置２８およびそれに付属する各種機器のシーケンス制御を行い、ＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅの起動、停止等を行い、また、システムコントローラ２０からの指令を受信してＮＣ装置２８に伝送するとともに、当該ＮＣ工作機械１０ａ乃至１０ｅにおける各種情報をシステムコントローラ２０に送信するようになっている。なお、図３において、３３は搬送装置１４によって運ばれてきたパレットＰを工作機械に搬入するための搬入ステーションで、３４は加工の終了したパレットＰを工作機械から搬出するに際して搬送装置１４に受け渡すために一時的に待機させておく搬出ステーションを示している。
【００１６】
次に、図４は、本発明が適用されるＦＭＳセルにおける工作機械の配置を示す平面図である。この図４では、２台の工作機械１０ａ、１０ｂを示し、他は省略されている。パレットストッカー１２は、簡明のために１番から１０番のストッカーが示されており、各々のストッカーには、一台のパレットが収納されるようになっている。
【００１７】
この図４において、各ＮＣ工作機械１０ａ、１０ｂは、それぞれ機械本体の前面側にテーブル３２が配置されている。テーブル３２と、搬送路１３との間には、上述した搬入ステーション３３と搬出ステーション３４とが配置されており、搬送装置１４で運ばれたパレットは、最初に搬入ステーション３３に搬入される。
【００１８】
搬入ステーション３３から工作機械本体内部へパレットが送り込まれた後、ＰＬＣ装置２６は、あらかじめ決められたシーケンスにしたがって、当該ＮＣ工作機械での加工作業を開始させる。
【００１９】
すなわち、そのパレットは、図示しないパレットチェンジャによってテーブル３２に供給され、パレットの搬入が完了すると、ＮＣ加工プログラムが実行され、ＮＣ工作機械では、必要な切削工具、送り速度で、決められ加工寸法での自動切削が開始される。加工の終了したパレットは、図示しないパレットチェンジャによって搬出ステーション３４に排出され、ここから搬送装置１４に載せられて次の加工が行われる工作機械に搬送される。
【００２０】
本発明では、ワークの加工を終了したパレットを後続の次工程が行われるＮＣ工作機械に搬送する際には、ワークの種類や加工内容に応じて予め設定された待機時間だけ待機させるようになっている。
【００２１】
図５は、ＦＭＳセルでの加工スケジュールにおいて設定される加工工程とパレット搬送の待機時間の設定例を示す工程図である。
この図５に示す加工スケジュールでは、ワークの加工には工程Ｉ〜工程ＩＶまでの４つの工程があり、それぞれ各工程を異なるＮＣ工作機械に分担させている。各工程Ｉ乃至ＩＶでは、加工が終了したパレットをテーブル３２から搬出ステーション３４に排出してから、ここで待機させる搬出待機時間Ｓ1乃至Ｓ4が設定されている。この搬出待機時間Ｓ1乃至Ｓ1の長さは、例えば、一工程を終えて加工物に付着したクーラント液を水切りするのに十分な時間であることが好ましい。また、各搬出待機時間Ｓ1乃至Ｓ1の長さは、個々の工程で行われる加工の内容を考慮して個別に設定することができる。
【００２２】
このような搬出待機時間とは別に、工程と工程の間で、段取り替えが予定されている場合などでは、工程間待機時間が設定されている。図５では、例えば、工程Ｉと工程ＩＩの間および工程IIIと工程IVの間に、工程間待機時間Ｔ1、Ｔ2が設定されている。この工程待機時間Ｔ1、Ｔ2の間は、ＮＣ工作機械での前工程を終了し搬出ステーション３４に移動したパレットは、さらにパレットストッカー１２に移動し指定されたストッカーに収納され、ここで待機時間が経過をするのを待つ。所定の時間が経過すると、当該パレットは、段取り替えが予定されている場合は段取りステーション１５に移動し、段取り作業を行なってから、次の工程が行われるＮＣ工作機械に搬送される。また、段取り替えが予定されていない場合は、後続の工程が行なわれるＮＣ工作機械へ搬送される。
【００２３】
このような工程間待機時間は、前工程の工作機械で切削されたことで加工物が帯びる切削熱を放熱、あるいは冷却するのに十分な時間が設定される。加工物の帯びる切削熱の程度は、加工物の種類、大きさ、その加工内容によって大きく相違してくるので、工程間待機時間は、これらの要素を考慮の上、個別に設定される。システムコントローラ２０は、搬出待機時間と、工程間待機時間を簡易な入力操作でモニタ上から設定できる機能を具備している。
【００２４】
図６は、システムコントローラ２０のモニタの画面に表示される工程間待機時間の入力画面の例を示す。
【００２５】
図６（ａ）は、図５における工程Ｉと工程IIの間に設定する工程間待機時間の入力画面である。矢印ボックス１００をクリックすることで設定する工程番号が変わるようになっている。段取り替えの入力ボックスには、矢印ボックスがあり、この矢印ボックスをクリックすると、次の工程との間の段取り替えの有無を設定することができる。工程Iのように、段取り替えを「有り」と設定すると、その下のボックスには、工程間待機時間として段取り待ち時間と表示され、その横の入力ボックス１０４に所要の待機時間を入力することができる。
【００２６】
これに対して、図６（ｂ）は、段取り替えがない場合の入力画面である。図５の工程IIIと工程IVの間には、段取り替えが予定されていないとすると、工程IIIの入力画面において段取り替えの入力ボックスを「無し」にすると、その下には工程間待機時間として加工待ち時間と表示される。そして、その横の入力ボックス１０４には、加工待ち時間として必要な時間を入力することができる。
【００２７】
なお、搬送待機時間についても同様な入力画面（図示せず）が開いて、待機時間を設定することができるようになっている。
【００２８】
このようにして、搬送待機時間、工程間待機時間を設定した後に、実際にＦＭＳセルを運転したときにシステムコントローラ２０がパレットの待ち時間を管理する処理の流れを図７に示す。
【００２９】
以下、図２乃至図７に示すフローチャートを参照しながら、本実施の形態によるＦＭＳセルにおける待ち時間の管理について説明する。
【００３０】
まず、図４において、加工中は、段取りステーション１５で段取りの終わったパレットは、例えば、パレットＰ1から順に搬送装置１４によって順次工作機械１０ａに供給されていく。工作機械１０ａで加工の終わったパレットＰ1は、次工程の加工をするために、工作機械１０ａから排出されたのち、工作機械１０ｂに供給されていく。このようにして、パレットＰ1、Ｐ2、Ｐ3…は、順次工作機械１０ａ、１０ｂ、…での加工を経ていく。
【００３１】
そこで、例えば、ＮＣ工作機械１０ａでは工程Iが行われ、ＮＣ工作機械１０ｂでは工程IIが行われるものとする。
【００３２】
ＮＣ工作機械１０ａにおいて、工程Iが行われるパレットについて、待ち時間の管理をみていくと、まず、当該ＮＣ工作機械１０ａのテーブル３２にパレットＰ5が搬入されると、当該ＮＣ工作機械での加工が開始される（ステップＳ１）。以後、ＮＣ加工プログラム通りに加工が進行する。加工物の加工が終了すると、ＰＬＣ装置２６は、加工の終わった加工物の載っているパレットＰ5を搬出ステーション３４に移動させる（ステップＳ３）。そして、ＰＬＣ装置２６は加工終了したことを示す信号を送信してシステムコントローラ２０に通知する（ステップＳ４）。
【００３３】
こうしてシステムコントローラ２０に加工終了が通知されると、システムコントローラ２０は、待機時間の登録データを参照して搬出待機時間が設定されているかどうかをチェックする（ステップＳ５）。工程Iの場合では搬出待機時間Ｓ1が設定されているので（ステップＳ５のｙｅｓ）、ステップＳ６に進み、設定された待機時間Ｓ1をタイマにセットし、タイマを起動させる。以後、指定された待機時間Ｓ1が経過するまでの間、パレットＰ5は、搬出ステーション３４で待機する。したがって、待機している間には、パレットＰ５上の加工物に付着したり溜まっていたクーラント液は、搬出ステーション３４の下に設けられている図示しないクーラント受けに落ちて回収される。
【００３４】
そして、指定された待機時間が経過したら（ステップＳ７のｙｅｓ）、ステップＳ８に進み、システムコントローラ２０は、待機時間の登録データを参照して、工程間待機時間が設定されているか否かを判断する。工程Ｉと工程IIの間には、工程間待機時間Ｔ1が設定されているので（ステップＳ８のｙｅｓ）、ステップＳ９に進む。システムコントローラ２０は、制御盤２４に当該パレットＰ5をパレットストッカーに退避する指令を送信する。これにより、搬送装置１４は、当該パレットＰ5を搬出ステーション３４から搬出してパレットストッカー１２まで搬送し、このパレットＰ5に割り当てられている例えば５番のストッカーに入庫させる。このパレットを搬送する過程では、パレット上の加工物は既に十分に水切りされているため、周囲に飛び散るようなこともないので、ＦＭＳセルの床などがクーラント液で汚れるのを防止することができる。
【００３５】
入庫が終わると制御盤２４は、入庫が終了した事実をシステムコントローラ２０に報告する。そして、システムコントローラ２０は、待機時間をＴ1にセットしてタイマを起動させる（ステップＳ１０）。
【００３６】
しかる後、システムコントローラ２０は、経過時間を監視し（ステップＳ１１）、以後パレットＰ5は待機を続ける。この待機の間、切削熱を帯びた加工物は、熱を放熱できるので、待機時間が終了するまでには冷却される。待機時間Ｔ１が経過したら、加工スケジュールで予定されている次のステーションに当該パレットＰ5を搬送する指令を制御盤２４に送信する。搬送装置１４は、パレットストッカーの５番で待機していたパレットＰ5を運び出し、段取りが予定されている段取りステーションに搬送する。この段取り作業では、加工物は冷却が済んで熱を帯びていないため、精度の高い段取り替えを行うことができる。
【００３７】
段取りが予定されていなければ、次の工程が行われる工作機械へと搬入される。この次工程での切削においても、前工程での切削熱が加工精度に悪影響を及ぼすことが未然に回避される。
【００３８】
以上、工作機械１０ａで工程Iの加工の終わったパレットを例にして待ち時間の管理を説明したが、他の工作機械でも全く同様にパレットの待ち時間が管理される。例えば、図４において、工程IIが行われているＮＣ工作機械１０ｂでは、加工が終了して搬出ステーション３４に移動したパレットＰ1は、工程IIIの前には工程間待機時間が設定されていないため、搬出待機時間Ｓ2が経過する間、待機しながらクーラント液の水切りをした後、次の工程が行われる工作機械に搬出される。
【００３９】
なお、搬出待機時間、待ち間待機時間が経過する間、工作機械群１０では、加工スケジュールにしたがって加工は継続されているため、待機時間が生産効率を低下させることがないのはもちろんである。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、クーラント液の飛散による周囲の環境への悪影響を防止し、また、切削熱の熱膨張による段取り精度や加工精度への悪影響を防止し、しかも生産効率には影響を与えることなく、加工終了後に次工程の工作機械にワークを搬送する際の適切な待ち時間を設定管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるパレットの搬送待ち時間の管理方法が適用されるＦＭＳセルの一例を示す斜視図。
【図２】本発明が適用されるＦＭＳセルの制御系統を示すブロック図。
【図３】ＦＭＳセルの工作機械の制御部を示すブロック図。
【図４】本発明が適用されるＦＭＳセルの配置図。
【図５】加工工程とパレット搬送の待機時間の設定例を示す工程図。
【図６】待機時間の設定画面の例を示す図。
【図７】本発明の一実施形態によるパレットの搬送待ち時間の管理の処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
１０  工作機械群
１２  パレットストッカ
１３  搬送路
１４  搬送装置
１５  段取りステーション
２０  システムコントローラ
３３  搬入ステーション
３４  搬出ステーション
【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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【図７】
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