(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ベッドに設けられた貫通孔から糸束が加工ベッド上に突出し、糸束を形成する多数本の糸材が貫通孔周囲へ放射状に開いた状態で、その中心部周囲を溶着ヘッドにより貫通孔周囲に押し付けで溶着することにより放射状羽根を製造する放射状羽根製造方法において、加工ベッドの貫通孔内を中心線方向に往復移動し内側を前記糸束が通過する糸束ガイド兼用の可動スリーブを使用し、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着するときに前記可動スリーブを退避位置から環状先端部が溶着ヘッド先端の溶着面に当接する分離位置まで移動させることにより、環状溶着部を形成途中に前記環状先端部により糸束から分離することを特徴とする放射状羽根製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の放射状羽根製造方法において、分離治具が分離位置へ移動する時期は溶着工程の開始より後であり、分離治具が分離位置から離れる時期は溶着工程の終了より前である放射状羽根製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の放射状羽根製造方法において、溶着工程は、溶着ヘッドによる押圧中で発振動作中の溶融期と、溶着ヘッドによる押圧中で発振停止期の固化期とからなり、分離開始を溶融期に、分離終了を固化期に行う放射状羽根製造方法。
【請求項４】
加工ベッドに設けられた貫通孔から糸束が加工ベッド上に突出し、糸束を形成する多数本の糸材が貫通孔周囲へ放射状に開いた状態で、その中心部周囲を溶着ヘッドにより貫通孔周囲に押し付けで溶着する放射状羽根製造装置であって、加工ベッドの貫通孔内を中心線方向に往復移動し内側を前記糸束が通過する糸束ガイドを兼ねた可動スリーブであり、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着するときに退避位置から環状先端部が溶着ヘッド先端の溶着面に当接する分離位置まで移動して、環状溶着部を形成途中に糸束から分離する可動スリーブ方式の分離治具を具備することを特徴とする放射状羽根製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射状羽根製造装置において、分離治具が分離位置へ移動する時期は溶着工程の開始より後であり、分離治具が分離位置から離れる時期は溶着工程の終了より前である放射状羽根製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３６０度型歯ブラシのブラシヘッドの如き円筒状ブラシに使用されるディスク型放射状羽根の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯ブラシの一種として、特許文献１及び２に記載されるような３６０度型歯ブラシが知られている。この歯ブラシは、ブラシハンドルの先端部に円筒形状のブラシヘッドを有している。円筒形状のブラシヘッドは、ディスク型の放射状羽根を中心線方向に積層することより構成されている。ディスク型放射状羽根の構造を図６（ａ）（ｂ）に示す。
【０００３】
ディスク型の放射状羽根１０は、内側をブラシハンドルの先端部が貫通するディスク状の環状コア部１１と、環状コア部１１の周方向全域から多数本の糸材が外周側へ延出して形成された放射状の羽根部１２とからなる。環状コア部１１は、多数本の糸材を結合する溶着部であり、その内側はハンドル挿通孔１３である。そして、特許文献２に記載された放射状羽根１０では更に、ブラシヘッドにおける中心線方向の植毛密度を小さくするために、環状コア部１１の両面に環状突起１４が一体的に形成されている。
【０００４】
このような放射状羽根の製造原理を、特許文献２に記載された製法について図７により説明する。放射状羽根の製造装置は、ナイロン樹脂系の糸材２１を束ねて形成された糸束２０から放射状羽根１０を製造する。この製造のために、製造装置は水平な加工ベッド３０と、そのベッド上に設けられた円柱状の溶着ヘッド４０とを備えている。
【０００５】
加工ベッド３０には、糸束２０が通過する垂直な貫通孔３１が設けられている。貫通孔３１の周囲には、貫通孔３１に接して表面側へ突設された環状刃部３２が設けられている。円柱状の溶着ヘッド４０は、加工ベッド３０の貫通孔３１上に同心状に垂直配置されており、図示されない駆動機構により中心線方向に昇降駆動される。この溶着ヘッド４０は超音波振動による溶着を行う溶着ホーンであり、図示されない振動子により発振駆動される。溶着ヘッド４０の先端面は溶着面４１である。
【０００６】
操業では、まず、加工ベッド３０上の溶着ヘッド４０が上方の退避位置にある状態で、糸束２０が加工ベッド３０の貫通孔３１を通って加工ベッド３０の上に所定量突出する。糸束２０の押し上げは、加工ベッド３０の下に設けられた図示されない押し上げチャックにより行われる。突出量は、製造する放射状羽根１０の半径に応じて設定される。糸束２０の突出部は、周囲からの拘束を失って外側へ若干広がった状態になる。
【０００７】
糸束２０が加工ベッド３０の上に所定量突出すると、溶着ヘッド４０が振動しながら下降することにより、突出部を形成する糸材２１が、溶着ヘッド４０の先端部により周囲へ均等に押し広げられる。そして、溶着ヘッド４０が更に下降を続けることにより、最終的には、溶着ヘッド４０の溶着面４１により、放射状に開いた糸材２１の中心部周囲が、加工ベッド３０表面の貫通孔３１周囲に押し付けられる。これにより、糸束２０の突出部における糸材２１は、周囲へ直角に折れ曲がり、放射状に開くと共に、放射状に開いた糸材２１の中心部周囲が、溶着ヘッド４０先端の溶着面４１により溶着される。溶着ヘッド４０の振動は、糸材２１を周囲へ均等かつスムーズに開放するのに寄与する。
【０００８】
溶着と同時に、溶着ヘッド４０先端の溶着面４１が、加工ベッド３０の貫通孔３１周囲に形成された環状刃部３２に向かって押圧される。これにより、放射状に開いた糸材２１の中心部周囲の環状溶着部２２の内側が円形に切断除去され、放射状羽根１０が完成すると共に、その放射状羽根１０が糸束２０から分離される。そして、環状溶着部２２が放射状羽根１０におけるディスク状の環状コア部１１となる。
【０００９】
環状溶着部２２から分離された糸束２０の先端部は溶着に伴って硬化している。この硬化部２３を除去しながら、糸束２０の押し上げ、押し広げ、溶着、分離を繰り返すことにより、放射状羽根１０が連続的に製造される。
【００１０】
この製法の利点は、放射状羽根１０における環状コア部１１（環状溶着部２２）の形成と同時に、放射状羽根１０と糸束２０との切り離しが行われるため、工程数が少なく、生産性が高いことであるが、その切り離しが加工ベッド３０の環状刃部３２と、溶着ヘッド４０先端の溶着面４１とで行われるために、次のような問題がある。糸束２０における糸量が少ないと、溶着初期に溶着ヘッド４０の溶着面４１が環状刃部３２に当たり、その周囲の糸材２１に十分な圧力が付与されない。その結果、溶着不良が生じる。反対に、糸束２０における糸量が多いと、刃部周囲の糸材２１に十分な圧力が付与され、溶着は良好となるものの、溶着末期に至っても溶着面４１が環状刃部３２に当接しないため、切り離し不良が生じる。すなわち、この製法では、環状刃部３２の高さや糸束２０における糸量との関係などの不確定要因が多くあるため、製造の安定性に問題があり、不良品の発生率が高い。
【００１１】
特許文献３には、１枚の放射状羽根１０における糸量を多くするために、加工ベッド３０上で製造された放射状羽根１０を加工ベッド３０上に固定したまま、その放射状羽根１０の環状コア部１１（環状溶着部２２）の内側に再度糸束２０を通して、放射状羽根１０の上に放射状羽根１０を一体的にすることにより、放射状羽根１０における糸量を２倍、３倍と増加させる方法が開示されているが、この方法でも放射状羽根部１０と糸束２０の切り離しは、特許文献２に記載された方法により行われている。
【００１２】
なお、放射状羽根１０と糸束２０との切り離しが確実に行われる方法として、図８に示すように、溶着後に溶着ヘッド４０とは別の打ち抜き用治具５０を使用するものは、特許文献４により提示されているが、放射状羽根１０と糸束２０との切り離しが、溶着工程の後に行われるために、生産性が低いという本質的問題がある。図７中の６０は、溶着の際に周囲へ広げた糸材２１を加工ベッド３０の貫通孔周囲に押し付けて固定するための押さえ治具である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特許第３６４６１１８号公報
【特許文献２】特許第４０００３５５号公報
【特許文献３】特開２００８−２３９号方向
【特許文献４】特許第３９８１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、放射状羽根を連続的に製造するに当たり、放射状羽根の形成完了より前に放射状羽根の糸束からの分離を完了することにより、生産性の向上を図る放射状羽根製造方法及び製造装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、放射状羽根の糸束からの分離に使用する治具の寿命が長く、メンテナンスコストも安価な放射状羽根製造方法及び製造装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、前述した生産性の向上と羽根分離コストの低さとにより製品のコストダウンを可能とする放射状羽根製造方法及び製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の放射状羽根製造方法は、加工ベッドに設けられた貫通孔から糸束が加工ベッド上に突出し、糸束を形成する多数本の糸材が貫通孔周囲へ放射状に開いた状態で、その中心部周囲を溶着ヘッドにより貫通孔周囲に押し付けで溶着することにより放射状羽根を製造する放射状羽根製造方法において、加工ベッドの貫通孔内を中心線方向に往復移動し内側を前記糸束が通過する糸束ガイド兼用の可動スリーブを使用し、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着するときに前記可動スリーブを退避位置から環状先端部が溶着ヘッド先端の溶着面に当接する分離位置まで移動させることにより、環状溶着部を形成途中に前記環状先端部にて糸束から分離するものである。
【００１８】
本発明の放射状羽根製造装置は、加工ベッドに設けられた貫通孔から糸束が加工ベッド上に突出し、糸束を形成する多数本の糸材が貫通孔周囲へ放射状に開いた状態で、その中心部周囲を溶着ヘッドにより貫通孔周囲に押し付けで溶着する放射状羽根製造装置であって、加工ベッドの貫通孔内を中心線方向に往復移動し内側を前記糸束が通過する糸束ガイドを兼ねた可動スリーブであり、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着するときに退避位置から環状先端部が溶着ヘッド先端の溶着面に当接する分離位置まで移動して環状溶着部を形成途中に糸束から分離する可動スリーブ方式の分離治具を具備している。
【００１９】
本発明の放射状羽根製造方法及び製造装置においては、糸束が通過する貫通孔の内側に移動可能に設けた糸束ガイド兼用の可動スリーブが、加工ベッド上の貫通孔周囲に形成された放射状羽根と糸束の分離に使用される。この可動スリーブ状の分離治具は、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着するときに、退避位置から分離位置へ移動して、環状先端部により環状溶着部を形成途中に糸束から分離する。溶着工程と重複したタイミングで分離工程を行い、少なくとも放射状羽根の形成完了までに放射状羽根の糸束からの分離を終えるので、分離による生産性の低下は生じない。
【００２０】
溶着工程と分離工程の経時的関係については、加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲が溶着工程で溶融することを分離に利用するので、両工程は自ずと重複することになり、詳細なタイミングまで限定するものではないが、分離開始、すなわち分離治具が分離位置へ移動する時期は溶着工程の開始より後が好ましく、分離終了、すなわち分離治具が分離位置から離れる時期は溶着工程の終了より前が好ましい。溶着工程中は加工ベッド上で貫通孔周囲に開いた多数本の糸材の中心部周囲が溶着ヘッドで固定されているので、この間に分離を開始し終了するのが作業の確実性、作業時間短縮の上から好ましいのである。
【００２１】
なお溶着工程は、厳密には溶融期（溶着ヘッドによる押圧中で発振中）と固化期（溶着ヘッドによる押圧中で発振停止期）とからなる。溶着工程中に分離を行うとは、分離開始を溶融期に、分離終了を固化期に行うということでる。
【００２２】
また、溶着は溶着ヘッドにより、分離は加工ベッド及び溶着ヘッドから独立した可動スリーブ方式の分離治具により行うので、確実な溶着を行いつつ、糸束における糸量に関係のない確実な分離を行うことができる。このため、分離不良、溶着不良といった不良品が生じない。
【００２３】
振動中の溶着ヘッドに刃物を当接させると、刃物は硬く脆いために欠落を生じる。可動スリーブ方式の分離治具は、振動中の溶着ヘッドに当接させても欠落を生じないように材質等に工夫を講じている。振動中の溶着ヘッドに当接させて欠落を生じない点で、可動スリーブ方式の分離治具は刃物ではない。刃物を使用せず、欠落が生じない分離治具を使用し、しかも、その分離治具は刃物のような切れ味の低下による交換の必要もないので、交換頻度等が低い。これらのために、治具コストを低く抑えることができ、この点からも本発明は経済性に優れる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の放射状羽根製造方法及び製造装置は、加工ベッド上の貫通孔周囲に放射状に開いた多数本の糸材の中心部周囲を溶着し、溶着部を糸束から分離する際に、その分離を溶着ヘッドから独立した可動スリーブ方式の分離治具により、羽根形成完了より前に糸束との分離を終え、分離工程が工程数を増加させないようにしたので、生産性が高いと同時に、製造の安定性が高く、不良品の発生率を低くすることができ、更には分離治具の経済性にも優れる。これらのために、本発明の放射状羽根製造方法及び製造装置は、放射状羽根の製造コスト低減に多大の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態を示す放射状羽根製造方法の第１工程の説明図である。
【図２】同放射状羽根製造方法の第２工程の説明図である。
【図３】同放射状羽根製造方法の第３工程の説明図である。
【図４】同放射状羽根製造方法の第４工程の説明図である。
【図５】同放射状羽根の製造方法における溶着工程と分離工程の経時的関係を示すタイミングチャートである。
【図６】放射状羽根の構造を示す平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図７】従来の放射状羽根製造方法の説明図である。
【図８】従来の別の放射状羽根製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
放射状羽根製造装置は、図１〜図４に示すように、ナイロン樹脂系の糸材２１を束ねて形成された糸束２０から、放射状羽根１０を製造する。この製造のために、製造装置は水平な加工ベッド３０と、その上に垂直に設置された円柱形状状の溶着ヘッド４０と、加工ベッド３０内に組み込まれた可動スリーブ方式の分離治具７０とを備えている。
【００２８】
加工ベッド３０には、糸束２０が通過する垂直で断面円形の貫通孔３１が設けられている。貫通孔３１は、分離治具７０のガイド孔を兼ねており、上段の小径部３１ａと下段の大径部３１ｂとの２段構造である。小径部３１ａ及び大径部３１ｂの各内径及び各長さについては後で詳しく説明する。
【００２９】
加工ベッド３０の貫通孔３１上に同心状に垂直配置された円柱状の溶着ヘッド４０は、図示されないシリンダー方式の駆動機構により中心線方向に昇降駆動され、より詳しくは、溶着ヘッド４０は上方の退避位置と下方の溶着位置との間を往復駆動される。この溶着ヘッド４０は、超音波振動による溶着を行う超音波方式の溶着ホーンであり、図示されない超音波振動子により発振駆動される。溶着ヘッド４０の先端面は円形の溶着面４１である。
【００３０】
可動スリーブ方式の分離治具７０は、加工ベッド３０の貫通孔３１内に摺動可能に挿入された垂直な円筒体であり、貫通孔３１の小径部３１ａ内を摺動する上段の小径部７１ａと、貫通孔３１の大径部３１ｂ内を摺動する下段の大径部７１ｂとからなる。分離治具７０内は、糸束２０を通過させるガイド孔７２である。小径部７１ａは薄肉の円筒体であり、その外径はガイド孔７２の内径より若干大きく設定されている。大径部７１ｂは厚肉の円筒体であり、その外径は小径部７１ａの外径より十分に大きく設定されている。ガイド孔７２の内径は全長にわたって一定である。
【００３１】
貫通孔３１の小径部３１ａは、小径部７１ａのガイド孔であることから、小径部７１ａの内径より僅かに大きい内径を有し、貫通孔３１の大径部３１ｂは、大径部７１ｂのガイド孔であることから、大径部７１ｂの内径より僅かに大きい内径を有する。
【００３２】
前記分離治具７０は、溶着ヘッド４０と同様に、図示されないシリンダー方式の駆動機構により中心線方向に昇降駆動される。退避位置である下限位置では、分離治具７０の小径側の先端面が加工ベッド３０の表面と面一かそれより下に位置し、分離位置である上限位置では、分離治具７０の小径側の先端面が加工ベッド３０の表面より僅かに突出し、より具体的には、その先端面が、溶着位置にある溶着ヘッド４０先端の円形溶着面４１に当接するまで、加工ベッド３０の表面より突出する。
【００３３】
発振中の溶着ヘッド４０に当接しても欠落しないように分離治具７０の材質等に工夫が講じられていることは前述したとおりである。
【００３４】
加工ベッド３０における小径部３１ａ及び大径部３１ｂの各長さは、分離治具７０のこのような昇降動作を阻害しないように設定されている。分離治具７０の小径側の先端面は、リング状の平坦面からなる押圧分離面７３である。
【００３５】
操業では、まず図１に示すように、加工ベッド３０上の溶着ヘッド４０が上方の退避位置にあり、分離治具７０が下方の退避位置にある状態で、分離治具７０のガイド孔７２に糸束２０が下側（裏面側）から上側（表面側）へ刺し通され、加工ベッド３０の下に設けられた押し上げチャックによる押し上げで、加工ベッド３０の上に所定量突出する。突出量は、製造する放射状羽根１０の半径に応じて設定される。
【００３６】
糸束２０が加工ベッド３０の上に所定量突出すると、糸束２０の突出部では周囲からの拘束から解放さることにより、多数本の糸材２１が周囲へ若干広がる。この状態で溶着ヘッド４０が超音波振動をしながら下降を始める。糸束２０の突出部が予めテーパー状に開いているため、及び溶着ヘッド４０が超音波振動しているために、溶着ヘッド４０の下降により、突出部の糸材２１は、図２に示すように、周囲へ更に均等に押し広げられ、最終的には図３に示すように、周囲へ開いた糸材２１が溶着ヘッド４０の溶着面４１により加工ベッド３０表面の貫通孔３１周囲に押し付けられ、溶着ヘッド４０の下降が止まる。停止位置が溶着ヘッド４０の溶着位置である。
【００３７】
溶着ヘッド４０の溶着面４１による押し付けにより、糸束２０の突出部における糸材２１は、周囲へ完全に開き放射状になる。同時に、溶着ヘッド４０が超音波振動していることから、溶着ヘッド４０の溶着面４１により押し付けられた放射状の糸材２１の中心部近傍、すなわち溶着ヘッド４０の溶着面４１と貫通孔３１周囲の加工ベッド３０表面との間に挟まれた環状部分２２の溶融が始まる。環状の溶融部は熱伝達により中心側にも広がる。そして、溶着ヘッド４０が下限の溶着位置に停止した時点で、分離治具７０の上昇が始まり、最終的にはその小径側の先端面（押圧分離面７３）が溶着ヘッド４０の溶着面４１に当接する分離位置まで分離治具７０が上昇を続ける。
【００３８】
分離治具７０のこの上昇動作により、分離治具７０の小径側の先端面（押圧分離面７３）が、放射状糸材２１の溶着ヘッド４０と加工ベッド３０とに挟まれた環状部分２２の内側に突き当たるが、この時点では前述したとおり、環状部分２２からその内側にかけての部分が溶融しているので、分離治具７０の小径側の環状先端部は前記環状部分２２の内側を抵抗なく突き破って溶着ヘッド４０の溶着面４３に当接する。これにより放射状の糸材２１は、前記環状部分２２の内側で糸束２０から分離される。
【００３９】
分離治具７０が上限の分離位置に停止すると、溶着ヘッド４０の超音波振動が停止し、前記環状部分２２の固化が始まり、所定時間後、図４に示すように、溶着ヘッド４０が上方の退避位置へ上昇する。また、溶着ヘッド４０が超音波振動を停止してから上昇を開始するまでの間、すなわち固化期途中に、分離治具７０の下降が始まる。
【００４０】
ここにおける溶着ヘッド４０と分離治具７０の動作関係を示したタイミングチャートが図５である。溶着ヘッド４０の溶着面４３が下限の溶着位置に下降してから再度、上限の退避位置への上昇を始めるまでが溶着工程であり、前半の超音波振動中は溶融期、後半の振動停止期は固化期である。一方、分離治具７０が上限の分離位置に到達してから下降を始めるまでが分離期間である。溶着工程の溶融期に分離治具７０が分離位置に到達し、固化期に分離治具７０が分離位置からの下降を開始するので、溶着工程中に分離工程が完結し、分離工程のための専用期間を必要としないので、生産性が高い。
【００４１】
また、放射状の糸材２１の環状部分２２の内側に続く溶融部を分離治具７０の小径側の環状先端部にて分断し、放射状の糸材２１を糸束２０から機械的に分離するので、糸束２０の糸量に関係なく分離不良は生じない。溶融した環状部分２２の固化期に分離治具７０を下降させるので、環状部分２２の型崩れ、これによる再溶着が生じない。また、放射状に開いた糸材２１を溶着ヘッド４０によって拘束している状態で分離を行うので、分離作業が安定し、この面からも作業が確実となる。環状部分２２は固化して放射状羽根１０の環状ディスク部１１となる。
【００４２】
放射状羽根１０が糸束２０から分離され加工ベッド３０から取り除かれた後、糸束２０の先端部に残る硬化部２３を除去しながら、糸束２０の押し上げ、押し広げ、溶着、分離を繰り返すことにより、放射状羽根１０が連続的に製造される。
【００４３】
特許文献３に記載された、放射状羽根１０の糸量を増加させる方法においても、個々の放射状羽根１０を糸束２０から分離する際に、本発明の放射状羽根製造方法及び製造装置を適用できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４４】
１０  放射状羽根
１１  環状コア部
１２  羽根部
２０  糸束
２１  糸材
２２  環状部分（環状溶着部）
３０  加工テーブル
３１  貫通孔
３１ａ  小径部
３１ｂ  大径部
３２  環状刃部
４０  溶着ヘッド
４１  溶着面
５０  打ち抜き用治具
６０  押さえ治具
７０  分離治具
７１ａ  小径部
７１ｂ  大径部
７２  ガイド孔
７３  環状分離面
【要約】
【課題】  放射状羽根を連続的に製造するに当たり、生産性を高める。製造の安定性を高め、不良品の発生率を下げる。
【解決手段】  加工ベッド３０に設けられた貫通孔３１から糸束２０が加工ベッド３０上に突出し、糸束２０を形成する多数本の糸材２１が貫通孔３１周囲へ放射状に開いた状態で、その中心部周囲を溶着ヘッド４０により貫通孔３１周囲に押し付けで溶着する。加工ベッド３０の貫通孔３１内を中心線方向に往復移動し内側を糸束２０が通過する糸束ガイド兼用の可動スリーブ状の分離治具７０を加工ベッド３０に組み込む。加工ベッド３０上で貫通孔３１周囲に開いた多数本の糸材２１の中心部周囲を溶着するときに、分離治具７０を下方の退避位置から先端環状部が溶着ヘッド４０先端の溶着面４１に当接する分離位置まで上昇させることにより、環状溶着部２２を形成途中に前記先端環状部にて糸束２０から分離する。
【選択図】  図３【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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