(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台１上に回転保持部２、回転支持部３および往復移動部４を直線方向に一列に設置し、回転保持部２は、縮径した内管２０を内部に有する外管８の基部を固定して外管８を水平状態で保持するとともに基台１上に移動可能に定置した支持具１０ａに支持具１０ｂを開閉可能に軸連結して環状体を形成可能な支持具１０には、先端に回転可能な支持ロール１３を設けた複数本のアーム１２を環状体の中心に向け斜めに設けた回転支持部３は、外管８の中間部および／あるいは先端部を支持して回転保持部２と回転支持部３間に外管８および内管２０を回転可能に支持し、回転保持部２に向けて往復移動可能な往復移動部４の移動体１７には、回転保持部２に向けて水平に延長させた長形な支持アーム１８の基部を固定し、支持アーム１８の先端には内管２０の内周面に圧接可能な加圧部材１９を設けた複合管の製造装置と、水平方向に延ばした長形な上下一対の支持アーム２６、２７の先端に回動可能に取り付けた加圧ロール２８、２９により内管２０の長さ方向にそい、かつ、半径方向に向けた複数の縮径用溝２５を形成可能な縮径装置とから成ることを特徴とする複合管の製造設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、外管と内管とを一体的に結合した複合管の製造設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工業、産業等の広い分野においては水、温水、薬液等の各種の液体、ガスのような気体、粉粒状物質等を移送するために鋼管が使用されている。
しかし、鋼管は錆が発生し、長期間の使用によって腐食するものであるために防錆、耐腐食のための処理がなされている。例えば、亜鉛メッキ処理や塗装処理等によって鋼管内に皮膜面を形成し、金属面を保護するようにしているが、鋼管内に気泡を生ずることなく均一な皮膜面を形成することは困難な作業である。更には、液体の流通圧や粉粒状物質の流通摩擦等によって皮膜面が剥がれることがあり、この剥がれた面から金属材が腐食するので長期間の防錆や耐腐食性には優れた効果を有するものではなく、保守、管理に多大の費用を必要としていた。
【０００３】
上記のように錆が発生し、腐食した鋼管は、流通する液体を汚染し、液漏れの原因となるので移送に適するものではない。また、食品や医薬品、化学品の業界では製品原料として各種性状の粉粒状物質を使用しているが、やはり腐食した鋼管を移送用として使用することは衛生および製品管理の面からきわめて不適切である。また、ガスのような気体の場合には、腐食して形成された小さな孔からガス漏れを生ずる危険性を有している。
【０００４】
そこで鋼管（外管）内に防錆、耐腐食性を有する他の材質の金属管（内管）を密に挿入し、外管と内管とを一体的に結合した複合管が提供されている。
従来、外管と内管とを結合する手段としては接着剤を使用することが一般的であり、また、メッキ層等のインサート材を使用する手段が提供されている。その他に機械的加工手段により外管内に内管を包むようにして結合する手段が提供されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
接着剤によって外管と内管とを結合する場合、まず、斜めの状態にした外管を周方向に回転させつつ上端開口部から外管内に接着剤を流し込み、接着剤が外管内の全面に塗布された状態で内管を外管内に嵌め入れる。しかし、この場合、外管の内面や内管の外面等の接合面を研磨、洗浄するための事前作業を必要としていた。
【０００６】
また、外管の内径と内管の外径とにあまり寸法差がない状態、即ち、外管内に内管を無理に嵌め入れることのできる寸法差の場合において外管内に内管を嵌め入れると、内管の先端縁が外管内に塗布した接着剤を剥離することになり、接着、結合は完全なものとはならなかった。
【０００７】
そこで、外管の内径を内管の外径よりも少し大きく形成して外管内に内管を嵌め込みやすくしておき、外管内に上記のようにして接着剤を塗布した後に内管を嵌め入れ、絞り圧延機により外管を絞り圧延し、外管全体を周方向に縮径して外管と内管とを圧接状態として接着、結合することが行われていた。
【０００８】
しかし、内管に対する外管の絞り圧延が均等に行われないと外管と内管との同心位置がずれ、外管と内管との一部に隙間を生じて接着が不十分な状態を生じていた。更に、総じて接着剤による結合は、経時的変化により接着剤が劣化し、外管と内管とが剥離する危険性を有していた。
【０００９】
外管と内管との間にメッキ層のようなインサート材を介在させた場合には、熱間押し出しや熱間加工等により接合するが、内管として熱間加工性に劣る金属材を用いた時には内管に割れを生じたり、外管と内管との変形抵抗の差により完全な結合ができない状態を生じていた。
【００１０】
機械的加工手段により外管と内管とを結合する技術としては、例えば、特開平４−５９１４１号が提供されている。この公知技術は、常温の帯鋼を複数の横軸ロール群１から縦軸ロール５へ移送する過程において徐々に円筒状の鋼管に形成するものである。そして、この鋼管形成過程、即ち、まだ完全に鋼管に形成されず上面が長さ方向にそって開口している状態でこの開口部から内管を鋼管内に導入し、内管と鋼管とを同時に移送しつつ鋼管を縦軸ロール５によって弾圧することにより鋼管の上部開口１２を閉塞し、最終的に外管内に内管を挿入した複合管を形成するものである。この複合管は絞り圧延して小型化し、鋼管と内管とを物理的に固着した後に鋼管の継ぎ目を溶接するものである。
【００１１】
このような機械的工作による場合には、帯鋼を円筒状に形成するために複数の横軸ロールを必要とするとともに上面を開口した円筒体内に内管を入れつつ両者を結合し、かつ、絞り込む手段や溶接手段等を必要とし、装置が大掛かりになり、真円度を維持するのに熟練した技術を必要とし、装置全体のメンテナンスが大変であった。
【００１２】
本発明は、上記する従来の複合管の製造方法や製造技術に鑑み、外管内に縮径加工した内管を嵌め込んだ後に内管を拡径させて外管に対して内管を圧接させ、接着剤やインサート材を使用することなく、簡単に複合管を製造することのできる設備を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明複合管の製造設備は、基台１上に回転保持部２、回転支持部３および往復移動部４を直線方向に一列に設置し、回転保持部２は、縮径した内管２０を内部に有する外管８の基部を固定して外管８を水平状態で保持するとともに基台１上に移動可能に定置した支持具１０ａに支持具１０ｂを開閉可能に軸連結して環状体を形成可能な支持具１０には、先端に回転可能な支持ロール１３を設けた複数本のアーム１２を環状体の中心に向け斜めに設けた回転支持部３は、外管８の中間部および／あるいは先端部を支持して回転保持部２と回転支持部３間に外管８および内管２０を回転可能に支持し、回転保持部２に向けて往復移動可能な往復移動部４の移動体１７には、回転保持部２に向けて水平に延長させた長形な支持アーム１８の基部を固定し、支持アーム１８の先端には内管２０の内周面に圧接可能な加圧部材１９を設けた複合管の製造装置と、水平方向に延ばした長形な上下一対の支持アーム２６、２７の先端に回動可能に取り付けた加圧ロール２８、２９により内管２０の長さ方向にそい、かつ、半径方向に向けた複数の縮径用溝２５を形成可能な縮径装置とから成るものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明製造設備において使用する複合管の製造装置の全体を側面から見た状態を示しており、基台１上には回転保持部２、回転支持部３および往復移動部４が直線方向へ一列に並んだ状態で設置してある。
【００１５】
複合管は外管と、外管内に嵌め入れた内管とからなるものであり、回転保持部２は、外管および外管内に嵌め入れた内管を回転支持部３および往復移動部４に向けて水平状態で保持し、かつ、外管と内管とを円周方向に回転させるものであり、回転保持部２の前部には保持具５が突設してある。
【００１６】
この保持具５は、図２、図３に示すように、前面中央部に嵌合孔６を設けるとともに嵌合孔６に近接して放射方向に締付具７を設けたものであり、嵌合孔６には複合管を形成する外管８の基部を嵌め入れることができる。
【００１７】
外管８を水平状態にしてその基部を嵌合孔６内に嵌め込み、締付具７によって外管８を回りから締め付けることにより外管８の基部は固定され、水平状態で保持されることになる。そして、保持具５は、回転保持部２内に設置した駆動モータ９の駆動軸と直結してあり、駆動モータ９によって保持具５を円周方向に回転させることにより水平状態で保持された外管８も同時に回転することになる。
【００１８】
締付具７としては、例えば、従来の工作機械で使用されているチャックをそのまま使用可能であり、放射方向に複数設けたチャックの先端を外管８の周囲に圧接することにより外管８を締め付け、固定することができる。あるいは、放射方向に設けた複数本のボルトを使用することができる。
【００１９】
即ち、保持具５には、嵌合孔６に近接して放射方向に複数本のボルトを螺挿し、ボルトの先端を外管８の周面に圧接すればよい。結局、外管８を水平状態で保持して回転可能であれば、外管８の固定手段は問うものではない。
尚、外管８の外径に応じて嵌合孔６の大きさが異なる保持具５を使用することができる。
【００２０】
回転支持部３は、前記のように保持具５で水平に保持されている外管８の中間部や先端部等を回転可能に支持するものであり、嵌合孔６と同心状に位置する複数個の支持ロールを有している。即ち、図４に示すように、全体としては環状体を形成可能な一対の支持具１０は、一端において回転可能に軸連結１１してあり、一方の支持具１０ａは基台１上に移動可能に定置し、他方の支持具１０ｂは軸１１を中心にして支持具１０ａに対して開閉可能となっている。
【００２１】
支持具１０ａには二本のアーム１２が、支持具１０ａと支持具１０ｂとにより形成される環状体の中央に向けて斜めの状態で対称に設けてあり、各アーム１２の先端にはそれぞれ回転可能な支持ロール１３が設けてある。また、支持具１０ｂの中央部に設けたアーム１２の先端にも支持ロール１３が設けてある。
【００２２】
図４の解放状態にある支持具１０ｂを閉じて支持具１０ａと支持具１０ｂとの端部間を連結、固定し、環状体の支持具１０を形成すれば、放射方向に位置する３個の支持ロール１２は、保持具５の嵌合孔６と同心状に位置することになる。従って、外管８は保持具５と回転支持部３との間で水平に直線状態で支持されることになる。
【００２３】
尚、支持具１０ａと支持具１０ｂとを環状体に固定するには、例えば、支持具１０ｂの先端に設けたＵ字状のフランジ１４内と、支持具１０ａの先端に設けた固定具１５とで行うことができる。この固定具１５は、一端を支持具１０ａの先端部に上下方向に回転可能に設けた固定用ネジ１６に螺挿してあり、支持具１０ａと支持具１０ｂとの端部を合わせた状態でネジ１６をフランジ１４のＵ字状溝（図示せず）内に入れ、ネジ１６にそって固定具１５を締め付ければよく、固定具１５の下端がフランジ１４の上面に当接して両支持具１０ａ、１０ｂの両端部は固定されることになる（後記する図１３を参照）。あるいは、支持具１０ａと支持具１０ｂとの固定手段は、公知の適宜の器具を使用してもよい。
【００２４】
回転支持部３は、基台１上を保持具５に向けて移動可能とすることにより外管８の長さに応じて定置位置を変えることができる。また、回転支持部３は外管８の長さに応じて複数台設置するようにしてもよい。更に、各アーム１２は、内側への突出長さを変えて支持具１０ａ、１０ｂに固定するようにすれば、外管８の外径に応じて各支持ロール１３の突出位置を決めることができる。
【００２５】
往復移動部４は、基台１上を保持具５に対して往復移動可能な移動体１７と、保持具５に向けて水平に延長させた長形な支持アーム１８とからなっており、移動体１７上に基部を固定した支持アーム１８の先端には加圧部材１９が設けてある。加圧部材１９としては、支持アーム１８を中心にして回転可能な転圧ロールを使用することができる。
【００２６】
支持アーム１８および加圧部材１９は、外管８とほぼ同じ高さに位置しており、加圧部材１９は外管８に嵌め入れた内管内に挿入し、内管の内面に対して圧力を与えるものである。このために、図５に示すように、支持アーム１８は、外管１８および内管２０の直線方向に対して傾斜状態となっており、支持アーム１８を内管２０内に挿入することにより先端の加圧部材１９は内管２０の内面に圧接されることになる。尚、支持アーム１８の傾斜方向は、図示のように内管２０に対して水平方向に限らず上下いずれかの方向に傾斜させてもよい。
【００２７】
移動体１７を往復移動させるには、例えば、公知のボールスクリュウやボールネジ等の回転案内部材２１を使用可能である。即ち、図１、図５に示すように、基台１の側面に水平状態で回転案内部材２１を設け、移動体１７に螺挿した回転案内部材２１の一端を基台１に回転可能に保持するとともに回転案内部材２１の他端は、回転保持部２内に設置した逆転可能な駆動モータ２２の駆動軸に直結しておく。
【００２８】
駆動モータ２２によって回転案内部材２１を一方向に回転させて移動体１７を保持具５の方向に前進させれば、加圧部材１９は内管２０の奥深くまで入り込むことになる。また、回転案内部材２１を他方に回転させることにより移動体１７は後退するようになり、従って、加圧部材１９は内管２０の内面に圧接されつつ引き出されることになる。
【００２９】
尚、符号２３は、回転案内部材２１と平行状に設けた移動案内部材である。この移動案内部材２３は、移動体１７内を貫通して両端が基台１に固定してあり、移動体１７は移動案内部材２３にそって安定した状態で往復移動することができる。あるいは、回転案内部材２３に変え、基台１の上面に設けた移動用溝に移動体１７を嵌め込み、この溝にそって移動させるようにしてもよい。
【００３０】
支持アーム１８は、外管８および内管２０に対して傾斜状に配設した場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、支持アーム１８を内管２０と平行状にするとともに内管２０に対して偏心した位置とすることにより加圧部材１９を内管２０の内面に大して圧接することができる。
【００３１】
また、支持アーム１８を内管２０に対して傾斜させたり、平行状に偏心させた場合において、図７に示すように支持アーム１８の基部を移動体１７の上部に水平方向へ回転可能に軸連結し、支持アーム１８をスプリングのような弾性体２４の引張力あるいは伸弾性によって一方向への押圧習性を与えることにより、加圧部材１９を内管２０の内面に圧接させることができる。
【００３２】
前記において移動体１７を往復移動させるのに、ボールスクリュウやボールネジ等の回転案内部材２１を使用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、循環可能なチェーンを使用することができる。即ち、チェーンを基台１の側面両端に設けたスプロケットに取り付け、一方のスプロケットを逆転可能な駆動モータに直結し、チェーンと移動体１７とを連結しておけばよく、チェーンを一方向に循環させることにより移動体１７を保持具５に向けて前進させ、チェーンを逆方向に循環させることにより移動体１７を後退させることができる。更には、シリンダーによって移動体１７を往復移動させることも可能であり、どのような機構の移動案内部材を使用するかは自由に選択することができる。
【００３３】
複合管の製造装置は上記の構成であり、次に複合管を形成する外管８と内管２０について説明する。
本発明においては、外管８の内径に対して常態では０．１〜０．４ｍｍ位の大きな外径を有する内管２０を使用する。従って、そのままでは内管２０を外管８内に挿入することはできない。そこで、内管２０を外管８内に挿入することができる程度に周方向へ平均に縮径させ、縮径させた内管２０を外管８内に入れ、前記の転圧ロール１９によって内管２０を強制的に拡径させることにより外管８と内管２０とを密に結合させることが可能となる。尚、外管８としては鋼管が使用され、また、内管２０としては防錆や耐腐食性、耐薬品性等の材質、例えば、ステンレス製の管が使用される。
【００３４】
内管２０を縮径させるためには、図８に示すように、内管２０の長さ方向にそって形成した縮径用溝２５を内管２０の円周方向にそって複数本設ければよく、この縮径用溝２５の形成によって内管２０の円周は平均して径が小さくなり、前記のように常態では外管８内に嵌め入れることのできない内管２０を外管８内に嵌め入れることができるようになる。そして、この縮径用の溝２５を形成するために上下一対の加圧ロールからなる縮径装置が使用される。
【００３５】
この縮径装置は、図９および図１０に示すように、基部を固定して水平方向に延ばした長形な上下一対の支持アーム２６、２７の先端にそれぞれ加圧ロール２８、２９を回転可能に取り付け、一方の加圧ロール、例えば、上部の加圧ロール２８の円周加圧面２８ａは、下部の加圧ロール２９の円周加圧溝２９ａ内に入るように形成したものである。
【００３６】
更に、詳細に説明すると、図１１および図１２に示すように、内管２０をその先端側から上下の加圧ロール２８、２９間に水平状態で押し込むと、加圧ロール２８の加圧面２８ａと加圧ロール２９の加圧溝２９ａによって内管２０の長さ方向には縮径用の溝２５が半径方向に向けて凹んだ状態に形成されることになる。
【００３７】
内管２０の全長に縮径用溝２５を形成した後、同じようにして周方向へ複数本の溝２６を形成すればよい。形成すべき縮径用溝２５の幅や深さ、本数等は、内管２０を外管８内に嵌め入れることができれば必要に応じて選択することができるものであり、また、内管２０の外径の大きさや板厚等によっても縮径用溝２５の幅や深さ、本数等を選ぶことができる。
【００３８】
次に、外管８と、この外管８内に嵌め入れることができるように縮径した内管２０とにより複合管を形成する場合について説明する。
作業員が手作業によって外管８内に内管２０を入れる。この場合、外管８と内管２０とは同じ長さを有しているか、内管２０はやや短くなっている。この状態で外管８の端部を回転保持部２の保持具５に形成した嵌合孔６に嵌め込み、締付具７によって固定する。
【００３９】
外管８の中間部および／あるいは先端部等は開放状態にある支持具１０ａ、１０ｂの間に入れ、支持具１０ｂを閉じて支持具１０ａに固定すれば、外管８は保持具５と支持具１０ａ、１０ｂとの間に水平状態で保持されることになる。そして、移動体１７を保持具５に向けて前進させ、加圧部材１９および支持アーム１８を内管２０内に挿入し、加圧部材１９が内管２０の奥端部に達するまで入れる。
【００４０】
そして、駆動モータ９によって保持具５および外管８を周方向に回転させつつ移動体１７を後退させれば、図１３に示すように、内管２０の内面に圧接されている加圧部材１９も回転しつつ引き出されるので、縮径用溝２５は外方向への加圧力によって押しつぶされて偏平状態となり、その分、内管２０は外周方向へ拡径されて外管８の内面に圧接される。
【００４１】
このようにして周方向に形成した複数本の溝２５を全て全長にわたって加圧することにより内管２０は外方向へ拡径状態となり、外管８の内周面と内管２０の外周面とは密着した結合状態となる。このようにして内管２０が全長に渡って加圧部材１９により転圧され、拡径した状態では機械力によっても外管８から引き抜くことはできなくなる。
【００４２】
外管８および内管２０の回転速度は、複合管を構成すべき外管８や内管２０の径の大きさ、内管２０の板厚等によって異なるが、実験によれば極端に遅い低速回転あるいは極端に早い高速回転の場合を除いて自由に選択することができる。
また、加圧部材１９の引出し速度は、外管８および内管２０の回転速度によって任意に選択することができるが、縮径用溝２５を完全に押しつぶし内管２０全周面を拡径することが必要である。尚、加圧部材１９は、転圧ロールに限らず、円形部材を回転することなく支持アーム１８の先端に固定したものであってもよい。
【００４３】
更には、加圧部材１９は内管２０の奥端部から引き出しつつ加圧作業をする場合について説明したが、内管２０の入口端部から奥端部方向へ移動させつつ加圧作業をするようにしてもよい。
【００４４】
上記の説明において外管８および内管２０は、金属製の管を使用した場合であるが、外管８は金属製に変えてプラスチック製の管を使用することができる。
プラスチック製管８内に内管２０を一体的に結合させれば、プラスチック管８を補強し、長期の使用が可能となる。
【００４５】
また、海水を淡水化させるプラントにおいて、海水や淡水を移送するためにグラスファイバー製の管が使用されている。しかし、長年使用していると水圧によって水がグラスファイバーの微細な隙間からしみ出る現象が生じている。このため、管の肉厚を４、５ｍｍの厚さにしているが、これでは管全体が重くなり、取り扱いに不便である。このような時、グラスファイバー製管内に本発明によって内管２０を一体的に結合すれば、グラスファイバー製管の肉厚を薄くすることができ、水漏れも防止できることになる。
【００４６】
【発明の効果】
以上、説明した本発明によれば、常態では外管８内に嵌め入れることのできない内管２０を周方向に縮径させることによって外管８内に挿入することができ、外管８および内管２０を周方向に回転させつつ内管２０の内周面に加圧部材１９を圧接することにより、加圧力で内管２０は外管８の内周面に向けて拡径され、外管８を内管２０とは密に接合され、固着状態となる。
従って、接着剤やロー付け等を使用することなく外管８と内管２０とを一体的に結合させることができる。
【００４７】
基台１上には回転保持部２と回転支持部３および往復移動部４を直線方向に一列に設置し、回転保持部２と回転支持部３との間には内管２０を嵌め入れた外管８を水平状態で保持し、かつ、周方向に回転可能とし、回転保持部２に向けて往復移動可能な往復移動部４の移動体１７には、先端に加圧部材１９を設けた支持アーム１８を回転保持部２に向けて水平に延ばし、加圧部材１９は内管２０の内周面に圧接させつつ内管２０の奥端部から入口端部まで移動可能としてあるので、縮径された内管２０を加圧部材１９の加圧力で拡径するだけで外管８と内管２０とは密着し、結合状態となる。
【００４８】
内管２０を周方向に縮径させるためには、上下一対の加圧ロール２８、２９間に内管２０を通し、内管２０全長に縮径用溝２５を形成することにより可能であり、このような縮径作業は作業員による手作業で短時間で簡単に行うことができるものである。
【００４９】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に使用する装置全体の側面図である。
【図２】  基台上に設置した回転保持部の正面図である。
【図３】  回転保持部の側面図である。
【図４】  回転支持部の開閉可能な一対の支持具を開放した状態の正面図である。
【図５】  外管と内管および転圧ロールを設けた支持アームとの位置関係を示す一部を断面とした平面図である。
【図６】  内管に対して支持アームを偏心状態とした平面図である。
【図７】  内管に対して支持アームを一方向に押圧習性を与えた状態の平面図である。
【図８】  縮径した状態の内管の正面図である。
【図９】  縮径装置の側面図である。
【図１０】  縮径装置の平面図である。
【図１１】  縮径装置の要部の拡大側面図である。
【図１２】  内管を縮径する状態を示す縮径装置の断面図である。
【図１３】  回転保持部と回転支持部間に設けた外管内の内管を転圧ロールによって転圧する状態の正面図である。
【符号の説明】
１    基台
２    回転保持部
３    回転支持部
４    往復移動部
５    保持具
６    外管の嵌合孔
７    外管の締付具
８    外管
９    駆動モータ
１０    支持具
１１    連結軸
１２    アーム
１３    支持ロール
１４    Ｕ字状フランジ
１５    固定具
１６    固定用ネジ
１７    移動体
１８    支持アーム
１９    加圧部材
２０    内管
２１    回転案内部材
２２    駆動モータ
２３    移動案内部材
２４    弾性体
２５    縮径用溝
２６    支持アーム
２７    支持アーム
２８    加圧ロール
２９    加圧ロール
【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】
0004687931.tif 000012
【図１２】
0004687931.tif 000013
【図１３】
0004687931.tif 000014