(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの中間基材がセットされた射出成形空間に可塑化原料を充填させるためのゲートを備え、一方の前記中間基材に孔部が構成された成形装置であって、
２つの前記中間基材を、互いに対向させつつ、前記射出成形空間に位置決め可能なホルダユニットと、
前記射出成形空間に位置決めされた２つの前記中間基材を、前記ゲートの周囲に向けて押圧することで、前記孔部を前記ゲートに隣接させるための押圧面を有する支持機構と、を備え、
前記ゲートから充填された前記可塑化原料は、前記孔部を通って、２つの前記中間基材の相互間に中間層として構成される成形装置。
【請求項２】
前記ゲートの大きさをＷ１とし、前記孔部の大きさをＷ２とし、前記押圧面の大きさをＷ３とすると、
Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗ３  
なる関係を満足するように設定される請求項１に記載の成形装置。
【請求項３】
前記押圧面から２つの前記中間基材に作用させる圧力をＦ１とし、前記射出成形空間に前記可塑化原料を充填させる際に、前記ゲートを流動する前記可塑化原料の流動圧をＦ２とすると、
Ｆ１＜Ｆ２  
なる関係を満足するように設定される請求項１に記載の成形装置。
【請求項４】
２つの中間基材がセットされた射出成形空間に可塑化原料を充填させるためのゲートを備え、一方の前記中間基材に孔部が構成された成形装置を用いた成形方法であって、
２つの前記中間基材を、互いに対向させつつ、前記射出成形空間に位置決めすることと、
前記射出成形空間に位置決めされた２つの前記中間基材を、押圧面によって、前記ゲートの周囲に向けて押圧することで、前記孔部を前記ゲートに隣接させることと、を含み、
前記ゲートから充填された前記可塑化原料は、前記孔部を通って、２つの前記中間基材の相互間に中間層として構成される成形方法。
【請求項５】
前記ゲートの大きさをＷ１とし、前記孔部の大きさをＷ２とし、前記押圧面の大きさをＷ３とすると、
Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗ３  
なる関係を満足するように設定される請求項４に記載の成形方法。
【請求項６】
前記押圧面から２つの前記中間基材に作用させる圧力をＦ１とし、前記射出成形空間に前記可塑化原料を充填させる際に、前記ゲートを流動する前記可塑化原料の流動圧をＦ２とすると、
Ｆ１＜Ｆ２  
なる関係を満足するように設定される請求項４に記載の成形方法。
【請求項７】
孔部が構成された中間基材を含めて複数種類の前記中間基材を収容可能な収容ユニットと、
前記中間基材を加熱する加熱装置と、
２つの前記中間基材がセットされた射出成形空間に可塑化原料を充填させるためのゲートを備え、一方の前記中間基材に孔部が構成された成形装置と、
前記収容ユニットに収容されている前記中間基材を、前記加熱装置を経由させて前記成形装置まで搬送可能な搬送装置と、を有する成形システムであって、
前記成形装置は、
２つの前記中間基材を、互いに対向させつつ、前記射出成形空間に位置決め可能なホルダユニットと、
前記射出成形空間に位置決めされた２つの前記中間基材を、前記ゲートの周囲に向けて押圧することで、前記孔部を前記ゲートに隣接させるための押圧面を有する支持機構と、を備え、
前記ゲートから充填された前記可塑化原料は、前記孔部を通って、２つの前記中間基材の相互間に中間層として構成される成形システム。
【請求項８】
前記ゲートの大きさをＷ１とし、前記孔部の大きさをＷ２とし、前記押圧面の大きさをＷ３とすると、
Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗ３  
なる関係を満足するように設定される請求項７に記載の成形システム。
【請求項９】
前記押圧面から２つの前記中間基材に作用させる圧力をＦ１とし、前記射出成形空間に前記可塑化原料を充填させる際に、前記ゲートを流動する前記可塑化原料の流動圧をＦ２とすると、
Ｆ１＜Ｆ２  
なる関係を満足するように設定される請求項７に記載の成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、熱可塑性プリプレグ、及び、熱可塑性スタンパブルシートなどの中間基材を用いた成形技術に関する。  
熱可塑性プリプレグとは、例えば、連続繊維を用いた織物（或いは、比較的長い繊維を用いた不織布）に熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の中間基材を指す。熱可塑性スタンパブルシートとは、当該熱可塑性プリプレグを加熱及び加圧しつつ複数枚重ね合わせて成形した中間基材を指す。
【背景技術】
【０００２】
近年、車体重量を軽量化することで燃費の向上を図るべく、金属製部品を、各種の繊維強化樹脂に置き換える取り組みが行われている。繊維強化樹脂としては、例えば、熱可塑性プリプレグや熱可塑性スタンパブルシートなどの中間基材が適用される。特許文献１には、当該中間基材を用いたハイブリッド成形技術が示されている。
【０００３】
ハイブリッド成形技術では、中間基材を加熱して軟化させる。軟化させた中間基材を金型にセットする。金型内においてプレス成形と射出成形とを同時に行う。これにより、一定の強度及び剛性を有する成形品が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７２２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したハイブリッド成形技術では、成形品の強度や剛性を向上させるために、当該成形品を厚肉化させる場合がある。ここで、成形品を厚肉化させる方法として、例えば、中間基材を肉厚化させる方法が想定される。しかし、かかる方法では、当該中間基材を肉厚化させた分だけ、以下のような不具合が生じる。
【０００６】
例えば、肉厚の中間基材を加熱して軟化させる際に、厚さ方向の温度が不均一になったり、或いは、加熱時間が長引いたりする。そうなると、温度の不均一の程度や、加熱時間の程度によっては、成形品の品質を一定に維持することが困難になる。この結果、成形品の歩留りを一定に維持することができなくなってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、品質及び歩留りを一定に維持しつつ、成形品を厚肉化させることで、当該成形品の強度及び剛性を向上させることが可能な成形技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、２つの中間基材６,７がセットされた射出成形空間に可塑化原料を充填させるためのゲート２９を備え、一方の中間基材に孔部６ｈが構成された成形装置であって、２つの中間基材を、互いに対向させつつ、射出成形空間に位置決め可能なホルダユニット３２と、射出成形空間に位置決めされた２つの中間基材を、ゲートの周囲に向けて押圧することで、孔部をゲートに隣接させるための押圧面３３ｓを有する支持機構３３と、を備え、ゲートから充填された可塑化原料は、孔部を通って、２つの中間基材の相互間に中間層として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、品質及び歩留りを一定に維持しつつ、成形品を厚肉化させることで、当該成形品の強度及び剛性を向上させることが可能な成形技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る成形装置が組み込まれた成形システムの構成を概略的に示す斜視図。
【図２】図１の成形装置の断面図。
【図３】金型に中間基材をセットする状態を示す断面図。
【図４】中間基材がプレス成形された状態を示す断面図。
【図５】中間基材に対する射出成形が開始された状態を示す断面図。
【図６】中間基材に対する射出成形が行われている状態を示す断面図。
【図７】射出成形が行われたことで、中間基材を支持する支持部材が引っ込んだ状態を示す断面図。
【図８】変形例に係る成形装置の断面図。
【図９】変形例に係る成形装置の断面図。
【図１０】変形例に係る成形装置において、中間基材に対する射出成形が開始された状態を示す断面図。
【図１１】図１０の成形装置において、射出成形が行われたことで、中間基材を支持する支持部材が引っ込んだ状態を示す断面図。
【図１２】本発明の成形技術で成形された本発明サンプルの画像図。
【図１３】従来の成形技術で成形された従来サンプルの画像図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
「一実施形態」  
「成形システム１の概要」  
図１には、一実施形態に係る成形システム１が示されている。成形システム１は、収容ユニット２と、加熱装置３と、搬送装置４と、成形装置５と、を有している。収容ユニット２は、複数種類の中間基材６,７を収容可能に構成されている。加熱装置３は、かかる中間基材６,７を加熱可能に構成されている。搬送装置４は、収容ユニット２に収容されている中間基材６,７を、加熱装置３を経由させて成形装置５まで搬送可能に構成されている。成形装置５は、中間基材６,７に対してハイブリッド成形を行うことが可能に構成されている。
【００１２】
ここで、中間基材６,７とは、上記した熱可塑性プリプレグ、及び、熱可塑性スタンパブルシートなどの総称を指す。中間基材６,７とは、シート状の形状を有している。ハイブリッド成形とは、かかる中間基材６,７に対して、プレス成形と射出成形とを同時に行う加工法である。以下、成形システム１について具体的に説明する。
【００１３】
「収容ユニット２」  
収容ユニット２は、複数の収容部２ａ,２ｂを有している。図面では一例として、収容ユニット２は、２つの収容部（第１収容部２ａ、第２収容部２ｂ）を有している。２つの収容部（第１収容部２ａ、第２収容部２ｂ）は、異なる種類の中間基材６,７を収容可能に構成されている。例えば、第１収容部２ａには、孔部６ｈ（通路部とも言う）を有する複数の中間基材（以下、第１中間基材６）が一括して収容される。第２収容部２ｂには、孔部（通路部）の無い複数の中間基材（以下、第２中間基材７）が一括して収容される。
【００１４】
孔部（通路部）６ｈは、シート状の第１中間基材６を貫通させて構成されている。この場合、中間基材６,７の輪郭形状としては、例えば、矩形、円形、楕円形、三角形、多角形など任意に設定することができる。図面には一例として、矩形の中間基材６,７が示されている。
【００１５】
ここで、孔部（通路部）６ｈの位置は、第１中間基材６の範囲内のいずれに設定してもよい。図面では一例として、孔部（通路部）６ｈは、第１中間基材６の中央部分に設けられている。孔部（通路部）６ｈの個数は、後述する金型２４（固定型２４ａ、第１金型）のゲート２９の個数に対応させて設定されている。図面では一例として、金型２４（固定型２４ａ、第１金型）に設けられた１個のゲート２９に対応させて、１個の孔部（通路部）６ｈが、第１中間基材６の中央部分に設けられている。孔部（通路部）６ｈの輪郭（断面）形状は、矩形、円形、楕円形、三角形、多角形など任意に設定することができる。図面では一例として、金型２４（固定型２４ａ、第１金型）のゲート２９の輪郭形状に対応させて、円形の孔部（通路部）６ｈが適用されている。
【００１６】
第１収容部２ａは、複数の第１中間基材６を、縦置き姿勢或いは横置き姿勢で収容可能に構成されている。第２収容部２ｂは、複数の第２中間基材７を、縦置き姿勢或いは横置き姿勢で収容可能に構成されている。縦置き姿勢とは、中間基材６,７を垂直方向に立てた状態で水平方向に複数並べた体勢を指す。横置き姿勢とは、中間基材６,７を水平方向に寝かせた状態で垂直方向に複数重ねた体勢を指す。図面では一例として、中間基材６,７が、縦置き姿勢で第１及び第２収容部２ａ,２ｂに収容されている。
【００１７】
「加熱装置３」  
加熱装置３は、複数のヒータ３ａ,３ｂと、ヒータ３ａ,３ｂを制御する制御部（図示しない）と、を有している。図面では一例として、加熱装置３は、２つのヒータ３ａ,３ｂを有している。ヒータ３ａ,３ｂには、加熱部３ｐが設けられている。２つのヒータ３ａ,３ｂは、互いに平行に対向させて配置されている。この状態において、加熱部３ｐは、互いに平行に対向させて位置付けられている。更に、加熱部３ｐの温度は、制御部によって増減変更させることが可能に構成されている。なお、加熱部３ｐの温度、加熱時間については、後述する金型２４において、例えば、プレス成形が可能な程度に設定される。
【００１８】
かかる構成において、後述する搬送装置４によって搬送された中間基材６,７は、２つのヒータ３ａ,３ｂ（加熱部３ｐ）の相互間を経由する。このとき、中間基材６,７は、当該加熱部３ｐによって、その両側から加熱されて温められる。例えば、第１及び第２中間基材６,７は、含浸されている熱可塑性樹脂の溶融温度付近の温度若しくはそれ以上の温度に加熱される。第１及び第２中間基材６,７は、後述する金型２４の成形面（第１成形面２５ａ、第２成形面２６ａ）の温度よりも高温にされる。かくして、温められた中間基材６,７は、搬送装置４によって、後述する成形装置５に搬送される。
【００１９】
「搬送装置４」  
搬送装置４は、クレーン（crane）機構４ａと、移動機構４ｂと、制御機構（図示しない）を有している。制御機構は、クレーン機構４ａと移動機構４ｂを制御可能に構成されている。クレーン機構４ａは、可動シャフト８と、把持機構９と、を備えている。可動シャフト８は、例えば、垂直方向に沿って伸縮可能に制御される。可動シャフト８の基端は、移動機構４ｂに支持されている。移動機構４ｂは、例えば、水平方向に沿って可動シャフト８を移動可能に制御される。
【００２０】
把持機構９は、可動シャフト８の先端に設けられている。把持機構９は、複数のフックを備えている。把持機構（フック）９は、複数の中間基材６,７を同時に把持可能に制御される。ここでは、把持機構（フック）９によって、第１中間基材６と第２中間基材７を１枚ずつ同時に把持する仕様を想定する。
【００２１】
かかる仕様において、例えば、可動シャフト８を水平方向に移動させる。把持機構（フック）９を第１収容部２ａ（或いは、第２収容部２ｂ）の真上に位置付ける。可動シャフト８を伸ばす。これにより、把持機構（フック）９が、第１及び第２中間基材６,７を把持可能となる。
【００２２】
例えば、把持機構（フック）９によって、第１中間基材６を１枚把持する。次に、可動シャフト８を縮めた後、水平方向に移動させる。把持機構（フック）９を第２収容部２ｂの真上に位置付ける。可動シャフト８を伸ばす。把持機構（フック）９によって、第２中間基材７を１枚把持する。かくして、把持機構（フック）９によって、第１中間基材６と第２中間基材７が１枚ずつ把持される。この場合、第１中間基材６と第２中間基材７は、互いに平行に対向させて把持される。
【００２３】
続いて、可動シャフト８を縮める。これにより、把持機構（フック）９と共に、第１及び第２中間基材６,７は、垂直方向に吊り上げられる。この状態で、可動シャフト８を水平方向に移動させる。この後、第１及び第２中間基材６,７を、ヒータ３ａ,３ｂ（加熱部３ｐ）の相互間を経由させる。このとき、ヒータ３ａ,３ｂ（加熱部３ｐ）によって、第１及び第２中間基材６,７を、例えば、プレス成形が可能な程度に加熱する。換言すると、第１及び第２中間基材６,７は、含浸されている熱可塑性樹脂の溶融温度付近の温度若しくはそれ以上の温度に加熱される。第１及び第２中間基材６,７は、金型２４の成形面（第１成形面２５ａ、第２成形面２６ａ）の温度よりも高温にされる。
【００２４】
更に、可動シャフト８を水平方向に移動させる。第１及び第２中間基材６,７が、成形装置５まで搬送される。このとき、第１及び第２中間基材６,７が、把持機構（フック）９から成形装置５に受け渡される。成形装置５において、第１及び第２中間基材６,７に、ハイブリッド成形（プレス成形と射出成形とを同時に行う成形）が行われる。
【００２５】
「成形装置５」  
図１〜図３に示すように、成形装置５は、ベース１０上に設けられている。成形装置５は、射出ユニット５ａと、型締めユニット５ｂと、を有している。成形装置５では、射出ユニット５ａから射出された可塑化材料（溶融された樹脂材料）を、型締めユニット５ｂにおいて冷却・固化させることで、使用目的（用途）に応じた各種の成形品を製造することができる。
【００２６】
「射出ユニット５ａ」  
射出ユニット５ａは、ユニット本体１１と、移動機構１２と、射出構造体１３と、を有している。ユニット本体１１は、移動機構１２によって、予め設定された方向に移動可能に構成されている。射出構造体１３は、ユニット本体１１に連結されている。これにより、射出構造体１３は、ユニット本体１１に追従して移動可能に構成されている。なお、ユニット本体１１には、後述する回転移動装置２０が搭載されている。
【００２７】
移動機構１２は、２本のガイドレール１２ａと、複数のスライダ１２ｂと、駆動部１２ｃと、を備えている。２本のガイドレール１２ａは、互いに平行に対向させて配置されている。ガイドレール１２ａは、後述する型締めユニット５ｂに向かって配置されている。スライダ１２ｂは、ガイドレール１２ａに沿って移動可能に構成されている。スライダ１２ｂは、ユニット本体１１に取り付けられている。これにより、ユニット本体１１は、ガイドレール１２ａに沿って移動可能に構成されている。
【００２８】
駆動部１２ｃは、モータ１４と、ボールネジ１５と、ナット構造体１６と、を備えている。モータ１４は、ベース１０に支持されている。ボールネジ１５は、モータ１４の出力軸（図示しない）に連結されている。ボールネジ１５は、ガイドレール１２ａに沿って平行に配置されている。ナット構造体１６は、ボールネジ１５に螺合されている。ナット構造体１６は、上記したユニット本体１１に連結されている。
【００２９】
かかる駆動部１２ｃにおいて、モータ１４を駆動させる。モータ１４の回転運動は、出力軸を介してボールネジ１５に伝達され、当該ボールネジ１５を回転させる。ボールネジ１５の回転により、ナット構造体１６が、ボールネジ１５に沿って移動する。このとき、ナット構造体１６の移動に追従して、ユニット本体１１がガイドレール１２ａに沿って移動する。
【００３０】
かくして、ユニット本体１１に追従して、射出構造体１３を、後述する型締めユニット５ｂに向けて移動させることができる。これにより、射出構造体１３のノズル１７ａを、型締めユニット５ｂ（即ち、金型２４）のノズルタッチ部３０に隙間なく接触（密着）させることができる。この結果、射出構造体１３のノズル１７ａから射出された可塑化原料が、外部に漏れ出すことは無い。
【００３１】
射出構造体１３は、両端（先端、基端）を有するシリンダ本体１７と、ホッパ１８と、スクリュ１９と、を備えている。シリンダ本体１７には、中空円筒状のシリンダ１７ｓが設けられている。シリンダ１７ｓには、スクリュ１９が回転可能に挿通されている。シリンダ１７ｓは、シリンダ本体１７の基端から先端に亘って連続して構成されている。シリンダ本体１７の基端には、ホッパ１８が設けられている。シリンダ本体１７の先端には、ノズル１７ａが設けられている。
【００３２】
スクリュ１９は、シリンダ１７ｓに沿って連続的に構成されている。スクリュ１９をシリンダ１７ｓに挿通させた状態において、スクリュ１９の先端は、ノズル１７ａに対向して位置付けられている。スクリュ１９の基端は、回転移動装置２０（図２参照）に連結されている。回転移動装置２０は、ユニット本体１１に搭載されている。
【００３３】
回転移動装置２０は、例えば、モータ２０ａと、アクチュエータ２０ｂと、タイミングベルト２０ｃと、を備えている。スクリュ１９の基端には、アクチュエータ２０ｂが連結されている。アクチュエータ２０ｂは、スクリュ１９をシリンダ１７ｓに沿って移動（前進、後退）可能に構成されている。スクリュ１９の基端には、タイミングベルト２０ｃを介してモータ２０ａが連結されている。
【００３４】
ここで、モータ２０ａを駆動させる。モータ２０ａの回転運動は、タイミングベルト２０ｃを介して、スクリュ１９の基端に伝達される。これにより、スクリュ１９を、予め設定された回転状態（例えば、回転数、角速度）で回転させることができる。
【００３５】
なお、シリンダ本体１７には、ヒータ２１が設けられている。ヒータ２１によってシリンダ本体１７を加熱することで、シリンダ１７ｓ内の温度を、予め設定された温度に調整することができる。予め設定された温度としては、例えば、シリンダ１７ｓに投入された原料２２（図２参照）を溶融するのに最適な温度を想定することができる。
【００３６】
「射出ユニット５ａの動作」  
シリンダ１７ｓ内のスクリュ１９を、その先端がノズル１７ａに近接させた状態で回転する。ここで、原料２２（例えば、ペレット状の樹脂材料）をホッパに供給する。原料２２は、当該ホッパ１８を通ってシリンダ１７ｓ内に投入される。
【００３７】
投入された原料２２は、回転するスクリュ１９によって、シリンダ１７ｓの先端（ノズル１７ａ）に向けて搬送される。この間、原料２２は、圧縮されつつヒータ２１によって加熱される。これにより、溶融された原料２２（可塑化原料２２ｐ）となる。かくして、可塑化原料２２ｐは、スクリュ１９の先端に搬送される。
【００３８】
このとき、スクリュ１９の先端に搬送された可塑化原料２２ｐに押されて、スクリュ１９が後退する。そして、スクリュ１９が計量完了位置まで後退する。このとき、スクリュ１９の回転を停止させる。かくして、１個の成形品を成形するのに必要な可塑化原料２２ｐが、シリンダ１７ｓ内（即ち、スクリュ１９の先端とノズル１７ａとの間のシリンダ１７ｓ内）に蓄えられる。
【００３９】
次に、非回転状態のスクリュ１９をノズル１７ａに向けて前進させる。このとき、スクリュ１９の先端から、可塑化原料２２ｐに押圧力が作用する。これにより、可塑化原料２２ｐをノズル１７ａから、シリンダ１７ｓ外（例えば、後述する型締めユニット５ｂの金型２４）に、射出させることができる。この後、例えば、金型２４を冷却する。可塑化材料２２ｐを冷却・固化させる。これにより、使用目的（用途）に応じた各種の成形品が成形される。かくして、金型２４から脱型することで最終的な成形品を得ることができる。
【００４０】
「型締めユニット５ｂ」  
型締めユニット５ｂは、型締め装置２３と、金型２４と、を有している。かかる型締め装置２３は、金型２４を横方向（例えば、水平方向）に型締め可能に構成されている。ここでは、後述する型締め機構２３ｃの一例として、トグル（toggle）機構が適用されている。
【００４１】
型締め装置２３は、固定盤２３ａと、可動盤２３ｂと、型締め機構２３ｃと、複数のタイバー２３ｄと、駆動部２３ｅと、を備えている。固定盤２３ａは、ベース１０に固定されている。可動盤２３ｂは、型締め機構２３ｃに支持されている。タイバー２３ｄは、型締め機構２３ｃと固定盤２３ａとの相互間に亘って配置されている。可動盤２３ｂは、タイバー２３ｄに沿って進退動作可能に構成されている。駆動部２３ｅは、型締め機構２３ｃによる可動盤２３ｂの進退動作を制御可能に構成されている。
【００４２】
金型２４は、固定型（第１型）２４ａと、可動型（第２型）２４ｂと、を備えている。固定型２４ａは、型締め装置２３の固定盤２３ａに支持されている。可動型２４ｂは、型締め装置２３の可動盤２３ｂに支持されている。これにより、固定型２４ａと可動型２４ｂとは、横方向（水平方向）に開閉可能に構成されている。
【００４３】
かかる構成において、図示しない制御部によって駆動部２３ｅを制御して、可動盤２３ｂを後退させる。可動型２４ｂを固定型２４ａから離間させる。これにより、金型２４を開いた状態に維持することができる（図３参照）。これに対して、制御部２３ｅによって型締め機構２３ｃを制御して、可動盤２３ｂを前進させる。可動型２４ｂを固定型２４ａに接近させる。そして、後述する第１分割面２５ｂと第２分割面２６ｂとを互いに接触（密着）させる。これにより、金型２４を閉じた状態（即ち、型締め状態）に維持することができる（図４参照）。
【００４４】
また、固定型（第１型）２４ａは、第１成形面２５ａと、第１分割面２５ｂと、を備えている。可動型（第２型）２４ｂは、第２成形面２６ａと、第２分割面２６ｂと、を備えている。この場合、金型２４（固定型２４ａ、可動型２４ｂ）を横方向（水平方向）に型締めした状態において（図４参照）、第１分割面２５ｂと第２分割面２６ｂとは、互いに隙間なく接触（密着）する。かかる型締め状態において、第１成形面２５ａと第２成形面２６ａとで囲まれた空間領域には、１つの射出成形空間（射出成形領域）２７が構成されている。
【００４５】
更に、金型２４（型締めユニット５ｂ）は、充填機構を備えている。充填機構は、かかる射出成形空間（射出成形領域）２７に可塑化材料２２ｐ（溶融された樹脂材料）を充填可能に構成されている。ここでは一例として、充填機構は、固定型（第１型）２４ａに設けられている。充填機構（固定型２４ａ）は、射出流路２８と、ゲート２９と、ノズルタッチ部３０と、を備えている。なお、射出流路２８は、特に図示しないが、スプルー、及び、ランナーを含めて構成されている。
【００４６】
ゲート２９は、固定型２４ａの第１成形面２５ａに沿って構成されている。即ち、ゲート２９は、第１成形面２５ａに隣接して構成されている。ノズルタッチ部３０は、上記した射出構造体１３（ノズル１７ａ）の先端部に沿った輪郭形状を有している。ノズルタッチ部３０は、固定型２４ａの取付面２４ｓに構成されている。取付面２４ｓは、第１成形面２５ａとは反対側に対向した部分に構成されている。
【００４７】
射出流路２８は、第１成形面２５ａから取付面２４ｓに亘って固定型２４ａを貫通させて構成されている。即ち、射出流路２８は、ゲート２９とノズルタッチ部３０とを相互に連通可能に構成されている。これにより、射出構造体１３（ノズル１７ａ）から射出された可塑化材料２２ｐ（溶融された樹脂材料）を、射出流路２８を通って、上記した射出成形空間（射出成形領域）２７に充填させることができる。
【００４８】
ところで、固定型２４ａは、上記した取付面２４ｓを型締め装置２３の固定盤２３ａに固定させることで、当該固定盤２３ａに支持される。そこで、固定盤２３ａには、開口部３１が構成されている。開口部３１は、固定盤２３ａを貫通させて構成されている。開口部３１は、上記したノズルタッチ部３０に対向させて配置されている。これにより、ノズルタッチ部３０は、開口部３１を介して、外部に露出された状態となる。この結果、射出構造体１３（ノズル１７ａ）の先端部を、スムーズかつ安全に、ノズルタッチ部３０に接触（密着）させることができる（図２、図４参照）。
【００４９】
「主要成形技術（ホルダユニット３２、支持機構３３）」  
「ホルダユニット３２」  
成形装置５（具体的には、金型２４）は、ホルダユニット３２を有している。ホルダユニット３２は、上記した搬送装置４によって搬送された第１及び第２中間基材６,７を受け取って保持可能に構成されている。
【００５０】
ホルダユニット３２は、金型２４を開いた状態（図３参照）において、第１中間基材６と第２中間基材７を、互いに平行に対向（隣接）させつつ、金型２４内に保持可能に構成されている。即ち、ホルダユニット３２は、互いに平行に対向配置（隣接）させた第１中間基材６と第２中間基材７を、固定型（第１型）２４ａと可動型（第２型）２４ｂとの間に位置決め可能に構成されている。換言すると、ホルダユニット３２は、第１中間基材６の孔部（通路部）６ｈをゲート２９に対向させて整列させるように、互いに平行に対向配置（隣接）させた第１中間基材６と第２中間基材７を金型２４内に保持可能に構成されている。
【００５１】
ホルダユニット３２は、複数の第１ホルダ３２ａを備えている。第１ホルダ３２ａは、固定型（第１型）２４ａに設けられている。第１ホルダ３２ａは、第１成形面２５ａから突没自在に構成されている。第１ホルダ３２ａは、第１中間基材６を保持可能に構成されている。
【００５２】
ホルダユニット３２は、複数の第２ホルダ３２ｂを備えている。第２ホルダ３２ｂは、可動型（第２型）２４ｂに設けられている。第２ホルダ３２ｂは、第２成形面２６ａから突没自在に構成されている。第２ホルダ３２ｂは、第２中間基材７を保持可能に構成されている。
【００５３】
ここで、保持方法としては、例えば、第１及び第２中間基材６,７を第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂに吸着させて保持する方法、第１及び第２中間基材６,７を第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂに引っ掛けて保持する方法、或いは、第１ホルダ３２ａと第２ホルダ３２ｂとで第１及び第２中間基材６,７を挟み込んで保持する方法など、既存の方法を適用することができる。
【００５４】
かかる構成によれば、金型２４を開いた状態（図３参照）において、第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂを、固定型（第１型）２４ａと可動型（第２型）２４ｂとの相互間に向けて突出させる。これにより、第１及び第２中間基材６,７が、金型２４内に保持される。続いて、上記した型締め機構２３ｃによって可動型２４ｂを固定型２４ａに接近させるタイミングに同期して、第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂを引っ込める。
【００５５】
そして、金型２４を閉じた状態（図４参照）において、第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂを、固定型（第１型）２４ａ及び可動型（第２型）２４ｂの内部に格納する。このとき、第１及び第２ホルダ３２ａ,３２ｂは、射出成形空間（射出成形領域）２７を回避した位置に格納される。かくして、第１及び第２中間基材６,７が、金型２４の射出成形空間（射出成形領域）２７にセットされる。同時に、第１及び第２中間基材６,７には、第１及び第２成形面２５ａ,２６ａによってプレス成形が施される。
【００５６】
「支持機構３３」  
成形装置５（具体的には、金型２４）は、更に、支持機構３３を有している。支持機構３３は、金型２４を閉じた状態（図４参照）において、金型２４の射出成形空間（射出成形領域）２７にセットされた第１及び第２中間基材６,７を、ゲート２９の周囲の第１成形面２５ａに向けて押圧することで、孔部（通路部）６ｈをゲート２９に隣接させることが可能に構成されている。
【００５７】
支持機構３３は、例えば、支持部材３３ａと、バネ構造体３３ｂと、ガイド凹部３３ｃと、を備えている。  
支持部材３３ａは、平坦状の押圧面３３ｓを有している。押圧面３３ｓの輪郭形状は、例えば、矩形、円形、楕円形、三角形、多角形など任意に設定することができる。図面では一例として、ゲート２９の輪郭形状に対応させて、円形の押圧面３３ｓを有する支持部材３３ａが適用されている。なお、押圧面３３ｓは、平坦状に限らず、成形品の形状や第２成形面２６ａの形状にあわせて、例えば、曲面状や凹凸面状としてもよい。
【００５８】
ここで、押圧面３３ｓの大きさ（例えば、直径、表面積）は、孔部（通路部）６ｈの大きさ（例えば、直径、開口面積）、及び、ゲート２９の大きさ（例えば、直径、開口面積）よりも大きく設定されている。この場合、孔部（通路部）６ｈの大きさ（例えば、直径、開口面積）は、ゲート２９の大きさ（例えば、直径、開口面積）よりも大きく設定してもよいし、或いは、相互に同一の大きさに設定してもよい。  
即ち、ゲート２９の大きさをＷ１とし、孔部（通路部）６ｈの大きさをＷ２とし、押圧面３３ｓの大きさをＷ３とすると、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗ３  なる関係を満足するように設定する（図３参照）。
【００５９】
バネ構造体３３ｂとしては、例えば、圧縮コイルばね、スプリングなどを適用することができる。この場合、バネ構造体３３ｂのバネ力（弾性力、押圧力）は、上記した充填機構（２８,２９,３０）によって可塑化原料２２ｐを射出成形空間（射出成形領域）２７に充填する状態において、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐの流動圧よりも小さく設定されている。  
即ち、バネ構造体３３ｂのバネ力（弾性力、押圧力）をＦ１とし、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐの流動圧をＦ２とすると、Ｆ１＜Ｆ２なる関係を満足するように設定する。なお、Ｆ１は、上記した押圧面３３ｓから第１及び第２中間基材６,７に作用させる圧力として規定される。
【００６０】
ガイド凹部３３ｃは、第２成形面２６ａ（金型２４、可動型２４ｂ）を一部窪ませて構成されている。図面では一例として、ガイド凹部３３ｃは、ゲート２９に対向する第２成形面２６ａの一部に設けられている。ガイド凹部３３ｃは、支持部材３３ａとバネ構造体３３ｂを格納可能な大きさを有している。これにより、支持部材３３ａ（押圧面３３ｓ）は、常に、ゲート２９に対して平行に対向した姿勢に位置決めされている。
【００６１】
ここで、バネ構造体３３ｂの弾性力に抗して支持部材３３ａをガイド凹部３３ｃに押し込む。これにより、支持部材３３ａの押圧面３３ｓが、第２成形面２６ａと同一平面上に位置付けられる（図６参照）。一方、かかる押込力を解除する。バネ構造体３３ｂの弾性力によって、支持部材３３ａの一部がガイド凹部３３ｃ（即ち、第２成形面２６ａ）から突出する。これにより、押圧面３３ｓが、ゲート２９に向けて突出させた状態に位置付けられる（図３参照）。
【００６２】
「主要成形技術（ホルダユニット３２、支持機構３３）の作用」  
図４〜図７に示すように、本実施形態の成形技術において、ホルダユニット３２（第１ホルダ３２ａ、第２ホルダ３２ｂ）によって、第１及び第２中間基材６,７を、金型２４の射出成形空間（射出成形領域）２７にセットする。このとき、金型２４は、閉じた状態となる（図４〜図５参照）。
【００６３】
かかる状態において、第２成形面２６ａから突出した支持部材３３ａの押圧面３３ｓによって、第１及び第２中間基材６,７は、ゲート２９の周囲の第１成形面２５ａに向けて押圧される。このとき、押圧面３３ｓから第１及び第２中間基材６,７には、バネ構造体３３ｂのバネ力（弾性力、押圧力）が作用する。
【００６４】
これにより、第１及び第２中間基材６,７は、ゲート２９の周囲の第１成形面２５ａに対して、隙間なく接触（密着）する。このとき、第１中間基材６の孔部（通路部）６ｈが、ゲート２９に隣接させて位置決めされる。換言すると、孔部（通路部）６ｈと、ゲート２９とが、互いに整列し、かつ、互いに隣り合った位置関係を維持しつつ対向配置される。
【００６５】
ここで、充填機構（２８,２９,３０）によって可塑化原料２２ｐを射出成形空間（射出成形領域）２７に充填する。このとき、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐは、第１中間基材６と第１成形面２５ａとの隙間に向かって、矢印方向Ｔ１（図５参照）に流れ込もうとする。
【００６６】
ところで、押圧面３３ｓから押圧力により、第１中間基材６は、第１成形面２５ａに接触（密着）している。このため、中間基材６と第１成形面２５ａとの隙間に流れ込もうとする可塑化原料２２ｐは、第１成形面２５ａによって熱が奪われる。これにより、当該隙間に流れ込もうとする可塑化原料２２ｐは、短時間のうちに冷却され、粘度が高く流動性が低下した状態若しくは固化状態となる。この結果、当該隙間に可塑化原料２２ｐが流れ込み難くなる。
【００６７】
一方で、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐは、第１中間基材６と第１成形面２５ａとの隙間に流れ込もうとするのと同時に、孔部（通路部）６ｈを介して露出した第１中間基材６と第２中間基材７との隙間に向かって、矢印方向Ｔ２（図５参照）に流れ込もうとする。
【００６８】
第１中間基材６と第２中間基材７との接触面の温度は、当該接触面が第１成形面２５ａ及び押圧面３３ｓからそれぞれの中間基材６、７の厚さ分だけ離れているため、押圧面３３ｓから押圧力を受けても短時間のうちに下がることはない。このため、当該接触面の隙間に可塑化原料２２ｐが流れ込み易くなる。
【００６９】
これにより、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐは、第１中間基材６と第１成形面２５ａとの隙間に流れ込むこと無く、第１中間基材６と第２中間基材７との隙間に流れ込む。このとき、熱が奪われることが無いため、可塑化原料２２ｐは、途切れること無くスムーズに当該隙間に流れ込む。
【００７０】
この後、当該隙間に流れ込む可塑化原料２２ｐの流動量が増加する。やがて、可塑化原料２２ｐの流動圧Ｆ２が、バネ構造体３３ｂのバネ力（弾性力、押圧力）Ｆ１を上回る。そうすると、かかる流動圧Ｆ２によって、支持部材３３ａが、バネ構造体３３ｂの弾性力に抗して、ガイド凹部３３ｃに押し込まれる。これにより、第１中間基材６と第２中間基材７との接触面が順次離間して、可塑化原料２２ｐの流路、言い換えれば、射出成形空間（射出成形領域）２７が形成される（図７参照）。かくして、支持部材３３ａの押圧面３３ｓが、第２成形面２６ａと同一平面上に位置付けられる（図６参照）。
【００７１】
この後、可塑化材料２２ｐを冷却・固化させる。これにより、使用目的（用途）に応じた各種の成形品が成形される。例えば、２枚の中間基材６,７の相互間に射出層２２ｓが構成された成形品を形成することができる（図１２参照）。かくして、金型２４から脱型することで最終的な成形品を得ることができる。
【００７２】
「一実施形態の効果」  
本実施形態によれば、金型２４の射出成形空間（射出成形領域）２７にセットされた第１及び第２中間基材６,７を、支持機構３３によって、ゲート２９の周囲の第１成形面２５ａに向けて押圧する。これにより、孔部（通路部）６ｈをゲート２９に隣接させる。かかる状態で、可塑化原料２２ｐを射出成形空間（射出成形領域）２７に充填する。更に、ゲート２９の大きさをＷ１とし、孔部（通路部）６ｈの大きさをＷ２とし、押圧面３３ｓの大きさをＷ３とすると、Ｗ１≦Ｗ２＜Ｗ３  なる関係を満足するように設定する。更に、バネ構造体３３ｂのバネ力（弾性力、押圧力）をＦ１とし、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐの流動圧をＦ２とすると、Ｆ１＜Ｆ２なる関係を満足するように設定する。
【００７３】
これにより、２枚の中間基材６,７の相互間に射出層２２ｓ（図１２参照）が構成された成形品を形成することができる。この場合、薄肉の中間基材６,７で射出層２２ｓをサンドイッチさせた構造により、完成品の品質及び歩留りを一定に維持しつつ、強度及び剛性を向上させることができる。
【００７４】
「一実施形態の効果の実証データ」  
上記した本実施形態の成形技術によれば、図１２に示すように、２枚の中間基材６,７の相互間に射出層２２ｓが構成された成形品を形成することができる。これに対して、２枚の中間基材６,７の一方に孔部（通路部）を構成してはいるものの、本実施形態に係る支持機構３３を採用しなかった仕様では、図１３に示すように、２枚の中間基材６,７と、射出層２２ｓとが、別々の領域に分離した成形品となった。図１３の成形品では、完成品の品質及び歩留りを一定に維持することができないだけでなく、強度及び剛性の向上を図ることもできない。
【００７５】
「第１変形例」  
上記した実施形態では、金型２４を横方向（水平方向）に型締め可能な型締め装置２３（型締め機構２３ｃ）を有する型締めユニット５ｂを想定したが、これに代えて、例えば図８に示すように、金型２４を縦方向（例えば、垂直方向）に型締め可能な型締め装置２３（型締め機構２３ｃ）を有する型締めユニット５ｂを適用してもよい。その他の本変形例の構成、並びに、その作用効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００７６】
「第２変形例」  
本変形例は、上記した第１変形例の改良である。ここでは、射出ユニット５ａに、オンラインブレンド機能が付加されている。その他の構成、並びに、その作用効果は、上記した第１変形例と同様である。以下、オンラインブレンド機能について説明する。
【００７７】
射出ユニット５ａは、上記した射出構造体１３と、オンラインブレンド構造体３４と、を備えている。オンラインブレンド構造体３４は、長尺の連続繊維３５と、原料２２とを混ぜ合わせることが可能に構成されている。オンラインブレンド構造体３４は、第２シリンダ本体３６と、第２スクリュ３７と、連続繊維供給部３８と、を備えている。
【００７８】
第２シリンダ本体３６には、中空円筒状の第２シリンダ３６ｓが設けられている。第２シリンダ３６ｓには、第２スクリュ３７が回転可能に挿通されている。第２シリンダ３６ｓは、第２シリンダ本体３６の基端から先端に亘って連続して構成されている。第２シリンダ本体３６の基端には、ホッパ１８が設けられている。第２シリンダ本体３６には、ヒータ３９が設けられている。
【００７９】
ヒータ３９によって第２シリンダ本体３６を加熱することで、第２シリンダ３６ｓ内の温度を、予め設定された温度に調整することができる。予め設定された温度としては、例えば、第２シリンダ３６ｓに投入された原料２２と、第２シリンダ３６ｓ内で切断された連続繊維３５とを溶融させて混ぜ合わせるのに最適な温度を想定することができる。
【００８０】
第２シリンダ本体３６の先端は、シリンダ本体１７に連結されている。例えば、第２シリンダ本体３６の先端と、シリンダ本体１７とは、連結部４０を介して、相互に連結されている。連結部４０には、連結通路４０ａが設けられている。このため、第２シリンダ３６ｓは、当該連結通路４０ａを介して、シリンダ１７ｓに連通させて接続されている。
【００８１】
第２スクリュ３７は、第２シリンダ３６ｓに沿って連続的に構成されている。第２スクリュ３７を第２シリンダ３６ｓに挿通させた状態において、第２スクリュ３７の先端は、連結部４０に対向して位置付けられている。第２スクリュ３７の基端は、駆動機構４１に連結されている。駆動機構４１は、第２スクリュ３７の回転状態（例えば、回転数、角速度）を制御可能に構成されている。
【００８２】
ここで、連続繊維供給部３８は、原料２２の搬送方向で見てホッパ１８の下流側に設けられている。連続繊維供給部３８から第２シリンダ３６ｓに供給された連続繊維３５は、回転する第２スクリュ３７によって切断される。切断された連続繊維３５は、第２スクリュ３７の回転によって、原料２２と混ぜ合わされる。更に、ヒータ３９で加熱されることで、連続繊維３５と原料２２とは、互いに可塑化されてブレンドされる。かくして、射出構造体１３は、当該ブレンド材を、予め設定されたタイミングで金型２４に射出可能となる。
【００８３】
以上、本変形例によれば、強化繊維を含有した可塑化原料２２ｐを成形することができる。これにより、成形品の強度を向上させることができる。この場合、予め強化繊維が含有されたペレットを原料２２とする仕様に比べて、成形に要するコストを低減することができる。なお、オンラインブレンド構造体３４は、上記した一実施形態及び第１変形例だけでなく、後述する第３変形例にも適用可能である。即ち、当該オンラインブレンド機能は、上記した一実施形態の成形システムの射出ユニット５ａにも適用可能であることは言うまでもない。加えて、当該射出ユニット５ａを、例えば、プランジャ式の射出ユニット（特開２０１５−９３４３２号公報参照）としても良い。
【００８４】
「第３変形例」  
上記した実施形態、及び、第１〜第２変形例では、支持部材３３ａと、バネ構造体３３ｂと、ガイド凹部３３ｃと、を備えた支持機構３３を想定したが、これに代えて、例えば図１０〜図１１に示すように、支持部材３３ａと、ピストン４２と、シリンダ４３と、を備えた支持機構３３を適用してもよい。
【００８５】
本変形例に係る支持機構３３において、シリンダ４３は、可動型（第２型）２４ｂを貫通させて構成されている。ピストン４２は、移動（前進、後退）可能にシリンダ４３に挿通されている。ピストン４２の先端には、支持部材３３ａが取り付けられている。ピストン４２の基端は、図示しない駆動機構に連結されている。
【００８６】
かかる構成において、駆動機構によってピストン４２を前進させる。これにより、支持部材３３ａをゲート２９に接近させることができる。これに対して、駆動機構によってピストン４２を後退させる。これにより、支持部材３３ａをゲート２９から離間させることができる。
【００８７】
ここで、ピストン４２の移動（前進、後退）のタイミングは、駆動機構に内蔵されたメモリ（図示しない）に、予め記憶することができる。例えば、駆動機構に圧力センサ（図示しない）を搭載する。圧力センサは、支持部材３３ａ（押圧面３３ｓ）に作用する圧力を検出可能に構成されている。かかる圧力としては、例えば、ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐの流動圧Ｆ２を想定することができる。
【００８８】
本変形例において、第１及び第２中間基材６,７を、金型２４の射出成形空間（射出成形領域）２７にセットする。ピストン４２を前進させる。支持部材３３ａをゲート２９に接近させる。これにより、支持部材３３ａの押圧面３３ｓによって、第１及び第２中間基材６,７を、ゲート２９の周囲の第１成形面２５ａに向けて押圧する。このときの押圧力を仮にＦ１とする（図１０参照）。
【００８９】
ここで、充填機構（２８,２９,３０）によって可塑化原料２２ｐを射出成形空間（射出成形領域）２７に充填する。ゲート２９を流動する可塑化原料２２ｐは、矢印方向Ｔ１,Ｔ２に流れ込もうとする。この場合、矢印方向Ｔ１に流れ込もうとする可塑化原料２２ｐは、冷却されるため、同方向に流れ込み難くなる。
【００９０】
矢印方向Ｔ２の流れは、温度が短時間のうちに下がらず、流動し易いため、途切れること無くスムーズ連続する。この後、当該矢印方向Ｔ２の可塑化原料２２ｐの流動量が増加する。やがて、可塑化原料２２ｐの流動圧Ｆ２が、ピストン４２による押圧力Ｆ１を上回る。このとき、圧力センサからの出力に基づいて、ピストン４２を後退させる。
【００９１】
これにより、可塑化原料２２ｐが、第１中間基材６と第２中間基材７との隙間に流れ込む。このとき、ピストン４２を更に後退させる。そして、支持部材３３ａの押圧面３３ｓを、第２成形面２６ａと同一平面上に位置付ける（図１１参照）。かくして、２枚の中間基材６,７の相互間に射出層２２ｓが構成された成形品が形成される（図１２参照）。  
なお、その他の構成、並びに、作用効果は、上記した実施形態と同様であるため、その説明は省略する。
【００９２】
「第４変形例」  
上記した実施形態、及び、第１〜第３変形例において、第１中間基材６と第２中間基材７は、互いに平行に対向させて配置される仕様を想定している。ここで、例えば、各々の中間基材６,７の形状や特性（特徴）によっては、平行に対向させない仕様、或いは、平行に対向できない仕様も想定される。
【００９３】
しかし、かかる仕様であっても、上記した実施形態、及び、第１〜第３変形例と同様の作用効果を実現することができることは言うまでもない。この場合、例えば、第１中間基材６と第２中間基材７を、上記したホルダユニット３２によって保持した状態において、第１中間基材６と第２中間基材７は、例えば、互いに横断する方向、或いは、互いに交差する方向に配置される仕様となる。
【符号の説明】
【００９４】
１…成形システム、２…収容ユニット、３…加熱装置、４…搬送装置、５…成形装置、
６…第１中間基材、６ｈ…孔部（通路部）７…第２中間基材、２４…金型、
２４ａ…固定型（第１型）、２４ｂ…可動型（第２型）、２５ａ…第１成形面、
２５ｂ…第１分割面、２６ａ…第２成形面、２６ｂ…第２分割面、２９…ゲート、
３２…ホルダユニット、３３…支持機構、３３ａ…支持部材。
【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】
0006368736.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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