(57)【要約】【課題】ブロックの張力帯への取り付け作業も一つ一つのブロックを張力帯に嵌め込むといった作業を不要にするとともに、ベルトの製造に要する時間を大幅に短縮し、強度の面でも高く寿命の長いベルトを得ることができる。【解決手段】ブロック２を張力帯３に取り付けた高負荷伝動ベルト１の製造方法において、張力帯保持部３２とブロックを成形するためのキャビティ３３を有した金型３０、３１を用いており、板金製のインサート材８を装着した張力帯３をセットした状態で金型内のキャビティ３３に樹脂を射出することによって、ブロック２を成形すると同時に張力帯３にブロック２を取り付ける。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
張力帯と、該張力帯の長手方向に沿って樹脂材中にインサート材配置したブロックを複数設けた高負荷伝動ベルトの製造方法において、金型は張力帯保持部と、該張力帯保持部に保持された張力帯の所定位置に成形されたブロックが嵌合されるように配置したブロックを成形するためのキャビティを有しており、張力帯を前記張力帯保持部にセットするとともに張力帯に板金製のインサート材を装着した状態で金型内のキャビティに樹脂を射出することによって、ブロックを成形すると同時に張力帯にブロックを取り付ける工程を含むことを特徴とする高負荷伝動ベルトの製造方法。
【請求項２】
インサート材はブロックの強度を補強するための補強部と張力帯に取り付けて固定するための装着部とからなっており、補強部は板金加工を施し、装着部には板金加工を行なっていない請求項１記載の高負荷伝動ベルトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力帯の長手方向に沿って複数のブロックを固定した高負荷伝動ベルトの製造方法および製造装置そして高負荷伝動ベルトに係り、より短い時間で効率よく製造することができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速装置に使用するベルトは、プーリのＶ溝幅を変えることによってプーリに巻きかかる有効径を変化させ変速比を調節する様な変速プーリに巻き掛けて使用するものであり、プーリからの側圧が大きくなるのでベルトは大きな側圧に耐えるものでなくてはならない。また、無段変速の用途以外にも通常のゴムベルトでは寿命が短くなりすぎるような高負荷伝動の用途には特別に高負荷に耐えうるようなベルトを用いる必要がある。
【０００３】
そのようなベルトとして使用されるものの中に、センターベルト（張力帯）にブロックを固定してベルト幅方向の強度を高めた引張伝動式の高負荷伝動ベルトがあり、具体的な構成としては、心線をゴムなどのエラストマー中に埋設したセンターベルトにボルトやリベットなどの止着材を用いてセンターベルト（張力帯）に使用しているエラストマーよりも比較的硬質のエラストマーからなるブロックを止着固定したものがある。
【０００４】
このような引張伝動式の高負荷伝動ベルトに用いられるブロックの要求品質としては、上記のように摩擦伝動において高負荷の伝動を目的としているために、曲げ疲労性、耐摩耗性、耐熱性、剛性、耐衝撃性等の性質をバランス良く保有する必要がある。さらにプーリを摩耗させないようにすることも大切な要素である。
【０００５】
これらの要求を満たす高負荷伝動ベルトとして、例えば、特開昭６３−３４３４２号公報に開示されているようなものがある。このベルトは、ブロックとプーリの接触する部分が、フェノール系樹脂成分にゴム成分が添加された樹脂成形材料によって、金属等によって形成されているインサート材を被覆した２重構造のブロックを用いたものである。
【０００６】
また、特許文献１には、フェノール系樹脂にアクリロニトリル−ブタジエン系ゴムをマトリックスとして炭素繊維及びアラミド繊維の２繊維を含む繊維質充填率２５〜６０重量部を配合させて、炭素繊維はオニオン構造を有し、結晶層厚が２５〜２００μｍであるフェノール系樹脂を用いたブロックが用いられた高負荷伝動ベルトが開示されている。
【０００７】
このため、例えば特許文献２に開示されているベルトは、アルミニウム合金等をインサート材として使用しているため、高速で回転すると、その重量のため、大きな遠心力がかかり、ベルトに大きな張力が作用して、ベルトが早期破損するという問題が生じるようになった。
【０００８】
また、高速回転により、プーリとブロック間で発生する熱量も多くなり、そのため、特許文献１で開示されているようなフェノール系樹脂を主成分とするブロックでは、フェノール系樹脂が耐衝撃性に劣るところがあり、ベルトの破損が発生することがある。これを改善しなくては、前述の高負荷伝動ベルトとしての要求を高いレベルで満足することができないものであった。また、フェノール樹脂は熱硬化性樹脂であるために成形サイクルが長くなってしまうことやリサイクル性に劣るといった問題もある。
【０００９】
そこで、まずブロックを軽量化するためにブロック内に埋設していたアルミニウム合金などからなるインサートを埋設しておらず、更に熱可塑性樹脂素材で形成したブロックを用いるということが考えられる。
【００１０】
また、特許文献３には金型内にセンターベルト（張力帯）を設置した状態で、射出成形によってブロックを成形するといったベルトの製造方法が開示されている。
更に、特許文献４、特許文献５にはインサートとして板金製のインサート材を用いたベルトが開示されており、断面コ字形状の板金製インサート材を用いることによって十分に強度をもたせることができるとともに軽量化を損なうことないベルトが記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特公平７−１１０９００号公報
【特許文献２】特開昭６３−３４３４２号公報
【特許文献３】特開２００３−２０２０５４号公報
【特許文献４】特開昭６１−１４０６４６号公報
【特許文献５】特開昭６１−１４４４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、このようなブロックを装着したベルトの製造は張力帯にブロックを一つ一つ嵌め込んでやるという作業をおこなわなければならず、製造には非常に手間がかかってしまう。それだけ製造コストの面では不利であり、価格の高いベルトとなってしまうといった問題があった。
【００１３】
また、特許文献３ではセンターベルト（張力帯）を装着した金型に樹脂を射出してブロックを成形することにより、センターベルト（張力帯）に別途成形したブロックを装着するという行程を省くことができるので、製造コストを大幅に下げることができる。しかし、ブロックは樹脂のみからなる成形体であるために、ブロックの強度的な問題があり大きなトルクを伝達するような用途には使用しにくく耐久性にも少し不安があるといった問題があった。
【００１４】
特許文献４、特許文献５にはブロックとして板金製の芯材に弾性体を被覆したものを用いたベルトが開示されている。
【００１５】
本発明はこのようなブロックを張力帯に装着したタイプのベルトを製造するにあたり、ブロックの成形とブロックを張力帯に装着するのを同時に行うことによって非常に簡単にしかも短時間で高負荷伝動ベルトを製造することができ、しかもブロックの強度が高く耐久性にも優れた高負荷伝動ベルトの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記のような課題を解決するために本発明の請求項１は、張力帯と、該張力帯の長手方向に沿って樹脂材中にインサート材配置したブロックを複数設けた高負荷伝動ベルトの製造方法において、金型は張力帯保持部と、該張力帯保持部に保持された張力帯の所定位置に成形されたブロックが嵌合されるように配置したブロックを成形するためのキャビティを有しており、張力帯を前記張力帯保持部にセットするとともに張力帯に板金製のインサート材を装着した状態で金型内のキャビティに樹脂を射出することによって、ブロックを成形すると同時に張力帯にブロックを取り付ける工程を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項２では、インサート材はブロックの強度を補強するための補強部と張力帯に取り付けて固定するための装着部とからなっており、補強部は板金加工を施し、装着部には板金加工を行なっていない高負荷伝動ベルトの製造方法としている。
【発明の効果】
【００１８】
ブロックの成形と、ブロックの張力帯への取り付け作業を同時に行うことができ、ブロックの張力帯への取り付け作業も一つ一つのブロックを張力帯に嵌め込むといった作業が不要になるのでベルトの製造に要する時間を大幅に短縮することができ、また張力帯に板金製のインサート材を装着して樹脂を射出成形していることから、ブロックの軽量化を阻害することなく強度を向上させることができ、耐久性にも優れた高負荷伝動ベルトを得ることができる。
【００１９】
また板金製のインサート材として下ビーム深絞り加工したものを用いることにより、インサート材の強度をより向上させることができ、高トルクを伝達するような用途においても十分に使用することができる高負荷伝動ベルトとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の高負荷伝動ベルトの製造方法に用いる金型の例を示す斜視図であり、図２は金型を開いたところから見た正面図、図３は金型を閉じた状態で見た側断面図、図４は図３における別の例を示す側断面図である。また、図５は本発明の製造方法により製造される高負荷伝動ベルトの一例を示す斜視図であり、図６は高負荷伝動ベルトの側断面図である。
【００２１】
本発明の製造方法により製造される高負荷伝動ベルトとは、例えば図５、図６に示すようなものであり、高負荷伝動ベルト１はエラストマー４内に心線５をスパイラル状に埋設してなる張力帯３と、この張力帯３の上面に所定ピッチで形成された凹部６に嵌合し、係止固定されている複数のブロック２とから構成されている。このブロック２の両側面２ａ、２ｂは、プーリのＶ溝と係合する傾斜のついた面となっており、駆動されたプーリから動力を受け取って、係止固定されている張力帯３を引張り、駆動側プーリの動力を従動側プーリに伝動している。
【００２２】
ブロック２は、図５に示すように、上ビーム部１１および下ビーム部１２と、両側部１３、１４が一体的に張力帯３の周囲に形成されている。ブロック２の中央には張力帯３を嵌めこむ開口部１５を有し、開口部１５内の上面および下面には張力帯３の上面に設けた凹条部６と下面に設けた凹条部７に係合する凸条部１６、１７が形成されている。また、板金製のインサート材８を内部に埋設しており、ブロック２の強度はかなり高いものとなっている。また板金製であることから強度の割に重量が小さく、ベルトの軽量化を阻害することもない。
【００２３】
板金製のインサート材８に用いることができる素材としては、鋼板（ステンレス鋼板、バネ鋼板など）、アルミニウム合金板、マグネシウム合金板等を挙げることができ、その厚みは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲のものが用いられる。それらの金属板の強度を出す必要がある部分には絞り加工や曲げ加工といった板金加工を行ったものである。板金加工を行うことによって、強度は大きく向上して高トルクを伝達するような用途にも十分使用することができるようになる。また、本発明の製造方法においては予め張力帯３にインサート材８を装着して樹脂を射出成形するといった方法を採っていることから、インサート材８はある程度張力帯３にも装着しやすいものであることが好ましく、前記のような板金加工を施さない箇所を設けることで金属板のバネ性を生かして簡単に装着できるようにすることも可能である。
【００２４】
板金加工されたインサート材８としては例えば図７に示すようなものであり、板金加工を施した横方向の補強部８ａと板金加工をしていない装着部８ｂからなっている。そして、図８に示すように装着部８ｂのバネ性を利用して張力帯３を挟持するように装着する。このようなインサート材８を用いることによって補強部８ａにおいてはブロック２の強度を大きく向上させることができ、装着部８ｂにおいてはインサート材８を張力帯３への装着がバネ性を利用することによって容易に行うことができる。
【００２５】
インサート材８の形状は図７、図８に示したものに限定されることなく、様々な形状を取ることが可能である。図７では補強部８ａがブロック２の下側に位置しているが、例えば上側のみに位置し、後は同様に板金加工されていない装着部８ｂを有して張力帯３への装着が容易になっているようなものでも構わない。
【００２６】
このようにブロックに張力帯を嵌め込んで形成するような高負荷伝動ベルトの製造するにあたり、図１および図２、図３に示すように一対の金型３０、３１を用い、その金型３０、３１には張力帯保持部３２を有するとともに、一対の金型３０、３１が合さった状態でブロック２を成形するためのキャビティ３３を形成するようになっており、張力帯３を前記張力帯保持部３２にセットした状態で金型３０、３１内のキャビティ３３に樹脂を射出する。張力帯３には上下面のブロック２と嵌合する凹条部６、７の間に金型の張力帯保持部３２と嵌合する凹部９、１０を有しており、ブロック２を射出成形で成形する際に張力帯３の位置決めを行うようになっている。
【００２７】
キャビティ３３は張力帯保持部３２に張力帯３を嵌め込んだ状態で張力帯３を取り囲むように配置されており、キャビティ３３でブロック２を成形すると張力帯３にブロック２が凹条部６、７で嵌合された状態で成形されるようになっている。
【００２８】
以上のような工程を経て、ブロック２を成形すると同時に張力帯３にブロック２を取り付けることができる。
【００２９】
従来、このような高負荷伝動ベルトの製造においては張力帯３を製造し、別途ブロック２を製造した上で張力帯３にブロック２を一つ一つ嵌め込んでいく作業を行っており、特にブロック２を張力帯３に嵌め込んでいく作業に多くに時間をとられていたが、上記のような製造方法を採ることによって、ブロック２を張力帯３の所定位置に成形しているので、ブロック２を成形し終わった時点でブロック２は張力帯３に嵌め込まれた状態となるので、改めてブロック２を張力帯３に嵌め込むといった作業が不要になるので、製造に要する時間を大幅に短縮することができるものである。
【００３０】
また図３に示すように、金型３０と金型３１とはブロックの上ビーム部１１及び下ビーム部１２の中央にパーティングラインができるように分割面３６を位置させている。このようにすることによってベルトが走行する際にプーリと接触するブロックの側面２ａ、２ｂを平滑な面に仕上げることができるので、ベルト走行初期の騒音や摩耗の問題を解消することができる。
【００３１】
分割面３６の位置は図３では張力帯３の中央付近に位置させているが、ブロックの側面２ａ、２ｂを平滑に仕上げるということからすれば、図４に示すように張力帯３の端に位置させることも可能である。そうすることによって金型３１に張力帯３を挿入した状態で張力帯３の金型３１から突出量が小さくなり、金型３０をあわせる際に突出した張力帯３が折れ曲がったり金型に引っかかって損傷したりするといったことが防止される好ましい形態であるということができる。
【００３２】
図２に示す例では、金型３０、３１に設けられたキャビティ３３は５箇所であり、一度に成形できるブロックの数は５個である。よって５個のブロックを成形した後に金型から一度ベルトを取り外してブロック５個分を図２中の矢印方向に回転させて次の位置にブロック２を成形できるようにして再度金型３０、３１に装着し、次の位置に５個のブロック２を成形する。このような操作を繰り返してベルト全周のブロック２全部を成形してベルトが完成する。
【００３３】
ブロック２を成形するキャビティ３３以外のところで張力帯は固定する必要がなく、金型を閉じる時のベルトの逃げ場所としてベルトの概略形状よりやや広い通路３４が形成されている。
【００３４】
それぞれのキャビティ３３にはブロックの上側中央付近に射出成形のゲート３５を配置しており、溶融した樹脂を射出することによってブロック２を形成するものである。ゲート３５の位置は上側中央付近に設けているがこの位置に限定されるものではなく任意の位置に配置することができる。
【００３５】
ブロックの成形が完了したら金型３０、３１を開いてブロック２を金型から脱型する。脱型には金型から突出するイジェクトピンを用いて行うのが便利であり、例えば図９に示すブロックのようにブロック２の傾斜した側面２ａ、２ｂの上下位置に垂直面部２ｃを形成してイジェクトピンを当接させる箇所としてもよい。
【００３６】
このような張力帯３にブロック２を取り付けた高負荷伝動ベルト１においてブロック２のピッチ（張力帯３に取り付けるブロック２同士の間隔）は騒音の問題などに関与するものであり、ピッチが大きすぎると騒音が増すことになる。しかし、一方でブロック２の成形をする際のブロック間に存在する金型の厚みが薄くなりすぎると射出圧力によって金型が変形しブロック２の変形にもつながるので好ましくない。そこで、ブロック２とブロック２間の金型の厚みはブロック２の厚みの１／６〜３／２とする。ただし図２に示すように高負荷伝動ベルト１の全ブロックの内、一度に成形する数が数個であるなど一部の場合はより好ましくは１／２〜３／２とする。
【００３７】
ブロック２とブロック２間の金型の厚みがブロック厚みの３／２をこえると、ブロックのピッチが大きくなりすぎてベルトの強度や騒音の問題が発生し、１／２未満では射出圧力によって金型の変形が発生してしまう。
【００３８】
以上の説明においてブロック２は一度に５個を成形し、順送り的に全数を成形して高負荷伝動ベルト１を完成させているが、ブロック２の全数と同じ数のキャビティを有する金型を用いて一度に全部を成形しても構わない。
【００３９】
金型に全ブロック数と同じだけのキャビティ３３を設け、ブロック２の全数を一度に成形する場合には、各キャビティ３３が全部隣り合って位置しており、各キャビティ３３内の圧力が略一定になるのでブロック２間の金型の厚みは小さくても金型の変形は起こりにくくなる。そのためブロック厚みの１／６〜１／２の範囲で十分にブロックを成形することが可能になる。
【００４０】
本発明に適用できる高負荷伝動ベルトは図５で示した例に限られることはなく、様々な形態を採ることができる。図１０に示すベルトは図５に示すベルトとほぼ同じ形状を有しているが、張力帯３の幅方向の中央にブロックを取り付けるのと同じピッチで貫通孔１８を有しており、ブロック２が成形される際にその貫通孔１８を通して樹脂が連結１９されている。
【００４１】
このように張力帯３に設けた貫通孔１８を通して上下でブロックを形成する樹脂が連結１９されていることによって、ブロック２と張力帯３との固定力がより強固なものになる。ベルト１が長期にわたって走行を続けるとブロック２と張力帯３とのがたつきが発生し、それが原因でベルト１の騒音が大きくなったり、ブロック２の破損や張力帯３の切断したりといった故障につながることがあるが、ブロック２と張力帯３の固定力を高めることによってベルト１の寿命を長期化することができるものである。
【００４２】
図１０の例では一つのブロック２につき張力帯３に設けている貫通孔１８の数は一つであるが、一つであることに限定されるものでなく、二つや三つといった複数の孔を設けることも可能である。
【００４３】
ブロックの樹脂として用いることができるのは、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂等の合成樹脂が用いられるが、中でも低摩擦係数で耐摩耗性に優れ、剛性があるとともに曲げに対しても弾力性を有しており、簡単に破損してしまうことのない樹脂がよく、ポリアミド樹脂、なかでもナイロン４６が好ましいといえる。
【００４４】
本発明では前述のようにブロックを形成する合成樹脂中に繊維状の補強材やウィスカ状の補強材を配合することは可能であり、繊維状の補強材は１５〜４０重量％の範囲で配合する。１５重量％未満であると補強効果が少なくブロックの耐磨耗性が十分でないなどの問題があり、４０重量％を超えると樹脂への配合が困難になったり射出成形が困難になるなどの問題があるので好ましくない。
【００４５】
合成樹脂に配合する繊維状補強材としては、アラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維などを挙げることができる。その中でも前記のブロックを構成する樹脂で好ましい例であるナイロン４６と炭素繊維を組み合わせて用いることによって炭素繊維がナイロン４６の吸水性の欠点を改善し、剛性を大幅に向上させることができて、且つナイロン４６の有する耐摩耗性、耐衝撃性、耐疲労性を生かすことができるものである。炭素繊維の中でも、ＰＡＮ系炭素繊維を用いることが好ましい。また、炭素繊維と組み合わせてアラミド繊維を配合することによってブロックの靭性が向上し、耐摩耗性や、耐衝撃性を一層向上させることができる。
【００４６】
ここで、使用されるＰＡＮ系炭素繊維は、熱可塑性樹脂と相性が良く、用いる炭素繊維の長さは１〜５ｍｍのものが好ましい。１ｍｍ未満であると、ブロックの補強が十分になされず、また、５ｍｍを越えると、樹脂との混練が困難になること、また、混練時に折れて短くなってしまうので好ましくない。
【００４７】
また、前記繊維状補強材として上記の有機繊維のほかにも酸化亜鉛ウィスカ、チタン酸カリウムウィスカ、ホウ酸アルミニウムウィスカなどの無機繊維を配合してもよい。これらのウィスカを配合することによって成形時のそりや成形収縮の異方性が改良される。さらに、ブロック２の靭性、曲げ剛性等の強度についての異方性も低減することができ、かつ、摩擦係数が安定するため、耐摩耗性が向上する。
【００４８】
また、酸化亜鉛ウィスカは、高比重、高剛性であるため、プーリとの接触時の振動を低減でき、ノイズの発生を小さくすることができる。なお、この酸化亜鉛ウィスカの配合量が少ない場合は、添加した効果が発現せず、多すぎると、混練できず、成形することが困難となる。
【００４９】
このような材料構成とすることによって、プーリと接する際に受ける側圧にも十分に耐えうる剛性、靭性等の強度を有するとともに、耐摩耗性に優れ、更には、摩擦時に発生する熱に対しても強いブロックとすることが可能となり、プーリから受ける動力を効率よく張力帯３に引張力として伝えることができ、引張伝動式の高負荷伝動ベルトを構成することができる。
【００５０】
なお、これらの他に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素系樹脂から選ばれてなる少なくとも一つを混入することによってもブロック２の潤滑性を向上させることができる。フッ素系樹脂としては、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化エチレンプロピレンエーテル（ＰＦＰＥ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共重合体（ＰＦＥＰ）、ポリフッ化アルコキシエチレン（ＰＦＡ）等が挙げられる。
【００５１】
張力帯３のエラストマー４として使用されるものは、クロロプレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、水素化ニトリルゴムなどの単一材またはこれらを適宜ブレンドしたゴムあるいはポリウレタンゴム等が挙げられる。そして、心線５としてはポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、スチールワイヤ等から選ばれたロープが用いられる。また、心線５はロープをスパイラル状に埋設したもの以外にも、上記の繊維の織布、編み布や金属薄板等を使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
自動車や自動二輪車、農業機械の無段変速装置など、プーリの有効径が変化し大きなトルクを伝達するようなベルトの製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の製造方法で用いられる製造装置の概要斜視図である。
【図２】金型を開いたところから見た正面図である。
【図３】金型を閉じた状態で見た側断面図である。
【図４】図３における別の例を示す側断面図である。
【図５】本発明の製造方法に製造される高負荷伝動ベルトの斜視図である。
【図６】高負荷伝動ベルトの側断面図である。
【図７】インサート材の一例を示す斜視図である。
【図８】張力帯にインサート材を装着したところの断面図である。
【図９】ブロックの別の例を示す正面図である。
【図１０】高負荷伝動ベルトの別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５４】
１    高負荷伝動ベルト
２    ブロック
３    張力帯
４    エラストマー
５    心線
６    凹条部
７    凹条部
８    インサート材
８ａ  補強部
８ｂ  装着部
９    凹部
１０  凹部
１１  上ビーム部
１２  下ビーム部
３０  金型
３１  金型
３２  張力帯保持部
３３  キャビティ
３４  通路
３５  ゲート
３６  分割面
【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】
2005201401.tif 000007
【図６】
2005201401.tif 000008
【図７】
2005201401.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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