(57)【要約】【課題】  換気口の開閉機構用などとして用いられるサーモエレメント付き蝶番に、簡易型構造の開度調整機能と防火機能とを持たせる。【解決手段】  サーモエレメント付き蝶番は、支軸により相対的に回動可能に軸支される一対をなす蝶番部材と、蝶番部材の一方を他方に対して一方向に回動するように付勢するばね手段と、前記ばね手段の付勢力に抗して蝶番部材の一方を回動動作させるピストンを有するサーモエレメントとを備える。蝶番部材の一方側に設けられた係合ピンと、その係合ピンが係合する案内カム面を有したカム部材とを設ける。このカム部材の案内カム面は、前記ピストンの軸線方向への進退動作に従って該案内カム面に沿って相対的に移動する係合ピンを、前記一方の蝶番部材の回動方向に動作させることにより、周囲温度変化に対応して蝶番部材の回動動作量を可変できるように形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支軸により相対的に回動可能に軸支される一対をなす蝶番部材と、前記支軸上に設けられ前記蝶番部材の一方を他方に対して一方向に回動するように付勢力を与えるばね手段と、温度変化に伴う熱膨張体の熱膨張、熱収縮によって進退動作することにより前記ばね手段の付勢力に抗して前記蝶番部材の一方を回動動作可能なピストンを有するサーモエレメントとを備えたサーモエレメント付き蝶番において、
前記蝶番部材の一方側に設けられた係合ピンと、
前記ばね手段の付勢力により前記係合ピンが係合する案内カム面を有し前記ピストンのロッド部上の任意の位置に設けられたカム部材とを備え、
前記カム部材の案内カム面は、前記ピストンの軸線方向への進退動作に従って前記係合ピンが該案内カム面に沿って相対的に移動することにより、周囲温度変化に対応して蝶番部材の回動動作量を可変できるように形成されていることを特徴とするサーモエレメント付き蝶番。
【請求項２】
請求項１記載のサーモエレメント付き蝶番において、
周囲温度が所定の温度以上になったときに、前記係合ピンが、前記カム部材の案内カム面から離脱して、前記蝶番部材の一方を、前記ばね手段の付勢方向に向かって回動動作させるように構成されていることを特徴とするサーモエレメント付き蝶番。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のサーモエレメント付き蝶番において、
前記蝶番部材の一方を、換気装置における換気口を開閉する部材として用いたことを特徴とするサーモエレメント付き蝶番。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度変化により作動するサーモエレメントの進退移動するピストンで一方片を他方片に対して相対的に回動動作させるサーモエレメント付き蝶番に関し、特に換気装置の換気口を開閉動作させるために用いて好適なサーモエレメント付き蝶番に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば温度変化に伴って開口を開閉する蓋を取り付けるために用いられる蝶番において、周囲温度が所定値以下になると、前記蓋が蝶番に備えたスプリングの付勢力で閉じ、周囲温度が所定値以上になると前記蓋がサーモエレメントのピストンの前進により開くようにした構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来のサーモエレメント付き蝶番によれば、温度変化に伴うサーモエレメントのピストンの進退動作により蓋が開閉されるため、蓋の開度を周囲温度変化に応じて、低温時には閉じ、温度上昇に伴って開くことができるので、たとえば建物の換気装置等に採用したものが知られている。
【０００４】
ところで、上述した建物の換気装置等においては、換気口の開度を任意に調整できることが望まれており、また火災に対しての対策も必要となっている。
たとえば、建物の天井に設けられた通気口に対して、温度ヒューズによって弁体を繋ぎ止めた構造をもつ防火ダンパを設け、異常温度を検出すると温度ヒューズが切れて弁体を解放して通気口を全閉することで、火災時の延焼を防ぐようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、ダクト内にダンパを回動可能に設け、これを形状記憶合金部材で係止する構造とし、異常温度を検出すると形状記憶合金の長さが短くなり、ダンパを保持していた係止が外れてダクトが全閉状態となるものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３１７２９０３号公報
【特許文献２】実開昭６４−９６６４号公報
【特許文献３】実開昭６１−３４０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１のサーモエレメント付き蝶番において、開度が大きいほど、一対の蝶番部材のうち回動する蝶番部材の占有するスペースは大きい。そこで、省スペース化を達成するために必要な開度だけ開くような蝶番が望まれ、そのために回転角度（開閉量）を規制する機能を持たせた構造のものも知られている。しかし、サーモエレメントの組込み部やそのピストンの動きとの関連もあり、簡単には適用できないものであった。
【０００８】
特に、この種の蝶番において、回転角度の規制機能を付加すると、サーモエレメントの組込み構造に注意が必要となる。すなわち、サーモエレメントが、ピストンを所定量以上に押出したときに、蝶番部材を必要以上に動作させないようなオーバリフト防止機構を付加する必要がある。これは、蝶番を構成する各部品、さらに該蝶番を取り付けた蓋体などの損傷を防ぐうえで必要である。
また、サーモエレメントは温度上昇に伴いピストンを押し出すが、オーバーリフト防止機能がないと、回転を規制されること等によりピストンの動きが規制され、これによりサーモエレメント内部に過大な圧力が発生し、サーモエレメントを構成するピストンの折損やダイヤフラムの損傷を引き起こし、いわゆるサーモエレメントの破損を招いてしまうおそれがある。
【０００９】
さらに、上述したサーモエレメント付き蝶番によれば、上述した不具合を一掃したとしても、上記の防火対策を講じるうえでは問題がある。すなわち、特許文献２、特許文献３にあるように、温度ヒューズや形状記憶合金を用いた専用の防火構造を別個に設けるものでは、構成部品点数が多くなり、構造も複雑となりコスト高を招くことになる。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、蝶番部材の回転量を任意の特性をもって調整する機能やオーバリフト防止機能を備えるとともに、火災に対しての防火機能も備え、また各部にかかる応力を吸収する構造を採ることで、機械的強度を確保し耐久性を向上させることができる簡易型構造をもつサーモエレメント付き蝶番を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的に応えるために本発明（請求項１記載の発明）に係るサーモエレメント付き蝶番は、支軸により相対的に回動可能に軸支される一対をなす蝶番部材と、支軸上に設けられ蝶番部材の一方を他方に対して一方向に回動するように付勢力を与えるばね手段と、温度変化に伴う熱膨張体の熱膨張、熱収縮によって進退動作することによりばね手段の付勢力に抗して蝶番部材の一方を回動動作可能なピストンを有するサーモエレメントとを備えたサーモエレメント付き蝶番において、前記蝶番部材の一方側に設けられた係合ピンと、前記ばね手段の付勢力により係合ピンが係合する案内カム面を有しピストンのロッド部上の任意の位置に設けられたカム部材とを備え、カム部材の案内カム面は、前記ピストンの軸線方向への進退動作に従って前記係合ピンが該案内カム面に沿って相対的に移動することにより、周囲温度変化に対応して蝶番部材の回動動作量を可変できるように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明（請求項２記載の発明）に係るサーモエレメント付き蝶番は、請求項１記載のサーモエレメント付き蝶番において、周囲温度が所定の温度以上になったときに、前記係合ピンが前記カム部材から離脱して、蝶番部材の一方を、前記ばね手段の付勢方向に向かって回動動作させるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明（請求項３記載の発明）に係るサーモエレメント付き蝶番は、請求項１または請求項２記載のサーモエレメント付き蝶番において、蝶番部材の一方を、換気装置における換気口を開閉する部材として用いたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、周囲温度の温度上昇に伴ってサーモエレメント内のワックスが熱膨張し、ピストンのロッド部が押し出されることにより、ばね手段の付勢力によってカム部材の案内カム面に係合していた係合ピンは該カム面の形状に従って動作され、これにより蝶番部材の一方が他方に対して相対的に回動動作することになる。
蝶番部材の一方が、たとえば換気口を開閉する部材であるときに、低温時は緩やかに開き、高温になるにつれて急に開いたり、低温時は急に開き、高温になるにつれて緩やかに開いたり、さらには一度開いた後に閉じる場合でも、急に閉じたり、緩やかに閉じたりすることができるのである。
特に、このような特性はカム面の形状を選択することで任意に設定することができるのである。すなわち、ピストンのロッド部とカム部材の案内カム面とのなす角度等を適宜設定することにより、係合ピンを介しての蝶番部材の開閉動作等を任意に制御することができるものであり、蝶番部材の回動動作（開度調整動作）を自由に設定調整することができることになる。
【００１５】
また、本発明によれば、周囲温度が所定の温度以上、たとえば通常の開く時の温度よりも高い温度（任意の温度に設定可能）になったときに、ピストンの押出しに伴って係合ピンがカム部材の案内カム面から離脱、つまり非係合状態になるか、あるいはピストンロッド部と案内カム面との角度が０°の位置に至ると、それまでとは逆に、前記ばね手段で、蝶番部材の一方を付勢する方向（カム部材の形状によってピストンロッド部に接近する方向）に向かって回動動作させることができる。したがって、１回のピストンロッド部のリフトによって、閉動作から開動作、さらに閉動作という動作を得ることができ、たとえば換気口の開閉を、周囲温度変化によって開閉制御する際に好適である。勿論、カム形状によっては、開動作、閉動作、開動作という動作も可能であって、適宜選択できるものである。ここで、リフトとはサーモエレメントのピストン進退移動量のことを言う。
【００１６】
また、本発明によれば、該サーモエレメントが必要以上にピストンを押し出したときのオーバリフトは、カム部材が係合ピンと非係合状態となることで吸収することができ、無用の損傷等を防ぎ、耐久性を向上させることができるのである。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明に係るサーモエレメント付き蝶番によれば、周囲温度の上昇に伴ってサーモエレメントのピストンが押し出されることで、ばね手段の付勢力によってカム部材の案内カム面に係合していた係合ピンが該カム面の形状に従って揺動され、これにより蝶番部材の一方が他方に対して相対的に回動動作することができる。したがって、このような蝶番部材の一方が、たとえば換気口を開閉する部材であるときに、カム部材の案内カム面形状に従って、低温時は緩やかに開き、高温になるにつれて急に開いたり、低温時は急に開き、高温になるにつれて緩やかに開いたり、さらには一度開いた後に閉じる場合でも、急に閉じたり、緩やかに閉じたりする等の任意の特性を得ることができる。
【００１８】
特に、このような任意に選択できる特性はカム部材の案内カム面の形状を任意に設定することで選択することができるものであり、実用上での利点は大きい。すなわち、ピストンロッド部とカム部材の案内カム面とのなす角度等を適宜設定することにより、係合ピンを介しての蝶番部材の開閉動作等を任意に制御することができるものであり、蝶番部材の回動動作（開度調整動作）を自由に設定調整することができることになるのである。
【００１９】
また、従来の蝶番では、温度に対する回動量（開度）がサーモエレメント内のワックスの温度−リフト特性に依存しており、たとえば５℃温度上昇に対して５ｍｍリフトする特性（曲線の傾き）であるとすると、蝶番の開度もその傾きによる開閉動作にせざるを得なかったが、本発明によれば、カム部材の形状により同じリフトでも大きく動作させたり小さく動作させたりすることができ、ワックスの特性に依存することなく温度により開度（回動量）を自由に調整することができるのである。そうすることで、夏場の暑い時は、急に開けて換気を一気にしたり、冬場の寒い時は、少しずつ開けて換気をしたりすることができるのである。
さらに、カム部材のカム面形状によっては、段階的に開度を制御できるようになり、細かい制御が可能で、種々の要求に対応でき、この種の蝶番の適用分野が拡がっている。
【００２０】
また、本発明によれば、サーモエレメントのピストンの１回のリフト動作によって、一旦閉じた状態から開いた後、任意の温度で再び閉じるといった所要の特性を、きわめて簡単にしかも確実に得ることができる。
【００２１】
さらに、本発明によれば、上記のような開度調整機能が防火機能を兼ね備えているから、構成部品点数の必要以上の増加を招くことなく、少ない設定変更によって、たとえば換気口を開閉するにあたって、細かい開閉動作を可能とし、温度に応じた必要な流量特性を簡単に得ることができる。しかも、本発明による防火機能を兼ね備えた開度調整機能では、何らかの外的要因によって防火機能が働き、全閉状態となったときでもその復旧がきわめて簡単に行える。
【００２２】
また、本発明によれば、住宅設備である換気口装置の換気口に用いる開閉手段として用いた場合において、該換気口に防火機能を備えるにあたって、部品点数の増加を招くことなく、また電気を使用することなく自動的に閉じることができ、防火性能を有し、また開度調整機能をも備えているサーモエレメント付き蝶番を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１ないし図５は本発明に係るサーモエレメント付き蝶番の一実施の形態を示し、この実施の形態では、建物の室内と室外との間に配設されて換気を行う換気装置に採用した場合を説明する。
【００２４】
これらの図において、全体を符号１０で示すサーモエレメント付き蝶番は、図１および図２に示されるように、第１の蝶番部材１１，１１とこれと対をなす第２の蝶番部材１２と、これらの蝶番部材１１，１２の一部に設けた軸支部１１ａ；１２ａ，１２ｂを軸支することにより相対的に回動可能な状態で連結する支軸１３とを備えている。そして、この支軸１３の回りに巻回させたトーションばね手段であるコイルばね１４の一端を第１の蝶番部材１１に、他端を第２の蝶番部材１２に係止させることにより、第１の蝶番部材１１，１１に対して一方向、ここでは常時閉じる方向に付勢力を与えている。
【００２５】
ここで、第１の蝶番部材１１，１１は左右に対をなして並設されており、これら第１の蝶番部材１１，１１は、図１および図５（ａ），（ｂ），（ｃ）で示すように、支軸１３に軸支された軸支部１１ａ，１１ａが揺動動作するように構成されている。また、第２の蝶番部材１２は、一端側の部分がベース板材１５の上端側部分に固定されるとともに、左右方向の中央には、ほぼＬ字状に折り曲げられた折曲部１２ｃが設けられ、この折曲部１２ｃは、後述するサーモエレメントのピストンに設けたロッド部の先端を摺動自在に支持する支持部として機能する。
【００２６】
ベース板材１５には、図３に示すように、開口１５ａ，１５ａが左右に形成され、これらの開口１５ａ，１５ａが前記第１の蝶番部材１１，１１により開閉されるように構成されている。このベース板材１５は、全体の図示を省略した建物の壁部（窓のサッシや壁等）１６に形成された開口部１６ａを塞ぐようにして室外側あるいは室内側から固定されている。
【００２７】
前記ベース板材１５の室内側中央部分には、図１、図２に示すように、左右に並んだ第１の蝶番部材１１，１１の間に位置して、ワックス等の熱膨張体（内部構造の図示は省略する）を封入したサーモエレメント２０が配置されている。このサーモエレメント２０は、ほぼコ字状を呈するブラケット２１が、上下折曲部をベース板材１５に固定されることにより、ベース板材１５側に一体的に設けられている。
【００２８】
このサーモメレメント２０の下端部は、ブラケット２１の下端に開けられた孔部２１ａ内で進退動作自在に支持されるとともに、上端部に設けられたリテーナ２２と前記ブラケット２１の上端に開けられた孔部２１ｂに設けたリテーナ２３との間に設けた弾性支持手段であるコイルばね２４によって、ピストン２５の移動方向（図１の上下方向）に移動可能に支持されており、このようなコイルばね２４は、サーモエレメント２０を弾性支持するとともに、押し出されたピストン２５を元の位置に戻す役割も果たすものである。なお、このコイルばね２４を省略して、前記コイルばね１４で同じ役目をさせることで部品点数を削減するように構成してもよい。
【００２９】
また、前記サーモエレメント２０内で温度影響により膨張、収縮するワックス等の熱膨張体により進退動作されるピストン２５には、図１に示すように、上方に延びたロッド部２６が一体に設けられ、このロッド部２６は前記リテーナ２３を貫通し、前記第２の蝶番部材１２に設けた折曲部１２ｃに摺動自在に支持されるように構成されている。
【００３０】
本発明によれば、図１および図２に示すように、上述したサーモエレメント２０のピストン２５に設けたロッド部２６の一部に、ほぼコマ状を呈するカム部材３０を設けるとともに、このカム部材３０の外周に形成した案内カム面３１に室内側から係合する係合ピン３２を、前記第１の蝶番部材１１，１１間に跨らせて設けている。なお、カム部材３０は、ロッド部２６上にストップリング等で位置ずれを生じないように固定されている。
【００３１】
前記カム部材３０の案内カム面は、前記ピストン２５の軸線方向への進退動作に従って前記係合ピン３２が該案内カム面３１に沿って相対的に移動することにより、周囲温度変化に対応して第１の蝶番部材１１，１１の回動動作量を可変できるように形成されている。換言すれば、第１の蝶番部材１１，１１がベース板材１５の開口１５ａに対して、低温時は緩やかに開き、高温になるにつれて急に開いたり、低温時は急に開き、高温になるにつれて緩やかに開いたり、さらには一度開いた後に閉じる場合でも、急に閉じたり、緩やかに閉じたりするように、任意のカム面形状を選択して形成されている。
【００３２】
この実施の形態では、図４に示すように、開口が小さい領域と開口が大きい領域とその間をつなぐ領域との通常使用領域を有する形状で形成され、また開口が大きい領域を過ぎたところに、係合ピン３２がカム部材３０から離脱（脱落）してロッド部２６の外周に接近する部分を設けている。このような構成において、サーモエレメント２０が異常な温度を感知し、前記ピストン２５の動きでカム部材３０が移動し、係合ピン３２がカム面３１から離脱した位置に至って非係合状態になると、前記開口が完全に閉塞されて、火災時の防火機能を発揮できるように構成されている。なお、このような防火機能は、係合ピン３２が、ピストンロッド部２６と案内カム面３１とのなす角度が０°の位置に至ったときも同様である。
上記のような特性を図６（ａ），（ｂ）などに示しており、係合ピン３２のカム面３１上での相対的な移動により、温度に対応する開度を任意に可変して設定できることは容易に理解される。
【００３３】
以上の構成において、蝶番１０は、通常はコイルばね１４の付勢力により第１の蝶番部材１１，１１が閉じ方向に付勢された状態で、係合ピン３２がカム部材３０のカム面３１においての開度小の領域に係合することで、図１に示すように僅かに開口を開いた状態となっている。
そして、周囲温度が上昇し、サーモエレメント２０内でワックスが膨張することによるピストン２５の移動によりロッド部２６上のカム部材３０が上下動し、これにより係合ピン３２がカム面３１の所要の領域に係合当接することにより、該当する開度となるように第１の蝶番部材１１，１１を揺動動作させる。図５（ａ）は周囲温度が上昇してゆく途中の状態であり、同図（ｂ）は周囲温度が夏季のように高温になったときの開度である。
【００３４】
図５（ｃ）は上記のような通常の開き時の温度よりも高い温度、たとえば火災時のように異常な温度となったときを示す。
これを詳述すると、たとえば温度が１００℃以上になって火災などが発生したと判断できるときは、サーモエレメント２０内のワックスの膨張により、ピストンロッド部２６はさらに上昇し、係合ピン３２はカム部材３０のカム面３１から離脱し、図示の状態になる。このようになると、第１の蝶番部材１１，１１は、コイルばね１４の付勢力で開口１５ａを全閉するように揺動し、これにより火炎の通り道を塞いで延焼を防ぐことができるのである。
【００３５】
特に、このような構成によるサーモエレメント付き蝶番１０によれば、周囲温度が所定の温度以上、たとえば通常の開く時の温度よりも高い温度（任意の温度に設定可能）になったときに、ピストン２５の押出しに伴って係合ピン３２がカム部材３０の案内カム面３１から離脱して、それまでとは逆に、前記コイルばね１４で、蝶番部材の一方１１，１１を付勢している方向（カム部材３０の形状によって係合ピン３２がピストンロッド部２６に接近する方向）に向かって回動動作させることで全閉状態を得ているものであり、１回のピストンロッド部２６のリフトによって、閉動作から開動作、さらに閉動作という動作を得ることができるから、通気装置の通気口の開閉を、周囲温度変化によって開閉制御するとともに防火対策を講じる際に好適であると言える。
【００３６】
なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。たとえば蝶番１０を構成する蝶番部材１１，１２の形状などを適宜変形し得ることは勿論である。
また、上述した実施の形態では、１回のピストンロッド部２６のリフトによって、閉動作から開動作、さらに閉動作という動作を得ることで、たとえば換気口の開閉を周囲温度変化によって開閉制御しているが、これに限らず、カム形状を適宜選択することで、開動作、閉動作、開動作というように動作させてもよいことは言うまでもない。
【００３７】
さらに、上述した係合ピン３２が係合するカム部材３０の案内カム面３１の形状としては、上記の実施の形態で説明したものに限定されず、使用される分野や部位などによって適宜選択することができる。たとえば図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、全開の領域を大きくしたもの、逆に全開の領域を狭くしたもの、比例的に開度を増やして一気に閉塞するようにしたもの、段階的に開度を調整したもの等、つまりピストンロッド部２６と案内カム面３１とのなす角度によって、種々の変形例が考えられることは言うまでもない。
【００３８】
また、上述した実施の形態では、カム部材３０をコマ状を呈する部材として形成し、ロッド部２６上に設けているが、これに限定されず、図８（ａ）に示すように、板状のカム部材４０を、ロッド部２６上で前記係合ピン３２が係合する側に設けるようにしてもよい。図中４０ａは案内カム面である。
さらに、図８（ｂ）に示すように、板状のカム部材４１の外縁よりも内側部分に係合ピン３２が案内係合される案内カム溝４２を設けるように構成してもよい。このようにすれば、蝶番１０をばねを使用しないで構成することもできる。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、本発明に係るサーモエレメント付き蝶番を住宅設備用の換気装置等に採用した場合を説明したが、これに限定されず、種々の分野における蓋体の開閉装置や蝶番に応用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るサーモエレメント付き蝶番の一実施の形態を示す側断面図である。
【図２】図１の室内側から見た正面図である。
【図３】図１の室外側から見た正面図である。
【図４】本発明を特徴づけるカム部材と係合ピンとの関係を説明するための図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は図１の状態から周囲温度が変化したときの状態をそれぞれ説明するための側断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は図４に例示したカム部材と係合ピンとの関係において、温度に対する開度変化を例示した特性図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は図４に例示したカム部材と係合ピンとの変形例を示す図およびその特性図である。
【図８】（ａ），（ｂ）はカム部材のさらに別の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…サーモエレメント付き蝶番、１１…第１の蝶番部材、１２…第２の蝶番部材、１２ｃ…折曲部、１３…支軸、１４…コイルばね（付勢手段）、１５…ベース板材、１５ａ…開口、１６…シャーシ、１６ａ…開口部、２０…サーモエレメント、２４…コイルばね（弾性支持手段）、２５…ピストン、２６…ロッド部、３０…カム部材、３１…案内カム面、３２…係合ピン、４０，４１…板状のカム部材、４０ａ…案内カム面、４２…案内カム溝。
【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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