(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂管とその相手方である樹脂筒体とのうちの一方側部材を他方側部材に外嵌合して両者を重なり部分で融着接合する樹脂管の融着接合方法であって、
一方側部材の端部樹脂層と樹脂内層部とを加熱溶融させると共に他方側部材の樹脂外層部とを加熱溶融させた状態で、両部材を互いに圧入状に嵌合することによって一方側部材の溶融している樹脂内層部と他方側部材の溶融している樹脂外層部とを融着させることと、その嵌合に伴って生じる余剰樹脂を一方側部材の端面と他方側部材の外表面とによって形成される入隅状の凹所にはみ出させることによってその余剰樹脂を一方側部材の溶融している上記端部樹脂層及び一方側部材から突き出している他方側部材の溶融している上記樹脂外層部に融着させることと、上記余剰樹脂をその外表面が一方側部材から他方側部材の外表面に向かって下がり勾配に傾斜する形状に成形することとを行った後、各融着個所を硬化させることを特徴とする樹脂管の融着接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂管の融着接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリブテン管などの熱可塑性樹脂でなる樹脂管を、その樹脂管の構成樹脂と相溶性を持つ熱可塑性樹脂でなる他の樹脂管や樹脂継手に融着接合した場合の従来の融着接合構造や融着接合方法を図１２〜図１４に示してある。また、融着接合に用いられる工具やその使用状態を図９〜図１１に示してある。
【０００３】
図１４において、１は樹脂管、２は樹脂継手の接続口部によって形成された樹脂筒体であり、樹脂筒体２が樹脂管１に外嵌合されていると共に、両者１，２が破線で示した重なり部分イで融着接合されている。また、樹脂筒体２の端面２１と樹脂管１の外表面１１とによって形成されている入隅状の凹所４が樹脂ビード３によって埋まっている。なお、図１４において、符号ロは樹脂筒体２の端面２１と樹脂ビード３との重なり部分を示し、符号ハは樹脂管１の外表面１１と樹脂ビード３との重なり部分を示している。
【０００４】
このような融着接合構造は次に説明する方法によって形成されている。この方法では図９〜図１１に示したクランプ用治具５やゲージ用治具８が用いられる。クランプ用治具５は、樹脂管１を挟持させるためのクランプ片５１を備えており、そのクランプ片５１の筒形の先端部に外拡がりに傾斜したテーパ面５７が備わっている。
【０００５】
クランプ用治具５は、ゲージ用治具８と共働して樹脂筒体２に対する樹脂管１の差込み代（嵌合長さ）Ｌや加熱用ヒータ（後述する）による加熱域長さａを適切に定めることに用いられる。差込み代Ｌを適切に定めるためには、図１１のように、樹脂管１の先端部がゲージ用治具８の内端面８１に突き当たるまで差し込むことと、そのゲージ用治具８の外端面８２にクランプ用治具５のクランプ片５１の先端５６が当たるようにしてそのクランプ用治具５で樹脂管１を挟持させることとを行った後、ゲージ用治具８を樹脂管１から取り外すようにする。このようにすると、樹脂管１を挟持しているクランプ片５１から樹脂管１の端部が上記長さＬだけ突出し、その長さＬが差込み代となる。
【０００６】
差込み代Ｌが適切に定められた樹脂管１には、図１２のように加熱用ヒータ６がセットされる。このときには、樹脂管１を挟持しているクランプ片５１によって加熱域長さａが定められる。すなわち、同図のように加熱用ヒータ６は樹脂管１に嵌合される筒状の樹脂管側加熱部６２を備えており、その樹脂管側加熱部６２が接触又は近接している樹脂管１の樹脂外層部１２が加熱溶融される。また、同図のように、樹脂管側加熱部６２はその先端がクランプ片５１の先端５６に当たるまで樹脂管１に嵌合される。そのため、加熱用ヒータ６による加熱域長さａと上記した差込み代Ｌとが略同一になる。一方、加熱用ヒータ６は、樹脂筒体２を加熱することにも用いられる。すなわち、加熱用ヒータ６には筒状の筒体側加熱部６３が備わっており、その筒体側加熱部６３が接触又は近接している樹脂筒体２の樹脂内層部２２と端部樹脂層２３とが加熱溶融される。このときの筒体側加熱部６３による樹脂筒体２の加熱域長さｂは、上記した樹脂管１の加熱域長さａと略同等に定められる。
【０００７】
こうして樹脂筒体２の樹脂内層部２２及び端部樹脂層２３の加熱溶融と、樹脂管１の樹脂外層部１２の加熱溶融とが同時に行われた後、加熱用ヒータ６が取り外された樹脂筒体２が樹脂管１に圧入状に外嵌合される。このときには、図１３のように、樹脂筒体２がクランプ片５１の先端５６に当たるまで差し込まれるので、樹脂管１の加熱溶融されている樹脂外層部１２と樹脂筒体２の加熱溶融されている樹脂内層部２２とが、樹脂管１と樹脂筒体２との重なり部分イで互いに融着される。また、樹脂筒体２を樹脂管１に圧入状に外嵌合するのに伴ってはみ出してきた余剰樹脂が上記した入隅状の凹所４を埋めて樹脂ビード３を形成する。この場合、入隅状の凹所４は、クランプ用治具５のテーパ面５７によって塞がれているので、凹所４を埋めた樹脂ビード３の外表面３１は、そのテーパ面５７により、樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形に成形される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１４に示した樹脂筒体２と樹脂管１との重なり部分イでは、樹脂筒体２の溶融している樹脂内層部２２と樹脂管１の溶融している樹脂外層部１２とが重なり合って融合した状態で融着しているので信頼性の高い融着接合状態が得られる。同様に、樹脂筒体２の端面２１と樹脂ビード３との重なり部分ロでも、その重なり部分ロが、樹脂筒体２の溶融している端部樹脂層２３と溶融している樹脂ビード３とが重なり合って融合した状態で融着している場合には信頼性の高い融着接合状態が得られる。これらの重なり部分イ，ロに対し、樹脂管１の外表面１１と樹脂ビード３との重なり部分ハでは、溶融している樹脂ビード３と溶融していない樹脂管１の外表面１１とが重なりあっているだけであるので、見掛け上は融着接合されているように見えても樹脂同士が融合した状態にはなっておらず、信頼性の高い融着接合状態が得られにくい。これらのことを図面上で明確に示すために、図１４では、融着接合されている重なり部分イ，ロを破線で示し、融着接合されていない重なり部分ハを実線で示してある。
【０００９】
図１３や図１４に示した融着接合構造を持つ配管系において、樹脂管１や樹脂筒体２に曲げ力が加わると、入隅状の上記凹所４のコーナ部分Ｘに力が集中しやすい。この力は、樹脂筒体２から突き出た樹脂ビード３が樹脂管１を取り巻いていることによって幾分かはその樹脂ビード３の長さ範囲内で分散されるけれども、樹脂ビード３と樹脂管１とは上記したように溶融樹脂同士が融着接合されているというものではないので、それらの重なり部分ハが剥離して樹脂ビード３による応力分散作用が十分に発揮されなくなり、ひどい場合には樹脂管１が上記コーナ部Ｘのところで折損するという事態を生じるおそれがあった。
【００１０】
本発明は以上の事態を改善するためになされたものであって、互いに融着接合された樹脂管や樹脂筒体に曲げ力が加わった場合に、一方側部材の端面と他方側部材の外表面とによって形成される入隅状の凹所を埋めている樹脂ビードによる応力分散作用が良好に発揮されて樹脂管に折損などの事態が生じることを回避することのできる樹脂管の融着接合構造を形成することのできる樹脂管の融着接合方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る樹脂管の融着接合方法は、樹脂管とその相手方である樹脂筒体とのうちの一方側部材を他方側部材に外嵌合して両者を重なり部分で融着接合する方法に関する。
【００１２】
また、本発明に係る樹脂管の融着接合方法では、一方側部材の端部樹脂層と樹脂内層部とを加熱溶融させると共に他方側部材の樹脂外層部とを加熱溶融させた状態で、両部材を互いに圧入状に嵌合することによって一方側部材の溶融している樹脂内層部と他方側部材の溶融している樹脂外層部とを融着させることと、その嵌合に伴って生じる余剰樹脂を一方側部材の端面と他方側部材の外表面とによって形成される入隅状の凹所にはみ出させることによってその余剰樹脂を一方側部材の溶融している上記端部樹脂層及び一方側部材から突き出している他方側部材の溶融している上記樹脂外層部に融着させることと、上記余剰樹脂をその外表面が一方側部材から他方側部材の外表面に向かって下がり勾配に傾斜する形状に成形することとを行った後、各融着個所を硬化させる。
【００１３】
この方法によると、一方側部材と他方側部材の重なり部分、樹脂ビードと一方側部材の端面及び他方側部材の外表面との各重なり部分が、すべて溶融樹脂同士の融着個所になるので、各重なり部分が強固に融着接合された状態になる。
【００１４】
したがって、この方法によって得られる融着接合構造によると、樹脂ビードの外表面が一方側部材から他方側部材の外表面に向かって下がり勾配に傾斜する形状に成形されることと相まって、樹脂ビードによる応力分散作用が顕著に発揮されるようになる。
【００１５】
本発明に係る融着接合方法によって得られた樹脂管の融着接合構造では、樹脂管とその相手方である樹脂筒体とのうちの一方側部材（樹脂筒体２）が他方側部材（樹脂管１）に外嵌合されて両者が重なり部分イで融着接合され、一方側部材の端面２１と他方側部材の外表面１１とによって形成される入隅状の凹所４が、上記一方側部材から他方側部材の外表面に向かって下がり勾配に傾斜した外表面３１を備える樹脂ビード３によって埋められている。この構成は、図１３及び図１４で説明した従来の融着接合構造にも備わっている。
【００１６】
上記樹脂ビード３が、上記一方側部材の端部樹脂層２３及び上記他方側部材の樹脂外層部１２に融着によって接合されている。ここで「融着」とは、溶融している樹脂同士が融合して融着している状態を意味している（以下、同じ）。
【００１７】
このようになっていると、一方側部材や他方側部材に曲げ力が加わったときに、その曲げ力が樹脂ビードの長さ範囲内で分散されて一個所に集中することがなくなる。そのため、樹脂管が折損するという事態を生じるおそれを回避することが可能になる。このような樹脂ビードによる応力分散作用は、上記一方側部材の端部樹脂層及び上記他方側部材の樹脂外層部に対する上記樹脂ビードの重なり個所の全体がそれらに融着によって接合されていることによって顕著に発揮される。
【００１８】
上記樹脂ビードが、上記一方側部材の樹脂内層部と上記他方側部材の樹脂外層部とを加熱溶融させた後でそれらを互いに圧入状に嵌合させるのに伴って上記入隅状の凹所にはみ出してきた余剰樹脂によって形成されていることが望ましい。
【００１９】
これによると、一方側部材と他方側部材とを圧入状に嵌合させるだけで樹脂ビードが形成されるので、溶接などで樹脂ビードを別途に形成する必要がない。
【００２０】
なお、この欄の記載において図面の符号を参照したのは、内容の理解を助けるためであって、発明の内容を図示のものに限定する意図ではない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は本発明に係る融着接合方法の実施形態を示している。また、図３はその方法によって得られた融着接合構造の要部を拡大して示している。
【００２２】
図２は上掲の図１３に相応し、図３は上掲の図１４に相応している。図２及び図３において、１は樹脂管、２は樹脂筒体、３は樹脂ビードをそれぞれ示している。
【００２３】
図２及び図３のように、樹脂筒体２は樹脂管１に外嵌合されていて、それら両者の重なり部分イでは、樹脂筒体２の樹脂内層部２２と樹脂管１の樹脂外層部１２とが互いに融合して融着接合されている。このことを図面上で明確に示すために、図２や図３では重なり部分イを破線で示してある。
【００２４】
樹脂ビード３は、樹脂筒体２の端面２１と樹脂管１の外表面１１とによって形成される入隅状の凹所４を埋めていて、その外表面３１が樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜している。この樹脂ビード３は、樹脂筒体２の端部樹脂層２３及び樹脂管１の樹脂外層部１２の両方に融合して融着接合されている。このことを図面上で明確に示すために、図２や図３では、樹脂ビード３と樹脂筒体２の端部樹脂層２３との重なり部分ロや、樹脂ビード３と樹脂管１の樹脂外層部１２との重なり部分ハを、それぞれ破線で示してある。
【００２５】
さらに詳しく説明すると、樹脂ビード３は、樹脂筒体２の樹脂内層部２２と樹脂管１の樹脂外層部１２とを加熱溶融させた後でそれらを互いに圧入状に嵌合させるのに伴って上記入隅状の凹所４にはみ出してきた余剰樹脂によって形成されている。しかも、その樹脂ビード３は、樹脂筒体２の端部樹脂層２３と樹脂管１の樹脂外層部１２とが加熱溶融されているときに上記凹所４にはみ出してきた余剰樹脂により形成されていると共に、そのようにして凹所４にはみ出してきた溶融状態の余剰樹脂を押圧成形することにより、その余剰樹脂によって形成されている樹脂ビード３の外表面３１を樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形状に形作っている。そのため、樹脂ビード３と樹脂筒体２の端部樹脂層２３及び樹脂管１の樹脂外層部１２との重なり個所ロ，ハでは、その重なり個所ロ，ハの全体が融合して融着接合している。
【００２６】
このように、樹脂管１とそれに圧入状に外嵌合された樹脂筒体２との重なり個所イで融着接合され、しかも、上記凹所４にはみ出してきた溶融状態の余剰樹脂によって形成された樹脂ビード３が上記重なり個所ロ，ハで融着接合されていると、それらの重なり個所イ，ロ，ハでは信頼性の高い融着接合状態が得られる。しかも、樹脂ビード３の外表面３１が樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形になっているので、樹脂管１や樹脂筒体２に曲げ力が加わったときに、その力が樹脂ビード３の長さ範囲内で分散されるようになって、入隅状の上記凹所４のコーナ部分Ｘに力が集中するという事態が起こりにくくなる。そのため、樹脂管１が上記コーナ部Ｘのところで折損するという事態を生じるおそれはほとんどなくなる。
【００２７】
次に、図１及び図２を参照して、図３の融着接合構造を得るための融着接合方法についての実施形態を説明する。
【００２８】
この方法においては、図９〜図１１で説明したクランプ用治具５やゲージ用治具８が用いられる。すなわち、図１１で説明したところと同様にそのクランプ用治具５やゲージ用治具８を使って樹脂筒体２に対する樹脂管１の差込み代や加熱用ヒータによる加熱域長さａが適切に定められる。クランプ用治具５を用いて差込み代が適切に定められた樹脂管１には、図１のように加熱用ヒータ６がセットされ、クランプ用治具５によって加熱域長さａが定められる。
【００２９】
ここで用いられる加熱用ヒータ６には、クランプ用治具５によって定められる加熱域長さａを含んでそれよりも長い範囲で樹脂管１の樹脂外層部１２を加熱溶融させ得る機能が求められる。この要求に対処するため、図例の加熱用ヒータ６では、筒状の樹脂管側加熱部６２の先端に、クランプ用治具５のテーパ面５７の内部に配備される先窄まり形状のリング状加熱部６３が一体に備わっている。そして、図１のように、樹脂管側加熱部６２がクランプ片５１の先端５６に当たるまで樹脂管１に嵌合され、同時に、リング状加熱部６３がクランプ用治具５のテーパ面５７の内部に配備される。そのため、樹脂管１の樹脂外層部１２は、クランプ用治具５によって定められる加熱域長さａと上記リング状加熱部６３の長さに相応する加熱域長さｃとの両方を併せた範囲が加熱溶融される。一方、加熱用ヒータ６に備わっている筒体側加熱部６３は、図１２で説明したところと同様に、樹脂筒体２の樹脂内層部２２と端部樹脂層２３とを加熱溶融することに用いられ、そのときの筒体側加熱部６３による樹脂筒体２の加熱域長さｂは、上記した樹脂管１の加熱域長さａと略同等に定められる。
【００３０】
こうして樹脂筒体２の樹脂内層部２２及び端部樹脂層２３の加熱溶融と、樹脂管１の樹脂外層部１２が加熱溶融とが同時に行われた後、加熱用ヒータ６が取り外された樹脂筒体２が樹脂管１に圧入状に外嵌合される。このときには、図２のように、クランプ用治具５のクランプ片５１の先端５６に当たるまで樹脂筒体２が圧入状に差し込まれるので、樹脂管１の加熱溶融されている樹脂外層部１２と樹脂筒体２の加熱溶融されている樹脂内層部２２とが、樹脂管１と樹脂筒体２との重なり部分イで互いに融合して融着される。
【００３１】
また、樹脂筒体２を樹脂管１に圧入状に外嵌合するのに伴ってはみ出してきた余剰樹脂が上記した入隅状の凹所４を埋めて樹脂ビード３を形成する。この場合、入隅状の凹所４は、クランプ用治具５のテーパ面５７によって塞がれているので、凹所４を埋めた樹脂ビード３の外表面３１は、樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形に成形される。これと共に、テーパ面５７によって樹脂ビード３が押圧されることにより、溶融状態の樹脂ビード３と樹脂筒体２の加熱溶融されている端部樹脂層２３及び樹脂管１の加熱溶融されている樹脂外層部１２とが、図３に示したそれらの重なり個所ロ，ハの全体で融合して融着接合される。なお、上記した各重なり部分イ，ロ，ハでの各融着個所は、その後に硬化する。
【００３２】
この融着接合方法を行うことによって形成された融着接合構造によれば、互いに融着接合された樹脂管１や樹脂筒体２に曲げ力が加わった場合に、樹脂ビード３による応力分散作用が良好に発揮されて樹脂管１に折損などの事態が生じることが回避される。
【００３３】
図４及び図５は樹脂筒体２がその内周部に段付部２５を備えている場合に、その樹脂筒体２と樹脂管１とを融着接合する方法を示している。この事例においても、樹脂筒体２に対する樹脂管１の差込み代や加熱用ヒータによる加熱域長さａが上記クランプ用治具５やゲージ用治具８（図１１参照）によって適切に定められる。また、樹脂管１や樹脂筒体２の所定個所を加熱溶融させるためには、図１で説明したものと同様の構成の加熱用ヒータ６が用いられる。したがって、図４に示したように、樹脂筒体２についてはその端部樹脂層２３と樹脂内層部２２とが加熱溶融され、樹脂管１についてはその樹脂外層部１２が加熱溶融される。
【００３４】
上記のようにして樹脂筒体２の樹脂内層部２２及び端部樹脂層２３の加熱溶融と、樹脂管１の樹脂外層部１２が加熱溶融とが同時に行われた後、加熱用ヒータ６が取り外された樹脂筒体２が樹脂管１に圧入状に外嵌合される。このようにすると、図５のように、樹脂管１の加熱溶融されている樹脂外層部１２と樹脂筒体２の加熱溶融されている樹脂内層部２２とが、樹脂管１と樹脂筒体２との重なり部分イで互いに融合して融着される。また、樹脂筒体２を樹脂管１に圧入状に外嵌合するのに伴ってはみ出してきた余剰樹脂が上記した入隅状の凹所４を埋めて樹脂ビード３を形成する。余剰樹脂のはみ出しが適切に行われるようにするためには、樹脂筒体２の内周面を外拡がり状のテーパ面に形成しておくことが有効である。凹所４を埋めた樹脂ビード３の外表面３１は、樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形に成形され、さらに、溶融状態の樹脂ビード３と樹脂筒体２の加熱溶融されている端部樹脂層２３及び樹脂管１の加熱溶融されている樹脂外層部１２とが、図３に示したそれらの重なり個所ロ，ハの全体で融合して融着接合される。なお、上記した各重なり部分イ，ロ，ハでの各融着個所は、その後に硬化する。この融着接合方法を行うことによって形成された融着接合構造によっても、互いに融着接合された樹脂管１や樹脂筒体２に曲げ力が加わった場合に、樹脂ビード３による応力分散作用が良好に発揮されて樹脂管１に折損などの事態が生じることが回避される。
【００３５】
図６〜図７は樹脂ビード３の外表面３１の様々な形状を例示している。これらの図に示した樹脂ビード３の外表面３１はいずれも樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形に成形されている点で共通しているけれども、図６の樹脂ビード３の外表面３１は、樹脂管１の外表面１１に対して略４５°に傾斜したストレート面に成形され、図７の樹脂ビード３の外表面３１は、樹脂管１の外表面１１に対して４５°よりも小さい角度に傾斜したストレート面に成形されている。また、図８の樹脂ビード３の外表面３１は、凹入状に湾曲した傾斜面に形成されている。
【００３６】
このように、樹脂ビード３の外表面３１を、樹脂筒体２から樹脂管１の外表面１１に向かって下がり勾配に傾斜した形に成形しておくのは、樹脂ビード３の外表面３１がそのような形になっていると、樹脂管１や樹脂筒体２に曲げ力が加わったときの樹脂ビード３による応力分散作用が顕著に発揮されるからである。
【００３７】
図１〜図１４の説明では、説明を簡略にするために、同一又は相応する部分に共通の符号を付してある。
【００３８】
また、上記した実施形態では、樹脂筒体２として、樹脂継手の接続口部を例示してあるけれども、樹脂筒体２が樹脂管の端部であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る融着接合方法によれば、互いに融着接合された樹脂管や樹脂筒体に曲げ力が加わった場合に、一方側部材の端面と他方側部材の外表面とによって形成される入隅状の凹所を埋めている樹脂ビードによる応力分散作用が良好に発揮されて樹脂管に折損などの事態が生じることを回避するが可能になる融着接合構造を形成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る融着接合方法において、加熱用ヒータのセット状態を示した部分断面図である。
【図２】  本発明に係る融着接合方法において、樹脂筒体と樹脂管とを圧入状に嵌合させた状態の部分断面図である。
【図３】  本発明に係る融着接合方法によって形成された融着接合構造の要部を拡大した断面図である。
【図４】  本発明に係る融着接合方法において、変形例による樹脂筒体を用いる場合の樹脂筒体と樹脂管とを示した部分断面図である。
【図５】  本発明に係る融着接合方法において、変形例による樹脂筒体と樹脂筒体とを圧入状に嵌合させた状態の部分断面図である。
【図６】  樹脂ビードの外表面の形状を例示した部分断面図である。
【図７】  樹脂ビードの外表面の他の形状を例示した部分断面図である。
【図８】  樹脂ビードの外表面のさらに他の形状を例示した部分断面図である。
【図９】  樹脂管を挟持させたクランプ用治具の概略斜視図である。
【図１０】  クランプ用治具の要部を拡大した部分断面図である。
【図１１】  樹脂管の加熱域長さを定める場合の説明図である。
【図１２】  従来の融着接合方法において、加熱用ヒータのセット状態を示した部分断面図である。
【図１３】  従来の融着接合方法において、樹脂筒体と樹脂管とを圧入状に嵌合させた状態の部分断面図である。
【図１４】  従来の融着接合構造の要部を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂管（他方側部材）
２  樹脂筒体（一方側部材）
４  凹所
１１  樹脂管の外表面
１２  樹脂管の樹脂外層部
２１  樹脂筒体の端面
２２  樹脂筒体の樹脂内層部
２３  樹脂筒体の端部樹脂層
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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