(57)【要約】オリフィスから流出する熱可塑性材料の粒状化のための装置であって、オリフィスは、オリフィス板にほぼ円形状に配置され且つブレード保持体軸のまわりに回転するブレードによって掃引される。ブレードはブレード支持体によって半径方向に関して斜めに保持され、ブレード保持体軸は円形状配置の中心を通して延び、冷却媒体が、粒状化された可塑性材料を冷却するためにオリフィス板とブレードとに供給されるように構成された熱可塑性材料粒状化装置に関する。本装置は、ブレード支持体の中空空間部（２４）が中間空間部と連通し、冷却媒体がブレード支持体の中空空間部（２４）から中間空間部に供給されることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オリフィス（５、６）から流出する熱可塑性材料を粒状化するための熱可塑性材料の粒状化装置であって、
前記オリフィス（５、６）は、オリフィス板（４）にほぼ円形状に配置され、且つブレード保持体軸（１１）のまわりに回転するブレード（８、９）によって掃引され、
前記ブレード（８、９）は、ベル形のブレード支持体（１０）によって半径方向に関して斜めの位置に保持され、
前記ブレード保持体軸（１１）は前記円形状配置の中心を通して延び、
冷却媒体が、粒状化されたプラスチック材料を冷却するために前記オリフィス板（４）と前記ブレード（８、９）とに供給され、
前記ブレード支持体（１０）と前記オリフィス板（４）との間には前記冷却媒体がその内側から外側へ貫流する環状の中間空間部（２６）が存在する、
ように構成された熱可塑性材料の粒状化装置において、
前記ベル形のブレード支持体（１０）の中空空間部（２４）が前記中間空間部（２６）と連通し、
前記冷却媒体が前記ブレード支持体（１０）の前記中空空間部から前記中間空間部（２６）に供給される、ことを特徴とする熱可塑性材料の粒状化装置。
【請求項２】
前記中間空間部（２６）はその両面を、前記ブレード支持体（１０）に取り付けられ且つ前記ブレード（８、９）が貫通する環状板（７）と、反対側に設置された前記オリフィス板（４）とによって閉じられ、
前記ブレード（８、９）は、単体剛体片の形で前記環状板（７）から前記中間空間部（２６）内に突出し、これにより、前記ブレード（８、９）が前記オリフィス板（４）に接触し、前記オリフィス板（４）に向かって斜めに位置付けされた前記環状板（７）の貫通部（２７）によって導かれ保持されるように構成される、ことを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
前記中間空間部（２６）内に突出する前記ブレード（８、９）の斜めの位置が、前記環状板（７）が回転する際にその回転の結果得られる流れに対して前記ブレード（８、９）が与える流れ抵抗が低くなるように選択される、ことを特徴とする請求項１又は２の装置。
【請求項４】
前記ブレード（８、９）が前記環状板（７）上で個々に調節可能であり、前記環状板（７）が前記オリフィス板（４）から固定距離に設置され、摩耗を補償するために前記ブレード（８、９）が運転中に加圧手段（３２、３４）によって前記オリフィス板（４）に対して個々に押圧可能である、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つの装置。
【請求項５】
前記ブレード（８、９）は、その半径方向の張り出し範囲が前記オリフィス（５、６）の断面をごく僅かしか超過しないように、しかし前記ブレード（８、９）が行う切断行為によって、前記オリフィス（５、６）から流出する前記熱可塑性材料が個々分離状態の熱可塑性粒状体に切断される程度に超過するように構成される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つの装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オリフィスから流出する熱可塑性材料を粒状化するための熱可塑性材料の粒状化装置であって、これらのオリフィスは、オリフィス板にほぼ円形状に配置され、且つブレード保持体軸のまわりに回転するブレードによって掃引され、これらのブレードは、ベル形のブレード支持体によって半径方向に関して斜めの位置に保持され、このブレード保持体軸はこの円形状配置の中心を通して延び、冷却媒体が、粒状化された可塑性材料を冷却するためにこのオリフィス板とこれらのブレードとに供給され、このブレード支持体とこのオリフィス板との間には環状の中間空間部が存在しこの冷却媒体がその内側から外側へ貫流する、ように構成された熱可塑性材料粒状化装置に関する。したがって、この装置は、オリフィスから流出する可塑性押出材がオリフィスで直接に、すなわち、まだ溶融状態にある間に切断される、いわゆる溶融体（ホットメルト）粒状化のための装置である。
【背景技術】
【０００２】
上記のような装置は、米国特許第３，３１７，９５７号公報に提示されている。この既知の装置の特徴は、冷却媒体が溶融状態の熱可塑性材料と同じ側から供給されること、すなわち、冷却媒体が、ブレード保持体軸と並行に延びオリフィスの円形状配置内に半径方向に位置する流路を経由して供給されることから成る。ブレード保持体は同様に、溶融状態の熱可塑性材料が供給される側と同じ側から駆動されるのでその結果、溶融状態の熱可塑性材料の供給用及び冷却媒体の供給用の配置全体を駆動軸が貫通し、この駆動軸はブレード保持体軸となる。結果として、構造が複雑になる。この複雑さは特に、密封手段を要することに起因する。そして、冷却媒体の供給流路として利用可能な空間が制限されるため、これらの供給流路は比較的小断面で形成されるのでこの結果として、必要量の冷却媒体を流すためにかなりの圧力をかける必要がある。
【特許文献１】
米国特許第３，３１７，９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上記の装置の設計を特に冷却媒体の流れ状態に関して単純化することによって改善し、この仕方によって切断直後の粒状体のまわりの冷却媒体の、信頼性の高い流れと粒状体の迅速な搬出とを保証し、その結果として粒状体間の凝塊化を生じさせないことである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、ベル形のブレード支持体の中空空間部が中間空間部と連通し、冷却媒体が前記ブレード支持体の中空空間部から中間空間部に供給されることで達成される。
【発明の効果】
【０００５】
この設計によれば、冷却媒体が溶融状態の熱可塑性材料が供給される領域から離れた領域を経て供給され、その結果、冷却媒体の熱損失又は望ましくない加熱をたやすく防止できる。既知の配置では上記のように冷却媒体が、溶融状態の熱可塑性材料が供給される領域内で軸方向に供給されるので、このような熱伝達の可能性を排除することがかなり困難になる。本発明に基づく配置では、溶融状態の熱可塑性材料を装置の一方の側から供給し冷却媒体を装置の反対側から供給することが可能であり、その結果これら二つの領域が、粒状化が行われる箇所、すなわちブレード保持体の領域においてのみ出会うことになる。ここは、ブレード保持体とオリフィス板との間の中間空間部であることから、そしてベル型のブレード保持体の内部から供給されるため、その中のすべての位置で冷却媒体について均一な通し流れ（通流）とそれに対応した、より多くの量とが得られ、このことから、粒状体について、これに対応した均一な冷却と信頼性の高い搬出とが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
このブレード保持体とオリフィス板との間の中間空間部はその両面を、ブレード支持体に取り付けられ且つブレードが貫通する環状板と、反対側に設置されたオリフィス板とによって閉じられ、ブレードは、単体剛体片の形で環状板から中間空間部内に突出し、これにより、ブレードがオリフィス板に接触し、オリフィス板に向かって斜めに位置付けされた環状板の貫通部によって導かれ保持されるように構成すると有利である。
【０００７】
この構成で、環状板とオリフィス板とによって定義され両側を閉じられた領域が得られ、この領域により、冷却媒体の通流の状態の制御が容易になる。環状板の配置によって、ブレードを単体剛体片の形で確保載置することが可能になる。その理由は、オリフィス板に向かって斜めに位置付けされた貫通部が環状板に設けられ、この貫通部にブレード片が挿入され位置ぎめされるからである。
【０００８】
環状板とオリフィス板とによって定義された中間空間部には、外方に向けられた冷却媒体の流れがあり、この流れは、ブレード保持体の回転により外側に向けて接線方向に段々近づく。この場合、中間空間部内に突出するブレードの斜めの位置が、環状板が回転する際にその回転の結果得られる流れに対してブレードが与える流れ抵抗が低くなるように選択されるので有利である。このようにブレードの斜めの位置が選択された結果、冷却媒体はブレード保持体が回転する際に事実上これに妨げられることなく通過して流れる。反対方向に斜めに位置付けした場合には、ブレードによるブレード保持体のポンピング（揚水）効果が生じることになるが、これはここに示す装置においては望ましくない。その理由は、第一には粒状体の搬出にとって好ましくない渦流（乱流）が生じるからであり、第二には揚水効果が駆動モータ側に、粒状化に要するエネルギーに加えてこの揚水効果に対応するエネルギー消費をもたらすことになり、これは不必要なエネルギー損失を意味することになるからである。
【０００９】
片状体からなるブレードが環状板に支持されることから、ブレードが環状板上で個々に調節可能であり、環状板がオリフィス板から固定距離に設置され、摩耗を補償するためにブレードが運転中に加圧手段によってオリフィス板に対して個々に押圧可能であるような構成が、有利な形で可能となる。この場合、ブレードは貫流板内の貫通部中で位置送り可能に保持され、その結果、摩耗を補償するためにブレードは運転中にオリフィス板の方向に自動的に微細調整される。用いられる加圧手段は、可撓バネ、特にコイルバネでよく、また油圧乃至空圧を利用してもよい。
【００１０】
ブレード保持体が回転する際に冷却媒体に関するブレードの残存抵抗を更に低減するには、ブレードの長さを、ブレードの半径方向の範囲がオリフィスの断面をごく僅かしか超過しないように、しかしブレードが行う切断行為によって、オリフィスから流出する熱可塑性材料が個々分離状態の熱可塑性粒状体に切断される程度に超過するように構成する。これによってブレードの長さが最短化され、その結果として、ブレード保持体が回転する際に、通流する冷却媒体に関してブレードが与える抵抗はごく小さなものとなる。
【００１１】
ここで注記したいのは、使用冷却媒体は主として水でよく、代わりに油又は窒素のようなガス媒体でもよい。冷却媒体の選択はおそらく、粒状化される可塑性材料の化学的性質によって決まる。
【実施例】
【００１２】
本発明の実施例について以下、添付図面を参照して説明する。
【００１３】
図１Ａは、本発明に基づく装置の断面を示し、本発明に属さない構成要素、すなわち溶融状態の可塑性材料を供給するための押出機は省略してある。本装置は、既知の方法で用いられ複数の溶融体流路、ここでは２個の流路２、３から成る溶融物分配器１を有する。この溶融体分配器１には取り付け手段（図示しない）によってオリフィス板４がフランジ付けされる。オリフィス板４内へは溶融物流路２、３が合体してオリフィス５、６となる。装置の運転中、粒状化されるべき熱可塑性材料がオリフィス５、６から溶融状態で流出する。オリフィス板４は更に、オリフィスから成る。図１０から明らかなようにオリフィスは円形状に配置される。オリフィス板４の反対側には環状板７が設けられる。環状板７からはブレード８及び９（更なるブレードは図示しない）が突出し、環状板７に面するオリフィス板４の表面を既知の方法で掃引し、オリフィス５、６から流出する熱可塑性の押出材を剪断（切断）する。環状板７におけるブレード８、９の配置及び支持に関して、図４〜図６を参照して説明する。環状板７は、ブレード保持体軸１１の端部に位置するベル形のブレード保持体１０に取り付けられ、ブレード保持体軸１１は駆動モータ１２（外形のみを示す）に結合される。ブレード保持体軸１１を介して駆動モータ１２がブレード保持体１０を、したがってブレード８、９を有する環状板７を回転させ、供給された熱可塑性の押出材が上記のように粒状化される。
【００１４】
本装置の内部の部品はハウジング１３によって密閉され、ハウジング１３はオリフィス５、６及びブレード８、９の領域上に延びるカバー１４内に続く。可塑性材の供給及び粒状化という２つの連関する領域が、ハウジング１３及び溶融体分配器１各々のフランジ形肩部、それぞれ１５及び１６、によって一体に保持される。この保持は、ねじボルト１７によって達成される。すなわち、ねじボルト１７が締め込まれると、カバー１４が強固に密閉され、これにより装置全体が、部品１３及び１４からなるハウジングを通して溶融体分配器１の領域内へ延びる。下で更に詳しく述べるが図２に示すように、図１に基づく装置は、ほぼ回転対称形である。すなわち、カバー１４付きのハウジング１３は外側がほぼ円形状の表面を有する。取付座３９により、オリフィス板４に不可欠なセンタリング（心出し）が得られる。
【００１５】
ハウジング１３に付属するカバー１４は、ここではアクリル樹脂（plexiglass）で形成される。この材料は透明であるため、粒状化の行われる領域で何が起きているかを観察することが可能になる。
【００１６】
ブレード８、９によって切断された粒状体の冷却のために、ハウジング１３及び内部で粒状化が行われる領域には冷却媒体が供給される。冷却媒体はこの場合冷却水であり、冷却水は冷却剤入口１８を通して供給される。冷却剤入口１８は、ハウジング１３の内部１９に対して実質上接線方向に取り付けられ、その結果としてハウジング１３内で回転流が生じ、その回転速度は供給される水の量によって調整可能である。冷却水は内部１９から流れ開口部２０、２１、及び２２を経てベル形のブレード保持体１０の中空空間部２４へと通過する。ブレード保持体１０は、駆動モータ１２によって伝達を受けた回転速度で回転する。流れ開口部２０、２１、２２を経てブレード保持体１０の中空空間部２４へと冷却水を供給する際に、内部１９内で回転（環流）する冷却水が十分に乱流のないような流れ方で流れ開口部２０、２１、２２から流出するようにこの供給を行うには、冷却水の供給流量、したがって内部１９における冷却水の回転速度を調整するする必要がある。この調整は、内部１９内で流れ開口部２０、２１、２２の領域における冷却水が、流れ開口部２０、２１、２２の回転時の速度と同じ回転速度で環流するような仕方で行われる。これにより、速度が異なることに起因するこの段階でのエネルギー損失が回避される。回転速度調整のこの手法は、冷却剤入口１８を経て冷却水を接線方向に供給することで可能になる。
【００１７】
自明のように、ブレード保持体１０の中空空間部２４はブレード８、９の領域とオリフィス板４の領域とに直接に連通する。その理由は、ベル形のブレード保持体１０がオリフィス板４の方向に開口し、その結果ブレード保持体の中空空間部２４に入る冷却水がブレード８、９を通過してオリフィス板４の表面を過ぎ外部へと流出することができるからである。この流出は、同様に接線方向に設置されオリフィス板４と環状板７との間の中間空間部２６から外部に至る冷却剤出口２５によって更に容易になる。中間空間部２６においては、ブレード保持体１０及びブレード８、９の回転により環流する。この環流の方向は、冷却剤出口２５に基づく接線方向へと変遷する。したがって、これにより冷却水の通流量のすべてに対して、流れの方向と領域から領域への変遷部分の方向を形成する。この方向は、冷却剤の通流に対する抵抗が可能な最も小さいものとなるような方向であり、その結果、駆動モータ１２に関してこの抵抗減少に対応したエネルギー低減効果が得られる。
【００１８】
図１Ｂに、図１ＡのＡ−Ａ断面で矢印方向に見た断面を示す。したがって、この断面はオリフィス板４のブレードに面する側に沿って延びる。この結果として、図１Ｂのようにブレード８、９を有する環状板７の平面図が得られる。環状板７は、ブレード保持体１０によって保持され、ブレード保持体１０には流れ開口部２０、２１、２２が設けられる（第４の流れ開口部は図１では見えない）。図１Ｂは更にカバー１４を示す。カバー１４は、冷却剤出口２５の位置から環状板７のまわりに螺旋形状で延び、ブレード８、９を有する環状板７とカバー１４の外壁との間の空間は絶え間なくせばまり、逆に流れ方向（矢印参照）に対して絶え間なく広がる。その結果、この領域ではこの空間の直径が増大しても冷却水の流速は実質上一定に維持され、このことは冷却水の流れを乱流のないものとするために重要である。乱流がなければ、それに対応した均一さで切断後の粒状体を搬出することができる。
【００１９】
図２に、ブレード保持体に取り付けられブレードのない状態の環状板７の、詳しくはブレードが突出する側の上面図を示す。そして、図２は、個々の単一ブレードが挿入される個々の貫通部２７の開口部を示す。これについては下で更に詳しく述べる。図２では、３個の円形状配置２８、２９、３０を設けた場合の環状板を示す。
【００２０】
図３に、同じ環状板７を示すが、この場合ブレード８が貫通部２７の各々に挿入された状況を示す。自明のようにブレード８は、環状板７の表面に関して斜めに、そして回転方向に関して或る角度で貫通部から突出する。ブレード８は回転方向に関して斜めに位置し、この斜めの位置は、環状板が回転する際にこの斜めの位置に起因して、結果として得られる冷却水の流れに対して流れ抵抗が僅かしかないように選択される。すなわち、冷却水が内側から外側へと流れ（図１Ａに関する説明参照）、冷却水の流れは直接に半径方向に外側へ延びることはせず、螺旋形状を取る。各ブレード８の斜めの位置は、この螺旋角度に調整され、その結果として冷却水が通過する際に流れに対してブレード８の有する流れ抵抗が僅かしかない。環状板７の回転方向を矢印で示す。
【００２１】
図４は、オリフィス５を設けたオリフィス板４に対するブレード８の配置を示す略図である。下で更に詳しく説明するが、ブレード８が環状板７内の貫通部２７に挿入され、内部に取り付けられる。オリフィス板はベル形のブレード保持体１０となり、一点鎖線で示すブレード保持体軸に取り付けられる。
【００２２】
図５に、図４においてブレード８と共に示した環状板７の領域を示し、ブレード８が環状板７から突出した状態にある。ブレード８は一点鎖線で示す貫通部２７に挿入され、ねじ３１により環状板７に取り付けられる。
【００２３】
図６に、図５に示した部分の側面図を示す。この図面により、ブレードがどのようにブレード保持体７に、すなわちこの目的のために設けられた貫通部２７に挿入されるかは明らかである。挿入後、ねじ３１が貫通部内でブレード８を固定する。
【００２４】
図６と同様に図７に、ブレード８が挿入さた貫通部２７を有する環状板７の部分を示す。ここでは、ブレード８が環状板７の中央領域で終わり、ブレード８の後端側がコイルバネ３２に接触し、コイルバネ３２は受け座３３に支持される。コイルバネ３２がブレード８を押し、ブレード８が環状板７内で変位可能に、したがって調整可能に保持され、その結果として、これに対応する加圧力でオリフィス板４に対して定常的に接触する。ブレード８が摩耗しそれにより短くなると、コイルバネ３２が自動的にブレードをオリフィス板４の方向に更に押しつけるので、生じた摩耗を完全に補償できる。
【００２５】
図８に、図７の一変形を示す。ここでは、ブレード８の後端がピストン３４により保持され、ピストン３４がこれに対応する内腔部（ボア）３５にガイドされる。内腔部３５は、いわばオリフィス板４の後側方向への貫通部２７の延長である。ピストン３４には液圧又はガス圧がかかり、この圧力は内腔部３５の特別流路３６を経て供給される。したがって、この場合ブレード８の摩耗は図７に関して上で述べたのと同じ仕方で補償される。
【００２６】
図９は、図８に示す配置で必要になる種類の加圧媒体の供給配置を示す略図である。この場合加圧媒体はブレード保持体軸１１を経て中央分配路３７に入り、そこからブレード保持体１０を介し内腔部３８を経て環状板７内部に流れ込む。
【００２７】
図１０にオリフィス板４を示す。この場合のオリフィス板４には、オリフィス４、５の円形状配置が１個だけ設けられている。オリフィス４、５は、図１１で下に説明するように、同一直径の円形断面を有する内腔部で構成され、ブレード８によって掃引される。
【００２８】
図１１は、３個のオリフィス５を有するオリフィス板４の部分図でブレード８と共に示す。ブレード８は半径方向に対して斜めに設置される。ブレード８の半径方向の範囲Ｒを図１１に示す。自明のように、半径方向の範囲Ｒはオリフィス５の直径Ｄよりも僅かに大きい。この結果として、ブレード８が、オリフィス５から供給される可塑性溶融体を切断するのに十分であり、半径方向の範囲Ｒをオリフィス５の直径Ｄよりも僅かに大きくしているので、溶融体を切断して粒状体を得る際に切断が個別に且つ他の粒状体から別個に分離した形で行われる。この結果、ブレード８が回転する際に冷却水の流れに関して最小限の抵抗にしか遭遇しない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の一実施例による本装置全体を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ線において矢印に沿って見た断面図である。
【図２】環状板の上面図であってブレードの３個の円形状配置用に片状ブレードを保持するための切り込み穴（貫通部）を貫通させた状態を示す。
【図３】図２と同じ環状板の上面図であってブレードを貫通部に挿入した状態を示す。
【図４】環状板に取り付けられた１個のブレードがオリフィス板を掃引する際の環状板を略図で示す説明図である。
【図５】図４に基づく配置を上面から見た説明図である。
【図６】環状板内の貫通部中でのブレードの取り付けを示す説明図である。
【図７】ブレードにバネによる負荷をかけた場合の環状板の詳細を示す説明図である。
【図８】図７に基づく配置からの一変形で、ブレードが油圧作動のピストンで押圧される場合を示す説明図である。
【図９】水圧流体がブレード保持体軸を通して環状板まで供給される状態を示す説明図である。
【図１０】オリフィスが単一の円形配置を取る場合のオリフィス板の上面図である。
【図１１】図１０に基づくいくつかのオリフィスの拡大図であって、ブレードが半径方向においてオリフィスの直径をちょうど超えた場合を示す。
【符号の説明】
【００３０】
１  溶融体分配器
２、３  流路
４  オリフィス板
５、６  オリフィス
７  環状板
８、９  ブレード
１０  ブレード保持体
１１  ブレード保持体軸
１２  駆動モータ
１３  ハウジング
１４  カバー
１５  フランジ状の肩部
１６  フランジ状の肩部
１７  ねじボルト
１８  冷却剤入口
１９  内部
２０、２１、２２  流れ開口部
２４  中空空間部
２５  冷却剤出口
２６  中間空間部
２７  貫通部
２８、２９、３０  円形状配置
３１  ねじ
３２  コイルバネ
３３  受け座
３４  ピストン
３５  内腔部
３６  特別流路
３７  中央分配路
３８  内腔部
３９  取付座
【図１Ａ】
2004535957.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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【国際公開パンフレット】
2004535957.tif 000015
2004535957.tif 000016
2004535957.tif 000017
2004535957.tif 000018
2004535957.tif 000019
2004535957.tif 000020
2004535957.tif 000021
2004535957.tif 000022
2004535957.tif 000023
2004535957.tif 000024
2004535957.tif 000025
2004535957.tif 000026
2004535957.tif 000027
2004535957.tif 000028
2004535957.tif 000029
2004535957.tif 000030
2004535957.tif 000031
2004535957.tif 000032
2004535957.tif 000033
2004535957.tif 000034
2004535957.tif 000035
2004535957.tif 000036
【国際調査報告】
2004535957.tif 000037
2004535957.tif 000038
2004535957.tif 000039
2004535957.tif 000040
2004535957.tif 000041
2004535957.tif 000042