(57)【要約】【課題】装着スロットおよびロッキングスロットを必要とせずにロータディスクにブレードを装着およびロックする機構を提供する。【解決手段】タービンエンジンの圧縮機ディスク２６は、複数のブレード２８を含む。ブレード２８をディスク２６に組み付けるために、ロックアッセンブリがディスク２６のブレードスロット３６内に挿入される。ブレードがスロット３６に組み付けられるとともに、摺動シール４０がブレードとディスク２６との間に挿入され、空気がスロット３６内に流入することが制限される。摺動シール４０の端部に達するまで、追加のブレードが組み付けられる。全てのブレードがディスクに組み付けられるまで、このプロセスが繰り返される。最後のブレードが組み付けられた後、各ロックアッセンブリの位置にスペーサシールを挿入する。全てのブレードおよびスペーサシールの組付後、ロックアッセンブリをロック位置へと動かす。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレードスロットを画定するロータディスクと、
前記ブレードスロット内に配置さレール分を有する複数のブレードと、
前記複数のブレードと前記ロータディスクとの間に配設される複数の摺動シールと、
前記複数の摺動シールの間に配設される複数のスペーサシールと、
前記複数のスペーサシールの１つにそれぞれ対応する複数のロックアッセンブリと、
を備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記複数のブレードの各々は、プラットフォームを有し、該プラットフォームは、該プラットフォームから延在するネック部と、該ネック部から延在するダブテールと、を有することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
前記複数のブレードの各々の前記ネック部および前記ダブテールは、前記ブレードスロット内に配置されることを特徴とする請求項２に記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ブレードスロットの両側にスロットレールが配設され、前記複数の摺動シールの各々は、前記スロットレールの１つに対応することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項５】
前記複数の摺動シールの各々は、前記ブレードと前記スロットレールとの間に配設されることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
前記複数のスペーサシールの各々は、前記スロットレール間で前記ブレードスロットに亘って延在することを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
【請求項７】
前記複数のロックアッセンブリの各々は、ハウジングと、装着位置とロック位置との間で移動可能なセットねじと、を有し、前記ロックアッセンブリは、実質的に前記ブレードスロット内に配設されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項８】
前記複数のスペーサシールの各々は、貫通孔を含み、
前記ロックアッセンブリがロック位置にある場合、前記ロックアッセンブリの前記ハウジングは、前記貫通孔を通って延在して隣接するブレードに接触することを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項９】
前記セットねじは、第１のインタロック機構を含み、前記ブレードスロットは、第２のインタロック機構を含み、
前記ロックアッセンブリがロック位置にある場合に、前記第１のインタロック機構は、前記第２のインタロック機構とともにロックすることを特徴とする請求項７に記載の圧縮機。
【請求項１０】
ブレードスロットの両側に位置する一対のスロットレールを含み、かつタービンエンジンの軸を中心として回転するように取り付けられたディスクと、
前記ブレードスロット内に配設さレール分を有する第１の複数のブレードであって、該第１の複数のブレードと前記スロットレールとの間に第１の摺動シール対が配設される、第１の複数のブレードと、
前記ブレードスロット内に配設さレール分を有する第２の複数のブレードであって、該第２の複数のブレードと前記スロットレールとの間に第２の摺動シール対が配設される、第２の複数のブレードと、
前記第１の摺動シール対と前記第２の摺動シール対との間に配設される第１のスペーサシールと、
前記ブレードスロット内に配設されるとともに、前記第１のスペーサシールに対応する第１のロックアッセンブリと、
を備えることを特徴とするタービンエンジン部品。
【請求項１１】
前記第１の複数のブレードおよび前記第２の複数のブレードの各々は、プラットフォームをそれぞれ有し、
円周方向に隣接するブレードの前記プラットフォームは、互いに接触することを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１２】
前記第１のスペーサシールは、前記スロットレールの間で前記ブレードスロットに亘って延在することを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１３】
前記第１のロックアッセンブリは、ハウジングおよびセットねじを有することを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１４】
前記第１のスペーサシールは、貫通孔を含み、前記第１のロックアッセンブリがロック位置にある場合に、前記第１のロックアッセンブリの前記ハウジングは、前記貫通孔を通って延在して、前記第１の複数のブレードのうちの１つのブレードと、前記第２の複数のブレードのうちの１つのブレードとに接触することを特徴とする請求項１３に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１５】
前記ブレードスロット内に配設さレール分を有する第３の複数のブレードであって、該第３の複数のブレードと前記スロットレールとの間に第３の摺動シール対が配設される、第３の複数のブレードと、
前記ブレードスロット内に配設さレール分を有する第４の複数のブレードであって、該第４の複数のブレードと前記スロットレールとの間に第４の摺動シール対が配設される、第４の複数のブレードと、
前記第２の摺動シール対と前記第３の摺動シール対との間に配設される第２のスペーサシールと、
前記第３の摺動シール対と前記第４の摺動シール対との間に配設される第３のスペーサシールと、
前記第４の摺動シール対と前記第１の摺動シール対との間に配設される第４のスペーサシールと、
前記ブレードスロット内に配設されるとともに、前記第２のスペーサシールに対応する第２のロックアッセンブリと、
前記ブレードスロット内に配設されるとともに、前記第３のスペーサシールに対応する第３のロックアッセンブリと、
前記ブレードスロット内に配設されるとともに、前記第４のスペーサシールに対応する第４のロックアッセンブリと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１６】
前記ディスクが圧縮機のディスクであることを特徴とする請求項１０に記載のタービンエンジン部品。
【請求項１７】
（ａ）ロータディスクに設けられたブレードスロット内に第１のロックアッセンブリを配設するステップと、
（ｂ）前記第１のロックアッセンブリに隣接させて第１のブレードを前記ブレードスロット内に挿入するステップと、
（ｃ）前記第１のブレードと前記ブレードスロットの第１の壁部との間に第１の摺動シールを配設し、前記第１のブレードと前記ブレードスロットの対向する第２の側の壁部との間に第２の摺動シールを配設するステップと、
（ｄ）前記ブレードスロット内に第２のブレードを挿入するステップであって、前記第１の摺動シールおよび前記第２の摺動シールが、前記第２のブレードと前記ロータディスクとの間に位置するように第２のブレードを挿入するステップと、
（ｅ）複数のブレードが全て前記ブレードスロット内に挿入されるまで、前記（ａ）から（ｄ）までのステップを繰り返すステップと、
（ｆ）各ロックアッセンブリの位置において、前記ブレードスロットに亘ってスペーサシールを配設するステップと、
（ｇ）前記ブレード、前記摺動シールおよび前記スペーサシールの円周方向の動きを防止するように、前記ロックアッセンブリをロックするステップと、
を含むことを特徴とする圧縮機の組立方法。
【請求項１８】
前記ステップ（ｄ）は、前記第１のブレードのプラットフォームが前記第２のブレードのプラットフォームに接触するように、前記第２のブレードを配設するステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の圧縮機組立方法。
【請求項１９】
前記ステップ（ｅ）は、円周方向に隣接する前記第１および第２の摺動シールの間にロックアッセンブリが位置するように、前記第１および第２の摺動シールの端部に到達するまで前記ステップ（ｄ）を繰り返し、次いで前記ステップ（ａ）から前記ステップ（ｃ）まで繰り返すステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の圧縮機組立方法。
【請求項２０】
前記ステップ（ｇ）は、対応するスペーサシールの貫通孔を通して前記ロックアッセンブリのハウジングを移動させて隣接するブレードの各々に接触させるように、前記ロックアッセンブリのセットねじを締め付けるステップを含むことを特徴とする請求項１７に記載の圧縮機組立方法。
【請求項２１】
ブレードの一部を受ける少なくとも１つのくぼみを画定するロックハウジングと、
前記ロックハウジングに支持されるとともに、前記ロックハウジングに対してロック位置と解放位置との間で移動可能であるロック部分であって、前記ロック位置にある場合に、少なくとも１つのブレードをディスクに対して移動させないように保持する、ロック部分と、
を備えることを特徴とするディスクおよびブレードのアッセンブリの部品。
【請求項２２】
前記ロック部分がセットねじからなることを特徴とする請求項２１に記載のディスクおよびブレードアッセンブリ部品。
【請求項２３】
ロックハウジングの一部を受けるスペースを画定する本体部を有するシールと、
前記本体部から第１の方向に延在するとともに、第１のスロットレールに隣接して配設される第１の突起と、
前記本体部から前記第１の方向とは反対の第２の方向に延在するとともに、前記第１のスロットレールに対向する第２のスロットレールに隣接して配設される第２の突起と、
を備え、
これにより前記シールが前記第１のスロットレールと前記第２のスロットレールとの間でブレードスロットに亘って配設されることを特徴とするディスクおよびブレードのアッセンブリの部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、ロータブレードをロータに装着およびロックするための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンエンジンは、エンジン内の燃焼に用いられる圧縮空気を供給する高圧圧縮機および低圧圧縮機を含む。各圧縮機は、通常、ロータディスクを含み、ロータディスクには複数のブレードが取付けられる。ディスクとブレードとの間には、通常、空気の還流を制限するためにシールが配設される。ディスクは、通常、ディスク内のブレードスロットにブレードを組み付ける少なくとも１つの装着スロットと、組み付けられたブレードがロータディスクに対して動くことを防止するロッキングスロットと、を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
運転中、ロータディスクは繰り返し加熱、冷却され、ディスクの外側部分には圧縮力および引張力が加わる。熱サイクルによる連続的な負荷によって、ディスクが疲労してしまう。疲労の結果、ディスクの応力が集中する領域には亀裂（クラック）が生じやすくなる。装着スロットおよびロッキングスロットなど、応力が集中する領域を除去することによってロータの耐久性が増加する。また、いかなる装着構成であっても、ディスクに対するブレードの動きを防止する必要がある。
【０００４】
装着スロットおよびロッキングスロットを必要とすることなく、ロータディスクにブレードを装着およびロックする改良された構成が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるタービンエンジン用の例示的な圧縮機のディスクは、装着スロットまたはロッキングスロットを必要とすることなく、圧縮機のディスクにブレードを装着するための構成を提供する。
【０００６】
通常の圧縮機は、多数のディスクを有し、各ディスクの外周には複数のブレードが取付けられる。ディスクへのブレードの組み付けを始めるには、まずディスクに設けられたブレードスロット内にロックアッセンブリが挿入される。次いで、少なくとも１つのブレードがブレードスロット内に組み付けられる。ブレードのネック部およびダブテールがブレードスロット内に挿入されて、次いでブレードを９０度回転させる。ダブテールがブレードスロットと干渉して、ブレードスロットからのブレードの脱落が防止される。次いで、摺動（スライド）シールがブレードスロットの両側において、ブレードとディスクとの間に挿入されて、ブレードスロットへの空気の流入が制限される。摺動シールの端部に到達するまで、追加のブレードが組み付けられる。摺動シールがブレードとディスクとの間に位置するように、追加のブレードが組み付けられる。摺動シールの端部に到達した後、他のロックアッセンブリがブレードスロット内に挿入される。ブレードを挿入し、摺動シールを挿入し、次いで摺動シールの端部に到達するまで追加のブレードを挿入する上記のプロセスは、全てのブレードがディスクに組み付けられるまで繰り返される。
【０００７】
最後のブレードを組み付けるのに十分な余地を与えるために、隣接する摺動シールの間には遊び（スラック）が残される。最後のブレードが組み付けられた後、遊びを減少させるように、各ロックアッセンブリの位置においてブレードスロットにわたってスペーサシールが配置される。全てのロックアッセンブリ、摺動シール、ブレードおよびスペーサシールが所定の位置に配設された後、ロックアッセンブリを解放位置からロック位置に移動させる。ロックアッセンブリをロック位置に移動させるために、各ロックアッセンブリのセットねじが締め付けられる。各ロックアッセンブリは、セットねじの丸い端部を含み、該端部がブレードスロットの底部に設けられた凹部に嵌合して、ロックアッセンブリの回転が防止される。
【０００８】
本発明の上記の特徴および他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の図面から最も良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、タービンエンジン１０の概略図である。空気は、ファン１２によってタービンエンジン１０内に引き込まれ、低圧圧縮機１４および高圧圧縮機１６を通って流れる。燃料が酸素と混合され、燃焼器１８内で燃焼が生じる。燃焼からの排気は、高圧タービン２０および低圧タービン２２を通って流れた後、排気ノズル２４を通ってエンジンから排出される。
【００１０】
図２は、一般的な圧縮機の部分的な断面図である。低圧圧縮機１４および高圧圧縮機１６は多数のディスク２６を含む。各ディスク２６は、タービンエンジン１０の中心線に沿って位置する軸Ａを中心に回転する。ディスク２６の外周に複数のブレード２８が取り付けられる。
【００１１】
図３を参照すると、ブレード２８が組み付けられた例示的なディスク２６が示されている。図４は、ディスク２６に組み付けられる前の例示的なブレード２８を図示している。ブレード２８はプラットフォーム３０を含む。プラットフォーム３０からネック部３２が延在し、このネック部３２からダブテール３４が延在している。図５は、１つのブレード２８について、組み付けられた状態のディスク２６およびブレード２８の部分的な断面を示している。ディスク２６はブレードスロット３６を含む。ブレードスロット３６は、スロット主部４１と、この主部４１よりも狭いスロットネック部３８と、を含む。ディスク２６におけるブレードスロット３６の両側にはスロットレール４２が配設されている。ブレード２８のネック部３２およびダブテール３４は、ブレードスロット３６内に位置している。ダブテール３４はスロット主部４１内に嵌合し、スロットネック部３８はダブテール３４とともに、ブレード２８のスロット３６からの脱落を防ぐ。
【００１２】
摺動（スライド）シール４０がブレード２８とディスク２６との間に配設される。摺動シール４０は、ブレードスロット３６の両側においてスロットレール４２に沿って配設される。プラットフォーム３０が摺動シール４０の一方の側の部分に接触し、ディスク２６が摺動シール４０の他方の側の部分に接触する。摺動シール４０は、ブレード２８とディスク２６との間からブレードスロット３６内に空気が流入するのを制限する。本願の摺動シール４０により、従来の設計よりもさらに漏洩が防止されるとともに、各々のディスク２６あたりのシールの数が減少する。
【００１３】
図６に示すように、ブレード２８をブレードスロット３６内に組み付けるには、ネック部３２およびダブテール３４は、スロットネック部３８を越えてブレードスロット３６内に挿入される。次いで、ブレード２８を、ブレードスロット３６のスロット軸に対して垂直なブレード軸Ｂを中心として、図５に示した向きまで９０度回転させる。図示されているように、回転した後は、ダブテール３４は、スロットネック部３８を越えて移動しない。ダブテール３４の押圧面４４はディスク２６と接触する。
【００１４】
図７は、ブレードスロット３６内の複数のブレード２８ａ，ｂを図示しており、１つのブレード２８ａは、挿入後、回転されていない。ブレード２８ｂは、ブレードスロット３６内に挿入された後、所定の位置まで回転されている。ブレード２８のプラットフォーム３０は、ブレード２８の回転を許容する形状なすとともに、所定の位置まで回転すると互いにはまり合う形状になっている。
【００１５】
図８〜図１０を参照すると、ディスク２６へのブレード２８の例示的な組み付けプロセスが図示されている。ブレードスロット３６にロックアッセンブリ４６が挿入される。図９に示したロックアッセンブリ４６は、ロックハウジング４８およびセットねじ５０を含む。ロックアッセンブリ４６はブレード２８と同様の方法で組み付けられる。すなわち、ロックアッセンブリ４６を、スロットネック部３８を越えて挿入した後、前記スロット軸に対して垂直なブレード軸Ｂを中心に９０度回転させる。ロックアッセンブリ４６をブレードスロット３６内で回転させた後、ロックハウジング４８は、スロットネック部３８と干渉して、ロックハウジングがスロットネック部３８を越えて移動しなくなる。ロックハウジング４８は、ディスク２６と接触する面である押圧面４９を有する。ロックアッセンブリ４６およびブレード２８をブレードスロット３６内に挿入している間は、ロックアッセンブリ４６を解放位置に留めておく。
【００１６】
ロックアッセンブリ４６がブレードスロット３６内に組み付けられると、少なくとも１つのブレード２８ｃが上述のようにブレードスロット３６内に組み付けられる。次いで、図１０Ａに示した摺動シール４０が、ブレードスロット３６の両側でブレード２８とディスク２６との間に挿入される。摺動シール４０がブレード２８とディスク２６との間に配置されるように、さらに追加のブレード２８がディスク２６に組み付けられる。摺動シール４０の端部に到達するまで、追加のブレード２８が組み付けられる。別の実施例として、摺動シール４０は、図１０Ｂに示すような形状を有していてもよい。この実施例では、ディスク２６はブレードスロット３６の両側に摺動シール４０を保持する溝を備える。また、ブレード２８は、摺動シール４０をブレード２８に保持するとともに、空気の侵入を防止する溝を備える。
【００１７】
摺動シール４０の端部に到達した後、他のロックアッセンブリ４６をブレードスロット３６に挿入する。このように、ロックアッセンブリ４６は摺動シール４０の各端部に配置される。ブレード２８を挿入して、摺動シール４０を挿入し、次いで摺動シール４０の端部に到達するまで付加的なブレード２８を挿入する上述のプロセスが繰り返される。再びロックアッセンブリ４６が挿入され、全てのブレード２８がディスク２６に組み付けられるまでこのプロセスが繰り返される。ブレードスロット３６に全てのブレード２８を挿入し終わると、ロックアッセンブリ４６は円周方向に隣接する各摺動シール４０の間に位置することとなる。一実施例では、８個のロックアッセンブリ４６および８セットの摺動シール４０が配設される。ロックアッセンブリ４６の数、および摺動シール４０の数や長さは、変更することができる。当業者であれば、ブレード２８、摺動シール４０およびロックアッセンブリ４６の適当な数および長さを決定することができよう。
【００１８】
最後のブレード２８を組み付けるのに十分な余地をもたらすように、円周方向に隣接する各摺動シール４０の間には遊び（スラック）が残される。すなわち、最後のブレード２８を所定の位置に挿入して、回転させるのに十分なスペースをもたらすように、既に組み付けられたブレード２８および摺動シール４０を互いに押し詰めて、遊びをなくす。最後のブレード２８が組み付けられた後、円周方向に隣接する各摺動シール４０の間にはいくらかの遊びが残る。さらに、各ロックアッセンブリ４６は、ハウジング４８上にスカラップ５２を含む。このスカラップ５２は、ブレード２８のダブテール３４がロックアッセンブリ４６と重なるスペースをもたらして、最後のブレード２８の組付け時にさらなる遊びを付与する。
【００１９】
図１１〜図１４を参照すると、運転時におけるブレード２８の移動または回転を防止するために、全てのブレード２８が組み付けられた後、最後のブレード２８の組付けに用いられた遊びを減少させる。図１１は、ブレード２８の組付け後に摺動シール４０の間に残る遊び５３を示している。図１２に示したスペーサシール５４が、各ロックアッセンブリ４６の位置において、スロットレール４２の間でブレードスロット３６に亘って配設される。スペーサシール５４は、ロックアッセンブリ４６のハウジング４８が通過して延在し得る貫通孔５６を画定する。図１３および図１４に示すように、全てのスペーサシール５４が所定の位置に配置されると、最後のブレード２８の組付けに用いられた遊びが減少する。より有効的な嵌合をもたらすように、ロックアッセンブリ４６の両側に位置するブレード２８は、ロック嵌合部５８を有する。ロック嵌合部５８は、ブレード２８に接触するロックハウジング４８の部分に対して相補的な形状を有する。残存する遊びは、各ロックアッセンブリ４６の間に均等に分布し、運転中にブレード２８のプラットフォーム３０が座屈するのを防止する熱的なサーマルギャップとして機能する。遊びを減少させることに加えて、スペーサシール５４により、空気がブレード２８とディスク２６との間からブレードスロット３６へと流入することが制限される。
【００２０】
図１５および図１６を参照すると、ロックアッセンブリ４６、摺動シール４０、ブレード２８およびスペーサシール５４の全てを所定の位置に配置した後、ロックアッセンブリ４６を、図１５の解放位置からロック位置に動かす。各ロックアッセンブリ４６のセットねじ５０が締め付けられ、ロックアッセンブリ４６を図１６のロック位置に移動させる。各ロックアッセンブリ４６は、第１のインタロック機構６０を含み、ブレードスロット３６は、第２のインタロック機構６２を含む。ロックアッセンブリ４６がロック位置に設定されると、第１のインタロック機構６０および第２のインタロック機構６２は、互いロックして、ロックアッセンブリ４６の回転を防止する。例示した実施例では、第１のインタロック機構６０は、セットねじ５０の丸い頭部であり、第２のインタロック機構６２は、ディスク２６におけるブレードスロット３６の底部に設けられた凹部である。
【００２１】
実施例はブレードを圧縮機のロータディスクに組み付ける構成を開示しているが、この構成は任意のディスクおよびブレードのアッセンブリに用いられてもよく、また、圧縮機に限定されない。本願のロックアッセンブリ４６、摺動シール４０、ブレード２８およびスペーサシール５４は、先行技術の設計と比べた場合、その重量差はごく僅かであり、加えて、ディスクあたりに必要なシールの数を減少させるとともに、ディスク２６およびブレード２８のアッセンブリにかかる応力集中を低減させる。
【００２２】
本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者であれば一定の改良が本発明の範囲内にあることを認識するであろう。そのため、本発明の真の範囲および内容を判断するように添付の特許請求の範囲を検討されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のタービンエンジンの実施例の概略図。
【図２】本発明の例示的なタービンエンジンに用いられる圧縮機の部分断面図。
【図３】例示的な圧縮機ディスクおよびブレードアッセンブリを示す図。
【図４】例示的な圧縮機に用いられる例示的なブレードの斜視図。
【図５】例示的なブレードおよびディスク内のブレードスロットを示した、例示的なディスクの側面断面図。
【図６】ブレードスロット内に挿入された例示的なブレードが組付位置へと回転される前の状態を示す例示的なディスクの側面断面図。
【図７】ブレードスロット内の複数のブレードを半径方向内側に向かって見た上面図。
【図８】複数のブレードが組み付けられたディスクの一部分を示す図。
【図９】例示的な圧縮機に用いられる例示的なロックアッセンブリの斜視図。
【図１０Ａ】例示的な圧縮機に用いられる一実施例の摺動シールの斜視図。
【図１０Ｂ】例示的な圧縮機に用いられる他の実施例の摺動シールの斜視図。
【図１１】複数のブレードが組み付けられたディスクの一部分を示し、スペーサシールが組み付けられる前の複数のブレードの間の遊びを示す図。
【図１２】例示的な圧縮機に用いられる例示的なスペーサシールの斜視図。
【図１３】ディスクに組み付けられた複数のブレード、スペーサシールおよびロックアッセンブリの上面図。
【図１４】ディスクに組み付けられた複数のブレード、スペーサシールおよびロックアッセンブリの側面図。
【図１５】解放位置にある例示的なロックアッセンブリを示すディスクの側面断面図。
【図１６】ロック位置にある例示的なロックアッセンブリを示すディスクの側面断面図。
【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】
2007321764.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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