(57)【要約】  【課題】  摩耗が生じやすいポンプケーシング（接液）側のシールを挟んで液圧差をなくさせ、つまり圧力バランスを図ることにより、シールからの高摩擦性の移送液の浸入を阻止し、シールの摩損を防止し、寿命を格段に延長させられる、ポンプの軸封装置を提供する。  【解決手段】  ポンプ１における駆動側ケーシング５とポンプケーシング６との接合箇所で駆動モータ２により回転する回転軸３の周囲に配装されるポンプの軸封装置１０−１で、回転軸３の周囲に、その軸方向に間隔をあけて二つのシール１６・１７を配装するとともに、一方のシール１６はポンプケーシング６内の移送液Ｆに接触させ、かつ回転軸３上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に構成したうえで、他方のシール１６との間の密封空間Ｓを潤滑剤充填室１８に形成している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置により回転されるポンプにおける駆動側ケーシングとポンプケーシングとの接合箇所で前記駆動装置により回転する回転軸の周囲に配装されるポンプの軸封装置において、
前記回転軸の周囲に、その軸方向に間隔をあけて二つのシールを配装するとともに、一方のシールは前記ポンプケーシング内の移送液に接触させ、かつ前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に構成したうえで、他方のシールとの間の密封空間を潤滑剤充填室に形成したこと
を特徴とするポンプの軸封装置。
【請求項２】
前記潤滑剤充填室内の前記回転軸の周囲において前記ポンプケーシング寄りに、円環状シール支持部材を前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に配装し、前記シール支持部材の内周面側に円環状の前記ポンプケーシング側シールを、同外周面側に別の円環状のシールをそれぞれ装着するとともに、前記シール支持部材に対し前記回転軸の回転による供回り防止用の回り止め部材を取り付けたこと
を特徴とする請求項１記載のポンプの軸封装置。
【請求項３】
前記潤滑剤充填室内の前記回転軸の周囲において前記ポンプケーシング寄りに、円環状シール支持部材を前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に配装し、前記シール支持部材の、前記ポンプケーシングと反対の周面に、周方向に間隔をあけて複数の回転体を回転自在に軸着し、前記各回転体を前記回転軸外周面と前記駆動側ケーシング内周面とに接触させ前記回転軸の回転で遊星回転するようにしたこと
を特徴とする請求項２に記載のポンプの軸封装置。
【請求項４】
前記潤滑剤充填室を円環状に形成し、潤滑剤の注入口のほかに別な開口を設け、同開口および前記注入口に開閉可能な栓を取り付けたこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のポンプの軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一軸偏心ねじポンプやロータリーポンプなどの駆動装置により回転されるポンプにおいて、駆動軸あるいは駆動軸に直接にまたは減速機構を介して連結された回転軸を備える駆動側ケーシングと、ポンプケーシングとの接合箇所で、駆動軸あるいは回転軸（以下、単に回転軸という）の周囲に配置され、回転軸とその周囲のケーシング（非回転部）との間隙部を密封し、移送液の浸入を阻止するための軸封装置に関するもので、とくに、摩耗性の高い移送液（たとえば、各種スラリー、脱水ケーキ、モルタル）を搬送するポンプに好適な軸封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の軸封装置に関する先行技術について、たとえば駆動装置により回転されるポンプにおける駆動側ケーシングとポンプケーシングとの接合箇所で前記駆動装置により回転する回転軸の周囲に配装されるポンプの軸封装置で、前記回転軸の外周面に相互に隣接して被装される少なくとも二つの、円環状シール支持部材のうち、一方のシール支持部材の中央開口周辺にリップパッキン(シール）を嵌め込み可能な環状凹部を形成し、該環状凹部内にリップパッキンを嵌着した構造の軸封装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この軸封装置によれば、一方に嵌着しているリップパッキンで回転軸の表面が摩耗あるいは摩損したときには、シール支持部材を入れ換えるとともに、リップパッキンを新しい物に交換することで、回転軸上のリップパッキンの位置すなわちシール位置が移動して摩耗や摩損のない位置にくることにより、回転軸の寿命が少なくとも倍に延びるとともに、軸封作用も初期組み立て時の状態に復元されるという利点がある。しかし、この軸封装置の場合でも、摩耗性の高い液の移送に使用すると、リップパッキンおよび回転軸が短期間で摩耗するから、頻繁にリップパッキンの位置を入れ替えたり、新しいものに取り替えたりする必要があり、また回転軸についても早期に交換する必要がある。
【０００３】
そこで、図６に示すように、断面略Ｌ形のリップパッキン４４を嵌着可能な二種類のシール支持部材４７・４８を設け、一方のシール支持部材４７はポンプケーシング４６側に設けられた環状凹所４９Ａ内に、また他方のシール支持部材４８は駆動側ケーシング４５側に設けられた環状凹所４９Ｂ内にそれぞれ装填し、両凹所４９Ａ・４９Ｂ間にグリス等の潤滑剤の封入室５０を形成し、その封入室５０に充填剤を充填した構造の軸封装置が提案されている（同じく、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−５６７１５号公報（段落0018〜0021、0026〜0028並びに図２および図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１における図６に示される軸封構造が現状では最も優れていると考えられる。しかし、その軸封構造においても、摩耗性の高い液を移送するポンプに適用しようとすると、次のような課題がある。
【０００５】
液の移送に際してキャビテーションを防ぐ目的で、ポンプの一次側（吸い込み口側）に押し込み圧をかける必要がある。このため、ポンプケーシング４６側のシール支持部材４７側のリップパッキン４４を挟んで、ポンプケーシング４６内の移送液Ｆと封入室５０内の潤滑剤Ｇとの間に液圧差が生じ、シール支持部材４７側のリップパッキン４４と回転軸３との隙間から移送液Ｆが浸入し、シール支持部材４７のリップパッキン４４が擦られることになる。詳しくは、封入室５０内に充填剤Ｇを注入する際に、エアーの浸入は避けられないから、浸入したエアーが液圧差で圧縮され、移送液のシール（リップパッキン４４）への浸入を許すことになる。この結果、シール（リップパッキン４４）が極めて短期間で摩損し、液漏れが生じるおそれがある。
【０００６】
この発明は上述の点に鑑みなされたもので、摩耗が生じやすいポンプケーシング（接液）側のシール(パッキン）を挟んで液圧差をなくさせ、つまり圧力バランスを図ることにより、シールからの高摩擦性の移送液の浸入を阻止し、シールの摩損を防止し、寿命を格段に延長させられる、ポンプの軸封装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために本発明にかかるポンプの軸封装置は、駆動装置により回転されるポンプにおける駆動側ケーシングとポンプケーシングとの接合箇所で前記駆動装置により回転する回転軸の周囲に配装されるポンプの軸封装置において、前記回転軸の周囲に、その軸方向に間隔をあけて二つのシールを配装するとともに、一方のシールは前記ポンプケーシング内の移送液に接触させ、かつ前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に構成したうえで、他方のシールとの間の密封空間を潤滑剤充填室に形成したことを特徴とする。
【０００８】
上記の構成を有する本発明のポンプの軸封装置によれば、ポンプケーシング側のシールを挟んでポンプケーシング内の移送液圧（圧力）と潤滑剤充填室内の潤滑剤圧（圧力）とに液圧差があると、そのシールが回転軸に沿って低圧側へ摺動し、液圧差が０になる位置で停止する。このように、ポンプケーシング側のシールを挟んで液圧が等しく保たれるから、摩擦性の高い液（たとえば、各種スラリー、脱水ケーキ）をポンプで移送する際に一次側にキャビテーション防止用の押し込み圧をかけた場合にも、摩耗が激しい接液（ポンプケーシング）側のシールは常に液圧がバランスし、ポンプケーシングの移送液がシールから潤滑剤充填室内に浸入するのが阻止される。また、接液側シールと反対側（駆動側ケーシング）のシールには、潤滑剤充填室内の圧力が作用しているが、シールが潤滑剤（グリスなど）で潤滑された状態になっているから、摩耗し難く、従来の構造に比べても格段に寿命が延びる。
【０００９】
請求項２に記載のように、前記潤滑剤充填室内の前記回転軸の周囲において前記ポンプケーシング寄りに、円環状シール支持部材を前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に配装し、前記シール支持部材の内周面側に円環状の前記ポンプケーシング側シールを、同外周面側に別の円環状のシールをそれぞれ装着するとともに、前記シール支持部材に対し前記回転軸の回転による供回りを防止するための回り止め部材を取り付けることができる。
【００１０】
このように構成すれば、回転軸周囲の対向するシール間における潤滑剤充填室の容積を大きくして充填剤注入量を増量でき、またポンプケーシング側では前記シール支持部材の内外周面のシールにより移送液の浸入を防止する。なお、本請求項の軸封装置では、ポンプケーシング側シール支持部材がポンプケーシング内移送液の圧力と潤滑剤充填室内潤滑剤の圧力を比べて低圧側へ摺動し、液圧差が０になる位置で保たれる。この結果、請求項１の軸封装置と同様に移送液が高摩耗液であってもシールの寿命を格段に延長できる。
【００１１】
請求項３に記載のように、前記潤滑剤充填室内の前記回転軸の周囲において前記ポンプケーシング寄りに、円環状シール支持部材を前記回転軸上で軸方向に一定の範囲内で摺動可能に配装し、前記シール支持部材の内周面(回転軸）側と外周面（駆動側ケーシング）側とにそれぞれ円環状のシールを装着するとともに、前記シール支持部材の、前記ポンプケーシングと反対の周面に、周方向に間隔をあけて複数の回転体を回転自在に軸着し、前記各回転体を前記回転軸外周面と前記駆動側ケーシング内周面とに接触させ前記回転軸の回転で遊星回転するようにすることができる。
【００１２】
このように構成すれば、上記請求項１・２の発明と同様の作用を奏するほか、請求項１・２のように回転軸の回転を支持部材の内周面側のシールが全て受ける代わりに、回転体が遊星回転を行いシール支持部材を回転軸と同一の方向にほぼ１／２の速度（回転体の外径を回転軸の外径の１／２に設定した場合）にて回転させることにより、内外周のシールをほぼ均等に摩耗させ、寿命の延長を図る。これに対し、請求項２の軸封装置では、シール支持部材の内周面側だけが摩耗する。
【００１３】
請求項４に記載のように、前記潤滑剤充填室を円環状に形成し、前記潤滑剤注入口と対向する位置（非対向位置でも可能）にも別な開口を設け、同開口および注入口に開閉可能な栓を取り付けることができる。
【００１４】
このように構成すれば、別な開口を開けた状態で注入口から潤滑剤を潤滑剤充填室に注入することにより、充填剤だけを効率良くかつ十分に注入することができ、空気の混入を最小限に抑ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるポンプの軸封装置には、次のような優れた効果がある。すなわち、ポンプケーシング側シールを回転軸の軸方向に摺動自在に設けて、シールを挟んでポンプケーシング内と潤滑剤充填室内間の圧力変動によってシールが低圧側へ変位することにより圧力をバランスさせる構成としたから、ポンプケーシング内の液に接触する側のシールを挟んで液圧差が０となり、したがってポンプケーシング内の液がシールから充填剤側へ浸入することが阻止される。また、もう一方のシールについては、ポンプケーシング内の液圧が充填剤圧力に加算され、比較的高い圧力が作用するが、シールが潤滑剤で潤滑された状態になっているから、摩耗し難く、従来の構造に比べても格段に寿命が延びる。この結果、充填剤を挟んだ両側のシール部材の摩耗・摩損が阻止され、長期にわたり安定して使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明にかかるポンプの軸封装置について実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施例にかかる軸封装置を一軸偏心ねじポンプに適用した実施の形態を概略的に示す正面図、図２（ａ）は図１の軸封装置を拡大して示す断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の要部をさらに拡大して示す断面図である。
【００１８】
図１に示すように、本例の軸封装置１０−１（図２）を備えた一軸偏心ねじポンプ１は電動モータ２の駆動軸に接続された回転軸(シャフト）３により運転されるもので、回転軸３を支持する駆動側ケーシング５とポンプケーシング６とが一体に接合されている。ポンプケーシング６は吸込口７を上部に備え、一軸偏心ねじポンプ本体との接続口８を一端に備えている。
【００１９】
ねじポンプ本体３１は公知の構造で、円筒状ステータ３２の雌ねじ孔３２ａ内に、雄ねじロータ３３が偏心回転可能に嵌挿されている。ステータ一３２先端の吐出口３２ｂにスタッドエンド３４が突設されている。また、ロータ３３の基端と前記回転軸３の一端との間に、コネクチングロッド３５の両端がそれぞれ偏心回転を可能にするピンジョイント式自在継手３６を介して接続されている。
【００２０】
図２に示すように、駆動側ケーシング５の一端面とポンプケーシング６の一端面とが突き合わせるように接合され、ボルト・ナット（図示せず）等により締め付けて固定されているが、この接合箇所では両ケーシング５・６ともに外径を半径方向に拡大して円筒状に形成され、両ケーシング５・６の接合箇所において回転軸３の周囲に円環状凹所９が形成されている。この円環状凹所９内において、回転軸３の外周面に対し半径方向に空間部Ｓを設けてリング状サポートハウジング１１が嵌着され、このサポートハウジング１１の環状溝１１ａにＯリング１２が介装されている。サポートハウジング１１は駆動側ケーシング５の外周壁の一部を構成しており、サポートハウジング１１の半径方向に貫通して充填剤としてのグリスＧ注入口１３が穿設され、この注入口１３に対向する位置に別のグリス注入口１４が穿設されている。各注入口１３・１４の内端は空間部Ｓに達しており、また空間部Ｓの一方(左側）はポンプケーシング６内に連通し、他方(右側）はストッパーリング部１５で駆動モータ２側と仕切られている。各注入口１３・１４はねじ孔に形成され、雄ねじ部を備えたプラグ（栓）１３ａ・１４ａが開閉可能に取り付けられ、閉塞されている。
【００２１】
空間部Ｓ内のポンプケーシング６との連通部に円環状のリップパッキン(シール)１６が回転軸３上に沿って軸方向に摺動自在に配装され、他方に円環状で断面Ｌ形のリップパッキン(シール）１７がストッパーリング部１５に当接させて配装されている。そして、二つのリップパッキン１６・１７間がグリス充填室１８に形成されている。
【００２２】
上記のようにして構成した本発明の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプ１の作動態様につき、以下に軸封装置１０−１を中心に説明する。
【００２３】
電動モータ２により回転軸３を回転させることにより、コネクチングロッドが回転し、ロータ３３がステータ３２の雌ねじ孔３２ａ内で偏心回転することで、ポンプ作用が生じる。移送液Ｆがキャビテーション防止用の押し込み圧下で吸込口７よりポンプケーシング６内に吸い込まれ、ステータ３２を通りスタッドエンド３４から送り出される。このとき、ポンプケーシング６内は移送液Ｆの吸込圧に押し込み圧力が作用し、移送液Ｆに接触するリップパッキン１６はポンプケーシング６内圧とグリス充填室１８の内圧とを比較して低圧側へ摺動する。そして、両者の内圧がバランスする位置まで摺動すると、リップパッキン１６は停止する。この状態で、ポンプケーシング６側の内圧とグリス充填室１８側の内圧がバランスし、ポンプケーシング６側の移送液Ｆがリップパッキン１６からグリス充填室１８へ浸入するのが阻止される。
【００２４】
本実施例の軸封装置１０−１では、回転軸３の外周面とサポートハウジング１１の内周面とに接触する二つの円環状リップパッキン１６・１７をそれぞれ一体もので製作し使用するので、構造が簡単で、コンパクトにまとまり、コスト面でも非常に有利である。もちろん、移送液(給排液）Ｆが高摩耗性の液であっても、リップパッキン１６が擦れにくいので、摩耗したり摩損したりしにくく、従来の軸封装置（図０参照）に比べてリップパッキン１６・１７の寿命が大幅に延び、長期間にわたって安定して使用できる。
【００２５】
図３は上記実施例と共通の軸封装置１０−１を、ギヤポンプ１−１に適用した断面図である。基本的には、上記実施例と共通するので、共通の部材については同一の符号を用いて図面に示し、説明を省略する。
【００２６】
次に、図４は本発明の他の実施例にかかる軸封装置を拡大して示す断面図である。
【００２７】
図４に示すように、本例の軸封装置１０−２が上記実施例の軸封装置１０−１と相違するところは、ポンプケーシング６側のリップパッキン１６を、回転軸３の外周面に接触する断面Ｌ形のリップパッキン１９ａとサポートハウジング１１の内周面に接触するリング状リップパッキン１９ｂから構成し、円環状シール支持部材２０の一面（ポンプケーシング６側）においてリップパッキン１９ａを内周面にリップパッキン１９ｂを外周面にそれぞれ装着している。そして、シール支持部材２０を、リップパッキン１９ａ・１９ｂと一体的に空間部Ｓ内で回転軸３の軸方向に摺動自在にしている。また、シール支持部材２０は回転しないように、反対面に回り止めピン２１を駆動モータ２側へ突設し、回り止めピン２１が挿入可能な長孔２２ａを備えたリングブロック２２をＯリング２３を介して空間部Ｓ内の駆動モータ２側に嵌着している。こうして、二つのリップパッキン１９ａ・１９ｂと駆動モータ２側の断面Ｌ形リップパッキン１７との空間部をグリス充填室２４にしている。
【００２８】
本例の場合、ポンプケーシング６側は回転軸３の外周面に接するリップパッキン１９ａ、サポートハウジング１１の内周面に接するリップパッキン１９ｂを備え、ポンプケーシング６内の液圧とグリス充填室２４内の液圧とを比べて低圧側にシール支持部材２０が摺動し、両方の液圧が等しくなるとシール支持部材２０の摺動が停止する。その他の構成については上記軸封装置１０−１と共通するので、共通の部材については同一の符号を用いて図４に示し、説明を省略する。
【００２９】
本例の軸封装置１０−２のグリス充填室２４は軸封装置１０−１のグリス充填室１８に比べて容積が大きく、しかもポンプケーシング６側の移送液Ｆと接触するリング状リップパッキン１９ａ・１９ｂの面積が広いので、ポンプケーシング６の内圧の変化をより敏感にかつ正確に(精度が高く)グリス充填室２４の内圧に反映させられる。その他の作動態様については、上記実施例の軸封装置１０−１と共通するので、説明を省略する。
【００３０】
図５は本発明のさらに別の実施例にかかる軸封装置を拡大して示す断面図である。
【００３１】
本例の軸封装置１０−３は、図５に示すように軸封装置１０−２において、円環状シール支持部材２０を回転軸（シャフト）３の回転に伴って１／２の速度で回転するようにし、シール支持部材２０に装着した二つ（内外周）のリング状リップパッキン１９ａ・１９ｂが回転軸３およびサポートハウジング１１に対し相対的に１／２（ハーフ）回転するようにしたことである。このため、シール支持部材２０のリップパッキン１９ａ・１９ｂと反対側の円周面に、外輪２５ａを弾性体で形成した複数個（本例では４個）のベアリング２５を円周方向に等間隔に支軸（ピン）２６により回転可能に軸着している。また、ベアリング２５の外径を回転軸３の外径の１／２に設定している。一方、回り止めピンを省き、ハウジングブロック２２には長孔２２ａを設けていない。その他の構成については共通するので、共通の部材については図４で用いた符号と同一の符号で示し、説明を省略する。
【００３２】
上記の構成からなる本例の軸封装置１０−３について、作動態様を説明する。
【００３３】
図５に示すように、シール支持部材２０はポンプケーシング６側の円周面の内外周部にリップパッキン１９ａ・１９ｂを備えており、これらのリップパッキン１９ａ・１９ｂがポンプケーシング６内の移送液Ｆに接触する。リップパッキン１９ａ・１９ｂを挟んでポンプケーシング６内の液圧とグリス充填室２４の内圧とを比較した際にその低圧側に、シール支持部材２０がベアリング２５とともに摺動し、両方の液圧が等しくなった位置で停止する。この結果、リップパッキン１９ａ・１９ｂを挟んで両者の液圧差が０になるから、ポンプケーシング６内の移送液Ｆがリップパッキン１９ａ・１９ｂからグリス充填室２４側へ浸入することがない。
【００３４】
一方、ポンプ１（図１参照）の運転により回転軸３が定速回転するが、図５（ｃ）（ｄ）に示すように、ベアリング２５は反対方向に遊星回転し、シール支持部材２０が回転軸３の１／２の速度で、回転軸３と同一方向に回転する。この結果、シール支持部材２０の内周面側リップパッキン１９ａは回転軸３に対しその回転速度の１／２の速度で、また外周側のリップパッキン１９ｂはサポートハウジング１１に対しシール支持部材２０の回転速度（回転軸３の１／２の回転速度）で回転する。このため、軸封装置１０−２における内周側のリップパッキン１９ｂに比べて摩耗が半減する。また、反対側のリップパッキン１７については軸封装置１０−１・１０−２と同様にグリスＧにて循環状態にあるため、回転軸３の回転速度と同一の回転速度差があるが、摩耗しにくい。
以上に、本発明のポンプの軸封装置について三つの実施例を挙げて説明したが、下記のように実施することも可能である。
【００３５】
・一軸偏心ねじポンプおよびギヤポンプを例示して説明したが、ポンプの種類については限定されるものではなく、たとえば渦流ポンプの軸封装置にも適用できる。
【００３６】
・スタッドエンド３４から移送液Ｆを吸い込み、吸込口７から吐出させる場合にも、同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例にかかる軸封装置を一軸偏心ねじポンプに適用した実施の形態を概略的に示す正面図である。
【図２】図２（ａ）は図１の軸封装置を拡大して示す断面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）の要部をさらに拡大して示す断面図である。
【図３】上記実施例と共通の軸封装置１０−１を、ギヤポンプ１−１に適用した断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の他の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプの軸封装置を拡大して示す断面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）の要部をさらに拡大して示す断面図である。
【図５】図５（ａ）は本発明のさらに別の実施例にかかる一軸偏心ねじポンプの軸封装置を拡大して示す断面図で、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部をさらに拡大して示す断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＡ方向矢視図、図５（ｄ）は回転軸３、シール支持部材２０およびベアリング２５の回転方向等を説明した図である。
【図６】現状で最も優れた構造であると考えられる従来の軸封装置(ポンプの一部）を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  一軸偏心ねじポンプ
２  電動モータ
３  回転軸
５  駆動側ケーシング
６  ポンプケーシング
７  吸込口
８  接続口
９  凹所
１０−１・１０−２・１０−３  軸封装置
１１  サポートハウジング
１２・２３  Ｏリング
１３・１４  グリス注入口
１５  ストッパーリング部
１６・１７・１９ａ・１９ｂ  リップパッキン（シール）
１８・２４  グリス充填室(潤滑剤充填室）
２０  シール支持部材
２１  回り止めピン
２２  ハウジングブロック
２５  ベアリング
２６  支軸（ピン）
３１  ポンプ本体
３２  円筒状ステータ
３３  雄ねじロータ
【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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