(57)【要約】【課題】リベットに対応する部材の部分における変形や歪みを無くし、ガイドピンを必要とせずに、リベットを用いて複数の部材を相互に連結する。【解決手段】部材１７、１８には予め貫通孔２１、２２が形成される。部材の連結には貫通孔に挿通されるリベット２３が用いられ、リベット軸部２５の先端側部分２７は中空に形成される。部材は、貫通孔を整列した状態で重ねてダイ３０に載置される。ダイには円錐の突起３１が形成され、リベット頭部２６は、パンチ３３によって、ダイの突起によって軸部先端側部分が半径方向外側に拡径変形する強さで、ダイに向けて押圧される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リベットを用いて複数の部材を連結する方法であって、
前記複数の部材のそれぞれに前記リベットの軸部を挿通するための貫通孔を形成し、前記リベットの頭部が当接する前記部材の貫通孔は、該リベットの軸部は貫通するが頭部は通らない大きさであり、
前記複数の部材を、それらの前記貫通孔が整列した状態で重ね合わせて、前記リベット軸部の先端側部分の中空部分に少なくとも一部が入る大きさの錐形状の突起が形成された受け部材の上に、該突起に前記貫通孔が整列するように配置し、
前記リベットを前記複数の部材の貫通孔に前記受け部材と反対の側から前記軸部を挿入して該軸部の中空の先端が前記受け部材の突起の頂部を受入れるように配置し、
前記受け部材の前記突起によって前記軸部の先端側の部分が半径方向外側に拡径変形する強さで前記リベットの頭部を前記受け部材に向けて押圧すること、から成り、
前記頭部と前記拡径変形した軸部部分とによって前記複数の部材を相互に連結することを特徴とする、複数の部材を連結する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記リベットの頭部は、頂面が平坦に形成され、該頂面と反対側の面は湾曲しながら前記軸部へ連続するように形成されており、前記押圧することは、前記リベット頭部の頂面を前記部材の表面と面一になるまで押圧することから成る、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
リベットを用いて複数の部材を連結する装置であって、
前記複数の部材のそれぞれに形成された貫通孔に挿通される軸部と前記複数の部材の内の少なくとも１の部材の貫通孔を通らない大きさの頭部とから成り、前記軸部の先端側の部分が中空に形成されたリベットと、
前記複数の部材がそれらの前記貫通孔を整列した状態で重ね合わされて載置される受け部材であって、前記リベット軸部の先端側部分の前記中空部分に少なくとも一部が入る大きさの錐形状の突起が形成された受け部材と、
前記リベット軸部を前記複数の部材の貫通孔に前記受け部材と反対の側から挿入して該軸部の中空の先端が前記受け部材の突起の頂部を受入れるように配置した状態で、前記リベットの頭部を、前記受け部材の前記突起によって前記軸部の先端側の中空の部分が半径方向外側に拡径変形する強さで、前記受け部材に向けて押圧する押圧手段とから成り、
前記頭部と前記拡径変形した軸部部分とによって前記複数の部材を相互に連結することを特徴とする、複数の部材を連結する装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、前記リベットの頭部は、頂面が平坦に形成され、該頂面と反対側の面は湾曲しながら前記軸部へ連続するように形成されており、前記押圧手段は、前記リベット頭部の頂面を前記部材の表面と面一になるまで押圧する、ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の装置において、前記リベット軸部の先端側の中空の部分には、円錐形状の凹部が形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の装置において、前記軸部は前記先端側部分以外は、むくの棒状に形成され、該軸部の長さが、前記複数の部材に挿入された状態において軸部先端が該複数の部材の外面から少し突出するか同一面となる長さにされている、ことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記リベット軸部の外形は、直円筒形状に形成されている、ことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれか１項に記載の装置において、前記受け部材は、中央に円錐形状の前記突起が形成され且つ該突起の回りには環状の凹溝が形成されたダイである、ことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項３〜８のいずれか１項に記載の装置において、前記受け部材は、中央に円錐形状の前記突起が形成され、該突起より半径方向外側の面は平坦な面又は該突起の円錐形状が延長する錐面として形成されたダイである、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自己穿孔型リベットの形状に似たリベットを用いて、複数の、パネル等の部材を相互に連結する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自己穿孔型リベットを用いて複数のパネル等の部材を相互に連結する方法や装置は公知である。自己穿孔型リベットを用いた連結装置の１例が、特表平９−５０６１５３７号公報（特許文献１）に記載されている。図１及び図２は、特許文献１に記載の自己穿孔型リベットを用いた複数の部材の連結装置及び部材に締結した自己穿孔型リベットを示す。図１において、自己穿孔型リベットを用いた部材連結装置１は、ダイ２とノーズ３とによって２つの部材５及び６を強い力（矢印参照）でクランプして、パンチ７で自己穿孔型リベット９を部材５、６に打込む。自己穿孔型リベット９は、大径の頭部１０と頭部１０から垂下する中空円筒の軸部１１とを有する。ダイ２に配置された部材５、６にはパンチ７によって自己穿孔型リベット９が部材５、６に打込まれる。図２に図示のように、自己穿孔型リベット９は、部材５、６に打込まれると、軸部１１が部材５、６を穿通し、軸部１１の先端が半径方向外方に拡径するように変形させられ、軸部先端１３はダイ２に隣接する受側の部材６を貫通せずにその中に留まる。部材６の中で拡径変形した軸部１１の先端と頭部１０とによって部材５、６が相互に連結される。かかる自己穿孔型リベットは、パンチ側の部材５は穿通するが、ダイ２に隣接する受側の部材６を貫通せずにその中に留まるように打込まれるので、これによって、受側の部材６の表面にはリベット穿通穴が形成されない。そのため、受側の部材６への密封性が損なわれず、また外観がそのまま維持される利点がある。
【０００３】
【特許文献１】特表平９−５０６１５３号公報（国際公開ＷＯ９５／０９０３０７号に対応）
【特許文献２】実開昭５３−１４６８６６号公報
【特許文献３】特開平６−００７８７９号公報
【特許文献４】特表平７−５０３６６３号公報（国際公開ＷＯ９３／１０９２５号に対応）
【特許文献５】特表平１０−５０１７４４号公報（国際公開ＷＯ９５／３５１７４号に対応）
【特許文献６】実公昭６１−１３１４６号公報（実開昭５７−１１６４８号）
【０００４】
上記のように、特許文献１の部材連結装置の自己穿孔型リベットは、部材に打込まれるときリベット自身が部材を穿通して複数の部材を相互に連結する。特許文献２及び３に記載の自己穿孔型リベットも、特許文献１の自己穿孔型リベットと同様に、打込みによってリベット自身が部材を穿通して複数の部材を相互に連結する。特許文献４は、２つの部材に中空リベットを強力に押込んで、両部材をリベットの軸方向及び半径方向外方に突出変形させ、これによって、両部材を連結する技術を記載している。特許文献５は、自己穿孔型リベットを用いて、２つ又は３つの部材を連結するため、ダイ側の部材を除く部材に予め孔を形成し、ダイ側の部材にリベットを打込んでリベット自身が穿通することによって２つ又は３つの部材を連結を相互に連結する技術を記載している。特許文献６は、中空リベットかしめ機を開示し、そのかしめ機のガイドピンに工夫が施されている。特許文献６に記載の部材連結方法では、２枚の部材に予め孔があけられ、それらの孔にアンビルから延びるガイドピンが貫通するように２枚の部材をアンビルに位置決め配置し、アンビルと反対側にあるジョーに保持された中空リベットが、２枚の部材から突出するガイドピンに向けてステムで打込まれ、ガイドピンの先端が中空リベットの中空部分を受入れてそのまま２枚の部材の孔に案内しながらガイドピンがアンビルの中に引込まれ、リベットが強力に押圧されて、リベットの先端がアンビル内で拡径変形されて、その拡径変形軸部部分とリベット頭部とによって、２枚の部材が連結される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１〜５に記載のように、自己穿孔型リベットを用いて、複数の部材を連結するやり方は、ダイ等の受け部材に接する側の部材には、リベットの打込みによって、リベット軸部先端に対応する部分の外面に変形又は歪みが現れるので望ましくない。特許文献６の中空リベットかしめ機は、部材に予め孔が形成されるため、特許文献１〜５の部材連結方法のようなリベットの打込みによる部材への変形や歪みはないが、複数の部材の連結のために、アンビル側に可動のガイドピンを必要としている。
【０００６】
従って、本発明の目的は、連結すべき複数の部材にリベットを打込んでもその打込んだリベットに対応する部材部分には変形や歪みを生じない、ガイドピンも必要としない、リベットを用いた複数の部材の連結方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明による、リベットを用いて複数の部材を連結する方法は、複数の部材のそれぞれにリベットの軸部を挿通するための貫通孔を形成し、リベットの頭部が当接する部材の貫通孔は、該リベットの軸部は貫通するが頭部は通らない大きさであり、複数の部材を、それらの貫通孔が整列した状態で重ね合わせて、リベット軸部の先端側部分の中空部分に少なくとも一部が入る大きさの錐形状の突起が形成された受け部材の上に、該突起に貫通孔が整列するように配置し、リベットを複数の部材の貫通孔に受け部材と反対の側から軸部を挿入して該軸部の中空の先端が受け部材の突起の頂部を受入れるように配置し、受け部材の突起によって軸部の先端側の部分が半径方向外側に拡径変形する強さでリベットの頭部を受け部材に向けて押圧することから成り、頭部と拡径変形した軸部部分とによって複数の部材を相互に連結することを特徴とする。
【０００８】
上記連結方法によれば、リベットの軸部は複数の部材の貫通孔を貫通しているので、リベットの打込みがあっても、連結すべき部材には変形や歪みを伴なう力は作用せず、これによって、リベットに対応する部材の部分に変形や歪みは現れない。また、上記連結方法は、リベットの打込みにおいてリベットを案内する可動のガイドピンを必要としない。
【０００９】
上記部材連結方法において、リベットの頭部は、頂面が平坦に形成され、該頂面と反対側の面は湾曲しながら軸部へ連続するように形成され、前記の押圧するステップは、リベット頭部の頂面を部材の表面と面一になるまで押圧することができる。これによって、部材のリベット頭部側の外面は、部材とリベット頭部とが平坦に連続するので好ましい。
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による、リベットを用いて複数の部材を連結する装置には、複数の部材のそれぞれに形成された貫通孔に挿通される軸部と複数の部材の内の少なくとも１の部材の貫通孔を通らない大きさの頭部とから成り、軸部の先端側の部分が中空に形成されたリベットが用いられ、該装置は、更に、複数の部材がそれらの貫通孔を整列した状態で重ね合わされて載置される受け部材を備え、受け部材はリベット軸部の先端側の中空の部分に少なくとも一部が入る大きさの錐形状の突起が形成され、更に、装置は、リベット軸部を複数の部材の貫通孔に受け部材と反対の側から挿入して該軸部の中空の先端が受け部材の突起の頂部を受入れるように配置した状態で、リベットの頭部を、受け部材の突起によって軸部の先端側の中空の部分が半径方向外側に拡径変形する強さで、受け部材に向けて押圧する押圧手段を備え、頭部と拡径変形した軸部部分とによって複数の部材を相互に連結する、ことを特徴とする。
【００１１】
上記連結装置によれば、リベットの軸部は複数の部材の貫通孔を貫通しているので、リベットの打込みがあっても、連結すべき部材には変形や歪みを伴なう力は作用せず、これによって、リベットに対応する部材の部分に変形や歪みは現れない。また、上記連結装置は、リベットの打込みにおいてリベットを案内する可動のガイドピンを必要としない。
【００１２】
上記部材連結装置において、リベットの頭部は、頂面が平坦に形成され、該頂面と反対側の面は湾曲しながら前記軸部へ連続するように形成され、押圧手段は、リベット頭部の頂面を部材の表面と面一になるまで押圧する構成にできる。これによって、リベット頭部側の外面は、部材とリベット頭部とが平坦に連続するので好ましい。
【００１３】
更に、リベット軸部の先端側の中空の部分は、円錐形状の凹部に形成できる。また、軸部は先端側部分以外は、むくの棒状に形成され、該軸部の長さが、複数の部材に挿入された状態において軸部先端が複数の部材の外面から少し突出するか同一面となる長さにできる。そして、リベット軸部の外形は、直円筒形状に形成されている。更に、受け部材は、中央に円錐形状の突起が形成され且つ該突起の回りには環状の凹溝が形成されたダイで実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図３〜図６を参照して本発明の実施形態に係る、リベットを用いた複数の部材の連結装置を説明する。図３において、複数の部材１７、１８を連結する部材連結装置１９は、複数の部材１７、１８のそれぞれに予め形成された貫通孔２１、２２に挿通されるリベット２３を用いる。リベット２３は、貫通孔２１、２２に挿通される軸部２５と複数の部材１７、１８の内の少なくとも１の部材（上側の部材１７）の貫通孔２１を通らない大きさの頭部２６とから成る。リベット２３の軸部２５の先端側の部分２７は、例えば円錐形状の凹部２９によって中空に形成されている。部材連結装置１９は、複数の部材１７、１８がそれらの貫通孔２１、２２が整列した状態で重ね合わされて載置される受け部材としてのダイ３０を備えている。ダイ３０には、リベット軸部２５の先端側部分２７の中空部分である凹部２９に少なくとも一部が入る大きさの錐形状（図示の例では円錐形状）の突起３１が形成されている。更に、部材連結装置１９は、リベット２３の軸部２５を複数の部材１７、１８の貫通孔２１、２２にダイ３０と反対の側から挿入して軸部２５の中空の先端側部分２７がダイ３０の突起３１の頂部を受入れるように配置した状態で、リベット２３の頭部２６を、ダイ３０の突起３１によって軸部２５の中空の先端側部分２７が半径方向外側に拡径変形する強さで、ダイ３０に向けて押圧する、押圧手段としてのパンチ３３を備えている。
【００１５】
図４にリベット２３の詳細形状を断面図で示す。リベット２３は、一般的には、鋼材で作られる。リベット２３は、連結する部材１７等の材質や、部材１７、１８の連結強度の要求に応じて、アルミニウムによって作ることができる。更に、リベット２３は、塑性変形できる樹脂材料でも作ることができる。図４に図示のように、リベット２３の頭部２６は、頂面３４が平坦に形成される。これによって、リベット頭部２６の頂面３４を上側の部材１７の表面と面一になるまでパンチ３３で押圧すると、部材１７の表面とリベット頭部２６が面一になり、リベット締結後の外観を良好にする。また、頂面３４と反対側の面（図４の下面）は、ほぼ半円に湾曲（半径Ｒ）して軸部２５へ連続するように形成されている。これによって、頭部２６が軸部２５に滑らかに連続し、パンチ３３でリベット２３押圧すると、部材１７の貫通孔２１の上縁部に滑らかに押圧するので、部材１７の表面とリベット頭部２６が面一が良好に行われ、また、貫通孔２１の上縁部を面取りする必要もなくなる。軸部２５は、先端側部分２７以外は、むく（ソリッド）の棒状に形成されていて十分な連結強度を維持できるのが好ましい。軸部２５は、複数の部材１７、１８に挿入された状態において軸部先端がその複数の部材の下側の部材１８の外面から少し突出する（図１参照）か同一面となる長さにできる。このように軸部２５の先端の突き出し長さを短くすることによって、部材１８から突出する拡径変形軸部部分が短くなり、部材１８の外面の外観をほぼ平坦に維持できる。更に、先端側部分２７の長さを短くすることに加えて、先端側部分２７の厚さも薄肉になるように円錐形状の凹部２９をやや大きく形成することができる。これらによって、リベット軸部２５の先端側部分２７の拡径変形する締結部が必要最小限の大きさにでき、下側部材１８から突出する部分を小さく形成できる。円錐形状の凹部２９は、開き角Ａで開放し、先端と内側とは滑らかに連続する形状であるのが好ましい。これによって、軸部２５の先端側部分２７が滑らかに拡径変形される。軸部２５は、外形を直円筒形状に形成するのが、加工において簡単であり、部材１７、１８の貫通孔２１、２２への挿入作業も容易になる。なお、軸部２５の中空部分は、先端側部分２７だけでなく、頭部２６の側に延び出ていてもよい。
【００１６】
図５は、受け部材としてのダイ３０の詳細な形状を部分断面図で示している。ダイ３０は、リベット２３の軸部２５の中空の先端側部分２７を拡径変形させるため、中央に円錐形状の突起３１が形成されている。突起３１は、その高さを低く形成することができ、それによって、先端側部分２７の拡径変形を必要最小限に小さく形成できる。図示の例において、突起３１の回りには環状の凹溝３５が形成されている。ダイ３０は、リベット２３をパンチ３３で押圧したとき、リベット２３の軸部２５の先端側部分２７を拡径変形させるとともに、パンチ３３の押圧によって複数の部材１７、１８を相互に圧着する。リベット２３の軸部２５の先端側部分２７を拡径変形させるのが、突起３１であり、また、拡径変形した先端側部分２７の外面を凹溝３５が整形する。なお、凹溝３５は、部材１８の材質やリベット２３の材質によっては必ずしも必要ではなく、突起３１の外周側の部分は、平坦に形成してもよく、また、円錐形状の突起３１がそのまま続く斜面形状に形成してもよい。このように、凹溝３５が無い場合は、リベット２３の拡径変形した先端側部分２７の外面を、部材１８の外面に平坦にすることができる。更に、突起３１の形状は、リベット２３の押圧のとき、軸部２５の先端側部分２７を拡径変形できる形状あればよい。例えば、リベット軸部を拡径変形できる形状のリベット軸部先端に入り込む部品であってもよい。
【００１７】
リベット２３の押圧手段としてのパンチ３３は、リベット２３をダイ３０に押圧し、リベット軸部２５の先端側部分２７を拡径変形するとともに、複数の部材１７、１８を相互に圧着する機能を有する。図３の例において、パンチ３３の押圧面は、平坦に形成されている。パンチ３３の押圧面は、他の形状、例えば、リベット頭部２６を収容する凹部を形成してリベット２３の位置決めを行うように形成してもよい。また、押圧手段としては、図示のパンチ３３に限らず、リベット軸部２５の先端側部分２７を拡径変形する機能を有する限り、任意の押圧手段を使用できる。
【００１８】
上記の構成で成る部材連結装置１９を用いて、複数の部材１７、１８（図示の例では２枚の部材であるが、３枚以上の部材であってもよい）を相互に連結する方法を説明する。図３に示すように、複数の部材１７、１８のそれぞれには、リベット２３の軸部２５を挿通するための貫通孔２１、２２が予め形成されている。これらの貫通孔２１、２２は面取りはされていない。また、リベット２３の頭部２６が当接する部材１７の貫通孔２１は、リベット２３の軸部２５は貫通するが頭部２６は通らない大きさに形成される。なお、貫通孔２１の大きさとリベット頭部２６の大きさの関係は相対的なものであり、上記のようにリベット２３を基準として貫通孔２１の大きさを選定できるだけでなく、貫通孔２１の大きさを基準としてリベット２３を選定することもできる。
【００１９】
図３に示すように、複数の部材１７、１８を、それらの貫通孔２１、２２が整列した状態で重ね合わせて、ダイ３０の上に載置される。この載置は、ダイ３０の突起３１に貫通孔２１、２２が整列するように置かれる。そして、リベット２３の軸部２５を、複数の部材１７、１８の貫通孔２１、２２に、ダイ３０と反対の側から挿入し、軸部２５の中空の先端側部分２７が、ダイ３０の突起３１の頂部を受入れるように配置する。なお、リベット２３の軸部２５を、複数の部材１７、１８の貫通孔２１、２２に挿入した後、リベット２３が挿入された複数の部材１７、１８を、部材１８から突出するリベット軸部２５の先端側部分２７がダイ３０の突起３１の頂部に整列するように、ダイ３０に載置するやり方でもよい。
【００２０】
ダイ３０に載置された複数の部材１７、１８の上に、図３に図示のように、パンチ３３が配置されており、リベット２３の頭部２６を押圧する。パンチ３３は、ダイ３０の突起３１によってリベット軸部２５の先端側部分２７が部材１８の外面において半径方向外側に拡径変形する強さで、リベット２３の頭部２６をダイ３０に向けて押圧する。この押圧によって、リベット軸部２５の先端側部分２７は、ダイ３０の突起３１の外形に沿って半径方向外方に拡がりながら変形する。押圧の続行によって先端側部分２７の拡径変形が部材１８の外面に沿って進行し、先端側部分２７は、部材１８を締め付けるように拡径変形して図６の拡径変形した先端側部分３７となる。このとき、頭部２６の裏面の湾曲面３８は、部材１７の貫通孔２１の上縁部を拡径するように作用し、頭部２６は、貫通孔２１を広げながら部材１７の中に沈み込む。
【００２１】
パンチ３３でリベット２３を押圧した後、部材１７、１８をダイ３０から取外した状態が、図６に示されている。図６に図示のように、リベット２３は、複数の部材１７、１８に締結されて、リベット２３の頭部２６と軸部２５の拡径変形した先端側部分３７とによって、複数の部材１７、１８が相互に緊密に連結される。頭部２６の平坦な頂面３４は、部材１７の表面に面一に押圧され、外面全体が平坦になり、凹凸のない良好な外観を提供する。また、頭部２６の裏面側の湾曲面３８は、部材１７の貫通孔２１の上縁部を滑らかに面取りするように作用しており、リベット２３の締結も安定している。更に、拡径変形した先端側部分３７も、部材１８の貫通孔２２の下縁部を滑らかに面取りするように変形され、外観を良好にするとともに、リベット２３の締結を安定させる。
【００２２】
上記のように、リベット２３を複数の部材１７、１８に締結することによって、部材への変形や歪みを外観に呈することなく、複数の部材１７、１８が相互に緊密に連結され、部材１７、１８の貫通孔２１、２２への面取りを必要とせずに、連結後の外観を良好に維持することができ、更に、部材１７、１８へのリベット２３の締結部分においても、平坦なまま、あるいは、ほぼ平坦なままに形成でき、良好な外観とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】公知の、自己穿孔型リベット使用の連結装置のパンチとダイの間に複数の部材がクランプされて自己穿孔型リベットが打込まれる前の様子を示す、断面図である。
【図２】図１の自己穿孔型リベットが部材に打込まれた後の断面図である。
【図３】本発明の１実施形態に係る、リベットを用いた複数の部材の連結装置の主要部を示す断面図である。
【図４】図３のリベットの詳細を示す断面図である。
【図５】図３のダイの詳細を示す部分断面図である。
【図６】図３の連結装置によってリベットを部材に締結して、部材をダイから取外した後の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  公知の自己穿孔型リベット締結装置
２  ダイ
３  ノーズ
５  パンチ側の部材
６  受側の部材
７  パンチ
９  自己穿孔型リベット
１０  頭部
１１  軸部
１３  軸部先端
１７  パンチ側の部材
１８  ダイ側の部材
１９  部材連結装置
２１、２２  貫通孔
２３  リベット
２５  リベット軸部
２６  リベット頭部
２７  軸部の先端側部分
２９  凹部
３０  ダイ
３１  突起
３３  パンチ
３４  リベット頭部の頂面
３５  凹溝
３７  拡径変形した先端側部分
３８  頭部の湾曲面
【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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