(57)【要約】      （修正有）【課題】生産工場に設置して用いることが可能な使い勝手の良い圧入装置を提供する。【解決手段】垂直な軸線を有する部材保持部本体３１Ａ、３１Ｂを、軸線あるいはその近傍を通る平面で２つ割り構造に構成し、この部材保持部本体３１Ａ、３１Ｂ内部に垂直方向に移動可能に収容した摺動部材６０Ａ、６０Ｂと、摺動部材６０Ａ、６０Ｂを摺動させる駆動機構と、保持部材内へ第１の部材収容部１００Ａ、１００Ｂと第２の部材収容部１１０Ａ、１１０Ｂとを垂直方向に並べて配置し、圧入あるいは引き抜く部材を収容し、駆動機構により一方の部材収容部側を移動させることにより圧入あるいは引き剥がしをさせるようにした。【選択図】図８
2007301694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直な軸線を有する部材保持部と、
前記部材保持部内部に垂直方向に移動可能に収容した摺動部材と、
前記摺動部材を摺動させる駆動機構と、
前記部材保持部の軸線に同心状に交換自在に挿着した第１の部材収容部と、
前記部材保持部の軸線に同心で前記摺動部材に交換自在に挿着した第２の部材収容部と、
前記部材保持部の外側面一端に一体的に延設して設けた回転軸と、
前記回転軸を保持し、その回転軸線が前記部材保持部の軸線に直角な方向になるように垂直支柱へ取り付けてなる軸受と
を備え、
前記部材保持部に収容された第１の部材収容部、第２の部材収容部、摺動部材を含めて、前記部材保持部全体が軸線あるいはその近傍を通る平面で開閉自在な２つ割り構造に構成されている
ことを特徴とする圧入装置。
【請求項２】
前記保持部材を前記回転軸の回転により１８０度位置転換することで、圧入操作位置と引き抜き操作位置とを切り換えるよう構成したことを特徴とする請求項１に記載の圧入装置。
【請求項３】
前記駆動機構が、前記摺動部材に連結して内蔵されたピストン機構と、油圧ポンプ装置および該油圧ポンプ装置からピストン室へ連通する油圧連通路とからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧入装置。
【請求項４】
前記駆動機構の油圧連通路が、前記回転軸内を通って前記保持部内のピストン室へ連通してなり、前記２つ割りしてなる部材保持部の可動側に位置する摺動部材側のピストン室へは、固定側の部材保持部側連通路から回転継手を介して管連結してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の圧入装置。
【請求項５】
前記回転軸の後端部へ配管ブロックを液密状態に装着し、前記配管ブロックへ油圧ポンプ装置からの配管を接続すると共に、圧力計を上部接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の圧入装置。
【請求項６】
前記圧力計の圧力表示面へ、圧入する部材サイズによって使用圧力上限あるいは範囲を表示したことを特徴とする請求項５に記載の圧入装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの部材を圧入により一体に連結するための圧入・引き抜き装置に係り、特に工具ホルダや継手などをクランプ・アンクランプするのに適した圧入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、２つの部材を強固に一体化する方式として、一方の部材に軸部、他方の部材にその軸より小さめの孔を形成し、孔側を加熱して孔を拡大させ、軸を挿入した後に冷却することで、孔側が縮径して連結固着される「焼き嵌め」方式や、同様に一方の部材に軸部、他方の部材にその軸より小さめの孔を形成しておき、常温で一方の部材の軸を他方の孔へ押し込んで連結する「圧入」方式により一体化することは古くから実施されている。
【０００３】
これらの技術は、各分野において利用されてきており、例えば、特に工具ホルダのように、エンドミルやドリルなどの切削工具を保持する装置に応用され、実用化されている。このような「焼き嵌め」方式や「圧入」方式は、連結部分が非常に強固に一体化され、且つ精度良く連結されるので、工具ホルダに利用することで装着した切削工具の振れ精度や保持力の向上が図れ、実用上有用であることから多用されてきている。
【０００４】
このような技術において、「焼き嵌め」方式の場合は、軸を挿入・取り出しする孔側を加熱するための手段と、短時間で使用に供するために冷却装置が必要であり（例えば、特許文献１を参照）、「圧入」方式については、強制的に軸を押し込み引き抜くための手段が必要になる。前述した「焼き嵌め」方式工具ホルダが実用化されたのは、各種加熱装置を用いた焼き嵌め装置が実用化されたことにある。
【特許文献１】特開平１１−７７４４３号公報
【特許文献２】実開平４−５４６０６号公報
【特許文献３】特開２００１−１２１３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の「焼き嵌め」方式工具ホルダにおいては、前述した加熱装置や冷却装置の設置と共に、工具材料と相手の工具ホルダ材料を、適切なものを選択する必要がある。すなわち、一方の部材と他方の部材材料の熱膨張率に差を設けるように材料を選択する必要があり（例えば、特許文献２を参照）、コスト的には高くなってしまうという問題点を有していた。
【０００６】
また、「圧入」方式の工具ホルダにおいては、直接切削工具を工具ホルダの取付孔へ強制的に押し込んで一体化した後は、取り外すことは殆どされないもので、圧入装置の機能も圧入するだけのものが知られており（例えば、特許文献３を参照）、実用上の問題点があった。しかし、常温での使用ができるため、圧入後すぐ使用することができ、しかも材料を新たに選択する必要も無く、従来の材料をそのまま採用できるなど、実用的な優位点があり、生産工場に設置して使用できる圧入装置が実用化できれば、この方式の工具ホルダの活用が図れる可能性があった。
【０００７】
上述した従来の「圧入」方式工具ホルダが充分に実用化できなかった原因が、前述したように実用的な圧入・引き抜き装置が無かった点である。
そこで、本発明は、「圧入」方式の工具ホルダを実用化するため、生産工場に設置して用いることが可能で使い勝手の良い圧入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、垂直な軸線を有する部材保持部と、前記部材保持部内部に垂直方向に移動可能に収容した摺動部材と、前記摺動部材を摺動させる駆動機構と、前記部材保持部の軸線に同心状に交換自在に挿着した第１の部材収容部と、前記部材保持部の軸線に同心で前記摺動部材に交換自在に挿着した第２の部材収容部と、前記部材保持部の外側面一端に一体的に延設して設けた回転軸と、前記回転軸を保持し、その回転軸線が前記部材保持部の軸線に直角な方向になるように垂直支柱へ取り付けてなる軸受とを備え、前記部材保持部に収容された第１の部材収容部、第２の部材収容部、摺動部材を含めて、前記部材保持部全体が軸線あるいはその近傍を通る平面で開閉自在な２つ割り構造に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の圧入装置において、前記保持部材を前記回転軸の回転により１８０度位置転換することで、圧入操作位置と引き抜き操作位置とを切り換えるよう構成したことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の圧入装置において、前記駆動機構が、前記摺動部材に連結して内蔵されたピストン機構と、油圧ポンプ装置および該油圧ポンプ装置からピストン室へ連通する油圧連通路とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の圧入装置において、前記駆動機構の油圧連通路が、前記回転軸内を通って前記保持部内のピストン室へ連通してなり、前記２つ割りしてなる部材保持部の可動側に位置する摺動部材側のピストン室へは、固定側の部材保持部側連通路から回転継手を介して管連結してなることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の圧入装置において、前記回転軸の後端部へ配管ブロックを液密状態に装着し、前記配管ブロックへ油圧ポンプ装置からの配管を接続すると共に、圧力計を上部接続したことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の圧入装置において、前記圧力計の圧力表示面へ、圧入する部材サイズによって使用圧力上限あるいは範囲を表示したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、２つの部材を圧入と引き抜きとを簡単に切り換えられ、且つ第１の収容部材と第２の収容部材を夫々交換自在に構成したため、圧入する部材の大きさの変更に際しても１台の圧入装置で対応でき、生産現場、特に工作機械の近傍へ設置して必要時に容易に必要工具を工具ホルダへ着脱して用いることができ、しかも常温での操作であって、従来の「焼き嵌め」方式に比べて短時間で交換できるため実用性が高く、且つ工具ホルダ側も従来の材料をそのまま使用できるので、材料選択の必要が無い。
【００１３】
請求項２に係る発明によれば、部材保持部を回転軸を中心にして１８０度回転させることで、圧入位置と引き抜き位置を切り換えることができ、作業性が向上する。
請求項３に係る発明によれば、油圧ポンプ装置により加圧することで、圧入・引き抜きが簡単に可能な高圧が得られるので、作業性が向上する。
請求項４に係る発明によれば、駆動機構の油圧連通路が、回転軸内を通って部材保持部内のピストン室へ連通したので、内部配管により確実な連通路を確保でき、また、２つ割りしてなる部材保持部の可動側に位置する摺動部材側のピストン室へは、固定側の部材保持部側連通路から回転継手を介して管連結したので、開閉時に管に無理な力が加わるのを防止でき、管の長寿命化、安全性が向上する。
【００１４】
請求項５に係る発明によれば、回転軸の後端部へ配管ブロックを液密状態に装着し、配管ブロックへ油圧ポンプ装置からの配管を接続したので、油圧ポンプ装置からの油圧をスムーズに回転軸側へ加えることができ、また、圧力計を上部へ接続配置したので、作業者が目視により使用圧力を確認でき、圧入部材のサイズとそれに見合う圧力を容易に確認できる。
【００１５】
請求項６に係る発明によれば、圧力計の圧力表示面へ、圧入する部材サイズによって使用圧力上限あるいは範囲を表示したので、圧入部材のサイズとそれに見合う圧力が合致して正しいかどうかを作業者が容易に確認でき、安全性の確認が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る圧入装置を示す。
本実施形態に係る圧入装置は、図１に示すように、ベース１１と、このベース１１上へ垂直に植立するコラム１２からなる取付台１０と、コラム１２上部へ固着した軸受部２０を介して水平軸線を中心にして回転可能に装着してなる部材保持部３０とから構成されている。
【００１７】
次に、部材保持部３０の詳細について説明する。
図１、図３および図８に示すように、部材保持部３０は全体が略立方体状であり、その中心を通る垂直平面で保持部３０Ａと保持部３０Ｂとに半割分割され、端部に設けたヒンジ手段４０により水平方向（図１および図１０の矢印Ｈ）に開閉自在に構成されている。そして、保持部３０Ａはその本体３１Ａの分割面の反対外側へ軸部５０（図３および図４）が一体に固定されており、前述した軸受部２０内へ回転自在に保持されている（図１０）。
【００１８】
この保持部本体３１Ａおよび３１Ｂの分割面（部材保持部３０の中心を通る垂直平面）中心を通る垂直軸線を中心にして夫々保持部本体３１Ａおよび３１Ｂに上下摺動機構が内蔵されている。上下摺動機構は、図４に示すように、保持部本体３１Ａおよび３１Ｂの分割面に形成した半円状の摺動溝３１Ｃ、３１Ｄと、その底面に間隔をおいて２箇所に穿孔した有底のピストン室３１Ｅ、３１Ｆとを有しており、この半円状の摺動溝３１Ｃ、３１Ｄへそれに相似した形状のスライド６０Ａ、６０Ｂが収容され、スライド６０Ａ、６０Ｂの上面へ一体に固定した２個のピストン６１Ａ、６１Ｂがピストン室３１Ｅ、３１Ｆへ収容されている。また、保持部本体３１Ａおよび３１Ｂの摺動溝３１Ｃ、３１Ｄ端面には、カバー３２Ａ、３２Ｂがねじ等で取り外し可能に固定されている。そして、カバー３２Ａ、３２Ｂのスライド側の面には、各２箇所に有底の穴３２Ｃ、３２Ｄがピストン６１Ａ、６１Ｂと同軸線上に形成され、その中にスライド６０Ａ、６０Ｂを底面側（ピストン側）へ常時押圧状態になる形態でコイルバネ７０Ａ、７０Ｂが装着されている。
【００１９】
そして、夫々の保持部本体３１Ａおよび３１Ｂにおいて、各２つのピストン室３１Ｅ、３１Ｆは、図３に示すように、保持部本体３１Ａおよび３１Ｂを内部通路３１Ｇ、３１Ｈで連通させている。さらに、この２つの内部通路３１Ｇ、３１Ｈは、保持部本体３１Ａおよび３１Ｂの外側一端へ開口し、両開口をチューブ３３で接続してある。この時、一方（保持部本体３１Ａ）開口部へ回転継手７０を介して配管することで、部材保持部３０がヒンジ手段４０で開閉したときに、チューブ３３の無理な変形を防止している。さらに、図４に示すように、保持部本体３１Ａ側の内部通路３１Ｇは軸部５０中心に形成された通路５１へ連通し、その先端近傍から外周側２箇所へ開口して継手ブロック８０へ接続されており、２箇所の開口のうち一方は継手ブロック８０から配管８１を通してポンプ装置９０へ接続、他方は圧力計８２へ接続される。従って、ポンプ装置９０を加圧することによって、その圧力は配管８１→継手ブロック８０→通路５１→回転継手７０→内部通路３１Ｇ、チューブ３３、内部通路３１Ｈ→ピストン室３１Ｅ、３１Ｆへ加わり、ピストンを作動させ、スライド６０Ａ、６０Ｂを動かすよう構成されている。なお、図中番号３３はピストンの外周へ装着したシールリングを示す。
【００２０】
上下摺動機構を構成するスライド６０Ａ、６０Ｂの向い合う分割面中央には、図５に示すように、圧入および引き抜く対象部材である図２に示すような工具ホルダＡ１とコレットＡ２の外形部が通過できる大きさの半円状凹部６０Ｃ、６０Ｄが形成され、厚さ方向中ほどには溝６０Ｅ、６０Ｆが形成され、半円状を有する第１の収容部材１００Ａ、１００Ｂが挿着自在に収容され、また、保持部本体３１Ａおよび３１Ｂの摺動溝３１Ｃ、３１Ｄ底に続く内面には、半円状を有する溝３１Ｊ、３１Ｋが形成され、且つこの溝３１Ｊ、３１Ｋと摺動溝３１Ｃ、３１Ｄ底の間には鍔部３１Ｍ、３１Ｎが形成されており、第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂが交換自在に装着される。そして、カバー３２Ａ、３２Ｂ分割面の内面にも、第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂが交換自在に装着される同じ大きさの半円状を有する溝３２Ｊ、３２Ｋおよび鍔部３２Ｍ、３２Ｎが形成されており、第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂが交換自在に装着されるように形成されている。
【００２１】
半割分割された保持部本体３１Ｂは、ヒンジ手段４０と反対側に、図１および図３に示すように、フック手段１２０が装着してある。フック手段１２０は、対象の圧入部材を所定位置に取り付けた後、保持部をロックするもので、図３に示すように、フック手段１２０の後端側に配置したバネ１２１により先端側が一方へ押圧されており、ロック時に先端が保持部本体３１Ａのブロック１２２へ係合してロックされる。また、図４において、軸受部２０の外周上面には、回転ロックピン１３０が取り付けられている。この回転ロックピン１３０は、軸受部２０外周に形成したねじ穴へ螺合した中空本体１３１と、その中空本体１３１のねじに螺合する固定ナット１３２と、中空本体１３１内に摺動自在に組み込まれ、先端部が軸部５０の外周に形成した溝５２へ係合すると共に、反対側で操作ノブ１３４へ一体固定されるピン１３３と、このピン１３３を常時先端（軸受部２０）側へ押圧するコイルバネ１３５から構成されている。
【００２２】
次に、このように構成した本実施形態に係る圧入装置について、圧入時の動作を説明する。
図２は、本実施形態に係る圧入装置により一体化する部材の例を示す。
図２に明示した例で部材の形状を説明する。この例は工具ホルダの例で、工具ホルダＡ１と切削工具Ｔを保持したコレットＡ２とを圧入によって一体化すると共に、切削工具交換時に、工具ホルダＡ１からたコレットＡ２を引き抜いて分離させるものである。なお、この例で、一方の部材である工具ホルダＡ１の外周には環状溝Ａ３、他方の部材であるコレットＡ２には環状突起Ａ４が形成してある。また、図１３には、本実施形態に係る圧入装置により圧入する部材である継手の例を示す圧入前と圧入後を説明する断面説明図が示されている。
【００２３】
先ず、図１に示す状態（図８および図９）で、圧入する工具ホルダＡ１およびコレットＡ２を、その取付具である第１の収容部材１００Ａ、１００Ｂと第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂのそれぞれの位置へ装着する。その関係を図６および図７に示す。すなわち、コレットＡ２はその鍔Ａ４が第１の収容部材１００Ａ、１００Ｂに係合するように取り付く。また、工具ホルダＡ１においても第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂが溝Ａ３に係合するように取り付く。なお、１１０Ｃ、１１０Ｄは、第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂを保持部本体３１Ａ、３１Ｂへ取り付けるためのピンを示す。この時、図８に示すように、工具ホルダＡ１へコレットＡ２を予め組み合わせておくことで装着を容易にできる。圧入する工具ホルダＡ１の外周溝Ａ３を第１の収容部材１００Ａ、１００Ｂの所定位置へ合わせ、コレットＡ２の鍔Ａ４を第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂの所定位置へ合わせ、しかる後、保持部本体３１Ｂを閉じてロックする。
【００２４】
これで取付は、完了する。そして、ポンプ装置９０を駆動させ、流体（油）圧力を所定圧力まで上昇させる。圧力が上昇し、ピストン６１を押圧することで、スライド６０が下降し、コレットＡ２は工具ホルダＡ１の内穴へ強制的に押し込まれ、圧入が完了する。この時、コレットＡ２の外形をわずかなテーパに形成しておくことで挿入が容易化できる。
次に、圧入したコレットＡ２を引き抜いて分離する場合について説明する。
【００２５】
先ず、図４に示すように、回転ロックピン１３０の操作ノブ１３４を引き上げ、ピン１３３先端を軸部２０の溝５２から外し、図１および図１０に示すように、部材保持部３０を１８０度回転させ（矢印Ｖ）、再びピン１３３先端を軸部２０の溝５３へ係合させて部材保持部３０を所定位置へ固定する。図１０および図１１がこの状態を示している。この状態で、保持部３０Ｂを開き、図９に示すように、保持部本体３１Ａ、３１Ｂに取り付けてある第１の収容部材１００Ａ、１００Ｂと第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂへ圧入状態にある工具ホルダＡ１、コレットＡ２を収容させ、解放している分割された保持部３０Ｂを閉止する。そして、ポンプ装置９０を駆動させ、圧力を上昇させる。ピストン６１が上昇し、コレットＡ２はその鍔部Ａ４が上方へ押圧され、ついには工具ホルダＡ１から引き抜かれる。
【００２６】
このようにして２つの部材（工具ホルダＡ１、コレットＡ２）を圧入により一体化し、且つ又一体化してある部材を２つに分離することが容易に実施できる。
なお、本実施形態において、設置してある圧力計８２について、前述したように何種類かの大きさの部材を交換して使用する場合、圧入圧力および引き抜き圧力は当然相違してくる。小径のものと、大径のもの、肉厚のものと、肉薄のものでも相違する。そのため、図１２に示すように、圧力計８２のゲージ面へサイズによって相違する限度圧力位置へラベル８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃを貼り付けるなどして便宜を図っており、それにより作業者が必要圧力の確認を容易にしている。
【００２７】
また、本実施形態においては、第１および第２の収容部材１００Ａ、１００Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂを１種類の例を説明してきたが、これらの収容部材を内面の大きさ形状の異なるものを用意して交換することにより、より各種部材の圧入引き抜き装置として用いることができる。
また、本実施形態では詳説していないが、第２の収容部材１１０Ａ、１１０Ｂは、挿着位置から容易に抜け出ないように、例えば、図７に示すように、これらの外周側にピン１１０Ｃ、１１０Ｄを取り付け、そのピン１１０Ｃ、１１０Ｄを保持部本体３１Ａ、３１Ｂ内へ挿入して止めるなど工夫しても良い。
【００２８】
また、本実施形態においては、半割分割された保持部本体３１Ａ、３１Ｂに夫々内蔵するピストン６１Ａ、６１Ｂへの通路を連通する手段として外部へ装着したチューブ３３により行なっているが、それに限らず、２つの保持部本体３１Ａ、３１Ｂを開閉するヒンジ手段４０内に通路を形成したり、あるいは２つの保持部本体３１Ａ、３１Ｂのヒンジ手段４０より内側位置へ、通路間を連通するチューブを内蔵することで、外部にチューブが突出せず、且つ見栄えも改善することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、実施形態において、工具ホルダへ切削工具あるいはコレットを介して切削工具を圧入し、引き抜く例を説明したが、それに限定されず、２つの部材を強固一体に固着するための圧入装置、例えば、図１３に示すような継手状の部材を着脱する装置として実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧入装置を示す全体斜視図である。
【図２】本実施形態に係る圧入装置により圧入する部材である工具ホルダの例を示すと共に圧入前と圧入後を説明する外観説明図である。
【図３】本実施形態に係る圧入装置を示す上面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図５に示す第１の収容部材とコレットとの関係を説明する斜視図である。
【図７】図５に示す第２の収容部材と工具ホルダとの関係を説明する斜視図である。
【図８】図１に示す実施形態に係る圧入装置の部材保持部の拡大説明図である。
【図９】収容部と上下摺動機構とを便宜上同一断面図示した圧入時の動作説明図である。
【図１０】図１における保持部を１８０度回転させた状態を示す斜視図である。
【図１１】図８に示す状態での、収容部と上下摺動機構とを便宜上同一断面図示した引き抜き時の動作説明図である。
【図１２】圧力計のゲージ面の正面図である。
【図１３】本実施形態に係る圧入装置により圧入する部材である継手の例を示す圧入前と圧入後を説明する断面説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  取付台
２０  軸受部
３０  部材保持部
４０  ヒンジ装置
５０  軸部
６０  スライド
６１  ピストン
７０  コイルバネ
８０  継手ブロック
８２  圧力計
９０  ポンプ装置
１００Ａ、１００Ｂ  第１の収容部材
１１０Ａ、１１０Ｂ  第２の収容部材
１２０  フック手段
１３０  回転ロックピン
Ａ１  工具ホルダ
Ａ２  コレット                                                                             
【図１】
2007301694.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007301694.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007301694.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007301694.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2007301694.tif 000012
【図１１】
2007301694.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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