(57)【要約】【課題】移動台の支持剛性を低下させることなく、ボールねじ装置の取付時にナットとねじ軸との取付誤差を低減する手段を提供する。【解決手段】外周面に螺旋状の軸軌道溝３を形成したねじ軸２と、内周面に軸軌道溝３に対向するナット軌道溝５を形成したナット４と、軸軌道溝３とナット軌道溝５とを無予圧で螺合させる複数のボール８とを備えたボールねじ装置の芯合せ治具の本体を、ねじ軸２に取付け、本体によりナット４の端部を押圧してナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加え、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５との間の軸方向隙間を一時的に無くしてボールねじ装置１を移動台に取付ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを無予圧で螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置の芯合せ治具であって、
前記ねじ軸に取付けられ、前記ナットと前記ねじ軸との間に軸方向荷重を付与する本体を有し、
該本体が付与する軸方向荷重により、前記ボールと前記軸軌道溝および前記ナット軌道溝との間の軸方向隙間を一時的に無くすことを特徴とするボールねじ装置の芯合せ治具。
【請求項２】
外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを無予圧で螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置の芯合せ治具であって、
一方の端部に、外周面から軸方向の外側に向かって縮小する円錐面を形成した本体を有し、
該本体を、前記円錐面を前記ナットに向けて前記ねじ軸に取付け、前記円錐面を前記ナットの端部に押圧により嵌合させることを特徴とするボールねじ装置の芯合せ治具。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記本体が、前記ねじ軸の外周面の直径とほぼ同一の内径を有すると共に、２分割にされていることを特徴とするボールねじ装置の芯合せ治具。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記本体が、前記ナットを軸方向に引き寄せる引寄せ手段を有することを特徴とするボールねじ装置の芯合せ治具。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記本体の内周面に、前記軸軌道溝に嵌合する螺旋状の突条を形成したことを特徴とするボールねじ装置の芯合せ治具。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のボールねじ装置の芯合せ治具を用いて前記ねじ軸と前記ナットとの芯合せを行うことを特徴とするボールねじ装置の芯合せ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業機械や電動射出成形機、電動プレス成形機等の機械装置の移動台の位置決め用や搬送用等の直線移動機構の駆動や動力伝達用に用いられるボールねじ装置の芯合せ治具およびそれを用いた芯合せ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置は、ねじ軸の軸軌道溝とナットのナット軌道溝とをボールを介して螺合させるときに、ボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間に予め予圧を付与しておく予圧型と、ボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間に隙間が存在する無予圧型とに大別される。
一般に、産業機械の搬送機構や電動射出成形機等の機械装置のように、厳しい位置決め精度が要求されない用途においては、一般に予圧管理の必要がなく、ボールねじ装置の組立コストが安価であり、予圧荷重による発熱のない無予圧型のボールねじ装置が用いられている。
【０００３】
無予圧型のボールねじ装置の軸方向隙間は、最大で０．３ｍｍ程度になることがあり、機械装置にボールねじ装置を組み付けるときにナットとねじ軸との同軸度のズレ等の取付誤差が生ずると、この取付誤差に起因する運転時のモーメント加重等の偏荷重により一部のボールとナット軌道溝および軸軌道溝との間に過大な荷重が加わり、ボールねじ装置の寿命が低下するという問題がある。
【０００４】
このことは、特に電動射出成形機の射出軸のように、ねじ軸が太く短いために軸剛性が高いボールねじ装置の場合に、寿命低下の要因になることが多い。
また、ねじ軸を横配置、つまり水平に近い状態に設置するボールねじ装置の場合に、ナットの自重によるラジアル荷重に対抗してねじ軸とナットとの芯合せを行うこと、つまり同軸度を合わせることが困難になる。
【０００５】
このような取付誤差による寿命低下を軽減するために、従来のボールねじ装置は、ねじ軸の外周面に螺旋状に形成した軸軌道溝と、ナットの内周面に形成した軸軌道溝に対向するナット軌道溝とを複数のボールを介して螺合させ、ナットの半径方向に２つのリング状のダイアフラムを接合し、その空間に非圧縮性流体を封入した可撓継手を設けてナットを移動台に取付け、この可撓継手により取付誤差に基づくねじ軸と移動体との相対変位を吸収している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１７８６３号公報（第４頁段落００１９−第５頁段落００２２、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の技術においては、ナットと移動台とを可撓継手を介して取付けているため、取付誤差に基づくボールや軌道溝への過大な負荷は軽減されるものの、可撓継手が弾性を有しているので移動台の支持剛性が低下し、機械装置全体としての故障要因が増加するという問題がある。
また、半径方向に設けた可撓継手を介してナットを移動台に取付けているため、ナットの半径方向に可撓継手を取付けるためのスペースを確保しなければならず、機械装置が大型化するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、移動台の支持剛性を低下させることなく、ボールねじ装置の取付時にナットとねじ軸との取付誤差を低減する手段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】
本発明は、上記課題を解決するために、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを無予圧で螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置の芯合せ治具であって、前記ねじ軸に取付けられ、前記ナットと前記ねじ軸との間に軸方向荷重を付与する本体を有し、該本体が付与する軸方向荷重により、前記ボールと前記軸軌道溝および前記ナット軌道溝との間の軸方向隙間を一時的に無くすことを特徴とする。
【０００９】
また、外周面に螺旋状の軸軌道溝を形成したねじ軸と、内周面に前記軸軌道溝に対向するナット軌道溝を形成したナットと、前記軸軌道溝とナット軌道溝とを無予圧で螺合させる複数のボールとを備えたボールねじ装置の芯合せ治具であって、一方の端部に、外周面から軸方向の外側に向かって縮小する円錐面を形成した本体を有し、該本体を、前記円錐面を前記ナットに向けて前記ねじ軸に取付け、前記円錐面を前記ナットの端部に押圧により嵌合させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
これにより、本発明は、ボールねじ装置の取付時にねじ軸とナットとの同軸度を容易に確保することができ、取付時の取付誤差を低減することができると共に、ナットを移動台に直接固定することが可能になり、移動台の支持剛性を高めることができるという効果が得られる。
また、本体によるナットの端部の押圧によりボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間の軸方向隙間を無くして、本体の円錐面の嵌合による調芯作用によりボールねじ装置の取付時にねじ軸とナットとの同軸度を容易に確保することができ、取付時の取付誤差を低減することができると共に、ナットを移動台に直接固定することが可能になり、移動台の支持剛性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明によるボールねじ装置の芯合せ治具の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は実施例１のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図、図２は実施例１の芯合せ治具を示す斜視図である。
図１において、１はボールねじ装置である。
２はボールねじ装置１のねじ軸であり、合金鋼等の鋼材で製作された取付部２ａを有する段付軸状部材であって、その外周面２ｂには半円弧状断面形状の軸軌道溝３が所定のリードで螺旋状に形成されている。
【００１３】
取付部２ａは、ねじ軸２を回転支持するための図示しない転がり軸受やねじ軸２を回転させるための図示しないモータ等の相手機械要素を取付けるために、ねじ軸２の端部に同軸に設けられた部位である。
４はボールねじ装置１のナットであり、合金鋼等の鋼材で製作された円筒状部材であって、その内周面には軸軌道溝３と対向する半円弧状断面形状のナット軌道溝５が軸軌道溝３と同じリードで形成されている。
【００１４】
６はフランジ部であり、ナット４の外周部の一方の端部に設けられ、フランジ部６に設けられたボルト穴に挿通させたボルトにより図１に２点鎖線で示す機械装置の移動台７に取付けられる。
８はボールであり、合金鋼等の鋼材で製作された球体であって、対向配置された軸軌道溝３とナット軌道溝５との間を転動してねじ軸２とナット４とを螺合させる。
【００１５】
本実施例のボールねじ装置１は、ボール８を介して軸軌道溝３とナット軌道溝５とが螺合したときに、ねじ軸２の軸方向にナット４が動く軸方向隙間、つまり軸方向の遊びが存在する無予圧型であり、ナット４に軸方向荷重が加わったときに軸軌道溝３とナット軌道溝５とがボール８を介して押圧され、ナット４に加えられた軸方向荷重を支持するように構成されている。
【００１６】
９はボールねじ装置１の連通部材としてのリターンチューブであり、鋼材や樹脂材料等で製作され、ボール８が通過できる内径を有する略Ｕ字形に曲折した管であって、ナット４の外周面の一部を軸方向と平行に切欠いた平面４ａにボルト１０により固定され、平面４ａに設けられたナット軌道溝５に達する穴に嵌合してナット軌道溝５を連通する。
これにより、負荷路の両端部はリターンチューブ８の内径として形成された連通路により連通され、ボール８が循環する循環路が形成される。この循環路には、複数のボール８と所定の量の潤滑剤、例えばグリースが封入され、軸軌道溝３とナット軌道溝５とがボール８を介して無予圧の状態で螺合し、ねじ軸２の回転に伴ってボール８が循環路を循環し、負荷路を転動するボール８がナット４に加えられた荷重を往復動自在に支持してナット４がねじ軸２の軸方向に沿った直線往復移動可能に支持され、ねじ軸２の回転運動がナット４の直線運動に変換される。
【００１７】
なお、本実施例のボールねじ装置１には、３箇所の循環路が形成されている。
１１は芯合せ治具であり、図２に示すように、合金鋼等の鋼材や樹脂材料で円環状に形成された本体１２を直径方向に分割して２分割にされた係止片１２ａと１２ｂとを、締付ボルト１３により締め付けて組立てられた組立体であって、ねじ軸２の外周面２ｂに取付けられ、ねじ軸２とナット４との芯合せを行うために用いられる。
【００１８】
本体１２の軸方向の一方の端部には、本体１２の外周面から軸方向の外側に向かって縮小する円錐面１４が形成され、本体１２の内周面１２ｃは、ねじ軸２の外周面２ｂの直径に所定の隙間代を加えたほぼ同一の内径に形成されている。
なお、ナット４のフランジ部６の反対側の端部の内周面には、円錐面１４が嵌合する傾斜面が設けられている。
【００１９】
上記の本体１２を２分割にした係止片１２ａ、１２ｂの一方、例えば係止片１２ａには係止片１２ａをその分割面１５ａと平行に切欠いた締付ボルト１３の締付座１６が両側に形成され、締付座１６には締付ボルト１３を挿通させる締付ボルト穴１７が設けられている。
また、他方の係止片１２ｂには、係止片１２ａの締付ボルト穴１７に挿通させた締付ボルト１３が螺合するねじ穴１８が設けられている。
【００２０】
これらの係止片１２ａ、１２ｂは、ねじ軸２の外周面２ｂにそれぞれの分割面１５ａ、１５ｂを対向させ締付ボルト１３により締め付けて取付けたときに、分割面１５ａ、１５ｂ間に隙間Ｓが形成されるように構成されている。
上記の芯合せ治具１１は、ねじ軸２にボール８を介して螺合させたナット４を移動台７に組み付けるときに、ナット４のフランジ部６の反対側の端面に本体１２の円錐面１４を向け、ねじ軸２の外周面２ｂに係止片１２ａ、１２ｂのそれぞれの分割面１５ａ、１５ｂを対向させて締付ボルト１３により締め付け、係止片１２ａ、１２ｂのそれぞれの内周面１２ｃによりねじ軸２の外周面２ｂを押圧して固定し、ナット４を回転させて図１に示すように、本体１２の円錐面１４によりナット４の傾斜面を当接させ所定のトルクになるまで押圧してナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加え、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５との間の遊び、つまり軸方向隙間を一時的に無くして予圧が付与された状態にし、円錐面１４とナット４の端部の傾斜面との嵌合による調芯作用によりねじ軸２とナット４との同軸度を確保しながらボルト等によりフランジ部６を移動台７に固定する。
【００２１】
その後に、芯合せ治具１１の締結ボルト１３を緩めて締結ボルト１３を取り外し、２分割の係止片１２ａ、１２ｂをねじ軸２から取り外す。
このようにして、本実施例の芯合せ治具１１を用いたボールねじ装置１の取付作業が行われ、ねじ軸２に固定された芯合せ治具１１の本体１２により、ナット４の端部を押圧してナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加えるので、ボールねじ装置１の取付時に、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５との軸方向隙間を一時的に無くすことができ、本体１２に設けた円錐面１４のナット４の端部への嵌合による調芯作用により取付時の取付誤差を低減してねじ軸２とナット４との同軸度を確保しながらボールねじ装置１の移動台７への取付を容易に行うことができ、ボールねじ装置１の取付作業時間を短縮することが可能になる他、運転時に偏荷重が加わることを防止してボールねじ装置１の寿命を向上させることができる。
【００２２】
また、ナット４を移動台７にボルト等により直接固定するので、移動台の支持剛性を向上させることができると共に、ボールねじ装置１を取付ける機械装置の小型化を図ることができる。
更に、本体１２を２分割にして締付ボルト１３に締め付けてねじ軸２に取付けるので、芯合せ治具１１の着脱を容易に行うことができる。
【００２３】
なお、本実施例では、本体１２に設けた円錐面１４をナット２に設けた傾斜面に嵌合させて調芯作用を発揮させるとして説明したが、ナット４の端部に円錐面１４が当接する角部を有する段部を設けて、円錐面１４を角部に嵌合させて円錐面１４で角部を押圧することによる調芯作用によりねじ軸２とナット４との同軸度を確保するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施例では、２分割にした本体をその内周面によりねじ軸の外周面を押圧して取付け、ナットの端部を本体で押圧してナットとねじ軸との間に軸方向荷重を加えてボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間の軸方向隙間を無くすようにしたことによって、ボールねじ装置の取付時にねじ軸とナットとの同軸度を容易に確保することができ、取付時の取付誤差を低減することができると共に、ナットを移動台に直接固定することが可能になり、移動台の支持剛性を高めることができる。
【００２４】
また、円錐面をナットに向けて、２分割にした本体をその内周面によりねじ軸の外周面を押圧して取付け、本体の円錐面をナットの端部にナットの端部に押圧により嵌合させるようにしたことによって、本体によるナットの端部の押圧によりボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間の軸方向隙間を無くして、本体の円錐面の嵌合による調芯作用によりボールねじ装置の取付時にねじ軸とナットとの同軸度を容易に確保することができ、取付時の取付誤差を低減することができると共に、ナットを移動台に直接固定することが可能になり、移動台の支持剛性を高めることができる。
【実施例２】
【００２５】
図３は実施例２の芯合せ治具を示す斜視図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図３において、２１は突条であり、本体１２の内周面１２ａから半径方向の内側に向けて突出し、軸軌道溝３に嵌合する半円弧状断面形状を有する螺旋状の突出部である。
なお、突条２１は本体１２を２分割にして係止片１２ａと１２ｂとに分割したときに、隙間Ｓを介して連続するように形成されている。
【００２６】
このように、本体の内周面に軸軌道溝に嵌合する螺旋状の突条を設ければ、上記実施例１と同様の効果に加えて、２分割にした本体をその内周面によりねじ軸の外周面を押圧して取付け、ナットの端部を本体で押圧するときに、芯合せ治具が軸方向に移動することを防止することができる。
なお、本実施例においては、係止片のそれぞれの内周面でねじ軸の外周面を押圧して取付けるとして説明したが、係止片のそれぞれの突条で軸軌道溝の溝底を押圧するようにしても前記と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００２７】
図４は実施例３のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図、図５は実施例３の芯合せ治具を示す斜視図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
上記実施例１および実施例２においては、本体１２に設けた円錐面１４の調芯作用によりねじ軸２とナット４との同軸度を確保する形式の芯合せ治具１１について説明したが、ナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加えた場合には、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５とは接触角４５度程度で押圧されるので、円錐面１４を設けなくても接触角４５度程度で接触するボール８による調芯作用により同軸度を確保することが可能になる。
【００２８】
つまり、円錐面１４を設けずに、本体１２の両方の端面を軸方向に直交する平面として本体１２によりナット４の端部を押圧すれば、ボール８による調芯作用によりナット４とねじ軸２との同軸度を確保することができる。
本実施例の芯合せ治具１１は、図４、図５に示すように、本体１２の軸方向の両側の端面が、軸方向に直交する平面として形成されており、この平面が本体１２によりナット４の端部を押圧するときの押圧面２５として機能する。
【００２９】
また、本体１２は、実施例１と同様に係止片１２ａと１２ｂとの２分割にして形成されており、それそれの内周面１２ｃによりねじ軸２の外周面２ｂを締付ボルト１３の締結力によりの押圧して固定される。
本実施例の移動台７は、実施例１の場合の移動台７とは軸方向の反対側、つまりフランジ部６のナット４の本体側に設けられている。
【００３０】
このため、本実施例の芯合せ治具１１は、ナット４のフランジ部６側のねじ軸２の外周面２ｂに取付けられる。
上記の芯合せ治具１１は、ねじ軸２にボール８を介して螺合させたナット４を移動台７に組み付けるときに、ナット４のフランジ部６側のねじ軸２の外周面２ｂに係止片１２ａ、１２ｂのそれぞれの分割面１５ａ、１５ｂを対向させて締付ボルト１３により締め付け、係止片１２ａ、１２ｂのそれぞれの内周面１２ｃによりねじ軸２の外周面２ｂを押圧して固定し、ナット４を回転させて図３に示すように、本体１２の押圧面２５をナット４のフランジ部６側の端面に当接させ所定のトルクになるまで押圧してナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加え、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５との間の軸方向隙間を一時的に無くして予圧が付与された状態にし、ボール８の調芯作用によりねじ軸２とナット４との同軸度を確保しながらボルト等によりフランジ部６を移動台７に固定する。
【００３１】
その後に、芯合せ治具１１の締結ボルト１３を緩めて締結ボルト１３を取り外し、２分割の係止片１２ａ、１２ｂをねじ軸２から取り外す。
このようにして、本実施例の芯合せ治具１１を用いたボールねじ装置１の取付作業が行われ、ねじ軸２に固定された芯合せ治具１１の本体１２により、ナット４のフランジ部６側の端部を押圧してナット４とねじ軸２との間に軸方向荷重を加えるので、ボールねじ装置１の取付時に、ボール８と軸軌道溝３およびナット軌道溝５との軸方向隙間を一時的に無くすことができ、ボール８の調芯作用により取付時の取付誤差を低減してねじ軸２とナット４との同軸度を確保しながらボールねじ装置１の移動台７への取付を容易に行うことができる。
【００３２】
なお、移動台７が実施例１と同様に、フランジ部６のナット４の本体の反対側に取付けられるときは、芯合せ軸１１を実施例１と同様に、ナット４のフランジ部６の反対側のねじ軸２の外周面２ｂに固定するようにする。
このように、芯合せ治具の本体の軸方向の両端面を軸方向に直交する押圧面とし、２分割にした本体をその内周面によりねじ軸の外周面を押圧して取付け、ナットの端部を本体で押圧してナットとねじ軸との間に軸方向荷重を加えてボールと軸軌道溝およびナット軌道溝との間の軸方向隙間を無くすようにしたことによって、ボールねじ装置の取付時にねじ軸とナットとの同軸度を容易に確保することができ、取付時の取付誤差を低減することができると共に、ナットを移動台に直接固定することが可能になり、移動台の支持剛性を高めることができる。
【００３３】
なお、上記実施例１および実施例２においては、芯合せ治具をナットのフランジ部の反対側のねじ軸の外周面に取付けるとして説明したが、移動台をフランジ部のナットの本体側に取付ける場合は、本実施例と同様に芯合せ治具をナットのフランジ部側のねじ軸の外周面に取付ければよい。
【実施例４】
【００３４】
図６は実施例４のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図である。
なお、上記実施例１と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施例の芯合せ治具１１は、実施例１と同様の構成であるが、図６に示すように、本体１２にナット４の端面に形成されたねじ穴に螺合するボルト３１を挿通させるボルト穴が設けられており、係止片１２ａ、１２ｂに挿通し、ナット４に形成されたねじ穴に螺合するボルト３１により、ナット４を軸方向に引寄せる引寄せ手段が構成される。
【００３５】
このように構成すれば、ナットの端部に芯合せ治具を押圧するときに、引寄せ手段によりナットを芯合せ治具の本体に引寄せることが可能になる。
なお、上記各実施例においては、連通路をリターンチューブ式とした循環方式を用いたボールねじ装置に本発明を適用した場合を例に説明したが、連通路は前記に限らず、連通路をこま式やエンドキャップ式、デフレクタ式等とした循環方式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、本実施例においては、ボールねじ装置のねじ軸を回転させてナットを軸方向に移動させるとして説明したが、ナットを回転させてねじ軸を軸方向に移動させる形式のボールねじ装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例１のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図
【図２】実施例１の芯合せ治具を示す斜視図
【図３】実施例２の芯合せ治具を示す斜視図
【図４】実施例３のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図
【図５】実施例３の芯合せ治具を示す斜視図
【図６】実施例４のボールねじ装置の取付時の状態を示す説明図
【符号の説明】
【００３８】
１    ボールねじ装置
２    ねじ軸
２ａ  取付部
２ｂ  外周面
３    軸軌道溝
４    ナット
４ａ  平面
５    ナット軌道溝
６    フランジ部
７    移動台
８    ボール
９    リターンチューブ
１０、３１  ボルト
１１  芯合せ治具
１２  本体
１２ａ、１２ｂ  係止片
１２ｃ  内周面
１３  締付ボルト
１４  円錐面
１５ａ、１５ｂ  分割面
１６  締付座
１７  締付ボルト穴
１８  ねじ穴
２１  突条
２５  押圧面
３２  ボルト穴
【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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