(57)【要約】【課題】ダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合において、肉垂れ部の発生を抑制できるベローズの製造方法、および、当該製造方法によって製造されたベローズを提供すること。【解決手段】押出成形されたチューブ状のパリソン５４を金型５２内にセットする。ねじ溝７０が形成された外周面５３Ａを有するブローピン５３を、パリソン５４の上端部５４Ａにおける開口部６３に、ブローピン５３の軸周りに回転させながら挿入する。開口部６３に挿入されたブローピン５３からパリソン５４内に空気を吹き込んでパリソン５４を金型５２の内面５２Ａに沿わせることによって、パリソン５４をベローズ１５へと成形する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイレクトブロー成形法を用いたベローズの製造方法であって、
押出成形されたチューブ状のパリソンを金型内にセットするステップと、
ねじ溝が形成された外周面を有するブローピンを、前記パリソンの端部における開口部に、前記ブローピンの軸周りに回転させながら挿入するステップと、
前記開口部に挿入された前記ブローピンから前記パリソン内に空気を吹き込んで前記パリソンを前記金型の内面に沿わせることによって、前記パリソンを前記ベローズへと成形するステップと、
を含むことを特徴とする、ベローズの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、ベローズ。
【請求項３】
前記開口部に相当する内周面に、螺旋状に延びる凹凸を有することを特徴とする、請求項２記載のベローズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ベローズの製造方法および当該製造方法によって製造されたベローズに関する。
【背景技術】
【０００２】
伸縮性を有するゴムや樹脂等の材料で形成された蛇腹管状のベローズが知られている。ベローズは、たとえば、自動車の転舵機構を構成するラックアンドピニオン機構のラック軸の端部に連結されたタイロッドと、ラック軸を収容するハウジングとを覆っている。この場合のベローズは、伸縮することによってラック軸およびタイロッドの移動に追従するとともに、ハウジングとラック軸との隙間への異物の侵入を防止する。
【０００３】
ゴムや樹脂等による中空体の成形方法として、ダイレクトブロー成形法が知られている。ダイレクトブロー成形法は、下記特許文献１に示すように、食品や液体洗剤といった日用品を収容する容器の成形のために用いられるのが一般的である。このような容器は、ベローズとは異なり、高い寸法精度が求められない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
仮にダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合、想定される製造工程は、図１〜図４に図示される。
まず、図１に示すように、ベローズの製造装置１を構成する押出機２により、溶融した材料によってチューブ状に形成されたパリソン３が、下方の金型４へ向けて押し出される。金型４は、横方向に移動可能な複数の第１分割型５と、上下方向に移動可能な第２分割型６とに分割される。
【０００６】
図２に示すように、パリソン３の内部空間の下端部に第２分割型６が収容されるまでパリソン３が押し出されると、複数の第１分割型５が接近し合うように横方向に移動することによって、金型４が閉じる。これより、金型４内には、完成後のベローズに一致するキャビティ７が、金型４の内面４Ａによって形成される。パリソン３の上端部は、金型４の内面４Ａの上端部によって円筒状に形成され、当該上端部には、上方へ臨む開口部３Ａが形成されている。パリソン３の内部空間は、第２分割型６によって下方から塞がれている。
【０００７】
次に、製造装置１を構成するブローピン８が、金型４にセットされたパリソン３の上方に配置される。ブローピン８は、下方へ突出していて、その下端には、吐出口８Ａが形成されている。ブローピン８の内部には、空気流路８Ｂが形成されている。空気流路８Ｂは、吐出口８Ａから上方へ延びた後に、コンプレッサ等の空気供給機構（図示せず）に接続されている。
【０００８】
次に、図３に示すように、ブローピン８が下降し、パリソン３の上端部の開口部３Ａに対して上方から挿入される。これにより、パリソン３の上端部の内周面が、ブローピン８の外周面によって成形されるとともに、パリソン３の内部空間が上方から塞がれる。
次に、空気供給機構から供給された圧縮空気が、空気流路８Ｂを通って吐出口８Ａからパリソン３内に吹き込まれる。これにより、図４に示すように、パリソン３が膨張して金型４の内面４Ａに沿い、ベローズへと成形される。最後に、パリソン３において金型４からはみ出したばり９を除去すると、ベローズが完成する。
【０００９】
このようにダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合、図３に示すようにブローピン８がパリソン３の開口部３Ａに挿入されるときに、ブローピン８の外周面が、開口部３Ａにおけるパリソン３の内周面を引きずることが想定される。パリソン３の内周面においてブローピン８によって引きずられた部分は、図３および図４に示すようにパリソン３の内周面からはみ出すように垂れた肉垂れ部１０となる。肉垂れ部１０は、ベローズから剥がれて異物になる虞があるので、ベローズの信頼性の観点から好ましくない。
【００１０】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、ダイレクトブロー成形法を用いてベローズを製造する場合において、肉垂れ部の発生を抑制できるベローズの製造方法、および、当該製造方法によって製造されたベローズ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】
【００１１】
請求項１記載の発明は、ダイレクトブロー成形法を用いたベローズ（１５）の製造方法であって、押出成形されたチューブ状のパリソン（５４）を金型（５２）内にセットするステップと、ねじ溝（７０）が形成された外周面（５３Ａ）を有するブローピン（５３）を、前記パリソンの端部（５４Ａ）における開口部（６３）に、前記ブローピンの軸周りに回転させながら挿入するステップと、前記開口部に挿入された前記ブローピンから前記パリソン内に空気を吹き込んで前記パリソンを前記金型の内面（５２Ａ）に沿わせることによって、前記パリソンを前記ベローズへと成形するステップと、を含むことを特徴とする、ベローズの製造方法である。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、ベローズである。
請求項３記載の発明は、前記開口部に相当する内周面（１６Ａ）に、螺旋状に延びる凹凸（７２）を有することを特徴とする、請求項２記載のベローズである。
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、ダイレクトブロー成形法によるベローズの製造に用いられるブローピンの外周面には、ねじ溝が形成されている。ブローピンは、金型内にセットされたパリソンの端部における開口部に挿入される際、ブローピンの軸周りに回転する。そのため、パリソンの開口部において肉垂れ部の元となる余分な部分が、回転するブローピンのねじ溝によって金型の外に掻き出される。これにより、ブローピンがパリソンの開口部に挿入されても、開口部内における肉垂れ部の発生を抑制できる。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の製造方法によって製造されたベローズでは、肉垂れ部の発生を抑制できる。
請求項３記載の発明によれば、ベローズは、開口部に相当する内周面に、ブローピンのねじ溝の跡として螺旋状に延びる凹凸を有する。ベローズが相手部品に組み付けられた状態では、当該凹凸における凸部がベローズと当該相手部品との隙間を塞ぐので、異物が当該隙間を通ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、ベローズについての比較例に係る製造方法を示す模式的な断面図である。
【図２】図２は、図１の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、図２の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図４】図４は、図３の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態に係るベローズの模式的な斜視図である。
【図６】図６は、ベローズが組み込まれるステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、ベローズが組み込まれる等速ジョイントの概略構成を示す模式図である。
【図８】図８は、ベローズについての本発明の一実施形態に係る製造方法を示す模式的な断面図である。
【図９】図９は、図８の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、ブローピンの側面図である。
【図１１】図１１は、変形例に係るブローピンの側面図である。
【図１２】図１２は、図９の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１４】図１４は、完成したベローズの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図５は、本発明の一実施形態に係るベローズ１５の模式的な斜視図である。図５に示すように、ベローズ１５は、管状であり、伸縮性を有するゴムや樹脂等の材料（たとえば、オレフィン系熱可塑性エラストマー）で形成されている。ベローズ１５の軸方向Ｘにおける一端部１６および他端部１７は、円環状に形成されていて、ベローズ１５において一端部１６と他端部１７との間の部分は、蛇腹管状に形成された蛇腹部１８である。一端部１６および他端部１７では、互いの寸法（内径や軸方向Ｘの長さ等）が同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、蛇腹部１８における凹凸の寸法は、軸方向Ｘの全域で同じであってもよいし、途中で異なっていてもよい。
【００１７】
図６は、ベローズ１５が組み込まれるステアリング装置２０の概略構成を示す模式図である。図６に示すように、ベローズ１５は、一例として、自動車のステアリング装置２０に組み込まれる。
ステアリング装置２０は、ステアリングホイール２１が連結されたステアリングシャフト２２と、ステアリングホイール２１の回転に連動して転舵輪（図示せず）を転舵する転舵機構２３とを備えている。転舵機構２３は、ラックアンドピニオン機構であり、自動車の車体（図示せず）の左右方向に延びたラック軸２４と、ステアリングシャフト２２に連結されたピニオン軸２５を備えている。ピニオン軸２５は、ラック軸２４に設けられたラック２４Ａに噛み合うピニオン２５Ａを有している。ステアリングホイール２１の操舵に伴うステアリングホイール２１およびピニオン軸２５の回転は、ラック２４Ａおよびピニオン２５Ａによって、車体の左右方向への直線移動に変換される。
【００１８】
ラック軸２４は、左右方向に延びる中空円筒状であって車体に固定されるハウジング２６内に収容されている。ラック軸２４の左右方向における各端部は、ハウジング２６から突出している。ラック軸２４の各端部には、タイロッド２７が、インナーボールジョイント２８を介して連結されている。ラック軸２４の各端部に連結されたタイロッド２７は、ナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪（図示せず）に連結されている。転舵輪は、ラック軸２４の移動に連動して転舵される。
【００１９】
ベローズ１５は、その軸方向Ｘが左右方向に沿った状態で、ラック軸２４の左右方向における両端部に１つずつ設けられている。ラック軸２４の端部と、インナーボールジョイント２８と、タイロッド２７においてインナーボールジョイント２８に連結された端部とは、ベローズ１５内に収容されている。
ベローズ１５の一端部１６は、タイロッド２７の外周面に対して外嵌され、ベローズ１５の他端部１７は、ハウジング２６の内周面に対して内嵌されている。環状の締付リング２９が、一端部１６に対して外嵌され、一端部１６をタイロッド２７の外周面に密着させている。ベローズ１５は、ハウジング２６の内周面とラック軸２４との隙間を封止していて、当該隙間への外部からの異物の侵入を防止している。
【００２０】
ラック軸２４およびタイロッド２７がステアリングホイール２１の操舵に伴って移動すると、ベローズ１５では、一端部１６と他端部１７との間の蛇腹部１８が、ラック軸２４およびタイロッド２７の移動に追従するように自在に伸縮する。
図７は、ベローズ１５が組み込まれる等速ジョイント３５の概略構成を示す模式図である。ベローズ１５は、図７に示す等速ジョイント３５に組み込まれてもよい。等速ジョイント３５は、自動車の構成部品であって、自動車の駆動軸等に設けられる。等速ジョイント３５は、入力軸３６と、出力軸３７と、入力軸３６と出力軸３７との連結部分に位置して入力軸３６から出力軸３７に回転を伝える複数のボール３８とを含む。
【００２１】
ベローズ１５では、一端部１６が入力軸３６に対して外嵌され、他端部１７が出力軸３７に対して外嵌されている。環状の締付リング３９が、一端部１６に対して外嵌され、一端部１６を入力軸３６の外周面に密着させている。環状の締付リング４０が、他端部１７に対して外嵌され、他端部１７を出力軸３７の外周面に密着させている。ベローズ１５は、入力軸３６と出力軸３７との連結部分を封止していて、当該連結部分への外部からの異物の侵入を防止している。
【００２２】
なお、ベローズ１５は、ステアリング装置２０や等速ジョイント３５以外の装置にも用いることができる。
次に、ベローズ１５の製造方法について説明する。図８は、ベローズ１５についての本発明の一実施形態に係る製造方法を示す模式的な断面図である。図９は、図８の次の工程を示す模式的な断面図である。
【００２３】
まず、図８および図９を参照して、ベローズ１５を製造する製造装置５０について説明する。製造装置５０は、押出機５１と、金型５２と、ブローピン５３とを含む。
図８を参照して、押出機５１は、その下面に円環状の出口５１Ａを有していて、加熱により溶融した材料を出口５１Ａから下方へ押し出す。これにより、当該材料から押出成形されたパリソン５４が、押出機５１の出口５１Ａから下方に垂れ下がる。パリソン５４は、ベローズ１５の元となるチューブであり、その軸方向は、ベローズ１５の軸方向Ｘと一致する。垂れ下がったパリソン５４の軸方向Ｘは、上下方向Ｚと一致している。
【００２４】
金型５２は、横方向Ｙに移動可能な複数（ここでは一対）の第１分割型５５と、上下方向Ｚに移動可能な第２分割型５６とに分割される。製造装置５０は、第１分割型５５および第２分割型５６のそれぞれを移動させるアクチュエータ（図示せず）を含む。
各第１分割型５５には、上下方向Ｚから見て円弧状に形成された上側円弧面５５Ａと、ベローズ１５の蛇腹部１８の外面に一致した凹凸を有する凹凸面５５Ｂと、上下方向Ｚから見て円弧状に形成された下側円弧面５５Ｃとが、上方からこの順に並んで形成されている。第２分割型５６は、上下方向Ｚから見たときの第２分割型５６の輪郭をなす円形状の外周面５６Ａを有する。
【００２５】
図９を参照して、ブローピン５３は、下方へ延びる金属製（例えば銅製）のピンである。ブローピン５３は、上下方向Ｚに延びる軸線Ｊを円中心とする外周面５３Ａを有する。外周面５３Ａの下端部は、ブローピン５３の先端部５３Ｂであり、下方へ向かうにつれて滑らかに縮径するように丸められている。ブローピン５３には、空気流路５７が形成されている。空気流路５７の一端部は、軸線Ｊに沿ってブローピン５３内を下方に延び、ブローピン５３の先端部５３Ｂの下端から下方に露出されている。空気流路５７において先端部５３Ｂから下方に露出された部分は、吐出口５８である。空気流路５７の他端部は、製造装置５０に含まれるコンプレッサ等の空気供給機構（図示せず）に接続されている。ブローピン５３内には、図示しない冷却流路が形成されている。ベローズ１５の製造時には、冷却水が冷却流路を流れることによって、ブローピン５３全体が冷却されている。
【００２６】
製造装置５０は、ブローピン５３を、軸線Ｊを中心とする軸周りに回転させるモータ５９と、ブローピン５３を上方から支持した状態で上下方向Ｚに移動させるアクチュエータ（図示せず）とを含む。
図１０は、ブローピン５３の側面図である。図１１は、変形例に係るブローピン５３の側面図である。図１０に示すように、ブローピン５３の外周面５３Ａには、ねじ溝７０が形成されている。ねじ溝７０は、前述した軸線Ｊを中心として螺旋状に延びる溝である。上下方向Ｚに隣り合うねじ溝７０に挟まれた部分７１は、図１０に示すように上下方向Ｚに沿って平坦であってもよいし、図１１に示すように尖っていてもよい。
【００２７】
ベローズ１５は、製造装置５０によって、ダイレクトブロー成形法を用いた以下の製造方法によって製造される。ダイレクトブロー成形法では、ベローズ１５の製造のために従来から用いられてきたプレスブロー成形法やインジェクションブロー成形法に比べて、製造装置５０の設備費用を安く抑えられるので、低コストでベローズ１５を製造できる。
まず、図８に示すように、一対の第１分割型５５を互いに離間させることによって金型５２が開いた状態で、チューブ状のパリソン５４が、押出機５１によって、下方の金型５２へ向けて押出成形される。押出成形されたパリソン５４は、一対の第１分割型５５の間に配置される。第２分割型５６は、パリソン５４の内部空間の下端部に対して下方から挿入される。
【００２８】
次に、図９に示すように、一対の第１分割型５５を互いに接近させることによって金型５２を閉じる。一対の第１分割型５５の上側円弧面５５Ａ同士が連続して、円形状の上側円周面６０を構成し、一対の第１分割型５５の下側円弧面５５Ｃ同士が連続して、円形状の下側円周面６１を構成する。第２分割型５６は、上下方向Ｚにおいて下側円周面６１と同じ位置にあって、第２分割型５６の外周面５６Ａは、下側円周面６１によって非接触で取り囲まれている。
【００２９】
上側円周面６０は、完成したベローズ１５の一端部１６の外周面に相当し、下側円周面６１は、ベローズ１５の他端部１７の外周面に相当し、第２分割型５６の外周面５６Ａは、他端部１７の内周面に相当する（図５参照）。一対の第１分割型５５の凹凸面５５Ｂ同士は、連続していて、ベローズ１５の蛇腹部１８の輪郭に相当する。上側円周面６０、下側円周面６１および凹凸面５５Ｂは、閉じた金型５２の内面５２Ａを構成する。閉じた金型５２では、内面５２Ａによって、ベローズ１５の輪郭に相当するキャビティ６２が形成されている。
【００３０】
金型５２が閉じると、パリソン５４は、金型５２内のキャビティ６２にセットされる。パリソン５４では、上端部５４Ａの外周面が、金型５２の上側円周面６０に沿っていて、下端部５４Ｂが、金型５２の下側円周面６１と第２分割型５６の外周面５６Ａとの隙間に配置されている。下端部５４Ｂにおいて当該隙間から下方にはみ出した部分は、ばり６４である。パリソン５４において上端部５４Ａと下端部５４Ｂとの間の途中部５４Ｃは、上下方向Ｚにおいて凹凸面５５Ｂと同じ位置にあり、凹凸面５５Ｂと非接触状態にある。パリソン５４の内部空間は、第２分割型５６によって下方から塞がれている。パリソン５４では、軸方向Ｘにおいて第２分割型５６とは反対側の端部である上端部５４Ａに、円形状の開口部６３が形成されている。開口部６３は、閉じた金型５２から上方へ露出されている。
【００３１】
次に、パリソン５４がセットされた金型５２が、図９に示すように、ブローピン５３の下方まで移動する。製造装置５０は、金型５２を移動させるアクチュエータ（図示せず）を含む。金型５２の移動が完了した状態では、ブローピン５３の先端部５３Ｂの真下に、パリソン５４の開口部６３が位置している。開口部６３の内径は、ブローピン５３の外径よりも小さい。
【００３２】
図１２は、図９の次の工程を示す模式的な断面図である。図１３は、図１２の次の工程を示す模式的な断面図である。
次に、図１２に示すように、ブローピン５３が、その軸周りに回転しながら、軸方向Ｘの上方からパリソン５４の開口部６３に挿入される。このとき、ブローピン５３は、開口部６３に軽く圧入される。ブローピン５３の下降速度（送り速度）は、低めに設定される。
【００３３】
ブローピン５３が開口部６３に挿入される際、パリソン５４の開口部６３において肉垂れ部１０（図３参照）の元となる余分な部分が、回転するブローピン５３のねじ溝７０によって、ねじ切りの要領で金型５２の外（上方）に掻き出されて、ばり６５となる。これにより、ブローピン５３がパリソン５４の開口部６３に挿入されても、開口部６３内における肉垂れ部１０の発生を抑制できる。よって、製造されたベローズ１５でも、肉垂れ部１０の発生を抑制できる。なお、仮に肉垂れ部１０が発生したとしても、肉垂れ部１０を、ベローズ１５から剥離しない程度に小さく抑えることができる。
【００３４】
このようにパリソン５４の開口部６３に挿入された状態のブローピン５３は、前述したように冷却されているので、パリソン５４の上端部５４Ａの内周面は、硬化し、ブローピン５３の外周面５３Ａに一致するように成形される。また、パリソン５４の内部空間が、ブローピン５３によって上方から塞がれる。
次に、前述した空気供給機構（図示せず）から、ブローピン５３の空気流路５７に圧縮空気が供給される。これにより、図１３の実線矢印で示すように、空気が、パリソン５４の開口部６３に挿入されたブローピン５３の吐出口５８からパリソン５４内に吹き込まれる。その結果、パリソン５４が、膨張して金型５２の内面５２Ａに沿うことによって、ベローズ１５へと成形される。これにより、パリソン５４では、上端部５４Ａがベローズ１５の一端部１６となり、下端部５４Ｂがベローズ１５の他端部１７となり、途中部５４Ｃが蛇腹部１８となる。
【００３５】
次に、硬化したパリソン５４において金型５２から上下にはみ出したばり６４および６５を除去し、ブローピン５３をパリソン５４の開口部６３から上方へ引き抜くと、ベローズ１５が完成する。金型５２を開くと、完成したベローズ１５が取り出される。
図１４は、完成したベローズ１５の模式的な断面図である。完成したベローズ１５では、一端部１６の内周面１６Ａが、パリソン５４の上端部５４Ａの開口部６３（図１３参照）に相当する。パリソン５４が硬化した状態でブローピン５３を引き抜いたり、パリソン５４が硬化する前の段階で、ブローピン５３を挿入時とは逆方向に回転させながら挿入時と同じ送り速度で引き抜いたりする。これにより、内周面１６Ａには、ブローピン５３のねじ溝７０の跡として螺旋状に延びる凹凸７２が残る。ベローズ１５の一端部１６が、前述したタイロッド２７（図６参照）や入力軸３６（図７参照）といった相手部品に組み付けられた状態では、凹凸７２における凸部７２Ａがベローズ１５と当該相手部品との隙間を塞ぐ。よって、異物（グリースも含む）が当該隙間を通ることを防止できる。
【００３６】
なお、パリソン５４が硬化する前の段階で、ブローピン５３を挿入時とは逆方向に回転させずに引き抜くと、ベローズ１５の一端部１６の内周面１６Ａには、凹凸７２が形成されない。しかし、前述したように締付リング２９および３９（図６および図７参照）によって一端部１６が相手部品に密着するので、凹凸７２が存在しなくても、異物がベローズ１５と当該相手部品との隙間を通ることを防止できる。
【００３７】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１５…ベローズ、１６Ａ…内周面、５２…金型、５２Ａ…内面、５３…ブローピン、５３Ａ…外周面、５４…パリソン、５４Ａ…上端部、６３…開口部、７０…ねじ溝、７２…凹凸
【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】
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【図１０】
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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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