(57)【要約】【課題】材料歩留りを向上させ、ヒケの発生やフィルムの密着不良、箔バリの発生などを抑制して、良質なフィルムインモールド成形品を得ることが出来る射出成形金型装置を提供する。【解決手段】第１金型１０１と、第２金型１０２と、第１金型１０１に設けたゲート１０７と、第１加飾フィルム１０３を第１金型１０１側に押し付けるフィルム押えと、第１金型１０１と第２金型１０２とを型締めすることによって形成される成形空間１０４とを有し、ゲート１０７の樹脂射出部に突出部３０１が形成され、突出部３０１はゲート１０７内に連通する樹脂射出口３０２を有し、突出部３０１が第１加飾フィルム１０３の穴２０１に挿入され、樹脂１１１がゲート１０７に供給されて突出部３０１の樹脂射出口３０２から成形空間１０４内に注入される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムインモールド成形品を成形するための射出成形金型装置において、
第１金型と、
第２金型と、
第１金型に設けたゲートと、
第１加飾フィルムを第１金型側に押し付けるフィルム押えと、
第１金型と第２金型とを型締めすることによって形成される成形空間とを有し、
ゲートの樹脂射出部に突出部が形成され、
突出部はゲート内に連通する樹脂射出口を有し、
突出部が第１加飾フィルムの穴に挿入され、
樹脂がゲートに供給されて突出部の樹脂射出口から成形空間内に注入されることを特徴とする射出成形金型装置。
【請求項２】
製品を離型させるための突出し機構が第２金型側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型装置。
【請求項３】
型締めおよび型開き方向においてゲートの突出部と対向する凹部が第２金型に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の射出成形金型装置。
【請求項４】
第１加飾フィルムを第１金型側に配置し、
第２金型側に第２加飾フィルムを配置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の射出成形金型装置。
【請求項５】
第１加飾フィルムと第２加飾フィルムがともに鉛直方向に送られることを特徴とする請求項４記載の射出成形金型装置。
【請求項６】
フィルムインモールド成形品を成形するための射出成形方法において、
ゲートの樹脂射出部に形成された突出部を加飾フィルムの穴に挿入した状態で、フィルム押えにて加飾フィルムを第１金型に固定し、
第１金型と第２金型とを型締めして成形空間を形成し、
突出部の端部に形成され且つゲート内に連通する樹脂射出口から成形空間に射出された樹脂を、第２金型の成形空間を形成する面に当てた後、加飾フィルムのフィルム面に垂直な方向から加飾フィルムに当てて、成形空間に樹脂を充填し、
第１金型と第２金型とを型開きして、加飾フィルムの転写層を成形品の表面に転写することを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムインモールド射出成形において、高い材料歩留り、製品部への充填圧力の低下による品質低下の防止が要求される成形品を成形する射出成形金型装置および射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィルムインモールド射出成形とは、大きく分類するとベースフィルム、剥離層、加飾層、接着層から構成される加飾フィルムを金型装置内に密着させ、樹脂が射出成形されるときの熱により加飾フィルムの接着層が樹脂成形品に接着し、射出成形金型が型開きするときに、加飾フィルムの加飾層が剥離層から剥がれて、樹脂成形品の表面に張り付くことにより実現される。このようなフィルムインモールド射出成形プロセスを実現するフィルムインモールド射出成形金型装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
図７は特許文献１に記載されたフィルムインモールド射出成形金型装置と同様な構造の射出成形金型装置を示しており、固定側の第１金型６０１と可動側の第２金型６０２に密着した加飾フィルム６０３とでキャビティ６０４を構成している。
【０００４】
加飾フィルム６０３は、フィルム送り装置６０５より成形毎に供給され、第２金型６０２側に押し付けるフィルム押え６０６にて固定されている。キャビティ６０４に樹脂を注入するためのゲート６０７が、ゲート入子６０８、ランナーストリッパー６０９、固定側金型６１０に形成されている。また、製品を離型させるための突出し機構６１１が第１金型６０１側に配置されている。
【０００５】
このようなフィルムインモールド射出成形金型装置を用いて、先ず、フィルム送り装置６０５より加飾フィルム６０３を供給し、フィルム押え６０６にて加飾フィルム６０３を第２金型６０２側に固定して密着させる。
【０００６】
次に、第１金型６０１、第２金型６０２を閉じ、形成されたキャビティ６０４に成形機のノズルからゲート６０７を介して樹脂を注入する。このとき、樹脂の熱と成形機ノズルからの保圧により、加飾フィルム６０３の接着層が樹脂成形品に接着し、表面に加飾フィルム６０３の加飾層が転写される。
【０００７】
キャビティ６０４に充填された樹脂が取出し可能温度に達した（樹脂成形品の温度が低下した）後、第１金型６０１と第２金型６０２を開くことにより、加飾フィルム６０３の加飾層が剥離層から剥がれ、突出し機構６１１を用いて成形品をキャビティ６０４から突き出すことにより、表面に加飾層が転写された加飾成形品（製品）を得ることが出来る。
【０００８】
前記図７で示したフィルムインモールド射出成形金型装置では、成形品の片面のみに加飾フィルム６０３の加飾層を配置しているが、特許文献２に開示されているダブルフィルムインモールド射出成形金型装置を用いて、第１金型と第２金型とにそれぞれ加飾フィルムを配置し、成形品の両面に加飾フィルムの加飾層を配置したダブルフィルムインモールド成形することも可能である。
【０００９】
図８，図９は特許文献２に記載されたダブルフィルムインモールド射出成形金型装置を示す。
図８，図９において、固定側の第１金型７０１に密着した第１加飾フィルム７０３と可動側の第２金型７０２に密着した第２加飾フィルム７０４とでキャビティ７０５を構成している。また、第１金型７０１と第２金型７０２に密着した第２加飾フィルム７０４とでゲート７０６を構成している。尚、第１加飾フィルム７０３は水平方向、第２加飾フィルム７０４は垂直方向に送られる構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２０５３２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２６１９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図７に示したフィルムインモールド射出成形金型装置では、第１金型６０１側に突出し機構６１１が配置されているため、ゲート６０７が一般的な射出成形金型に比べて長くなる。このため、成形機ノズルからの圧力は製品全体には伝わりにくく、ヒケなどの外観不良や、加飾フィルム６０３の密着不良や箔バリの発生などの問題が生じる。また、樹脂材料の歩留りも悪く、成形品のコストにも影響を及ぼす。また、ホットランナー化した場合でも、ホットランナー内の樹脂の滞留量の増加による品質低下が発生する。
【００１２】
このような課題は、ゲート６０７から注入される樹脂により加飾フィルム６０３がめくれないように裏ゲート化し（裏ゲート化とは、加飾フィルム６０３を配置したキャビティ面とは反対のキャビティ面に、ゲート６０７の樹脂射出口を配置すること）、加飾フィルム６０３を第２金型６０２側に配置するとともに、突出し機構６１１を第１金型６０１側に配置したことに起因する。
【００１３】
また、図８，図９に示したダブルフィルムインモールド射出成形金型装置では、第１加飾フィルム７０３は水平方向に送られるため、第１加飾フィルム７０３が重力により垂れて所定の位置に精度よく位置決めできない。また、第２加飾フィルム７０４はゲート７０６の面積分、フィルムが無駄になるため、フィルムの材料利用効率が悪化する課題があった。
【００１４】
本発明は、前記のような課題を解決するもので、材料歩留りを向上させ、ヒケの発生やフィルムの密着不良、箔バリの発生などを抑制して、良質なフィルムインモールド成形品を得ることが出来る射出成形金型装置および射出成形方法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】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明は、フィルムインモールド成形品を成形するための射出成形金型装置において、第１金型と、第２金型と、第１金型に設けたゲートと、第１加飾フィルムを第１金型側に押し付けるフィルム押えと、第１金型と第２金型とを型締めすることによって形成される成形空間とを有し、ゲートの樹脂射出部に突出部が形成され、突出部はゲート内に連通する樹脂射出口を有し、突出部が第１加飾フィルムの穴に挿入され、樹脂がゲートに供給されて突出部の樹脂射出口から成形空間内に注入されるものである。
【００１６】
また、本発明の射出成形金型装置は、製品を離型させるための突出し機構が第２金型側に配置されているものである。
また、本発明の射出成形金型装置は、型締めおよび型開き方向においてゲートの突出部と対向する凹部が第２金型に形成されているものである。
【００１７】
また、本発明の射出成形金型装置は、第１加飾フィルムを第１金型側に配置し、第２金型側に第２加飾フィルムを配置するものである。
また、本発明の射出成形金型装置は、第１加飾フィルムと第２加飾フィルムがともに鉛直方向に送られるものである。
【００１８】
さらに、本発明は、フィルムインモールド成形品を成形するための射出成形方法において、ゲートの樹脂射出部に形成された突出部を加飾フィルムの穴に挿入した状態で、フィルム押えにて加飾フィルムを第１金型に固定し、第１金型と第２金型とを型締めして成形空間を形成し、突出部の端部に形成され且つゲート内に連通する樹脂射出口から成形空間に射出された樹脂を、第２金型の成形空間を形成する面に当てた後、加飾フィルムのフィルム面に垂直な方向から加飾フィルムに当てて、成形空間に樹脂を充填し、第１金型と第２金型とを型開きして、加飾フィルムの転写層を成形品の表面に転写するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、第１金型にゲートを設け、ゲートの樹脂射出部に突出部を形成し、突出部を第１加飾フィルムの穴に挿入し、ゲートに供給される樹脂を突出部の樹脂射出口から成形空間内に注入することにより、加飾フィルムに対して垂直方向に樹脂を流動させながら成形空間内に注入することができる。
【００２０】
また、突出し機構を第２金型側に配置しているため、ゲートの長さを短くすることが可能であり、成形機ノズルからの圧力を十分に製品全体に与えることができる。このため、ヒケの発生や加飾フィルムの密着不良、箔バリの発生を抑制することができる。また、材料歩留りも向上させることができ、ホットランナーの場合でも、樹脂の滞留量を削減して劣化を防ぎ、品質向上を望むことができる。以上のことから、生産性のよい、良質なフィルムインモールド成形品を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１におけるフィルムインモールド射出成形金型装置の図である。
【図２】本発明の比較例におけるゲートの一部拡大図であり、ゲートからキャビティに射出される樹脂の流れを示す。
【図３】本発明の実施の形態１におけるゲートの一部拡大図であり、ゲートからキャビティに射出される樹脂の流れを示す。
【図４】本発明の実施の形態２におけるゲートの一部拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態３におけるダブルフィルムインモールド射出成形金型装置の図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図７】従来のフィルムインモールド射出成形金型装置の図である。
【図８】従来のダブルフィルムインモールド射出成形金型装置の斜視図である。
【図９】同、ダブルフィルムインモールド射出成形金型装置の図であり、型締めした状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の各実施の形態を比較例と比較して説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１において、図１は本発明のフィルムインモールド射出成形金型装置１００を示し、表ゲート化（表ゲート化とは、加飾フィルムを配置したキャビティ面に、ゲートの樹脂射出口を配置すること）したものである。図１において、固定側の第１金型１０１に密着した加飾フィルム１０３と可動側の第２金型１０２とでキャビティ１０４（成形空間）を構成している。加飾フィルム１０３は、フィルム送り装置１０５より成形毎に供給され、フィルム押え１０６にて第１金型１０１側に押し付けられて固定されている。尚、フィルム押え１０６は、第２金型１０２側に設けられており、加飾フィルム１０３を案内するガイドを有している。
【００２３】
キャビティ１０４に樹脂を注入するためのゲート１０７が、第１金型１０１、ランナーストリッパー１０８、固定側金型１０９に形成されている。また、製品を離型させるための突出し機構１１０が第２金型１０２側に配置されている。
【００２４】
図２は、比較例を示すものであり、第１金型１０１と第２金型１０２とを型締めしたときのゲート１０７の樹脂射出部の拡大図である。図２の（ａ）〜（ｄ）に基づいて、表ゲート化した場合の課題について説明する。
【００２５】
図２の（ａ）は樹脂が射出される前の状態を示しており、加飾フィルム１０３に形成された穴２０１にゲート１０７が配置されている。
図２の（ｂ）は樹脂１１１がゲート１０７の樹脂射出口からキャビティ１０４に射出された直後の状態を示している。樹脂１１１は、ゲート１０７の樹脂射出口を中心に円弧状に拡がり、加飾フィルム１０３の穴２０１の端面に接触する。
【００２６】
図２の（ｃ）は（ｂ）よりも時間が経過した状態を示している。加飾フィルム１０３の穴２０１の端面が、流動する樹脂１１１によって単位面積当りの流動力Ｆｒで押され、めくれ始める。
【００２７】
図２の（ｄ）は（ｃ）よりもさらに時間が経過した状態を示している。加飾フィルム１０３の穴２０１の周囲が前記流動力Ｆｒによってさらに広範囲にめくれ、第１金型１０１と加飾フィルム１０３との間に空間２０２が発生し、空間２０２に樹脂１１１が流入する。
【００２８】
このような現象の発生により、製品表面に加飾層を転写することができなくなる。また、第１金型１０１と加飾フィルム１０３との間に樹脂１１１が入り込むので、加飾フィルム１０３のベースフィルムと樹脂１１１とが接着することになり、樹脂成形品を加飾フィルム１０３から剥離することができず、連続成形も不可能となる。
【００２９】
図２で示したような表ゲート化した場合の課題を解決するために、図１で示したフィルムインモールド射出成形金型装置１００のゲート１０７の樹脂射出部を図３のように構成している。
【００３０】
すなわち、図３は、第１金型１０１と第２金型１０２とを型締めしたときの、本発明の実施の形態１におけるゲート１０７の樹脂射出部の拡大図である。図３の（ａ）〜（ｄ）に、樹脂の流れの状態を示している。
【００３１】
図３の（ａ）は樹脂が射出される前の状態を示しており、ゲート１０７の樹脂射出部（先端部）に突出部３０１が形成されており、加飾フィルム１０３の穴２０１に突出部３０１が挿入されている。突出部３０１は、第１金型１０１からキャビティ１０４内に突出しており、ゲート１０７内に連通する樹脂射出口３０２を有している。
【００３２】
図３の（ｂ）は、ゲート１０７に供給された樹脂１１１が突出部３０１の樹脂射出口３０２からキャビティ１０４に射出された直後の状態を示している。この際、樹脂１１１は、突出部３０１の樹脂射出口３０２を中心に円弧状に拡がり、対向している第２金型１０２に接触する。
【００３３】
図３の（ｃ）は（ｂ）よりも時間が経過した状態を示している。突出部３０１の樹脂射出口３０２から射出された樹脂１１１は、先ず第２金型１０２に当たることにより、流れ方向が加飾フィルム１０３のフィルム面に垂直な方向に変わる。このため、加飾フィルム１０３のフィルム面に垂直な方向から樹脂１１１が当たり、加飾フィルム１０３のフィルム面には、樹脂の流動による単位面積当りの流動力Ｆｚが垂直にかかる。この力Ｆｚにより、加飾フィルム１０３と樹脂１１１とが接触した初期段階で、加飾フィルム１０３にめくれは発生せず、接触直後に第１金型１０１よって樹脂１１１が冷却され、樹脂１１１の表層が固化する。尚、加飾フィルム１０３のフィルム面に垂直に流れる樹脂１１１は円筒状に広がっているので、流動力Ｆｚ＜流動力Ｆｒとなる。
【００３４】
図３の（ｄ）は（ｃ）よりも時間が経過した状態を示している。これによると、引き続き樹脂１１１は円弧状に充填されるが、樹脂１１１の表層は固化しているので、加飾フィルム１０３にめくれは発生しない。
【００３５】
この際、樹脂１１１を確実に加飾フィルム１０３に垂直に流動させるためには、以下の関係であることが望ましい。
第１金型１０１と第２金型１０２とが型締めされた状態で、キャビティ１０４内における第１金型１０１と第２金型１０２との距離をＴ、第１金型１０１から突出部３０１の先端までの高さをＺ、突出部３０１の半径をＲ、加飾フィルム１０３の厚みをｔとすると、樹脂１１１は、円弧状に流れるため、突出部３０１の中心から半径Ｒの位置に到達する前に、少なくとも第２金型１０２に接触し、図３の（ｂ）に示すように、その流れを円弧流れから製品の肉厚方向と垂直な方向Ａの流れに変更する必要がある。このようなことから、『距離Ｔ−高さＺ＜半径Ｒ』の関係が望ましい。
【００３６】
また、加飾フィルム１０３の厚みｔよりも突出部３０１の高さＺが高くなければ、樹脂１１１が加飾フィルム１０３の穴２０１の端面に当たり、穴２０１の端面がめくれてしまう虞があるので、『加飾フィルム１０３の厚みｔ＜突出部３０１の高さＺ』の関係が望ましい。
【００３７】
上記のように先端に突出部３０１を備えたゲート１０７を用いることにより、以下のような射出成形方法が可能となる。フィルム送り装置１０５より加飾フィルム１０３を供給し、第１金型１０１に設けられた突出部３０１を加飾フィルム１０３の穴２０１に挿入し、この状態で、フィルム押え１０６にて加飾フィルム１０３を第１金型１０１側に固定して密着させる。
【００３８】
次に、第１金型１０１、第２金型１０２を閉じて（型締めして）キャビティ１０４を形成し、樹脂１１１を成形機のノズルからゲート１０７を介してキャビティ１０４に注入する。ここで、ゲート１０７は第１金型１０１側に設けられ、突出し機構１１０は第２金型１０２側に設けられているため、ゲート１０７の長さを短くすることができ、これにより、材料（樹脂）の無駄になる量が少なくなって、生産性が良くなる。
【００３９】
さらに、加飾フィルム１０３の穴２０１に突出部３０１を挿入しているので、キャビティ１０４の全体に成形機ノズルからの圧力を十分かけることができる。これにより、ヒケの少ない成形が可能であるとともに、加飾フィルム１０３の密着不良や箔バリも抑制できる。
【００４０】
尚、図３の（ｃ）に示すように、突出部３０１の樹脂射出口３０２から射出された樹脂１１１は、先ず第２金型１０２に当たることにより、流れ方向が加飾フィルム１０３のフィルム面に垂直な方向に変わる。このため、加飾フィルム１０３のフィルム面に垂直な方向から樹脂１１１が当たり、加飾フィルム１０３のフィルム面には流動力Ｆｚが垂直にかかり、この力Ｆｚにより、加飾フィルム１０３と樹脂１１１とが接触した初期段階で、加飾フィルム１０３にめくれは発生せず、第１金型１０１よって樹脂１１１が冷却され、樹脂１１１の表層が固化する。
【００４１】
さらに、引き続いて、図３の（ｄ）に示すように、樹脂１１１は円弧状にキャビティ１０４に充填されるが、樹脂１１１の表層は固化しているので、加飾フィルム１０３にめくれは発生しない。
【００４２】
その後、キャビティ１０４に充填された樹脂１１１が取出し可能温度に達した後、第１金型１０１と第２金型１０２を開く（型開き）ことにより、加飾フィルム１０３の加飾層（転写層）が剥離層から剥がれ、樹脂成形品の表面に転写される。その後、突出し機構１１０を用いて樹脂成形品を突き出すことにより、生産性の良い、良質なフィルムインモールド成形品を取得することができる。
【００４３】
その後、フィルム押え１０６を固定側の第１金型１０１に駆動させて加飾フィルム１０３の固定を解除し、フィルム送り装置１０５によって加飾フィルム１０３を送る。この際、加飾フィルム１０３は、突出部３０１から外れるように、フィルム押え１０６のガイドによって案内される。これにより、加飾フィルム１０３の穴２０１が突出部３０１から離脱するため、加飾フィルム１０３を送ることができる。
【００４４】
（実施の形態２）
前記実施の形態１よりも、より確実に加飾フィルム１０３のめくれを防止する必要がある場合は、前記実施の形態１に加え、実施の形態２として、図４に示すように、第２金型１０２に凹部４０１を設けている。凹部４０１は型締めおよび型開き方向において突出部３０１と対向しており、型締めした際、突出部３０１の先端が凹部４０１内に突入する。
【００４５】
これによると、ゲート１０７から射出された樹脂１１１は、先ず、凹部４０１の底面に当たり、突出部３０１の外周面３０３と凹部４０１の内周面４０２とに囲まれた間隙部分４０３を流れるため、加飾フィルム１０３のフィルム面に対して垂直方向に樹脂１１１を流すことができる。このため、前記実施の形態１と同様に、加飾フィルム１０３のフィルム面には流動力が垂直にかかり、この流動力により、加飾フィルム１０３のめくれの発生を防止することができる。
【００４６】
（実施の形態３）
以下に、実施の形態３を図５，図６に基づいて説明する。尚、前記実施の形態１および２に記載した部材と同じ部材については、同一の符号を付記して、詳細な説明を省略する。
【００４７】
図５，図６は、ダブルフィルムインモールド射出成形金型装置を示しており、第１加飾フィルム５０１が第１金型１０１側に配置され、第２加飾フィルム５０２が第２金型１０２側に配置され、第１金型１０１に密着した第１加飾フィルム５０１と第２金型１０２に密着した第２加飾フィルム５０２とでキャビティ１０４を構成している。これら第１加飾フィルム５０１と第２加飾フィルム５０２とは、共に、鉛直方向（上下方向）且つ同方向に送られる。また、フィルム押え１０６は、第１加飾フィルム５０１を第１金型１０１側に押し付けて固定する第１フィルム押え１０６ａと、第２加飾フィルム５０２を第２金型１０２側に押し付けて固定する第２フィルム押え１０６ｂとに分かれている。
【００４８】
ゲート１０７は第１金型１０１側に設けられており、突出部３０１がゲート１０７の樹脂射出部（先端部）に形成されており、第１加飾フィルム５０１の穴２０１に突出部３０１が挿入されている。突出部３０１は、第１金型１０１からキャビティ１０４内に突出しており、ゲート１０７内に連通する樹脂射出口３０２を有している。
【００４９】
これによると、フィルム内にゲート１０７を配置できるため、第１加飾フィルム５０１と第２加飾フィルム５０２とを共に垂直方向（上下方向）に送ることができ、両加飾フィルム５０１，５０２の位置精度を向上させることができる。また、前記特許文献２のように、第２加飾フィルム５０２内にゲート１０７分の面積を取る必要がないため、第２加飾フィルム５０２の歩留りを向上させることができる。
【００５０】
さらに、実施の形態３においても、突出部３０１を形成しているため、実施の形態１と同様な作用および効果を得ることができる。
以上、本発明を各実施の形態１〜３の例を用いて説明したが、本発明の主旨を実現する具体的な構造は他に多く考えられ、当該業種に属する者にとって変形は容易であるが、それらは本発明から逸脱するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、材料単価の高い樹脂を使用する場合や、高い外観品位が求められるフィルムインモールド樹脂成形において有効である。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  第１金型
１０２  第２金型
１０３  加飾フィルム
１０４  キャビティ（成形空間）
１０６  フィルム押え
１０７  ゲート
１１０  突出し機構
２０１  加飾フィルムの穴
３０１  突出部
３０２  樹脂射出口
４０１  凹部
５０１  第１加飾フィルム
５０２  第２加飾フィルム
【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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