(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム構造と、
前記フレーム構造の外部に設けられ、延伸すべき合成樹脂の糸を巻回すための繰出しリールを回転させるための繰出しモータと、
前記フレーム構造の外部に設けられ、延伸された前記糸を引取るための引取りリールを回転させるための引取りモータと、
前記フレーム構造の上部に固定された第１、第２、第３の固定プーリと、
前記第１、第２、第３の固定プーリに対抗して前記フレーム構造内で移動可能な移動プーリと、
前記フレーム構造の下部に固定され、前記移動プーリを移動させて前記糸に所定引張力を与えるための移動機構と、
前記繰出しモータ、前記引取りモータ及び前記移動機構を制御するための制御ユニットと
を具備し、
前記糸は、前記繰出しリールから前記第１の固定プーリ、前記移動プーリと前記第２の固定プーリとの間、及び前記第３の固定プーリを介して前記引取りリールに巻回される合成繊維延伸装置。
【請求項２】
前記第１、第２、第３の固定プーリ及び前記移動プーリは非回転プーリである請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項３】
前記各第１、第３の固定プーリには前記糸が巻回される少なくとも１巻のらせん溝が設けられ、
前記第２の固定プーリには前記糸が巻回される少なくとも１巻の環溝が設けられ、
前記移動プーリには前記第２の固定プーリの環溝の数より多い前記糸が巻回される少なくとも２巻の環溝が設けられた請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項４】
前記制御ユニットの記憶装置は、
前記移動機構を制御して前記第１、第２、第３の固定プーリと前記移動プーリとの距離を所定値とすると共に前記繰出しモータ及び前記引取りモータをオンにして前記糸を移動させるための糸移動手順と、
前記糸移動手順の後に、前記移動機構を制御して前記第１、第２、第３の固定プーリと前記移動プーリとの距離を前記所定値より大きくして前記糸に所定引張力を加えると共に、前記繰出しモータ及び前記引取りモータをオフにして前記糸の移動を停止させるための糸延伸手順と
を制御プログラムとして格納する請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項５】
前記移動機構はエアシリンダを具備する請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項６】
前記移動機構は直動型ボールねじ構造を具備する請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項７】
さらに、前記フレーム構造に設けられたヒータを具備し、前記制御ユニットの記憶装置は前記ヒータを制御するための手順を格納する請求項１に記載の合成繊維延伸装置。
【請求項８】
フレーム構造と、
前記フレーム構造の外部に設けられ、延伸すべき合成樹脂の糸を巻回すための繰出しリールを回転させるための繰出しモータと、
前記フレーム構造の外部に設けられ、延伸された前記糸を引取るための引取りリールを回転させるための引取りモータと、
前記フレーム構造の上部に固定された第１、第２、第３の固定プーリと、
前記第１、第２、第３の固定プーリに対抗して前記フレーム構造内で移動可能な移動プーリと、
前記フレーム構造の下部に固定され、前記移動プーリを移動させ前記糸に所定引張力を与えるための移動機構と、
記憶装置を有し、前記繰出しモータ、前記引取りモータ及び前記移動機構を制御するための制御ユニットと
を具備し、
前記糸は、前記繰出しリールから前記第１の固定プーリ、前記移動プーリと前記第２の固定プーリとの間、及び前記第３の固定プーリを介して前記引取りリールに巻回される合成繊維延伸装置において、 
前記移動機構を制御して前記第１、第２、第３の固定プーリと前記移動プーリとの距離を所定値とすると共に前記繰出しモータ及び前記引取りモータをオンにして前記糸をロット毎に所定移動量だけ移動させるための糸移動手順と、
前記糸移動手順の後に、所定時間だけ前記移動機構を制御して前記第１、第２、第３の固定プーリと前記移動プーリとの距離を前記所定値より大きくして前記糸に前記所定引張力を加えると共に、前記繰出しモータ及び前記引取りモータをオフにして前記糸の移動を停止させるための糸延伸手順と
を具備する前記制御ユニットの前記記憶装置に格納された制御プログラム。
【請求項９】
さらに、前記所定時間を前記ロット毎に変化させるための手順を具備する請求項８に記載の制御プログラム。
【請求項１０】
さらに、前記所定引張力を前記ロット毎に変化させるための手順を具備する請求項８に記載の制御プログラム。
【請求項１１】
前記合成繊維延伸装置はさらに前記フレーム構造内に設けられたヒータを具備し、
さらに、前記ヒータの温度を前記ロット毎に変化させるための手順を具備する請求項８に記載の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成繊維延伸装置及びその制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミド、ポリアミド等の熱可塑性の合成繊維の破断荷重の向上及び縦弾性係数の安定化のために、使用前に初期張力をかけて引張る前処理が有効である。この引張前処理は延伸処理と呼ばれる。この延伸処理を行うと、初期張力以下の範囲で応力−歪み特性の線形性の向上が確認されている。尚、延伸処理は一般に合成繊維の最終製品に合わせて複数回実行される。
【０００３】
図１３は従来の合成繊維延伸装置を示す図である（参照：特許文献１）。
【０００４】
図１３において、繰出しリール１０１は延伸前の糸Ｔが巻回されている。糸Ｔは繰出しリール１０１からガイド１０２、繰出しローラ１０３を介して低速の供給ローラ１０４に供給される。供給ローラ１０４の糸Ｔは高速の引取りローラ１０５によって引取られ、ガイド１０６を介して引取りリール１０７に巻回される。供給ローラ１０４は回転軸方向が少し異なる大径のドローローラ１０４１及び小径のセパレータローラ１０４２よりなり、糸Ｔは摩擦力を大きくするためにドローローラ１０４１及びセパレータローラ１０４２を複数回周回しても同じ位置にならないようにされている。同様に、引取りローラ１０５は回転軸方向が少し異なる大径のドローローラ１０５１及び小径のセパレータローラ１０５２よりなり、糸Ｔは摩擦力を大きくするためにドローローラ１０５１及びセパレータローラ１０５２を複数回周回しても同じ位置にならないようにされている。従って、糸Ｔは供給ローラ１０４の回転速度と引取りローラ１０５の回転速度との比に応じて延伸される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５６−５３７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１３に示す従来の合成繊維延伸装置においては、糸Ｔと供給ローラ１０４、引取りローラ１０５との間は線接触であるので、これらの間の接触面積が小さくなるため、供給ローラ１０４、引取りローラ１０５を大型化する必要がある。また、延伸力を増大するために、つまり、供給ローラ１０４の回転速度に対して引取りローラ１０５の回転速度を大きくするために、供給ローラ１０４、引取りローラ１０５特に引取りローラ１０５の駆動モータを大型化する必要がある。たとえば、引取りローラ１０５の駆動モータは６０ｋｇ程度となる。従って、装置が大型化するという課題がある。
【０００７】
また、図１３に示す従来の合成繊維延伸装置は、延伸条件が同一の大ロットの大量生産に向くが、供給ローラ１０４の駆動モータ及び引取りローラ１０５の駆動モータの制御の切替が複雑となるので、延伸条件が異なる小ロットの小量生産に向かないという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係る合成繊維延伸装置は、フレーム構造と、フレーム構造の外部に設けられ、延伸すべき合成樹脂の糸を巻回すための繰出しリールを回転させるための繰出しモータと、フレーム構造の外部に設けられ、延伸された糸を引取るための引取りリールを回転させるための引取りモータと、フレーム構造の上部に固定された第１、第２、第３の固定プーリと、第１、第２、第３の固定プーリに対抗してフレーム構造内で移動可能な移動プーリと、フレーム構造の下部に固定され、移動プーリを移動させて糸に所定引張力を与えるための移動機構と、繰出しモータ、引取りモータ及び移動機構を制御するための制御ユニットとを具備し、糸は、繰出しリールから第１の固定プーリ、移動プーリと第２の固定プーリとの間、及び第３の固定プーリを介して引取りリールに巻回されるものである。
【０００９】
また、本発明に係る制御プログラムは、フレーム構造と、フレーム構造の外部に設けられ、延伸すべき合成樹脂の糸を巻回すための繰出しリールを回転させるための繰出しモータと、フレーム構造の外部に設けられ、延伸された糸を引取るための引取りリールを回転させるための引取りモータと、フレーム構造の上部に固定された第１、第２、第３の固定プーリと、第１、第２、第３の固定プーリに対抗してフレーム構造内で移動可能な移動プーリと、フレーム構造の下部に固定され、移動プーリを移動させて糸に所定引張力を与えるための移動機構と、記憶装置を有し、繰出しモータ、引取りモータ及び移動機構を制御するための制御ユニットとを具備し、糸は、繰出しリールから第１の固定プーリ、移動プーリと第２の固定プーリとの間、及び第３の固定プーリを介して引取りリールに巻回される合成繊維延伸装置において、移動機構を制御して第１、第２、第３の固定プーリと移動プーリとの距離を第１の所定値とすると共に繰出しモータ及び引取りモータをオンにして糸をロット毎に所定移動量だけ移動させるための糸移動手順と、糸移動手順の後に、所定時間だけ移動機構を制御して第１、第２、第３の固定プーリと移動プーリとの距離を所定値より大きくして糸に所定引張力を与えると共に繰出しモータ及び引取りモータをオフにして糸の移動を停止させるための糸延伸手順とを具備し、制御ユニットの記憶装置に格納されたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繰出しモータ及び引取りモータは延伸動作に用いず糸移動動作のみに用いるので、繰出しモータ及び引取りモータを小型化でき、従って、合成繊維延伸装置を小型化できる。また、繰出しモータ及び引取りモータの制御をロット毎に容易に変化でき、従って、延伸条件が異なる小ロットの少量生産を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る合成繊維延伸装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の合成繊維延伸装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図である。
【図３】図１のモータベースプレート、繰出しモータ及び繰出しリールの拡大斜視図である。
【図４】図１のモータベースプレート、引取りモータ及び引取りリールの拡大斜視図である。
【図５】図１の固定プーリの拡大斜視図である。
【図６】図５の固定プーリ８１、８３の拡大図であって、（Ａ）は部分断面上面図、（Ｂ）は（Ａ）の円筒状らせん溝の拡大図である。
【図７】図５の固定プーリ８２の拡大図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）の円筒状環溝の拡大図である。
【図８】図１の移動プーリ及びエアシリンダの拡大斜視図である。
【図９】図８の移動プーリの拡大図であって、（Ａ）は部分断面上面図、（Ｂ）は（Ａ）の円筒状環溝の拡大図である。
【図１０】図１の合成繊維延伸装置における合成繊維の糸の巻回状態を示す図である。
【図１１】図１の制御ユニットの動作を説明するための制御ルーチン（特許請求の範囲の制御プログラムに相当）のフローチャートである。
【図１２】図１１の糸移動動作ステップ及び延伸動作ステップにおける図１の合成繊維延伸装置の糸状態を示す図である。
【図１３】従来の合成繊維延伸装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明に係る合成繊維延伸装置の実施の形態を示す斜視図であり、図２は図１の合成繊維延伸装置の詳細を示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図である。
【００１３】
図１、図２において、ベースプレート１上に４つの縦フレーム２−１、２−２、２−３、２−４を固定すると共に、各縦フレーム２−１、２−２、２−３、２−４間に横フレーム３−１、３−２、３−３、３−４；４−１、４−２、４−３、４−４を設ける。また、フレーム２−１、２−２、２−３、２−４上にトッププレート５を設ける。これにより、たとえば、幅９００ｍｍ程度×奥行き５００ｍｍ程度×高さ１８００ｍｍ程度の小型のフレーム構造を構築する。
【００１４】
フレーム構造の右外側のベースプレート１上にモータベースプレート６１を固定し、モータベースプレート６１の一方側に繰出しモータ６２を設ける。モータベースプレート６１の他方側に突出した繰出しモータ６２の軸には延伸すべき合成繊維の糸を巻回した繰出しリール６３を嵌込む。
【００１５】
フレーム構造の左外側のベースプレート１上にモータベースプレート７１を固定し、モータベースプレート７１の一方側に引取りモータ７２を設ける。モータベースプレート７１の他方側に突出した引取りモータ７２の軸には延伸された合成繊維の糸を巻回する引取りリール７３を嵌込む。
【００１６】
フレーム構造の上部たとえばトッププレート５上には固定プーリ８１、８２、８３が固定される。他方、フレーム構造内には移動プーリ９１が固定プーリ８１、８２、８３に対抗して移動可能に設けられ、つまり、移動プーリ９１はフレーム構造の下部たとえばベースプレート１に固定されたエアシリンダ９２によってフレーム構造内を移動できる。この結果、固定プーリ８１、８２、８３と移動プーリ９１との距離を変化させて糸の引張力を変化できる。この場合、エアシリンダ９２は電空レギュレータを内蔵して糸の引張力を変化させる。尚、固定プーリ８１、８２、８３及び移動プーリ９１は非回転プーリである。
【００１７】
また、抵抗加熱式又は電磁波式（マイクロ波式）のヒータ（図示せず）をフレーム構造内の縦フレーム２−２、２−３間及び縦フレーム２−４、２−１間に設ける。この場合、縦フレーム２−１、２−２、２−３、２−４間に覆い板（図示せず）を設けてヒータの熱がフレーム構造外に逃げるのを防止する。
【００１８】
制御ユニット１０は繰出しモータ６２、引取りモータ７２、エアシリンダ９２及びヒータを制御するためのものである。
【００１９】
図３の拡大斜視図に示すように、繰出しモータ６２は小型であり、１５ｋｇ程度と軽い。
【００２０】
図４の拡大斜視図に示すように、引取りモータ７２も小型であり、繰出しモータ６２より重いが、３７ｋｇ程度と軽い。尚、レべリングユニット７４は糸が引取りリール７３に巻回される際に、糸が均一に巻回されるように作用するものである。
【００２１】
図５の拡大斜視図に示すように、固定プーリ８１、８３には円筒状らせん溝８１ａ、８３ａが設けられる。尚、固定プーリ８１、８３は同一形状をなしているが、異なってもよい。固定プーリ８２には円筒状環溝８２ａが設けられる。
【００２２】
図６の拡大図に示すように、図５の固定プーリ８１（８３）はたとえば直径１２０ｍｍ、長さ７０ｍｍの円筒状をなしている。円筒状らせん溝８１ａ（８３ａ）においては、溝半径Ｒ１＝１．１ｍｍ、溝ピッチＰ１＝２．５ｍｍ、有効総巻数２２である。この場合、溝半径Ｒ１は巻回される糸の直径の約１．１倍程度であり、従って、糸の直径に応じて溝半径Ｒ１を変更する。
【００２３】
図７の拡大図に示すように、図５の固定プーリ８２はたとえば直径１２０ｍｍ、長さ４０ｍｍの円筒状をなしている。円筒状環溝８２ａにおいては、溝半径Ｒ２＝１．１ｍｍ、溝ピッチＰ２＝１０ｍｍ、有効総巻数２である。この場合、溝半径Ｒ２も巻回される糸の直径の約１．１倍程度であり、従って、糸の直径に応じて溝半径Ｒ２も変更する。
【００２４】
図８の拡大斜視図に示すように、移動プーリ９１には円筒状環溝９１ａが設けられる。移動プーリ９１はエアシリンダ９２の台座に移動可能に設定される。エアシリンダ９２は圧縮空気エネルギーをフレーム構造の縦方向の直動運動に変換するもので、たとえば７気圧、３０００ｋｇｆの力で移動プーリ９１を上下運動させる。従って、エアシリンダ９２の上下運動に応じて移動プーリ９１は上下運動させて糸の所定引張力を実現する。
【００２５】
図９の拡大図に示すように、図８の移動プーリ９１はたとえば直径１２０ｍｍ、長さ４０ｍｍの円筒状をなしている。円筒状環溝９１ａは、溝半径Ｒ３＝１．１ｍｍ、溝ピッチＰ３＝１０ｍｍ、有効総巻数３である。この場合、溝半径Ｒ３も巻回される糸の直径の約１．１倍程度であり、従って、糸の直径に応じて溝半径Ｒ３も変更する。
【００２６】
以上のごとく構成した合成繊維延伸装置の総重量は約８０ｋｇと軽い。また、糸Ｔと溝が形成された固定プーリ８１、８２、８３及び移動プーリ９１との間は面接触となり、従って、これらの接触圧は小さくなり、繰出しモータ６２及び引取りモータ７２を小型化できると共に、糸Ｔの延伸が均一となる。
【００２７】
図１０は図１の合成繊維延伸装置に合成繊維の糸を巻回した図である。
【００２８】
図１０において、糸Ｔは繰出しリール６３から固定プーリ８１に２２巻回され、次いで、移動プーリ９１と固定プーリ８２との間を２巻回され、次いで、固定プーリ８３を２２巻回され、最後に、引取りリール７３に巻回される。従って、フレーム構造の高さをＬ（≒２ｍ）とすれば、固定プーリ８１から固定プーリ８３までの糸Ｔの長さはほぼ８×Ｌとなり、約１６ｍとなり、糸Ｔの１ロット長さ１６ｍ毎に延伸条件を変化させれば、多品種の小ロットの延伸された糸を得ることができる。
【００２９】
図１１は図１の制御ユニット１０の動作を説明するための制御ルーチン（特許請求の範囲の制御プログラムに相当）のフローチャートである。尚、この制御ルーチンは制御ユニット１０の記憶装置に格納されているものとする。また、ロット番号Ｎは初期化ルーチンにおいてＮ＝１と初期化されているものとし、さらに、ロット番号Ｎに応じた延伸時間ＴＭは制御ユニット１０の記憶装置にテーブルとして格納されているものとする。
【００３０】
始めに、ステップ１１０１にて、ヒータをオンとする。これにより、フレーム構造内の温度を所定温度になるようにする。
【００３１】
次に、ステップ１１０２にて、エアシリンダ９２を駆動して移動プーリ９１を所定の上方位置に移動する。これにより、糸Ｔは糸Ｔが延伸しない程度の低張力状態となる。
【００３２】
次に、ステップ１１０３にて、糸移動動作を行う。つまり、繰出しモータ６２及び引取りモータ７２を駆動し、図１２の（Ａ）に示すごとく、糸Ｔを繰出しリール６３から固定プーリ８１、移動プーリ９１、固定プーリ８２、移動プーリ９１及び固定プーリ８３を介して引取りリール７３に所定量だけ移動させる。尚、ロット番号Ｎ＝１のときは糸移動量は少なく、糸Ｔが低張力状態になればよい。また、ロット番号Ｎ≧２以上のときには、糸Ｔの移動量は上述の１ロット長さ約１６ｍである。
【００３３】
ステップ１１０３においては、糸Ｔは延伸動作を起こさせない程度で低張力状態で移動するので、繰出しモータ６２及び引取りモータ７２は低出力つまり小型でよい。但し、糸Ｔの低張力状態を維持するために、引取りモータ７２の出力は繰出しモータ６２の出力より少し大きくする。
【００３４】
次に、ステップ１１０４にて、繰出しモータ６２及び引取りモータ７２を停止して繰出しリール６３及び引取りリール７３を停止する。
【００３５】
次に、ステップ１１０５にて、エアシリンダ９２を駆動して移動プーリ９１を糸Ｔに所定糸張力を与える下方位置に移動する。これにより、糸Ｔは、図１２の（Ｂ）に示すごとく、糸Ｔが延伸する程度の高張力状態となる。
【００３６】
次に、ステップ１１０６にて、記憶装置に記憶されたテーブルを用いてロット番号Ｎに応じた延伸時間ＴＭを読出し、ステップ１１０７にて延伸時間ＴＭだけステップ１１０５の延伸動作を維持する。
【００３７】
次に、ステップ１１０８にて、繰出しリール６３に糸Ｔが存在するか否かを図示しないセンサ等によって検出する。この結果、糸Ｔが繰出しリール６３に存在すれば、ステップ１１０９にてロット番号Ｎを＋１とし、上述のステップ１１０２〜１１０８のフローを繰返し、他方、糸Ｔが繰出しリール６３に存在しなければ、ステップ１０１０にてヒータをオフにし、ステップ１１１１にてこの制御ルーチンは終了する。
【００３８】
尚、図１１のステップ１１０１では、ヒータは所定温度となるようにしたが、ロット番号Ｎに応じて変化させてもよい。また、図１１のステップ１１０５では、移動プーリ９１の下方位置は糸Ｔに所定引張力を与える位置としたが、ロット番号Ｎに応じて所定引張力を変化させてもよい。このように、延伸条件を制御することにより、多品種の小ロットの製造が可能となる。
【００３９】
尚、上述の実施の形態においては、固定プーリ８１、８２、８３及び移動プーリ９１は円筒状としたが、これに限定されない。また、固定プーリ８１、８２、８３及び移動プーリ９１は非回転型としたが、固定プーリ８１、８２、８３及び移動プーリ９１は回転型とし、糸を初期的に手動で巻回する際には、各プーリは回転可能にし、図１１の制御ルーチンを実行する際に、各プーリの回転をピン等で停止させてもよい。
【００４０】
また、上述の実施の形態においては、固定プーリ８１、８２の溝数を２２とし、固定プーリ８２の溝数を２とし、移動プーリ９１の溝数を３としたが、これに限定されない。すなわち、固定プーリ８１、８２の溝数は１以上、固定プーリ８２の溝数は１以上、移動プーリ９１の溝数は固定プーリ８２の溝数より多い２以上とすればよい。
【００４１】
また、上述の実施の形態におけるエアシリンダの代りに、直動運動する他の構成要素たとえば糸に所定引張力を与えることができる直動型ボールねじ構造を用いてもよい。
【００４２】
さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲のいかなる変更にも適用し得る。
【符号の説明】
【００４３】
１：ベースプレート
２−１、２−２、２−３、２−４：縦フレーム
３−１、３−２、３−３、３−４；４−１、４−２、４−３、４−４：横フレーム
５：トッププレート
６１：モータベースプレート
６２：繰出しモータ
６３：繰出しリール
７１：モータベースプレート
７２：引取りモータ
７３：引取りリール
７４：レベリングユニット
８１、８２、８３：固定プーリ
８１ａ、８３ａ：円筒状らせん溝
８２ａ：円筒状環溝
９１：移動プーリ
９１ａ：円筒状環溝
９２：エアシリンダ
１０：制御ユニット
Ｔ：糸    
【要約】      （修正有）【課題】小型化でき、かつ延伸条件が異なるロットの小量生産が可能な合成繊維延伸装置及びその制御プログラムの提供。【解決手段】合成繊維延伸装置は、フレーム構造２−１、２−２、２−３、２−４，３−１、３−２、４−１、４−２と、フレーム構造の外部に設けられ、延伸すべき合成樹脂の糸を巻回すための繰出しリール６３を回転させる繰出しモータ６２と、フレーム構造の外部に設けられ、延伸された糸を引取る引取りリール７３を回転させる引取りモータ７２と、フレーム構造の上部に固定された固定プーリ８１、８２、８３と、フレーム構造内で移動可能な移動プーリ９１と、フレーム構造の下部に固定され、移動プーリ９１を上下移動させて糸に所定引張力を与えるエアシリンダ９２と、制御ユニット１０とを備え、糸は、繰出しリール６３から固定プーリ８１、移動プーリ９１と固定プーリ８２との間、及び固定プーリ８３を介して引取りリール７３に巻回される。【選択図】図１【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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