(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト、ナット、およびピンから構成される固定具であって、
前記ボルトは、頭部、軸部、および該軸部の表面のネジ部から構成され、
前記軸部には、該軸部をその長軸に交差する方向に貫通する貫通孔が設けられており、
前記ピンは、前記貫通孔に抜き差し可能な屈曲した板状の弾性体であり、
前記貫通孔へ挿入した前記ピンは、板バネとして作用することで、前記ナットに対して締結対象物の方へ押圧し、前記ナットの外周側面に両端部が係合して前記ナットの動きを制限し、
前記貫通孔は、前記軸部の長軸方向における断面形状が該長軸方向に長手方向が沿った長方形であり、
前記貫通孔へ挿入した前記ピンの中央部は、前記貫通孔の中の前記ボルトの軸部の先端部側の面である底面に接触することを特徴とする固定具。
【請求項２】
前記ナットの外周側面には、筋状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１記載の固定具。
【請求項３】
前記ボルトの前記軸部には、前記貫通孔が２つ以上設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の固定具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナットとボルトから構成される固定具において、ナットの締結または弛緩時のボルトの供回り、および固定後のナットの緩み防止をすることができる固定具に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の部材を固定するための方法として、溶接や、接着、ねじ留めなど、種々の方法がある。それらのうち、ボルトとナットによるネジ留めは、固定と解体を自由に行うことができるとともに、高い接合力を得ることができる。特に、異種材料同士であったり、接合界面の表面に凹凸があったりすることで界面同士の接合性が低い場合には、機械的な固定方法であるボルトとナットによる締結は汎用性が高いため、微小な精密部品から、建築物や、橋梁などの大きな構造物まで幅広く用いられている。
【０００３】
通常、ボルトとナットにより締結対象物を締結する場合、スパナやレンチなどの工具を用いて締結する。具体的には、締結対象物にボルトを挿通した後、ボルトの頭部をスパナなどで固定し、ボルトのもう一方の端部であるボルト軸部の先端部にナットを螺合して回転させていくことで締結対象物を締結し、圧接により固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６５５３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２７３８９０号公報
【特許文献３】特開２０１８−１２３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
締結後のボルトとナットは、それらにより締結された締結体の周囲の温度変化による膨張や収縮、または振動などの影響で自然に緩みが発生することがある。例えば、輸送装置や、作業機械、橋梁などの、一定の振動が発生するものでは、特に緩みが発生しやすく、場合によってはナットが外れ、事故につながるおそれもあるため、ネジの緩みの解決は重要な課題である。
【０００６】
また、上述の緩み以外の問題として、締結時、または解体のための弛緩時に発生する供回りがある。供回りは、締結対象物の周囲に十分な作業空間が無い状況などの、ボルトまたはナットを固定、回転させるための工具や手を入れることができない場合に発生しやすい。例えば、ボルトの頭部側に十分な作業空間が無い場合に、該頭部を固定することができないため、ボルトの軸部側からナットのみを回そうとしても、ボルトとナットが螺合する螺合部界面の摩擦力の方が、ボルトと締結対象物との摩擦力よりも大きい場合に、ナットの回転とともにボルトも回転する現象のことをいう。供回りが起きると、ボルトの軸上でのナットの位置は変わらないため、締結対象物の固定、または解体をすることができない。
【０００７】
上述の問題の解決のため、様々な固定具が提案、使用されている。
緩みを防止するための一般的方法は、ばね座金を、締結対象物とナットとの間、および／またはボルトの頭部との間に設けることである。これにより、ボルトとナットの螺合部において、雄ネジと雌ネジが接触する接触面同士に押し合う力が作用し、接触面同士の摩擦力を高め、ナットの緩みを抑制することができる。特許文献１には、ボルト軸部の先端側に複数の割り溝が形成されたピン挿入穴が形成され、ナットの締結後にピン挿入穴を所定のテーパを有するピンで拡径することによって、ナットの緩みを防止できる緩み防止ボルトが記載されている。特許文献２には、溝を刻まれたボルトに、該溝に嵌合する突起物を有する座金を挿入し、ナットで締結した後、当該突起物をナット上面の溝の中へ折り曲げ入れる固定方法が記載されている。ナットの回転が座金の突起物により阻止されることでナットの緩みを防止することができる。
【０００８】
また、供回りを防止するための一般的方法としては、ボルトの軸部の根元であるボルト頭部の直下の形状を多角形にし、該多角形を締結対象物に嵌合させることで回転を抑制する手法が挙げられる。類似する手法として、特許文献３には、ボルト頭部の直下に配された凸状の筋を、締結対象物のボルト挿通孔の内壁に食い込ませることでボルトを固定し、ボルトの軸側からナットのみを回転させて、締結対象物を締結できるボルトが記載されている。
【０００９】
上述のように、ボルトとナットによる固定において、緩みと供回りは、それぞれ大きな問題である。また、各問題に対する解決方法として種々の提案がされているものの、両方の課題を解決可能な方法の提案はほとんどなされていない。
【００１０】
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、締結後のナットの緩みを防ぎ、かつ、締結時または弛緩時のボルトとナットの供回りを防ぐことが可能な固定具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】
本発明の固定具は、ボルト、ナット、およびピンから構成される固定具であって、上記ボルトは、頭部、軸部、および該軸部の表面のネジ部から構成され、上記軸部には、該軸部をその長軸に交差する方向に貫通する貫通孔が設けられており、上記ピンは、上記貫通孔に抜き差し可能な棒状または板状の部材であることを特徴とする。
【００１２】
上記貫通孔は、上記軸部の長軸方向における断面形状が該長軸方向に長手方向が沿った長方形であることを特徴とする。
【００１３】
上記ピンは、板状の弾性体であり、屈曲していることを特徴とする。
【００１４】
上記ピンは、上記ナットの外周側面に係合し、ナットの回転を抑制することを特徴とする。
【００１５】
上記ボルトの上記軸部には、上記貫通孔が２つ以上設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の固定具は、ボルト、ナット、およびピンから構成される固定具であって、ボルトは、頭部、軸部、および該軸部の表面のネジ部から構成され、軸部には、該軸部をその長軸に交差する方向に貫通する貫通孔が設けられており、ピンは、貫通孔に抜き差し可能な棒状または板状の部材であるので、締結後のナットの緩みを防ぎ、かつ、締結時または弛緩時のボルトとナットの供回りを防ぐことができる。また、ボルトの頭部側を触れないでも、手前側（ボルトの軸部側）での締結と弛緩が可能となる。
【００１７】
貫通孔は、軸部の長軸方向における断面形状が該長軸方向に長手方向が沿った長方形であるので、締結対象物の厚みに関わらず、ナットの緩みを防止することができる。
【００１８】
ピンは、板状の弾性体であり、屈曲しているので、ナットに対してボルトの頭部方向へ押圧することができる。また、貫通孔内でのピンの安定性が高まることで、ナットの緩み防止効果がさらに高まり、ピンの脱落も抑制することができる。
【００１９】
ピンは、ナットの外周側面に係合し、ナットの回転を抑制するので、ナットが緩む可能性をさらに低減できる。
【００２０】
ボルトの軸部には、貫通孔が２つ以上設けられているので、各貫通孔を、固定具の締結時や弛緩時に使用する供回り防止用のピンを挿入するための孔と、緩み防止用のピンを挿入するための孔として、使い分けることができる。それにより、ナットの位置と、ボルトを固定するためのピンの位置が離れるため、締結や弛緩の際の作業性を向上させることができる。また、緩み防止用のピンの形状も緩み防止に特化した形状とでき、緩み防止機能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の固定具を構成する部品の側面図と断面図である。
【図２】図１の固定具を締結した状態の側面図と断面図である。
【図３】図２におけるＢ矢視図と断面図である。
【図４】供回り防止用のピンが挿入された固定具の側面図と平面図である。
【図５】各種ピンの側面図である。
【図６】各種ナットの側面図である。
【図７】各種ナットを備えた固定具を締結した状態の側面図である。
【図８】本発明の他の形態の固定具を締結した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の固定具の一実施形態を図１〜図３を用いて説明する。
図１（ａ）は、固定具に用いられるボルト１の側面図である。ボルト１は、頭部４、軸部５、軸部５のうち雄ネジのネジ山が形成されている部分であるネジ部６、および軸部５をその長軸に直交する方向に貫通する貫通孔７を備えている。頭部４は、スパナなどの締結工具と嵌合可能な多角形の形状であってもよいし、半球形状や円形状などであってもよい。また、貫通孔７は、軸部５をその長軸に交差する方向に貫通する孔であればよく、図１に示す直交の他、軸部の長軸に対して傾斜して交差する形態であってもよい。
【００２３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。図１（ｃ）は、ナット２ａの側面図であり、図１（ｄ）は、貫通孔７に抜き差し可能なピン３ａの側面図である。貫通孔７の形状、およびピン３ａの形状や材質は、後述する種々の形状や材質を自由に選択することができる。
【００２４】
図２（ａ）は、締結対象物９をボルト１とナット２ａで締結した後、貫通孔７にピン３ａを挿入してナット２ａへ係合した状態の側面図であり、図２（ｂ）は、ボルト１の中心軸上の断面図である。図面中では省略しているが、ボルト１の頭部と締結対象物９、またはナット２ａと締結対象物９の間には座金を入れることもできる。
【００２５】
締結対象物９としては、例えば二枚の鉄板であり、それぞれの板の締結箇所にはボルト１が挿通するための挿通孔が予め形成されている。締結は、二枚の鉄板を重ね、２つの挿通孔が一致するように位置決めをし、挿通孔に挿通したボルト１の軸部にナット２ａを螺合させることにより行う。この際、ボルト１の頭部側、軸部側の両側に締結作業を行うための十分な空間がある場合、ボルト１の頭部をスパナに嵌合して固定し、ナット２ａは別のスパナに嵌合し、軸部の中心軸の周りを締結方向へ回転させることで、ボルト１の頭部とナット２ａの距離が近づき、締結対象物が固定される。また、ナット２ａを同様に固定しつつ、ボルト１の頭部の溝に、該溝に合った工具をあてがいボルトを回転させることで固定される。
【００２６】
ボルト頭部側に、工具や手を入れて締結作業を行うために十分な空間が無い場合には、ボルトの軸部側から締結する必要がある。この場合、ナットの回転は工具を用いて行えるが、一般的なボルトではその頭部を固定することが困難なため、ナットの回転と同時にボルトの供回りが起こることがある。
上記特許文献３に記載のボルトを用いれば、ボルト頭部の直下に配された凸状の筋を、締結対象物のボルト挿通孔の内壁に食い込ませることでボルトを固定し、供回りを防止しつつナット締結することができる。しかし、該ボルトは締結対象物のボルト挿通孔の内壁に食い込ませるために頭部をハンマーなどで叩く必要があり、ボルト頭部側に空間が無ければ使用することができない。
本発明の固定具のボルトの場合、軸部に貫通孔を有しているため、該貫通孔へピンを挿入することで、円柱形状のボルトの軸部はピンとの組み合わせで異方形状とすることができる。異方形状となったボルトの軸部は、手や工具により固定することが可能となるため、ボルト頭部側に十分な空間が無くてもナット締結時の供回りを防止することができる。
【００２７】
ボルト１とナット２ａによる締結対象物の締結を行った後、貫通孔７へピン３ａを挿入し、ピン３ａの左右の端部をナット２ａの外周側面に係合させる。貫通孔７は、この孔を貫通方向に見た場合に、軸部の長軸方向に沿った長方形である。詳細には、貫通孔７は、軸部の長軸方向における断面形状が該長軸方向に長手方向が沿った長方形である。ナット２ａの締結後には、ナット２ａの下方（ボルト先端部側）に、ピン３ａが貫通可能な空間が確保される。ここで、「ボルト先端部」とは、ボルト１の一方の端部であるボルト頭部の反対側に位置する端部である。
【００２８】
板状の弾性体であるピン３ａは屈曲しており、その中央部は貫通孔７の中の底面（貫通孔７の空洞内のボルトの先端部側の面）に接触している。ピン３ａは、貫通孔７へ挿入され、ナット２ａの外周側面に、両端部が係合する。この際、ピン３ａは板バネとして作用することで、ナット２ａに対して締結対象物の方へ押圧する。それにより、ナット２ａの雌ネジ表面と、ボルト１の雄ネジ表面の摩擦力が増大し、ナット２ａは回転し難くなる。さらに、ナット２ａの外周側面へのピン３ａの両端部による係合は、ナット２ａの動きを制限し、回転を抑制する。上記効果により、本発明の固定具は、締結後のナットの緩みを防止することができる。
【００２９】
貫通孔は、軸部の強度が担保され、ボルトの使用条件に適合すれば、自由な形状とすることができる。貫通孔の形状は、貫通孔を貫通方向に見た場合に軸部の長軸方向に沿った長方形とすることで、同一の固定具で、厚みの異なる様々な締結対象物を締結することができるので好ましい。なお、長方形には、長方形の四隅が丸まった角丸長方形も含まれる。
【００３０】
ピンは、屈曲していない円柱や角柱などの形状でもよい。その場合、使用時のナットの緩みを防止するには、締結後のナットの直下（ボルト頭部に接触する面の反対側）に貫通孔が位置するように、締結対象物の厚みに応じたボルトを使用する。ピンは、人間の手の力で変形可能な材質や形状とすることで、一つのピンを、固定具の締結時や弛緩時の供回り防止と、締結後の緩み防止の両方の目的に併用することもできる。
【００３１】
供回り防止目的に使用する場合、ピンには締結や弛緩のために回転させるナットがボルトに対して及ぼす回転力に対して塑性変形しない程度の剛性が必要である。また、緩み防止に使用する場合、締結対象物の厚みに応じて変形し、その変形に対して形状を復元させようとする弾性が必要である。よって、所定の剛性と弾性を備えたピンを選択することで、一つのピンを、供回りおよび緩み防止の両方の目的に用いることもできる。
【００３２】
ナットの外周側面に係合するピンの端部は、係合前から屈曲した形状であってもよいし、使用前は屈曲しておらず、ナットへの係合時に屈曲させてもよい。使用前は屈曲していないピンをナットへの係合時に屈曲させる方法は、種々の厚みの締結対象物を固定するような、ナットの締結位置と貫通孔の位置の関係が一定でない場合において、ピンの端部とナット側面の密着性を向上させることができる。それにより、ナットの回転を抑制する効果をさらに高めることができる。
【００３３】
図３（ａ）は、図２におけるＢ矢視図であり、図３（ｂ）は、ボルトの中心軸上の断面図である。ピン３ａは、貫通孔７への挿入前から屈曲しているため、挿入時はピン３ａが貫通孔７を通りやすいようにボルト１の長軸方向に対して、ピンの向きを傾けて挿入してもよい。その場合、ピン３ａを貫通孔７へ挿入可能な向きに傾けて、ピン３ａの中央部が貫通孔７の内部まで挿入した後に、ピン３ａの端部をナット２ａの方向へ向け、ナット２ａに係合する。
【００３４】
図４に基づいて、ナット２ａを弛緩して、締結対象物９を解体する場合の手順を説明する。図４（ａ）は、供回り防止用のピン３ｂが挿入された固定具８の側面図であり、図４（ｂ）は、ボルトの先端側から頭部側を見た平面図である。弛緩の場合も締結の場合と同様に、ボルト１の頭部側、軸部側の両方に締結作業を行うための十分な空間がある場合は、ボルト１の頭部をスパナに嵌合することで固定し、ナット２ａは別のスパナに嵌合して、軸部の中心軸の周りを弛緩方向Ｄａへ回転させることでボルト１の頭部とナット２ａが離れ、２つの締結対象物９は解体される。
【００３５】
ボルト頭部側に、工具や手を入れて締結作業を行うための十分な空間が無い場合、ボルト１の軸部側からナット２ａを弛緩する方向へ回転させる必要がある。長期間使用されていた固定具の場合、ボルトとナットや、固定具と締結対象物が固着していることも多い。このような場合、一般的なボルトでは、ボルト頭部側の固定を行わずにナットのみを回転させようとしても、ボルトの供回りが起こりやすい。それに対し、本発明の固定具は、ボルト１が備える貫通孔へ、一定の剛性を有する棒状のピン３ｂを挿入して抑えることで、ナット２ａを弛緩方向Ｄａへ回転させる際に、ピン３ｂを介してボルト１の回転を防ぐことができる。これにより、ナット２ａの弛緩時に、ボルト１を供回りさせることなくナット２ａを外すことができる。ボルト１の回転を防ぐためにピン３ｂの動きを抑える際は、工具を使用してもよいし、手で直接抑えてもよい。
【００３６】
緩み防止機能を有する既知の固定具は、強固に固定するものが多く、一度緩み防止機能を発揮させた後は、再度弛緩させて締結対象物を解体することが困難なものが多い。それに対し、本発明の固定具は、緩み防止用のピンと、供回り防止用のピンの抜き差しが可能であるので、目的に応じてそれぞれの機能を、繰り返し、何度でも使用することができる。
【００３７】
ピンの形状は、上述のように、貫通孔に抜き差し可能な形状であれば自由に選択することができ、その一部に突起を有していたり、コイル形状を有していたりしてもよい。
ピンの形状の一例を図５に示す。ピン３ａは、図１〜図３で一実施形態として示した固定具に用いた板状のピンであり、ピン３ｂは、図４で示した棒状のピンである。ピン３ｃは、ピンの長軸方向の中央で屈曲しており、ピン中央の屈曲部位が貫通孔内の底面に接触し、該接触点でナットからの力を受ける。
【００３８】
ピン３ｄは、ピン３ｃの中央の屈曲部位にボルト軸部の貫通孔内の取付穴１０（図８参照）への取付用の突起を備えており、該取付穴へ突起を挿入することで、ピンが適切な位置でナットに係合し、ピンとナットの位置ずれや貫通孔からの脱落が抑制される。ピン３ｅは、ナット外周側面だけでなく、外周側面直下の底面にも接触してナットを支持することができ、ナットの緩み防止に効果的である。ピン３ｆは、コイルばねの形状をその中央部に有し、コイル部分を貫通孔内の取付穴へ挿入することで、ピン３ｄと同様の効果がある。ピン３ｇは、ナット底面へ接触することができるとともに、コイルバネのうち、貫通孔と接触する部分が直線形状であるため貫通孔内で安定しやすく、貫通孔内にピンを取付けるための取付穴が無くても、ピンとナットの位置ずれや、貫通孔からのピンの脱落が抑制される。
【００３９】
各種ピンは、一定の弾性と剛性を備えていれば、断面形状は円形でも、多角形状でもよい。これらのピンは、固定具の締結時に作業者が真直ぐなピンを屈曲させて作成してもよい。ピンの材質としては、ステンレスなどの鋼、樹脂、木材、竹など、自由に選択することができる。
【００４０】
締結されていた固定具を弛緩する際は、緩み防止用のピンを供回り防止用のピンに交換してもよいし、手や工具を用いてナットに係合しているピンの端部をナットから外し、真直ぐな状態にするなどして、供回り防止用のピンとして用いてもよい。
【００４１】
ナットの外周側面には、筋状の溝を設けてもよく、溝の深さ、および幅は自由に選択することができる。図６は、外周側面に溝を備えたナットの一例である。図６（ａ）は、外周側面にナットの回転軸と同方向に溝が形成されたナット２ｂの側面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるナット２ｂのＤ−Ｄ’断面図である。また、図６（ｃ）は、ナットの外周側面にナットの回転軸に対して左に傾いた方向に溝が形成されたナット２ｃの側面図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）におけるナット２ｃのＥ−Ｅ’断面図である。
【００４２】
図７は、外周側面に溝を備えたナット２ｂおよび２ｃと、先端が当該溝に引っ掛かる太さの緩み防止用のピン３ｈを用いて固定した状態の側面図である。図７（ａ）は、ナット２ｂを用いた固定具であり、図７（ｂ）は、ナット２ｃを用いた固定具である。ナット２ｂおよびナット２ｃのように、ナットの外周側面に溝を設けることで、ナットの締結後に取り付ける緩み防止用のピン３ｈが当該溝に引っ掛かりナットを係止するため、ナットの回転を抑制し、緩みにくくなる。また、ナット２ｃのように、その外周側面にナットの回転軸に対して左に傾いた方向に溝を設けることで、弛緩方向（左まわり）へナットが回転しようとした際に、ピンからナットに対して、その係止部へ上向きの力が作用するため、緩みの防止に寄与する。
緩み防止用のピンの側面形状は、例えば図５に示した各種ピンの形状を選択することができる。また、緩み防止用のピンを長軸方向に見た際の形状は、細長い板状や、円柱形状でもよいし、ピンの両端部のみにナットの溝に引っ掛かる微小な突起を設けるなどしてもよい。
【００４３】
貫通孔の形状としては、その貫通孔を貫通方向に見た場合に、円形、楕円形、角丸長方形、または正方形、長方形、その他の多角形などの種々の形状を選択することができる。また、その貫通孔の内部にはピン中央部に設けた突起やコイル部分を収めるための取付穴１０（図８参照）を設けてもよい。
【００４４】
貫通孔の数は、一つに限られず、二つ以上であってもよい。例えば、ボルトの軸部において、緩み防止用のピンを挿入するための貫通孔を軸部の中央付近に設け、その上下に供回り防止のための貫通孔をさらに一つずつ設けてもよい。これにより、ボルトへのナット螺合を開始する際は、ボルト頭部側の貫通孔に供回り防止用のピンを挿入してボルトの供回りを防止しつつナットの螺合を開始し、ナットが締結対象物近くまで螺合された際にはボルト先端部側の貫通孔を利用して供回りを防止しつつナットを締結することができる。その後、供回り防止用のピンを抜いて、緩み防止用のピンを軸部中央の貫通孔へ挿入し、ナットへ係合することができる。このように、貫通孔を複数設け、目的に応じたピンを使用することで、ナットを回転させる位置と、ボルトを固定するためにピンを抑える位置が離間するため、作業性を向上させることができる。また、供回り防止用のピンには十分な剛性を持たせ、緩み防止用のピンには最適な弾性力を持たせるとともに、最適な形状とすることができる。
【００４５】
以上、各図などに基づき本発明の固定具について説明したが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の固定具は、締結後のナットの緩みを防ぎ、かつ、締結時または弛緩時のボルトとナットの供回りを防ぐことが可能であるので、種々の締結対象物を固定するための固定具として広く利用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１  ボルト
２ａ〜２ｃ  ナット
３ａ〜３ｈ  ピン
４  頭部
５  軸部
６  ネジ部
７  貫通孔
８  固定具
９  締結対象物
１０  取付穴
【要約】
【課題】締結後のナットの緩みを防ぎ、かつ、締結時または弛緩時のボルトとナットの供回りを防ぐことが可能な固定具を提供する。
【解決手段】固定具は、ボルト１、ナット２ａ、およびピン３ａから構成される固定具であって、ボルト１は、頭部４、軸部５、および該軸部５の表面のネジ部６から構成され、軸部５には、軸部５をその長軸に交差する方向に貫通する貫通孔７が設けられており、ピン３ａは、貫通孔７に抜き差し可能な棒状または板形状の部材である。
【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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