(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の溶融樹脂を金型のキャビティに圧送する樹脂計量射出部と、樹脂材料を可塑化して前記樹脂計量射出部に送出する樹脂材料可塑化送出部と
を含み、この樹脂材料可塑化送出部が、
樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を有するロータと、このロータの端面に形成され、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの一端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する螺旋溝と、この螺旋溝の内側端部を中心として前記ロータを駆動回転するロータ駆動手段と、前記樹脂流入通路および前記可塑化混練通路内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させるための加熱手段と
を含む射出成形機において、
前記ロータの端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を有するロータと、このロータの端面に形成され、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの一端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する螺旋溝と、この螺旋溝の内側端部を中心として前記ロータを駆動回転するロータ駆動手段と、前記樹脂流入通路および前記可塑化混練通路内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させるための加熱手段とを含む射出成形機の樹脂材料可塑化送出装置において、
前記ロータの端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とする樹脂材料可塑化送出装置。
【請求項３】
前記バレルの一端面が凸円錐面であり、かつ前記ロータの端面が前記バレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、前記樹脂滞留阻止部の先端が前記樹脂流入通路の開口端よりもこの樹脂流入通路の内側に突出していることを特徴とする請求項２に記載の樹脂材料可塑化送出装置。
【請求項４】
樹脂流入通路が開口するバレルの端面に対して摺接し得る端面に形成され、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する螺旋溝を含む樹脂材料可塑化送出装置のロータであって、
前記端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とするロータ。
【請求項５】
前記樹脂滞留阻止部が前記ロータの回転軸線を中心とする円錐状曲面を有すると共に前記螺旋溝の内側端部に対して滑らかにつながっていることを特徴とする請求項４に記載のロータ。
【請求項６】
前記可塑化混練通路の断面積が前記螺旋溝の内側端部ほど小さく設定されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記螺旋溝の深さがその内側端部ほど浅く設定されていることを特徴とする請求項６に記載のロータ。
【請求項８】
前記螺旋溝が前記ロータの回転軸線を中心とする円を基準とするインボリュート曲線に沿って形成され、かつその幅がほぼ一定であることを特徴とする請求項７に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を有するロータとを含み、内側端部がバレルの樹脂流入通路に連通する螺旋溝をロータの端面に形成した射出成形機の樹脂材料可塑化送出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、射出成形機の小型化を企図して在来のスクリューをロータに置き換えた特許文献１に示すような射出成形機が提案されている。この射出成形機は、所定量の溶融樹脂を金型のキャビティに圧送する樹脂計量射出部と、樹脂材料を可塑化してこれを樹脂計量射出部に送出する樹脂材料可塑化送出部とを含む点で在来のものと同じである。しかしながら、樹脂材料可塑化送出部は、射出ノズルに連通する樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を持ったロータとを有する。このロータの端面には、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部がバレルの樹脂流入通路に連通するように、バレルの一端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する螺旋溝が形成されている。ロータは、その端面をバレルの一端面に対して摺接させた状態で駆動回転し、ペレット状の樹脂材料をロータの外周側から螺旋溝の外側端部に供給する。供給された樹脂は、加熱されたバレルにより軟化しつつロータの回転に伴って混練されながら溶融状態となり、螺旋溝の内側端部へと次第に流動してバレルの樹脂流入通路へと送出される。送出された樹脂は、樹脂計量射出部から所定量ずつ金型のキャビティへと圧送され、所定形状の成形品が射出される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０６０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された射出成形機においては、バレルに形成された樹脂流入通路がロータの回転軸線とほぼ平行な方向に延在する。これに対し、バレルとロータとの間に画成される可塑化混練通路は、先の樹脂流入通路の延在方向に対してほぼ直交する方向に延在する。従って、ロータの螺旋溝の外側端部から導入される樹脂材料は、樹脂材料可塑化装置のバレルの端面に沿って可塑化混練通路内を移動し、螺旋溝の内側端部にてその流動動方向をほぼ９０度曲げられてバレルの樹脂流入通路へと送出されることとなる。この場合、バレルの端面に沿って可塑化混練通路内を螺旋溝の内側端部に向けて流動する樹脂材料の周速度は、螺旋溝の外側端部に対しその内側端部側ほど低下する特性を有する。このため、螺旋溝の壁面近傍に位置する軟化溶融した樹脂の流動性に対し、樹脂流入通路の入口側中央に位置する軟化溶融した樹脂の流動が抑制されて滞留しやすくなる傾向を持つ。
【０００５】
このような樹脂の滞留が可塑化混練通路と樹脂流入通路との接続部分で発生すると、この滞留樹脂が過熱状態となって不良樹脂となり、これが何らかの拍子にバレルの樹脂流入通路へと送出されると、これを含む成形品が不良品となってしまう問題がある。また、このような不良樹脂が樹脂計量射出部における逆止め弁などの作動を妨げてしまい、樹脂計量射出部の動作不良を招来する可能性があった。
【０００６】
本発明の目的は、螺旋溝を有するロータを用いた射出成形機において、樹脂材料可塑化送出部の可塑化混練通路とバレルの樹脂流入通路との接続部分で発生する可能性のある樹脂の滞留を防止または抑制し得る射出成形機を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、このような射出成形機の樹脂材料可塑化送出装置や、あるいはそのロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の形態は、所定量の溶融樹脂を金型のキャビティに圧送する樹脂計量射出部と、樹脂材料を可塑化して前記樹脂計量射出部に送出する樹脂材料可塑化送出部とを含む射出成形機にある。この射出成形機の樹脂材料可塑化送出部は、樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を有するロータと、このロータの端面に形成された螺旋溝と、ロータ駆動手段と、加熱手段とを含む。前記螺旋溝は、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの一端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する。前記ロータ駆動手段は、前記螺旋溝の内側端部を中心として前記ロータを駆動回転する。前記加熱手段は、前記樹脂流入通路および前記可塑化混練通路内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させる。本発明における射出成形機は、前記樹脂材料可塑化送出部の前記ロータの端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の第２の形態は、樹脂流入通路が一端面に開口するバレルと、このバレルの一端面に摺接する端面を有するロータと、このロータの端面に形成される螺旋溝と、ロータ駆動手段と、加熱手段とを含む射出成形機の樹脂材料可塑化送出装置にある。前記螺旋溝は、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの一端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する。前記ロータ駆動手段は、この螺旋溝の内側端部を中心として前記ロータを駆動回転する。前記加熱手段は、前記樹脂流入通路および前記可塑化混練通路内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させる。本発明における射出成形機の樹脂材料可塑化送出装置は、前記ロータの端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第１の形態の射出成形機および第２の形態の樹脂材料可塑化送出装置において、ロータの螺旋溝の外側端部から供給される樹脂材料は、ロータ駆動手段によるロータの回転に伴って、螺旋溝の内側端部に向けて可塑化混練通路内を移動する。樹脂材料は、この可塑化混練通路内を移動中に加熱手段により加熱され、これにより次第に軟化溶融して混練され、バレルの樹脂流入通路へと送給される。この時、螺旋溝の内側端部に配された樹脂滞留阻止部により、軟化溶融状態の樹脂が螺旋溝の内側端部にて滞留することなく、バレルの樹脂流入通路内へと円滑に送出されることとなる。
【００１１】
本発明の第２の形態による樹脂材料可塑化送出装置において、バレルの一端面が凸円錐面であり、かつロータの端面がバレルの凸円錐面と対応する凹円錐面であり、樹脂滞留阻止部の先端が樹脂流入通路の開口端よりもこの樹脂流入通路の内側に突出しているものであってよい。
【００１２】
本発明の第３の形態は、樹脂流入通路が開口するバレルの端面に対して摺接し得る端面に形成された螺旋溝を有する樹脂材料可塑化送出装置のロータにある。この螺旋溝は、外側端部から樹脂が供給されると共に内側端部が前記バレルの樹脂流入通路に連通するように前記バレルの端面との間に樹脂の可塑化混練通路を画成する。本発明における樹脂材料可塑化送出装置のロータは、前記端面の回転中心部に形成され、前記バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部を有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第３の形態によるロータにおいて、樹脂滞留阻止部がロータの回転軸線を中心とする円錐状曲面を有すると共に螺旋溝の内側端部に対して滑らかにつながっているものであってよい。
【００１４】
また、可塑化混練通路の断面積が螺旋溝の内側端部ほど小さく設定されていることが好ましい。この場合、螺旋溝の深さがその内側端部ほど浅く設定されているものであってよく、螺旋溝がロータの回転軸線を中心とする円を基準とするインボリュート曲線に沿って形成され、かつその幅がほぼ一定であってよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、バレルの樹脂流入通路側に突出する樹脂滞留阻止部をロータの端面の回転中心部に形成したので、可塑化混練通路とバレルの樹脂流入通路との接続部分、特に螺旋溝の内側端部における軟化溶融した樹脂の滞留を防止することができる。この結果、過熱による特性の劣化した滞留樹脂が樹脂流入通路側に送出されて不良成形品が形成されたり、樹脂計量射出部の機構部分の動作不良を招来するなどの不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明による射出成形機の一実施形態について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限らず、必要に応じて本発明の精神に帰属する他の類似の技術にも応用することができることは言うまでもない。
【００１７】
本実施形態における射出成形機の外観を図１に示し、その正面形状を一部破断して図２に示し、その側面形状を一部破断して図３に示す。すなわち、本実施形態における射出成形機１０は、本発明における金型としての金型ユニット１１と、この金型ユニット１１の型締めを行うための型締め装置１２とを含む。また、この射出成形機１０は、所定量の溶融樹脂を金型ユニット１１に形成されたキャビティ１３に圧送する樹脂計量射出装置１４と、樹脂材料を可塑化して樹脂計量射出装置１４に送出する樹脂材料可塑化送出装置１５とをさらに含む。
【００１８】
本実施形態における金型ユニット１１は、固定側金型１１Ｓと、可動側金型１１Ｍとを有し、これらの間に成形品の形状に対応したキャビティ１３が画成される。
【００１９】
本実施形態における型締め装置１２は、ベース１６と、このベース１６に取り付けられた型締め用モータ１７と、可動側ダイプレート１８と、この可動側ダイプレート１８と型締め用モータ１７とを機械的に接続するボールねじ機構１９とを含む。金型ユニット１１の可動側金型１１Ｍを保持する可動側ダイプレート１８は、ベース１６に突設された支柱２０に対して摺動自在に嵌合されている。ボールねじ機構１９は、型締め用モータ１７に連結されるボールねじ軸１９Ａと、可動側ダイプレート１８に取り付けられるボールナット１９Ｎとを含む。
【００２０】
従って、型締め用モータ１７を駆動することにより、可動側ダイプレート１８を可動側金型１１Ｍと共に支柱２０に沿って移動させることができる。より具体的には、型締め操作の場合、可動側金型１１Ｍを固定側金型１１Ｓに所定圧力で押し当て、型開き操作の場合、可動側金型１１Ｍを固定側金型１１Ｓから引き離す。
【００２１】
なお、可動側ダイプレート１８には、成形品を可動側金型１１Ｍから取り出すためのエジェクタ装置２１が組み込まれている。これら金型ユニット１１や型締め装置１２およびエジェクタ装置２１に関しては、既知の射出成形機と同じ構成のものや、特許文献１に開示されたものと同じ構成を採用することが可能である。
【００２２】
本発明の樹脂材料可塑化送出部としての本実施形態における樹脂材料可塑化送出装置１５は、後述する固定側ダイプレート２２およびケーシング２３に跨がって収容されるバレル２４と、ロータ２５と、螺旋溝２６と、ロータ駆動手段２７と、加熱手段２８とを含む。
【００２３】
前記バレル２４は、図２の部分を抽出拡大した図４に示すように、樹脂流入通路２９が一端面２４Ｆに開口し、本実施形態では、この一端面２４Ｆが凸円錐面にて形成されている。樹脂流入通路２９の途中には溶融樹脂の逆流を防止するための逆止め弁３０が組み込まれている。この逆止め弁３０は、後述する可塑化混練通路２６Ｐ側から樹脂が供給されるチャンバ３１と樹脂流入通路２９との接続部分よりも樹脂流入通路２９の上流側に配されている。
【００２４】
固定側ダイプレート２２と一体に組み付けられたケーシング２３内に回転自在に収容されるロータ２５の外観を図５に示し、その平面形状を図６に示し、そのVII−VII線に沿った矢視断面構造を図７に示す。すなわち、ロータ２５は、バレル２４の一端面２４Ｆに摺接する端面２５Ｆを有し、本実施形態では、この端面２５Ｆがバレル２４の凸円錐面と対応した凹円錐面にて形成されている。
【００２５】
このように、バレル２４の一端面２４Ｆを凸円錐面に形成すると共にロータ２５の端面２５Ｆをこれと対応する凹円錐面に形成したことにより、可塑化混練通路２６Ｐ内に介在する樹脂をより円滑にロータ２５の回転中心側へと付勢することができる。
【００２６】
前記螺旋溝２６は、このロータ２５の端面２５Ｆに形成され、バレル２４の一端面２４Ｆとの間に樹脂の可塑化混練通路２６Ｐを画成する。この螺旋溝２６は、外側端部２６Ｏから樹脂が供給されると共に内側端部２６Ｉがバレル２４の樹脂流入通路２９に連通するようになっている。本実施形態における螺旋溝２６は、ロータ２５の回転軸線を中心とし、かつ樹脂流入通路２９の内径に等しい円を基準とするインボリュート曲線に沿って形成され、かつその幅がほぼ一定に設定されている。つまり、本実施形態の螺旋溝２６においては、ロータ２５の回転中心を通る任意の径方向直線に対してこれを横切る螺旋溝２６の間隔、つまりピッチがすべて等しくなる。
【００２７】
このように、螺旋溝２６をインボリュート曲線にて形成し、かつその幅をほぼ一定に設定したことにより、次のような利点が生ずる。すなわち、ロータ２５の回転に伴い、ロータ２５の回転中心を通る任意の径方向直線を横切る螺旋溝２６内の樹脂が、見掛け上、ロータ２５の回転中心に向かって等速で移動することとなり、樹脂を可塑化混練通路２６Ｐ内で円滑に流動させることが可能となる。
【００２８】
また、本実施形態では可塑化混練通路２６Ｐの断面積を螺旋溝２６の内側端部２６Ｉほど小さく設定し、より具体的には螺旋溝２６の深さをその内側端部２６Ｉほど浅く設定している。このように、可塑化混練通路２６Ｐの断面積が螺旋溝２６の内側端部２６Ｉほど小さくなるように設定した場合、螺旋溝２６の内側端部２６Ｉに向けて可塑化混練通路２６Ｐ内を移動中の軟化溶融した樹脂が次第に圧縮力を受けることとなる。この結果、軟化溶融した樹脂の混練効果をさらに高めることができる。
【００２９】
前記ロータ駆動手段２７は、バレル２４の樹脂流入通路２９を中心としてロータ２５を駆動回転させる。ケーシング２３に設置されてロータ駆動手段２７の一部を構成するロータ駆動モータ３２がロータ２５に機械的に連結されている。なお、このロータ２５の駆動回転による樹脂の流動原理などに関しては、特許文献１などに詳述されているように周知である。
【００３０】
前記加熱手段２８は、樹脂流入通路２９および可塑化混練通路２６Ｐ内に介在する樹脂を加熱して軟化溶融させるためのものである。本実施形態においては、バレル２４内に組み込まれたヒータが加熱手段２８の一部を構成する。
【００３１】
ロータ２５の端面２５Ｆの回転中心部には、バレル２４の樹脂流入通路２９側に突出する樹脂滞留阻止部３３が形成されている。本実施形態における樹脂滞留阻止部３３は、ロータ２５の回転軸線を中心とする陣笠状曲面を有し、螺旋溝２６の内側端部２６Ｉに対して滑らかにつながっている。このように、本実施形態では樹脂滞留阻止部３３がロータ２５の回転軸線を中心とする円錐状曲面を有すると共に螺旋溝２６の内側端部２６Ｉに対して滑らかにつながっているため、次のような利点を有する。すなわち、軟化溶融した樹脂が樹脂滞留阻止部３３と螺旋溝２６の内側端部２６Ｉとによって形成される流路に沿って流動するため、可塑化混練通路２６Ｐ内にて軟化溶融した樹脂の滞留をより確実に抑制することができる。この結果、可塑化した樹脂を可塑化混練通路２６Ｐから樹脂流入通路２９へと円滑に送出させることができる。また、この樹脂滞留阻止部３３の先端は、樹脂流入通路２９の開口端よりもこの樹脂流入通路２９の内側に突出している。しかしながら、樹脂滞留阻止部３３の形状はこのような本実施形態に限定されるわけではなく、樹脂の滞留を防止できるような形状でありさえすれば良い。
【００３２】
このように、樹脂滞留阻止部３３の先端を樹脂流入通路２９の開口端よりも樹脂流入通路２９の内側に突出させた場合、樹脂材料をより円滑に螺旋溝２６の内側端部２６Ｉへと移動させることができる。しかも、螺旋溝２６の内側端部２６Ｉへ導かれる軟化溶融した樹脂をより確実に樹脂流入通路２９へと滞留させることなく送出することができる。
【００３３】
ペレット状をなす樹脂材料は、ケーシング２３に取り付けられたホッパ３４内に貯溜され、ここからケーシング２３を介してロータ２５の螺旋溝２６の外側端部２６Ｏへと供給される。そして、ロータ駆動モータ３２の作動によるロータ２５の回転に伴い、ロータ２５とバレル２４との間に形成された可塑化混練通路２６Ｐ内を流動する。この間に、ヒータにより軟化溶融して混練されつつロータ２５の回転中心またはその近傍へと移動する。
【００３４】
図１〜図３から明らかなように、本実施形態における射出成形機１０は、従来のプリプラ方式の射出成形機と比較すると、樹脂材料可塑化送出装置１５を大幅に小型化することができるため、全体的な小型化を企図することが容易である。
【００３５】
本発明の樹脂計量射出部としての本実施形態における樹脂計量射出装置１４は、固定側金型１１Ｓを保持する固定側ダイプレート２２と、固定側金型１１Ｓに挿通されるノズル３５と、射出プランジャ３６と、射出・計量用モータ３７とを含む。先端がキャビティ１３に臨むノズル３５は、バレル２４に形成された樹脂流入通路２９に連通する樹脂通路３８が形成されている。上述したように、バレル２４には樹脂流入通路２９に対して連通するチャンバ３１がその側方に画成され、射出プランジャ３６は、このチャンバ３１に対して摺動自在に嵌合し、チャンバ３１内に介在する樹脂をノズル３５の樹脂通路３８側に所定量ずつ圧送する。射出プランジャ３６は、減速機３９および図示しない動力伝達機構を介して射出・計量用モータ３７に機械的に連結されている。
【００３６】
従って、ロータ駆動モータ３２によるロータの回転と、射出・計量用モータ３７の逆転駆動による射出プランジャ３６の後退動作（図４中、右方向移動）とを組み合わせ、可塑化混練通路２６Ｐから樹脂流入通路２９へと導かれる樹脂をチャンバ３１内に収容する。この場合、ロータ２５の回転中心部から樹脂流入通路２９側に樹脂滞留阻止部３３が突出しているため、螺旋溝２６の内側端部２６Ｉへと流動して来る樹脂が樹脂滞留阻止部３３に案内されて樹脂流入通路２９へと滞留することなく円滑に送出されることとなる。しかる後、射出・計量用モータ３７の正転駆動による射出プランジャ３６の前進動作（図４中、左方向移動）によって、チャンバ内３０に収容された樹脂をノズル３５から金型ユニット１１のキャビティ１３内に射出することができる。
【００３７】
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による射出成形機の一実施形態の外観を表す立体投影図である。
【図２】図１に示した実施形態における主要部の内部構造を模式的に表す破断平面図である。
【図３】図１に示した実施形態における金型の部分の内部構造を模式的に表す破断正面図である。
【図４】図２に示した主要部をさらに抽出拡大した断面図である。
【図５】図２，図４に示した実施形態におけるロータの外観を表す立体投影図である。
【図６】図５に示したロータの正面図である。
【図７】図６中のVII−VII線に沿った矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  射出成形機
１１  金型ユニット
１１Ｓ  固定側金型
１１Ｍ  可動側金型
１２  型締め装置
１３  キャビティ
１４  樹脂計量射出装置
１５  樹脂材料可塑化送出装置
１６  ベース
１７  型締め用モータ
１８  可動側ダイプレート
１９  ボールねじ機構
１９Ａ  ボールねじ軸
１９Ｎ  ボールナット
２０  支柱
２１  エジェクタ装置
２２  固定側ダイプレート
２３  ケーシング
２４  バレル
２４Ｆ  一端面
２５  ロータ
２５Ｆ  端面
２６  螺旋溝
２６Ｐ  可塑化混練通路
２６Ｏ  外側端部
２６Ｉ  内側端部
２７  ロータ駆動手段
２８  加熱手段
２９  樹脂流入通路
３０  逆止め弁
３１  チャンバ
３２  ロータ駆動モータ
３３  樹脂滞留阻止部
３４  ホッパ
３５  ノズル
３６  射出プランジャ
３７  射出・計量用モータ
３８  樹脂通路
３９  減速機
【図１】
0005074167.tif 000002
【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】
0005074167.tif 000008