(57)【要約】      （修正有）【課題】バレル内に設けられたスクリューの回転により、バレル内でゴムもしくはプラスチックよりなる材料を軸方向に押し出す押出機と、押出された前記材料をギアの噛み合いにより、一定量で吐出するギアポンプとを具えたギアポンプ付押出機において、ギアポンプで吐出される前記材料を、その回転開始の直後から、確実に一定の吐出量で吐出することのできるギアポンプ付押出機を提供する。【解決手段】ギアポンプ３の駆動ピニオン４を、スクリュー２１とは独立して回転駆動されるよう構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレル内に設けられたスクリューの回転により、バレル内でゴムもしくはプラスチックよりなる材料を軸方向に押し出す押出機と、押出された前記材料をギアの噛み合いにより、一定量で吐出するギアポンプとを具え、ギアポンプは、駆動ピニオンと、駆動ピニオンに噛合して駆動される一以上の従動ピニオンと、バレルに固定して設けられこれらのピニオンを収容するギアケースとを具えたギアポンプ付押出機において、
前記駆動ピニオンを、前記スクリューとは独立して回転駆動されるよう構成してなるギアポンプ付押出機。
【請求項２】
前記ギアケースは、前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンの軸方向両側に微小隙間を介して配置され駆動ピニオン回転軸に直交して延在するそれぞれのサイドプレートと、これらのサイドプレートの間に設けられピニオンの半径方向外側の空間を閉止するケーシングとよりなり、
前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンの回転軸は、サイドプレートに固定して設けられ、
前記サイドプレートのうち、スクリューに近い側に位置する吸入側サイドプレートには、ゴム吸入口が、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が離隔する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に設けられ、スクリューから遠い側に位置する吐出側サイドプレートには、ゴム吐出口が、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が接近する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に設けられ、前記ゴム吸入口とゴム吐出口とはピニオンにより軸方向の連通を遮断されてなる請求項１に記載のギアポンプ付押出機。
【請求項３】
前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンのギアはハス歯に形成されてなる請求項１もしくは２に記載のギアポンプ付押出機。
【請求項４】
ゴム吸入口およびゴム吐出口の、駆動ピニオンと各従動ピニオンとの噛合部に近い側の、吸入側サイドプレート上および吐出側サイドプレート上に、それぞれ、材料噛み込み防止用凹部を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載のギアポンプ付押出機。
【請求項５】
前記ケーシングに冷却ジャケットを設けてなる請求項１〜４のいずれかに記載のギアポンプ付押出機。
【請求項６】
スクリューの回転と駆動ピニオンとの回転を制御する制御装置を備え、本制御装置を、駆動ピニオンの回転開始に先立って、スクリューの回転を開始する制御を行うよう構成してなる請求項１〜５のいずれかに記載のギアポンプ付押出機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムもしくはプラスチックよりなる材料を所定量計量して押し出すギアポンプ付押出機に関し、特に、ゴムの吐出量をギアポンプの駆動直後から定量に制御することのできるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ゴムもしくはプラスチック材料を一定量押し出すため、押出機の下流側に、スクリューの回転により駆動されるギアポンプを配置した装置が知られており（例えば、特許文献１参照。）、図１は、このようなギアポンプ付押出機を示す概念図であり、ギアポンプ付押出機９０は、バレル内に設けられたスクリュー９１の回転により、バレル９６内でゴムもしくはプラスチックよりなる材料を軸方向に押し出す押出機９８と、押出された前記材料をギアの噛み合いにより、定量だけ吐出するギアポンプ９９とを具え、ギアポンプ９９は、スクリュー９１と同心に配置された駆動ピニオン９２と、駆動ピニオン９２に噛合して駆動され一以上の従動ピニオン９３とを具えて構成され、押出機９８によって押し出された材料を一定流量で口金開口部９７から吐出するよう機能する。
【０００３】
上記の構成のギアポンプ式押出機９０は、ゴムやプラスチックを定量に押し出す押出機としては、機械部分の構成が簡易であり、また、スクリュー９１と駆動ピニオン９２とは同一の駆動源で駆動されることもあって、装置を安価に製作することができるという特長がある。
【特許文献１】特開２００５−２０１２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような構成のギアポンプ付押出機９０にあっては、スクリュー９１と駆動ピニオン９２とが同一の駆動源によって駆動されるため、スクリュー９１を一定の回転速度で回転した場合に、ギアポンプ９９によって吐出されるゴム量はギアの歯の寸法で定まる一定量に固定されるのに対比して、スクリュー９１によって押し出されるゴム量は、押し出されるゴムのその時々の粘弾性特性によって微妙に変化するため、スクリュー９１からギアポンプ９９内に押し出されるゴムの流量が変化することになる。このことは、ギアポンプ９９内のゴムの充填量が変化することを意味し、その結果、ギアポンプを一定速度で回転させたとしても、ゴムの吐出量を安定的に吐出することが難しくなり、特に、ギアポンプ９９を作動させた直後は、ギアポンプ９９内にゴムの充填率が低いことから、ギアポンプ９９の回転開始の直後から一定のゴム流量で吐出することのできる装置が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ギアポンプで吐出されるゴムもしくはプラスチックよりなる材料を、その回転開始の直後から、一定の吐出量で吐出することのできるギアポンプ付押出機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】
【０００６】
＜１＞は、バレル内に設けられたスクリューの回転により、バレル内でゴムもしくはプラスチックよりなる材料を軸方向に押し出す押出機と、押出された前記材料をギアの噛み合いにより、一定量で吐出するギアポンプとを具え、ギアポンプは、駆動ピニオンと、駆動ピニオンに噛合して駆動される一以上の従動ピニオンと、バレルに固定して設けられこれらのピニオンを収容するギアケースとを具えたギアポンプ付押出機において、
前記駆動ピニオンを、前記スクリューとは独立して回転駆動されるよう構成してなるギアポンプ付押出機である。
【０００７】
＜２＞は、＜１＞において、前記ギアケースは、前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンの軸方向両側に微小隙間を介して配置され駆動ピニオン回転軸に直交して延在するそれぞれのサイドプレートと、これらのサイドプレートの間に設けられピニオンの半径方向外側の空間を閉止するケーシングとよりなり、
前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンの回転軸は、サイドプレートに固定して設けられ、
前記サイドプレートのうち、スクリューに近い側に位置する吸入側サイドプレートには、ゴム吸入口が、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が離隔する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に設けられ、スクリューから遠い側に位置する吐出側サイドプレートには、ゴム吐出口が、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が接近する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に設けられ、前記ゴム吸入口とゴム吐出口とはピニオンにより軸方向の連通を遮断されてなるギアポンプ付押出機である。
【０００８】
＜３＞は、＜１＞もしくは＜２＞において、前記駆動ピニオンおよび従動ピニオンのギアはハス歯に形成されてなるギアポンプ付押出機である。
【０００９】
＜４＞は、＜１＞〜＜３＞のいずれかにおいて、ゴム吸入口およびゴム吐出口の、駆動ピニオンと各従動ピニオンとの噛合部に近い側の、吸入側サイドプレート上および吐出側サイドプレート上に、それぞれ、材料噛み込み防止用凹部を設けてなるギアポンプ付押出機である。
【００１０】
＜５＞は、＜１＞〜＜４＞のいずれかにおいて、前記ケーシングに冷却ジャケットを設けてなるギアポンプ付押出機である。
【００１１】
＜６＞は、＜１＞〜＜５＞のいずれかにおいて、スクリューの回転と駆動ピニオンとの回転を制御する制御装置を備え、この制御装置を、駆動ピニオンの回転開始に先立って、スクリューの回転を開始する制御を行うよう構成してなるギアポンプ付押出機である。
【発明の効果】
【００１２】
＜１＞によれば、駆動ピニオンを、前記スクリューとは独立して回転駆動されるよう構成したので、スクリューとギアポンプとの回転制御をそれぞれ独立して行うことができ、すなわち、ギアポンプ内には常にゴムが充填されている状態に制御することができ、ギアポンプの回転開始の直後から一定量のゴムを押し出すよう制御することができる。
【００１３】
＜２＞によれば、スクリューに近い側に位置する吸入側サイドプレートには、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が離隔する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に、ゴム吸入口が設けられ、スクリューから遠い側に位置する吐出側サイドプレートには、駆動ピニオンとそれぞれの従動ピニオンとの噛合部の、互いの歯が接近する側の、従動ピニオンの歯が通過する位置に、ゴム吐出口が設けられ、前記ゴム吸入口とゴム吐出口とはピニオンにより軸方向の連通を遮断されているので、スクリューの先端から軸方向に押出された材料は、駆動ピニオンと従動ピニオンとの噛み合い部付近で、従動ピニオンの歯と歯の間の谷間部分に入ったまま、駆動ピニオン中心軸心から一旦遠ざかったあと駆動ピニオン中心軸心に再接近し、駆動ピニオンと従動ピニオンとの噛み合い部付近で吐出され、このことによって、ゴム材料は、駆動ピニオンの歯と歯の間に流れることはなく、もし、駆動ピニオンを、このピニオンと噛合する駆動ギアを介して駆動した場合には、駆動ピニオンの歯と歯の間にはいったゴムが駆動ピニオンへの滑らかな動力伝達の支障となるべきところ、この問題を解消することができる。
【００１４】
＜３＞によれば、駆動ピニオンおよび従動ピニオンのギアをハス歯に形成したので、それらの回転に際して、材料を軸方向先端側に向かわせる成分の力を発生させることができ、材料の吸入および吐出を効率よく行うことができる。
【００１５】
＜４＞によれば、ゴム吸入口およびゴム吐出口の、駆動ピニオンと各従動ピニオンとの噛合部に近い側の、吸入側サイドプレート上および吐出側サイドプレート上に、それぞれ、材料噛み込み防止用凹部を設けたので、材料が噛合部に漏洩してそれぞれのピニオンを無理に変形させるのを防止することができ、また、材料の吸入側から吐出側への漏れを防いで、材料計量精度を高めることができる。
【００１６】
＜５＞によれば、ケーシングに冷却ジャケットを設けたので、材料の異常温度上昇を防止して、ゴムやけ等、材料の変質を抑えることができる。
【００１７】
＜６＞によれば、スクリューの回転と駆動ピニオンとの回転を制御する制御装置を備え、この制御装置を、駆動ピニオンの回転開始に先立って、スクリューの回転を開始する制御を行うよう構成したので、駆動ピニオンの回転開始の時点からギアポンプを、ゴムで充填された状態にすることができ、その結果、ギアポンプからゴムの吐出を開始した直後から、吐出ゴム量を一定に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図２は、この実施形態のギアポンプ付押出機の構成を模式的に示す模式図であり、図３は、そのギアポンプ部分を、回転軸線を通る断面で示す部分断面図、図４は、図３のＡ−Ａ断面図、図５は、ピニオン部分を示す斜視図、図６は、それぞれのサイドプレートを示す斜視図、図７は、ケーシングを示す斜視図、図８は、サイドプレート上に設けられた開口部、凹部の位置を、ピニオンに対応させて示す斜視図である。なお、以下の説明において、押出す材料をゴムとして説明するが、これがプラスチックであっても説明はそのまま適用することができる。
【００１９】
ギアポンプ付押出機１は、バレル２２内に設けられ、スクリュー駆動部３１によって駆動されるスクリュー２１の回転により、ゴムフィード口２７からフィードローラ２８により供給されたゴムＧを螺旋状に軸方向に押し出す押出機２と、スクリュー駆動部３１とは独立した駆動機構を構成するギアポンプ駆動部４１に駆動され、押出されたゴムＧをギアの噛み合いにより一定嚠喨で吐出するギアポンプ３とを具える。
【００２０】
ギアポンプ３は、駆動ピニオン４と、駆動ピニオン４に噛合して駆動され、駆動ピニオン回転軸線Ｌと平行な軸の周りを回転する一以上の従動ピニオン５と、バレル２２に固定して設けられ、これらのピニオン４、５を収容するギアケース１１とを具える。
【００２１】
スクリュー２１は、スクリュー駆動部３１によって駆動され、スクリュー駆動部３１は、図２に例示するように、スクリュー駆動用モータ３２と、その出力を変速し駆動トルクを高めるスクリュー駆動用減速機３３と、その回転出力を、スクリュー２１に伝達するスクリュー駆動力伝達チェーン３４と、これに噛み合う駆動側スプロケット３５Ａおよび従動側スプロケット３５Ｂとで構成されるが、本発明におけるスクリュー駆動部は、この構成に限定されるものではない。
【００２２】
一方、駆動ピニオン４は、ギアポンプ駆動部４１によって駆動され、ギアポンプ駆動部４１は、例えば、図２に示すように、ギアポンプ駆動用モータ４２と、その出力を変速し駆動トルクを高めるギアポンプ駆動用減速機４３と、その回転出力を、スクリュー２１に伝達するギアポンプ駆動力伝達チェーン４４と、これに噛み合う駆動側スプロケット４５Ａおよび従動側スプロケット４５Ｂと、同軸上に配置された従動側スプロケット４５Ｂに直結されるとともに駆動ピニオン４と噛合する駆動力伝達ギア４６とで構成されるが、本発明におけるギアポンプ駆動部についても、この構成に限定されるものではない。
【００２３】
また、スクリュー２１、および、ギアポンプ３の回転数を制御するには、これらを駆動するスクリュー駆動用モータ３２、および、ギアポンプ駆動用モータ４２の回転数をそれぞれ制御して行うが、それらのモータの回転制御は、これらの回転を制御する制御装置５０からの指令に基づいて制御される。
【００２４】
そして、ギアケース１１は、それらのピニオン４、５の軸方向両側に微小隙間を介して配置され駆動ピニオン４の回転軸線Ｌに直交して延在するそれぞれのサイドプレート１２、１３と、これらのサイドプレート１２，１３の間に設けられピニオン４，５の半径方向外側の空間を閉止するケーシング１４とよりなり、駆動ピニオン４の回転軸１５および従動ピニオン５の回転軸１６は、サイドプレート１２，１３に固定して設けられ、前記サイドプレート１２，１３のうち、スクリュー２１に近い側に位置する吸入側サイドプレート１２には、駆動ピニオン４とそれぞれの従動ピニオン５との噛合部の、互いの歯が離隔する側の、従動ピニオン５の歯が通過する位置に、ゴム吸入口１２ａが設けられ、一方、スクリュー２１から遠い側に位置する吐出側サイドプレート１３には、駆動ピニオン４とそれぞれの従動ピニオン５との噛合部の、互いの歯が接近する側の、従動ピニオン５の歯が通過する位置に、ゴム吐出口１３ａが設けられ、そして、前記ゴム吸入口１２ａとゴム吐出口１３ａとは、ピニオン４、５により軸方向の連通を遮断されて構成される。
【００２５】
また、吐出側サイドプレート１３の、スクリュー２１から遠い側には、口金開口部２５を有するヘッド２４が取り付けられ、吐出側サイドプレート１３との間に、ゴム製流室２６を形成する。
【００２６】
以上のように構成されたギアポンプ付押出機１において、スクリュー２１の回転により軸方向先端側に押出されたゴムＧは、吸入側サイドプレート１２の吸入口１２ａを通ってギアケース１１内に入り、従動ピニオン５の歯と歯の間の谷間部分に押し込まれる。谷間部分に押し込まれたゴムＧは、従動ピニオン５の自転に伴って、一旦、駆動ピニオン４から離隔する方向に運ばれ、ギアケース１１の半径方向最外側を通って折り返したあと、駆動ピニオン４に接近し、従動ピニオン５が、駆動ピニオン４と噛合し始める位置に達すると、噛み合いの作用により、ゴムＧは谷間部分から掻き出され、掻き出されたゴムＧは吐出口１３ａを通ってギアケース１１から出てゴム製流室２６に入り、口金開口部２５を通って所定の断面形状で押出される。
【００２７】
ここで、ゴムＧが、駆動ピニオン４の歯と歯の間ではなく、従動ピニオン５の歯と歯の間の間に押し込まれて移動することは、図示のように、駆動ピニオン４と噛合する駆動力伝達ギア４６を介して駆動力が伝達される場合には、必要な要件であり、これは、もし、駆動ピニオン４の歯と歯の間に入ったならば、滑らかな駆動が阻害され、また、駆動系統におけるゴムの漏れを防止する措置を講じる必要が生じるからである。
【００２８】
ここで、それぞれのサイドプレート１２、１３に設けられた吸入口１２ａおよび吐出口１２ｂに対向する位置にゴムＧをスムースに通過させるための切欠が、ケーシング１４に設けられ、図７の符号１４ａはこの切欠を表す。また、図８（ａ）は吸入側サイドプレート１２に設けられた吸入口１２ａおよび噛み込み防止用凹部の位置を、ピニオンに対応させて示す斜視図であり、図中、１２ａ１は、吸入口１２ａに対応する部分、１２ｂ１は噛み込み防止用凹部に対応する部分を示す。同様にして、図８（ｂ）は、吐出側サイドプレート１３に設けられた吐出口１３ａおよび噛み込み防止用凹部の位置を、ピニオンに対応させて示す斜視図であり、図中、１３ａ１は、吐出口１３ａに対応する部分、１２ｂ１は噛み込み防止用凹部に対応する部分を示す。
【００２９】
また、駆動ピニオン４および従動ピニオンの歯はハス歯とするのがよく、このことにより、効率よくゴムＧを吸入および吐出することができる。
【００３０】
また、バレル２２およびケーシング１４の半径方向外側には、ゴムＧの流動に伴って発生する熱を冷却する冷却ジャケット１９がそれぞれ配設され、これらの冷却ジャケット１９は、並列もしくは直列に接続することができる。
【００３１】
このように構成されたギアポンプ付押出機１は、スクリュー２１とギアポンプ３とが独立に駆動されるので、スクリュー２１を、ギアポンプ３より先に始動することによって、ギアポンプ３を駆動したときには、ギアポンプ内がゴムで充満された状態にすることができ、このことによって、温度等の外部環境によって変化するゴムの粘弾性の影響を受けることなく、ギアポンプ駆動開始の直後から一定の流量のゴム量を押し出すことができる。
【００３２】
そして、ギアポンプ付押出機から押し出されたゴムリボンをタイヤ成型ドラム上で巻回して既に形成済みのタイヤ構成部材上に、ゴム部材を貼り付ける場合には、タイヤ一本分のゴム部材を形成するたびに、ギアポンプ付押出機の駆動を開始し、もしくは、停止するので、全押出時間に占める駆動直後の時間の割合が大きく、ギアポンプ駆動開始の直後から一定の流量のゴム量を押し出す機能は特に重要である。
【００３３】
また、スクリューの押出能力と、ギアポンプの吐出能力とが拮抗している場合には、スクリューの押出量がわずか減少しても、ギアポンプの吐出量が減少することを意味し、この場合にも吐出量の時間変動を発生させ、押し出されるゴム製品の寸法をばらつかせてしまうことになるので、スクリューの押出能力がゴムの吐出能力を常に上回っているように制御する必要がある。
【００３４】
しかし、実際には、ゴムの粘弾性特性により、スクリューの押出能力が変化するので、もし、従来技術のように、スクリューの回転数とギアポンプの回転数の比が固定されていたならば、ゴム種に応じてこの条件を満足させるようにするのは難しいが、本発明においては、スクリューとギアポンプの回転数は相互に独立に選択することができるので、ゴム種に関係なく上記条件を満足するようそれらの回転数を設定することができる。
【００３５】
具体的にそれらの回転数や駆動開始のタイミングを制御するには、制御装置５０を用いておこない、制御装置５０から、スクリュー駆動用モータ３２、および、ギアポンプ駆動用モータ４２にそれらの回転数や駆動開始のタイミングを制御する信号を出力することによって行うことができる。
【００３６】
図１１は、ギアポンプ３を駆動した直後のギアポンプ３からのゴムの吐出量の変化を示すグラフであり、曲線Ａは、実施例として、本実施形態のギアポンプ付押出機によって駆動された場合の吐出量変化を表し、一方、曲線Ｂは、従来例として、駆動ピニオン４がスクリュー２１に直結されて、駆動ピニオン４が、スクリューと同じ駆動系によって駆動されている場合の吐出量変化を表す。図から明らかなように、従来例は、所定の吐出量に到達するのに長い時間を要しているのに対して、本実施形態に対応する曲線Ｂは、その半分の時間で駆動直後に所定の吐出量に到達できることを表している。
【００３７】
また、ギアポンプ駆動開始時の、スクリューのヘッド圧（吐出側圧力）は、従来例においては、3.3MPaであったのに対して、実施例においては、10MPaであり、このことによって、実施例の場合には、ギアポンプ駆動開始にはすでにギアポンプ内には十分なゴムが充填されていたことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明のゴム用ギア式押出機は、種々のタイヤに対するゴム構成部材の帯状ゴムを押し出すのに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来のギアポンプ付押出機の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態のギアポンプ付押出機の構成を示す模式図である。
【図３】本発明に係る実施形態のギアポンプ付押出機を、スクリュー回転軸線を通る平面において示す部分断面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ矢視に対応する部分断面図である。
【図５】ピニオン部分を示す斜視図である。
【図６】それぞれのサイドプレートを示す斜視図である。
【図７】ケーシングを示す斜視図である。
【図８】サイドプレート上に設けられた開口部、凹部の位置を、ピニオンに対応させて示す斜視図である。
【図９】ギアポンプの駆動直後からのゴムの吐出量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１    ギアポンプ付押出機
２    押出機
３    ギアポンプ
４    駆動ピニオン
５    従動ピニオン
１１    ギアケース
１２    吸入側サイドプレート
１２ａ    吸入口
１２ａ１    吸入口に対応するピニオン部分
１２ｂ１    噛み込み防止凹部に対応するピニオン部分
１３    吐出側サイドプレート
１３ａ    吐出口
１３ａ    吐出口に対応するピニオン部分
１３ｂ１    噛み込み防止凹部に対応するピニオン部分
１４    ケーシング
１４ａ    ケーシング上の切欠
１５    駆動ピニオンの回転軸
１６    従動ピニオン４の回転軸
１９    冷却ジャケット
２１    スクリュー
２２    バレル
２４    ヘッド
２５    口金開口部
２６    ゴム製流室
２７    ゴムフィード口
２８    フィードローラ
３１    スクリュー駆動部
３２    スクリュー駆動用モータ
３３    スクリュー駆動用減速機
３４    スクリュー駆動力伝達チェーン
３５Ａ    駆動側スプロケット
３５Ｂ    従動側スプロケット
４１    ギアポンプ駆動部
４２    ギアポンプ駆動用モータ
４３    ギアポンプ駆動用減速機
４４    ギアポンプ駆動力伝達チェーン
４５Ａ    駆動側スプロケット
４５Ｂ    従動側スプロケット
４６    駆動力伝達ギア
【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】
2009006607.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009006607.tif 000011