(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、該シリンダに圧縮空気を給排する空気圧回路とを有するロック付エアクッションシリンダ装置において、
上記シリンダが、ピストンで区画された一対の圧力室と、該一対の圧力室に上記ピストンを駆動するための圧縮空気を給排する給排ポートと、上記給排ポートよりもストロークエンド寄りに排気口を設け、上記排気口と上記給排ポートの配管との間に、上記圧力室から排出される排気の流量を制限することによってピストンをストロークエンド付近で緩衝的に停止させる速度調整手段を設けてなるエアクッション機構と、ロックポートからロック用圧力室に圧縮空気を供給することにより上記ピストンに連結したピストンロッドのロックを解除し、排気によりロックするロック機構とを有し、
上記空気圧回路が、上記給排ポートをチェック弁と絞り機構からなるスピード調整手段を介して駆動用電磁弁にそれぞれ接続する第１及び第２の配管と、上記ロックポートを、排気を制限するチェック弁と絞り機構とを並列配置した配管を介して上記第１または第２の配管に接続する第３の配管とを有しており、
上記空気圧回路は、一方の圧力室に圧縮空気を供給したときに、第３の配管を介してロック用圧力室にも圧縮空気が供給され続け、他方の圧力室に圧縮空気を供給したときには、上記一方の圧力室の排気の圧力が上記スピード調整手段の絞り機構の存在によって第３の配管に背圧として作用し、ロック用圧力室の圧力低下が抑制され、ピストンがストロークエンドに近づいて給排ポートを閉じても、第３の配管の絞り機構が排気の流れを抑制して、ピストンがストロークエンドに達するまでロッドのロックを解除しないものとして構成されている、
ことを特徴とするロック付エアクッションシリンダ装置。
【請求項２】
上記ロック機構が、ピストンロッドに外嵌し、ロック用圧力室への圧縮空気の供給により非ロック位置に復帰するロックリングと、該ロックリングをピストンロッドに係合する傾斜方向に付勢するブレーキスプリングとから成る、
ことを特徴とする請求項１に記載のロック付エアクッションシリンダ装置。
【請求項３】
上記第３の配管の絞り機構を可変絞りとした、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のロック付エアクッションシリンダ装置。
【請求項４】
上記第３の配管におけるチェック弁と絞り機構の並列配置部よりもロックポート側にバッファタンクを設けた、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロック付エアクッションシリンダ装置。
【請求項５】
バッファタンクを、第３の配管から分岐した第４の配管に、絞り機構を介して設けた、
ことを特徴とする請求項４に記載のロック付エアクッションシリンダ装置。
【請求項６】
上記チェック弁、絞り機構、バッファタンクのいずれか１つ以上をシリンダに内蔵させた、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のロック付エアクッションシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアクッション機構及びロック機構を備えたシリンダと、該シリンダに圧縮空気を給排する空気圧回路とを有するロック付エアクッションシリンダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６及び図７は、従来のロック付エアクッションシリンダ装置を概念的に示す図である。
図６に示すロック付シリンダ装置は、シリンダ１０２とそれに圧縮空気を給排する空気圧回路１０５とを有し、該シリンダ１０２におけるピストン１０３で区画された一対の圧力室１１１，１１２に、上記ピストン１０３を駆動するための圧縮空気を給排するヘッド側給排ポート１２１及びロッド側給排ポート１２２を設け、また、シリンダのヘッド側にはエアクッション機構１０９を、シリンダのロッド側には、ロック機構１０６を備えている。
【０００３】
上記エアクッション機構１０９は、ピストン１０３側に設けたクッションリング１６１をストロークエンドの手前でシリンダ１０２内のクッションパッキン１６２に嵌入させることによって圧縮空気の排出通路を塞ぎ、この圧縮空気を絞り弁１６３を通して排出することにより、ピストン背圧で減速力を発揮するものである。上記絞り弁１６３にはチェック弁１６４が並列に配置される。
また、上記ロック機構１０６は、ロックポート１２５からロック用圧力室１１３への圧縮空気の供給によりピストンロッド１０４に外嵌したロックリング１０７を非ロック位置に復帰させ、圧縮空気の排出時にブレーキスプリング１０８の付勢力でロックリング１０７を傾斜させ、それをピストンロッド１０４に係合させてロックするものである。
【０００４】
上記シリンダ１０２に接続される空気圧回路１０５は、上記給排ポート１２１，１２２をそれぞれスピードコントローラ１３１を有する配管１４１，１４２を介して３位置プレッシャセンタ電磁弁１５７に接続すると共に、エアクッション機構１０９側の配管１４１に供給圧を調整するチェック弁付減圧弁１５９を設け、また、上記ロック用圧力室１１３のロックポート１２５を、配管１４５を介して２位置電磁弁１５８に接続し、上記３位置プレッシャセンタ電磁弁１５７及び２位置電磁弁１５８を減圧弁１５６を有する配管１４６を介して空気圧源１５５に接続している。
上記スピードコントローラ１３１は、チェック弁１３５と可変絞り１３６とを並列配置することにより構成され、ロック付エアクッションシリンダ装置の速度をコントロールする速度調整手段を構成している。
【０００５】
このロック付エアクッションシリンダ装置は、シリンダを中間位置で停止させることができるが、ロックを開放するための電磁弁１５８とシリンダを停止時にバランスさせるための３位置プレッシャセンタ電磁弁１５７の合計２個の電磁弁が必要であり、さらにチェック弁付減圧弁１５９も必要であるため、シリンダ１０２に圧縮空気を給排する空気圧回路１０５が複雑になり、しかも部品点数が多くコスト高であるという問題がある。
しかるに、片方向ロック付シリンダ装置で中間停止を必要としない場合には、図７に示すように、ロックポート１２５と給排ポート１２１側配管１４１とをバイパス配管することにより、上記図６の例に比して回路構成の簡略化を図ることができる。
【０００６】
図７に示すロック付エアクッションシリンダ装置１０１は、シリンダ１０２とそれに圧縮空気を給排する空気圧回路１０５とを有し、該シリンダ１０２には、ピストン１０３で区画された一対の圧力室１１１，１１２に圧縮空気を給排する給排ポート１２１，１２２を設け、また、ヘッド側及びロッド側にエアクッション機構１１０を、更にロッド側にロック機構１０６を設けている。該ロック機構１０６自体の構造は、図６の場合と変わるところがない。
【０００７】
上記エアクッション機構１１０は、シリンダ１０２の給排ポート１２１，１２２をストロークエンドから若干離れたクッション動作開始位置に開口させ、クッション用エアを排気する排気口１２３，１２４をそれぞれストロークエンドに設けて、それらと上記給排ポート１２１，１２２との間に、チェック弁１３７と可変絞り１３８とを並列配置した速度調整手段１３２を設け、ピストン１０３の外周面に、ピストン１０３がストロークエンドに達したときに、給排ポート１２１，１２２の開口を越えない位置と、該開口を越えるが排気口１２３，１２４を越えない位置とに、ピストンパッキン１０３ａ、１０３ｂをそれぞれ設けたものである。
【０００８】
また、この例の空気圧回路１０５は、給排ポート１２１，１２２をそれぞれスピードコントローラ１３１を有する配管１４１，１４２を介して２位置電磁弁１５１に接続し、また、ロック用圧力室１１３に圧縮空気を給排する上記ロックポート１２５を、配管１４５を介して上記配管１４１のスピードコントローラ１３１より給排ポート１２１側に接続し、更に、上記２位置電磁弁１５１は減圧弁１５６を有する配管１４６を介して空気圧源１５５に接続している。
【０００９】
このロック付エアクッションシリンダ装置では、上記ヘッド側の圧力室１１１に圧縮空気を供給してピストン１０３を前進方向（ロッド側の方向）に作動する際には配管１４５を介してロック用圧力室１１３にも圧縮空気が供給され、ロックが解除された状態になり、一方、上記ロッド側の圧力室１２２に圧縮空気を供給すると同時にヘッド側の圧力室１１１から圧縮空気を排出させ、ピストン１０３を後退方向（ヘッド側の方向）に作動する際には、ヘッド側の圧力室１１１の背圧によりロック用圧力室１１３の圧力低下が遅れるため、ピストン１０３の作動中はロックが解除された状態になる。
そして、ピストン１０３に連結したピストンロッド１０４がストロークエンドに達すると、ヘッド側の圧力室１１１及びロック用圧力室１１３の圧力が低下し、ロックされた状態となる。
【００１０】
したがって、ピストン１０３に連結したピストンロッド１０４がストロークエンドに達すると、該ピストンロッド１０４がロックされ、中間停止はできないが、２位置電磁弁を１個しか必要としないため、図６の場合に比して空気圧回路１０５が簡単である。
しかし、ピストン１０３に連結したピストンロッド１０４がストロークエンドに近づいてクッション行程にはいると、すなわち、ピストンパッキン１０３ａが排気側のポート１２１を乗り越えると、圧力室１１１内の圧縮空気が排気口１２３のみから速度調整手段１３２を介して上記配管１４１へ徐々に排出され、それに伴ってロック用圧力室１１３の圧力も急激に低下し、スティックスリップや振動が起きたり、内蔵されているロックリング１０７やピストンロッド１０４が摩耗するという問題があり、それらを避けるための調整が必要になる。
なお、エアクッション機構１１０が図６のような構成を備えている場合も同様である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、このような問題点を解決し、部品点数が少ない簡単な空気圧回路を有するものでありながら、スティックスリップや振動が起きたり、内蔵されているロックリングやピストンロッドが摩耗することがない、ロック付エアクッションシリンダ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明のシリンダ装置は、シリンダと、該シリンダに圧縮空気を給排する空気圧回路とを有するロック付エアクッションシリンダ装置において、上記シリンダが、ピストンで区画された一対の圧力室と、該一対の圧力室に上記ピストンを駆動するための圧縮空気を給排する給排ポートと、上記給排ポートよりもストロークエンド寄りに排気口を設け、上記排気口と上記給排ポートの配管との間に、上記圧力室から排出される排気の流量を制限することによってピストンをストロークエンド付近で緩衝的に停止させる速度調整手段を設けてなるエアクッション機構と、ロックポートからロック用圧力室に圧縮空気を供給することにより上記ピストンに連結したピストンロッドのロックを解除し、排気によりロックするロック機構とを有し、上記空気圧回路が、上記給排ポートをチェック弁と絞り機構からなるスピード調整手段を介して駆動用電磁弁にそれぞれ接続する第１及び第２の配管と、上記ロックポートを、排気を制限するチェック弁と絞り機構とを並列配置した配管を介して上記第１または第２の配管に接続する第３の配管とを有しており、上記空気圧回路は、一方の圧力室に圧縮空気を供給したときに、第３の配管を介してロック用圧力室にも圧縮空気が供給され続け、他方の圧力室に圧縮空気を供給したときには、上記一方の圧力室の排気の圧力が上記スピード調整手段の絞り機構の存在によって第３の配管に背圧として作用し、ロック用圧力室の圧力低下が抑制され、ピストンがストロークエンドに近づいて給排ポートを閉じても、第３の配管の絞り機構が排気の流れを抑制して、ピストンがストロークエンドに達するまでロッドのロックを解除しないものとして構成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明のロック付エアクッションシリンダ装置は、上記ロック機構を、ピストンロッドに外嵌し、ロック用圧力室への圧縮空気の供給により非ロック位置に復帰するロックリングと、該ロックリングをピストンロッドに係合する傾斜方向に付勢するブレーキスプリングとによって構成することができ、それによって、上記ロック用圧力室の圧力が低下すると、ブレーキスプリングの付勢力によるロックリングの傾斜でピストンロッドがロックされ、上記ロック用圧力室の圧力が大きくなると、該圧力により上記ブレーキスプリングの付勢力に抗してロックリングが反傾斜方向に押し付けられ、上記ピストンロッドのロックが解除される。
【００１４】
また、上記ロック付エアクッションシリンダ装置においては、第３の配管の絞り機構を可変絞りとするのが適切である。
更に、上記第３の配管におけるチェック弁と絞り機構の並列配置部よりもロックポート側にバッファタンクを設け、あるいは、該バッファタンクを、第３の配管から分岐した第４の配管に、絞り機構を介して設けることができる。
また、上記チェック弁、絞り機構、バッファタンクのいずれかまたはその複数を上記シリンダに内蔵させるのが好ましい。
【００１５】
上記構成を有するロック付エアクッションシリンダ装置は、シリンダに圧縮空気を給排する上記空気圧回路が、上記ロックポートをチェック弁と絞り機構とを並列配置した第３の配管を介して上記第１または第２の配管に接続しているため、ピストンに連結したピストンロッドがストロークエンドに近づいてエアクッション機構が作動しても、ロック用圧力室の圧力が急激に低下することがなく、ロック解除状態が維持される。
したがって、部品点数が少ない簡単な空気圧回路を有するものでありながら、スティックスリップや振動が起きたり、内蔵されているロックリングやピストンロッドが摩耗することがない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るロック付エアクッションシリンダ装置の一実施例として、ピストンロッドの後退端において、それが前進方向に移動するのをロックする（以下、これを前進方向ロックという。）ようにしたロック付エアクッションシリンダ装置を概念的に示すものである。
該ロック付エアクッションシリンダ装置１は、シリンダ２と、該シリンダ２に圧縮空気を給排する空気圧回路５とを有している。該シリンダ２は、ピストン３で区画されたヘッド側圧力室１１及びロッド側圧力室１２と、該一対の圧力室１１，１２に上記ピストン３を駆動するための圧縮空気を給排するヘッド側給排ポート２１及びロッド側給排ポート２２と、ヘッド側及びロッド側に設けたエアクッション機構１０と、上記シリンダ２のロッド側に設けたロック機構６とを備えている。
【００１７】
上記エアクッション機構１０は、上記シリンダ２のヘッド側給排ポート２１及びロッド側給排ポート２２よりもストロークエンド寄りに、クッション用エアを排気する排気口２３，２４をそれぞれ設け、該排気口２３，２４と上記給排ポート２１，２２の配管との間に、チェック弁３７と可変絞り３８とを並列配置した速度調整手段３２を設け、ピストン３の外周面には、ピストン３がストロークエンドに達したときに給排ポート２１，２２の開口を越えない位置と、給排ポート２１，２２の開口を越えるが排気口２３，２４を越えない位置にピストンパッキン３ａ、３ｂをそれぞれ設けている。ストロークエンドにおいてピストンパッキン３ａまたは３ｂが給排ポート２１，２２の開口を越える位置が、クッション動作を開始する位置であり、給排ポート２１，２２の開口はそのような位置に設けられる。
【００１８】
上記速度調整手段３２は上記シリンダ２に内蔵させることもできるが、速度調整手段３２をチェック弁３７と可変絞り３８を並列配置したシリンダ２の外側の配管４３、４４で構成し、上記排気口２３，２４と給排ポート２１，２２とを該配管４３、４４を介してそれぞれ接続させても良い。
【００１９】
上記ロック機構６は、ピストンロッド４に外嵌し、ロックポート２５からロック用圧力室１３への圧縮空気の供給によりピストンロッドの軸線に対して直交する方向（非ロック位置）に起立復帰するロックリング７と、該ロックリング７のピストンロッド４が貫通する孔の内周を該ピストンロッドに圧接係合する傾斜方向に付勢するブレーキスプリング８とを備えている。
したがって、上記ロックリング７は、配管４５を通してロック用圧力室１３の圧縮空気が排気されると、圧力室１３の圧力が低下するため、上記ブレーキスプリング８の付勢力により傾斜方向に押し付けられて上記ピストンロッド４をロックし、上記配管４５を介して圧縮空気がロック用圧力室１３に供給されると、圧力室１３の圧力によりロックリング７がブレーキスプリングの付勢力に抗して反傾斜方向に押し付けられ、ピストンロッド４に対しほぼ直角になり、その結果、ピストンロッド４とロックリング７の間にクリアランスができるため、ピストンロッド４のロックが解除される。
【００２０】
上記空気圧回路５は、上記ヘッド側給排ポート２１及びロッド側給排ポート２２を、チェック弁３５と可変絞り３６とを並列配置したスピードコントローラ３１を有する配管４１，４２を介して２位置電磁弁５１にそれぞれ接続し、また、上記ロックポート２５をチェック弁６１と固定絞り６２とを並列配置した配管４５を介して上記配管４１の上記スピードコントローラ３１より給排ポート２１側に接続し、また、上記２位置電磁弁５１を減圧弁５６を有する配管４６を介して空気圧源５５に接続している。
【００２１】
上記構成を有するロック付エアクッションシリンダ装置１は、２位置電磁弁５１及びスピードコントローラ３１を有する第１の配管４１を介してヘッド側の圧力室１１に圧縮空気を供給すると、該圧縮空気は上記第１の配管４１及び上記第３の配管４５のチェック弁６１を介してロック用圧力室１３にも供給されるため、ピストンロッド４のロックが解除された状態になり、ピストン３はロッド側方向に作動し、ロッド側の圧力室１２の圧縮空気は第２の配管４２、スピードコントローラ３１の可変絞り３６及び上記２位置電磁弁５１を介して大気に排出される。
【００２２】
第２の配管４２を介してロッド側の圧力室１２へ圧縮空気を供給すると、ヘッド側の圧力室１１の排気が第１の配管４１、スピードコントローラ３１の可変絞り３６及び２位置電磁弁５１を介して大気に排出され、ロック用圧力室１３も固定絞り６２を有する第３の配管４５を介して第１の配管に接続されるが、圧力室１１からの排気の圧力が可変絞り３６の存在によって急速に低下することなく、第３の配管４５に背圧として作用するため、ロック用圧力室１３の圧力低下が暫時抑制され、その圧力室１３の圧力が大きい間はピストンロッド４のロックが解除された状態になり、ピストン３はヘッド側方向に作動する。
ピストン３がストロークエンドに近づいて、クッションパッキンを兼ねるピストンパッキン３ｂが排気側の給排ポート２１を乗り越えると、該給排ポート２１と圧力室１１が遮断され、圧力室１１内の圧縮空気は排気口２３のみから速度調整手段３２の可変絞り３８を介して配管４１へ制限的に排出されるため、エアクッション機能が働くと共に上記配管４１における固定絞り６２の背圧が急激に低下する。
【００２３】
しかし、圧力室１３は、チェック弁６１と固定絞り６２とを並列配置した配管４５を介して上記配管４１に接続されているため、ヘッド側給排ポート２１がピストンパッキン３ｂで塞がれて配管４１の圧力が低下した場合でも、第３の配管４５のチェック弁６１が排気の流れを遮断し、ロック用圧力室１３の排気は第３の配管４５の固定絞り６２を介して少量ずつ配管４１へ流出するので、ロック用圧力室１３の圧力が急激に低下することはない。
【００２４】
そして、ピストン３に連結したピストンロッド４がエアクッション作用を受けながらストロークエンドに達したときには、ロック用圧力室１３の排気が固定絞り６２を介して流出し、圧力室１３の圧力が低下するため、ロック機構が作動した状態となる。
このように、上記ロック付エアクッションシリンダ装置１は、ピストンロッド４がストロークエンドに近づいてエアクッション機能が作動する際に、ロック用圧力室１３の圧力が急激に低下することがないため、スティックスリップや振動が起きたり、内蔵されているロックリングやピストンロッドが摩耗するようなことがない。
【００２５】
図１に示すロック付エアクッションシリンダ装置１のエアクッション機構１０は、図７に示すエアクッション機構１１０と同様のものであり、クッションリングがないためにシリンダ全長を短く抑えることができる。
しかし、本発明に用いられるエアクッション機構は、図１や図７に示すクッションリングがないタイプのエアクッション機構に限定されるものではなく、図６に示すようなクッションリング式のエアクッション機構を用いることもできる。
【００２６】
また、図１に示すロック付エアクッションシリンダ装置１は、前記前進方向ロックのタイプのものであるが、図２に示すような、ピストンロッドが後退する方向に移動するのをロックするタイプ（後退方向ロック）とすることもできる。
前進方向ロックタイプのロック付エアクッションシリンダ装置は、図１に示すように、ロックリング７が傾斜する方向にピストンロッドが動こうとするのをロックしており、ロックポート２５は配管４５を介してヘッド側給排ポート２１に接続されているが、後退方向ロックのタイプのシリンダ装置では、ピストンロッドが後退する方向に移動するのをロックするため、図２に示すように、ロックリング７の傾斜の向きが前進方向ロックのタイプと逆になり、ロックポート２５は配管４５を介してロッド側給排ポート２２に接続される。
【００２７】
図２に示す後退方向ロックのタイプのシリンダ装置におけるその他の構成は、図１に示す前進方向ロックのタイプのシリンダ装置と同じであるから、図に同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
なお、図２に示すエアクッションシリンダ装置では、クッションリングがないタイプのエアクッション機構を用いているが、図６に示すようなクッションリング式のエアクッション機構を用いることも当然可能である。
【００２８】
図３は、本発明の別の実施例を概念的に示す図であり、図１に示す第３の配管４５の固定絞り６２の代わりに、可変絞り６３を用いている。
図４は、本発明の更に別の実施例を概念的に示す図であり、図３に示すチェック弁６１と可変絞り６３とを並列配置した配管を有する第３の配管４５において、上記チェック弁６１と可変絞り６３とを並列配置した配管とロックポート２５との間にバッファタンク６４を設けている。
図５は、本発明の更に別の実施例を概念的に示す図であり、図３に示すチェック弁６１と可変絞り６３とを並列配置した配管を有する第３の配管４５において、上記チェック弁６１と可変絞り６３とを並列配置した配管とロックポート２５との間の配管から第４の配管４７を分岐させ、該配管４７に固定絞り６５を介してバッファタンク６６を設けている。なお、該固定絞り６５に代えて可変絞りを用いてもよい。
【００２９】
これらの図３〜図５の実施例によれば、可変絞り６３や、バッファタンク６４，６６によりロック用圧力室１３からの排気による該タンク１３の圧力低下を調整でき、結果的にロック機構６の作動時点を調整できるので、クッション機構との関連においてロック機構の動作を安定化させることができる。
図３〜図５に示す実施例の他の構成及び作用は、図１に示す実施例と同じであるから、図に同一の符号を伏して、詳細な説明は省略する。
図３〜図５に示す実施例としては、図１に示す前進方向ロックのタイプのロック付エアクッションシリンダ装置を示しているが、図２に示す後退方向ロックのタイプのシリンダ装置とすることもできる。
また、図１〜図５に示す実施例におけるチェック弁６１、絞り６２、６３，６５、バッファタンク６４、６６、配管４７等は、上記シリンダ２の外に設けてもよいし、あるいはこれらの機器のいずれか１つ以上（全部の場合も含む）を上記シリンダ２に内蔵させてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明のロック付エアクッションシリンダ装置によれば、部品点数が少ない簡単な空気圧回路を有するものでありながら、スティックスリップや振動が起きたり、内蔵されているロックリングやピストンロッドが摩耗することがない、ロック付エアクッションシリンダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロック付エアクッションシリンダ装置の一実施例をシンボルマークによって概念的に示す構成図である。
【図２】別の実施例を概念的に示す構成図である。
【図３】更に他の実施例を概念的に示す構成図である。
【図４】同、別の実施例を概念的に示す構成図である。
【図５】同、別の実施例を概念的に示す構成図である。
【図６】従来のロック付エアクッションシリンダ装置を概念的に示す構成図である。
【図７】従来の他のロック付エアクッションシリンダ装置を概念的に示す構成図である。
【符号の説明】
１    ロック付エアクッションシリンダ装置
２    シリンダ
３    ピストン
４    ピストンロッド
５    空気圧回路
６    ロック機構
１０    エアクッション機構
１１    ヘッド側圧力室
１２    ロッド側圧力室
１３    ロック用圧力室
２１    ヘッド側給排ポート
２２    ロッド側給排ポート
２５    ロックポート
３１    スピードコントローラ
４１    第１の配管
４２    第２の配管
４５    第３の配管
５１    ２位置電磁弁
【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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