(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロバーバル機構とこのロバーバル機構に案内されて負荷された荷重を電磁部に伝達する荷重伝達用ビームとを有し、荷重受容部と機構固定部との間に空間部が形成されることによりロバーバルとして作動する部分が形成された一体型のロバーバル機構部を有する電子秤において、荷重伝達用ビームと、この荷重伝達用ビームの支点となる部材及び力点となる部材とを有し、一体型ロバーバル機構部の固定部により当該一体型ロバーバル機構部は支持部材により片持に支持され、一体型ロバーバル機構部の空間部の上下に薄肉部が形成されることによって、当該一体型ロバーバル機構部の固定部と荷重受容部との間にロバーバル部が介在形成され、このロバーバル部の空間に対しては固定部から荷重受容部に向かって半島状に支点取付部が展出し、当該支点取付部はロバーバル部の側部外側に展出しかつロバーバル部の長手方向に沿って形成された梁状部を有することによりロバーバル部よりも幅広に形成され、前記荷重伝達用ビームは一端がこの支点取付部の幅方向の端部近傍にそれぞれ固定された支点部材によって支持され、空間部のうちこの荷重受容部側の面に一端が固定された吊りバンド（接続部材）の他端がこの荷重伝達用ビームの端部に接続することにより、この吊りバンドの接続部が荷重伝達用ビームの力点となるよう構成したことを特徴とする電磁平衡式電子秤。
【請求項２】
支点取付部先端にはスペーサ部材が取り付けられ、支点を構成する部材はこのスペーサ部材に取り付けられることにより支点を構成する部材と力点を構成する部材との距離を近接位置させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の電磁平衡式電子秤。
【請求項３】
荷重伝達用ビームのアームは一本であり、この一本のアームの端部が電磁部に接続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁平衡式電子秤。
【請求項４】
秤量皿を取り付ける部材は支持部材を介して一体型ロバーバル機構部に間接的に取り付けられることにより、一体型ロバーバル機構部に対する当該秤量皿取付用部材の配置位置及び当該一体型ロバーバル機構部に対する支持部材の固定位置を自由に選択できるよう構成したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電磁平衡式電子秤。
【請求項５】
秤量皿取付用部材を有する支持部材は、この秤量皿取付用部材が設けられている水平部、この水平部の両側からそれぞれ下垂する一対の下垂部、この下垂部から一体型ロバーバル機構部の荷重受容部側に展出する取り付け部とからなり、支持部材はこの取り付け部を介して当該荷重受容部に接続固定されるよう構成したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電磁平衡式電子秤。
【請求項６】
前記取り付け部は力点となる部材の荷重受容部側の接続部とほぼ同じ位置において当該荷重受容部に接続固定されるよう構成したことを特徴とする請求項５記載の電磁平衡式電子秤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一体型に構成されたロバーバル機構によって荷重を伝達する部材の動作が案内される荷重伝達機構を有する電磁平衡式の電子秤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子天秤と称される電磁平衡式の電子秤では、秤量皿等、対象物の荷重を受ける荷重受容部、この荷重と平衡する電磁力を発生させる電磁部、荷重受容部で受けた荷重を電磁部に伝達する荷重伝達機構、この荷重伝達機構を案内するロバーバル機構等から構成されている。
【０００３】
これらの機構は、荷重伝達用ビームや副桿と称されるロバーバル機構構成用の部材等の各種部材、これら部材を接続する板ばね等の接続部材、接続部材を所定の機構構成部材に固定するビス等、数十の部品を組み立てることにより構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の構成では当然のことながら組立工数が多く、かつ多数の部品を組み合わせる結果、組立後に機構の各部を複雑に微調整する必要が生じる。このような点に鑑み、電磁部を除く各部を一つの金属ブロックから構成する電子天秤が提案されている。上記機構が一つの材料により形成されて一ブロック化されていれば一体型機構の製作精度を必要とするが、組み立て工数を大幅に低減できる。
【０００５】
上述のように、電子天秤を構成する内部機構の主要部を一ブロック化することにより大きな利点が生じる反面、次のような問題点も指摘されておりその解決が望まれている。
先ず一ブロック化の前提として、例えばアルミニウム系合金等の金属ブロックに対して、微細な加工を施すことにより、この金属ブロックに対して荷重受容部、梃子を用いた荷重伝達部、荷重伝達部の作動を許容する薄肉の変形部、荷重伝達機構を案内するロバーバル部等を形成する。この一ブロックの加工はワイヤカットによる放電加工装置等、微細な加工が可能な手段を用いて金属ブロックに対して複雑かつ微細なカットを実施することにより行なわれる。このため、金属ブロック全体に高い加工精度が要求されると共に、特殊な加工方法が必要となりブロックの生産性は必ずしも高いものではない。またブロックの加工段階及び製作された電子秤にあっては、この一体性故に、ブロックの一部に問題が発生しても問題部分の交換が不可能であるため、ブロック全体が使用不能となってしまうという問題がある。
【０００６】
このような観点から一体型ロバーバル機構部、このロバーバル機構部に案内されて電磁部に秤量物の荷重を伝達する荷重伝達機構、及び荷重伝達機構によって伝達された荷重に平衡する電磁力を発生させる電磁部という、３つの基本部材からなる電子秤の構造を本願出願人が提案している（特願平９−２２５５７３号）。この構成により部品点数を大幅に減少させることが可能となり、かつ完全一体型の構成のように問題部分がある場合に全体を交換するという不経済な対処をする必要がなくなったが、昨今要求されている装置の小型化、省部品化の点では必ずしも満足のいくものとはなっていない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような要請に鑑み構成されたものであって、完全一体型の機構の問題点を除去し、コンパクトかつ省部品化が可能な機構部を有する電子秤を提供するものであり、かつロバーバル機構とこのロバーバル機構に案内されて負荷された荷重を電磁部に伝達する荷重伝達用ビームとを有し、荷重受容部と機構固定部との間に空間部が形成されることによりロバーバルとして作動する部分が形成された一体型のロバーバル機構部を有する電子秤に用いられるものであって、荷重伝達用ビームと、この荷重伝達用ビームの支点となる部材及び力点となる部材とを有し、一体型ロバーバル機構部の固定部により当該一体型ロバーバル機構部は支持部材により片持に支持され、一体型ロバーバル機構部の空間部の上下に薄肉部が形成されることによって、当該一体型ロバーバル機構部の固定部と荷重受容部との間にロバーバル部が介在形成され、このロバーバル部の空間に対しては固定部から荷重受容部に向かって半島状に支点取付部が展出し、当該支点取付部はロバーバル部の側部外側に展出しかつロバーバル部の長手方向に沿って形成された梁状部を有することによりロバーバル部よりも幅広に形成され、前記荷重伝達用ビームは一端がこの支点取付部の幅方向の端部近傍にそれぞれ固定された支点部材によって支持され、空間部のうちこの荷重受容部側の面に一端が固定された吊りバンド（接続部材）の他端がこの荷重伝達用ビームの端部に接続することにより、この吊りバンドの接続部が荷重伝達用ビームの力点となるよう構成したこと電磁平衡式電子秤である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
一体型ロバーバル機構部の固定部側が支持固定されることにより全体が片持に支持され、この一体型ロバーバル機構部内には空間部が形成され、同空間部の上下に各々２個所ずつ薄肉部が形成されることによりこの空間部を中心としてこの一体型ロバーバル機構部には荷重受容部とこの固定部とをつなぐようにしてロバーバル部が形成される。
【０００９】
即ち、一体型ロバーバル機構部の固定部と対向する側の端部はロバーバル部を介して秤量物の荷重が負荷される荷重受容部として構成される。ロバーバル部の空間部には一体型ロバーバル機構部の固定部側から荷重受容部に向かって半島状に支点取付部が突出し、かつその先端はロバーバル部の空間において荷重受容部側の内面と対向するように構成されている。一方ロバーバル部の荷重受容部側の内面には荷重伝達部材を取り付ける部分（座）が形成されている。
【００１０】
この一体型ロバーバル機構部のロバーバル部空間には荷重伝達機構の主要部材である荷重伝達用ビームの一端が配置され、板ばね等からなる支点形成用の部材の一端が前記支点取付部の端部に取り付けられ、かつ他端が荷重伝達用ビームに取り付けられることにより、荷重伝達用ビームはこの板ばねを支点として揺動可能に構成される。また荷重伝達用ビームのうち、このロバーバル部に位置する側と対向する側の端部は電磁部に接続している。
【００１１】
またこの支点形成部材である板ばねに対して吊りバンドと通称される荷重伝達部材の一端が取り付けられ、かつ荷重伝達部材の他端はロバーバル部を形成する空間部の荷重受容部側内面に形成された吊りバンド取り付け部（座）に固定される。なお、吊りバンドと支点形成用の板ばねとの取り付け部の寸法が吊りバンドと支点との距離となり、荷重受容部を介して負荷された荷重はこの荷重伝達用ビームにより一定の梃子比をもって電磁部に伝達するよう構成されている。
【００１２】
なお、荷重受容部側の端部である吊りバンド取り付け部から支点までの距離を、当該支点から電磁部までの距離に対して非常に小さく設定することが可能となるので、例えば荷重伝達用ビームの梃子比を１対１００以上の高い値に設定することができる。
【００１３】
【実施例】
以下本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
先ず図１は本発明の第１の実施例を示し、また図２以降の構成はこの機構を実機に装備するよう改変を加えた第２の実施例を示す。
【００１４】
先ず図１により本発明の第１の実施例を説明する。この実施例は比較的単純な構成により各部材の取り付けが行われており、図面の構成からも各部材の機能や相互関係が理解し易いため、主としてこの実施例により各部材の構成、機能、相互作用等も併せて説明する。
【００１５】
図中矢印１は一体型ロバーバル機構部を示し、同機構部１は機構部支持部材３に固定されることにより全体が片持に支持されている。符号１Ａは一体型ロバーバル機構部１のうち機構部支持部材３に接続固定される固定部、１Ｂは後述するロバーバル部を介してこの固定部１Ａに対向位置し、かつ負荷された荷重を受容する荷重受容部である。この一体型ロバーバル機構部１には、上下合計４個所の薄肉部１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成されるよう一体型ロバーバル機構部１の本体内部に空間部２が形成され、一体型ロバーバル機構部１のうちこの空間部２を中心として前記薄肉部１ａ〜１ｄを含む部分がロバーバル機構として作用するロバーバル部４となっている。
【００１６】
このロバーバル部４の空間部２に対しては一体型ロバーバル機構部１の固定部１Ａ側の端部２ａから、荷重受容部１Ｂ側の端部２ｂに向かって半島状に支点取付部５が突出形成されている。一方荷重受容部側端部２ｂには荷重伝達部材である吊りバンド１１を取り付ける吊りバンド取り付け部６が形成されている。７は電磁部８に荷重を伝達する荷重伝達機構の中心をなす荷重伝達用ビームであり、一端はこの電磁部８に接続している。
【００１７】
当該荷重伝達用ビーム７のうち、ロバーバル部４に位置する側はこの荷重伝達用ビーム７を梃子として作動させるための構成がなされている。先ず前記支点取付部５の先端部には梃子の支点となる部材として板ばね（以下「支点ばね」とする）９が取り付けられ、かつこの支点ばね９の他端は荷重伝達用ビーム７に固定され、これによって荷重伝達用ビーム７が支点ばね９を中心にして揺動可能に構成されている。
【００１８】
この荷重伝達用ビーム７の支点ばね取り付け部に形成されたビーム突出部１０を介して吊りバンド１１の一端が取り付けられ、この吊りバンド１１の他端は空間部２の荷重受容部側端部２ｂに形成された吊りバンド取り付け部６に固定されている。即ちこの荷重伝達用ビーム７は支点ばね９から吊りバンド１１までの距離と、当該支点ばね９からビーム７の他方の端部までの距離が梃子比となるよう構成されている。つまり支点および力点を形成する部材である支点ばね９及び吊りバンド１１は一体型ロバーバル機構部とは別個の独立した部品として構成され、これにより支点と力点との距離を所望の値に設定することが可能となる。このため、従来の完全一体型ブロックが有していた加工上の制約はなくなり、荷重伝達用ビーム７の梃子比を所望の値に高く設定することができる。因みに、完全一体型の従来のブロックでは、高い梃子比を得るためには二重梃子構造を採用する必要があり、ブロック加工が一層難しくなる。
【００１９】
以上の構成において、一体型ロバーバル機構部１に設けられた皿受けピン１２を介して荷重が負荷されると、空間部２を中心としたロバーバル部４はロバーバル機構として作用し、荷重受容部材１ＢはＷＡ方向に変位しようとする。この変位は吊りバンド１１を介して荷重伝達用ビーム７に伝達され、荷重伝達用ビーム７はこの吊りバンド１１を力点とし、かつ支点ばね９を支点として前記梃子比に対応してその端部がＷＢ方向に変位する。この変位をセンサ（図示せず）で検知することにより変位と平衡する電磁力が電磁部８で発生するよう電気量を調整することによって負荷された荷重を電気量に変換し、荷重を計測する。
【００２０】
図２乃至図５は本発明の第２の実施例を示す。
図中矢印１０１は一体型ロバーバル機構部を示し、１０１Ａは機構部支持部材１０５に支持固定される固定部、１０１Ｂは荷重受容部であり、何れも前記実施例の固定部１Ａ、荷重受容部１Ｂに対応するものである。１０２はこの一体型ロバーバル機構部１０１に形成された空間部であり、この空間部１０２の形成により前記実施例の場合と同様に一体型ロバーバル機構部１０１の上下部にそれぞれ２個所ずつ薄肉部１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄが形成され、この薄肉部１０１ａ〜１０１ｄ及び空間部１０２を中心としてロバーバル部１０４が形成される。
【００２１】
一体型ロバーバル機構部１０１の両側部には梁状部１０３Ａ、１０３Ｂが、一体型ロバーバル機構部１０１の長手方向に沿って突出形成されている。この梁状部１０３Ａ、１０３Ｂは後述するように幾つかの技術目的を達成するために構成されている。
【００２２】
支点取付部１０６は、ロバーバル部１０４の幅Ｗに対して一体型ロバーバル機構部１０１の両側に突出した梁状部１０３Ａ、１０３Ｂの幅を加えた幅広の部材として空間部１０２内に突出形成されている（図５も参照）。
【００２３】
１０７は荷重伝達用ビームである。この荷重伝達用ビーム１０７は図４及び図５からわかるように平面形状が非対象に形成され、そのアーム部１０７ｂが一体型ロバーバル機構部１の一方にのみ配置される構造となっているが、この構造は本発明に必須の構造ではない。即ち、一体型ロバーバル機構部１の両側にアームが位置するような対象の形状であると、荷重伝達用ビーム１０７の支点部分を空間部１０２内に配置することが困難或いは不可能となるからであり、例えばアームの一方を分解可能に構成して、荷重伝達用ビームを空間部１０２に配置した後にアームを接続する等の構造を採用することにより平面形状の対象な荷重伝達用ビームを取り付けることももとより可能である。
【００２４】
符号１０８Ａ及び１０８Ｂは支点ばねである。この実施例では前述の如く幅広に形成された支点取付部１０６の幅方向の両端部近傍にそれぞれ支点ばね１０８Ａ及び１０８Ｂの一端が固定され、かつ他端は空間部１０２内に配置された荷重伝達用ビーム１０７の支点ばね取付部１０７ａにそれぞれ固定される。なお、支点取付部１０６は前述のように幅広く形成されているため複数の支点ばねを取り付ける部分は十分に確保されると共に、当該支点取付部１０６は十分な強度を確保することができるので、荷重伝達用ビーム１０７が揺動動作をする際に捩れ等の変形が生ぜず、ビーム１０７の機能を十分発揮させることができる。なお、吊りバンド１０９は両支点ばね１０８Ａ、１０８Ｂの中央に位置するようにして一本配置されている。また、荷重伝達用ビーム１０７の一本のアーム１０７ｂは一体型ロバーバル機構部１の一側から展出して電磁部８に配置されている。
【００２５】
次に梁状部１０３Ａ、１０３Ｂを形成した利点を示すと以下のとおりである。
先ずロバーバル部１０４の断面形状が単純な四角形である場合には、吊りバンド１０９及び支点ばね１０８Ａ、１０８Ｂはこの四角形内に配置されなければならない。このため四角形断面積が大きくなりロバーバル部１０４の剛性が設計目的よりも大きくなって秤量装置の感度が低下する可能性が生じる。
【００２６】
即ち、この梁状部１０３Ａ、１０３Ｂにより一体型ロバーバル機構部１０１全体の強度が補強されるので、ロバーバル部１０４の幅はこの設計目的に対応する剛性を有する幅に設定することが可能となる。また支点ばね１０８Ａ及び１０８Ｂの取り付け座としても非常に重要である。即ち、秤量皿に加わった秤量物の荷重は全て支点で支えられて荷重伝達用ビーム１０７により電磁部８に伝達されるため、支点及び支点の取り付け座は前後、左右、上下に対して十分な剛性を有することが要求される。この剛性を確保するためには支点ばね１０８Ａ及び１０８Ｂの取り付け幅は十分確保される必要があり、梁状部１０３Ａ、１０３Ｂの端部をこれら支点ばねの取り付け座とすることによって、必要な剛性をもってこれら支点ばねを配置することが可能となる。
【００２７】
また更に、ロバーバル部の幅を大きくすると、一体型ロバーバル機構部の加工深さが大きくなり、特殊工具を用いないと加工が不可能となる事態も生じる。これに対して本実施例では梁状部１０３Ａ、１０３Ｂを形成することによりロバーバル部自体の幅は狭く設定できるた、加工時の切削深さは小さく、従ってワイヤカット放電加工の他、一般的な切削機械加工も可能となり経済性が高まる。その他、一体型ロバーバル機構部１自体の片持支持にも有利である。即ち、梁状部１０３Ａ、１０３Ｂが形成されたことによる略十字状の端面を密着させるようにして機構部支持部材１０５に対する取り付けの強度も高く保持することが可能となる。
【００２８】
次に符号１１０は秤量皿１１１を取り付けるピン１１２を有する支持部材であり、図示の構成はこの支持部材１１０を介してピン１１２が一体型ロバーバル機構部１０１に取り付けられる構造となっているが、ピン１１２を一体型ロバーバル機構部１０１に直接取り付ける構造とすることはもとより可能である。但しこの支持部材１１０を用いると、図示の如く薄肉部１０１ａの上部等、直接取り付けでは不可能な場所にピン１１２を配置できる利点がある。
【００２９】
図６および図７は第３の実施例を示す。符号１１３は図２及び図３に示すものとは別の構成の支持部材である。この支持部材１１３は上部水平部１１３ａ、この上部水平部１１３ａの両側に位置する下垂部１１３ｂ、１１３ｃ、およびこれら下垂部１１３ｂ、１１３ｃから一体型ロバーバル機構部１０１の荷重受容部１０１Ｂに展出する取り付け部１１３ｂ´、１１３ｃ´から成り、全体として図７に示すように、略コの字に形成されている。
【００３０】
この取り付け部１１３ｂ´、１１３ｃ´は一体型ロバーバル機構部１０１の荷重受容部１０１Ｂのうち、吊りバンド１０９の取り付け部とほぼ同じ高さの位置においてビス等の固定手段で当該荷重受容部１０１Ｂに取り付けられている。この結果、秤量皿１１１上の秤量物の荷重は支持部材１１３の取り付け部１１３ｂ´、１１３ｃ´を介して荷重受容部１０１Ｂの吊りバンド取り付け部近傍に直接伝達されるため、荷重受容部１０１Ｂにその分剛性を求める必要が無くなり、一体型ロバーバル機構部１０１の設計の自由度を高めることができる。
【００３１】
またロバーバル部１０４の薄肉部１０１ａ乃至１０１ｄは空間部１０２側にＲ部が形成される他、このＲ部に対向するよう外側からもＲ部が形成される構成となっている。この構成とすると、薄肉部の調整がロバーバル部１０４の外側からも容易に実施できる。
【００３２】
次に符号１１４は支点取付部１０６の先端部に固設したスペーサ部材である。ロバーバル部１０４を形成する空間部１０２を例えば切削機械加工により形成しようとする場合、支点取付部１０６の先端部と吊りバンド１０９の取付座との距離はＷ2 の如く工具の直径により例えば６mm以上等と決まってしまう。この場合切削機械加工後にスペーサ１１４を支点取付部１０６の先端部に固設すれば、支点取付部１０６の先端部と吊りバンド１０９の取付座との距離は自由に設定でき、例えばＷ1 で示すようにその幅を１mm或いはそれ以下に設定することも可能である。以上、符号１０１で示す部材を電磁平衡式秤量装置に用いる一体型のロバーバル機構として説明したが、静電容量式秤量装置等、他の秤量装置にも利用可能であることはもとより同然であり、かつ更に当然のことながら当該一体型ロバーバル機構も、従来の一体型ロバーバル機構と同様、ロードセルの起歪体としても利用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上実施例により具体的に説明したように、本発明は基本的に全ての機構を一体化する完全一体型機構の歩留りの悪さ等の問題点を除去すると共に、ビームの支点部及び力点部を一体型ロバーバル機構部内部に配置することにより、完全一体型機構に匹敵するコンパクトな機構を提供することが可能となる。
【００３４】
また一体型ロバーバル機構部とは別部品として構成されたビームの力点部と支点部とが同じ空間内に配置されることにより、力点部と支点部とを所望の距離で近接配置することができるため、従来の完全一体型ブロックの場合ではその加工上不可能であった極めて高い梃子比でも自由に設定するこも可能となり、質量の計測範囲を非常に幅広く設定することが可能となる。
【００３５】
また、梁状部の形成によって支点取付部の幅をロバーバル部よりも広く形成することにより支点部の剛性を保持してビームの捩れを防止し、しかもロバーバル部の幅は支点部の剛性の観点から決める必要が無くなり、専らロバーバル機構としての感度の保持からその幅を決定することが可能となるため、剛性が高くしかも感度の高い荷重伝達機構を提供することが可能となる。
【００３６】
更に、支点及び力点を構成する部材を目的に合わせて適切に選択することにより、同一の一体型ロバーバル機構部を用いて感度や秤量の異なった秤量装置を構成することが可能となり、経済的にも極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す電磁平衡式電子秤の機構図である。
【図２】  本発明の第２の実施例を示す電磁平衡式電子秤の機構図である。
【図３】  図２の機構図のＡ方向から見た側面図である。
【図４】  図２に示す機構の平面図である。
【図５】  図２乃至図４に示す一体型ロバーバル機構部の詳細を示す斜視図である。
【図６】  本発明の第３の実施例を示す電磁平衡式電子秤の機構図である。
【図７】  図６に示す電磁平衡式電子秤の機構部のＡ−Ａ方向からの視図である。
【符号の説明】
１  一体型ロバーバル機構部
１Ａ  固定部
１Ｂ  荷重受容部
２  空間部
２ａ  （空間部の）固定部側端部
２ｂ  （空間部の）荷重受容部側端部
３  機構部支持部材
４  ロバーバル部
５  支点取付部
６  吊りバンド支点取付部
７  ビーム
８  電磁部
９  支点ばね
１１  吊りバンド
１０１  一体型ロバーバル機構部
１０１Ａ  固定部
１０１Ｂ  荷重受容部
１０２  空間部
１０３Ａ、１０３Ｂ  梁状部
１０４  ロバーバル部
１０５  機構部支持部材
１０６  支点取付部
１０７  ビーム
１０７ａ  支点ばね取付部
１０７ｂ  アーム部
１０８Ａ、１０８Ｂ  支点ばね
１０９  吊りバンド
１１０  支持部材
１１１  秤量皿
１１２  秤量皿取付用ピン
１１３  支持部材
１１３ａ  （支持部材の）水平部
１１３ｂ、１１３ｃ  （支持部材の）下垂部
１１３ｂ´、１１３ｃ´（支持部材の）取り付け部
１１４  スペーサ部材
【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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