(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端が、ジョー支持面とジョー頂部から広がる１対のジョー受壁とを有するインサート支持座の形成された実質的に強固な支持ジョーと、前記支持ジョーに関して並置され、ジョー支持面に関して並置されたジョー把持面を有する弾性的に変位可能な把持ジョーとを有し、前記ジョーにはその間にインサート受入れスロットを定めかつ揃えられたねじ受入れ穴が形成された工具ホルダー、
前記把持ジョーを前記支持ジョーに向けて強制するように前記穴内に組み合わせられるようにされる把持用ねじ、及び
切削用部分及び前記スロット内に受け入れられるようにされた一体成型の本体部分を有する切削用インサートであって、前記インサート本体部分がインサート把持面と前記インサート把持面に関して対向して配置されたインサート支持面とを有し、インサート受入れスロットを通過するように前記ねじが前記穴にねじ結合すると前記インサート本体部分を前記支持ジョーに把持するように前記弾性ジョーが変位される配置である前記切削用インサート
を備え、
前記ジョー頂部がジョー受面頂部を構成しかつ前記支持ジョーの先端の近くに配置され、
前記インサートが支持ジョーの前記インサート支持座により支持されたときにインサート頂部の接触部分と側部の接触部分とに対する前記ジョーの頂部と壁の受面のそれぞれの接触によりこれが予定位置に置かれるように、前記切削用部分から外向きに広がりかつインサート頂部受面と側部受面部分とが形成された側壁を有する凹所が前記本体部分に形成されている
ことを特徴とする回転機械加工作業用の切削用工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、回転機械加工作業に使用される工具ホルダー及びその中に取り付けられる交換式切削用インサートに関する。本発明は、フライス加工、穿孔、特に成型面、狭い溝、丸みのある溝又はコーナー、３次元湾曲面、等の輪郭機械加工用のエンドミル削り及び穿孔に使用するような工具に特に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
本発明の関連する種類の切削用工具は、インサート受入れスロットを有する工具ホルダー、及びその中に交換可能に取り付けられる、例えば球状先端の切削用インサートを備える。工具内のインサートの切り刃の実質的に円い形状のため、切り刃に作用する切削力の成分は比較的大きな値のものであり、工具は、工具ホルダー内におけるインサートの位置が効果的かつ正確に固定され、更に切削用インサート自体が十分な強度のものであるように設計しなければならない。
【０００３】
この種の工具は、例えば欧州特許第２１６０６４号及び米国特許第４５６６８２８号に開示される。米国特許第４５６６８２８号に開示された金属切削用インサートは、間にインサート受入れスロットを定めている１対の把持用ジョー、及びスロット内に取り付けられる交換式の円盤状インサートよりなる。このインサートは、ジョー及びインサート本体にそれぞれ形成されたねじ穴を貫通する把持用ねじの手段によりホルダー内に固定される。切削用インサートの交換のためには、把持用ねじを切削用工具から完全に外さなければならず、かかる交換作業は時間がかかる。更に、切削用インサートが比較的小さい場合は、かかる把持方法は、この小さな切削用インサートにねじ受入れ穴を形成する必要に関連する欠点があり、一方ではかかるインサートの製作の可能性を限定し、他方ではインサートを弱くする。
【０００４】
工具におけるインサートの交換を容易かつ迅速にできる新規かつ効果的な方法で切削用インサートを工具ホルダー内に取り付ける改良された切削用工具、及び特に形状面の輪郭の機械加工用の工具に特に適したインサートを提供することが本発明の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明により、
前端が、ジョー支持面とジョー頂部から広がる１対のジョー受壁とを有するインサート支持座の形成された実質的に強固な支持ジョー、及び前記支持ジョーに関して並置され、ジョー支持面に関して並置されたジョー把持面を有する弾性的に変位可能な把持ジョーを有し、前記ジョーにはその間にインサート受入れスロットを定めかつ揃えられたねじ受入れ穴が形成される工具ホルダー、
前記把持ジョーを前記支持ジョーに向けて強制するように前記穴内に組み合わせられるようにされた把持用ねじ、及び
切削用部分及び前記スロット内に受け入れられるようにされた一体成型の本体部分を有する切削用インサートであって、前記インサート本体部分がインサート把持面と前記インサート把持面に関して対向して配置されたインサート支持面とを有し、インサート受入れスロットを通過するように前記ねじが前記穴にねじ結合すると前記インサート本体部分を前記支持ジョーに把持するように前記弾性ジョーが変位される配置である前記切削用インサート
を備え、
前記ジョー受面頂部がジョー受面頂部を構成しかつ前記支持ジョーの先端の近くに配置され、
前記インサートが支持ジョーの前記インサート支持座により支持されたときにインサート頂部の受面部分と側部の受面部分とに対する前記ジョーの頂部受面と壁の受面のそれぞれの接触によりこれが予定位置に置かれるように、前記切削用部分から外向きに広がりかつインサート頂部受面と側部受面部分とが形成された側壁を有する凹所が前記本体部分に形成されている
ことを特徴とする回転機械加工作業用の切削用工具が提供される。
【０００６】
本発明により、切削用部分と工具ホルダーに形成されたインサート受入れスロット内に取り付けられるようにされた一体型の本体部分とを有し、
前記インサート本体部分は、インサート把持面と前記インサート把持面に関して対向して配置されたインサート支持面とを有し、前記切削用部分から外向きに広がりかつインサートの頂部受面部分と側部受面部分との形成された側壁を有する凹所が前記本体部分に形成され
上の切削用工具とともに使用する切削用インサートも提供される。
【０００７】
好ましくは、ジョー及びインサート把持面は関係のジョー及びインサート支持面に向かってその前端の方向に下方に傾斜し、前記穴内における前記ねじのねじ結合に際にインサートをインサート受入れ座に内向きに押し付けるように強制する。
【０００８】
好ましくは、ジョー把持面は中低形状のものであってかつ前記支持ジョーの前端から離れる方向に広がりかつジョー支持面に関して傾けられた相互に傾斜した把持面部分よりなり、インサート把持面は中高形状のものであってかつジョー把持面部分に対応した方法で配置された２個のインサート把持面部分を備える。
【０００９】
好ましくは、凹所にはインサート支持面に近い方にノッチが形成され、ノッチの壁が前記頂部受面部分を構成し、更に前記凹所の壁はインサート受面部分に関して実質的に凹まされ、これによりインサートとジョー受面との間の接触が予定位置にあること及びかかる接触の面積が減らされることが確実化される。
【００１０】
従って、工具ホルダー内のインサートの特別な馬蹄状取付け部を有する切削用工具のかかる構成は、工具ホルダーにおける切削用工具の正確な位置決めを確実にし、この位置におけるインサートの効果的な把持を容易かつ迅速に達成でき、更に把持用ねじを工具から完全に外す必要なしにインサートの置換を行うことができる。
【００１１】
更に、本発明は、インサートとインサート受入れスロットとの間の接触の位置をインサートの切れ刃の特別な形状に最も適切なように切削用工具を設計することができる。
【００１２】
従って、本発明による切削用インサートは、
前記インサート本体部分の前端が部分的円盤形を有し、かつ頂面、底面、前記前端の周囲に沿ってこれらの面の間に定められた切削用部分を備え、
前記切削用部分は、インサートの長手方向中心線の両側に配置された頂部切れ刃と底部切れ刃とを備え、切れ刃の少なくも一方は実質的に螺旋形状のもでありかつ球面の切片上に置かれ、各切れ刃は頂面と底面の関連部分により構成された切り屑形成面と逃げ面との間に定められ、かつインサートの長手方向中心線に隣接して切削用部分の前端に配置された切れ刃最前部からインサートの切削用部分の最も横方向の端部に配置された切れ刃最後尾に伸びる
種類のものとすることができる。
【００１３】
好ましくは、最前部の頂部切れ刃は最前部の底部切れ刃よりも実質的にインサートの長手方向中心に近く、これにより前記頂部切れ刃が中央切削領域において加工物を切削する。インサートの切削用部分のかかる非対称的構成により、ジョー及びインサート受面及び把持面は適切な非対称設計のものとすることができる。従って、ジョー受面頂部とインサート凹所との接触領域が長手方向中心に関して偏心して置かれように、頂部切れ刃に隣接する凹所側壁及び対応するジョーの当りエッジは工具の長手方向中心線と交差するように設計される
本発明は、特別な切れ刃の形状を有する切削用インサートを、この形状が機械加工の力に対して工具及びインサートの最大抵抗の達成を許すような方法で最も有利に切削用工具の工具ホルダー内に把持することができる。
【００１４】
【実施例】
本発明のよき理解のため、及び実際にこれをいかに実施することができるかを示すために、付属図面を参照する。
【００１５】
本発明による回転ボール状先端部を有するエンドミル工具の構成要素が図１に示される。この工具は、実質的に強固な支持ジョー３、及びこれに併置された弾性的に変位可能な把持用ジョー４で形成された先端部２を有する工具ホルダー１を備え、ジョー３と４とはその間にインサート受入れスロット５を定める。交換式切削用インサート６は切削用部分７及びスロット５内に受け入れられるようにされ一体に形成された本体部分８を有し、この本体部分は、頭部１０及び頭部１０から遠い方の端部にねじ部分１２のある円柱状部分１１を持った把持用ねじ９によりスロット内に把持される。
【００１６】
工具ホルダー１の先端部２を示す図２、３、４、５及び６に見られるように、支持ジョー３は、ジョー支持面１３及び１対のジョー受壁１５、１６（図３）のあるインサート支持面３’を有し形成され、このジョー受壁は、支持ジョー１３の先端１８付近でジョー受け頂部１７から分岐し、これによりインサートを半径方向で位置決めするための角柱状ショルダーを形成する。ジョー受壁１５はジョー受壁１６よりも長くかつ工具の長手方向中心線Ａと交差する。把持用ジョー４はジョー支持面１３に関して並置されたジョー把持面１４を持つ。ジョー把持面１４は中低の角柱状であり（図４，５、６）、線１４’に沿って交差する互に傾斜した把持面部分２０及び２１よりなり、この面部分は支持ジョーの先端１８から離れる方向に広がりかつジョー受壁１５及び１６に直角な線ＩＶ−ＩＶ及びＶ−Ｖに沿った工具ホルダーの断面で見てジョー支持面１３に関して角度βで傾いている。把持面部分２０及び２１のかかる配置のため、線１４’に隣接したそれらの前方部分は支持面１３に関して角度αを定め（図４）、また支持ジョーの先端１８の方向においてジョー支持面１３に向かって角度γでわずかに傾斜し（図２）、これによりインサート受入れスロット５は２重の把持用くさびとして機能できる。
【００１７】
ジョー３と４には、把持用ねじ９を受け入れるために揃えられたねじ穴２３及び２４が形成される。ねじ穴２３は支持ジョー３に形成され、これはねじ部分１２と共同作用するようにされた雌ねじである。ねじ穴２４は把持用ジョー４に形成され、ねじの頭部１０の最大断面寸法より大きな最大直径を持った外向きテーパー部分２６により穴の口が広げられ、そして円筒状部分２７は円柱状ねじ部分１１を自由に受け入れることができるようにされる。テーパー部分２６は、把持用ジョーの先端部に関して最も内側に穴把持用の隆起部分２８を持つ。ねじ穴２３と２４は工具ホルダーの先端２に向かって僅かに傾けられる。
【００１８】
図１及び２に見られるように、把持用ねじ９には円柱状ねじ部分１１内に形成された溝３１内に受け入れられるようにされたスナップリング３０が設けられる。ねじの頭部１０とスナップリング３０との間の距離はねじ穴２４の円柱状部分２７の高さより大きい。
【００１９】
切削用インサート６は角柱状であり、図７、８、９及び１０に示される。インサートの本体部分８の先端部８’は部分円盤の形状であり、インサート本体８の後端８”は馬蹄形のものである。インサート本体８は頂面３３と底面３４とを有し、インサート６の周囲に沿ってインサートの切削用部分７が置かれる。
【００２０】
インサートの切削用部分７は、実質的に螺旋状の切れ刃３６及び３７に沿った切削を提供するように設計され真の球面上に置かれ、これにより計算機の指示による加工物表面の機械加工を許す。球面の切片は図式的にＩ及びIIで示され（図７）、インサートの長手方向中心線Ａの両側に配置される。この球面は長手方向中心線Ａ上にその中心Ｏを持つ。切れ刃３６及び３７はインサート本体８の頂面３３又は底面３４に隣接して置かて、頂部切れ刃３６と底部切れ刃３７を構成し、かつ切り屑形成用すくい面４６と４７及び逃げ面３５’と３５”の間に定められる。各切れ刃３６、３７は、長手方向中心線Ａに隣接した切削用部分７の前端４０に配置された切れ刃の最前端３８、３９から、切削用部分７の横方向端部４３に配置された切れ刃の最後端４１、４２に伸びる。説明された好ましい実施例においては、頂部切れ刃の最前端３８は底部切れ刃の最前端３９よりもインサートの長手方向中心線Ａに実質的により近く、頂部切れ刃３６が中央切削領域において加工物を切削する形状を持つ。それぞれ頂面３３及び底面３４の頂部切れ刃３６及び底部切れ刃３７に近接した部分が、インサートの切削用部分７の切り屑形成用すくい面４６と４７を構成する（図７、１０）。
【００２１】
すくい角δは好ましくは正であり、切れ刃３６に沿い、切削用部分７の前端４０におけるその小さな値δ1から切削用部分７の横方向端部４３における大きな値δ2に変化する（図１１及び１２）。工具の回転中の加工物の凹の球面からの一定の逃げを与えるために切れ刃３６及び３７に隣接した逃げ面３５’及び３５”が形成される。こうして、広範囲の切削速度における切り屑形成の改良及び切れ刃に隣接した切削用ウェッジＷの強化を可能とする３次元切削用幾何学配置が提供される。切削用ウェッジの強化は速度ゼロでかつ高摩擦力という条件下での作業している中央切削領域に対して重要である。
【００２２】
支持ジョー３のインサート支持座３’に置かれかつ把持用ジョー４によりここに把持されるインサート本体部分８は、インサート底面３４に形成されかつジョー支持面１３により支持されるようにされたインサート支持面５１（図１０）、及びインサート頂面３３に形成されかつジョー把持面１４の中低形状に対応した中高形状のインサート把持面４９を持つ。従って、インサート把持面４９は２個の互いに傾斜したインサート把持部分５０よりなり、この把持部分は線５０’に沿って交わり、切削用部分の前端４０から離れる方向に広がり、かつインサート支持面に関して角度δ1及びδ2で傾けられる（図１３及び１４）。これらの角度はジョー支持面１３の対応角度βと等しいか又はこれより僅かに小さい。図９に見られるように、インサート把持用部分５０は、ジョー把持面の部分２０及び２１に対応する方法で切削用部分７の前端４０の方向においてインサート支持面５１の方に下向きに傾斜する。
【００２３】
図１０及び１７に見られるインサート本体部分８には中低の凹所５２が形成され、この凹所はインサート切削用部分７の前端４０に隣接して配置された凹所の頂部５２’から外向きに広がり、更にインサート頂部受面部分５５及び突き出ている側部受面部分５６と５７に関して凹まされた側壁５３と５４を持つ。凹所５２には段状のノッチ５８が形成され、このノッチはその壁がインサート頂部受面部分５５を構成するようにインサート支持面５１に隣接して形成される。インサートの切削用部分７の上述の非対称構造のため、インサート凹所５２及び、特にその受面部分は中心線Ａに関して適切な非対称デザインのものであり、インサート頂部受面部分５５は球面の中心０に関して偏心して置かれる。
【００２４】
ねじ部分１２が雌ねじ２３と組み合い、そしてスナップリング３０が把持用ねじの円柱部分１１の溝３１内に置かれるように、工具ホルダー１の把持用ジョー４と支持ジョー３のねじ穴２４及び２３内に把持用ねじ９が挿入される（図２）。
【００２５】
インサート支持座３’内に置かれたスロット５内にインサート６が受け入れられたとき（図１５、１６、１７）、支持ジョー３のジョー受け頂部１７及び壁１５と１６がインサート頂部受面部分５５及び側部受面部分５６、５７に対して当たり、これにより工具ホルダー１内の切削用インサート６の正確かつ繰返し可能な位置決めを確保する。凹所５３と５４の外向き傾斜面及び段状ノッチ５８により、インサートと支持ジョーとが予定位置において互いに接触し、これにより機械加工の力Ｆの成分Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3に関してインサートの確実な位置決めを確保する。切削用部分７の非対称形状に従って設計されたインサート頂部受面部分５５とジョー受け頂部１７との間の接触の偏心位置決めが機械加工中のインサートの安定性を改善する。
【００２６】
雌ねじ穴２３内にねじ部分１２を完全に挿入し続いて皿穴２４の把持隆起部分２８に把持用ねじの頭部１０を押し付けて支持すると、弾性把持用ジョー４が変位してインサート本体部分８を支持ジョー３に押し付けて把持する（図１６）。インサート把持面４９及びジョー把持面１４のくさび形のため、後者がインサートを強制してインサート支持面に押し付け、従ってインサートのその定位置における効果的な把持が達成される。
【００２７】
インサート１を置き直すときは、把持用ねじ９を緩めて僅かに外側にねじると、スナップリング３０が把持用ねじ４を強制しインサート把持面５０から離し、これによりインサート受入れスロット５を広げてインサートの取出し及び置き換えを容易にさせる。従って、切削用工具の把持用ねじを外す必要なしに、インサートの容易かつ迅速な置換が行われる。
【００２８】
本発明による切削用工具を異種形式のインサートとともに使用し得ること及び上に説明された図面に示されたものとは異なった特徴を有することに注意すべきである。従って、把持用ジョーを、工具ホルダーと一体に形成されたものではなく別の部品として形成できる。ジョー及びインサート支持面は、例えば中高又は中低に湾曲させることができる。ジョー把持面を中高の形状とし、従ってインサート把持面を中低とすることができる。インサートの凹所とジョー受面との接触面積は上述の位置とは異なった位置、例えばインサートの切削用位置の特別な形状に依存して工具の長手方向中心線に関して対称的に配置することができる。
【００２９】
本発明の実施態様は次の通りである。
【００３０】
１．前端が、ジョー支持面とジョー頂部から広がる１対のジョー受壁とを有するインサート支持座の形成された実質的に強固な支持ジョーと、前記支持ジョーに関して並置され、ジョー支持面に関して並置されたジョー把持面を有する弾性的に変位可能な把持ジョーとを有し、前記ジョーにはその間にインサート受入れスロットを定めかつ揃えられたねじ受入れ穴が形成された工具ホルダー、
前記把持ジョーを前記支持ジョーに向けて強制するように前記穴内に組み合わせられるようにされる把持用ねじ、及び
切削用部分及び前記スロット内に受け入れられるようにされた一体成型の本体部分を有する切削用インサートであって、前記インサート本体部分がインサート把持面と前記インサート把持面に関して対向して配置されたインサート支持面とを有し、インサート受入れスロットを通過するように前記ねじが前記穴にねじ結合すると前記インサート本体部分を前記支持ジョーに把持するように前記弾性ジョーが変位される配置である前記切削用インサート
を備え、
前記ジョー頂部がジョー頂部受面（１７）を構成しかつ前記支持ジョー（３）の先端の近くに配置され、
前記インサート（６）が支持ジョー（３）の前記インサート支持座（３’）により支持されたときにインサート頂部の接触部分（５５）と側部の接触部分（５６、５７）とに対する前記ジョーの頂部（１７）と壁の受面（１５、１６）のそれぞれの接触によりこれが予定位置に置かれるように、前記切削用部分（７）から外向きに広がりかつインサート頂部受面（５５）と側部受面部分（５６）とが形成された側壁（５３、５４）を有する凹所（５２）が前記本体部分（８）に形成される
ことを特徴とする回転機械加工作業用の切削用工具。
【００３１】
２．ジョー及びインサート把持面（２０、２１；４９、５０）は関係のジョー及びインサート支持面（１３、３４）に向かってその前端の方向に下方に傾斜し、前記穴（２３、２４）内における前記ねじ（９）のねじ結合に際にインサート（６）をインサート受入れ座（３’）に内向きに押し付けるように強制することを特徴とする上記１による切削用工具。
【００３２】
３．ジョー把持面（１４）が中低形状のものであってかつ前記支持ジョー（３）の前端から離れる方向に広がりかつジョー支持面（１３）に関して傾けられた相互に傾斜した把持面部分（２０、２１）よりなり、インサート把持面（４９）は中高形状のものであってかつジョー把持面部分（２０、２１）に対応した方法で配置された２個のインサート把持面部分（５０）を備えることを特徴とする上記１又は２による切削用工具。
【００３３】
４．凹所（５２）にはインサート支持面に近い方にノッチ（５８）が形成され、ノッチの壁が前記頂部受面部分（５５）を構成し、前記凹所（５２）の壁はインサート受面部分（５６、５７）に関して実質的に凹まされることを特徴とする上記１、２又は３による切削用工具。
【００３４】
５．インサートが切削用部分と工具ホルダーに形成されたインサート受入れスロット内に取り付けられるようにされた一体成型の本体部分とを有し、
前記インサート本体部分は、インサート把持面及び前記インサート把持面に関して対向して配置されたインサート支持面を有し、
前記切削用部分（７）から外向きに広がりかつインサートの頂部（５５）と側部受面部分（５６、５７）との形成された側壁（５３、５４）を有する凹所（５２）が前記本体部分（８）に形成される
ことを特徴とする先行上記のいずれかによる切削用工具とともに使用する切削用インサート。
【００３５】
６．  前記インサート本体部分（８）の少なくも前端（８’）が部分的円盤形を有しかつ頂面（３３）、底面（３４）、前記前端（８’）の周囲に沿ってこれらの面の間に定められた切削用部分（７）を備え、
前記切削用部分（７）は、インサートの長手方向中心線（Ａ）の両側に配置された頂部切れ刃（３６）と底部切れ刃（３７）とを備え、切れ刃（３６、３７）の少なくも一方は実質的に螺旋形状のもでありかつ球面の切片上に置かれ、各切れ刃（３６、３７）は頂面（３３）又は底面（３４）の関連部分により構成された切り屑形成面（４６、４７）と逃げ面（３５’、３５”）との間に定められ、かつインサート（６）の長手方向中心線（Ａ）に隣接して切削用部分の前端に配置された切れ刃最前部（３８）からインサート（６）の切削用部分（７）の横方向端部に配置された切れ刃最後尾に伸びる
ことを特徴とする上記５による切削用インサート。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による切削用工具の分解図である。
【図２】図１に示された工具ホルダーの長手方向断面図である。
【図３】図２に示された工具ホルダーの線III−IIIに沿った断面図である。
【図４】図２に示された工具ホルダーの線IV−IVに沿った断面図である。
【図５】図３に示された工具ホルダーの線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【図６】図３に示された工具ホルダーの線VI−VIに沿った断面図である。
【図７】図１に示された本発明によるインサートの平面図である。
【図８】図１に示されたインサートの正面図である。
【図９】図１に示されたインサートの側面図である。
【図１０】図１に示されたインサートの底面から見た斜視図である。
【図１１】図７に示された工具ホルダーの線XI−XIに沿った断面図である。
【図１２】図７に示された工具ホルダーの線XII−XIIに沿った断面図である。
【図１３】図７に示された工具ホルダーの線XIII−XIIIに沿った断面図である。
【図１４】図７に示された工具ホルダーの線XIV−XIVに沿った断面図である。
【図１５】図１に示された切削用工具の組立方法を示す。
【図１６】図１に示された切削用工具の組立方法を示す。
【図１７】図１６に示された切削用工具の線XVII−XVIIに沿った断面図である。
【符号の説明】
３  支持ジョー
４  把持ジョー
６  インサート
８  本体部分
１７  頂部
５２  凹所
５３  側面
５４  側面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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