(57)【要約】本発明は、油圧式テンショナの分野に関する。本発明の油圧テンショナは、入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、中空ピストンおよびテンショナ本体のボアによって画定される油圧チャンバ、ピストンを入口から離れるように付勢するために油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリング、およびピストンの外径を囲む金属バンドを含む。金属バンドは圧力が油圧チャンバ内に生成されるときにピストンの外面とテンショナ本体との間にシールを形成し、金属バンドまたはシールは油圧テンショナピストン上に配置され、高圧チャンバを密封してピストンとテンショナ本体との間のクリアランスを通る漏れを防止または低減させる。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧テンショナであって：
入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体；
前記ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン；
前記中空ピストンと前記テンショナ本体の前記ボアによって画定される油圧チャンバ；
前記ピストンを入口から離れるように付勢するために前記油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリング；および
前記ピストンの外径を囲む金属バンド；を含み、前記金属バンドは圧力が前記油圧チャンバ内に生成されるときに前記ピストンの外面と前記テンショナ本体との間にシール（ｓｅａｌ）を形成する、油圧テンショナ。
【請求項２】
前記シールは前記油圧チャンバ内の油圧が前記シールを前記テンショナ本体に向かって付勢させるときに形成され、前記シールが前記テンショナ本体と前記ピストンとの間のクリアランスギャップ（ｃｌｅａｒａｎｃｅ  ｇａｐ）からの漏れを低減させる、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項３】
前記バンドは円形に巻かれる、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項４】
前記バンドは角張った断面を有する、請求項３に記載の油圧テンショナ。
【請求項５】
前記バンドが囲む前記ピストンの一部に隣接する前記ピストンの端部は、前記バンドが囲む前記ピストンの前記一部の反対側の前記ピストンの一部よりも小さい外径を有する、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項６】
前記バンドは螺旋形に巻かれる、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項７】
前記バンドは直線断面を有する、請求項６に記載の油圧テンショナ。
【請求項８】
前記バンドは第１端部および第２端部を有し、前記第１端部および前記第２端部は重畳される、請求項６に記載の油圧テンショナ。
【請求項９】
前記ピストンは前記ピストンの中心軸に垂直に穿孔された少なくとも１つの穴を有し、前記金属バンドは前記金属バンドが前記ピストンの前記外径を囲むときに前記少なくとも１つの穴を覆う、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項１０】
前記バンドの内径および前記ピストンの外径はキャビティを形成する、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項１１】
前記バンドの外径はピストン伸長中の前記ピストンの外径よりも小さい、請求項１に記載の油圧テンショナ。
【請求項１２】
入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、前記ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、前記中空ピストンおよび前記テンショナ本体の前記ボアによって画定される油圧チャンバ、および前記ピストンを前記入口から離れるように付勢するために前記油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリングを含む油圧テンショナ用圧力作動式金属シール（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｓｅａｌ）であって：
前記ピストンの外径の周りに嵌合するように成形された金属バンドを含む、圧力作動金属シール。
【請求項１３】
前記バンドは円形に巻かれて角張った断面を有する、請求項１２に記載の圧力作動式金属シール。
【請求項１４】
前記バンドは螺旋形に巻かれて直線断面を有する、請求項１２に記載の圧力作動式金属シール。
【請求項１５】
入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、前記ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、前記中空ピストンおよび前記テンショナ本体の前記ボアによって画定される油圧チャンバ、前記ピストンを前記入口から離れるように付勢するために前記油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリング、および前記ピストンの前記外径を囲む金属バンドを含む油圧テンショナにおけるピストンとテンショナ本体との間の漏れを低減させる方法であって、前記シールが前記油圧チャンバからのオイルの漏れを低減させるように前記ピストンと前記テンショナ本体との間にシールを生成するために前記バンドを作動させるステップを含む、ピストンとテンショナ本体との間の漏れを低減させる方法。
【請求項１６】
前記バンドを作動させるステップは前記バンドを前記テンショナ本体に向かって付勢させるサブステップを含み、前記油圧チャンバ内の油圧は前記バンドを前記テンショナ本体に向かって付勢させ、前記テンショナ本体と前記ピストンとの間のクリアランスギャップからの漏れを低減させるシールを生成する、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式テンショナの分野に関する。より具体的には、本発明はピストン用金属のシールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンと油圧テンショナのテンショナ本体との間には漏れギャップが存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
螺旋形または円形に巻かれている金属バンドが油圧テンショナピストン上に配置され、油圧チャンバを密封してピストンとテンショナ本体との間のクリアランス（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）を通る漏れを防止または低減させる。
【０００４】
一実施形態において、油圧テンショナは、入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、中空ピストンおよびテンショナ本体のボアによって画定される油圧チャンバ、ピストンを入口から離れるように付勢するために油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリング、およびピストンの外径を囲む金属バンドを含む。金属バンドは圧力が油圧チャンバ内に生成されるときにピストンの外面とテンショナ本体との間にシール（ｓｅａｌ）を形成する。
【０００５】
別の実施形態において、入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、中空ピストンおよびテンショナ本体のボアによって画定される油圧チャンバ、およびピストンを入口から離れるように付勢するために油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリングを含む油圧テンショナ用圧力作動式金属シール（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｓｅａｌ）は、ピストンの外径の周りに嵌合するように成形される金属バンドを含む。
【０００６】
別の実施形態において、入口を通って加圧流体の供給源と流体連通するボアを有するテンショナ本体、ボア内に摺動可能に収容されて外径を有する中空ピストン、中空ピストンおよびテンショナ本体のボアによって画定される油圧チャンバ、ピストンを入口から離れるように付勢するために油圧チャンバ内に収容されるピストンスプリング、およびピストンの外径を囲む金属バンドを含む油圧テンショナにおけるピストンとテンショナ本体との間の漏れを低減させる方法は、シールが油圧チャンバからのオイル漏れを低減させるようにピストンとテンショナ本体との間にシールを生成するためにバンドを作動させるステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は金属バンドの第１実施形態を示す。
【図２Ａ】図２Ａは金属バンドが作動していない状態にあるピストンを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図２Ｃ】図２Ｃは図２Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図３Ａ】図３Ａは金属バンドが作動していない状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図３Ｂ】図３Ｂはテンショナ内の図３Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【図４Ａ】図４Ａは金属バンドが作動している状態にあるピストンを示す。
【図４Ｂ】図４Ｂは図４Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図４Ｃ】図４Ｃは図４Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図５Ａ】図５Ａは金属バンドが作動している状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂはテンショナ内の図５Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【図６】図６は金属バンドの第２実施形態を示す。
【図７Ａ】図７Ａは金属バンドが作動していない状態にあるピストンを示す。
【図７Ｂ】図７Ｂは図７Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図７Ｃ】図７Ｃは図７Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図８Ａ】図８Ａは金属バンドが作動していない状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図８Ｂ】図８Ｂはテンショナ内の図８Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【図９Ａ】図９Ａは金属バンドが作動している状態にあるピストンを示す。
【図９Ｂ】図９Ｂは図９Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図９Ｃ】図９Ｃは図９Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは金属バンドが作動している状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂはテンショナ内の図１０Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【図１１】図１１は金属バンドの第３実施形態を示す。
【図１２Ａ】図１２Ａは金属バンドが作動していない状態にあるピストンを示す。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは図１２Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは図１２Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図１３Ａ】図１３Ａは金属バンドが作動していない状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図１３Ｂ】図１３Ｂはテンショナ内の図１３Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【図１４Ａ】図１４Ａは金属バンドが作動している状態にあるピストンを示す。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは図１４Ａのピストンおよび金属バンドの側面拡大図を示す。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは図１４Ａのピストンおよび金属バンドの別の拡大図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは金属バンドが作動している状態にあるテンショナの断面図を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂはテンショナ内の図１５Ａの金属バンドの拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
金属バンドまたはシールが油圧テンショナピストン上に配置され、高圧チャンバを密封してピストンとテンショナ本体との間のクリアランスを通る漏れを防止または低減させる。バンドはピストンの外径の形状と一致するように実質的に円形の形状である。さらに、バンドは好ましくは螺旋形または円形に巻かれる。用語「バンド（ｂａｎｄ）」および「シール（ｓｅａｌ）」はピストンの周りに配置されている金属片（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｐｉｅｃｅ）を識別するために本明細書において互換可能に使用される。
【０００９】
バンドまたはシールはバンドの耐久性要件を満たす十分に大きい断面幾何学的形状および材料特性を有する金属または別の材料で作られる。いくつかの好ましい実施形態において、バンドは３０２ステンレス鋼などのスプリング鋼から作られる。
【００１０】
一実施形態において、バンドまたはシールはバンドがその作動していない自由状態にあるときに材料の２つの端部が接触し得るように円形に巻かれる。バンドの断面は一方の端が他方の端上に上昇するように屈曲部（ｂｅｎｄ）を有する。シールの内径はピストン上にシールを取り付けるために膨張し、ピストン伸張中にその位置を制限するためにピストン表面に小さな締め付け荷重を提供する。ピストン収縮中、圧力が高圧チャンバ内に生成されてシールの角部下に収集され、シールがテンショナ本体と接触して高圧チャンバを密封するまでシールを外側に付勢させる。ピストンは、より大きなオイルの流れがシールを作動させることを可能にするために、ピストンの最低部がシールキャビティの上方にある部分よりも小さい外径を有するように設計されることが好ましい。さらに、シールキャビティの低部における角度はシール自体の角度より小さく、高圧オイルが作用し得るバンド下にキャビティを形成することが好ましい。
【００１１】
他の実施形態において、バンドはバンドの材料がそれ自体とある程度重畳するように螺旋形に巻かれ、バンドの膨張剛性（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ  ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）を増加させる。螺旋形に巻かれているバンドにおいて重畳の量を可変させることにより、バンドは特定比率または初期膨張圧力で膨張するように調整され得る。重畳の量はバンドが使用されているタイミングシステム用途の要件に応じて調整され得る。さらに、螺旋形巻き形状は、バンドがピストンの周りに嵌合するように膨張するときに円形巻きバンドを使用する実施形態において形成され得る小さな漏れ経路を除去する。
【００１２】
一実施形態においては、直線断面を有する螺旋形巻きバンドが遊嵌（ｌｏｏｓｅ  ｆｉｔ）状態でピストン上に取り付けられる。バンドの遊嵌は高圧オイルが収集され得るシール下にキャビティが形成されることを可能にし、バンドを外側に付勢させてピストンとテンショナ本体との間のオイルの流れを遮断する。ピストンは、より大きなオイルの流れがシールの作動を可能にするために、最低部がシールキャビティの上方にある部分よりも小さい外径を有するように設計される。
【００１３】
別の実施形態においては、直線断面を有する螺旋形巻きバンドが締り嵌め（ｔｉｇｈｔ  ｆｉｔ）状態でピストン上に取り付けられる。バンドの嵌合は、バンドの外径がピストン伸張中およびピストンが収縮するときのピストンの外径より小さく、高圧チャンバからのオイル圧力がピストンの中心軸に垂直にピストン内に穿孔された穴を介してバンドの内径に作用するようになっている。この高圧はバンドを膨張させ、オイルが高圧チャンバから漏れるのを遮断するシールを形成する。
【００１４】
図１〜図５Ｂは金属バンドを有するテンショナ１の第１実施形態を示しており、金属バンドはこの実施形態において屈曲したシール１５である。テンショナ１はテンショナ本体１０、ピストン１２、ベントディスク（ｖｅｎｔ  ｄｉｓｃ）１３（テンショナの容積低減用）、油圧チャンバ１４、チェックバルブアセンブリ２０、ピストンシール１５、およびスプリング１６を含む。テンショナ本体１０は中空ピストン１２を摺動可能に収容するための円筒形ボア１１を画定する。ボア１１の一端部は加圧流体の外部供給部（図示せず）と流体連通する入口１７を含む。油圧チャンバ１４は中空ピストン１２の内周、ボア１１、圧縮スプリング１６およびチェックバルブアセンブリ２０によって画定される。圧縮スプリング１６はピストン１２を入口１７から離れるように付勢する。チェックバルブアセンブリ２０はピストンボア１１の底部に配置され、油圧流体がピストンボア１１内の空間を満たすことを可能にする。当業界に公知されている任意のチェックバルブアセンブリが使用され得るが、図におけるチェックバルブアセンブリ２０はリテーナ２２、スプリング２４、ボール２６、シート（ｓｅａｔ）２８、およびシール３０を含む。
【００１５】
ピストンシール１５はバンド１５がその自由状態にあるときに材料の２つの端部３２が接触し得るように円形に巻かれ、材料の断面は一側面３６が他の角部３９上に上昇するように屈曲部または角度３４を有する。シールの内径２７はピストン１２上にシールを取り付けるために膨張し、ピストン伸長中にその位置を制限するためにピストン表面に小さな締め付け荷重を提供する。ピストン収縮中、圧力が油圧チャンバ１４内に生成されてシールの角部３９下に作用し、シールがテンショナ本体１０と接触３８して油圧チャンバ１４を密封するまでシールを外側に付勢させる。ピストン１２は、より大きなオイルの流れがシールを作動させることを可能にするために、最低部３１がシールキャビティ２５の上方にある部分３５よりも小さい外径３３を有するように設計される。さらに、シールキャビティ２５の底部における角度２３はシール１５自体の角度２１より小さく、高圧オイルが作用し得るバンド１５下にキャビティ２５を形成する。バンド１５がピストン１２の周りに嵌合するように膨張するときに小さな漏れ経路３７（図２Ｃおよび図４Ａ参照）が形成され得る。
【００１６】
図６〜図１０Ｂは金属バンドを有するテンショナ２の第２実施形態を示しており、金属バンドはこの実施形態において平坦なフローティングシール（ｆｌａｔ  ｆｌｏａｔｉｎｇ  ｓｅａｌ）４５である。テンショナ２はテンショナ本体４０、ピストン４２、ベントディスク４３（テンショナの容積低減用）、油圧チャンバ４４、チェックバルブアセンブリ５０、ピストンシール４５、およびスプリング４６を含む。テンショナ本体４０は中空ピストン４２を摺動可能に収容するための円筒形ボア４１を画定する。ボア４１の一端部は加圧流体の外部供給部（図示せず）と流体連通する入口４７を含む。油圧チャンバ４４は中空ピストン４２の内周、ボア４１、圧縮スプリング４６およびチェックバルブアセンブリ５０によって画定される。圧縮スプリング４６はピストン４２を入口４７から離れるように付勢する。チェックバルブアセンブリ５０はピストンボア４１の底部に配置され、油圧流体がピストンボア４１内の空間を満たすことを可能にする。当業界に公知されている任意のチェックバルブアセンブリが使用され得るが、図におけるチェックバルブアセンブリ５０はリテーナ５２、スプリング５４、ボール５６、シート５８、およびシール６０を含む。
【００１７】
この実施形態において、直線断面６６を有する螺旋形巻きバンド４５であるピストンシールは遊嵌状態でピストン４２上に取り付けられる。バンド４５の遊嵌は高圧オイルが収集され得るシール４５下にキャビティ６２が形成されることを可能にし、バンド４５を外側に付勢させてピストン４２とテンショナ本体４０との間のオイルの流れを遮断する。バンド４５の端部６４は好ましくは重畳され（図６参照）、バンド４５の膨張剛性を増加させる。螺旋形条件において重畳の量を可変させることにより、バンド４５は特定比率または初期膨張圧力で膨張するように調整され得る。ピストン４２は、より大きなオイルの流れがシール４５を作動させることを可能にするために、最低部６１がシールキャビティ６２の上方にある部分６５よりも小さい外径６３を有するように設計される。
【００１８】
図１１〜図１５Ｂは金属バンドを有するテンショナ３の第３実施形態を示しており、金属バンドはこの実施形態において平坦なシール７５である。図１１〜図１５Ｂにおけるバンド７５は図６〜図１０Ｂにおけるバンド４５と類似しているが、図１１〜図１５Ｂにおけるバンド７５はピストン７２の周りに締り嵌めするように寸法決めされる一方、図６〜図１０Ｂにおけるバンド４５はピストンの周りに遊嵌するように寸法決めされる。その結果、圧力は図６〜図１０Ｂにおけるバンドとは異なるように図１１〜図１５Ｂにおけるバンド上に作用する。図６〜図１０Ｂには、バンドとピストン表面との間に形成されたキャビティがあり、図１１〜図１５Ｂには、十字穴がバンドの下側に直接作用するための高圧オイル用経路を生成する。
【００１９】
テンショナ３はテンショナ本体７０、ピストン７２、ベントディスク７３（テンショナの容積低減用）、油圧チャンバ７４、チェックバルブアセンブリ８０、ピストンシール７５、およびスプリング７６を含む。テンショナ本体７０は中空ピストン７２を摺動可能に収容するための円筒形ボア７１を画定する。ボア７１の一端部は加圧流体の外部供給部（図示せず）と流体連通する入口７７を含む。油圧チャンバ７４は中空ピストン７２の内周、ボア７１、圧縮スプリング７６およびチェックバルブアセンブリ８０によって画定される。圧縮スプリング７６はピストン７２を入口７７から離れるように付勢する。チェックバルブアセンブリ８０はピストンボア７１の底部に配置され、油圧流体がピストンボア７１内の空間を満たすことを可能にする。当業界に公知されている任意のチェックバルブアセンブリが使用され得るが、図におけるチェックバルブアセンブリ８０はリテーナ８２、スプリング８４、ボール８６、シート８８、およびシール９０を含む。
【００２０】
この実施形態において、直線断面９３を有する螺旋形巻きバンドのシール７５は締り嵌め状態でピストン７２上に取り付けられる。バンドの嵌合は、バンドの外径９４がピストン伸長中のピストン７２の外径９２より小さいようになっている。ピストン７２が収縮するとき、高圧チャンバ７４からのオイル圧力はピストンの中心軸に垂直なピストン７２内の穴８５を介してバンド７５の内径９６に作用する。いくつかの好ましい実施形態において、穴８５はピストン７２内に穿孔される。高圧はバンド７５を膨張させ、オイルが油圧チャンバ７４から漏れるのを遮断するシールを形成する。バンド７５は膨張してテンショナ本体７０と接触してシールを形成する。ピストン７２とテンショナボアとの間のギャップがバンド７５の材料の厚さよりも小さいため、バンド７５はオイルの流れを遮断する。バンド７５の端部９５は好ましくは重畳され（図１１参照）、バンド６５の膨張剛性を増加させる。螺旋形条件において重畳の量を可変させることにより、バンド６５は特定比率または初期膨張圧力で膨張するように調整され得る。
【００２１】
螺旋形巻きバンド４５、７５は、バンド１５がピストン１２の周りに嵌合するように膨張するときに円形巻きバンド１５を使用する実施形態において形成され得る小さな漏れ経路３７（図２Ｃおよび図４Ａ参照）を除去する。螺旋形巻きバンドを有する実施形態において、材料は好ましくはそれ自体をある程度重畳させ（図６および図１１参照）、バンドの膨張剛性を増加させる。螺旋形条件において重畳の量を可変させることにより、バンドは特定比率または初期膨張圧力で膨張するように調整され得る。
【００２２】
したがって、本明細書に記載された本発明の実施形態は、本発明の原理の適用を単に例示するものであることを理解されたい。例示された実施形態の詳細を本明細書で言及することは、特許請求の範囲を限定することを意図するものではなく、本発明に必須であるとみなされる特徴をそれら自体列挙するものである。
【図１】
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【図２Ａ】
2020507717.tif 000004
【図２Ｂ】
2020507717.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2020507717.tif 000009
【図４Ｂ】
2020507717.tif 000010
【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2020507717.tif 000016
【図７Ｃ】
2020507717.tif 000017
【図８Ａ】
2020507717.tif 000018
【図８Ｂ】
2020507717.tif 000019
【図９Ａ】
2020507717.tif 000020
【図９Ｂ】
2020507717.tif 000021
【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
2020507717.tif 000023
【図１０Ｂ】
2020507717.tif 000024
【図１１】
2020507717.tif 000025
【図１２Ａ】
2020507717.tif 000026
【図１２Ｂ】
2020507717.tif 000027
【図１２Ｃ】
2020507717.tif 000028
【図１３Ａ】
2020507717.tif 000029
【図１３Ｂ】
2020507717.tif 000030
【図１４Ａ】
2020507717.tif 000031
【図１４Ｂ】
2020507717.tif 000032
【図１４Ｃ】
2020507717.tif 000033
【図１５Ａ】
2020507717.tif 000034
【図１５Ｂ】
2020507717.tif 000035
【国際調査報告】
2020507717.tif 000036
2020507717.tif 000037