JP4615999B2 - 対象物の表面処理装置 - Google Patents

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Description

発明の詳細な説明
本発明は、請求の範囲1の前提部分に記載された装置に関するものである。
このような装置は、一般的に、光沢処理、エンボス加工、表面仕上げ処理、レーザ加工処理等の対象物の表面処理に使用することができる。
とくに、このような装置は対象物に印刷することに使用することができる。搬送装置は、一般に、適切な並進動作および/または回転動作によって、対象物をそれぞれの処理ステーションに提供するように、構成されていている。
飲料用缶のような回転対称な対象物に印刷する際には、それらは、回転式循環装置上に配置され、この装置とともに処理ステーションに供給される。このようにして処理ステーションに搬送された飲料用缶を各処理ステーションの所望の位置に配置させるために、飲料用缶は回転可動支持体上に置かれる。この支持体は、駆動手段に接続され、それによって、飲料用缶は長手方向軸を中心として回転される。
飲料用缶の回転位置を検知するために、インクリメンタルエンコーダが支持体に設置される。インクリメンタルエンコーダで発生した信号は処理ステーションに伝送され、その結果、この信号に基づいてかかる処理ステーションが制御される。
一方で、インクリメンタルエンコーダの信号は回転式循環装置とともに回転する支持体から固定された各処理ステーションに伝送される必要があるので、この信号の伝送には不必要で多大な労力を要するという問題点がある。
さらに、伝送経路に起因して、インクリメンタルエンコーダの信号が遅れて処理ステーションに読み込まれ、また変動しやすいという深刻な問題点がある。
したがって、各処理ステーションで処理工程を実施する際に、望ましくない誤差が生じる。すなわち、この誤差によって対象物の表面処理の品質が満足できないものとなる。
本発明の目的は、冒頭に記載した種類の装置であって、対象物の表面処理の再現性に優れた装置を提供することにある。
請求項1の特徴はこの目的を解決するために提供されるものである。従属請求項には、さらに本発明の好ましい実施態様および改良点が記載されている。
本発明にかかる、対象物の表面を処理するための装置は、処理工程を実施する所定数の処理ステーションと、処理動作を実行する搬送装置とを含んでおり、この搬送装置によって、対象物が処理ステーションの所望の定位置に搬送される。セントラルコントローラにおいて、搬送装置の処理動作および処理ステーションの処理工程は、被処理対象物の処理動作と相関関係にあり、かつ、各処理ステーションに対してセントラルコントローラを介して各処理工程を制御するクロックパルスをあらかじめ設定することによって、同調される。
したがって、本発明の基本的思想は、セントラルコントローラを介して、処理ステーションと搬送装置の処理動作を同調させることにある。したがって、単に、処理ステーションと搬送装置との間に情報を伝送させる労力が低減されるだけではない。それどころか、セントラルコントローラでクロックパルスを主としてあらかじめ設定することによって、処理ステーションの的確な稼動もまた可能になる。異なる位相値の伝送時間に起因して生じる誤差は大幅に解消される。さらに、適切な始動信号を発生させ、クロックパルスがセントラルコントローラを介して処理ステーションに伝送される時間をあらかじめ決定することによって、前記処理ステーションで実施される処理工程の始動と処理時間が正確に決定される。
本発明の装置は、一般的に、種々の表面処理を行うために使用されてもよい。
とくに、本発明の装置は、回転式循環装置上の処理ステーションに提供され、そして、それらの対称軸を中心として回転される回転対称な対象物に印刷するのに好ましく用いられる。
本発明のとくに好ましい実施態様においては、リード周波数がクロックパルスとしてセントラルコントローラで発生し、これによって、処理ステーションはもとより搬送装置、とくに回転式循環装置上の対象物を回転させるための駆動手段も稼動される。このリード周波数をあらかじめ設定することによって、きわめて容易かつ正確に、処理ステーションと搬送装置の構成要素との同調が達成される。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、各処理ステーションに対して個別のクロックパルスがセントラルコントローラで発生する。このクロックパルスは、検知された現位相値および被処理対象物の供給ラインにおける検知時間に由来する。
回転式循環装置として構成された搬送手段の場合には、回転式循環装置上を回転している回転対称な対象物の現在の回転位置は、インクリメンタルエンコーダによって、位相値として検知される。しかしながら、インクリメンタルエンコーダで発生した信号は、処理ステーションを制御するために、処理ステーションに直接伝送されるわけではない。それどころか、位相値および位相値の検知時間から、各処理ステーションに対するクロックパルスが、それぞれ、セントラルコントローラ内で発生する。とくに、このようにして発生したクロックパルスは、被処理対象物の回転変動を考慮するので、クロックパルスによって、処理ステーションの正確な起動が可能になる。
さらに、回転式循環装置の動作変動および位置決めエラーは補正可能である。加えて、回転式循環装置の製造公差も補正可能である。
位置決めエラーおよび製造公差は、それぞれのクロックパルスに対する始動信号をあらかじめ適切に設定することによって、補正可能である。対象物を処理している間、回転式循環装置の動作変動は、クロックパルス自体をあらかじめ適切に設定することによって、補正可能である。
調整工程において、このような製造公差を検知し、セントラルコントローラ内で発生したクロックパルスを可能な限り最適化して、製造公差を解消することが、とくに好ましい。


回転式循環装置として構成された搬送装置、および、印刷機として構成された処理ステーションの場合には、調整工程は次の通り実施されてもよい。
回転対称な基準対象物は、回転式循環装置の回転可能支持体上の各印刷機に供給される。したがって、すべての基準対象物はすべての印刷機に供給され、適切な基準となる線状パターンが各基準対象物に印刷される。続いて、回転式循環装置の製造公差、とくに回転式循環装置の回転動作に関する製造公差は、印刷された基準線状パターンを分析することによって、達成される。最も簡単な場合には、回転対称な基準対象物を切開する方法で、分析される。したがって、この基準対象物の表面領域が平らな平面状に大きく広がるので、印刷された基準線状パターンを顕微鏡で評価することができる。
とくに、クロックパルスは、セントラルコントローラの制御命令に基づいて、処理ステーションを稼動させるために、周波数発生器で発生した一連の計数パルスとして構成されてもよい。
周波数発生器の出力信号は、セントラルコントローラに、再度読み込まれてもよい。その中で、出力信号は、各処理ステーションに対する計数パルスを発生するための制御ループの入力量を構成する。このように、循環変動および周波数発生器で発生した出力信号の基本要素誘発変動は、セントラルコントローラによって、補正可能である。
以下に、本発明を、図面を参照して、説明する。
図1に、対象物3の表面を処理するための装置1の一実施態様の構造を概略的に示す。装置1は搬送装置を含み、それによって、対象物3が異なる処理ステーションB〜Bに供給される。
本実施態様において、搬送装置は回転式循環装置2として構成されており、それには、合計8個の被処理対象物3が円周方向に等間隔で配置されている。回転式循環装置2に配置された対象物3の数に応じて、合計8個の処理ステーションB〜Bが設けられ、回転式循環装置2の円周方向に配置されている。搬送装置の駆動手段(図示しない)によって、回転式循環装置2が角ピッチΔαが45度おきに回転し、対象物3のすべてが回転式循環装置2上に配置されたそれぞれの次の処理ステーションに同時に搬送される。
本実施態様において、被処理対象物3は回転対称に構成され、たとえば、飲料用缶、カップ、飲料用を含んでいてもよい。回転対称な対象物3は、それぞれ、回転可動支持体4に固定されている。この支持体4は、図1に図示されていない駆動手段によって駆動され、その結果、対象物3は、それぞれ、その対称軸を中心として回転する。駆動手段は、それぞれの支持体4に強固に接続され、回転式循環装置2の回転とともに回転する。
本実施態様において、装置1は回転式循環装置2に搬送された対象物3に印刷する機能を有する。処理ステーションのうちの1つの処理ステーションBは載荷ステーションとして構成されており、それによって、対象物3が回転式循環装置2に載置される。さらに、処理ステーションのうちの1つの処理ステーションBは除荷ステーションとして構成されており、それによって、処理された対象物3が回転式循環装置2から取り除かれる。
回転式循環装置2の搬送方向に、載荷ステーションの次に位置する処理ステーションBは第一の検査装置で構成されており、それによって、被処理対象物3の前検査が行われる。検査手段が画像処理システムとして構成されることがとくに好ましい。
回転式循環装置2の搬送方向に、印刷ステーションB〜Bとして構成された4つの処理ステーションが検査装置に続いて配置されている。第一の印刷装置Bは、たとえば、シルクスクリーン、オフセット印刷、フレキソ印刷または凹版印刷方法などの接触印刷法による印刷が行われ、この目的ため、第一の印刷装置Bは分割式印刷ローラ5を含んでおり、それによって、対象物3の表面に画像が印刷される。
これに続く3つの印刷装置B〜Bは非接触印刷法による印刷が行われる。これらの印刷装置は、それぞれ、別途図示されていない1つのインクジェット印刷ヘッド6を含んでいる。これらの印刷装置によって、異なる色の画像パターンが対象物3の表面に印刷されることが好ましい。原理上は、印刷装置B〜Bとしてレーザ加工機などが用いられてもよい。
最後に、印刷処理された対象物3を管理するための検査装置が除荷ステーションの前に最後の処理ステーションBとして配置されている。この検査装置は画像処理システムとして構成されることが好ましい。
一般的に、装置1は、回転式循環台上の処理ステーションB〜Bの構成、数および配置を変更して、設計されてもよい。したがって、直線型搬送装置のような他の搬送手段が回転式循環装置2に代えて装備されていてもよい。
図2は、図1に示した装置1を制御するための構成要素の第一構成例を示すものである。対象物3を回転させる駆動手段、および、処理工程を実施するための処理ステーションB〜B、すなわち、本構成例においては、印刷装置と検査装置とは、セントラルコントローラ7によって制御される。セントラルコントローラは図示されていないマイクロプロセッサシステムを含んでいる。さらに、セントラルコントローラは、装置1に備えられた各構成要素に接続する入出力端子として図示されていない接続部をも含んでいる。最後に、セントラルコントローラ7は、発振器(図示されていない)を含み、それによって、リード周波数が発生する。このリード周波数は媒介変数化されることが好ましい。周波数分割によってリード周波数を変化させることがとくに好ましい。
セントラルコントローラ7で発生したリード周波数は駆動手段と処理ステーションB〜Bに出力され、これらが同調させられる。このように、処理ステーションB〜Bと駆動手段とを同調させることは必要なことであり、その結果、対象物3をそれぞれの処理ステーションB〜Bにおける所定の回転位置に正確に配置させることが可能になり、それぞれの処理工程が処理ステーションB〜Bで実施される。
図2から明らかなように、セントラルコントローラ7は第一の接続手段8を介してコンピュータユニット9に接続されており、このコンピュータユニットは回転式循環装置2上に配置された対象物3の回転を制御する機能を果たす。コンピュータユニット9はセントラルコントローラ7と同様にマイクロプロセッサシステムおよび一連の入出力端子を含んでいる。
対象物3を固定する各支持体4の現在の回転位置を検知するためのインクリメンタルエンコーダ13だけでなく、それぞれが増幅器11とモータ12とから構成された、対象物3を回転させるための駆動手段も、第二の接続手段10aおよび10bを介してコンピュータユニット9に接続されている。
最後に、処理ステーションB〜Bは、第三の接続手段14を介してコンピュータユニット9に接続されている。
第一の好ましい実施態様においては、コンピュータユニット9は、回転式循環装置2上に配置され、それとともに移動する。この場合には、駆動手段およびインクリメンタルエンコーダ13もまた回転式循環装置2とともに移動するので、コンピュータユニット9を駆動手段およびインクリメンタルエンコーダ13に接続するための第二の接続手段10aおよび10bはケーブルによって構成されていてもよい。
これに対して、データの非接触伝送は、第一の接続手段8を介して、固定配置されたセントラルコントローラ7とコンピュータユニット9との間で、行われる。この場合には、第一の接続手段8は、スリップリング、光学データリンクなどによって構成されていてもよい。
第二の実施態様においては、コンピュータユニット9は固定配置される。この場合には、第二の接続手段10aおよび10bは非接触データ伝送のためのデータリンクを形成するが、第一の接続手段8はケーブルによって構成されていてもよい。
対象物3を回転させるための駆動手段は、それぞれ、リード周波数に基づいて制御され、または、調整される。このために、原理上は、駆動手段は適切なステッピングモータを含んでいてもよい。駆動手段の位相制御は、各インクリメンタルエンコーダ13で発生した信号に基づいて行われることがとくに好ましい。
処理ステーションB〜Bと駆動手段を同調させるために、処理ステーションB〜Bでの処理工程もまたリード周波数をあらかじめ設定することによって制御される。開始信号が被処理対象物3の検知回転位置に基づいて算出され、次いで、各処理ステーションB〜Bに出力されて処理工程が開始される。さらに、処理工程の処理時間は、各処理ステーションB〜Bに、リード周波数をそれぞれの時間のみに対応させて入力することで、セントラルコントローラ7によって、あらかじめ決定される。
検査装置として構成された処理ステーションB〜Bにおいて、対象物3への検査処理は、リード周波数をあらかじめ設定することによって、制御される。検査装置が画像処理システムを含んでいる場合には、リード周波数は画像処理を開始させる機能を果たす。
動画を撮影する場合は、リード周波数によって画像周波数があらかじめ決定されるが、静止画像を撮影する場合には、リード周波数によって計数装置が稼動したり、停止したりする。一般的に、検査装置もまた、リード周波数によって、稼動されることが可能であり、この検査装置はストロボスコープなどを含んでいる。
印刷装置として構成された処理ステーションB〜Bにおいて、印刷処理はリード周波数に基づいて制御される。印刷ローラ5を含む印刷装置において、その動作機構はリード周波数によってあらかじめ決定される。とくに、リード周波数は計数装置を始動させる機能を果たし、各対象物3への印刷ローラ5の接触圧力と模様とが計数信号に基づいて制御される。
非接触作動印刷装置の場合には、インクジェット印刷ヘッド6はリード周波数に基づいて制御される。リード周波数は、インクジェット印刷ヘッド6のインクジェット飛沫、いわゆるドット周波数の出力周波数に適合させやすい。
一方、リード周波数はドット周波数に正確に一致するように選択されてもよい。
また、リード周波数はドット周波数よりも高い周波数に選択されてもよく、このリード周波数はドット周波数の、たとえば、2(Nは1,2・・・)倍だけ高い。したがって、とくに、種々のインクジェット印刷ヘッド6を用いた印刷処理によるオフセット値はより適した方法で調整されてもよい。リード周波数が2倍だけ高いリード周波数を選択した上記具体例の場合には、異なる2つのインクジェット印刷ヘッド6を用いた異なる二色のオフセット印刷を行う際に、ドット、すなわち、インクジェット飛沫について、1/2の解像度に調整することができる。
図3は、図1に示した装置1を制御するための構成要素の異なる構成例を示すものである。この構成要素は、図2に示された構成例と、ほぼ類似した構造と機能とを有している。
図3に示された構成例において、セントラルコントローラ7は第一の接続手段8を介して評価装置15に接続され、この評価装置はコンピュータユニット9に対応する構造を含んでいる。
図2に示された構成例と同様に、駆動手段およびインクリメンタルエンコーダ13は、第2の接続手段10a,10bを介して評価装置15に接続されている。さらに図2に示された構成例に対応して、評価装置15は、回転式循環装置2上に配置されていてもよく、または、固定配置されていてもよい。したがって、第一の接続手段8または第二の接続手段10a,10bのいずれか一方は非接触作動データリンクによって構成されており、他方の接続手段はそれぞれケーブルによって形成されていてもよい。
対象物3を回転させるための駆動手段は、評価装置15を経由した各インクリメンタルエンコーダ13の信号に基づいて、始動される。駆動手段を稼動させるための位相制御ループは評価装置15内に組み込まれているのが好ましい。
さらに、インクリメンタルエンコーダ13の信号は、継続して評価装置15で検知され、それに蓄積される。インクリメンタルエンコーダ13の循環的で決定的な読み取りが、各位相値だけでなく、位相値の検知時間までもが評価装置15で一連のデータとして検知され、それに一連のデータとして蓄積されるように、行われる。
この一連のデータに基づいて、各処理ステーションB〜Bに対する固別のクロックパルスがセントラルコントローラ7で発生する。まず、クロックパルスがセントラルコントローラ7で検知され、対象物3のうちの1つが各処理ステーションB〜Bに配置されて、処理が開始される。次に、一連のデータに基づいて、インクリメンタルエンコーダ13に対するクロックパルスが発生する。この一連のデータはこの対象物3に関連しており、このクロックパルスはこのインクリメンタルエンコーダ13の信号に追従する。したがって、処理ステーションB〜Bは、各対象物3の回転に同調して稼動される。一連のデータは、インクリメンタルエンコーダ13の位相値およびこの位相値の検知時間を含んでいるので、それらの変遷が完全に検知され、とくに、信号のゆらぎもまた検知され、考慮されてもよい。
各処理ステーションB〜Bに対する信号に基づいて発生した固別のクロックパルスは、処理工程が対象物3の回転と正確に同調して稼働していることを確実にする。
本実施態様においては、周波数発生器16は各処理ステーションB〜Bの前に配置されており、この周波数発生器は接続リード線17を介してセントラルコントローラ7に接続されている。周波数発生器16の出力信号は、さらにリード線18を通してセントラルコントローラ7に、再度、読み込まれる。
処理ステーションB〜Bに対して発生したクロックパルスは、セントラルコントローラ7で発生した制御命令に基づいて、各周波数発生器16で発生した一連の計数パルスから成っている。周波数発生器16は、図2に示された構成例の計数パルスを利用して、連続して配置された処理ステーションB〜Bにおける処理工程を交互に制御する。
再度、読み込まれた周波数発生器16の出力信号は、セントラルコントローラ7の循環時間の変動、または、周波数発生器16で発生した出力信号による基本要素誘発変動によって、引き起こされる可能性がある誤差をも修正する際に、このましく使用される。
再度、読み込まれた各周波数発生器16の出力信号は、セントラルコントローラ7における所定の定値値と比較される、制御ループに対する瞬間値を構成する。周波数発生器16で発生した計数パルスの間隔は、セントラルコントローラ7の循環時間よりもきわめて短い。
図1は、対象物の表面を処理するための装置の一実施態様を示す概略図である。 図2は、図1に示した装置の制御手段を表す第一実施態様の構成要素を示す構成図である。 図3は、図2に示した装置の制御手段を表す第二実施態様の構成要素を示す構成図である。
符号の説明
(1) 装置
(2) 回転式循環装置
(3) 対象物
(4) 支持体
(5) 印刷ローラ
(6) インクジェット印刷ヘッド
(7) コントローラ
(8) 第一の接続手段
(9) コンピュータユニット
(10a,10b) 第二の接続手段
(11) 増幅器
(12) モータ
(13) インクリメンタルエンコーダ
(14) 第三の接続手段
(15) 評価装置
(16) 周波数発生器
(17) 接続リード線
(18) リード線

Claims (22)

  1. 処理工程を実施する所定数の処理ステーション(B〜B)と、処理動作を実行する搬送装置とを含み、前記搬送装置によって回転対称な対象物が前記処理ステーション(B〜B)の所望の定位置に運搬される、対象物の表面処理装置であって、処理される前記回転対称な対象物(3)の前記処理動作と相関関係にあり、かつ、各処理ステーション(B〜B)に対してセントラルコントローラ(7)を介して前記各処理工程を制御するクロックパルスをあらかじめ設定することによっ前記搬送装置の前記処理動作および前記処理ステーションの前記処理工程を同調させるセントラルコントローラ(7)を有し、
    クロックパルスを定めるリード周波数が前記セントラルコントローラ(7)であらかじめ設定され、
    各処理ステーションにおいて前記回転対称な対象物が対称軸を中心として駆動手段によって回転されながら処理され、
    前記駆動手段による前記回転対称な対象物の対称軸を中心とした回転がコンピュータユニット(9)によって制御され、
    前記駆動手段による前記回転対称な対象物(3)の対称軸を中心とした回転と、前記処理ステーション(B〜Bの処理工程とを同調させて前記処理工程を制御するために、前記セントラルコントローラ(7)から前記コンピュータユニット(9)と前記処理ステーション(B 〜B )と前記リード周波数が伝送され、
    前記リード周波数がインクジェット印刷ヘッド(6)のインク小滴放出の作動周波数に適合されたことを特徴とする対象物の表面処理装置。
  2. 所定数の前記処理ステーション(B〜B)が、それぞれ1つの印刷装置によって構成されたことを特徴とする請求項1に記載の対象物の表面処理装置。
  3. 前記印刷装置の少なくとも1つがインクジェット印刷ヘッド(6)を含むことを特徴とする請求項2に記載の対象物の表面処理装置。
  4. 前記印刷装置の少なくとも1つが印刷ローラ(5)を含むことを特徴とする請求項2または3に記載の対象物の表面処理装置。
  5. 前記処理ステーション(B〜B)の少なくとも1つが検査装置によって構成されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  6. 前記回転対称な対象物(3)が飲料用缶、カップまたは飲料用を含むことを特徴とする請求項1に記載の対象物の表面処理装置。
  7. 前記搬送装置が回転式循環装置(2)を含み、前記回転対称な対象物(3)がその円周方向に配置されて、該回転式循環装置の回転によって搬送されるように構成されたことを特徴とする請求項1または6に記載の対象物の表面処理装置。
  8. 開始信号がセントラルコントローラ(7)で発生して、前記処理ステーションの前記処理工程が個別に開始されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  9. 前記クロックパルスが処理ステーション(B 〜B )に伝送される時間をあらかじめ決定することによって、前記処理ステーションに対する処理時間が前記セントラルコントローラ(7)であらかじめ定義されることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  10. 前記対象物(3)の回転状況を検出するために、インクリメンタルエンコーダがそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  11. 前記インクリメンタルエンコーダ(13)の信号に基づいて回転させる前記駆動手段が位相制御されることを特徴とする請求項10に記載の対象物の表面処理装置。
  12. 前記リード周波数が前記セントラルコントローラ(7)で調整されることを特徴とする請求項1に記載の対象物の表面処理装置。
  13. 前記コンピュータユニット(9)が固定配置されたことを特徴とする請求項1に記載の対象物の表面処理装置。
  14. 前記コンピュータユニット(9)が前記回転式循環装置(2)上に配置されたことを特徴とする請求項1または12に記載の対象物の表面処理装置。
  15. 前記リード周波数および前記インクリメンタルエンコーダ(13)の前記信号が前記各駆動手段の位相制御のための入力量を構成することを特徴とする請求項1、13及び14のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  16. 各処理ステーションに対して前記各処理工程を制御する個別のクロックパルスが前記セントラルコントローラ(7)で発生し、前記クロックパルスは検知された循環的また現在の位相値および被処理対象物(3)における処理作動の位相値の検知時間に由来することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
  17. 前記インクリメンタルエンコーダ(13)で検知された前記対象物(3)の位相値の検知時間だけでなく前記位相値も評価装置(15)で一連のデータとして検知され、それに一連のデータとして蓄積されることを特徴とする請求項16に記載の対象物の表面処理装置。
  18. 前記処理ステーション(B 〜B )に対する前記クロックパルスは、インクリメンタルエンコーダ(13)の増加に続く一連の計数パルスとして構成され、前記計数パルスは前記評価装置(15)に蓄積された一連のデータに由来することを特徴とする請求項17に記載の対象物の表面処理装置。
  19. 前記計数パルスは、各処理ステーション(B 〜B )を制御する周波数発生器(16)で、それぞれ発生することを特徴とする請求項18に記載の対象物の表面処理装置。
  20. 前記周波数発生器(16)で発生した前記出力信号は、前記セントラルコントローラ(7)に、再度、読み込まれることを特徴とする請求項19に記載の対象物の表面処理装置。
  21. 前記計数パルスを発生するための制御ループは前記セントラルコントローラ(7)に配置され、前記周波数発生器(16)の再度読み込まれた前記出力信号が前記制御ループの瞬間値を構成することを特徴とする請求項20に記載の対象物の表面処理装置。
  22. 前記個別の計数パルスの間隔が、前記セントラルコントローラ(7)の循環時間よりも短いことを特徴とする請求項18〜21のいずれか1項に記載の対象物の表面処理装置。
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