(57)【要約】【課題】スラストころ軸受用保持器で、ころの安定性および軸受の耐久性を向上させることができる。【解決手段】スラストころ軸受用保持器１３は、軸線方向中央部に設けられた少なくとも１枚の中央板部１５と、中央板部１５に対して軸線方向一方側に重なって設けられた一方板部１６と、中央板部１５に対して軸線方向他方側に重なって設けられた他方板部１７からなる少なくとも３枚の板部１５，１６，１７を備え、ポケット１４は少なくとも３枚の板部１５，１６，１７を軸線方向一方側から他方側に打抜く打抜き加工によって形成されていて、中央板部１５には打抜き加工に伴い剪断面１６ｓ，１５ｓが形成されていて、剪断面１６ｓ，１５ｓは、板部１６，１５の軸線方向他方側において隣接する板部１５，１７に向かって垂れ下がって当該板部１５，１７と径方向に重なっている垂れ部１６ｔ，１５ｔを有している。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ころを収容するポケットが設けられたスラストころ軸受用保持器であって、
軸線方向中央部に設けられた少なくとも１枚の中央板部と、前記中央板部に対して軸線方向一方側に重なって設けられた一方板部と、前記中央板部に対して軸線方向他方側に重なって設けられた他方板部からなる少なくとも３枚の板部を備え、
前記ポケットは、前記少なくとも３枚の板部を軸線方向一方側から他方側に打抜く打抜き加工によって形成されていて、
前記中央板部には、前記打抜き加工に伴い剪断面が形成されていて、
前記剪断面は、前記他方板部に向かって垂れ下がって当該他方板部と径方向に重なっている垂れ部を有している、スラストころ軸受用保持器。
【請求項２】
前記３枚の板部のうち少なくとも前記他方板部には、前記打抜き加工に伴い破断面が形成されていて、
前記破断面の軸線方向寸法は、前記少なくとも３枚の板部の軸線方向合計寸法の１／４以下である、請求項１に記載のスラストころ軸受用保持器。
【請求項３】
前記一方板部は、前記打抜き加工に伴い形成された剪断面を有し、
前記剪断面は、その軸線方向他方側において隣接する前記中央板部に向かって垂れ下がって当該中央板部と径方向に重なっている垂れ部を有している、請求項１又は２に記載のスラストころ軸受用保持器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のスラストころ軸受用保持器と、
前記ポケットに配置されるころとを具備し、
前記ころのころ長がころ直径の１倍以上２倍以下の範囲に含まれる、スラストころ軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラストころ軸受用保持器およびスラストころ軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
スラストころ軸受は、軸線方向に向き合う１対の軌道盤と、１対の軌道盤の間に介在して転動する複数のころと、周方向に所定間隔で配置されてころを収容する複数のポケットを有する保持器を具備する。特開２０１０−２７０７８２号公報（特許文献１）が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されるスラストころ軸受用保持器は、保持器の軸線方向厚みよりも薄い板材を曲げて重ねる事で、保持器の強度および軸線方向厚みを確保して製造されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２７０７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９および図１０は、特許文献１記載のスラストころ軸受用保持器２１３のポケット２１４を区画するポケット壁面を示す拡大図である。スラストころ軸受用の保持器２１３では、中央に丸穴状の貫通穴が形成された板材の外径側部分２１５を内径側部分２１６に重なるように折り返した後に、パンチ２２４およびダイス２２５で板部２１５，２１６を打ち抜いてポケット２１４を形成する。ポケット２１４のポケット壁面は、剪断面２１５ｓ，２１６ｓと破断面２１５ｒ，２１６ｒを含む。
【０００６】
パンチ２２４の進入方向に関し、剪断面２１５ｓ，２１６ｓは進入方向手前側に位置し、破断面２１５ｒ，２１６ｒは進入方向奥側に位置する。つまり保持器２１３の板厚方向に関し、剪断面と破断面が交互に形成される。軸受使用中に、ころ２１２が破断面２１５ｒに当接すると、ころの案内が不安定になる虞がある。
【０００７】
また、引用文献１では、パンチ２２４およびダイス２２５のクリアランスＧｑが、保持器２１３の板厚方向寸法Ｔｓの５％以上１０％以下の範囲である。この場合、ポケット壁面に占める破断面２１５ｒ，２１６ｒの割合が大きい。具体的には、破断面２１５ｒ，２１６ｒの合計板厚寸法（Ｔｕ＋Ｔｖ）が保持器２１３の板厚寸法Ｔｓの１／４を超えて１／２以下の範囲であった。ここで、破断面が占める割合が大きいと、ポケット壁面に油膜が形成され難く、軸受の耐久性の向上の観点からは好ましくない。
【０００８】
本発明は、上述の実情に鑑み、スラストころ軸受用保持器で、ころの安定性および軸受の耐久性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的のため本発明によるスラストころ軸受用保持器は、ころを収容するポケットが設けられたスラストころ軸受用保持器であって、軸線方向中央部に設けられた少なくとも１枚の中央板部と、中央板部に対して軸線方向一方側に重なって設けられた一方板部と、中央板部に対して軸線方向他方側に重なって設けられた他方板部からなる少なくとも３枚の板部を備え、ポケットは少なくとも３枚の板部を軸線方向一方側から他方側に打抜く打抜き加工によって形成されていて、中央板部には打抜き加工に伴い剪断面が形成されていて、剪断面は、その軸線方向他方側において隣接する板部に向かって垂れ下がって当該板部と径方向に重なっている垂れ部を有している。
【００１０】
打抜き加工によって形成されるポケット壁面は剪断面および破断面を含み、垂れ部は剪断面を構成する。本発明によれば、垂れ部により剪断面を広くして、平滑な剪断面に油膜を形成することができる。
【００１１】
本発明の一局面として３枚の板部のうち少なくとも他方板部には、打抜き加工に伴い破断面が形成されていて、破断面の軸線方向寸法は、少なくとも３枚の板部の軸線方向合計寸法の１／４以下である。かかる局面によれば、剪断面を一層広くしてポケット壁面に油膜を形成し易くなる。
【００１２】
本発明の一局面として一方板部は、打抜き加工に伴い形成された剪断面を有し、該剪断面は、その軸線方向他方側において隣接する中央板部に向かって垂れ下がって当該中央板部と径方向に重なっている垂れ部を有している。
【００１３】
本発明のスラストころ軸受は、上述したスラストころ軸受用保持器と、保持器のポケットに配置されるころとを具備し、ころのころ長がころ直径の１倍以上２倍以下の範囲に含まれる。かかるスラストころ軸受によれば、短小ころを脱落しないよう保持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、少なくとも３枚の板材を重ねて製造されるスラストころ軸受用保持器で、ころの安定性および軸受の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のスラストころ軸受用保持器を含む変速機を示す概略断面図である。
【図２】図１中に使用されるスラストころ軸受を示す拡大図である。
【図３】同実施形態を示す断面図である。
【図４】同実施形態を示す拡大断面図である。
【図５】同実施形態の打抜き工程を示す拡大図である。
【図６】同実施形態の打抜き工程を示す拡大図であり、図５に続く状態を表す。
【図７】同実施形態の打抜き工程を示す拡大図であり、図６に続く状態を表す。
【図８】同実施形態の打抜き工程を示す拡大図であり、図７に続く状態を表す。
【図９】従来のスラストころ軸受用保持器のポケット壁面を示す拡大断面図である。
【図１０】従来の打抜き工程を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明のスラストころ軸受用保持器を含む自動車用無段変速機を示す概略断面図である。自動車のエンジンの駆動力は、エンジンのクランクシャフトからトルクコンバータと前後進切換機構１２０とを順次介して無段変速機１００に伝達される。
【００１７】
前後進切換機構１２０は、トルクコンバータから回転を入力される中心軸１０１ａと、プラネタリギア機構と、多板クラッチ１２５，１２６とを有している。
【００１８】
プラネタリギア機構は、中心軸１０１ａよりも外径側に同軸配置されて中心軸１０１ａに固定される環状の保持部材１２３と、保持部材１２３の外径側部分に固定されるリングギア１２３ａと、無段変速機１００のプライマリ軸１０１に固定されたサンギア１０１ｂと、中心軸１０１ａよりも外径側に配置される支持部材１２２と、支持部材１２２に立設されるピニオンシャフトに回転可能に支持されたプラネタリピニオン１２２ａとを有している。プラネタリピニオン１２２ａはリングギア１２３ａおよびサンギア１０１ｂに噛み合っている。
【００１９】
無段変速機１００は、プライマリ軸１０１と、プライマリプーリ１０２と、セカンダリ軸１０３と、セカンダリプーリ１０４と、ベルト１０５を有している。プライマリ軸１０１は、前後進切換機構１２０に連結され、変速機１００に回転を入力する。プライマリプーリ１０２は、プライマリ軸１０１に同軸に設けられる。セカンダリ軸１０３は、プライマリ軸１０１に平行に配置され、変速機１００から回転を出力する。セカンダリプーリ１０４は、セカンダリ軸１０３に同軸に設けられる。ベルト１０５は、プライマリプーリ１０２およびセカンダリプーリ１０４の双方に掛け渡される。
【００２０】
入力側の中心軸１０１ａ、プライマリ軸１０１、および出力側のセカンダリ軸１０３には、アキシアル荷重を受けるためにスラストころ軸受が設けられている。これらのスラストころ軸受を代表して、中心軸１０１ａおよびプライマリ軸１０１に設けられるスラストころ軸受を以下に説明する。
【００２１】
図２は、図１中の保持部材１２３とハウジング１０６との間に配置されたスラストころ軸受１０付近を拡大して表す。図１及び図２に示すように、スラストころ軸受１０は、１対の軌道盤１１ａ，１１ｂと、単列のころ１２と、ころ１２を保持するためのスラストころ軸受用保持器（以下、単に保持器という）１３を有する。スラストころ軸受１０は、中心軸１０１ａおよびプライマリ軸１０１に共通する軸線Ｏ（図１）と同軸に配置される。また、複数のスラストころ軸受１０は、外径寸法および内径寸法を同一とされ、軸線方向に直列配置される。
【００２２】
軸線方向一方（紙面左側）の軌道盤１１ａは保持部材１２３とともに回転することがある。軸線方向他方（紙面右側）の軌道盤１１ｂはハウジング１０６とともに回転することがある。以下の説明では、スラストころ軸受１０において、中心軸１０１ａに沿う方向を軸線方向と呼び、中心軸１０１ａに直交する方向を径方向と呼ぶ。スラストころ軸受１０の軸線は、図１に示す軸線Ｏに等しい。なお、以下の説明では、軸線方向を板厚方向ともいう。
【００２３】
ころ１２は１対の軌道盤１１間に挟まれて、軌道盤１１ａ，１１ｂの軌道面１１Ａ上を軸線Ｏ回りに転動する。ころ１２は、針状ころよりも短い、いわゆる短小ころである。ころ１２のころ直径φｃところ長ｌｃは以下の関係を満足する。
【００２４】
［式１］φｃ≦ｌｃ≦２φｃ
【００２５】
ここで、図示しない油圧供給源から油路を経由してスラストころ軸受１０内に潤滑油が供給される。かかる供給経路を矢ｂ、ｃ、ｄで表す。潤滑油は、矢ｂで示すようにスラストころ軸受１０の径方向内側から給油され、その後、矢ｃのように軌道面１１Ａと保持器１３の間を径方向外側に流れて、保持器１３のポケット１４（図３）内に流入し、軌道面１１Ａと、ころ１２の転動面と、ころ１２の両端面を潤滑し、その後、軌道盤１１ａ，１１ｂと保持器１３の外径側部分との間を通って矢ｄのようにスラストころ軸受１０の外部へ排出される。
【００２６】
図３は同実施形態の保持器１３を示す縦断面図であり、保持器１３の中心線（軸線Ｏ）を含む平面で保持器１３を切断し、その切断面を表す。発明の理解を容易にするため、図３では、保持器１３がころ１２を保持する状態を表す。
【００２７】
保持器１３は、１枚の平坦な鋼板から形成される。保持器１３は軸線Ｏを取り囲むように環状である。保持器１３は、中央板部１５と、中央板部１５に対して軸線方向一方側に重なって設けられた一方板部１６と、中央板部１５に対して軸線方向他方側に重なって設けられた他方板部１７とを備えている。一方板部１６及び他方板部１７はいずれも、中央板部１５と軸線方向に隙間なく、当接（面接触）している。一方板部１６及び他方板部１７はそれぞれ、中央に丸穴状の貫通穴が形成された１枚の鋼板の内径側又は外径側を中央板部１５側に向けて折り曲げることで、当該中央板部１５と重なっている。具体的には、一方板部１６は、中央板部１５のうち軸線方向一方側に折り曲げる前における鋼板の内径側部分に相当する。他方板部１７は、中央板部１５のうち軸線方向他方側に折り曲げる前における鋼板の外径側部分に相当する。このように、保持器１３は、１枚の鋼板の内径側部分及び外径側部分それぞれを中央部分と重なるように軸線方向に互い違いに折り曲げることで形成されている。
【００２８】
中央板部１５、一方板部１６及び他方板部１７のそれぞれの板厚は互いに等しい。言い換えると、中央板部１５、一方板部１６及び他方板部１７の板厚は、保持器１３の軸線方向寸法の１／３の大きさである。１枚の鋼板の内径側及び外径側を折り曲げることで形成された保持器１３の軸線方向寸法は、中央板部１５、一方板部１６及び他方板部１７の板厚を合計した３枚分の板部の厚みを有する。
【００２９】
一方板部１６は中央板部１５のうち外径側部分と重なっておらず、他方板部１７は中央板部１５のうち内径側部分と重なっていない。
【００３０】
一方板部１６よりも外径側には空間Ｓ１が形成されている。また、他方板部１７よりも内径側には空間Ｓ２が形成されている。これにより、潤滑油が外径側の空間Ｓ１と内径側の空間Ｓ２を流れて、スラストころ軸受１０の通油性が向上する。
【００３１】
図４は、同実施形態の保持器を示す拡大断面図であり、図３中ＶＩ−ＶＩで保持器を切断した断面を表す。ころ１２を収容するポケット１４は、中央板部１５、一方板部１６及び他方板部１７を矢Ｎ方向に打ち抜くことで形成される。そして、中央板部１５は、ポケット１４を区画するポケット壁面１５ｓを構成する。軸線方向一方板部１６は、ポケット１４を区画するポケット壁面１６ｓを構成する。軸線方向他方板部１７は、ポケット１４を区画するポケット壁面１７ｒを構成する。これらポケット壁面１６ｓ，１５ｓ，１７ｒは、ころ１２の転動面と対面する。特に、軸線方向中央部のポケット壁面１５ｓは、軸線方向両側のポケット壁面１６ｓ，１７ｒよりもころ１２の転動面に接近する。以下の説明においてこれらポケット壁面１６ｓ，１５ｓ，１７ｒを、軸線方向一方から他方の順に第１ポケット壁面１６ｓ、第２ポケット壁面１５ｓ、および第３ポケット壁面１７ｒともいう。第１および第２ポケット壁面１６ｓ，１５ｓは第３ポケット壁面１７ｒよりも平滑な剪断面である。第３ポケット壁面１７ｒは第１および第２ポケット壁面１６ｓ，１５ｓよりも粗い破断面である。
【００３２】
ポケット１４の形成時、一方板部１６及び中央板部１５のせん断面１６ｓ，１５ｓには、垂れ部１６ｔ，１５ｔが形成される。垂れ部１６ｔ，１５ｔはパンチ加工によって、板部１６，１５のポケット壁面１６ｓ，１５ｓに形成されるカエリの一種である。以下の説明において、垂れ部１６ｔ，１５ｔを、軸線方向一方から他方の順に第１垂れ部１６ｔおよび第２垂れ部１５ｔともいう。
【００３３】
第１垂れ部１６ｔは、一方板部１６から中央板部１５に向かって垂れ下がって当該中央板部１５と径方向に重なっている。第２垂れ部１５ｔは、中央板部１５から他方板部１７に向かって垂れ下がって当該他方板部１７と径方向に重なっている。
【００３４】
剪断面である第１ポケット壁面１６ｓの板厚方向（軸線方向）の寸法をＴｅとし、剪断面である第２ポケット壁面１５ｓの板厚方向（軸線方向）の寸法をＴｄとし、破断面である第３ポケット壁面１７ｒの板厚方向（軸線方向）の寸法をＴｆとすると。以下の式２および式３が成立する。
【００３５】
［式２］  Ｔｔ＝Ｔｅ＋Ｔｄ＋Ｔｆ
【００３６】
［式３］  Ｔｆ≦Ｔｔ／４
【００３７】
なお、第１垂れ部１６ｔの板厚寸法はＴｅ−Ｔｔ／３であり、第２垂れ部１５ｔの板厚寸法はＴｄ−Ｔｔ／３であり、以下の式４が成立する。つまり、第２垂れ部１５ｔの板厚寸法は第１垂れ部１６ｔの板厚寸法よりも大きい。
【００３８】
［式４］  Ｔｅ−Ｔｔ／３＜Ｔｄ−Ｔｔ／３
【００３９】
ポケット１４には、ころ止め突起１８、１９が設けられている。ころ止め突起１８、１９は、ポケット１４を打抜き加工によって形成した後、追加工によって形成される。ころ止め突起１８は例えば保持器素材２３の一方面にカシメ加工を施すことによって一方板部１６に設けられ、ころ止め突起１９は保持器素材２３の他方面にバニシ加工を施すことによって他方板部１７に設けられる。この他の変形例としてころ止め突起１８，１９は、カシメ加工、バニシ加工、あるいは他の追加工によって作成される。なお、軸方向他方側のころ止め突起１９は設けずに、軸方向一方側のころ止め突起１８のみを設けてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態の保持器１３のポケット１４の製造方法につき説明する。
【００４１】
図５から図８は、３枚の板厚を有する保持器素材をパンチで打抜き加工する様子を時系列で示す模式的な断面図である。
【００４２】
まず、図５を参照してパンチ２４とダイス２５を備えるプレス加工機を準備する。パンチ２４とダイス２５は互いに離隔して対向する。ダイス２５には、ポケット１４に対応する形状の開口２７が形成されている。パンチ２４はダイス２５に近づく方向（図６〜８に示す矢Ｎ方向）に移動し、開口２７内に進入する。
【００４３】
次に、パンチ２４とダイス２５の間に保持器素材２３をセットする。保持器素材２３はダイス２５上に載置されるとともに位置決めされる。
【００４４】
次に、図６に示すように、パンチ２４をダイス２５に向かって前進させる。パンチ２４はまず手前の板部、つまり一方板部１６、を最初に打ち抜く。これにより一方板部１６には、第１ポケット壁面１６ｓが形成される。
【００４５】
次に、図７に示すように、パンチ２４をダイス２５に向かってさらに前進させる。パンチ２４は一方板部１６よりも奥の板部、つまり、中央板部１５、を次に打ち抜く。これにより、中央板部１５には第２ポケット壁面１５ｓが形成され、一方板部１６には第１垂れ部１６ｔが形成される。第１垂れ部１６ｔは、一方板部１６のうち中央板部１５側の片面から矢Ｎ方向に突出する。
【００４６】
次に図８に示すように、パンチ２４をダイス２５に向かって一層前進させる。パンチ２４は中央板部１５よりもよりも奥の板部、つまり他方板部１７を次に打抜き、開口２７に進入する。これにより、他方板部１７には第３ポケット壁面１７ｒが形成され、中央板部１５には第２垂れ部１５ｔが形成される。第２垂れ部１５ｔは中央板部１５の片面から矢Ｎ方向に突出する。また打ち抜かれた３枚の板片（図示せず）が、開口２７からダイス２５の下方へ落下する。
【００４７】
ここで附言すると、パンチ２４と開口２７のクリアランスＧｐは、保持器素材２３の板厚方向寸法Ｔｔの５％以下である。パンチ２４と開口２７と３枚以上の板部を重ねた保持器素材２３の寸法関係をこのように規定することにより、前述した式４の関係を実現することができる。クリアランスＧｐは、パンチ２４の縁と開口２７の縁との距離であり、パンチ２４の進入方向Ｎと直交している。
【００４８】
第１および第２ポケット壁面１６ｓ，１５ｓは、滑らかで平らな剪断面である。第３ポケット壁面１７ｒは粗い破断面である。第２垂れ部１５ｔは、剪断面を構成する。破断面になる第３ポケット壁面１７ｒの板厚方向寸法Ｔｆは、３枚の板部の板厚方向合計寸法Ｔｔの１／４以下である。
【００４９】
対比のため図１０を参照して、従来のポケット打抜き加工につき説明する。従来のポケット打抜き加工では、パンチ２２４およびダイス２２５のクリアランスＧｑが、保持器２１３の板厚方向寸法Ｔｓの５％以上１０％以下の範囲であった。この場合、各板部２１５，２１６に垂れ部が形成されず、代わりに破断面２１５ｒ，２１６ｒが形成される。
【００５０】
本実施形態によれば、第１および第２垂れ部１６ｔ，１５ｔによってポケット壁面の剪断面が広げられ、平滑な剪断面に油膜を形成し得る。したがって、スラストころ軸受１０の使用中、ころ１２は安定して転動することができる。また、ころ１２の転動面がポケット壁面の破断面と接触することを回避して、ころ１２のピーリングを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、保持器１３が１枚の鋼板の内径側部分及び外径側部分を軸線方向に互い違いに折り曲げることで形成されると共に、折り曲げたときに、一方板部１６よりも外径側には空間Ｓ１、他方板部１７よりも内径側に空間Ｓ２が形成されている。これにより、スラストころ軸受１０が、ころ１２と保持器１３に加えて軌動輪を一体で備える際に、当該保持器１３からの軌動輪の分離を防止するための爪部を当該空間Ｓ１，Ｓ２に位置させることができる。したがって、本実施形態の保持器１３と軸線方向寸法が同一で、かつ、引用文献１に記載されたような径方向に空間を有さない保持器が軌動輪を一体で備えた場合と比べて、軸線方向の大型化を防ぐことができる。
【００５２】
なお、図示しない変形例として保持器１３は、一方板部１６よりも軸線方向一方にさらに板部を重ねることで、４枚の板部を重ねたものであってもよい。この場合、４枚の板部のうち軸線方向中央の２枚の板部が中央板部であり、軸線方向一方側の一方板部に加えて、当該２枚の中央板部それぞれに垂れ部が形成される。
【００５３】
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。例えば、上述の実施形態に係るスラストころ軸受１０は、無段変速機に限らず、自動変速機又は自動車用エアコンのコンプレッサ等の回転部分に設置されてもよい。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１０  スラストころ軸受、      １２  ころ、      １３  保持器、      
１４  ポケット、      １５  中央板部、      １５ｔ  第２垂れ部、      
１５ｓ  第２ポケット壁面（剪断面）、      １６  一方板部、      
１６ｔ  第１垂れ部、      １６ｓ  第１ポケット壁面（剪断面）、      
１７  他方板部、        １７ｒ  第３ポケット壁面（破断面）。
【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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