(57)【要約】【課題】樹脂シートのつれ回りが防止されたボールジョイントを提供することを目的とする。【解決手段】かしめ変形前のハウジング１６のテーパ面５４は、底面５３に近づくに従って小径になるように形成されている。テーパ面５４上には、複数個のリブ５５が鍛造により形成されている。これらのリブ５５は、ハウジング１６の中心軸線Ｃを中心とする放射状をなし、等角度間隔に配置されている。樹脂シート１７には、テーパ面５４に対向するシートテーパ面が形成されている。シートテーパ面には、複数個の長尺の溝が形成されている。球頭部２３および樹脂シート１７がハウジング１６内に収容された状態では、リブ５５と溝６５とが嵌合する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球頭部およびスタッド軸を有するボールスタッドと、
外表面に凹所を有し、前記球頭部の表面の少なくとも一部を被覆するための樹脂シートと、
前記球頭部および前記樹脂シートを収容し、前記球頭部を、前記樹脂シートに対して摺動可能に支持するカップ状のハウジングとを備え、
前記樹脂シートと対向する前記ハウジングの内面には、前記凹所と嵌合して前記樹脂移動を阻止する複数のリブが形成され、
前記複数のリブが、前記ハウジングの中心軸線を中心とする放射状をなしている、ボールジョイント。
【請求項２】
前記ハウジングの内面が、平坦面からなる底面を有しており、
前記各リブが、前記ハウジングの前記底面を除く位置に形成されている、請求項１に記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールジョイントは、カップ状のハウジング内にボールスタッドの球頭部が収容された構成を有している。ボールスタッドは、球頭部を支点として揺動可能にハウジングに支持されている。ハウジングと球頭部との間には、樹脂シートが介在しており、ボールスタッドの揺動の際には、球頭部が樹脂シートに対して摺動する。また、ボールスタッドは、ボールスタッドのスタッド軸の軸線まわりに回転する際にも、球頭部が樹脂シートに対して摺動する。
【０００３】
低温環境下等でボールジョイントが用いられると、樹脂シートが冷却されて収縮し、ハウジングと樹脂シートとの間の摩擦力が低下するおそれがある。この場合、ボールスタッドの回転または揺動にともなって樹脂シートが移動する（以下、「つれ回り」という）おそれがある。ボールスタッドの回転時または揺動時における樹脂シートのつれ回りにより、樹脂シートに部分的に異常磨耗が生じて、球頭部とソケットとの間にがたつきが発生するおそれがある。その結果、ボールジョイントに異音が発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、樹脂シートをハウジングに対して回り止めさせる必要がある。樹脂シートの回り止め構造に関する先行技術として、たとえば、特許文献１で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献１では、ハウジングと樹脂シートの間に凹部（隙間）を形成し、その凹部に樹脂を充填し、その樹脂を硬化させることにより、ハウジングに嵌合する樹脂部材を樹脂シートに一体的に設けた構成が提案されている。樹脂部材は、ハウジングの中心軸線を中心とする円弧形状を有する複数のキーを有しており、このキーがハウジングの内周面の内周溝と嵌合する。この樹脂部材によって、樹脂シートのハウジングに対する相対的な移動が阻止される。
【特許文献１】特開２００２−８９５４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１で提案されている構成では、樹脂部材が樹脂シートと別成形されているために、樹脂部材と樹脂シートとの間の結合力が弱い。そのため、ボールスタッドに強い力が作用すると、樹脂部材が樹脂シートから外れるおそれがある。このため、樹脂シートのハウジングに対する移動を確実に阻止できない。
しかも、ボールスタッドがスタッド軸の軸線まわりに回転する際には、ボールスタッドの回転軸線は、ハウジングの中心軸線にほぼ一致しているか、または、その中心軸線に対して微小角度傾斜しているだけであるので、キーの延びる方向がボールスタッドの回転時における球頭部の回転方向にほぼ一致する。したがって、樹脂シートの回転方向への移動を十分に阻止することはできない。このため、ボールスタッドの回転にともなって、樹脂シートがつれ回りするおそれがある。
【０００６】
本発明は、樹脂シートのつれ回りが防止されたボールジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、球頭部（２３）およびスタッド軸（２４）を有するボールスタッド（１８）と、外表面に凹所（６５）を有し、前記球頭部の表面の少なくとも一部を被覆するための樹脂シート（１７）と、前記球頭部および前記樹脂シートを収容し、前記球頭部を、前記樹脂シートに対して摺動可能に支持するカップ状のハウジング（１６）とを備え、前記樹脂シートと対向する前記ハウジングの内面には、前記凹所と嵌合して前記樹脂移動を阻止する複数のリブ（５５）が形成され、前記複数のリブが、前記ハウジングの中心軸線（Ｃ）を中心とする放射状をなしている、ボールジョイント（１２）である。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、樹脂シートに形成された凹所に、複数のリブが直接嵌合する。したがって、樹脂シートと別体に形成された樹脂部材を介して回り止めを図る従来の技術と比較して、樹脂シートをハウジングに対して確実に回り止めすることができる。
【０００９】
また、複数のリブが、ハウジングの中心軸線を中心とする放射状をなしている。そして、ボールスタッドがスタッド軸の軸線まわりに回転する際には、ボールスタッドの回転軸線は、ハウジングの中心軸線にほぼ一致しているか、または、その中心軸線に対して微小角度傾斜している。したがって、各リブの延びる方向は、ボールスタッドの回転時における球頭部の回転方向と交差している。このため、とくにボールスタッドの回転時における樹脂シートのつれ回りをより確実に阻止することができる。
【００１０】
以上により、樹脂シートのつれ回りを効果的に防止することができる。これにより、樹脂シートの磨耗を抑制することができる。
前記ハウジングの内面が、平坦面からなる底面（５３）を有している場合は、前記各リブが、前記ハウジングの前記底面を除く位置に形成されていてもよい（請求項２）。
また、前記ハウジングの内面が、円筒状の内周面（５２）と、前記円内周面と前記底面とを接続して、前記底面に近づくに従って小径になるテーパ面（５４）とをさらに有している場合は、前記各リブが前記テーパ面上に形成されていてもよい。
【００１１】
さらに、前記リブが鍛造により形成されていてもよい。この場合、リブを旋削加工により形成する場合と比較して、リブを形成するための工程数が少なくて済む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるボールジョイント（インナーボールジョイント）１２が搭載されたステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。ステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵輪(図示せず)を転舵する転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３とを備えている。
【００１３】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介して、ラックアンドピニオン機構３に連結されている。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してラックアンドピニオン機構３に伝達される。
ラックアンドピニオン機構３は、ピニオン軸６およびラック軸７を備えている。ピニオン軸６は、中間軸５に連結された軸部８と、この軸部８の先端に連結されたピニオン９とを含む。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してピニオン軸６に伝達される。
【００１４】
ラック軸７は、車両の左右方向に沿って延びている。ラック軸７には、ラック１０が形成されている。ピニオン９およびラック１０は、互いに噛み合わされている。ピニオン軸６の回転は、ラック１０およびピニオン９により、ラック軸７の軸方向移動に変換される。
ラック軸７は筒状のラックハウジング１１に挿通されている。ラック軸７の両端部は、それぞれラックハウジング１１から突出している。ラック軸７の各端部（いわゆるラックエンド）には、インナーボールジョイント１２を介して、タイロッド１４の一端が連結されている。また、タイロッド１４の他端（いわゆるタイロッドエンド）には、アウターボールジョイント（タイロッドエンド用ボールジョイント）１３が設けられている。このアウターボールジョイント１３は、ナックルアーム４１（図２参照）を介して転舵輪に連結されている。
【００１５】
また、ラックハウジング１１の各端部には、筒状のラックブーツ１５が配置されている。各ラックブーツ１５の一端は、ラックハウジング１１の端部に外嵌されており、当該端部に固定されている。また、各ラックブーツ１５の他端は、タイロッド１４に外嵌されており、当該タイロッド１４に固定されている。ラックハウジング１１の端部およびインナーボールジョイント１２は、対応するラックブーツ１５により覆われている。このラックブーツ１５によって、水や埃などの異物が、ラックハウジング１１内やインナーボールジョイント１２内に進入することが防止されている。
【００１６】
操舵操作（回転操作）では、前述したように、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４および中間軸５によってピニオン軸６に伝達され、ピニオン９の回転がラック１０を通じてラック軸７の軸方向移動に変換される。そのときのラック軸７の軸方向移動は、インナーボールジョイント１２を介してタイロッド１４に伝えられ、さらに、タイロッド１４の動きがアウターボールジョイント１３を介してナックルアーム４１（図２参照）へと伝えられる。
【００１７】
図２は、インナーボールジョイント１２およびアウターボールジョイント１３を含むステアリング装置１の一部の断面図である。
インナーボールジョイント１２は、ラック軸７の端部に連結されるハウジング１６と、このハウジング１６内に収容されたカップ状の樹脂シート１７と、ハウジング１６および樹脂シート１７によって揺動可能に支持されたボールスタッド１８とを備えている。ハウジング１６の底部には、ラック軸７の端部に連結される連結部２０が設けられている。
【００１８】
ボールスタッド１８は、鋼等の金属製の部材であり、球面状の外表面を有する球頭部２３と、この球頭部２３から突出するスタッド軸２４とが一体的に形成されている。球頭部２３は、樹脂シート１７に覆われた状態でハウジング１６に収容されている。
スタッド軸２４は、ハウジング１６から突出している。このスタッド軸２４と、このスタッド軸２４に連結されるアウターボールジョイント１３に連結されたロッド２５とによって、タイロッド１４が構成されている。
【００１９】
スタッド軸２４の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２６が形成されている。雄ねじ部２６は、ロッド２５に形成された雌ねじ孔２７に螺合されている。雄ねじ部２６が雌ねじ孔２７に螺合されることにより、ロッド２５がボールスタッド１８に同軸的に連結されている。
また、雄ねじ部２６にはロックナット２８が螺合されている。ボールスタッド１８およびロッド２５は、ロックナット２８によって互いに固定されている。また、雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量は、スタッド軸２４を回転させ調節し、ロックナット２８によって固定されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトーイン角を調節することができる。
【００２０】
ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点として、ハウジング１６に対して揺動可能となっている。したがって、ラック軸７（図１参照）の軸方向への動きは、軸方向へ直線的にタイロッド１４に伝達されるのではなく、インナーボールジョイント１２によって揺動する角度方向へ伝達される。
一方、アウターボールジョイント１３は、カップ状のハウジング２９と、このハウジング２９内に収容された樹脂シート３０と、ハウジング２９および樹脂シート３０によって揺動可能に支持されたボールスタッド３１とを備えている。
【００２１】
ハウジング２９は、樹脂シート３０がその内側に配置された円筒３２と、この円筒３２の一端（図２では下端）を塞ぐように当該一端に固定された閉鎖板３３とを含む。円筒３２は、例えばロッド２５の先端部に設けられている。
ハウジング２９の開放側端部、すなわち、円筒３２の他端部（図２で示す上端部）には、その内面が半径方向内方に突出した突出部３８が形成されている。そのため、円筒３２の他端部（図２では上端部）は、円筒３２の他の部分に比べてその内径が小径にされている。
【００２２】
樹脂シート３０は、突出部３８と閉鎖板３３との間で保持されている。樹脂シート３０はカップ状をなしており、ハウジング２９内に収容された状態で、球頭部３９の外表面に沿う形状に変形している。
ボールスタッド３１は、鋼等の金属製の部材であり、球面状の外表面を有する球頭部３９と、この球頭部３９から突出するスタッド軸４０とが一体的に形成されている。球頭部３９は、樹脂シート３０に覆われた状態でハウジング２９に収容されている。樹脂シート３０と球頭部３９との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。スタッド軸４０は、ハウジング３２から突出している。
【００２３】
球頭部３９は、樹脂シート３０に対して摺動可能となっている。また、ボールスタッド３１は、ハウジング２９の中心軸線まわりに回転可能となっている。アウターボールジョイント１３により、タイロッド１４の動きをその揺動する角度方向へ向けてナックルアーム４１に伝達する。
ハウジング２９およびボールスタッド３１には、筒状のカバー４２が取り付けられている。カバー４２の一端は、ハウジング２９の開放側端部に外嵌されて、この開放側端部に固定されている。また、カバー４２の他端は、ボールスタッド３１のスタッド軸４０に外嵌されて、このスタッド軸４０に固定されている。ハウジング２９の開放側端部およびスタッド軸４０の一部は、カバー４２によって覆われている。このカバー４２によって、水や埃などの異物が、アウターボールジョイント１３内に進入することが防止されている。
【００２４】
図３は、インナーボールジョイント１２の構成を示す断面図である。
ハウジング１６は、たとえば鋼などの金属製の単一部材を用いた一体成形品であり、ほぼ円柱状の底壁４３と、この底壁４３の周縁から立ち上るほぼ円筒状の周壁４４とを有したカップ状のものである。底壁４３および周壁４４によって、球頭部２３および樹脂シート１７を収容する収容空間４５が区画されている。
【００２５】
ハウジング１６の一端部１６ａ、すなわち、周壁４４の先端部には、先端に向かうにつれてハウジング１６の中心軸線Ｃ側に近づくように湾曲した湾曲部４７が形成されており、周壁４４の他の部分に比べて小径になっている。湾曲部４７は、かしめ変形により形成されている。湾曲部４７の内面には、球頭部２３の外表面に沿う形状に湾曲した湾曲面４７Ａが形成されている。周壁４４の内面には、中心軸線Ｃを中心とする円筒状の円筒面４８が、湾曲面４７Ａよりも先端側に形成されている。この円筒面４８によって開口部４９が区画されている。この開口部４９にはスタッド軸２４が挿通している。
【００２６】
樹脂シート１７は、カップ状をなしており、周壁４４の内面に沿って配置されており、ハウジング１６内に収容された状態で、球頭部２３の外表面に沿う形状に変形している。樹脂シート１７と球頭部２３との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。
樹脂シート１７は、たとえば、ポリアセタール（ＰＯＭ）やＰＥＥＫなどの材料を用いて形成されている。または、ポリウレタンやポリエステルなどのゴム状の材料（エラストマー）を用いて形成されても良い。樹脂シート１７には、中心軸線Ｃと同心の通孔５１が形成されている。通孔５１が形成されているために、球頭部２３から樹脂シート１７に力が作用したときに、樹脂シート１７が弾性的に変形し、その衝撃を緩和させるようになる。通孔５１には、グリースなどの潤滑剤が充填されている。
【００２７】
球頭部２３は、ハウジング１６に、樹脂シート１７に対して摺動可能に支持されている。そして、ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点としてハウジング１６に対して揺動可能である。
インナーボールジョイント１２では、頻度は多くないものの、ステアリングホイール２の回転操作によりボールスタッド１８が、スタッド軸２４の軸線まわりに回転することがある。また、インナーボールジョイント１２のトーイン調節を行う際には、ボールスタッド１８がスタッド軸２４の軸線まわりに回転する。
【００２８】
この実施形態では、ハウジング１６の底部に複数個のリブ５５を設け、かつ、樹脂シート１７の外表面の底部にリブ５５と嵌合する溝（凹所）６５を設けることで、樹脂シート１７のハウジング１６に対する回り止めを図っている。この樹脂シート１７の回り止め構造について以下説明する。
図４は、かしめ変形前のハウジング１６の構成を示す図である。（ａ）は、ハウジング１６の断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｄから見た図である。
【００２９】
かしめ変形前のハウジング１６の内面は、円筒状の内周面５２と、平坦な底面５３と、内周面５２と底面５３とを接続するテーパ面５４とを有している。このテーパ面５４は、底面５３に近づくに従って小径になるように形成されている。
テーパ面５４上には、複数個（この実施形態ではたとえば４本）のリブ５５が鍛造により形成されている。これらのリブ５５は、ハウジング１６の中心軸線Ｃ（図３参照）を中心とする放射状をなし、等角度間隔に配置されている。各リブ５５は、テーパ面５４の内端から外端まで延びており、内端から外端にわたってほぼ一定幅Ｗ１（図４（ｂ）参照）を有する。各リブ５５の厚みは、たとえば０．３ｍｍ程度に設定されている。
【００３０】
図５は、樹脂シート１７の構成を示す図である。（ａ）は、樹脂シート１７の断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｅから見た図である。図５は、ハウジング１６に収容される前の樹脂シート１７を表している。
樹脂シート１７は、円筒部６１と、底部６２と、接続部６３を一体的に備えている。接続部６３は、底部６２に近づくに従って小径になっている。このため、接続部６３の下面は、底部６２に近づくに従って小径になるシートテーパ面６４に形成されている。球頭部２３および樹脂シート１７がハウジング１６内に収容された状態では、シートテーパ面６４がテーパ面５４に対向し、テーパ面５４，６４同士が互いに近接し合う。なお、通孔５１は、樹脂シート１７の底部６２に形成されている。
【００３１】
シートテーパ面６４には、複数個（この実施形態ではたとえば８つ）の長尺の溝（凹所）６５が形成されている。これらの溝６５は、樹脂シート１７の中心軸線（円筒部６１の中心軸線）を中心とする放射状をなし、等角度間隔に配置されている。この溝６５は樹脂シート１７の弾性係数を下げさせることにより、ハウジング１６のかしめ変形のばらつきを吸収させるために形成されている。各溝６５は、シートテーパ面６４の内端から外端まで延び、ほぼ一定幅Ｗ２（Ｗ２＞Ｗ１）に形成されている。すなわち、その内部に各リブ５５を１対１で嵌入させることができるサイズに形成されている。
【００３２】
球頭部２３および樹脂シート１７がハウジング１６内に収容された状態では、樹脂シート１７における互いに隣接しない４つの溝６５が４個のリブ５５と嵌合する。この状態で、リブ５５および溝６５の双方が、ハウジング１６の中心軸線Ｃを中心とする放射状をなしている。そして、ボールスタッド１８がスタッド軸２４の軸線まわりに回転する際には、ボールスタッド１８の回転軸線は、ハウジング１６の中心軸線Ｃにほぼ一致しているか、その中心軸線Ｃに対して微小角度傾斜している。したがって、各リブ５５の延びる方向は、ボールスタッド１８の回転時における球頭部２３の回転方向と交差する。
【００３３】
図６は、インナーボールジョイント１２の製造方法を示す模式的な断面図である。この製造方法は、嵌入工程（図６（ａ）参照）と、かしめ工程（図６（ｂ）参照）とを備えている。
嵌入工程では、一端部１６ａに開口部４９を有する有底円筒状のハウジング１６（の製造中間体）内に樹脂シート１７および球頭部２３が、この順で嵌め入れられる。ハウジング１６内に収容された状態では、樹脂シート１７の中心軸線（円筒部６１の中心軸線）がハウジング１６の中心軸線Ｃ（図３および図４参照）に合致する。
【００３４】
ハウジング１６内に樹脂シート１７が収容された後、樹脂シート１７を中心軸線Ｃまわりに回転させることにより、各リブ５５（図４参照）を溝６５（図５参照）に嵌合させる。これにより、樹脂シート１７がハウジング１６の中心軸線Ｃまわりに回転することが阻止される。
次いで、ハウジング１６の一端部１６ａ（図６に示す上端部）にかしめ工程が施される。かしめ工程では、冷間プレス成形（かしめ変形）によって、円筒状のハウジング１６の一端部１６ａが小径にされる。このかしめ工程では、ハウジング１６の一端部１６ａが環状の金型６６のかしめ曲面６７に押し付けられる。かしめ曲面６７は、被加工材（ハウジング１６）側から離反する方向に向かうに従って小径になるように湾曲しており、予め定める曲率を有している。ハウジング１６の一端部１６ａの押付けにより、ハウジング１６の一端部１６ａがかしめ曲面６７と同じ形状にかしめ変形される。これにより、図３に示すインナーボールジョイント１２が得られる。リブ５５が溝６５に嵌合された状態で、ハウジング１６の一端部１６ａがかしめ変形される。
【００３５】
以上により、この実施形態によれば、樹脂シート１７に形成された溝６５に、複数のリブ５５が直接嵌合する。したがって、樹脂シート１７をハウジング１６に対して確実に回り止めすることができる。
また、複数のリブ５５が、ハウジング１６の中心軸線Ｃを中心とする放射状をなしている。そして、ボールスタッド１８がスタッド軸２４の軸線まわりに回転する際には、ボールスタッド１８の回転軸線は、ハウジング１６の中心軸線Ｃにほぼ一致しているか、その中心軸線Ｃに対して微小角度傾斜している。したがって、各リブ５５の延びる方向は、ボールスタッド１８の回転時における球頭部２３の回転方向と交差している。このため、とくにボールスタッド１８の回転時における樹脂シート１７のつれ回りをより確実に阻止することができる。
【００３６】
以上により、樹脂シート１７のつれ回りを効果的に防止することができる。これにより、樹脂シート１７の磨耗を抑制することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。
前述の実施形態では、各リブ５５が長尺の溝６５に嵌合する構成について説明したが、樹脂シート１７に貫通孔が形成されており、この貫通孔にハウジング１６のリブ５５が嵌合する構成であってもよい。
【００３７】
また、前述の実施形態では、各リブ５５が長尺の溝６５に１対１で嵌入される構成について説明したが、たとえば、１つの溝（凹所）内に複数個（たとえば２つ）のリブを嵌入させ、これら１つの溝と複数個のリブとの嵌合により、樹脂シート１７のハウジング１６に対する中心軸線Ｃまわりの回転を阻止させることができる。
さらにまた、前述の実施形態では、インナーボールジョイント１２を例に挙げて説明したが、本発明を、アウターボールジョイント１３に適用することもできる。
【００３８】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態にかかる製造方法によって製造されたボールジョイントが搭載されたステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】インナーボールジョイントおよびアウターボールジョイントを含むステアリング装置の一部の断面図である。
【図３】インナーボールジョイントの構成を示す断面図である。
【図４】かしめ変形前のハウジングの構成を示す図である。
【図５】樹脂シートの構成を示す図である。
【図６】インナーボールジョイントの製造方法を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１２…インナーボールジョイント（ボールジョイント）、１６…ハウジング、１７…樹脂シート、１８…ボールスタッド、２３…球頭部、２４…スタッド軸、５２…内周面、５３…底面、５４…テーパ面、５５…リブ、６５…溝（凹所）、Ｃ…中心軸線
【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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