(57)【要約】【課題】鉄道車両車軸用軸受のベント構造において、空気抜き穴が変形していても密封性に悪影響を及ぼさないようにする。【解決手段】鉄道車両車軸用軸受装置は、外輪2と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、外輪2の両端開口部に装着したシール装置と、外輪2の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面34をもった段付き孔30に挿入した空気抜き栓40Aを具備し、空気抜き栓40Aは、テーパねじで互いに結合した本体42と中空のテーパプラグ48とで構成され、本体46は段付き孔30の大径孔32に挿入し得る外径を有し、かつ、内周に心金46を設けるとともに心金46の内周面にテーパめねじが形成してある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、前記空気抜き栓は、テーパねじで互いに結合した本体と中空のテーパプラグとで構成され、前記本体は前記段付き孔の大径孔に挿入し得る外径を有し、かつ、内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にテーパめねじを形成してある、鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項２】
前記本体は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してある請求項１の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項３】
前記テーパプラグは中空型六角穴付きテーパねじの形態である請求項１または２の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項４】
外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、
前記空気抜き栓は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してあり、
前記段付き孔の大径孔を前記外輪の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状とした鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項５】
前記空気抜き栓は、前記段付き孔の大径孔に挿入し得る外径を有し、かつ、内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にテーパめねじを形成し、前記テーパめねじに中空のテーパプラグを装着した請求項４の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項６】
外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、
前記空気抜き栓は、前記段付き孔の大径孔に挿入する、内周に心金をもった弾性体リングと、前記心金の内側に装着するベント本体とを有し、
前記ベント本体は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してある、鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項７】
外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、
前記空気抜き栓は弾性体で成形してあり、スリットを形成した頂部と、前記段付き孔の小径部に挿入するための筒状部と、前記筒状部の外周に延在し前記環状底面と密着するフランジ部とを有し、前記筒状部の内周面に心金を設けるとともに、前記心金に、軸方向に延伸して先端に前記外輪の内周面に引っ掛けるためのフックをもった延長部を形成した、鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項８】
前記延長部は軸方向のスリットで分割された複数の分割片からなる請求項７の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項９】
前記筒状部の内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にめねじを切り、中空の六角穴付き低頭ねじを前記外輪の内周面側から前記段付き孔の小径部に挿入して前記めねじに締め込むようにした請求項７または８の鉄道車両車軸用軸受装置。
【請求項１０】
前記段付き孔の大径孔の内周面および前記空気抜き栓のフランジ部の外周面を、前記外輪の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状とした請求項７から９のいずれか１項の鉄道車両車軸用軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は複列転がり軸受を使用した鉄道車両車軸用軸受装置に関し、より詳しくは鉄道車両車軸用軸受装置のベント（空気抜き）構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、複列円すいころ軸受を使用した鉄道車両車軸用軸受の例であって、車軸１０の端部に複列円すいころ軸受を取り付け、その両側に油切り１２と後ぶた１４を配置することによって位置決めしてある。複列円すいころ軸受は、外輪２と、一対の内輪４と、複列の円すいころ６と、各列の円すいころ６を円周方向で所定間隔に保持する保持器８とからなり、外輪２は図示しない軸箱に固定し、内輪４は車軸１０とはめあわせる。油切り１２に前ぶた（図示せず）を当てて、車軸１０の端部に形成したおねじ部に図示しないナットを締め込むことにより、油切り１２と内輪４を介して後ぶた１４を車軸１０の肩部１６に押し付けて、複列円すいころ軸受を車軸１０上に固定する。外輪２の両端開口部にはシール装置１８が装着してある。
【０００３】
この鉄道車両車軸軸受装置では、シール装置１８で外輪２と内輪４との間の軸受空間が密封されているため、軸受の回転に伴って発生する摩擦熱により、軸受空間内の空気が膨張して内圧が高まると、シール装置１８に内圧が作用し、シールリップ圧が大きくなり、シールトルクが増加し、発熱が大となる。このため、空気抜き栓（ベントプラグ）２０を設けて内圧を調整するようにしている。
【０００４】
空気抜き栓２０は、図７に示すように、金属製の心金２２にキャップ状のゴム部材２４を被せ、ゴム部材２４の頂部にスリット２６を形成したものである。スリット２６は、常時はゴム部材２４の弾力で閉じられていて、外輪２と内輪４との間の空間が所定値以上の内圧になった時に、ゴム部材２４の弾力に抗してスリット２６が自然に開かれて、上記空間の空気が排出される。
【０００５】
従来のベント構造は、空気抜き栓２０の外径と空気抜き穴の内径をタイトなはめあいとして密封し、空気抜き栓２０のスリット２６の開閉によって内圧を調整するようにしていた。
また、特許文献１では、後ぶた１４に、軸受空間から後ぶた１４の外周面に通じる空気抜き穴（ベントホール）を設け、この空気抜き穴に空気抜き栓２０を取り付けることが提案されている。
【特許文献１】実開平４−１２３８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鉄道車両車軸用軸受の内圧を調整する空気抜き栓を装着するための空気抜き穴は熱処理変形が生じやすくいため、空気抜き穴に空気抜き栓を装着しただけでは十分な密封性が得られない場合がある。したがって、そのようなことがないように、熱処理前のリーマ加工等で狙い値を厳しく管理している。その結果、鉄道車両車軸用軸受の製造工数が増え、コスト面でも問題となる。
【０００７】
この発明の目的は、鉄道車両車軸用軸受装置のベント構造において、空気抜き穴が変形していても密封性に悪影響を及ぼさないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の鉄道車両車軸用軸受装置は、外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、前記空気抜き栓は、テーパねじで互いに結合した本体と中空のテーパプラグとで構成され、前記本体は前記段付き孔の大径孔に挿入し得る外径を有し、かつ、内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にテーパめねじを形成してあることを特徴とするものである。
【０００９】
前記本体は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してある（請求項２）。本体を構成する弾性体は、心金の下端面まで覆っているのが望ましい。本体の下端面を構成する弾性体が段付き孔の底面に密着してここでもシール作用を発揮するからである。
【００１０】
前記テーパプラグは中空型六角穴付きテーパねじの形態で（請求項３）、前記外輪の内周面側から六角レンチを挿入して前記テーパプラグを回すことにより空気抜き栓の外径を調整し、段付き孔の内周面と空気抜き栓の外周面のはめあい（締め代）を調整することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、前記空気抜き栓は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してあり、前記段付き孔の大径孔を前記外輪の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状とした鉄道車両車軸用軸受装置である。
【００１２】
前記空気抜き栓は、前記段付き孔の大径孔に挿入し得る外径を有し、かつ、内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にテーパめねじを形成し、前記テーパめねじに中空のテーパプラグを装着したものとすることができる（請求項５）。
【００１３】
請求項６の発明は、外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、前記空気抜き栓は、前記段付き孔の大径孔に挿入する、内周に心金をもった弾性体リングと、前記心金の内側に装着するベント本体とを有し、前記ベント本体は、弾性体で成形して、頂部にスリットが形成してある、鉄道車両車軸用軸受装置である。
空気抜き栓を、段付き孔に直接装着する弾性体リングと、その弾性体リングに装着するベント本体とに分けたことにより、段付き孔に熱処理変形があっても弾性体リングによって吸収され、密封性に対する悪影響を少なくすることができる。
【００１４】
請求項７の発明は、外輪と一対の内輪と２列の転動体を有する複列転がり軸受と、前記外輪の両端開口部に装着したシール装置と、前記外輪の外周面から内周面まで貫通し途中に環状底面をもった段付き孔に挿入した空気抜き栓を具備し、前記空気抜き栓は弾性体で成形してあり、スリットを形成した頂部と、前記段付き孔の小径部に挿入するための筒状部と、前記筒状部の外周に延在し前記環状底面と密着するフランジ部とを有し、前記筒状部の内周面に心金を設けるとともに、前記心金に、軸方向に延伸して先端に前記外輪の内周面に引っ掛けるためのフックをもった延長部を形成したことを特徴とするものである。
段付き孔に挿入した空気抜き栓をフランジ部とフックで軸方向両側からはさむことにより、空気抜き栓をしっかりと固定し、しかも、フランジ部を環状底面に密着させて密封作用を発揮させることができる。したがって、段付き孔に熱処理変形が生じても密封性に悪影響を及ぼすことが少なくなる。
【００１５】
前記延長部は軸方向のスリットで分割された複数の分割片からなるものであってもよい（請求項８）。この場合、延長部はコレットのような形態で、分割片を円周方向および半径方向にある程度たわませることが可能であるため、延長部を縮径させて段付き孔の小径部に挿入し、フックが小径部から抜け出し次第、拡径させてフックを外輪の内周面に引っ掛ける、といった操作が簡単に行える。
【００１６】
前記筒状部の内周に心金を設けるとともに前記心金の内周面にめねじを切り、中空の六角穴付き低頭ねじを前記外輪の内周面側から前記段付き孔の小径部に挿入して前記めねじに締め込むようにしてもよい（請求項９）。このような構成を採用することにより、外輪の内周面側から六角レンチを挿入して六角穴付き中空型低頭ねじを締め込み、あるいは緩めて、段付き孔の内周面と空気抜き栓の外周面のはめあい（締め代）を調整することができる。
【００１７】
前記段付き孔の大径孔の内周面および前記空気抜き栓のフランジ部の外周面を、前記外輪の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状としてもよい（請求項１０）。外輪の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状とすることにより、前記段付き孔の大径孔の内周面および前記空気抜き栓のフランジ部の外周面の接触部に生じる締め代に起因する半径方向力の軸方向分力が下向き、すなわち、環状底面に向かって作用することになる。したがって、空気抜き栓のフランジ部を環状底面に密着させる力が増し、密封性が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、外輪の段付き孔に熱処理変形があっても密封性に対する悪影響を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。まず、鉄道車両車軸用軸受装置の基本構成については図６を参照してすでに述べたとおりである。外輪２の両端部に取り付けるシール装置１８は種々の構成のものが知られており、仕様に合わせて任意のものを選択して採用することができる。
【００２０】
図６では、空気抜き栓２０を装着するための空気抜き穴（ベントホール）として、外輪２のほぼ中央部に段付き孔が設けてある。図１に拡大して示すように、この段付き孔３０は、外輪２の外周面から内周面まで貫通しており、途中に環状底面３４をもっている。環状底面３４を境にして、半径方向外側は円筒形状の大径孔３２、半径方向内側は円筒形状の小径孔３６となっている。
【００２１】
図１に示す実施例は、空気抜き栓４０Ａを、テーパねじで互いに結合した本体４２とプラグ４８とで構成させたものである。本体４２は、ゴムを代表例とする弾性体で成形して、頂部にスリット４４が形成してあり、内周に心金４６が固定してあるといった点で、図７に関連して述べた既存のものと類似している。違っているのは心金４６の形状で、ここでは心金４６は円筒形で、内周面にテーパねじが切ってある。本体４２を構成する弾性体は、心金４６の下端面まで覆っている。
【００２２】
プラグ４８は中空型六角穴付きテーパねじの形態をしており、本体４２の心金４６のテーパねじにねじ込むようになっている。なお、テーパは外輪２の半径方向外側（図１の上側）に向かって小径となっている。外輪２の内周面側から六角レンチ（図示せず）を挿入してプラグ４８を回すことにより、空気抜き栓４０Ａの外径を調整し、段付き孔３０の大径孔３２の内径に対する空気抜き栓４０Ａの外径の締め代を調整することができる。例えば、プラグ４８を締め込むほど空気抜き栓４０Ａの外径が拡大して締め代が高まる。このような作用を可能にするうえで、心金４６は、材料の選択および／または分割型の採用により、弾性変形（拡径／縮径）可能にしておくのが好ましい。
また、心金４６の下端面を覆う弾性体部分が段付き孔３０の環状底面３４に密着するため、ここでもシール作用を発揮する。
【００２３】
図２（Ａ）に示す実施例は、段付き孔３０の大径孔３２を外輪２の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状としたものである。段付き孔３０の環状底面３４、小径孔３６は図１の実施例と変わりがない。空気抜き栓４０Ｂも、図１の実施例における空気抜き栓４０Ａの本体４２と類似の構成である。すなわち、本体４２は、ゴムを代表例とする弾性体で成形して、頂部にスリット４４が形成してあり、内周に心金４６が固定してある。ここでは心金４６は円筒形で、本体４２を構成する弾性体は心金４６の下端面まで覆っている。
【００２４】
空気抜き栓４０Ｂは、図７に示した既存のものを利用することもできるが、図２（Ｂ）に示すように、本体４２の開口縁５０の形状、寸法を次のようにしてもよい。すなわち、本体４２の開口縁５２を、自然状態では先端側ほど小径となった円すい台形状とし、先端の外径ｄを大径孔３２の入り口の内径ｄ１よりもわずかに小さくする。本体４２の外周面も、段付き孔３０の大径孔３２の内周面に合わせてテーパ状とする。
【００２５】
このような構成を採用することにより、空気抜き栓４０Ｂを段付き孔３０の大径孔３２に挿入して環状底面３４に押し当てると、本体３４の開口縁５０が図２（Ｂ）に破線で示すように弾性変形する。これに伴い本体４２の外周面はいくぶん膨出する。その結果、段付き孔３０の大径孔３２の壁面に対する締め代が高まる。このようにして締め代を調整することができる。テーパ形状であることから、本体４２の半径方向外側への拡径または膨出は図の上向きの分力を発生させるため、空気抜き栓４０Ｂが大径孔３２の内周面に食い込んで密封性が高まる。
【００２６】
また、図２（Ａ）において、心金４６の内周面にテーパねじを形成し、そのテーパねじに中空のプラグを装着するようにしてもよい（図１参照）。これは、図１の実施例の改変例として上ですでに言及したように、空気抜き栓４０Ａの外周面と段付き孔３０の大径孔３２の内周面をテーパ形状にしたものに相当する。
【００２７】
図３（Ａ）に示す実施例は、空気抜き栓４０Ｃを、互いに別体の本体４２とリング５２とで構成したものである。本体４２は図７を参照して述べた既存のものと実質的に同じである。すなわち、本体４２はゴムを代表とする弾性体でキャップ状に成形し、頂部にスリット４４を形成し、内周に心金４６を固定したものである。リング５２は、ゴムを代表とする弾性体を環状に成形し、内周に心金５４を固定したものである。この空気抜き栓４０Ｃを段付き孔３０に装着するにあたっては、図３（Ｂ）に示すように、まず、外輪２の段付き孔３０の大径孔３２にリング５２を押し込み、次に、リング５２の心金５４の内側に本体４２を押し込む。段付き孔３０の環状底面３４と小径孔３６に関しては上述の実施例と変わりはない。
【００２８】
リング５２の外周が弾性体で構成されているため、その弾性体が大径孔３２の壁面に密着して、大径孔３２に熱処理変形等があってもそれを吸収する。心金５４の外周面だけでなく端面にも内向きフランジ状の弾性体部分５６を形成することにより、環状底面３４と密着してここでもシール性を発揮させることができる。本体４２とリング５２との間では、本体４２の弾性体とリング５２の心金５４とが密着してシール性を発揮する。
心金５４は両端に内向きフランジを形成してある。外輪２の半径方向内側に位置する内向きフランジは本体４２を押し込んだときのストッパの役割を果たし、外輪２の半径方向外側に位置する内向きフランジは本体４２の抜け出しを防止する役割を果たす。
【００２９】
次に、図４（Ａ）を参照すると、段付き孔３０に空気抜き栓４０Ｄが装着してある。空気抜き栓４０Ｄは本体６０と心金７０ａとで構成されている。本体６０はゴムを代表例とする弾性体で成形してあり、頂部にスリット６４を形成したキャップ状の部分６２と、フランジ部６６と、筒状部６８とからなっている。フランジ部６６は筒状部６８から半径方向外側に延在し、段付き孔３０の環状底面３４と密着するようになっている。筒状部６８は段付き孔３０の小径孔３６に挿入するための部分である。
【００３０】
筒状部６８は中空で、その内周に円筒状の心金７０ａが取り付けてある。筒状部６８と心金７０ａは例えば焼き付けにより固着させてある。心金７０ａは筒状部６８の先端よりも軸方向に延出しており、先端に、半径方向外向きの突出部をもったフック７２が形成してある。図４（Ａ）から分かるように、フック７２は外輪２の内周面に引っ掛けるようになっている。したがって、フランジ部６６とフック７２で段付き孔３０の軸方向に外輪２をはさみつけて、空気抜き栓４０Ｄを段付き孔３０内にしっかり固定することできる。そして、フランジ部６６が環状底面３４に密着してシール機能を発揮するため、段付き孔３０に熱処理変形があったとしてもそれによって悪影響を受けることはない。
【００３１】
フランジ部６６の上面、言い換えれば環状底面３４と密着させる側とは反対側の面に心金６７を設けてもよい。心金６７を設けることによってフランジ部６６の基本形状を保持することができるため（保形性）、変形やたわみなどで環状底面３４との間にすきまができるのを防止するうえで有利である。
【００３２】
心金７０ａは、図４（Ｂ）に示すように、筒状部６８から露出した部分を軸方向に延びたスリット７４で分割した複数の分割片７６で構成するのが好ましい。この場合、心金７０ａはコレットのような形態で、分割片７６を円周方向および半径方向にある程度たわませることが可能である。したがって、空気抜き栓４０Ｄを段付き孔３０に装着するとき、小径孔３６に挿入するときは分割片７６部分を縮径させ、フック７２が小径孔３６から抜け出した途端に分割片７６部分を拡径させてフック７２を外輪２の内周面に引っ掛ける、といった要領で簡単に、しかも確実に装着することができる。また、空気抜き栓４０Ｄを取り外す必要があるときは、フック７２部分をその外接円が小径孔３６の内径よりも小さくなるように縮径させた状態で空気抜き栓４０Ｄを外輪２の半径方向外側へ引き抜くことにより、簡単に取り外すことができる。
【００３３】
図５に示す実施例は図４の実施例の変形例に相当する。すなわち、空気抜き栓４０Ｄと空気抜き栓４０Ｅは、後者では筒状部６８の心金７０ｂの内周面にめねじを切り、中空の六角穴付き低頭ねじ７８を外輪２の内周面側から小径孔３６に挿入して心金７０ｂのめねじに締め込むようにした点で相違し、その他は実質的に異なるところはない。この場合も、フランジ部６６と六角穴付き低頭ねじ７８の頭部で外輪２をはさみつけて、空気抜き栓４０Ｅを段付き孔３０内にしっかりと固定することができる。すなわち、外輪２の内周面側から六角レンチ（図示せず）を挿入して中空型六角穴付き低頭ねじ７８を締め込み、あるいは緩めて、小径孔３６の内周面に対する空気抜き栓４０Ｅの筒状部６８の外周面の締め代を調整することができる。このような調整は、軸受の製造段階、または、分解した状態で行うものである。
なお、図示するように、外輪２の内周面にざぐり３８を設けて、中空型六角穴付き低頭ねじ７８の頭部が外輪２の内周面から突出しないようにするのが好ましい。
【００３４】
上述の図４、図５の実施例では、段付き孔３０の大径孔３２の内周面および空気抜き栓４０Ｄ、４０Ｅのフランジ部６６の外周面を、外輪２の半径方向外側に向かって小径となったテーパ形状としてもよい。この場合、フランジ部６６と環状底面３４との間での密封に加えて、フランジ部６６の外周面の弾性を利用した密封作用も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施例を示す外輪の空気抜き栓部分の断面図である。
【図２】（Ａ）は第２実施例を示す外輪の空気抜き栓部分の断面図、（Ｂ）は装着過程を示す図２（Ａ）の部分拡大図である。
【図３】（Ａ）は第３実施例を示す外輪の空気抜き栓部分の断面図、（Ｂ）は装着過程を示す断面図である。
【図４】（Ａ）は第４実施例を示す外輪の空気抜き栓部分の断面図、（Ｂ）はフック部分の拡大斜視図である。
【図５】第５実施例を示す外輪の空気抜き栓部分の断面図である。
【図６】鉄道車両車軸用軸受装置の縦断面図である。
【図７】（Ａ）は空気抜き栓の平面図、（Ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
２  外輪
４  内輪
６  円すいころ（転動体）
８  保持器
１０  車軸
１２  前ぶた
１４  後ぶた
１６  肩部
１８  シール装置
２０  空気抜き栓
３０  段付き孔（ベントホール）
３２  大径孔
３４  環状底面
３６  小径孔
３８  ざぐり
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅ  空気抜き栓（ベントプラグ）
４２  本体
４４  スリット
４６  心金
４８  プラグ（中空型六角穴付きテーパねじ）
５０  開口縁
５２  リング
５４  心金
５６  半径方向部分
６０  本体
６２  キャップ状部分
６４  スリット
６６  フランジ部
６７  心金
６８  筒状部
７０ａ、７０ｂ  心金
７２  フック部
７４  スリット
７６  分割片
７８  六角穴付き中空型低頭ねじ
【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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