(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状ウエイトの中央孔に環状永久磁石を持つ往復振動子と、この往復振動子を第１端面と第２端面とに亘る厚さ方向へ弾性変位可能に固定部に対して支持する懸架バネ手段と、前記環状永久磁石の中央孔を貫通し前記環状永久磁石に対し前記厚さ方向へ往復駆動するための往復振動磁界を発生する筒状のコイルと、この筒状のコイル内を貫通するコアとを備えた往復振動発生器において、前記環状永久磁石は前記厚さ方向に着磁されており、前記筒状のコイルは第１の筒状のコイルとこれに同軸で隣接した第２の筒状のコイルとを有し、前記第１の筒状のコイルと前記第２の筒状のコイルの内側端側同士を同磁極とすることを特徴とする往復振動発生器。
【請求項２】
請求項１に記載の往復振動発生器において、前記第１端面に重ね合せて内周縁が第１の筒状のコイルの外周面に臨む第１環状ポールピースと、前記第２端面に重ね合わせて内周縁が第２の筒状のコイルの外周面に臨む第２環状ポールピースを備えて成ることを特徴とする往復振動発生器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の往復振動発生器において、前記筒状のコイルの外周面は保護筒体で被覆されていることを特徴とする往復振動発生器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の往復振動発生器において、前記保護筒体の外周面と前記環状永久磁石の内周面との隙間に磁性流体が介在して成ることを特徴とする往復振動発生器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の往復振動発生器において、前記固定部は凹状ケースとこの開口側に固定した端板とを有し、前記筒状のコイルは印刷配線板上に搭載されており、前記端板は前記筒状のコイルの通過可能な大きさの透孔を有することを特徴とする往復振動発生器。
【請求項６】
請求項５に記載の往復振動発生器において、前記端板は、前記印刷配線板の裏面に貼着した導電性ゴムに対して前記印刷配線板に形成した切欠きを介して接触する導通突起を有することを特徴とする往復振動発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機などに内蔵される往復振動発生器に関し、特に往復直線運動をするウエイトを持つ往復振動発生器の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８に示す如く、特開２００３−１５４３１４に開示の振動リニアアクチュエータ５１
は、内周側に円環状の永久磁石５５を持つウエイトとしての環状の外ヨーク５４と、この外ヨーク５４の第１端面５４ａに外周側吊り下げ部５７ａを弾性変形させて固定した第１板バネ５７と、この第１板バネ５７と同じものであって外ヨーク５４の第２端面５４ｂに外周側吊り下げ部５６ａを弾性変形させて固定した第２板バネ５６と、第１及び第２板バネ５７，５６を夫々支持し、永久磁石５５の内周側で往復振動磁界を発生するコイル５２を持つ固定子とを備え、この固定子は、下面に給電ランド６１を配してシャフト５８を植立するための樹脂製の基台５９と、この基台５９上で中心にシャフト５８を有してコイル５２のコイルボビンも構成する内ヨーク５３とを備えている。第１板バネ５７の内周側５７ｂが内ヨーク５３の第１突起５３ａに嵌合し、第２板バネ５６の内周側５６ｂが内ヨーク５３の第２突起５３ｂに嵌合して基台５９と内ヨーク５３とに挟まれている。
【０００３】
コイル５２への無給電状態では、ウエイトとしての外ヨーク５４は第１板バネ５７による第１端面５４ａ側外方への弾性復元力と第２板バネ５６による第２端面５４ｂ側外方への弾性復元力とが釣り合う図示の軸方向中立位置で静止しているが、コイル５２に流れる交番電流により内ヨーク５３の軸方向両端にはＳ極とＮ極が交互に発生することから、ラジアル方向に着磁された環状の永久磁石５５はその外周面側の磁極より内ヨーク５３に近い内周面側の強い磁極の方で軸方向の磁気吸引・反発作用を受けることになるため、第１板バネ５７と第２板バネ５６とが交互に平面形状の自由状態に復元する動作を繰り返し、外ヨーク５４がスラスト方向に往復直線運動をして往復振動が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１５４３１４（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の振動リニアアクチュエータ５１においては、コイル５２に流れる交番電流によって内ヨーク５３の軸方向両端はＳ極とＮ極とに交互に切り換わるが、外ヨーク５４の外周面が永久磁石５５の内周面の磁極に対する逆磁極となり、外ヨーク５４の外周面の磁極の方はむしろ永久磁石５５の直線往復振動を抑制するように影響しているため、永久磁石５５の内周面から外ヨーク５４の外周面までの距離を長くしてその影響を弱める必要がある。長く設定すればする程、振動リニアアクチュエータの小型化に逆行することは勿論、永久磁石５５の磁気回路が開ループ化し、振動力が弱くなり、必要な振動力を得るには、コイル５２のターン数増加による大型化や交番電流の増加による消費電力の増大を招く。
【０００６】
そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題は、永久磁石の磁気回路を閉ループ化することにより高振動力が得られる往復振動発生器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る往復振動発生器は、環状ウエイトの中央孔に環状永久磁石を持つ往復振動子と、この往復振動子を第１端面と第２端面とに亘る厚さ方向へ弾性変位可能に固定部に対して支持する懸架バネ手段と、環状永久磁石の中央孔を貫通し環状永久磁石に対し厚さ方向へ往復駆動するための往復振動磁界を発生する筒状のコイル（トロイダルコイル）と、このトロイダルコイル内を貫通するコアとを備え、環状永久磁石は厚さ方向に着磁されており、トロイダルコイルは第１の筒状のコイル（第１トロイダルコイル）と、これに同軸で隣接した第２の筒状のコイル（第２トロイダルコイル）とを有することを特徴とする。
【０００８】
トロイダルコイルの磁化方向と環状永久磁石の着磁方向が実質的に平行で、コイル巻線の捲き方向，コイルへの給電の向きやコイルの直列構造又は並列構造により、第１トロイダルコイルと第２トロイダルコイルの内側端側同士を同磁極とすることができるから、コイル電流の交番に伴い環状永久磁石に対しその厚さ方向へ往復駆動するための往復振動磁界を生成し、厚さ方向に着磁された環状永久磁石では磁気回路が閉ループ化して漏れ磁束を抑制できるので、振動強度の向上又は低消費電力化に資する。また、閉ループの磁気回路であることから、コイル電流を断つと、環状永久磁石の慣性振動でトロイダルコイルに逆起電力が生じ、その反作用として往復振動子に対する制動力が働き、振動減衰の短時間化を実現できる。
【０００９】
第１端面に重ね合わせて内周縁が第１トロイダルコイルの外周面に臨む第１環状ポールピースと、第２端面に重ね合わせて内周縁が第２トロイダルコイルの外周面に臨む第２環状ポールピースとを備えて成る場合、第１端面側の磁束を捕捉した第１環状ポールピースの内周面及び第２端面側の磁束を捕捉した第２環状ポールピースの内周面がコアの外周面に近接して磁気抵抗が低減するため、振動強度の向上又は低消費電力化を一層図ることができると共に、振動の急激減衰化も実現できる。
【００１０】
トロイダルコイルの外周面は保護筒体で被覆されていることが望ましい。落下衝撃等の発生時などにおいて環状永久磁石の内周面がトロイダルコイルの外周面に衝突するのを防止でき、コイル断線障碍から保護できる。
【００１１】
保護筒体の外周面と環状永久磁石の内周面との隙間に磁性流体が介在して成る場合、衝撃外力が加わっても、磁性流体が緩衝材となるので、環状永久磁石の保護筒体への激突を有効的に抑制できる。
【００１２】
上記の往復振動発生器においては、固定部は凹状ケースとこの開口側に固定した端板とを有し、トロイダルコイルは印刷配線板上に搭載されており、端板はトロイダルコイルの通過可能な大きさの透孔を有することが望ましい。凹状ケースと端板との組み付け体を得てから、端板の透孔を介して磁性流体を環状永久磁石の内周面に簡単に注入塗布できるばかりか、この後、この透孔からトロイダルコイルを差し入れて印刷配線板を端板の裏面に固定することができ、製造の容易化を図ることができる。
【００１３】
往復振動発生器からの電波ノイズ発生を防止するには、凹状ケースと端板から成る外囲器を接地シールドする必要があるが、端板に対する接地電位の給電構造として、端板は、印刷配線板の裏面に貼着した導電性ゴムに対して印刷配線板に形成した切欠きを介して接触する導通突起を有することが望ましい。端板と印刷配線板のパターンとの接続構造ではなく、端板の通電突起と導電性ゴムの直接接続構造であるため、端板のプレス成形の際に導通突起を得ることができ、低コスト化を実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、トロイダルコイルの磁化方向と環状永久磁石の着磁方向が実質的に平行で、第１トロイダルコイルとこれに逆巻きで直列の第２トロイダルコイルの内側端側同士が同磁極となることから、磁気回路が閉ループ化し、振動強度の向上又は低消費電力化に資する。しかも、振動減衰の短時間化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の実施例に係る振動リニアアクチュエータを示す斜視図、（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの反転状態を示す斜視図である。
【図２】同振動リニアアクチュエータの縦断面図である。
【図３】同振動リニアアクチュエータを上から見た組立斜視図である。
【図４】同振動リニアアクチュエータを下から見た組立斜視図である。
【図５】（Ａ）は同振動リニアアクチュエータのケース側構造体と裏蓋側構造体との組み合わせを示す斜視図、（Ｂ）は同ケース側構造体と同裏蓋側構造体との組み合わせを反転して示す斜視図である。
【図６】同ケース側構造体と同裏蓋側構造体との組み合わせを示す縦断面図である。
【図７】（Ａ）は同裏蓋側構造体の正面図、（Ｂ）は同裏蓋側構造体の底面図、（Ｃ）は同裏蓋側構造体の平面図である。
【図８】従来の振動リニアアクチュエータを示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。本例の振動リニアアクチュエータ１は、円環状ウエイト２の中央孔Ｈに嵌まり第１端面３ａと第２端面３ｂとに亘る厚さ方向に単極で着磁された円環状永久磁石３と、第１端面３ａに接着材で貼着された円環状の第１ポールピース板４と、第２端面３ｂに接着材で貼着された円環状の第２ポールピース板５と、第１ポールピース板４に内周側吊り下げ部６ａを例えばスポット溶接や接着等の手段で固定すると共に凹状ケース９の底面に外周側吊り下げ部６ｂを固定した第１板バネ６と、第２ポールピース板５に内周側吊り下げ部７ａを固定すると共に凹状ケース９の開口側に固定した端板（エンドプレート）１０に外周側吊り下げ部７ｂを固定した第２板バネ７と、円環状永久磁石３の中央孔ｈを貫通して凹状ケース９の底面に固定植設した円柱状コア（鉄心）８と、端板１０の裏面に貼着された印刷配線板１１の上に起立して端板１０の透孔１０ａから円柱状コア８に外嵌された円筒状のトロイダルコイルＬと、印刷配線板１１の上に起立してトロイダルコイルＬに外嵌された樹脂製の保護筒体１２と、円環状永久磁石３の内周面と保護筒体１２の外周面との間で第１ポールピース板４と第２ポールピース板５とに挟まれた空隙に充填された磁性流体１３と、印刷配線板１１上に貼着されて第２板バネ７の内周側吊り下げ部７ａの印刷配線板１１への激突を緩衝するゴムダンパ１４と、印刷配線板１１の裏面に接続された竜巻状の一対のスプリング端子Ｓ１，Ｓ２と、印刷配線板１１の裏面に切欠き１１ａを跨いで張り合わされており、切欠き１１ａを介して端板１０の導通突起１０ｂに接触する軟質製の半月状導電性ゴム１５と、振動リニアアクチュエータ１自身の収容空間（図示せず）において密着的に収納するために印刷配線板１１の裏面に張り合わされた硬質で略Ｔ字状のラバーシート１６と、凹状ケース９に張り合わされた剥離紙１７ａ付き両面テープ１７とを備えている。
【００１７】
トロイダルコイルＬは、円筒状の下段トロイダルコイルＬ１と、これに同軸で積み重ねた円筒状で逆巻き直列の上段トロイダルコイルＬ２とから成り、下段トロイダルコイルＬ１の端面からはみ出た第１巻線端末Ｔ１は印刷配線板１１上の第１コイル接続パターンＰ１に半田付けされていると共に、上段トロイダルコイルＬ２から下段トロイダルコイルＬ１の内周側を通して下段トロイダルコイルＬ１の端面からはみ出た第２巻線端末Ｔ２も印刷配線板１１上の第２コイル接続パターンＰ２に半田付けされている。このトロイダルコイルＬの製法は、第１巻線端末Ｔ１側から一方向へ数層密巻きで巻回して下段トロイダルコイルＬ１を形成した後、逆方向へ数層密巻きで巻回して上段トロイダルコイルＬ２を形成し、上段トロイダルコイルＬ１の内周面の母線方向を沿って渡り線Ｇ（図６参照）を通しその端面から第２巻線端末Ｔ２をはみ出させて得ることができる。
【００１８】
なお、この渡り線Ｇは、トロイダルコイルＬの外周面を引き回し、下段トロイダルコイルＬ１の端面に持ってくることも可能である。
【００１９】
本例においては、第１ポールピース板４の内周縁が環状永久磁石３の内周面よりも第１トロイダルコイルＬ１側へ若干張り出ていると共に、第２ポールピース板５の内周縁が環状永久磁石３の内周面よりも第２トロイダルコイルＬ２側へ張り出ている。
【００２０】
第１板バネ６は円環状の内周側吊り下げ部６ａの外周側縁の１８０°回転対称位置から約３６０°渦巻き状に延長して円環状の外周側吊り下げ部６ｂの内周側縁に連絡する渦巻き弾性蔓６ｃ，６ｄを有し、また第２板バネ７も円環状の内周側吊り下げ部７ａの外周側縁の１８０°回転対称位置から約３６０°渦巻き状に延長して円環状の外周側吊り下げ部７ｂの内周側縁に連絡する渦巻き弾性蔓７ｃ，７ｄを有する。
【００２１】
ステンレス製若しくはＳＰＣＣ製の端板１０は印刷配線板１１を収納するために裏面側が凹状となっており、位置決め突片１０ｃを有し、その反対側において裏面側へ膨出した導通突起１０ｂがプレス成形されており、透孔１０ａは真円ではなく導通突起１０ｂを形成する地を残すために弦を成す直縁Ｎを持っている。
【００２２】
印刷配線板１１は、その表面側においては、第１コイル接続パターンＰ１及び第２コイル接続パターンＰ２の外、トロイダルコイルＬを載せる円環状のコイル受けパターンＭと、このコイル受けパターンＭを中心として３方で囲む扇状の補強パターンｆ１〜ｆ３を備え、その裏面側においては、スルーホールで第１コイル接続パターンＰ１及び第２コイル接続パターンＰ２に導通してスプリング端子Ｓ１，Ｓ２の錐体底面側を半田付けするための第１端子接続パターンＱ１及び第２端子接続パターンＱ２と、切欠き１１ａを取り囲んで第１端子接続パターンＱ１と第２端子接続パターンＱ２の間に延在した補強パターンＦとを備えている。
【００２３】
本例においては、端板１０に透孔１０ａを設けてあることにより、図５〜図７に示す如く、ケース側構造体２０と裏蓋側構造体３０を組み付けて振動リニアアクチュエータ１を得るようになっている。ケース側構造体２０は、凹状ケース９、この凹状ケース９の底面に固定植設した円柱状コア８、円環状ウエイト２、円環状永久磁石３、第１ポールピース板４、第２ポールピース板５、第１板バネ６、第２板バネ７及び端板１０を組み付けて後、端板１０の透孔１０ａを介して円環状永久磁石３の内周面に磁性流体１３を注入塗布して成る。一方、裏蓋側構造体３０は、印刷配線板１１の上にトロイダルコイルＬ，保護筒体１２及びゴムダンパ１４を搭載し、印刷配線板１１の裏面側にスプリング端子Ｓ１，Ｓ２を接続してラバーシート１６を貼り合わせたものであり、端板１０の透孔１０ａを介してトロイダルコイルＬの中空部にケース側構造体２０の円柱状コア８を嵌め合わせ、印刷配線板１１を端板１０の裏面側の凹部に貼り合わす。この後、半月状導電性ゴム１５が印刷配線板１１の裏面に張り合わされ、両面テープ１７が凹状ケース９に貼り合わされる。
【００２４】
本例においては、環状永久磁石３の着磁方向がトロイダルコイルＬ内の円柱状コア８の方向と実質上平行で、環状永久磁石３の第１端面３ａ又は第２端面３ｂから出た磁束のうち内周側へ回り込む磁束は円柱状コア８の外周面へのギャップを飛んで円柱状コア８内を経由することになるため、保護筒体１２の外周面と環状永久磁石３の内周面との隙間に介在する磁性流体１３は上記ギャップを飛ぶ磁束で封止状態となり、往復振動発生器の姿勢如何に拘わらず、磁性流体１３の漏れを防ぐことができる。そして、この緩衝層としての磁性流体１３によって衝撃外力が加わっても往復振動子のトロイダルコイルＬへの激突を有効的に抑制でき、トロイダルコイルＬの損傷を防ぐことができる。磁性流体１３を用いずにトロイダルコイルＬに保護筒体１２を被覆した場合、往復振動子の激突からトロイダルコイルＬの損傷を防止できる。保護筒体１２があるため、環状永久磁石３とのギャップを僅少化でき、往復振動発生器の小型化に寄与する。また、僅少なギャップとなるから、低温特性に遜色のある高粘度の磁性流体１３を使用せず、低温特性の良好な低粘度でしかも廉価の磁性流体１３の使用で済む。なお、この保護筒体１２は滑性のある材料が好ましく、金属材や樹脂材は勿論のこと、熱収縮チューブでも構わない。
【００２５】
また、トロイダルコイルＬの磁化方向と環状永久磁石３の着磁方向が実質的に平行で、下段トロイダルコイルＬ１とこれに逆巻きで直列の上段トロイダルコイルＬ２の内側端側同士が同磁極となることから、コイル電流の交番に伴い環状永久磁石３に対しその厚さ方向へ往復駆動するための往復振動磁界を生成し、厚さ方向に着磁された環状永久磁石３では磁気回路が閉ループ化して漏れ磁束を抑制できるので、振動強度の向上又は低消費電力化に資する。また、閉ループの磁気回路であることから、コイル電流を断つと、振動慣性によってトロイダルコイルＬに逆起電力が生じ、反作用として往復振動子に対する制動力が働き、振動減衰の短時間化を実現できる。
【００２６】
環状永久磁石３の第１端面３ａに第１ポールピース板４が重ね合わせてあり、環状永久磁石３の第２端面３ｂに第２ポールピース板５が重ね合わせてあるため、第１端面３ａ側の磁束を捕捉した第１ポールピース板４の内周面及び第２端面３ｂ側の磁束を捕捉した第２ポールピース板５の内周面が円柱状コア８の外周面に近接して磁気抵抗が低減し、またこのギャップを飛ぶ磁束密度が高くなるため、振動強度の向上又は低消費電力化を一層図ることができると共に、振動の急激減衰化を実現できる。しかも、磁性流体１３の封止性が向上する。
【００２７】
特に、本例では第１ポールピース板４及び第２ポールピース板５の内周面が環状永久磁石３の内周面よりも保護筒体１２側へ張り出ているため、ポールピース板４，５の内周面と円柱状コア８の外周面とのギャップを飛ぶ磁束密度も高くなるため、磁性流体１３の閉じ込め性を高めている。
【００２８】
また、トロイダルコイルＬの外周面は熱収縮性チューブなどの保護筒体１２で被覆されていることから、落下衝撃等の発生時などにおいて環状永久磁石３の内周面がトロイダルコイルＬの外周面に衝突するのを防止でき、コイル断線障碍から保護できる。
【００２９】
保護筒体１２の外周面と環状永久磁石３の内周面との隙間に磁性流体１３が介在しているため、衝撃外力が加わっても、磁性流体１３が緩衝材となるので、環状永久磁石３の保護筒体１２への激突を有効的に抑制できる。なお、保護筒体１２の無い場合でも、トロイダルコイルＬの外周面と環状永久磁石３の内周面との隙間に磁性流体１３が介在することになるため、環状永久磁石３の内周面がトロイダルコイルＬの外周面に衝突するのを抑制できる。
【００３０】
振動リニアアクチュエータ１の組み付け構造においては、端板１０はトロイダルコイルＬの通過可能な大きさの透孔１０ａを有することから、この透孔１０ａを介して磁性流体１３を環状永久磁石３の内周面に簡単に注入塗布できるばかりか、この後、この透孔１０ａからトロイダルコイルＬを差し入れて印刷配線板１１を端板１０の裏面に固定することができ、製造の容易化を図ることができる。
【００３１】
振動リニアアクチュエータ１からの電波ノイズ発生を防止するには、凹状ケース９と端板１０から成る外囲器を接地シールドする必要があるが、端板１０に対する接地電位の給電構造として、端板１０は、印刷配線板１１の裏面に貼着した導電性ゴム１５に対して印刷配線板１１に形成した切欠き１１ａを介して接触する導通突起１０ｂを有する。端板１０と印刷配線板１１のパターンとの接続構造ではなく、端板１０の通電突起１０ｂと導電性ゴム１５の直接接続構造であるため、端板１０のプレス成形の際に導通突起１０ｂを得ることができ、低コスト化を実現できる。
【００３２】
なお、本例では直列接続の下段トロイダルコイルＬ１と上段トロイダルコイルＬ２について説明したが、抵抗損失を低減するなどにおいては、両コイルの並列接続構造を採用しても構わない。
【００３３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこの実施の形態で説明した往復振動発生器に限定されず、往復振動子と、この往復振動子を往復駆動するための往復振動磁界を発生する筒状のコイルを持つ往復振動発生器構造の全てに対して適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１…振動リニアアクチュエータ
２…円環状ウエイト
３…円環状永久磁石
３ａ…第１端面
３ｂ…第２端面
４…第１ポールピース板
５…第２ポールピース板
６…第１板バネ
６ａ，７ａ…内周側吊り下げ部
６ｂ，７ｂ…外周側吊り下げ部
６ｃ，６ｄ，７ｃ，７ｄ…渦巻き弾性蔓
７…第２板バネ
８…円柱状コア（鉄心）
９…凹状ケース
１０…端板（エンドプレート）
１０ａ…透孔
１０ｂ…導通突起
１０ｃ…位置決め突片
１１…印刷配線板
１１ａ…切欠き
１２…保護筒体
１３…磁性流体
１４…ゴムダンパ
１５…半月状導電性ゴム
１６…ラバーシート
１７…両面テープ
１７ａ…剥離紙
２０…ケース側構造体
３０…裏蓋側構造体
Ｆ，ｆ１〜ｆ３…補強パターン
Ｇ…渡り線
Ｈ，ｈ…中央孔
Ｌ…トロイダルコイル
Ｌ１…下段トロイダルコイル
Ｌ２…上段トロイダルコイル
Ｍ…コイル受けパターン
Ｎ…直縁
Ｐ１…第１コイル接続パターン
Ｐ２…第２コイル接続パターン
Ｑ１…第１端子接続パターン
Ｑ２…第２端子接続パターン
Ｓ１，Ｓ２…スプリング端子
Ｔ１…第１巻線端末
Ｔ２…第２巻線端末
【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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