(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備え、
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備えたものであり、
上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備えたものであって、
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させたものであり、
上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した有底円筒状のカバー内に保持したセンサホルダ内に包埋支持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させるものであり、
上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも１種類の状態量を算出する機能を有するものであり、
上記センサから導出した複数本のセンサリードを、このセンサと共に上記センサホルダに包埋している
転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いて、
上記各センサリードの先端部に、これら各センサリードと同数の中継リードの一端部をそれぞれ接続すると共に、これら各センサリードの先端部とこれら各中継リードの一端部との各接続部に、これら各接続部同士が互いに接触するのを防止する為の絶縁材製の保護部材を、上記センサに対して上記各センサリードの導出方向に離隔した状態で組み付けており、この保護部材を上記各センサリード及び上記各中継リードと共に上記センサホルダに包埋している事を特徴とする転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【請求項２】
保護部材が、側面に複数本の保持溝を有し、これら各保持溝内にセンサリードの先端部と各中継リードの一端部との各接続部を１本ずつ保持可能な部材である、請求項１に記載した転がり軸受ユニットの状態量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明に係る転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットを構成する外輪とハブとの間に作用する外力等の状態量を測定する為に利用する。更に、この求めた状態量を、自動車等の車両の走行安定性確保を図る為に利用する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車の車輪は懸架装置に対し、複列アンギュラ型等の転がり軸受ユニットにより回転自在に支持する。又、自動車の走行安定性を確保する為に、例えばアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）やトラクションコントロールシステム（ＴＣＳ）、更には、電子制御式ビークルスタビリティコントロールシステム（ＥＳＣ）等の車両用走行安定化装置が使用されている。この様な各種車両用走行安定化装置を制御する為には、車輪の回転速度、車体に加わる各方向の加速度等を表す信号が必要になる。そして、より高度の制御を行なう為には、車輪を介して上記転がり軸受ユニットに加わる荷重（例えばラジアル荷重とアキシアル荷重との一方又は双方）の大きさを知る事が好ましい場合がある。
【０００３】
この様な事情に鑑みて、特許文献１には、特殊なエンコーダを使用して、転がり軸受ユニットに加わる荷重の大きさを測定する発明が記載されている。図６は、この特許文献１に記載された構造と同じ荷重の測定原理を採用している、転がり軸受ユニットの状態量測定装置に関する従来構造の１例を示している。この従来構造は、使用時にも回転しない外輪１の内径側に、使用時に車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ２を、複数個の転動体３、３を介して、回転自在に支持している。これら各転動体３、３には、背面組み合わせ型の接触角と共に、予圧を付与している。尚、図示の例では、これら各転動体３、３として玉を使用しているが、重量が嵩む自動車用の軸受ユニットの場合には、玉に代えて円すいころを使用する場合もある。
【０００４】
又、上記ハブ２の軸方向内端部（軸方向に関して「内」とは、自動車への組付け状態で車両の幅方向中央側を言い、図１、２、５、６の右側。反対に、車両の幅方向外側となる、図１、２、５、６の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）には、円筒状のエンコーダ４を、上記ハブ２と同心に支持固定している。又、上記外輪１の軸方向内端開口を塞ぐ有底円筒状のカバー５の内側に、合成樹脂製のセンサホルダ９を介して１対のセンサ６ａ、６ｂを支持固定すると共に、これら両センサ６ａ、６ｂの検出部を、上記エンコーダ４の被検出面である外周面に近接対向させている。このエンコーダ４は、芯金７とエンコーダ本体８とを組み合わせて成る。このうちの芯金７は、軟鋼板等の磁性金属板により、断面クランク形で全体を段付円筒状に構成している。又、上記エンコーダ本体８は、上記芯金７のうちで大径側部分の外周面の全周に円筒状の未着磁の磁性部材を添着固定した後、この磁性部材に着磁する事により構成している。
【０００５】
被検出面である、上記エンコーダ本体８の外周面には、Ｓ極とＮ極とを、円周方向に関して交互に且つ等間隔で配置している。円周方向に隣り合うＳ極とＮ極との境界は、上記外周面の軸方向に対して所定方向に所定角度で漸次変化している。又、変化する方向は、この外周面の軸方向片半部と他半部とで、互いに逆にしている。従って、上記Ｓ極と上記Ｎ極とは、軸方向中央部が円周方向に関して最も突出した、「く」字形となっている。
【０００６】
又、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部には、ホールＩＣ、ホール素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子等の磁気検知素子を組み込んでいる。そして、これら両センサ６ａ、６ｂのうち、一方のセンサ６ａの検出部を上記エンコーダ本体８の外周面の軸方向片半部に、他方のセンサ６ｂの検出部を同じく軸方向他半部に、それぞれ近接対向させている。上記外輪１と上記ハブ２との間にアキシアル荷重が作用しない状態で、上記Ｓ極と上記Ｎ極との軸方向中央部で円周方向に関して最も突出した部分が、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部同士の間の丁度中央位置に存在する様に、各部材の軸方向の設置位置を規制している。同じ状態で、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部と、上記エンコーダ本体８の外周面の変化の位相との関係が所定通りになる様に、上記両センサ６ａ、６ｂの円周方向の設置位置を規制している。
【０００７】
上述の様に構成する転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用すると、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号が変化する位相がずれる。即ち、上記外輪１とハブ２との間にアキシアル荷重が作用しておらず、これら外輪１とハブ２とが相対変位していない、中立状態では、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、上記エンコーダ４の外周面で、上記最も突出した部分から軸方向に同じだけずれた部分に対向する。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、上記所定の関係により定まる通り、一致若しくは所定値だけずれる。これに対し、上記エンコーダ４を固定したハブ２にアキシアル荷重が作用した場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの検出部は、このアキシアル荷重の作用方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれた部分に対向する。この状態では上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相は、上記アキシアル荷重の作用方向に応じた方向に、このアキシアル荷重の大きさに応じた分だけずれる。
【０００８】
この様に、上述した従来構造の場合には、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相が、上記外輪１とハブ２との間に加わるアキシアル荷重の作用方向（これら外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の方向）に応じた向きにずれる。又、このアキシアル荷重（相対変位）により上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相がずれる程度は、このアキシアル荷重（相対変位）が大きくなる程大きくなる。従って、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号の位相ずれ（位相差）の有無、ずれが存在する場合にはその向き及び大きさに基づいて、上記外輪１とハブ２とのアキシアル方向の相対変位の向き及び大きさ、並びに、これら外輪１とハブ２との間に作用しているアキシアル荷重の作用方向及び大きさを求められる。尚、上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号同士の間に存在する位相差（位相差比＝位相差／１周期）に基づいて上記アキシアル方向の相対変位及び荷重を算出する処理は、図示しない演算器により行なう。この為、この演算器のメモリ中には、予め理論計算や実験により調べておいた、上記位相差（比）と、上記アキシアル方向の相対変位又は荷重との関係（零点及びゲイン）を表す、式やマップを記憶させておく。
【０００９】
尚、上述した従来構造の場合には、エンコーダの被検出面にその検出部を対向させるセンサの数を、２個としている。これに対し、図示は省略するが、特許文献２〜３及び特願２００６−３４５８４９には、当該センサの数を３個以上とする事で、多方向の変位或は外力を求められる構造が記載されている。
【００１０】
ところで、上述の図６に示した従来構造で、１対のセンサ６ａ、６ｂはそれぞれ、図７に示す様に、複数本（図示の例では４本）のセンサリード（導体）１０、１０を備える。これら各センサリード１０、１０はそれぞれ、上記センサ６ａ（６ｂ）の出力信号を取り出したり、このセンサ６ａ（６ｂ）に電力を供給する役目を有する。この為に、上記各センサリード１０、１０の端部には、上記センサ６ａ（６ｂ）の出力信号を上記演算器に送ったり、このセンサ６ａ（６ｂ）に電力を供給する為の複数本の導体の端部を、ハンダ付、ろう付け等により接続する。そして、この様に接続した状態で、上記各センサリード１０、１０を上記センサ６ａ（６ｂ）と共に、合成樹脂製のセンサホルダ９内の所定位置に包埋する。
【００１１】
この様に、上記センサ６ａ（６ｂ）及び各センサリード１０、１０を、上記センサホルダ９内に包埋する作業は、これらセンサ６ａ（６ｂ）及び各センサリード１０、１０を、射出成形装置のキャビティ内の所定位置に保持した状態で、このキャビティ内に合成樹脂を射出成形する事により行なう。この際に、上記各センサリード１０、１０の端部と上記各導体の端部とは、予めハンダ付け、ろう付け等により接続しておく。そして、完成した上記センサホルダ９を、前記カバー５の内側に組み付ける。尚、このセンサホルダ９は、このカバー５に対し、インサート成形する事もできる。この場合には、このカバー５を、上記センサ６ａ（６ｂ）及び各センサリード１０、１０と共に、上記キャビティ内の所定位置に保持した状態で、このキャビティ内に合成樹脂を射出成形する。
【００１２】
何れにしても、上述の様にしてセンサホルダ９を射出成形する際に、上記センサ６ａ（６ｂ）から導出した複数本のセンサリード１０、１０は、上記キャビティ内に送り込まれた溶融樹脂の熱と圧力とを受けて変形し、互いに接触する（短絡が起こる）可能性がある。この様な短絡が起こると、上記センサ６ａ（６ｂ）が機能不良となって、演算器による状態量の算出を行なえなくなる。従って、上記短絡が起こったセンサリード１０、１０及びセンサ６ａ（６ｂ）を包埋したユニットは、不良品として廃棄しなければならず、歩留悪化によるコスト上昇の原因となる為、改良が望まれる。
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−３１７４２０号公報
【特許文献２】特開２００６−３２２９２８号公報
【特許文献３】特開２００７−９３５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、上述の様な事情に鑑み、センサ及び複数本のセンサリードを包埋した、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、これら各センサリードと、これら各センサリードの先端部に接続された各中継リードとの接続部同士が、射出成形装置のキャビティ内に送り込まれた溶融樹脂の熱と圧力とを受けて変形し、互いに接触する（短絡が起こる）と言った不都合が生じる事を防止できる構造を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置は、転がり軸受ユニットと、状態量測定装置とを備える。
このうちの転がり軸受ユニットは、内周面に複列の外輪軌道を有し、使用時にも回転しない外輪と、外周面に複列の内輪軌道を有し、使用時に回転するハブと、これら両列の内輪軌道と上記両列の外輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備える。
又、上記状態量測定装置は、エンコーダと、少なくとも１個のセンサと、演算器とを備える。
このうちのエンコーダは、上記ハブの端部にこのハブと同心に支持固定されたものであって、このハブと同心の被検出面を備え、この被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させている。
又、上記センサは、検出部を上記エンコーダの被検出面に対向させた状態で、上記外輪の端部開口を塞ぐ為にこの端部に固定した有底円筒状のカバー内に保持したセンサホルダ内に包埋支持されていて、上記被検出面の特性変化に対応して出力信号を変化させる。
又、上記演算器は、上記センサの出力信号に基づいて、上記ハブの回転速度と、上記外輪と上記ハブとの間の相対変位と、これら外輪とハブとの間に作用する外力とのうちの、少なくとも１種類の状態量を算出する機能を有する。
又、上記センサから導出した複数本のセンサリードを、このセンサと共に上記センサホルダに包埋している。
【００１６】
特に、本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置に於いては、上記各センサリードの先端部に、これら各センサリードと同数の中継リードの一端部をそれぞれ接続すると共に、これら各センサリードの先端部とこれら各中継リードの一端部との各接続部に、これら各接続部同士が互いに接触するのを防止する為の絶縁体製の保護部材を、上記センサに対して上記各センサリードの導出方向に離隔した状態で組み付けており、この保護部材を上記各センサリード及び上記各中継リードと共に上記センサホルダに包埋している。
この様な特徴を有する本発明を実施する場合には、例えば請求項２に記載した様に、上記保護部材として、側面に複数本の保持溝を有し、これら各保持溝内に上記各センサリードの先端部と上記各中継リードの一端部との各接続部を１本ずつ保持可能な部材を採用できる。
【発明の効果】
【００１７】
上述の様に構成する本発明の転がり軸受ユニットの状態量測定装置によれば、合成樹脂製のセンサホルダの射出成形時に、各センサリードと、これら各センサリードの先端部に接続された各中継リードとの接続部が、射出成形装置のキャビティ内に送り込まれた溶融樹脂の熱と圧力とを受けて変形し、互いに接触する（短絡が起こる）と言った不都合が生じる事を防止できる。この為、歩留まりを良好にして、コストの低減を図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１〜５は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、１対のセンサ６ａ（６ｂ）から、それぞれセンサリード（導体）１０ａ、１０ａを４本ずつ導出した構造で、これら各４本ずつのセンサリード１０ａ、１０ａに対し、保護部材１１を１個ずつ組み付けた点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図６に示した従来構造の場合とほぼ同様である。この為、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分、並びに、上記従来構造と異なる部分を中心に説明する。
【００１９】
本例の場合、金属板製で有底円筒状のカバー５ａの内側に保持固定した、合成樹脂製のセンサホルダ９ａは、このカバー５ａに対し、インサート成形（射出成形）したものである。この様なセンサホルダ９ａは、軸方向中間部に存在する円板部１２と、この円板部１２の外周縁部分から軸方向外方に突出する円筒状部１３と、上記円板部１２の中央部分から軸方向内方に突出するコネクタ部１４とを備える。このうちのコネクタ部１４の先端側部分は、上記カバー５ａを構成する底板部１５の中央部に設けた通孔１６を通じて、このカバー５ａの外部に突出させている。又、上記通孔１６の周囲に存在する円筒部１７の外周面の全周に、熱硬化性のシール剤（シール用樹脂）１８を塗布し、更に硬化させている。即ち、上記円筒部１７の外周面を、上記シール剤１８ごと、全周に亙り、上記センサホルダ９ａの一部により覆って、上記円筒部１７の外周面と上記センサホルダ９ａとの間の水密を保持している。
【００２０】
又、上記センサホルダ９ａを構成する円筒状部１３及び円板部１２の径方向外端部には、それぞれが４本ずつのクランク形のセンサリード１０ａ、１０ａを備えた１対のセンサ６ａ、６ｂと、これら各センサリード１０ａ、１０ａと同数のコ字形の中継リード（導体）１９と、１対の保護部材１１とを、それぞれ包埋している。本例の場合、上記両センサ６ａ、６ｂは、軸方向及び円周方向に関して互いにずれた位置に配置している。又、上記各センサリード１０ａ、１０ａはそれぞれ、上記両センサ６ａ、６ｂから軸方向内方に向け、互いに間隔をあけて平行に導出している。尚、本例の場合には、上記両センサ６ａ、６ｂ同士で、上記各センサリード１０ａ、１０ａの長さを互いに異ならせる事により、上記両センサ６ａ、６ｂを軸方向に関して互いに異なる位置に配置できる様にしている。又、上記各中継リード１９の一端部は、上記各センサリード１０ａ、１０ａの先端部に、ハンダ付け、ろう付け等により接続している。これに対し、上記各中継リード１９の他端部は、上記円板部１２の軸方向外側面の径方向外端部から、軸方向内方に向け突出させている。
【００２１】
又、上記１対の保護部材１１はそれぞれ、図４に示す様に、上記センサホルダ９ａを構成する合成樹脂よりも融点の高い合成樹脂、或いはセラミックス等の絶縁材により、全体を矩形板状に形成したもので、片側面に互いに平行な４本の保持溝２４、２４を有する。この様な１対の保護部材１１は、上記４本ずつのセンサリード１０ａ、１０ａに対し、それぞれ１個ずつ組み付けている。具体的には、上記各保護部材１１の４本の保持溝２４、２４内に、それぞれ上記各センサ６ａ（６ｂ）から導出した４本のセンサリード１０ａ、１０ａの先半部と、上記各中継リード１９の一端部との各接続部を、それぞれ１本ずつ保持した状態で組み付けている。又、上記センサホルダ９ａを構成するコネクタ部１４及び円板部１２の径方向中央寄り部分には、複数本のコネクタリード（導体端子）２０、２０の中間部を包埋している。この状態で、これら各コネクタリード２０、２０の一端部は、それぞれ上記円板部１２の軸方向外側面の径方向中央寄り部分から、軸方向内方に向け突出させている。
【００２２】
又、上記カバー５ａの内側には、センサ基板、演算器基板等の電子回路基板２１を設置している。具体的には、この電子回路基板２１を、上記センサホルダ９ａを構成する円板部１２の軸方向外側面に対し、ねじ止め、接着、モールド等により固定している。又、この状態で、上記電子回路基板２１に、上記各中継リード１９の他端部と、上記各コネクタリード２０、２０の一端部とを、それぞれハンダ付け等により接続している。これにより、上記各センサリード１０ａ、１０ａ及び上記各中継リード１９のうちの一部のリードを通じて、上記両センサ６ａ、６ｂから上記電子回路基板２１に向け、これら両センサ６ａ、６ｂの出力信号を送信可能としている。これと共に、上記各コネクタリード２０、２０のうちの一部のリードを通じて、上記電子回路基板２１から車体側のＡＢＳコントローラ等に向け、この電子回路基板２１で処理取得された各種信号｛例えば、波形成形された上記両センサ６ａ、６ｂの出力信号や位相差（比）を表す信号、この位相差（比）に基づいて算出した外輪１とハブ２との間の状態量（相対変位、外力）を表す信号等｝を送信可能としている。更には、上記各コネクタリード２０、２０のうちの他の一部のリード、並びに、上記各中継リード１９及び上記各センサリード１０ａ、１０ａのうちの他の一部のリードを通じて、それぞれ上記電子回路基板２１及び上記各センサ６ａ、６ｂに対し、必要な電力の供給を可能としている。
【００２３】
尚、本例の場合、転がり軸受ユニットを構成するハブ２ａの中心部に、この中心部を軸方向に貫通する中心孔２２を設けている。この為、この中心孔２２を通じて上記カバー５ａの内側に異物が侵入する事を防止すべく、この中心孔２２の軸方向外端部にキャップ２３を装着して、この軸方向外端開口を塞いでいる。
【００２４】
上述の様に構成する本例の場合、金属板製のカバー５ａに対して合成樹脂製のセンサホルダ９ａをインサート成形する際には、先ず、図５の（Ａ）に示す様に、センサ６ｂ｛図示しないセンサ６ａ（図１参照）に就いても同様｝から導出した４本のセンサリード１０ａの先半部と、４本の中継リード１９の一端部との各接続部に、保護部材１１を組み付ける。具体的には、これら４本の接続部を、この保護部材１１に設けた４本の保持溝２４内に、それぞれ１本ずつ保持する。次いで、同図の（Ｂ）に示す様に、上記カバー５ａ（予め円筒部１７の外周面にシール剤１８を塗布し、更に硬化させたもの）と、上述の様に保護部材１１を組み付けたセンサ６ｂ（６ａ）及び各リード１０ａ、１９と、各コネクタリード２０とを、射出成形装置のキャビティ（図示せず）内の所定位置に保持する。そして、この状態で、同図の（Ｃ）に示す様に、上記キャビティ内に合成樹脂を射出成形する事により、上記センサホルダ９ａを完成させる。この状態で上記シール剤１８が、射出成形後の冷却固化に伴って収縮した上記センサホルダ９ａと上記円筒部１７とに密着する。
【００２５】
上述の様に、本例の転がり軸受ユニットの状態量測定装置の場合には、センサ６ｂ（６ａ）から導出した４本のセンサリード１０ａ、１０ａの先半部と、４本の中継リード１９の一端部との各接続部を、保護部材１１に設けた４本の保持溝２４、２４内に、それぞれ１本ずつ保持した状態で、上記センサホルダ９ａの射出成形を行なう。この為、この射出成形時に、上記各リード１０ａ、１９が、射出成形装置のキャビティ内に送り込まれた溶融樹脂の熱と圧力とを受けて変形し、互いに接触する（短絡が起こる）と言った不都合が生じる事を、有効に防止できる。この為、歩留まりを良好にして、コストの低減を図れる。
【００２６】
尚、上述した実施の形態では、複数本のセンサリード（及び中継リード）の一部分（これら両リード同士の接続部）に保護部材を組み付ける構造を採用したが、これに代えて、複数本のセンサリード（及び中継リード）の全体（これら両リード同士の接続部及びこの接続部から外れた部分、又は、接続部を含む複数部分）に保護部材を組み付ける構造を採用すれば、センサホルダの射出成形時に、上記各センサリード（及び各中継リード）同士が接触するのを、より有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】複数本のセンサリードを備えたセンサの平面図。
【図４】保護部材の斜視図。
【図５】合成樹脂製のセンサホルダを射出成形する工程を順番に示す部分断面図。
【図６】転がり軸受ユニットの状態量測定装置の従来構造の１例を示す断面図。
【図７】複数本のセンサリードを備えたセンサの平面図。
【符号の説明】
【００２８】
１    外輪
２、２ａ  ハブ
３    転動体
４    エンコーダ
５、５ａ  カバー
６ａ、６ｂ  センサ
７    芯金
８    エンコーダ本体
９、９ａ  センサホルダ
１０、１０ａ  センサリード
１１    保護部材
１２    円板部
１３    円筒状部
１４    コネクタ部
１５    底板部
１６    通孔
１７    円筒部
１８    シール剤
１９    中継リード
２０    コネクタリード
２１    電子回路基板
２２    中心孔
２３    キャップ
２４    保持溝
【図１】
0005458497.tif 000002
【図２】
0005458497.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005458497.tif 000005
【図５】
0005458497.tif 000006
【図６】
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【図７】
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