(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４辺形の曲面ブレードをハブの外周に複数有するインペラと、前記インペラの下流側に配置したエアガイドと、軸端に前記インペラを固着し回転駆動する電動機とからなり、前記ブレードは、前記ブレードの入口側短辺がほぼ回転面上にあり入口端部でブレード面が回転面に対し傾斜しかつ前記ブレードの出口側となる下端側長辺の外周端部が回転面に対し傾斜するとともに、同ブレードのハブ側長辺とハブと反対側長辺の曲線を異ならせてブレードの入口側から下端部に至る全域を３次元的な曲面とした斜流型ブレードにすることにより、インペラの入口から軸方向に流入し前記斜流型ブレードに沿って流れる吸引気流が径方向と軸方向の間の角度で出口から流出する様にした電気掃除機用電動送風機。
【請求項２】
インペラから流出した気流が、電動機のフレーム内部を通過する請求項１記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項３】
インペラから流出した気流が、電動機のフレーム外部を通過する請求項１記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項４】
エアガイド外径が電動機フレームの外径と同じあるいは小さな請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項５】
インペラ外径よりエアガイドの外径が小さい請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項６】
電動機の軸受けの一部がインペラのハブ内に位置する請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項７】
電動機のブラケットと一体又はその下流側にエアガイドを取り付けた請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項８】
ファンケースの入口側にエアガイドを有した請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機を内蔵した電気掃除機。
【請求項１０】
防振ゴム前が取り付けられたインペラをおおうファンケースに、軸方向の動きを規制する端面を有した請求項９記載の電気掃除機。
【請求項１１】
集塵分離部に主として遠心分離型集塵を用いた請求項９または１０に記載の電気掃除機。
【請求項１２】
電源として内蔵された電池を用いるコードレス型の請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気掃除機用電動送風機およびこれを用いた電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５を用いて従来の電気掃除機用電動送風機の構成を説明する。
【０００３】
図１５において、１はインペラであり、シュラウド前２、シュラウド後３によって挟持された複数枚のブレード４によって構成されている。５はインペラ１の周囲に配置された複数の静翼５ａからなるエアガイドを示す。６は前記インペラ１を回転駆動する電動機であり、回転軸６ａにインペラ１が固着されている。電動機６のブラケット６ｂに前記エアガイド５が載置されている。７はインペラ１、エアガイド５を内包し、ブラケット６ｂ外周に圧入固定されたファンケースを示す。１ａはインペラへの気流の入口を、７ａはファンケースの吸気口を示す。
【０００４】
次にこの電動送風機の動作について述べる。インペラを電動機で回転駆動すると遠心力によって矢印８に示す気流が生じる。気流は回転軸６ａ方向からファンケースの吸気口７ａ、インペラ１の入口１ａへ流入し、遠心力によってエネルギを与えられブレード４に沿って直角に曲がり、半径方向すなわちインペラ外周側から流出する。インペラ１から出た気流は、エアガイド５により減速され圧力回復しながら電動機６の内部を通過し、電動機６の排気口６ｃより流出する。この電動送風機は掃除機に組み込まれ、電動送風機が発生する吸引力によって吸引集塵を行なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の構成では、インペラの遠心力を利用するため、必要な流量、吸引力を得るには、インペラの入口１ａの径に比べ十分に大きなインペラ外径が必要であり、又インペラ１の外周側にエアガイド５を配置する必要があり、結果として小型が難しい。又インペラ１の内部で気流が直角に曲がるため大流量では損失が大きくなる欠点、課題を有している。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するもので、径方向に小型、軽量でしかも大流量時に効率の良い電気掃除機用の電動送風機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、軸方向に流入した気流が半径方向より軸方向に傾斜した方向に流出する斜流型ブレードをインペラに用いることにより、半径方向に小型すなわち軽量でしかも大風量時に効率の良い電気掃除機用電動送風機を実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、４辺形の曲面ブレードをハブの外周に複数有するインペラと、前記インペラの下流側に配置したエアガイドと、軸端に前記インペラを固着し回転駆動する電動機とからなり、前記ブレードは、前記ブレードの入口側短辺がほぼ回転面上にあり入口端部でブレード面が回転面に対し傾斜しかつ前記ブレードの出口側となる下端側長辺の外周端部が回転面に対し傾斜するとともに、同ブレードのハブ側長辺とハブと反対側長辺の曲線を異ならせてブレードの入口側から下端部に至る全域を３次元的な曲面とした斜流型ブレードにすることにより、インペラの入口から軸方向に流入し前記斜流型ブレードに沿って流れる吸引気流が径方向と軸方向の間の角度で出口から流出する様にした電気掃除機用電動送風機とすることにより、インペラ、及びエアガイドを径方向に小さくでき、かつ軸方向の推進力を大きくでき、また圧損の低減がはかれ小型で、かつ効率に優れた電気掃除機用の電動送風機を実現できる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載のインペラから流出した気流が、電動機のフレーム内部を通過する構成とすることにより、さらに小型化が図れる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、請求項１に記載のインペラから流出した気流が、電動機のフレーム外部を通過する構成とすることにより、より信頼性の高い電気掃除機用の電動送風機を実現できる。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のエアガイドの外径が電動機フレームの外径と同じあるいは小さな構成とすることにより、さらに小型化ができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインペラ外径よりエアガイドの外径が小さい構成とすることにより、さらに小型化が図れる。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動機の軸受けの一部がインペラのハブ内に位置する構成とすることにより、軸方向に短い電気掃除機用の電動送風機が実現できる。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動機のブラケットと一体又はその下流側にエアガイドを取り付けた構成とすることにより更に小型化が図れる。
【００１５】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、請求項１〜７のいずれか１項に記載のファンケースの入口側にエアガイドを有した構成とすることにより、更に高効率化が図れる。
【００１６】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気掃除機用電動送風機を内蔵した電気掃除機を実現することにより、小型で高効率な電気掃除機を実現できる。
【００１７】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、請求項９に記載のファンケースに取り付けられた防振ゴム前が、軸方向の動きを規制するためファンケースに端面を有した構成とすることにより、より信頼性の高い電気掃除機を実現できる。
【００１８】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、請求項９または１０に記載の電気掃除機の集塵分離部に主として遠心分離型集塵を用いた構成とすることにより、より高効率な電気掃除機を実現できる。
【００１９】
本発明の請求項１２記載の発明は、特に、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の電気掃除機を、電源として内蔵された電池を用いるコードレス型とすることにより、より長寿命で使い勝手の良い電気掃除機を実現できる。
【００２０】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１に、本発明の第一の実施例における電気掃除機用電動送風機の要部断面図を示す。図１において、１１は電動送風機を示し、ファン部１２及び電動機１３により構成されている。ファン部１２は、電動機１３の回転軸１３ａに固着されたインペラ１４、及びインペラ１４の外周側に配置された複数の静翼１５を有し電動機１３のブラケット１３ｂに載置固定されたエアガイド１６とこれらを内包するファンケース１７により構成されている。ファンケース１７は電動機１３のブラケット１３ｂの外周に圧入固定され、インペラ１４の入口孔１４ａと対峙し吸気口１７ａが設けられている。電動機１３のブラケット１３ｂには連通口２０が設けられ、電動機１３のフレーム１３ｃには排気口２１が設置されている。
【００２２】
インペラ１４は図２、図３で示すように、４辺形の曲面で構成された複数のブレード２２が山形のハブ２３を有した基板２４とシュラウド２５に挟持固定され構成されている。ブレード２２の長辺２７の下端側すなわち下流側２７ａは、図２、図５で示すように外周端部２９が２点鎖線で示した回転面２６に対し角度３０を有し傾斜している。又本実施例ではブレード２２の入口側短辺２９ａがほぼ回転面２６上にあり、ブレード面の入口端部３２が回転面２６に対して角度３１を有し傾斜している。図３、図５はシュラウドを分離した状態、図４はインペラ１４を上面から見た図を示す
エアガイド１６は図６で示すように、エアガイド基板１６ｃの外側に放射線状に配置された複数枚の静翼１５を配置し、その外周にエアガイド外筒１６ｄを取り付けることによりなり、各静翼間に空気通路３５を構成している。図６（ｄ）、（ｅ）で示すように静翼１５の先端はインペラからの流出した気流に沿うように傾斜している。
【００２３】
電動機１３は回転軸１３ａに固着した回転子３６と、フレーム１３ｃの内周に固定され、内側に回転子３６を空隙３８を隔てて配置する円筒形の固定子３７により構成されている。回転子３６は両側の軸受け３９を介して、フレーム１３ｃのハウジング部４０、及びフレームに固定される傘型をしたブラケット１３ｂのハウジング部４０ａに回転支持されている。本例では固定子３７が圧入固定されるフレーム１３ｃの外径とファンケース１７が圧入固定されるブラケット１３ｂの外径はほぼ等しくなっており、又電動機１３は回転子３６に永久磁石（図示せず）を配したＤＣブラシレス電動機の形態を有している。
【００２４】
前記エアガイド１６はブラケット１３ｂに載置固定されている。ブラケット１３ｂには図１、７で示すような連通口２０が設けられている。エアガイド１６の入口はインペラ１４の出口１４ｂと対峙し、エアガイド出口１６ｂはブラケット１３ｂの連通口２０に開口し、電動機のフレーム１３ｃと固定子３７の間の電動機内部通路３４に連通し、排気口２１へつながっている。エアガイド１６の出口１６ｂの径はフレーム１３ｃの内径とほぼ同一であり、エアガイド１６の外径はフレーム１３ｃ外径、ブラケット１３ｂ外径にほぼ等しい。そしてフレーム１３ｃ外径とほぼ等しい内径を有したファンケース１７内にエアガイド１６を収め、ブラケット１３ｂの外周にファンケース１７を圧入固定することができる。
【００２５】
図７は電動機１３の部分を示す図であり、図７（ａ）にブラケット側の側面図、図７（ｃ）にフレーム側の側面図を示す。２１はフレーム１３ｃに設置された排気口を示す。ブラケット１３ｂとフレーム１３ｃは３本の通しボルト４２で固定されている。図１で示すようにインペラ１４は回転軸１３ａの先端に圧入固定されている。ブラケット１３ｂ側のハウジング４０ａはインペラ１４の基板２４の底部に設けた凹部４３に入り込んでいる。すなわち、軸受け３９の一部がハブ２３内に位置している。
【００２６】
次に動作について述べる。電動機１３を駆動しインペラ１４を回転させると、本実施例の３次元的な曲面を有したブレード２２は空気に遠心力と軸方向の推進力を同時に与え、結果として気流は矢印４５のように流れ、インペラ１４の出口１４ｂでは回転面２６に対し斜めに流れる。出口１４ｂから出た気流はエアガイド１６に入り、静翼１５で囲まれた空気通路３５で圧力回復される。エアガイド１６からでた気流は電動機１３のブラケット１３ｂに設けられた連通口２０から電動機の内部に入り、通過してフレーム１３ｃの排気口２１から流出する。このように本実施例の電動送風機は、吸気口１７ａから吸引された気流が、従来の遠心送風機のように径方向に大きく曲がることが無く、ほぼ軸方向に流れるためエアガイド１６の空気通路３５、電動機内の流路を含め全体の空気の流れが軸方向に一様に配置できるため径方向にコンパクトな構成が可能になる。すなわちエアガイド１６外径とインペラ外径の比は即ち、インペラ１４の外径をエアガイド１６外径で除した値は従来の遠心型送風機に比べ大きく、又本実施例のような斜流型のインペラは遠心力の負荷の他に推進力の負荷も加わるため、インペラ１４の外径に対するトルク即ち出力も大きくなる。これらの理由により、エアガイド１６の外径をフレーム１３ｃの外径よりも小さくすることができ、圧入固定されるファンケース１７の厚みを無視すれば、フレーム１３ｃの外径がほぼ最大径の電動送風機１１を得ることができる。又大風量時での通路損失が低減されるため、電気掃除機に組み込んだ際の効率が良くなる。
【００２７】
なお、本発明のインペラ１４に関してはファンケース１７とインペラ１４の組み立て精度を高めれば、シュラウド２５が無い構成も可能であり、樹脂一体成形による製造も可能である。
【００２８】
（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例を説明する。図８は実施例２におけるエアガイドの外径がインペラの外径よりも小さい電動送風機の要部断面図である。尚、実施例１と同一の部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００２９】
５１はエアガイドであり、電動機５２の内部に配置されている。エアガイド５１は図で示すように基板筒５５の外周に複数枚の静翼５３を配置することにより構成されている。５９は静翼５３で囲まれた空気通路を示す。図９（ａ）はブラケット５２ｂを、図９（ｂ）はエアガイド５１を示し、エアガイド５１の入口５１ａに対応した連通口５４を有している。インペラ１４を内蔵したファンケース１７はブラケット５２ｂの外周に圧入固定されている。ブラケット５２ｂとフレーム５２ｃは同一外径であり、エアガイド５１の外径はインペラ１４の外径よりも小さい。
【００３０】
インペラ１４から出た気流が軸方向側に傾斜しているため、多少性能は劣るが、インペラの外径よりも小さなエアガイドでも圧力回復効果が得られ、非常にコンパクトな電動送風機を実現できる。なおエアガイド５１がブラケット５２ｂの外側に取り付く実施例１のような方式でも、インペラ１４径よりも小さなエアガイド径を実現できることは自明である。
【００３１】
電動機内にエアガイドを収納する他の実施例として、図１０はブラケット５２ｂとエアガイド５１が一体になった例であり、板金で作られたブラケット５２ｂの連通口５４を板金を切り起こして作り、切り起こした板金を静翼５３とした構成である。もちろんブラケット５２ｂを樹脂で成形し、静翼を同時に構成する方法もある。
【００３２】
このように、回転軸５２ａ方向に傾斜して流れる気流を前提としたエアガイド５１の構成であれば、電動機５２内にエアガイド５１を収納することも容易である。ブラケット５２ｂが金属製であるとき、絶縁物で構成されたエアガイド５１を電動機５２内に設置すれば、電動機５２のコイル５２ｄに接近してエアガイドを配置でき、エアガイド５１をブラケット５２ｂに載置した構成に比べ、絶縁距離の関係で電動送風機の全長を短く構成することが可能である。エアガイド５１全体が電動機内に収納されず、構成上必要な一部分が電動機内に収容できれば、同様な理由で電動送風機の全長を短くすることが可能である。
【００３３】
（実施例３）
次に、図１１を用いて本発明の第３の実施例を説明する。図１１（ｂ）は排気側より見た図を示す。実施例１との主たる相違はエアガイド６１から流出した気流の流れる通路の部分である。尚、実施例１と同一の部分は同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３４】
６１は本実施例におけるエアガイドであり、複数枚の静翼６３を円筒状の基板筒６５外周に放射線状に取り付けることにより構成している。６２は電動機であり、ブラケット６２ｂ、及びフレーム６２ｃには空気の通過する孔が無く全閉型の電動機である。エアガイド６１の基板筒６５は電動機６２のブラケット６２ｂ外周に取り付けられ、その外周にはファンケース６７と一体になった外筒６８が設置されている。そして静翼６３、基板筒６５、外筒６８で仕切られた圧力回復用の空気通路６９が形成されている。
【００３５】
エアガイド６１の入口６１ａはインペラの出口１４ｂと対峙し、エアガイド６１の出口６１ｂは、電動機６２のフレーム６２ｃと外筒６８の間の排気通路７０に開口している。
【００３６】
以上の構成であれば、フレーム６２ｃの外側にエアガイドを配置できるため、ブラケット６２ｂに連通口が、フレーム６２ｃに排気口が必要でなくなり、連通口、排気口での通過圧損が低減でき、又ブラケット６２ｂ、フレーム６２ｃの機械的強度を大きくすることができ、より高速な運転が可能になる。又騒音も低減できる。
【００３７】
（実施例４）
次に、図１２を用いて本発明の第４の実施例について説明する。図１２は、本発明の電動送風機１１を掃除機本体７５に組み込む際の構成であり、電動送風機１１は掃除機本体７５に防振ゴム前７６、及び防振ゴム後７７で防振支持されている。防振ゴム前７６は、ファンケース１７の前部に設けたリング状のツバ部７８の外周に、防振ゴム前７６の内周部の溝Ａ７６ａを勘合させ取り付けている。７９は入り口エアガイドであり図１２（ｂ）、図１２（ｃ）で示すように複数枚の静翼７９ａを放射状に配置することに構成し、防振ゴム前７６の内周の溝Ｂ７６ｂに嵌合させて取り付けている。静翼７９ａは、掃除機本体７５及び電動送風機１１とは直接接触していない。このような軸方向の移動の規制手段を軸心に近い位置に設けることにより、防振ゴム自身の硬度は小さくすることが可能になり、防振性に優れた低騒音な電気掃除機を実現できる。図１３は防振ゴム前を示している。
【００３８】
防振ゴム前７６は掃除機本体７５の集塵室連通口７５ａの周囲に配置され、吸気と排気の間のシールを兼ねているため、電動送風機１１を運転すると吸引力のため電動送風機１１は前方、すなわち上流側に吸引される。この吸引力を支持し、電動送風機１１の過度な軸方向への移動を防止するため、ファンケース１７の前部にツバ部７８を構成し、吸引力を支持する端面７８ａを構成している。
【００３９】
防振ゴム前７６の内周部に設けた入り口エアガイド７９は、電動送風機１１に流入する気流の旋回成分が増大する事を抑制し、損失の低減を図っている。
【００４０】
又、この入り口エアガイド７９ａをファンケース１７側に取り付ける事も可能である。
【００４１】
（実施例５）
次に、図１４を用いて本発明の第５の実施例について説明する。図１４は、本発明の電動送風機を電気掃除機本体７５に組み込んだ際の要部断面図を示す。本実施例での掃除機本体構成は、ホース、延長管が無い、アップライト構成である。
【００４２】
１１は電動送風機であり、実施例４で述べたように掃除機本体７５に防振支持されている。８１は電池であり、電動送風機１１を駆動する電源である。すなわち本実施例では、商用交流電源を使用しないコードレス型の構成を有している。８２は集塵部であり、サイクロン型の遠心分離機構を有している。８３は円筒型の集塵箱８４内に設けた軸流型の固定羽根であり、円柱状の中央ハブ８５部分に固定されている。８６は吸い込みノズル８７からの気流を導く入り口ガイドであり、８８は出口ガイドを示す。
【００４３】
本実施例の電気掃除機を駆動すると、床面８９の上に置かれた吸い込みノズル８７から塵埃が吸引される。塵埃を含んだ気流は入口ガイド８６に導かれながら固定羽根８３を通過し、矢印９０で示す強い旋回流となる、旋回する気流に含まれた塵埃は遠心力のため外周側に移動し、集塵箱の外周に押しつけられる。塵埃が分離した清浄な気流は矢印９０ａのように出口ガイド８８と中央ハブ８５の間を通過して電動送風機１１へ吸引され、掃除機本体７５の排気口７５ａから排気される。外側に移動した塵埃９２は出口ガイド８８の外側に集まり、重力により徐々に落下し、入口ガイドと集塵箱側壁８４ａの間の空間９１に貯められる。
【００４４】
本発明の電動送風機は、斜流型インペラを用いているため、径方向に小型でかつ高風量時の高効率運転ができる。そのため掃除機本体としては径の小さなアップライト型の掃除機が実現できる。又、塵埃の主たる分離手段として集塵部に紙袋などの通過型フィルタを用いず、遠心分離型集塵方式を用いれば、塵埃の目詰りによる圧損の増加は無く、常に低圧、高風量の運転が可能になり、本発明の電動送風機を用いれば、より高効率な運転が可能になる。又コードレス式の電気掃除機に、本発明の電送送風機を用いる、あるいは上述した構成を用いれば従来の電気掃除機に比べ効率が改善され、長時間の連続運転が可能になる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜１２記載の発明によれば、径方向に小型、軽量でしかも大流量時に効率の良い電気掃除機用の電動送風機を実現することができる。また、小型でかつ効率に優れた電気掃除機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例１における電気掃除機用電動送風機の部分断面図
【図２】  同、インペラの斜視図
【図３】  同、シュラウドを分離した斜視図
【図４】  （ａ）同、平面図
（ｂ）同、シュラウドが無い場合の平面図
【図５】  同、シュラウドを分離した正面図
【図６】  （ａ）同エアガイドの上流側側面図
（ｂ）同正面図
（ｃ）同下流側側面図
（ｄ）同静翼の断面図
（ｅ）同静翼の断面図
【図７】  （ａ）同電動機のブラケット側から見た図
（ｂ）同電動機の一部断面図
（ｃ）同フレーム側からみた図
【図８】  本発明の実施例２における電気掃除機用電動送風機の一部断面図
【図９】  （ａ）同、ブラケットの形状を示す図
（ｂ）同、エアガイドの形状を示す図
（ｃ）同、静翼の断面図
【図１０】  （ａ）同、他の実施例を示す電気掃除機用電動送風機の一部断面図
（ｂ）同、連通口の一部欠載要部断面図
（ｃ）同、ブラケット部の形状を示す図
【図１１】  （ａ）本発明の実施例３における電気掃除機用電動送風機の一部断面図
（ｂ）同フレーム側からみた側面図
【図１２】  （ａ）本発明の実施例４における電気掃除機用電動送風機を掃除機本体に組み込んだ状態の一部断面図
（ｂ）同静翼の断面図
（ｃ）同エアガイドの形状を示す図
【図１３】  （ａ）同防振ゴム前の正面図
（ｂ）同防振ゴム前の側面断面図
【図１４】  本発明の実施例５における電気掃除機用電動送風機を掃除機本体に組み込んだ状態の一部断面図
【図１５】  （ａ）従来の電気掃除機用電動送風機のファンケースを外した場合の平面図
（ｂ）同正面一部断面図
【符号の説明】
１１  電動送風機
１３、５２  電動機
１３ｂ  ブラケット
１３ｃ、５２ｃ、６２ｃ  フレーム
１４  インペラ
１６、５１、６１  エアガイド
１７  ファンケース
２２  ブレード
２３  ハブ
２６  回転面
２７ａ  長辺
２９ａ  短辺
３２  ブレード面
３９  軸受け
５２ｂ、６２ｂ  ブラケット
７５  掃除機本体
７６  防振ゴム前
７８ａ  端面
７９  入口エアガイド
８１  電池
８２  集塵部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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