(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじのボールハウジングと共に押し棒を移動させる機構部を有する作動装置のボールねじストッパ構造において、
円筒状外面を有し、軸方向の所定位置における外周に周溝が形成されたボールハウジング側移動体と、
前記周溝に装着され、前記円筒状外面より径方向外方に突出して最大外径を構成するストッパと、
前記ストッパが装着された前記ボールハウジング側移動体を摺動可能に挿通させるとともに、当該ボールハウジング側移動体の移動先の所定位置に前記最大外径の値より内径が小さい部分を有し、前記ストッパを前記周溝に導入する開口を有するガイドチューブと
を備えたことを特徴とする作動装置のボールねじストッパ構造。
【請求項２】
前記ストッパは弾性を有するオープンエンドのリングであり、前記周溝は前記円筒状外面を一周して形成されている請求項１記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
【請求項３】
前記ガイドチューブの外周に、前記開口に連通して形成された前記ストッパの導入案内溝を有する請求項２記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
【請求項４】
前記ストッパは複数の球状体であり、前記開口には蓋が取り付けられる請求項１記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
【請求項５】
前記ボールハウジング側移動体は前記ボールハウジングであり、前記周溝は当該ボールハウジングのボール導入孔を避けつつ、当該ボール導入孔と交差する円周上の複数箇所に分散して形成されている請求項４記載の作動装置のボールねじストッパ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道車両等のブレーキ装置を駆動する作動装置に用いられるボールねじのストッパ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許協力条約に基づく国際公開番号ＷＯ９８／４７７５０のパンフレットに掲載された作動装置（電気式ブレーキアクチュエータ）は、モータの回転に基づいて、ブレーキ装置を駆動する押し棒をその軸方向に移動させる常用ブレーキ機構と、圧縮状態に保持したばねを放勢させることにより上記押し棒を軸方向に移動させる安全ブレーキ機構とを備えている。常用ブレーキ機構においては、ボールねじを構成するねじの回転により、ボールハウジング及び押し棒が前進してブレーキ装置を作動させる。ブレーキ装置の作動により、押し棒はその反力を受けるので、これを検出してねじの回転を停止させる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の作動装置では、ねじの回転に応じてボールハウジング及び押し棒が前進するが、例えば、ブレーキ装置が正常に接続されていない状態で作動装置の動作確認等を行うと、押し棒を止めることができないため、必要以上に押し棒が前進する。この結果、ボールハウジングからボールが脱落して、作動装置が使用不能となることがあった。
【０００４】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、押し棒が必要以上に移動することを確実に阻止する作動装置のボールねじストッパ構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ボールねじのボールハウジングと共に押し棒を移動させる機構部を有する作動装置のボールねじストッパ構造において、円筒状外面を有し、軸方向の所定位置における外周に周溝が形成されたボールハウジング側移動体と、前記周溝に装着され、前記円筒状外面より径方向外方に突出して最大外径を構成するストッパと、前記ストッパが装着された前記ボールハウジング側移動体を摺動可能に挿通させるとともに、当該ボールハウジング側移動体の移動先の所定位置に前記最大外径の値より内径が小さい部分を有し、前記ストッパを前記周溝に導入する開口を有するガイドチューブとを備えたものである（請求項１）。
上記のように構成されたボールねじストッパ構造においては、ボールハウジング側移動体が所定位置まで移動すると、ガイドチューブの内径の小さい部分にストッパが当接してそれ以上の移動が阻止される。また、ストッパを導入する開口がガイドチューブに設けられているため、ガイドチューブ内にボールハウジング側移動体を挿通した状態でストッパを挿入することができる。
【０００６】
また、上記ボールねじストッパ構造（請求項１）において、ストッパは弾性を有するオープンエンドのリングであり、周溝は円筒状外面を一周して形成されているものであってもよい（請求項２）。
この場合、ストッパの端部を開口に挿入し、軸方向から見て回転させるようにして徐々に押し込むことにより、ストッパを周溝に装着することができる。
【０００７】
また、上記ボールねじストッパ構造（請求項２）において、ガイドチューブの外周に、開口に連通して形成されたストッパの導入案内溝を設けてもよい（請求項３）。
この場合、ストッパを導入案内溝に装着した後、ストッパの端部を開口に挿入して徐々に押し込むことにより、ストッパは導入案内溝に案内されて常に一定方向から挿入される。
【０００８】
また、上記ボールねじストッパ構造（請求項１）において、ストッパは複数の球状体であり、開口には蓋が取り付けられていてもよい（請求項４）。
この場合、球状体を順次挿入することによりストッパが構成される。また、開口は、球状体一個を通過させるだけの小径な丸孔でよい。
【０００９】
また、上記ボールねじストッパ構造（請求項４）において、ボールハウジング側移動体はボールハウジングであり、周溝は当該ボールハウジングのボール導入孔を避けつつ、当該ボール導入孔と交差する円周上の複数箇所に分散して形成されていてもよい（請求項５）。
この場合、ボール導入孔以外の外周面を有効に活用してストッパを装着することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態によるボールねじストッパ構造を採用した作動装置を示す断面図である。図において、当該作動装置は、ハウジング本体１ａと、上部カバー１ｂと、上部カバー１ｂの中央部に取り付けられた取付基部１ｃとによって構成されるハウジング１内（但し、一部突出している。）に、モータを駆動源とする常用ブレーキ機構部２と、ばねの力を駆動源とする安全ブレーキ機構部３と、これら両機構部によって、図の左右方向を軸方向として駆動される押し棒機構部４とを備えている。安全ブレーキ機構部３は、上記モータが使用不可の場合や、停電時等にのみ、非常ブレーキとして作動する。
【００１１】
上記押し棒機構部４において、ガイドチューブ４０１は、ハウジング１により軸方向に摺動可能に保持されている。このガイドチューブ４０１に内挿された押し棒４０２は左端部以外の形状が円筒状であり、ガイドチューブ４０１に対して軸方向に摺動可能である。この押し棒４０２に内嵌されたボールハウジング４０３は、ねじ４０４と共に、「ボールねじ」を構成する。リング４０５は、ねじ４０４の右端側小径部４０４ａに外嵌され、ガイドチューブ４０１の内径より小さい外径を有する。リング４０５とガイドチューブ４０１の右端部４０１ａとの間には、スラストベアリング４０６が装着されている。外周側が歯車になっている歯車リング４０７は、ねじ４０４の右端部４０４ｂに外嵌されている。ラジアルベアリング４０８は、歯車リング４０７の内筒部４０７ａとガイドチューブ４０１の右端部４０１ａとの間に装着されている。力伝達リング４０９，４１０は、弾性材料のカラー４１１を挟持するように、ガイドチューブ４０１に外挿されている。また、カラー４１１の外周を取り囲むように、感圧リング４１２が装着されている。力伝達リング４０９及び４１０は、それぞれ、止め輪４１３及び４１４により、軸方向の一方向への移動を規制されている。力伝達リング４１０の両側面には一対の押し棒ローラ４１５が回転自在に取り付けられている。この押し棒ローラ４１５がねじ４０４の軸方向に移動すると、力伝達リング４０９，４１０を介してガイドチューブ４０１が移動する。また、一対のハウジングローラ４１６はハウジング１に取り付けられており、図示の位置で回転自在である。なお、上記力伝達リング４０９，４１０は、ガイドチューブ４０１と共に図の左方へ移動すると、図示しないリターンスプリングを蓄勢するように構成されている。従って、左方へ移動すると、リターンスプリングによって図１の位置に戻すように付勢される。
【００１２】
図２は、図１から押し棒機構部４のみを抜き出して拡大した断面図である。また、図４は、ガイドチューブ４０１単体の形状の一部を示す斜視図である。図４を参照した図２において、ガイドチューブ４０１の外周面の上部には、開口４０１ｂが設けられている。また、この開口４０１ｂを除く同一外周上に、開口４０１ｂに連通する導入案内溝４０１ｃが設けられている。
一方、押し棒４０２の右端近傍にはストッパ４１７が装着されている。このストッパ４１７は、オープンエンドの金属製リングであり、一定の弾性を有している。図５は、ガイドチューブ４０１の一部と押し棒４０２の一部とを示す断面図であり、押し棒４０２を図２に示す位置より少し前進させて、ストッパ４１７が上記開口４０１ｂの下に来るようにした状態を示している。押し棒４０２の軸方向における右端近傍の所定位置には、その円筒状外面を一周する周溝４０２ａが形成されており、上記ストッパ４１７は、この周溝４０２ａに装着されている。周溝４０２ａに装着されたストッパ４１７は、押し棒４０２の円筒状外面より径方向外方に突出し、最大外径を構成している。
ガイドチューブ４０１は、ストッパ４１７が装着された押し棒４０２を摺動可能に挿通させる内径を有している。但し、このような内径を有しているのは左端より少し手前の所定位置Ｘ（図２）までであり、この所定位置Ｘから前方側の内径は、ストッパ４１７が装着された押し棒４０２の最大外径より小さい。すなわち、軸方向の所定位置Ｘにおけるガイドチューブ４０１の内周に、段部４０１ｄが形成されている。
【００１３】
図１に戻り、常用ブレーキ機構部２にはモータ２００が設けられている。被駆動シャフト２０２は、モータ２００のシャフト２０１の右端に対向して、かつ、シャフト２０１と同軸に配置されている。シャフト２０１と被駆動シャフト２０２との間には、クラッチ装置２０３が介在している。被駆動シャフト２０２の右端に設けられた小歯車２０４は、ハウジング１に対して回転自在に支持されている大歯車２０５と噛合して、これを駆動する。大歯車２０５は、歯車リング４０７と噛合して、これを駆動する。上記クラッチ装置２０３は、シャフト２０１の回転を被駆動シャフト２０２に伝達するとともに、シャフト２０１が回転停止したとき、それまで回転していた方向と逆方向に被駆動シャフト２０２が回転することを阻止する構成となっている。
【００１４】
また、上記安全ブレーキ機構部３においては、上部カバー１ｂと一体に、その中央から下方へ円筒状に、案内スリーブ１ｂ１が形成されている。くさび部材３０１は、案内スリーブ１ｂ１に外挿される円筒部３０１ａと、略円盤状のばね支持部３０１ｂと、紙面に垂直な方向に互いに離隔して一対設けられたくさび状の係合部３０１ｃとを備えている。くさび部材３０１のばね支持部３０１ｂと、上部カバー１ｂとの間には、大小２個のばね３０２が装着されている。ねじ軸３０３は、くさび部材３０１のばね支持部３０１ｂに形成された雌ねじに螺合して、ボールねじのような関係を構成している。ねじ軸３０３の上端側小径部３０３ａには、円筒形のピンサポート３０４が取り付けられている。案内スリーブ１ｂ１に取り付けられた円筒部材３０５は、ピンサポート３０４と同一の外径を有する。ピンサポート３０４と円筒部材３０５との間には、スラストベアリング３０６が装着されている。係止スリーブ３０７は、案内スリーブ１ｂ１に対して径方向に隙間を保って内挿されている。係止ばね３０８は、ピンサポート３０４及び円筒部材３０５の外周に巻装され、その一端が係止スリーブ３０７に係止されている。取付基部１ｃに取り付けられた支持リング３０９の下端面には、電磁石３１０が取り付けられており、この電磁石３１０は、係止スリーブ３０７の上端部３０７ａを電磁吸着することが可能である。
【００１５】
上記案内スリーブ１ｂ１の下端部内周側には、スラストベアリング３１１が装着されている。スラストベアリング３１１の下面には、支持リング３１２が当接している。この支持リング３１２に対してさらに、ねじ軸３０３の外周に係合した止め輪３１３が当接している。これにより、ねじ軸３０３の軸方向上向きに作用する力は、止め輪３１３及び支持リング３１２を介して、スラストベアリング３１１により受けとめられる。
【００１６】
上記のように構成された作動装置の動作について説明する。
まず、常用ブレーキ動作について説明する。図１に示す状態（ブレーキ解除状態）からモータ２００が所定方向に回転すると、クラッチ装置２０３を介して被駆動シャフト２０２が回転駆動される。これにより、小歯車２０４、大歯車２０５、歯車リング４０７及びねじ４０４が回転し、ボールハウジング４０３及び押し棒４０２が図の左方向へ前進する。押し棒４０２の前進により、図示しないブレーキ装置が作動する。モータ２００が逆方向に回転すると、押し棒４０２が後退する。
また、作動装置にブレーキ装置が正常に接続されていなかった場合や、ブレーキ装置に故障が生じて押し棒４０２を止めることができなかった場合等には、ボールハウジング４０３及び押し棒４０２が本来のブレーキ位置を越えて前進する。このような場合には、図３に示すように、ストッパ４１７がガイドチューブ４０１の段部４０１ｄに当接することにより、ボールハウジング４０３及び押し棒４０２がそれ以上移動できなくなる。従って、ボールハウジング４０３がねじ４０４から抜けることはなく、ボールハウジング４０３内のボールの脱落を防止することができる。
【００１７】
次に、安全ブレーキ動作について説明する。図１に示す状態において、ばね３０２は蓄勢されている。ばね３０２を受けるくさび部材３０１のばね支持部３０１ｂは下方に付勢されており、これにより、ねじ軸３０３は、くさび部材３０１の下方移動に対応した回転方向に付勢されている。従って、ピンサポート３０４及び係止ばね３０８を介して、係止スリーブ３０７も所定の回転方向に付勢されている。しかしながら、通常は、係止スリーブ３０７の上端部３０７ａが電磁石３１０に電磁吸着されている。従って、係止スリーブ３０７は回転できない。
【００１８】
上記の状態から、安全ブレーキ指令に基づいて電磁石３１０が消磁されると、係止スリーブ３０７が釈放され、回転し始める。これに追随して、ピンサポート３０４及びねじ軸３０３も回転し、くさび部材３０１は下降する。下降するくさび部材３０１の係合部３０１ｃが、押し棒ローラ４１５とハウジングローラ４１６との間に入り込むことにより、可動側の押し棒ローラ４１５が左方へ移動する。これに伴って、力伝達リング４１０を介して、押し棒ローラ４１５が左方へ駆動され、ガイドチューブ４０１が左方へ前進する。このときガイドチューブ４０１は、押し棒４０２その他内部に含む全ての部材及び歯車リング４０７を引き連れて前進する。歯車リング４０７は、幅広な歯を有する大歯車２０５との噛合を維持したまま、左方へ移動する。こうして、前進する押し棒４０２により、図示しないブレーキ装置が作動する。
【００１９】
一旦動作した安全ブレーキ機構部３を復帰させるには、モータ２００が稼働可能となってから、所定方向に回転させ、ねじ４０４を制動方向に回転させる。このとき押し棒４０２は既に所定のストローク分前進してブレーキをかけた状態であるため、さらに前進することはできない。従って、ねじ４０４の回転力は、ねじ４０４自身を後退させる力に変換され、ガイドチューブ４０１、力伝達リング４１０及び押し棒ローラ４１５に後退方向への力が付与される。押し棒ローラ４１５に後退方向への力が付与されると、くさび部材３０１には上昇方向への力が付与される。その結果、くさび部材３０１は、ねじ軸３０３を回転させながら上昇し、再びばね３０２を圧縮して図１に示す位置に復帰する。
【００２０】
次に、上記ストッパ４１７の装着手順について説明する。ストッパ４１７を押し棒４０２に取り付けるには、まず、押し棒４０２に設けられた周溝４０２ａが、ガイドチューブ４０１に設けられた開口４０１ｂの真下に来るように、押し棒４０２を移動させる。図６は、図５におけるVI−VI線断面に相当する図である。まず、（ａ）に示すように、ストッパ４１７を、その端部が開口４０１ｂの上に来るように、ガイドチューブ４０１の導入案内溝４０１ｃに装着する。次に、（ｂ）に示すように、開口４０１ｂからストッパ４１７の端部を、ガイドチューブ４０１と押し棒４０２との隙間に挿入する。このとき、押し棒４０２の軸方向から見れば、ストッパ４１７は回転するかのように導入案内溝４０１ｃ上を摺動する。こうして、徐々にストッパ４１７を押し込み、最終的に（ｃ）に示す状態になれば装着完了である。このような装着手順によれば、ガイドチューブ４０１内に押し棒４０２やボールハウジング４０３を組み込んでからストッパ４１７を取り付けることができるため、ストッパ４１７の装着のためにボールハウジング４０３や押し棒４０２を軸方向に延長する必要がない。従って、ボールハウジング４０３や押し棒４０２の長さを軸方向にコンパクトなものとすることができる。また、導入案内溝４０１ｃによってストッパ４１７が案内されつつ導入されることによって、挿入時のストッパ４１７のねじれ等が防止される。従って、ストッパ４１７の挿入が容易である。
【００２１】
図７は、第２の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造を示す図であり、第１の実施形態における図５に対応する図である。また、図８は、図７におけるVIII−VIII線断面図である。なお、その他の構成は第１の実施形態と同様である。
図７及び図８において、本実施形態のストッパ４１８は、複数の球状体により構成されている。すなわち、球状体を１個ずつ開口４０１ｂから挿入し、図８に示すように全周にほぼ隙間なく配置することにより、全体としてストッパ４１８が構成される。ストッパ４１８の装着後、球状体が抜け出ることを防止すべく、蓋４１９が取り付けられる。
上記第２の実施形態の構造は、球状体を開口４０１ｂに挿入して自然落下させるだけでよいため、装着作業が容易である。また、開口４０１ｂは、球状体１個が通る小径の丸孔でよい。従って、開口４０１ｂを設ける作業も容易である。
【００２２】
次に、第３の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造について説明する。図９は、上記第１の実施形態とは異なる構成の押し棒機構４を示した断面図である。当該第３の実施形態の構成においては、ガイドチューブ４０１内に挿通されたボールハウジング４０３が、ねじ４０４を囲むように前方（図の左方）へ円筒状に延長された形態を有しており、その左端部に押し棒４０２が接続されている。このような構成においては、ストッパ４１７（第１の実施形態と同様のリング）が、押し棒４０２ではなく、ボールハウジング４０３に直接設けられた周溝４０３ａに装着される。このような構成においても、第１の実施形態と同様に、開口４０１ｂから装着されたストッパ４１７が、ボールハウジング４０３の前進により段部４０１ｄに当接して、それ以上の前進を阻止する。また、この場合も、第２の実施形態に示したような球状体の充填によりストッパを構成してもよい。
このように、ストッパ４１７又は４１８を装着する周溝は、第１及び第２の実施形態のように押し棒４０２に設けてもよいが、押し棒機構部４の構成によっては第３の実施形態のようにボールハウジング４０３に直接設けてもよい。要するに、ボールハウジング４０３や押し棒４０２のような円筒状外面を有するボールハウジング側移動体の軸方向の所定位置における外周に、ストッパ４１７又は４１８を装着する周溝を設ければよい。
【００２３】
なお、ボールハウジング４０３に周溝４０３ａを設けるにあたって、ボールハウジング４０３に設けられているボール導入孔４０３ｂと周溝４０３ａとが交差する場合がある。図１０は、このような場合の周溝の設け方を示す第４の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造の断面図であり、図１１は、図１０におけるXI−XI線断面図である。この場合、ボール導入孔４０３ｂより軸方向に遠ざけて周溝を設けようとすると、ボールハウジング４０３を軸方向に長くせざるを得ないため好ましくない。そこで、図１０に示すように、ボール導入孔４０３ｂと交差する外周上に、ボール導入孔４０３ｂを避けつつ、配置のバランスを考慮しながら、複数箇所（本例では２箇所）に分散して周溝４０３ａを設ける。このように分散して設けられた周溝４０３ａに対して、ボールハウジング４０３を回しながら球状体を開口４０１ｂから挿入し、図１１に示すように、周上の複数箇所にそれぞれ隙間なく球状体を配置することにより、全体としてストッパ４１８が構成される。ストッパ４１８の装着後、球状体が抜け出ることを防止すべく、蓋４１９が取り付けられる。
このように分散して周溝４０３ａを設けることにより、ボール導入孔４０３ｂ以外の外周面を有効に活用して、球状体によるストッパ４１８を装着することができる。従って、ボールハウジング４０３の軸方向寸法を大きくすることなく、ストッパ４１８を装着することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項１の作動装置のボールねじストッパ構造によれば、ボールハウジング側移動体が所定位置まで移動すると、ガイドチューブの内径の小さい部分にストッパが当接してそれ以上の移動が阻止されるので、ボールハウジングからボールが脱落することを防止することができる。また、ストッパを導入する開口がガイドチューブに設けられているため、ガイドチューブ内にボールハウジング側移動体を挿通した状態でストッパを挿入することができる。従って、ボールハウジング側移動体の軸方向端部からストッパを装着する構成に比べて、ボールハウジング側移動体の軸方向の長さをコンパクトに構成することができる。
【００２５】
請求項２の作動装置のボールねじストッパ構造によれば、ストッパの端部を開口に挿入し、軸方向から見て回転させるようにして徐々に押し込むことにより、ストッパを周溝に装着することができる。
【００２６】
請求項３の作動装置のボールねじストッパ構造によれば、ストッパを導入案内溝に装着した後、ストッパの端部を開口に挿入して徐々に押し込むことにより、ストッパは導入案内溝に案内されて常に一定方向から挿入される。従って、挿入時のねじれ等を防止して、容易にストッパを周溝に装着することができる。
【００２７】
請求項４の作動装置のボールねじストッパ構造によれば、球状体を順次挿入することによりストッパが構成されるので、装着作業が容易である。また、開口は、球状体一個を通過させるだけの小径な丸孔でよいので、開口を設ける作業が容易である。
【００２８】
請求項５の作動装置のボールねじストッパ構造によれば、ボール導入孔以外の外周面を有効に活用してストッパを装着することができるので、ボールハウジングの軸方向寸法を大きくすることなく、ストッパを装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるボールねじのストッパ構造を採用した作動装置の断面図である。
【図２】図１から押し棒機構部のみを抜き出して拡大した断面図である。
【図３】図２に示す状態から、押し棒がブレーキ位置よりもさらに前進した状態を示す断面図である。
【図４】上記押し棒機構部における押し棒を単体で示した斜視図である。
【図５】上記押し棒機構部におけるガイドチューブの一部と押し棒の一部とを示す断面図である。
【図６】上記押し棒にストッパを装着する手順を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造におけるガイドチューブの一部と押し棒の一部とを示す断面図である。
【図８】図７におけるVIII−VIII線断面図である。
【図９】第３の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造を示す断面図である。
【図１０】第４の実施形態による作動装置のボールねじストッパ構造におけるガイドチューブの一部と押し棒の一部とを示す断面図である。
【図１１】図１０におけるXI−XI線断面図である。
【符号の説明】
４    押し棒機構部
４０１    ガイドチューブ
４０１ｂ  開口
４０１ｃ  導入案内溝
４０１ｄ  段部
４０２    押し棒
４０２ａ  周溝
４０３    ボールハウジング
４０３ａ  周溝
４０３ｂ  ボール導入孔
４０４    ねじ
４１７，４１８    ストッパ
４１９    蓋
【図１】
0003651842.tif 000002
【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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