(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に所定数のスロットを有する電機子鉄心に所定数のコイル分割体を組付けるための組立装置であって、
前記コイル分割体は、前記スロット内に挿入されるコイル片と、このコイル片の両端からそれぞれ前記電機子鉄心の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びる一対のコイル端部と、このコイル端部の内周側先端から軸方向に折り曲げられたコイル接合部とから成り、
前記組立装置は、
前記電機子鉄心を所定の位置に保持する鉄心保持手段と、
前記電機子鉄心の外周に配され、前記スロットに対向して径方向に貫通する開口部を有し、この開口部に前記コイル分割体がセットされるコイル保持手段と、
前記開口部の径方向外側から前記開口部内へ挿入可能なコイル挿入矢を有し、このコイル挿入矢により前記開口部にセットされた前記コイル分割体を前記開口部の径方向外側から押し込んで、前記コイル片を前記スロットへ挿入するコイル挿入手段と、
前記スロット、前記開口部、及び前記コイル挿入矢の各位置を合わせるために、前記電機子鉄心、前記コイル保持手段、及び前記コイル挿入手段の各位置決めを行う位置決め手段とを備えたことを特徴とする電機子コイルの組立装置。
【請求項２】
前記コイル保持手段は、前記開口部にセットされた前記コイル分割体を保持する保持手段を具備していることを特徴とする請求項１記載の電機子コイルの組立装置。
【請求項３】
前記開口部は、前記電機子鉄心に対して前記コイル分割体の組付け方向を特定できる様に前記コイル分割体の形状に合わせて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電機子コイルの組立装置。
【請求項４】
前記コイル保持手段は、円周方向に前記スロットと同数の前記開口部を有し、
前記コイル挿入手段は、円周方向に前記開口部と同数の前記コイル挿入矢を具備していることを特徴とする請求項１〜３記載の何れかの電機子コイルの組立装置。
【請求項５】
請求項１〜３記載の何れかの電機子コイルの組立装置を使用して前記コイル分割体を前記電機子鉄心に組付ける組立方法であって、
前記コイル分割体を前記コイル保持手段の前記開口部にセットし、且つ前記位置決め手段によって前記スロット、前記開口部、及び前記コイル挿入矢の各位置を合わせた後、前記コイル分割体を前記コイル挿入矢により径方向外側から押し込んで、前記コイル片を前記スロットへ挿入することを特徴とする電機子コイルの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタータのアーマチャ等に用いられる電機子コイルの組立装置及びその組立方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特願平７−３２６９８３号に記載された「回転電機の回転子の製造方法」がある。この先願に記載された回転子は、図１０に示す様に、それぞれ略コ字形に設けられた下層コイル分割体５と上層コイル分割体６とを有し、各コイル分割体５、６のコイルエンド部（電機子鉄心３のスロット３ａから突出した部分）を形成するコイル端部５ｂ、５ｃ及び６ｂ、６ｃが、スロット３ａに挿入されたコイル片５ａ、６ａの両端からそれぞれ電機子鉄心３の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びて、且つ回転軸４と直交する平面上で回転軸４の軸芯を通る直線（直径）に対して所定の傾きを有している。
このコイル分割体５、６は、電機子鉄心３の外周に配置された治具によりスロット３ａと平行（スロット３ａに挿入されるコイル片５ａ、６ａがスロット３ａと平行となる様に）に保持され、その治具を電機子鉄心３に対して径方向内周側へ移動させることによりスロット３ａへ挿入される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の先願において、コイル片５ａ、６ａがスロット３ａと平行となる様にコイル分割体５、６を保持するためには、直接コイル片５ａ、６ａを把持するのが望ましい。しかし、コイル片５ａ、６ａを把持すると、治具を電機子鉄心３側（径方向内周側）へ移動した時に治具（コイル片５ａ、６ａを把持している部分）が電機子鉄心３と干渉してコイル片５ａ、６ａをスロット３ａ内へ挿入できなくなる。そのため、コイル片５ａ、６ａがスロット３ａと平行となる様にコイル分割体５、６を保持するためには、スロット３ａの外部へ出るコイル端部５ｂ、５ｃ及び６ｂ、６ｃを把持する必要がある。ところが、コイル端部５ｂ、５ｃ及び６ｂ、６ｃはチャック面積が小さいため、コイル端部５ｂ、５ｃ及び６ｂ、６ｃを把持してコイル片５ａ、６ａをスロット３ａと平行となる様にコイル分割体５、６を保持することは困難であり、スロット３ａに対してコイル分割体５、６が位置ずれしやすくなるため、コイル片５ａ、６ａをスロット３ａに挿入できなくなる可能性があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、スロットに対するコイル分割体の位置ずれを無くして、確実に電機子鉄心へ組付けることのできる電機子コイルの組立装置、及びその組立方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
請求項１の手段では、開口部にコイル分割体がセットされるコイル保持手段と、その開口部にセットされたコイル分割体を開口部の径方向外側から押し込んで、コイル片をスロットへ挿入するコイル挿入手段とを備えている。これにより、コイル端部を把持しながらコイル片をスロットへ挿入する必要がないため、スロットに対するコイル分割体の位置ずれを無くすことができ、確実にコイル分割体を電機子鉄心へ組付けることができる。
【０００５】
請求項２の手段によれば、コイル保持手段は、開口部にセットされたコイル分割体を保持する保持手段を具備している。これにより、開口部に挿入されたコイル分割体を適正な姿勢（スロットに挿入可能な姿勢）で保持できるため、スロットへの挿入不良を無くすことができる。
【０００６】
請求項３の手段によれば、開口部は、電機子鉄心に対してコイル分割体の組付け方向を特定できる様にコイル分割体の形状に合わせて形成されている。これにより、コイル分割体が開口部に逆向きにセットされるのを防止できるため、電機子鉄心に対して正確にコイル分割体を組付けることができる。
【０００７】
請求項４の手段によれば、コイル保持手段は、円周方向にスロットと同数の開口部を有し、コイル挿入手段は、円周方向に前記開口部と同数のコイル挿入矢を具備している。これにより、スロットと同数のコイル分割体を一度にスロットへ挿入して電機子鉄心に組付けることができる。
【０００８】
請求項５の手段によれば、コイル分割体をコイル保持手段の開口部にセットし、且つ電機子鉄心のスロット、コイル保持手段の開口部、及びコイル挿入矢の各位置を合わせた後、開口部にセットされたコイル分割体をコイル挿入矢により径方向外側から押し込んで、コイル片をスロットへ挿入することを特徴とする。この方法では、コイル分割体を把持したままコイル片をスロットへ挿入する必要がないため、スロットに対するコイル分割体の位置ずれを無くすことができ、確実にコイル分割体を電機子鉄心へ組付けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電機子コイルの組立装置及びその組立方法を図面に基づいて説明する。
図１は電機子コイルの組立装置の断面図である。
本実施例の組立装置１は、例えば、図１０に示す様なスタータのアーマチャ２に用いられる電機子鉄心３に電機子コイル（下述する）を組付けるための装置である。
電機子鉄心３は、プレスマシンで円板状に打ち抜き加工された薄い鋼板を複数枚積層して、回転軸４の外周に形成されたセレーション４ａに嵌合して固定されている。電機子鉄心３の外周部には、電機子コイルを装着するためのスロット３ａが所定数（例えば２５個）設けられている。
【００１０】
電機子コイルは、それぞれ導電性に優れた材質（例えば銅）により形成された下層コイル分割体５と上層コイル分割体６とから成り、両コイル分割体５、６ともにスロット３ａの数と同数（２５個）だけ準備されている。
下層コイル分割体５は、スロット３ａ内に絶縁体（図示しない）を介して挿入されるコイル片５ａと、このコイル片５ａの両端からそれぞれ電機子鉄心３の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びる一対のコイル端部５ｂ、５ｃと、このコイル端部５ｂ、５ｃの内周側先端から軸方向に折り曲げられたコイル接合部５ｄとから成る。但し、一対のコイル端部５ｂ、５ｃは、それぞれ回転軸４と直交する平面上でコイル片５ａと軸中心とを結ぶ直線（直径）に対して所定の傾きを有し、軸方向から見た時に一方のコイル端部５ｂと他方のコイル端部５ｃとが互いに反対側へ傾斜している（図１１参照）。
【００１１】
上層コイル分割体６は、先にスロット３ａ内に挿入されているコイル片５ａの上部に絶縁体（図示しない）を介して挿入されるコイル片６ａと、このコイル片６ａの両端からそれぞれ電機子鉄心３の軸方向端面と略平行に内周側へ伸びる一対のコイル端部６ｂ、６ｃと、このコイル端部６ｂの内周側先端から軸方向に折り曲げられたコイル接合部６ｄとから成る。但し、一対のコイル端部６ｂ、６ｃは、それぞれ回転軸４と直交する平面上でコイル片６ａと軸中心とを結ぶ直線（直径）に対して所定の傾きを有し、軸方向から見た時に一方のコイル端部６ｂと他方のコイル端部６ｃとが互いに反対側へ傾斜している（図１１参照）。
【００１２】
この電機子コイルは、図１１に示す様に、コイル片５ａとコイル片６ａが互いに異なるスロット３ａに挿入された下層コイル分割体５と上層コイル分割体６の各コイル接合部５ｄ、６ｄ同士が溶接等により接合されて電気的に接続されている。
なお、コイル端部５ｂ、５ｃと電機子鉄心３の軸方向端面との間、及びコイル端部５ｂ、５ｃとコイル端部６ｂ、６ｃとの間には、それぞれリング状の絶縁板７、８（図１０参照）が介在されている。
【００１３】
次に、電機子コイル（下層コイル分割体５及び上層コイル分割体６）の組立装置１について説明する。
組立装置１は、図１に示す様に、コイル保持具９とコイル挿入機１０により構成される。
（コイル保持具９の説明）
コイル保持具９は、図３〜５に示す様に、円周方向に一定の間隔を保って配置された複数（スロット３ａと同数）のコイル保持ブロック１１と、各コイル保持ブロック１１の上端面にボルト１２等で固定される上板１３と、各コイル保持ブロック１１の下端面にボルト１４等で固定される底板１５等より構成される。
【００１４】
各コイル保持ブロック１１は、内周に中空部１６（図３参照）が形成される様に、上板１３及び底板１５の外周寄りに配置されている。また、円周方向に隣合う各コイル保持ブロック１１間には、中空部１６に通じる開口部１７が所定数（スロット３ａと同数）設けられている。この開口部１７は、下層コイル分割体５又は上層コイル分割体６（以下、コイル分割体５で説明する）をセットするための空間で、図６の拡大図に示す様に、コイル分割体５のコイル片５ａが挿入されるコイル片挿入部１７ａと、一方のコイル端部５ｂが挿入される上側コイル端部挿入部１７ｂと、他方のコイル端部５ｃが挿入される下側コイル端部挿入部１７ｃとから成る。
【００１５】
開口部１７とコイル分割体５との寸法関係は以下の通りである。
コイル片挿入部１７ａの周方向幅Ａ1 は、コイル片５ａの幅Ｂ1 （図７参照）より少し大きく設定され、コイル片挿入部１７ａの軸方向寸法Ａ2 は、両コイル端部５ｂ、６ｃ間のコイル片５ａの寸法Ｂ2 より少し小さく設定されている。また、上側コイル端部挿入部１７ｂの周方向幅Ａ3 は、一方のコイル端部５ｂの周方向寸法Ｂ3 （図７参照）より少し大きく設定され、下側コイル端部挿入部１７ｃの周方向幅Ａ4 は、他方のコイル端部５ｃの周方向寸法Ｂ4 （図７参照）より少し大きく設定されている。但し、一方のコイル端部５ｂの周方向寸法Ｂ3 と他方のコイル端部５ｃの周方向寸法Ｂ4 とが異なる（Ｂ3 ＜Ｂ4 ）ため、上側コイル端部挿入部１７ｂの周方向幅Ａ3 は、一方のコイル端部５ｂの周方向寸法Ｂ3 より大きく、且つ他方のコイル端部５ｃの周方向寸法Ｂ4 より小さく設定されている。これにより、コイル分割体５が逆向きに挿入されるのを防止できる。なお、一方のコイル端部５ｂの周方向寸法Ｂ3 と他方のコイル端部５ｃの周方向寸法Ｂ4 とが異なるのは、図８に示す様に、コイル片５ａに対して一方のコイル端部５ｂと他方のコイル端部５ｃとで傾きが異なり、且つ長さも異なるためである。従って、各コイル分割体５は、電機子鉄心３に対して全て同一方向に組付ける必要があるため、コイル保持具９の開口部１７にもそれぞれ同一方向に挿入する必要がある。
【００１６】
各コイル保持ブロック１１の内周端には、開口部１７と電機子鉄心３のスロット３ａとの位置を合わせるための位置決め突起１８がろう付け等により固定されている（図３参照）。この位置決め突起１８は、図９に示す様に、コイル保持具９の内周（中空部１６）に配置される電機子鉄心３に対し、その電機子鉄心３の外周面に設けられたＶ字状の溝３ｂに嵌め合わされることにより、開口部１７とスロット３ａとの周方向位置を一致させることができる。なお、Ｖ字状の溝３ｂは、スロット３ａの開口部１７に隣接して設けられた一対の突起３ｃによって形成されている。また、一対の突起３ｃは、スロット３ａ内にコイル片５ａ及びコイル片６ａが挿入された後、スロット３ａ側へ折り曲げられてスロット３ａの開口部１７を閉じることによりコイル片５ａ及びコイル片６ａの飛び出しを防止するものである。
【００１７】
上板１３には、図３に示す様に、スプリング１９と、このスプリング１９によりコイル保持ブロック１１側へ付勢されたコイルストッパ２０が具備されている。コイルストッパ２０は、スプリング１９の付勢力を受けて、開口部１７に挿入されたコイル分割体５を押圧することにより、開口部１７内の所定位置にコイル分割体５を保持するものである。なお、スプリング１９とコイルストッパ２０は、各開口部１７に対応した個数分（スロット３ａと同数）だけ設けられている。また、上板１３の中央部には、コイル保持ブロック１１によって形成される中空部１６に通じる丸穴１３ａが設けられている。この丸穴１３ａは、コイル分割体５がセットされたコイル保持具９をコイル挿入機１０に取り付けた後、コイル保持具９の内周に電機子鉄心３を通してコイル挿入機１０へ取り付けるために設けられている。
底板１５には、コイル保持具９をコイル挿入機１０にセットするための芯出し穴１５ａと、コイル挿入機１０に対する位置決めを行うための位置決め穴１５ｂとが設けられている（図３参照）。
【００１８】
（コイル挿入機１０の説明）
コイル挿入機１０は、図１に示す様に、コイル保持具９をセットするための枠体２１、コイル挿入機１０の基台２２の中央部に設けられたシリンダ２３、このシリンダ２３に具備されるピストンロッド２４の先端に固定された円板２５、この円板２５に連結された所定数のレバー２６、このレバー２６を介して円板２５の上下動に連動する所定数のコイル挿入矢２７等より構成される。
【００１９】
枠体２１は、略円筒形に設けられて基台２２上にボルト２８で固定されている。枠体２１の上部にはコイル保持具９をセットするための凹部２１ａが設けられ、その凹部２１ａの底面中央部にコイル保持具９との芯出しを行う芯出し突起２９が固定されている。芯出し突起２９の中央部には、電機子鉄心３の回転軸４が嵌装される軸嵌装穴２９ａが形成されている。また、凹部２１ａ底面の芯出し突起２９の外周側には、コイル保持具９の底板１５に設けられた位置決め穴１５ｂに嵌合する位置決めピン３０が取り付けられている。
シリンダ２３は、図示しないエアー切替弁の圧力操作によってピストンロッド２４を上下動させることができる。
円板２５は、外周部に複数のガイド穴２５ａが設けられて、その各ガイド穴２５ａにそれぞれガイドピン３１が嵌め合わされている。ガイドピン３１は、シリンダ２３の外周に配置され、基台２２上に直立した姿勢でボルト３２により固定され、上端部が枠体２１に支持されている。
【００２０】
レバー２６は、鉤形（略Ｌ字形）に形成されて、枠体２１の外周に固定されたレバー保持具３３にピン３４を通じて回動自在に取り付けられている。レバー２６の一端側は、先端部２６ａがＲ形状に設けられて、円板２５の外周面に形成された外周溝２５ｂに摺動自在に嵌合している。レバー２６の他端側は、先端部２６ｂにカムフォロワ３５が固定され、そのカムフォロワ３５がコイル挿入矢２７に設けられた長円形の穴２７ａに嵌装されている。レバー保持具３３は、各レバー２６毎に対応して枠体２１の外周にボルト３６等により固定されている。なお、上記のピン３４は、図２に示す様に、サークリップ３７等によりレバー保持具３３に取り付けられている。
コイル挿入矢２７は、枠体２１の凹部２１ａを形成する壁面に設けられた溝２１ｂと、枠体２１の上端面にボルト３８等で固定された上板３９とで形成されたガイド溝４０に径方向外周側から中心方向へ摺動自在に嵌装されている。
【００２１】
次に、組立装置１を使用してコイル分割体５を電機子鉄心３へ組付ける工程を説明する。
まず、コイル分割体５をコイル保持具９の径方向外側から開口部１７に挿入し、コイルストッパ２０で所定位置に保持する。所定数のコイル分割体５をコイル保持具９にセットした後、そのコイル保持具９をコイル挿入機１０に取り付ける。この時、枠体２１の凹部２１ａに設けられた芯出し突起２９にコイル保持具９の底板１５に設けられた芯出し穴１５ａを嵌合させて芯出しを行うとともに、位置決めピン３０を底板１５の位置決め穴１５ｂに嵌合させてコイル保持具９を位置決めする。これにより、コイル挿入矢２７とコイル保持具９の開口部１７との位置決めが行われる。即ち、コイル挿入矢２７と開口部１７との周方向の位置が一致する。
【００２２】
続いて、電機子鉄心３をコイル挿入機１０に取り付ける。この時、電機子鉄心３の外周面に設けられたＶ字状の溝３ｂをコイル保持具９の位置決め突起１８に沿わせながらコイル保持具９の内周に挿入し、芯出し突起２９の軸嵌装穴２９ａに回転軸４を嵌装してセットする。これにより、電機子鉄心３のスロット３ａとコイル保持具９の開口部１７との位置決めが行われる。即ち、スロット３ａと開口部１７との周方向の位置が一致する。
【００２３】
コイル保持具９と電機子鉄心３をコイル挿入機１０にセットした後、エアー切替弁の圧力操作によってピストンロッド２４を下降させる。これにより、ピストンロッド２４に固定されている円板２５が下降するため、円板２５に連結されたレバー２６がピン３４を支点として図１の実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ回転する。このレバー２６の回転により、レバー２６の他端部に固定されたカムフォロワ３５を介して、コイル挿入矢２７がガイド溝４０に沿って径方向内周側（中心方向）へ押し込まれ、コイル保持具９の開口部１７内へ進入する。これにより、開口部１７内に保持されているコイル分割体５がコイル挿入矢２７に押し出されて電機子鉄心３のスロット３ａへ挿入される（なお、実際にスロット３ａに挿入されるのはコイル片５ａであり、コイル端部はスロット３ａの外側に出ている）。スロット３ａに挿入されたコイル片５ａは、シリンダ２３の圧力を受けて確実にスロット３ａの底部に組付けられる。
【００２４】
続いて、エアー切替弁の圧力操作によりピストンロッド２４を上昇させる。これにより、ピストンロッド２４に固定されている円板２５が上昇するため、円板２５に連結されたレバー２６がピン３４を支点として図１の二点鎖線で示す位置から実線で示す位置へ回転する。このレバー２６の回転により、レバー２６の他端部に固定されたカムフォロワ３５を介して、コイル挿入矢２７がガイド溝４０に沿って径方向外周側へ引き出され、静止位置（図１に示す位置）へ復帰する。その後、コイル挿入機１０より電機子鉄心３とコイル保持具９を取り出して１サイクルを終了する。
続いて、上層コイル分割体６を電機子鉄心３に組付ける場合には、取り出したコイル保持具９に所定数の上層コイル分割体６をセットして再びコイル挿入機１０に取付ける。そして、電機子鉄心３を再びコイル挿入機１０に取り付けて、上記サイクルと同様の工程を行う。
【００２５】
なお、コイル保持具９の開口部１７にコイル分割体５を挿入する工程は、手作業でも良いし自動で行っても良い。また、コイル保持具９と電機子鉄心３をコイル挿入機１０に着脱する工程も、手作業でも良いし自動で行っても良い。
本実施例では、コイル挿入機１０に対してコイル保持具９を位置決めし、そのコイル保持具９と電機子鉄心３とを位置決めすることで、電機子鉄心３のスロット３ａ、コイル保持具９の開口部１７、及びコイル挿入機１０のコイル挿入矢２７の周方向位置を合わせているが、これ以外の位置決め方法を採用しても良い。例えば、コイル挿入機１０に対してコイル保持具９と電機子鉄心３とを別々に位置決めしても良い。この場合、コイル保持具９と電機子鉄心３とを直接位置決めする必要はない。
【００２６】
（本実施例の効果）
本実施例では、電機子鉄心３の外周に配置されたコイル保持具９に所定数のコイル分割体５をセットしておき、コイル保持具９の径方向外周側からコイル挿入矢２７でコイル分割体５を押し出すことで、コイル片５ａをスロット３ａへ挿入することができる。これにより、先願の様にコイル端部５ｂ、５ｃを把持しながらコイル片５ａをスロット３ａへ挿入する必要がないため、スロット３ａに対するコイル分割体５の位置ずれを無くすことができ、確実にコイル分割体５を電機子鉄心３へ組付けることができる。
【００２７】
また、コイル保持具９に設けられた開口部１７は、上側コイル端部挿入部１７ｂの周方向幅Ａ3 が、一方のコイル端部５ｂの周方向寸法Ｂ3 より大きく、且つ他方のコイル端部５ｃの周方向寸法Ｂ4 より小さく設定されている。これにより、コイル分割体５が開口部１７に逆向きに挿入されるのを防止できるため、電機子鉄心３に対して正確にコイル分割体５を組付けることができる。
更に、本実施例の組立装置１によれば、コイル分割体５のサイズが異なっても、専用のコイル保持具９を用意するだけで生産対応できるため、生産準備期間を短縮できるとともに、設備投資も低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】電機子コイルの組立装置の断面図である。
【図２】電機子コイルの組立装置の平面図である。
【図３】コイル保持具の断面図である。
【図４】コイル保持具の平面図である。
【図５】コイル保持具の側面図である。
【図６】開口部の形状を示す拡大図である。
【図７】コイル分割体の平面図である。
【図８】一方のコイル端部側から見たコイル分割体の側面図である。
【図９】電機子鉄心とコイル保持具との位置決め状態を示す断面図である。
【図１０】アーマチャの半断面図である。
【図１１】下層コイル分割体と上層コイル分割体との接合状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    組立装置
３    電機子鉄心
３ａ  スロット
３ｂ  Ｖ字状の溝（位置決め手段）
５    下層コイル分割体
６    上層コイル分割体
９    コイル保持具（コイル保持手段）
１０    コイル挿入機（コイル挿入手段）
１５ｂ  位置決め穴（位置決め手段）
１７    開口部
１８    位置決め突起（位置決め手段）
１９    スプリング（保持手段）
２０    コイルストッパ（保持手段）
２７    コイル挿入矢
２９    芯出し突起（鉄心保持手段）
３０    位置決めピン（位置決め手段）
【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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