(57)【要約】【課題】簡易な構成により入力軸または出力軸の圧入時に発生する異物によるベアリングギヤの噛み込みを防止することができる伝達比可変装置を提供する。【解決手段】出力軸２３の円筒状の突出部５７の外周面にローレットが形成された圧入部５８と、突出部５７の圧入方向に圧入部５８の前方に周方向に形成された異物を収容する環状溝５９と、が設けられている。突出部５７の開口端の外周に連筒部６７と軽圧入により嵌合されるインロー部６０が形成され、この円筒状のインロー部６０の外周面とＺ４ギヤ６２に連結された円筒状の連筒部６７の内周面とは、インロー嵌合され連結されている。突出部５７と連筒部６７とが連結された状態では、環状溝５９はインロー部６０により塞がれており、異物がベアリングギヤ２５側へ排出されるのを防止するように構成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールに連結される入力軸と、
前記入力軸を相対回転可能に支持するハウジングと、
前記ハウジングに対してモータ出力軸が相対回転可能に設けられたモータと、
前記モータ出力軸に連結されモータ回転角を低減した転舵角を出力する減速機と、
前記減速機から出力される前記転舵角を転舵輪側に伝達する出力軸と、を備え、
前記減速機は、
前記入力軸に一体回転可能に設けられ端面に第１歯が形成された第１歯車と、
前記出力軸に一体回転可能に設けられ前記第１歯車の前記端面に対向する端面に第４歯が形成された第４歯車と、
前記入力軸に対して斜めに設けられた傾斜軸と、
前記傾斜軸に相対回転可能に支持されるとともに、前記第１および第４歯車とそれぞれ噛み合うように異なる端面に第２および第３歯が形成された第２歯車および第３歯車を有し、前記第１および第４歯車間で前記傾斜軸の回転にともない前記入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記第１または第４歯車のいずれかと前記第２および第３歯車との歯数の差により回転する揺動歯車と、を備え、
前記出力軸は、前記第４歯車に一体回転可能に連結された円筒状の連結筒の開口端に圧入嵌合される円筒状の突出部を有し、前記突出部の外周面に、ローレットが形成された圧入部と、前記圧入部の圧入方向前方に周方向に形成された環状溝と、を備えたことを特徴とする伝達比可変装置。
【請求項２】
請求項１に記載の伝達比可変装置において、
前記連結筒の嵌合内周面と、前記突出部の開口端の嵌合外周面とは、インロー嵌合されていることを特徴とする伝達比可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝達比可変装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車を用いた様々な伝達機構が知られており、部品点数が少なく大きな減速比を得ることができ、伝達容量が大きい伝達機構が望まれている。このような伝達機構として、差動機構を用いてステアリング操作に基づく入力軸の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸に伝達することにより、入出力軸間の回転伝達比（ステアリングギヤ比）を変化させる伝達比可変装置およびそれを備えた車両用操舵装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような伝達比可変装置の減速機構は、入力軸と一体回転する第１歯車と、出力軸と一体回転する第４歯車と、第１歯車に噛み合う第２歯車および第４歯車に噛み合う第３歯車を有するとともに、第１および第４歯車の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する揺動歯車とを備えた揺動歯車機構を差動機構として設けている。揺動歯車は、軸受を介して入力軸の軸線方向の揺動を行いながら噛み合う第１歯車と第２歯車、および第４歯車と第３歯車との歯数の差により回転し、入力軸からの入力を出力軸へ減速して伝達するとともに、揺動歯車を駆動手段を用いて回転させることで入力軸と出力軸との回転伝達比を変更するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−８２７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような伝達比可変装置では、例えば、入力軸あるいは出力軸と減速機のギヤとの連結部が円筒面同士で形成されているとき、装置の体格の搭載上の制約から締結方法としてローレット圧入が用いられる場合がある。軸側にギザ状のローレットが加工されており、穴側にローレットを食い込ませながら圧入して固定する。しかしながら、ローレット圧入は、円筒状部品の内周面を削りながら圧入していくので、切り粉が発生し、異物として減速機側の軸受やギヤの回転をロック（拘束）する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構成により入力軸または出力軸の圧入時に発生する異物によるベアリングギヤの噛み込みを防止することができる伝達比可変装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の伝達比可変装置は、ステアリングホイールに連結される入力軸と、前記入力軸を相対回転可能に支持するハウジングと、前記ハウジングに対してモータ出力軸が相対回転可能に設けられたモータと、前記モータ出力軸に連結されモータ回転角を低減した転舵角を出力する減速機と、前記減速機から出力される前記転舵角を転舵輪側に伝達する出力軸と、を備え、前記減速機は、前記入力軸に一体回転可能に設けられ端面に第１歯が形成された第１歯車と、前記出力軸に一体回転可能に設けられ前記第１歯車の前記端面に対向する端面に第４歯が形成された第４歯車と、前記入力軸に対して斜めに設けられた傾斜軸と、前記傾斜軸に相対回転可能に支持されるとともに、前記第１および第４歯車とそれぞれ噛み合うように異なる端面に第２および第３歯が形成された第２歯車および第３歯車を有し、前記第１および第４歯車間で前記傾斜軸の回転にともない前記入力軸の軸方向の揺動を行いながら前記第１または第４歯車のいずれかと前記第２および第３歯車との歯数の差により回転する揺動歯車と、を備え、前記出力軸は、前記第４歯車に一体回転可能に連結された円筒状の連結筒の開口端に圧入嵌合される円筒状の突出部を有し、前記突出部の外周面に、ローレットが形成された圧入部と、前記圧入部の圧入方向前方に周方向に形成された環状溝と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、第４歯車と連結された円筒状の連結筒と出力軸の円筒状の突出部とはローレット圧入により嵌合され、出力軸の突出部の外周面に圧入部の圧入方向前方に周方向に環状溝が形成されているので、突出部の圧入時にローレットの削り込みにより異物が発生しても異物を環状溝内に収容することができる。その結果、異物の減速機側への排出を抑制し、軸受やギヤが噛み込みによりロックすることを防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の伝達比可変装置において、前記連結筒の嵌合内周面と、前記突出部の開口端の嵌合外周面とは、インロー嵌合されていることを要旨とする。上記構成によれば、連結筒の嵌合内周面と突出部の開口端の嵌合外周面とは、インロー嵌合されているので、入出力軸同志の同軸度を確保できるとともに、異物が減速機側へ排出されるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構成により入力軸または出力軸の圧入時に発生する異物によるベアリングギヤの噛み込みを防止することができる伝達比可変装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝達比可変装置を備えた車両用操舵装置の概略構成を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る伝達比可変装置の縦断面図。
【図３】図２における出力軸連結部の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係る車両に搭載される伝達比可変装置について、図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る伝達比可変装置１５を備えた車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図、図２は、本発明の一実施形態に係る伝達比可変装置１５の縦断面図である。
図１に示すように、車両用操舵装置１において、ステアリングホイール２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、コラム軸８、中間軸９、およびピニオン軸１０を連結して構成されている。そして、このステアリングシャフト３の回転にともなうラック軸５の往復直線運動が、ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪１２の舵角、すなわち、車両の進行方向が変更される。なお、本実施形態の車両用操舵装置１は、アシスト用モータ１３の回転をボールねじ機構１４によってラック軸５の往復運動に変換して伝達することにより、このモータトルクをアシスト力として操舵系に付与するいわゆるラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）として構成されている。
【００１３】
車両用操舵装置１には、ステアリングホイール２の舵角（操舵角）に対する転舵輪１２の舵角（タイヤ角）の比率、すなわち伝達比（ステアリングギヤ比）を可変させる伝達比可変装置１５がコラム軸８の途中に設けられている。図２に示すように、伝達比可変装置１５は、自動車の車体（図示せず）に固定される略円筒状のハウジング２１と、ステアリング操作にともなう回転が入力される入力軸としての入力軸２２と、中間軸９（図１参照）に連結される出力軸としての出力軸２３とを備えている。これらの入力軸２２および出力軸２３は、ハウジング２１に対して回転可能に支持されており、上記コラム軸８（図１参照）を構成している。つまり、ハウジング２１は、入力軸２２の回転によって回転しない非回転部材となっている。また、伝達比可変装置１５は、ハウジング２１内に収容されるモータ２４および差動機構としてのベアリングギヤ（減速機）２５を備えている。そして、伝達比可変装置１５は、ベアリングギヤ２５を用いて入力軸２２の回転にモータ駆動に基づく回転を上乗せして出力軸２３に伝達するようになっている。さらに、伝達比可変装置１５は、必要に応じてモータ２４の回転をロック（拘束）して伝達比を機械的に固定可能なロック機構２６を備えている。
【００１４】
詳しくは、ハウジング２１は、モータ２４が収容される円筒状のハウジング本体３１と、ハウジング本体３１の軸方向一端側（図２における右側：矢印ａ１側）を覆う円環状のアッパカバー３２と、ベアリングギヤ２５が収容されハウジング本体３１の軸方向他端側（図２における左側：矢印ａ２側）を覆う円環状のロアカバー３３とを備えている。ハウジング本体３１には、その略中央に径方向内側に延出された円環状の隔壁部３４が形成されており、隔壁部３４の矢印ａ１側がモータ２４が収容されるモータ収容部３５とされ、隔壁部３４の矢印ａ２側がベアリングギヤ２５が収容されるギヤ収容部３６とされている。また、ハウジング２１は、アッパカバー３２の矢印ａ１側に固定される有底円筒状のロックケース３７を備えている。ロックケース３７内には、ロック機構２６が収容されている。そして、入力軸２２はロックケース３７の底部に設けられたボール軸受３８により回転可能に支持されるとともに、出力軸２３はロアカバー３３に設けられたボール軸受３９により回転可能に支持されている、なお、入力軸２２と出力軸２３とは、互いに同軸上に配置されている。
【００１５】
モータ２４は、モータ収容部３５内に固定されたステータ４１と、ステータ４１の内側に回転可能に設けられたロータ４２とを備えたブラシレスモータとして構成されている。モータ回転軸（モータ出力軸）４５は、中空状に形成されており、モータ回転軸４５の内部には入力軸２２が同軸上に挿通されている。また、モータ回転軸４５の軸方向長さは、モータ収容部３５の軸方向長さよりも長く設定されており、その矢印ａ１側の軸端部は、ロックケース３７内に配置されるとともに、その矢印ａ２側の軸端部は、ギヤ収容部３６内に配置されている。そして、モータ回転軸４５は、アッパカバー３２に設けられたボール軸受４８、および隔壁部３４に設けられたボール軸受４９により回転可能に支持されている。なお、アッパカバー３２の中央には、モータ収容部３５側に凹んだ収容凹部が形成されており、この収容凹部内には、ロータ４２の回転角を検出する回転角センサ５２（例えば、レゾルバなど）が収容されている。
【００１６】
図２に示すように、モータ回転軸４５の矢印ａ２側の軸端部には、傾斜軸５３が一体回転可能に形成されている。傾斜軸５３は、モータ回転軸４５の軸心Ｌ１（入力軸２２および出力軸２３の軸心）に対して傾斜した軸心Ｌ２を有している。傾斜軸５３の外周面は、軸心Ｌ１に対して傾斜した円筒状とされている。
【００１７】
ベアリングギヤ２５は、入力軸２２と一体回転可能に連結されたＺ１ギヤ（第１歯車）６１と、出力軸２３と一体回転可能に連結されたＺ４ギヤ（第４歯車）６２と、Ｚ１ギヤ６１とＺ４ギヤ６２との間に配置されるとともに、傾斜軸５３を介してモータ回転軸４５に連結されたセンタベアリング（揺動歯車）６３とを備えている。
【００１８】
詳しくは、Ｚ１ギヤ６１は、円板状に形成されており、Ｚ１ギヤ６１の外周縁には、矢印ａ１側に突出する複数の第１歯が周方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、各第１歯は、Ｚ１ギヤ６１に対して放射状に配置されるとともにその軸線周りに回転可能に配置された円柱状のコロにより構成されている。また、Ｚ１ギヤ６１には、その中央に軸方向に貫通した貫通孔が形成されている。そして、Ｚ１ギヤ６１は、貫通孔に入力軸２２の軸端部がセレーション嵌合されることにより、入力軸２２と同軸上で一体回転可能に連結されている。つまり、Ｚ１ギヤ６１の軸心は、モータ回転軸４５の軸心Ｌ１と一致している。
【００１９】
Ｚ４ギヤ６２は、円環状に形成されており、Ｚ４ギヤ６２には、矢印ａ２側に突出する複数の第４歯が周方向に並んで設けられている。なお、本実施形態では、各第４歯は、Ｚ１ギヤ６４と同様に、Ｚ４ギヤ６２に対して放射状に配置されるとともにその軸線周りに回転可能に配置された円柱状のコロにより構成されている。また、Ｚ４ギヤ６２は、円筒状に形成されたＺ４ギヤ６２に固定された連結部材である連結筒６７の内周に固定されており、この連結筒６７を介して出力軸２３に連結されている。そして、連結筒６７は、隔壁部３４の矢印ａ２側に隣接して設けられたボール軸受６８により回転可能に支持されるとともに、出力軸２３と同軸上で一体回転可能に連結されている。つまり、Ｚ４ギヤ６２は、連結筒６７を介して出力軸２３と同軸上で一体回転可能に連結されており、Ｚ４ギヤ６２の軸心は、モータ回転軸４５の軸心Ｌ１と一致している。なお、連結筒６７とＺ１ギヤ６１との間、および傾斜軸５３とＺ４ギヤ６２との間には、ボール軸受６９，７０がそれぞれ介在している。
【００２０】
センタベアリング６３は、円筒状の内輪と、円筒状の外輪歯車と、内輪と外輪歯車との間に介在する転動体（ボール）とを備えている。外輪歯車における矢印ａ２側（Ｚ１ギヤ６１側）の端面には、第１歯と噛合可能な複数の第２歯が周方向に並んで設けられている。一方、外輪歯車における矢印ａ１側（Ｚ４ギヤ６２側）の端面には、第４歯と噛合可能な複数の第３歯が周方向に並んで設けられている。つまり、外輪歯車によってＺ２ギヤ（第２歯車）７６およびＺ３ギヤ（第３歯車）７７が構成されている。なお、本実施形態では、第１歯の歯数Ｎ１は、第２歯の歯数Ｎ２よりも１つ少なく設定されるとともに、第３歯の歯数Ｎ３は、第４歯の歯数Ｎ４と同数に設定されている。例えば、歯数Ｎ１＝１９、歯数Ｎ２＝２０、歯数Ｎ３＝２０、歯数Ｎ４＝２０の場合、この段階でのモータ回転軸４５と出力軸２３との減速比は２０に設定されている。
【００２１】
そして、内輪は、傾斜軸５３の矢印ａ２側の端部に固定される固定部材によって、傾斜軸５３の外周にモータ回転軸４５と一体回転可能に連結されている。つまり、センタベアリング６３の軸心は、傾斜軸５３の軸心Ｌ２と一致しており、センタベアリング６３は、Ｚ１およびＺ４ギヤ６１，６２の軸線に対して傾斜した軸線周りに回転する。そして、外輪歯車は、Ｚ２ギヤ７６の一部のみがＺ１ギヤ６１に噛合するとともに、Ｚ３ギヤ７７の一部のみがＺ４ギヤ６２に噛合している。なお、Ｚ１ギヤ６１とＺ２ギヤ７６との噛合部と、Ｚ４ギヤ６２とＺ３ギヤ７７との噛合部とは、Ｚ１およびＺ４ギヤ６１，６２の軸心を中心として略１８０°離れている。
【００２２】
また、Ｚ１ギヤ３４の背面に、段つき状の軸受受部が形成され、このＺ１ギヤ３４は、軸受受部において出力軸２３のスラスト支持部（肩部）にスラストニードルベアリング（ニードル軸受）８１と、スラストニードルベアリング８１の転動面用のプレート８２とにより相対回転可能に支持されている。出力軸２３とプレート８２との隙間に弾性部材からなるウェーブワッシャー８０が設けられ、プレート８２、スラストニードルベアリング８１およびＺ１ギヤ６１を軸方向センタベアリング６３側へ押圧している。これにより、ベアリングギヤ２５に予圧が付与されている。
【００２３】
このように入力軸２２、出力軸２３、およびモータ回転軸４５がそれぞれ連結されたベアリングギヤ２５では、入力軸２２の回転はＺ１ギヤ６１からセンタベアリング６３を介してＺ４ギヤ６２に伝達され、連結筒６７および出力軸２３へと伝達される。また、モータ２４が駆動されモータ回転軸４５が回転すると、モータ回転軸４５に連結された傾斜軸５３が偏心運動（首振り運動）する。これにより、傾斜軸５３に固定された内輪とともに外輪歯車が偏心運動し、Ｚ１ギヤ６１とＺ２ギヤ７６との噛合部、およびＺ４ギヤ６２とＺ３ギヤ７７との噛合部が同一方向に回転する。その結果、Ｚ１ギヤ６１とＺ２ギヤ７６、およびＺ４ギヤ６２とＺ３ギヤ７７との歯数差に基づく回転差が、モータ駆動に基づく回転として入力軸２２に上乗せされて出力軸２３へと伝達される（例えば、減速比が２０の場合、モータ回転軸４５が２０回転につき、出力軸２３が１回転分上乗せされて）。つまり、モータ駆動に基づく回転に応じて入力軸２２と出力軸２３との間の回転伝達比、すなわちステアリングホイール２（図１参照）と転舵輪１２（図１参照）との間の伝達比（ステアリングギヤ比）が変更されるようになっている。
【００２４】
次に、図３は、図２における出力軸２３の連結部（突出部５７）の拡大断面図である。図３に示すように、出力軸２３の円筒状の突出部５７の外周面にローレットが形成された圧入部５８と、突出部５７の圧入方向に圧入部５８の前方に周方向に形成された異物を収容する環状溝５９と、が設けられている。そして、突出部５７の開口端の外周に連筒部６７と軽圧入により嵌合されるインロー部６０が形成され、この円筒状のインロー部６０の外周面とＺ４ギヤ６２に連結された円筒状の連筒部６７の内周面とは、インロー嵌合され連結されている。突出部５７と連筒部６７とが連結された状態では、環状溝５９はインロー部６０により塞がれており、異物がベアリングギヤ２５側へ排出されるのを防止するように構成されている。また、インロー嵌合されることにより入出力軸２２，２３同士の同軸精度が向上する。
【００２５】
次に、上記のように構成された本実施形態である伝達比可変装置１５の作用および効果について説明する。
【００２６】
上記構成によれば、Ｚ４ギヤ６２と連結された円筒状の連結筒６７の内周面と出力軸２３の円筒状の突出部５７の外周面にローレットが形成された圧入部５８とは、ローレット圧入により嵌合され、出力軸２３の突出部５７の圧入方向に圧入部５８の前方には周方向に環状溝５９が形成されている。また、連結筒６７の内周面と突出部５７の開口端のインロー部６０の外周面とは、インロー嵌合されている。ここで、突出部５７と連筒部６７とが連結されているとき、環状溝５９はインロー部６０により塞がれている。
【００２７】
これにより、出力軸２３の圧入時にローレットの削り込みによる異物が発生しても異物を環状溝５９に収容することができる。さらに、インロー部６０により異物がベアリングギヤ２５側へ排出されるのを抑制し、その結果、軸受やギヤが噛み込みによりロックすることを防止することができる。このため、専用部品を設けて異物がベアリングギヤ２５側に排出されないようにシール構造にする必要がなく安価に異物対策が可能になる。また、突出部５７のインロー部６０の外周面と連筒部６７の内周面とをインロー嵌合することにより、入力軸２２と出力軸２３との同軸度を確保し、芯出し精度を向上させることができる。
【００２８】
以上のように、本発明の実施形態によれば、簡易な構成により入力軸または出力軸の圧入時に発生する異物によるベアリングギヤの噛み込みを防止することができる伝達比可変装置を提供できる。
【００２９】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することも可能である。
【００３０】
上記実施形態では、出力軸２３とベアリングギヤ２５を構成するＺ４ギヤ６２との連結部にローレット圧入時に発生する異物を収容する環状溝５９を設けるようにしたが、これに限らず、入力軸２２とＺ１ギヤ６１との連結部に設けるようにしてもよい。
【００３１】
上記実施形態において、出力軸２３側にステアリングホイール２を連結するとともに、入力軸２２に中間軸９を連結してもよい。すなわち、入力軸２２を出力軸とし、出力軸２３を入力軸としてもよい。また、入力軸２２の回転によってハウジング２１が回転しないタイプの伝達比可変装置１５に適用したが、これに限らず、例えば、ハウジングが入力軸と一体で回転するタイプの伝達比可変装置に適用してもよい。
【００３２】
上記実施形態では、本発明をベアリングギヤタイプの伝達比可変装置に適用したが、これに限らず、波動歯車タイプの伝達比可変装置に適用してもよい。また、コラム搭載タイプに限らず、インタミ（中間軸）搭載タイプやピニオンギヤ一体タイプの伝達比可変装置に適用してもよい。
【００３３】
上記実施形態では、本発明を車両用操舵装置１の伝達比可変装置１５に適用したが、これ以外の用途に用いる他の一般の装置に適用することができる。また、車両用操舵装置１は、ステアリングシャフト３にモータアシスト力を付与する操舵補助機構を備えたラックアシストタイプの電動パワーステアリング装置として構成したが、これに限らず、コラムアシストタイプやピニオンアシストタイプの電動パワーステアリング装置でもよいし、操舵補助機構を廃止してもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１：車両用操舵装置、２：ステアリングホイール、３：ステアリングシャフト、４：ラックアンドピニオン機構、５：ラック軸、８：コラム軸、９：中間軸、１０：ピニオン軸、１１：タイロッド、１２：転舵輪、１３：アシスト用モータ、１４：ボールねじ機構、
１５：伝達比可変装置、１７：ステアリングシャフト、２１，３１，３２，３３、３７：ハウジング、２２：入力軸、２３：出力軸、２４：モータ、２５：ベアリングギヤ（減速機）、２６：ロック機構、３４：隔壁部、３５：モータ収容部、３６：ギヤ収容部、３８，３９，４８，４９，６８，６９，７０：軸受、４１：ステータ、４２：ロータ、４５：モータ回転軸（モータ出力軸）、５２：回転角センサ、５３：傾斜軸、５７：突出部、
５８：圧入部、５９：環状溝、６０：インロー部、６１：Ｚ１ギヤ（第１歯車）、６２：Ｚ４ギヤ（第４歯車）、６３：センタベアリング（揺動歯車）、６７：連結筒、７６：Ｚ２ギヤ（第２歯車）、７７：Ｚ３ギヤ（第３歯車）、７９：予圧付与機構、８０：ウェーブワッシャー、８１：スラストニードルベアリング、８２：プレート、
Ｎ１〜Ｎ４：歯数、Ｌ１，Ｌ２：軸心
【図１】
2014098469.tif 000003
【図２】
2014098469.tif 000004
【図３】
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