(57)【要約】【課題】ステータコアの回転子と対向する磁極ティースの径方向内方側に設けたシューがスキューに形成されている場合でも、ステータコアのシューとコイル巻線との間の電気的短絡を確実に防止することができる回転電機を提供すること。【解決手段】ステータコア１を構成する鉄心１０に巻装されるコイル巻線との間を電気的に絶縁する絶縁部材２，３が挿着され、この絶縁部材２，３は、鉄心１０のバックヨーク１１の径方向内方面１１ａ、および磁極ティース１３の外周面を覆うととともに、磁極ティース１３の回転子との対向端に設けたシュー１２のスキュー形成により磁極ティース１３の周方向端部から周方向外方に一部が突出した部分の内の径方向外方面１２ｂを覆う形状に形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアを構成する鉄心には、この鉄心に巻装されるコイル巻線との間を電気的に絶縁する絶縁部材が挿着されており、上記鉄心は、バックヨークから径方向内方側に向けて磁極ティースが突出形成され、この磁極ティースの回転子との対向端にはシューが形成され、このシューは、周方向の互いに対向する両端部の内、少なくとも片側の端部は、軸方向に対して非平行にスキューが形成される一方、上記絶縁部材は、上記鉄心の上記バックヨークの径方向の内方面、および上記磁極ティースの外周面を覆うととともに、上記シューのスキュー形成により上記磁極ティースの周方向端部から周方向外方に一部が突出した部分の内の径方向外方面を覆う形状に形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上記シューは、その周方向の長さが軸方向に沿って同一長さであり、かつ軸方向の中心線に対して線対称に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
上記シューは、その周方向の長さが軸方向に沿って同一長さであり、かつ軸方向の中心線と周方向の中心線の交点において点対称に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項４】
上記シューは、その周方向の中心から片側の端部までの長さが軸方向に沿って同一の長さであり、他方の端部までの長さが軸方向に沿って異なる長さになるように形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項５】
上記シューは、周方向長さが軸方向に沿って異なる長さであって、軸方向に末広がりの台形状のシューと、これとは逆に軸方向に末狭まりの台形状のシューとが周方向に沿って交互に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項６】
上記絶縁部材は、上記シューの上記径方向外方面を覆うシュー外方面絶縁部を有し、このシュー外方面絶縁部は、その周方向の端部が上記シューの周方向端部から周方向外方にはみ出すように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に係り、特にはステータコアを構成する鉄心とコイル巻線との間の絶縁技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機のステータコアは、中央に配設される回転子の回転中心に対して複数の磁極ティースを有しており、この複数の磁極ティースにコイル巻線が巻装されるが、その場合、磁極ティースとコイル巻線との間を電気的に絶縁する必要がある。
【０００３】
そのため、従来技術では、例えば下記の特許文献１に記載のように、２つに分割された合成樹脂等でできた絶縁部材を適用し、この２つの絶縁部材をステータコアの軸方向両端から磁極ティースに挿入した後に、絶縁部材の上からコイル巻線を巻装することによって磁極ティースとコイル巻線との間の絶縁性を確保している。
【０００４】
一方、モータにおいては、始動時におけるトルクリップル、あるいは運転中におけるコギングが問題となる。そこで、例えば下記の特許文献２記載の従来技術では、ステータの磁極ティースの巻線挿着部分を軸方向に真っ直ぐに形成するとともに、回転子と対向する磁極ティースの内方側に設けたシューを軸方向に対して傾斜してスキューを形成することによって上記の問題点を解決している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７８２２３号公報
【特許文献２】特開平１−２７０７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１ではシューがスキュー形状になった場合のシューとコイル巻線との間の絶縁方法について何ら言及されていない。また、上記の特許文献２ではシューがスキュー形状ではあるが、磁極ティースとコイル巻線との間の絶縁方法について何ら言及されていない。
【０００７】
すなわち、上記の特許文献１記載の従来技術では、回転子と対向する磁極ティースの内方側に設けたシューは、軸方向に対して傾斜してスキューを形成した構成のものではなく、シューの周方向の互いに対向する両端部は共に軸方向に対して平行になるように形成されている。
【０００８】
この構成の場合、ステータコアの軸方向両端から磁極ティースに絶縁部材を挿入した状態では、絶縁部材によってシューの回転子と対向する径方向内方面とは反対側の径方向外方面が完全に覆われるので、絶縁部材の上からコイル巻線を巻装した場合でもコイル巻線がシューに電気的に接触する恐れは無く、絶縁性が保たれる。
【０００９】
ところが、特許文献１記載の構成に対して、特許文献２記載の従来技術のように、シューを軸方向に対して傾斜したスキューを形成した場合には、シューの周方向の両端部がステータコアの軸方向に対して非平行であるため、従来構成の絶縁部材をそのまま磁極ティースに挿入すると、シューの周方向両端部の一部が絶縁部材で覆われずに外部にそのまま露出した箇所が発生する。このため、例えば、コイル巻線が最初から密に巻装されていない場合や、巻装後の振動でコイル巻線に緩みが生じたような場合には、コイル巻線がこの露出箇所と電気的に短絡するという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ステータコアの回転子と対向する磁極ティースの径方向内方側に設けたシューがスキューに形成されている場合でも、ステータコアのシューとコイル巻線との間の電気的短絡を確実に防止することができる回転電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る回転電機は、ステータコアを構成する鉄心にはこの鉄心に巻装されるコイル巻線との間を電気的に絶縁する絶縁部材が挿着されており、上記鉄心は、バックヨークから径方向内方側に向けて磁極ティースが突出形成され、この磁極ティースの回転子との対向端にはシューが形成され、このシューは、周方向の互いに対向する両端部の内、少なくとも片側の端部は、軸方向に対して非平行にスキューが形成される一方、上記絶縁部材は、上記鉄心の上記バックヨークの径方向の内方面、および上記磁極ティースの外周面を覆うととともに、上記シューのスキュー形成により上記磁極ティースの周方向端部から周方向外方に一部が突出した部分の内の径方向外方面を覆う形状に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の回転電機によれば、回転子と対向する磁極ティースの径方向内方側に設けたシューがスキューに形成されている場合でも、このシューの径方向内方面とは反対側の外方面が絶縁部材によって完全に覆われるので、コイル巻線が緩みを生じた場合でもシューと電気的に短絡するといった不具合発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１における回転電機のステータコアに絶縁部材を挿着した状態を示す斜視図である。
【図２】同ステータコアを構成する各分割鉄心に絶縁部材を実装した状態を示す斜視図である。
【図３】同分割鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図である。
【図４】同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態を示す斜視図である。
【図５】同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態をステータコアの径方向内方側から見た正面図である。
【図６】図５に対する平面図である。
【図７】図５に対する側面図である。
【図８】図５に対する背面図である。
【図９】円弧状に形成されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１０】Ｗ字状に形成されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１１】平行四辺形状に形成されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１２】段形状に形成されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１３】スキュー角度が変化するように形成されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１４】周方向の左右端部が非同一形状に形状されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１５】台形状に形状されたシューを径方向内方側から見た場合の正面図である。
【図１６】ステータコアを構成する連結鉄心を直線状に展開した状態を示す斜視図である。
【図１７】図１６のステータコアに絶縁部材を挿着した状態を示す斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態２の回転電機において、ステータコアを構成する一つの分割鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図である。
【図１９】同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態をステータコアの径方向内方側から見た正面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３の回転電機において、ステータコアを構成する一体鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における回転電機のステータコアに絶縁部材を挿着した状態を示す斜視図、図２は同ステータコアを構成する各分割鉄心に絶縁部材を実装した状態を示す斜視図、図３は同分割鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図、図４は同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態を示す斜視図である。また、図５は同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態をステータコアの径方向内方側から見た正面図、図６は図５に対する平面図、図７は図５に対する側面図、図８は図５に対する背面図である。
【００１５】
この実施の形態１の回転電機において、ステータコア１は、その内側に図示しない回転子が配置されるように、複数の分割鉄心１０が円筒状に配列されている。また、各分割鉄心１０には、ステータコア１の軸方向から合成樹脂等でできた第１、第２の絶縁部材２、３が挿着されている。そして、各分割鉄心１０の後述する磁極ティース１３の部分に、第１、第２の絶縁部材２，３を介して図示しないコイル巻線が巻装される。
【００１６】
ここに、ステータコア１は各分割鉄心１０を円筒状に配列して構成されているので、説明の都合上、分割鉄心１０が単体の場合でも、ステータコア１の径方向内方側に相当する側を内方側、この内方側の面を内方面と、またステータコア１の径方向外方側に相当する側を外方側、この外方側の面を外方面と、さらに、ステータコアの周方向に相当する場合を周方向、ステータコア１の軸方向に相当する場合を軸方向とそれぞれ称するものとする。
【００１７】
各分割鉄心１０は、バックヨーク１１から内方側に向かうように磁極ティース１３が突出形成され、この磁極ティース１３の図示しない回転子との対向箇所にはシュー１２が形成されている。この場合、各シュー１２の周方向の互いに対向する両端部は、例えば図３から分かるように、それぞれ軸方向に対して非平行となるＶ字状に屈曲された形状になっており、そのため、シュー１２の周方向の左側の端部は軸方向の中心側に近くなる程、磁極ティース１３の周方向端部から次第に大きく突出し、また、右側の端部は軸方向の中心側から離れる程、磁極ティース１３の周方向端部から次第に大きく突出するように形成されている。
【００１８】
したがって、複数の分割鉄心１０を円筒状に配列してステータコア１を構成した場合に、互いに隣接する分割鉄心１０のシュー１２相互間に生じる隙間（スロット）６は、くの字状に傾斜してスキューが形成される。なお、このようにシュー１２を周方向にＶ字状に屈曲した形状にしてスキューを形成した場合には、軸方向に発生するスラスト力を抑制して、このスラスト力による振動、騒音を低減することが可能になる。
【００１９】
一方、上記第１、第２の絶縁部材２，３は、基本的に互いに同じ形状をしており、分割鉄心１０のバックヨーク１１の内方面１１ａを覆うバックヨーク内方面絶縁部２ｂ，３ｂ、このバックヨーク内方面絶縁部２ｂ，３ｂから突出して分割鉄心１０の磁極ティース１３の外周面を覆うコ字状の磁極ティース絶縁部２ｃ，３ｃ、各磁極ティース絶縁部２ｃ，３ｃの上に巻回される図示しないコイル巻線の巻装位置を規制するために磁極ティース絶縁部２ｃ，３ｃを挟んで前後に形成された内方側巻線せき止め部２ｄ，３ｄと外方側巻線せき止め部２ｅ，３ｅ、および絶縁部材２，３を分割鉄心１０に挿入するために磁極ティース絶縁部２ｃ，３ｃで囲まれた内側に形成された差込用スリット２ｆ，３ｆを備える。
【００２０】
さらに、この実施の形態１の両絶縁部材２，３の特徴として、磁極ティース絶縁部２ｃ，３ｃのバックヨーク内方面絶縁部２ｂ，３ｂの形成側とは反対側の端部からは、分割鉄心１０のシュー１２の回転子と対向する内方面１２ａとは反対側の外方面１２ｂを覆う略三角形状のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａが周方向の左右に張り出し形成されている。このシュー外方面絶縁部２ａ，３ａは、シュー１２が磁極ティース１３の周方向端部から周方向に突出した部分の外方面１２ｂを完全に覆うように、この外方面１２ｂの形状と同一形状に形成されている。
【００２１】
すなわち、この実施の形態１において、シュー１２は、周方向にＶ字状に屈曲された形状になっているので、例えば図３において、上側の第１の絶縁部材２について、左側のシュー外方面絶縁部２ａは下方に向けて末広がりの三角形状に、右側のシュー外方面絶縁部２ａは下方に向けて末狭まりの三角形状にそれぞれ形成されている。また、下側の第２の絶縁部材３について、左側のシュー外方面絶縁部３ａは下方に向けて末狭まりの三角形状に、右側のシュー外方面絶縁部３ａは下方に向けて末広がりの三角形状に、それぞれ形成されている。
【００２２】
このような構成の両絶縁部材２，３を分割鉄心１０に挿着するには、図３、図４に示すように、分割鉄心１０の軸方向の一方側から第１の絶縁部材２の差込用スリット２ｆが磁極ティース１３に沿って入り込むように挿着する。同様に、軸方向の他方側から第２の絶縁部材３の差込用スリット３ｆが磁極ティース１３に沿って入り込むように挿着する。このようにして、両絶縁部材２，３を分割鉄心１０に挿着すると、分割鉄心１０のシュー１２の外方面１２ｂが各絶縁部材２，３のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａによって完全に覆われる。
【００２３】
したがって、分割鉄心１０に両絶縁部材２，３を挿着した後は、これら第１、第２の絶縁部材２，３を介して各分割鉄心１０の磁極ティース１３の部分に図示しないコイル巻線が巻装されるが、このコイル巻線に緩みが生じてこぼれが発生した場合でも、各絶縁部材２，３によってコイル巻線が分割鉄心１０のシュー１２の外方面１２ｂと電気的に短絡するのが確実に防止される。
【００２４】
なお、上記構成では相隣なる分割鉄心１０のシュー１２を径方向にＶ字状に形成することにより、互いに隣接する分割鉄心１０のシュー１２相互間に生じる隙間（スロット）６がくの字状に傾斜したスキューとなる場合について説明したが、スキューを形成するためのシュー１２の形状はこのような形状のものに限らず、次のような形状にしてもよい。
【００２５】
例えば、周方向の長さが軸方向に沿って同一長さで、かつ軸方向の中心線に対して線対称である図９に示すような円弧状や図１０に示すようなＷ字状にシュー１２を形成してもよく、こうすれば、軸方向に発生するスラスト力を低減することができる。
【００２６】
また、周方向の長さが軸方向に沿って同一長さで、かつ軸方向の中心線と周方向の中心線の交点において点対称である図１１に示すような平行四辺形状や図１２に示すような段形状にシュー１２を形成してもよく、こうすれば、始動時におけるトルクリップル、あるいは運転中におけるコギングの発生を抑制することができる。
【００２７】
さらに、図１３に示すように、周方向の長さが軸方向に沿って同一長さで、かつ軸方向の中心部から軸方向に沿ってスキューの角度が次第に連続的に小さくなるようにシュー１２を形成してもよい。こうすれば、寸法的な制約で所定のスキューの角度が得られない場合でも、ステータコア１の軸方向の端部では、漏れ磁束の影響で磁束密度が中央部よりも小さくなるため、十分にスキュー効果を得ることが可能になる。
【００２８】
また、図１４に示すように、周方向の中心から左側の端部までの長さは軸方向に沿って同一長さであり、右側の端部までの長さは軸方向に沿って異なる長さとなるようにシュー１２を形成してもよい。こうすれば、トルクアップとコギングの低減が可能となる。
【００２９】
さらにまた、図１５に示すように、軸方向に末広がりの台形状のシュー１２１と、これとは上下逆に軸方向に末狭まりの台形状のシュー１２２とを形成し、両者１２１、１２２をステータコア１の周方向に沿って交互に配列する構成のものとしてもよい。こうすれば、トルクアップとコギングの低減が可能となる。
【００３０】
なお、上述の説明では各分割鉄心１０を円筒状に順次配列してステータコア１が構成される場合について説明したが、これに限らず、例えば図１６に示すように、各分割鉄心１０が予め連結された連結鉄心２０を使用しても同一の絶縁部材を使用することができる。
【００３１】
この連結鉄心２０を使用する場合でも、図１７に示すように、連結鉄心２０が直線状に展開された状態で、軸方向の一方側から第１の絶縁部材２の差込用スリット２ｆが磁極ティース１３に沿って入り込むように挿着する。同様に、軸方向の他方側から第２の絶縁部材３の差込用スリット３ｆが磁極ティース１３に沿って入り込むように挿着する。このようにして、両絶縁部材２，３を分割鉄心１０に挿着すると、連結鉄心２０の各シュー１２の外方面１２ｂが絶縁部材２，３のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａによって完全に覆われる。そして、この連結鉄心２０の展開状態で磁極ティース１３の部分に、第１、第２の絶縁部材２，３を介して図示しないコイル巻線が巻装される。
【００３２】
以上説明したように、この実施の形態１によれば、ステータコア１の磁極ティース１３の内方側に設けたシュー１２がスキューに形成されている場合でも、シュー１２の内方面１２ａと反対側の外方面１２ｂが第１、第２の絶縁部材２，３のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａによって完全に覆われるので、コイル巻線が緩みを生じた場合でもコイル巻線がステータコア１のシュー１２と電気的に短絡するといった不具合発生を確実に防止することができる。
【００３３】
実施の形態２．
図１８はこの発明の実施の形態２の回転電機において、ステータコア１を構成する一つの分割鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図、図１９は同分割鉄心に絶縁部材を挿着した後の状態をステータコア１の径方向内方側から見た正面図であり、図１ないし図８に示した実施の形態１と対応もしくは相当する構成部分には同一の符号を付す。
【００３４】
上述の実施の形態１では、第１、第２の絶縁部材２，３のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａの形状がシュー１２の外方面１２ｂの形状と完全に一致するように形成されている。これに対して、この実施の形態２では、第１、第２の絶縁部材２，３の左右の各シュー外方面絶縁部２ａ，３ｂの周方向の幅がシュー１２の外方面１２ｂの周方向の幅よりも常に大きくなるように形成されている。そのため、絶縁部材２，３を分割鉄心１０に挿着した場合には、図１９に示すように、第１、第２の絶縁部材２，３の左右のシュー外方面絶縁部２ａ，３ａの端部が周方向において、シュー１２の周方向の左右の端部から外方にはみ出した状態となっている。
その他の構成は、図１ないし図８に示した実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００３５】
これにより、実施の形態１の場合よりも更にシュー１２を確実に第１、第２の絶縁部材２，３で覆うことが可能となるため、コイル巻線に緩みが生じてこぼれが発生した場合でも、これらの絶縁部材２，３によってコイル巻線がシュー１２の外方面１２ｂと電気的に短絡するのが確実に防止でき、絶縁の信頼性を一層向上することができる。
【００３６】
実施の形態３．
図２０はこの発明の実施の形態３の回転電機において、ステータコアを構成する一体鉄心に絶縁部材を挿着する前の状態を示す斜視図である。
【００３７】
この実施の形態３の回転電機では、予め円筒状に一体形成された一体鉄心３０を備えている。すなわち、この一体鉄心３０は、バックヨーク３１の内周側に複数（本例では１２極分）の磁極ティース３３とスロット３４とが交互に形成されるとともに、磁極ティース３３の図示しない回転子と対向する内方側にシュー３２が形成されている。
【００３８】
よって、この一体鉄心３０に挿着される第１、第２絶縁部材８，９については、実施の形態１で示した構成と類似形状の絶縁部材を順次連結して円筒状に形成されている。したがって、この実施の形態３の第１、第２絶縁部材８，９についても、実施の形態１の場合と同様に、バックヨーク内方面絶縁部８ｂ，９ｂ、磁極ティース絶縁部８ｃ，９ｃ、内方側巻線せき止め部８ｄ，９ｄ、外方側巻線せき止め部８ｅ，９ｅ、差込用スリット８ｆ，９ｆを備えるとともに、一体鉄心３０のシューの外方面を覆う略三角形状のシュー外方面絶縁部８ａ，９ａが周方向の左右に張り出し形成されている。この場合のシュー外方面絶縁部８ａ，９ａは、シュー３２の外方面３２ｂを完全に覆うように、シュー３２の外方面３２ｂと同一形状に形成されている。
【００３９】
これにより、一体鉄心３０に対して第１、第２の絶縁部材８，９を挿入することにより、一体鉄心３０に形成されたシュー３２の外方面３２ｂを確実に両絶縁部材８，９のシュー外方面絶縁部８ａ，９ａによって覆うことが可能となるため、コイル巻線に緩みが生じてこぼれが発生した場合でも、絶縁部材８，９によってコイル巻線がシュー３２の外方面３２ｂと電気的に短絡するのを確実に防止することができる。
【００４０】
なお、この実施の形態３では、実施の形態１で示した構成の第１、第２の絶縁部材２，３を順次一体連結して円筒状に形成したものを第１、第２の絶縁部材８，９としたが、予めモールド成型などにより第１、第２の絶縁部材８，９を一体成型品として形成することも可能である。
【００４１】
なお、この発明は上記の実施の形態１〜３の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態１〜３の構成について各種の変形を加えたり、省略することができ、また、各実施の形態１〜３の構成を適宜に組み合わせたりすることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ステータコア、２，８  第１の絶縁部材、３，９  第２の絶縁部材、
２ａ，３ａ，８ａ，９ａ  シュー外方面絶縁部、
２ｂ，３ｂ，８ｂ，９ｂ  バックヨーク内方面絶縁部、
２ｃ，３ｃ，８ｃ，９ｃ  磁極ティース絶縁部、
２ｄ，３ｄ，８ｄ，９ｄ  内方側巻線せき止め部、
２ｅ，３ｅ，８ｅ，９ｅ  外方側巻線せき止め部、
２ｆ、３ｆ，８ｆ，９ｆ  差込用スリット、１１  バックヨーク、
１１ａ  バックヨーク内方面、１２，１２１，１２２  シュー、
１２ａ  シュー内方面、１２ｂ  シュー外方面、１３  磁極ティース、２０  連結鉄心、２１  スロット、３０  一体鉄心、３１  バックヨーク、３２  シュー、
３２ｂ  シュー外方面、３３  磁極ティース、３４  スロット。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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