(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルと前記コイルが巻回されるヨークとを備えて構成されるヨーク体と、傾斜面を有する傾斜ヨークが前記ヨーク体に対向するように配設されることによって、前記ヨークと前記傾斜ヨークに磁束が流れるように構成される走行電磁石であって、
前記ヨークの前記傾斜ヨークに対向する対向面のうち磁束が流れる方向に対する幅が、前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む方向の厚みより大きく形成され、
前記傾斜ヨークが、前記ヨークあるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、
前記コイルの励磁により前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されることを特徴とする走行電磁石。
【請求項２】
コ字型または略コ字型に形成されるヨークと前記ヨークの中央部に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークに対向し、前記コイルの励磁により前記ヨークに発生する磁束の前記ヨークの両腕間に流れる方向に対して平行に配設される傾斜面を有する傾斜ヨークと、を備えて構成される走行電磁石であって、前記傾斜ヨークが、前記傾斜ヨークの傾斜面が前記ヨークと対向する面と対する側に形成されるプレート状に形成され、前記ヨークの１つ腕の前記傾斜ヨークに対向する対向面のうち磁束が流れる方向に対する幅が、前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む方向の厚みより大きく形成され、前記傾斜ヨークが、前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、前記コイルの励磁により前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されることを特徴とする走行電磁石。
【請求項３】
コ字型または略コ字型に形成されるヨークと前記ヨークの中央部に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークの両腕間に配設されかつ前記コイルの励磁により前記ヨークに発生する磁束の前記ヨークの両腕間に流れる方向に対して直角方向に配設される傾斜面を有する傾斜ヨークと、を備えて構成される走行電磁石であって、前記傾斜ヨークが、前記傾斜ヨークの下面側に形成される傾斜面を有するプレート状に形成され、前記ヨークの１つの腕の前記傾斜ヨークに対向する面のうち磁束が流れる方向に対する幅が前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む厚みの方向より大きく形成され、前記傾斜ヨークが、前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、前記コイルの励磁により前記ヨーク体と前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されることを特徴とする走行電磁石。
【請求項４】
前記ヨークの前記傾斜ヨークの対向面の両側に、それぞれ車輪が取着され、前記車輪が前記傾斜ヨークと転がり接触をするように構成されることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の走行電磁石。
【請求項５】
前記傾斜ヨークが渦巻状に形成され、その中心に対して回転可能であり、さらに、中心から先端方向に細くなるように形成されることを特徴とする請求項３記載の走行電磁石。
【請求項６】
前記ヨーク体がお互いに対向するように２個配設されるとともに前記２個のヨーク体が連結手段で連結され、前記２個のヨーク体間に前記傾斜ヨークが非磁性体を挟んでお互いに傾斜面を対向するように配設されることを特徴とする請求項２記載の走行電磁石。
【請求項７】
前記連結手段が、前記ヨークの前記傾斜ヨークとの対向する面の両側に配設される車輪を有し前記車輪が前記傾斜ヨークと転がり接触をするように構成されることを特徴とする請求項６記載の走行電磁石。
【請求項８】
前記傾斜ヨークのお互いに対向する傾斜面が同方向に配設されることを特徴とする請求項６または請求項７記載の走行電磁石。
【請求項９】
前記傾斜ヨークのお互いに対向する傾斜面が逆方向に配設されることを特徴とする請求項６または請求項７記載の走行電磁石。
【請求項１０】
筒状に形成されるヨークと前記ヨーク内に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークの中空部に摺動可能に貫通され内部にテーパ穴を有するテーパヨークと、を備えて構成され、前記ヨークの前記テーパヨークに対向する一方の内周表面積が、前記テーパヨークの前記ヨークとの対向する面の位置における前記テーパヨークの円筒縦断面積より大きく形成され、前記コイルが励磁されることによって前記ヨーク体と前記テーパヨークのいずれかが移動可能に構成されることを特徴とする走行電磁石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、走行可能な電磁石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁石には、図９に示されるように構造上からみて（ａ）プランジャ形、（ｂ）支点形、（ｃ）平面形、（ｄ）脚形等に分類されている。プランジャ形は、可動鉄心がコイル内に配設されコイルに対して直線運動をするものであり、支点形は可動部がその一端を支点として所定角回動運動するものであり、また、平面形は可動部が平板に近く平板に対して垂直運動するもので、さらに、脚形は可動部が脚形に形成され、その軸方向に運動するものである。いずれも可動鉄心の吸着力を利用して、機械的な仕事をさせるようにしている。
【０００３】
図１０は従来の電磁石として使用されているものであり、一般的なプランジャ形の例として示すものである。この電磁石Ｓは円筒形の磁性体ケース６１内にコイル６２に巻回された中空のボビン６３が配設され、ボビン６３の中空部の一方には固定磁極６４が配設固定され、他方に可動鉄心６５が挿通されている。そして、コイル６２が励磁されると可動鉄心６５が移動され、固定磁極６４に形成される凹状のテーパ部６４ａに可動鉄心６５の凸状テーパ部６５ａが吸着されて係合されるように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電磁石はその使用状況によって、その要求に合わせていろいろ改良されなければならない。例えば簡単な構造で長ストロークの電磁石が要求されている場合は、従来の電磁石Ｓでは長ストロークにするために、ケース６１自体を長く形成しなければならず、電磁石自体をかなり大きくしなければならない。そのため、例えば搬送装置に使用する時は、その設置する位置のスペースを大きく取らなければならず、実際に使用できなくなってしまう。
【０００５】
また、ものを搬送する場合、可動鉄心側を固定して、電磁石自体を移動させる方が設計上の都合、あるいはスペース的に有利であることがある。このようなさまざまな状況に合わせて多様性のある電磁石が要望されていた。
【０００６】
この発明は、上述の課題を解決するものであり、簡単な構造で長ストロークが可能で、しかも本体側でも鉄心側でも移動ができる多様性のある走行電磁石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】
この発明にかかわる走行電磁石では、上記の課題を解決するために、
コイルと前記コイルが巻回されるヨークとを備えて構成されるヨーク体と、傾斜面を有する傾斜ワークが前記ヨーク体に対向するように配設されることによって、前記ヨークと前記傾斜ヨークに磁束が流れるように構成される走行電磁石であって、
前記ヨークの前記傾斜ヨークに対向する対向面のうち磁束が流れる方向に対する幅が、前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む方向の厚みより大きく形成され、
前記傾斜ヨークが、前記ヨークあるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、
前記コイルの励磁により前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されることを特徴とするものである。
【０００８】
またこの走行電磁石は、コ字型または略コ字型に形成されるヨークと前記ヨークの中央部に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークに対向し、前記コイルの励磁により前記ヨークに発生する磁束の前記ヨークの両腕間に流れる方向に対して平行に配設される傾斜面を有する傾斜ヨークと、を備えて構成される走行電磁石であって、前記傾斜ヨークが、前記傾斜ヨークの傾斜面が前記ヨークと対向する面と対する側に形成されるプレート状に形成され、前記ヨークの１つ腕の前記傾斜ヨークに対向する対向面のうち磁束が流れる方向に対する幅が、前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む方向の厚みより大きく形成され、前記傾斜ヨークが、前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、前記コイルの励磁により前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されるものであってもよい。
【０００９】
さらにこの走行電磁石は、コ字型または略コ字型に形成されるヨークと前記ヨークの中央部に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークの両腕間に配設されかつ前記コイルの励磁により前記ヨークに発生する磁束の前記ヨークの両腕間に流れる方向に対して直角方向に配設される傾斜面を有する傾斜ヨークと、を備えて構成される走行電磁石であって、前記傾斜ヨークが、前記傾斜ヨークの下面側に形成される傾斜面を有するプレート状に形成され、前記ヨークの１つの腕の前記傾斜ヨークに対向する面のうち磁束が流れる方向に対する幅が前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む厚みの方向より大きく形成され、前記傾斜ヨークが、前記ヨーク体あるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成され、前記コイルの励磁により前記ヨーク体と前記傾斜ヨークのいずれかが移動可能に構成されるものであってもよい。
【００１０】
また好ましくは、前記ヨークの前記傾斜ヨークと対向する面の両側にそれぞれ車輪が取着され、前記車輪が前記傾斜ヨークと転がり接触をするように構成されるものであれば良い。
【００１１】
さらに、前記傾斜ヨークが渦巻状に形成され、その中心に対して回転可能であり、さらに、中心から先端方向に細くなるように形成されるものであればなお好ましい。
【００１２】
また、前記ヨーク体がお互いに対向するように２個配設されるとともに前記２個のヨーク体が連結手段で連結され、前記２個のヨーク体間に前記傾斜ヨークが非磁性体を挟んでお互いに傾斜面を対向するように配設されるものであればなお好ましい。
【００１３】
さらに、前記連結手段が、前記ヨークの前記傾斜ヨークの対向する面の両側に配設される車輪を有し前記車輪が前記傾斜ヨークと転がり接触をするように構成されるものであれば良い。
【００１４】
また、前記傾斜ヨークのお互いに対向する傾斜面が同方向に配設されるものであってもよい。
【００１５】
また、前記傾斜ヨークのお互いに対向する傾斜面が逆方向に配設されるものであってもよい。
【００１６】
またこの走行電磁石は、筒状に形成されるヨークと前記ヨーク内に巻回されるコイルとを備えて構成されるヨーク体と、前記ヨークの中空部に摺動可能に貫通され内部にテーパ穴を有するテーパヨークと、を備えて構成され、前記ヨークの前記テーパヨークに対向する一方の内周表面積が、前記テーパヨークの前記ヨークとの対向する面の位置における前記テーパヨークの円筒縦断面積より大きく形成され、前記コイルが励磁されることによって前記ヨーク体と前記テーパヨークのいずれかが移動可能に構成されるものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、走行電磁石体Ｓ１の基本的な構造を示すものであり、コ字型に形成される磁性体のヨーク１の中央部にコイル２が巻回されている。コ字型ヨークの両腕部１ａ、１ａの下端部から僅かに離れて、両腕部１ａ、１ａの下端に平行に磁性体の傾斜ヨーク３が配設されている。つまり、傾斜ヨーク３は、コイル２が励磁された時にヨーク１の両腕部１ａ、１ａ間に流れる磁束に対して、磁束の流れる方向と平行に配設されることになる。
【００１９】
傾斜ヨーク３はヨーク１の両腕部１ａ、１ａの両外側に突出するように配設され、傾斜ヨーク３のヨーク１側と対する側に、適宜な傾斜面３ａが形成されるプレート状に形成されている。そして、ヨークの両腕１ａ、１ａの傾斜ヨーク３との対向する面の幅方向の厚みＷは傾斜ヨークの最大厚みＴより大きくなるように形成されている。
【００２０】
コイル２が励磁されると、ヨーク１と傾斜ヨーク間３に磁束が発生する。磁力Ｆは
Ｆ＝ΔＷｍ／ΔＸ＝ＮＩΔΦ／ΔＸ
ΔＷｍ：磁気エネルギの微少変化量
ΔＸ：位置の微少変化量
Ｎ：コイル巻き数
Ｉ：電流値
ΔΦ：磁束の微少変化量
で表される。従って力は磁束の増加する方向へ作用し、傾斜ヨーク３の厚くなる方向に磁束が増加し磁気エネルギも増加するため、コイル２が巻回されたヨーク１（以下、ヨーク体４という）は傾斜ヨーク３に対して図中右方向に移動しようとする。
【００２１】
この状態で、傾斜ヨーク３が図示しない機台に固定され、ヨーク１が傾斜ヨーク３に接触しないように機台に摺動可能に支持されていれば、ヨーク１が右方向に移動する。そして、ヨーク１の左側にコイルばねが左方向に付勢するように配設されていれば、コイルの励磁が解除された段階で左方向に復帰される。
【００２２】
図２に示される走行電磁石体Ｓ２は、図１における走行電磁石体Ｓ１のヨーク１の両側に車輪５が配設されて構成されている。車輪５は車輪５の軸５ａがヨーク１に支持板６で支持され、傾斜ヨーク３の上面に転がり接触するように摺動可能に配置される。この場合では、コイル２が巻回され車輪５が配設されたヨーク１（以下、ヨーク体４０という）とは傾斜ヨーク３に対して摩擦抵抗が小さいので、図示しない機台に移動方向にガイドされているだけでよい。
【００２３】
図３に示される走行電磁石体Ｓ３は、図２におけるヨーク体４０をお互いに対向するように上下に２個配設し、２個のヨーク体４０間に傾斜ヨーク３をお互いの傾斜面３ａを対向して配設するように構成されている。そして、傾斜ヨーク３の傾斜面３ａは逆方向になるように配置され、傾斜ヨーク３の間に形成される隙間に非磁性体７が埋設される。そして、お互いに対向する上下の車輪５間に連結部材８が連結される。
【００２４】
この場合では、お互いの車輪５どうしを接続部材８により接続しているので、ヨーク１と傾斜ヨーク３との上下の吸着力がキャンセルされて移動方向の推力が増し、ヨーク体４０の移動が容易になる。
【００２５】
図４に示される走行電磁石体Ｓ４は、図３における２個の傾斜ヨーク３の傾斜面３ａを同方向に配列し、傾斜ヨーク３間には非磁性体９が埋設されているものであり、他の構成は図３と同様である。
【００２６】
この場合では、図中上側のコイル２Ａと下側のコイル２Ｂを交互に励磁する。上側の傾斜ヨーク３Ａと下側の傾斜ヨーク３Ｂとの組み合わせである二重ヨーク３Ｃが図示しない機台に固定された場合では、上側のコイル２Ａが励磁され、下側のコイル２Ｂが励磁解除されていれば、ヨーク体４０は右側に移動され、上側のコイル２Ａが励磁解除され、下側のコイル２Ｂが励磁されていれば、ヨーク体４０は左側に移動され、これが連続して行なわれてヨーク体４０の連続する往復運動が可能になる。
【００２７】
また、逆にヨーク体４０が図示しない機台に固定されるように配設すれば、二重ヨーク３Ｃが往復運動することができる。
【００２８】
図５（ａ）に示される走行電磁石体Ｓ５は、略コ字型の磁性体ヨーク１１の中央部にコイル１２が巻回され、ヨーク１１の両腕から内側に屈折されて形成されるヨーク端部１１ａ、１１ａの間に空間部１１ｂが形成されて構成されている。コイル１２が励磁されるとヨーク端部１１ａ、１１ａを結ぶ方向に磁束が発生し、磁束が流れる方向に対して直角方向に、磁性体の傾斜ヨーク１３が空間部１１ｂ内に遊嵌される。そして、傾斜ヨーク１３は、図５（ｂ）に示されるように、左から右方向に向かって細くなるような傾斜面１３ａが傾斜ヨーク１３の下面に形成される。そして、ヨーク端部１１ａの厚みＷ１は傾斜ヨーク１３の最大厚みＴ１より大きく形成されている。
【００２９】
なお、傾斜ヨーク１３は、ヨーク端部１１ａ間に形成される空間部１１ｂの略中央位置にあるのが望ましい。また、図５（ｃ）は、図５（ａ）の底面図を示している。
【００３０】
このように構成された走行電磁石体Ｓ５は、傾斜ヨーク１３が図示しない機台に固定されていれば、コイル１２が巻回されたヨーク１３（以下、ヨーク体５０という）は、図５（ｂ）中、左方向に移動される。右方向に付勢するコイルばねを配設すれば、コイル１２が励磁解除された時にヨーク体５０は右方向に復帰される。
【００３１】
図６に示される走行電磁石体Ｓ６は、図５の走行電磁石体Ｓ５のヨーク両端部１１ａ、１１ａの両側に支持部材１６を車輪１５の軸部１５ａに取り付けて構成するものであり、車輪１５は、傾斜ヨーク１３の側面に転がり接触するように摺動可能に取り付けられる。この場合、車輪１５は、一体のヨーク１１に支持部材１６を介して取り付けられているので、傾斜ヨーク１３に対向する車輪１５、１５間には特に連結部材を配設していないが、必要によっては、配設するようにしてもよい。そして、車輪１５を取り付けた場合の効果は走行電磁石Ｓ３と同様である。
【００３２】
図７に示される電磁石体Ｓ７は、図５、図６における電磁石体Ｓ５、Ｓ６の変形であり、傾斜ヨーク２３が渦巻型に形成され、傾斜ヨーク２３の側面がコイル２２に巻回されるヨーク２１の両端部２１ａ、２１ａ間に挟まれるように構成されている。そして、渦巻状に形成される傾斜ヨーク２３は、ヨーク２３の中心部２３ａを中心として回転可能に構成され、中心部２３ａから先端部２３ｂ方向に向かって次第に細くなるように傾斜ヨーク２３の内側面に傾斜面２３ｃが形成される。そして、図６の走行電磁石Ｓ６のように、傾斜ヨーク２３の側面に転がり接触するように、ヨーク２１の両端部２１ａの外側に、ヨーク２３の中心部２３ａに軸方向が向かうように、車輪２５が摺動可能に配設される。
【００３３】
この走行電磁石Ｓ７の場合は、コイル２２が巻回され車輪２５が取り付けられたヨーク２１（以下、ヨーク体５１という）が図示しない機台に固定され、コイルが励磁されることによって、傾斜ヨーク２３が時計方向に回転する。そして、傾斜ヨーク２３に反時計方向に付勢するばねを取り付ければ、コイル２２の励磁が解除された時に傾斜ヨーク２３は復帰する。
【００３４】
この場合も、傾斜ヨーク２３を機台に固定し、ヨーク体５１を回転するように機台にガイド支持させれば、ヨーク体５１は、図中、反時計方向に所定角度回転することもできる。
【００３５】
図８（ａ）、（ｂ）に示される走行電磁石Ｓ８は、中空状に形成される円筒ヨーク３１内にコイル３２が巻回されている。円筒ヨーク３１の中空部に円柱形のテーパヨーク３３が非磁性体摺動軸受け３５を介して摺動可能に嵌合されている。非磁性体摺動軸受け３５は、円筒ヨーク３１のコイル３２の両側に形成される壁部３１ａ、３１ａの内周面に固着され、テーパヨーク３３は円筒ヨーク３１を貫通するように構成される。また、テーパヨーク３３内は、図８（ａ）中、右方向に向かって大径になるようなテーパ穴３３ａが形成されている。そして、円筒ヨーク３１の壁部３１ａの一方の内周面の表面積Ｗ２が、テーパヨーク３３の円筒ヨーク壁部３１ａの幅内で対向する最大縦断面積Ｔ２より大きく形成されている。なお、本実施の形態においてはテーパ穴３３ａは空間に形成されるが、非磁性体を埋設するようにしてもよい。
【００３６】
このように構成された走行電磁石Ｓ８は、図示しない機台にテーパヨークを固定した場合、コイル３２が励磁されていれば、コイル３２が巻回されたヨーク３１（以下、ヨーク体６０という）は、図５（ａ）中、左方向に移動する。そして、右方向に付勢するばねをヨーク体６０に配設すれば、コイル３２が励磁解除された時に左方向に移動復帰される。
【００３７】
また、ヨーク体６０が機台に固定されるように配置すれば、コイル３２の励磁によりテーパヨーク３３は右方向に移動される。
【００３８】
上記のように構成された走行電磁石Ｓ１〜Ｓ８は、例えば、移動するヨーク体あるいは傾斜ヨークまたはテーパヨークに搬送用ハンド等を配設することによって、それぞれのワークを所定位置に搬送することができる。特に、エア源のない工場で、長ストロークが必要な搬送装置あるいはロボットや他の設備機械に使用されたりするのに都合がよい。そして、それぞれの仕様に基づいて適宜使用されればよい。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように、本発明の走行電磁石によれば、走行電磁石は、コイルと前記コイルが巻回されるヨークとを備えて構成されるヨーク体と、傾斜面を有する傾斜ワークが前記ヨーク体に対向するように配設されることによって、前記ヨークと前記傾斜ヨークに磁束が流れるように構成されている。そして、前記ヨークの前記傾斜ヨークに対向する対向面のうち磁束が流れる方向に対する幅が、前記傾斜ヨークの前記ヨークの対向面の位置における前記傾斜ヨークの傾斜面を含む方向の厚みより大きく形成され、また前記傾斜ヨークが、前記ヨークあるいは前記傾斜ヨークの移動方向において、前記ヨークの対向面より両側に延設されるように構成されている。そのため、コイルが励磁されると、前記ヨーク体あるいは傾斜ヨークのいずれかが傾斜ヨークの厚みの大きくなる方向にお互いが近づくように移動することができる。そのため、簡単な構造で、長ストロークの必要な搬送装置に使用することができる。
【００４０】
また、前記ヨーク体の両側に車輪を取り付け、前記傾斜ヨークに転がり接触するように配設したり、前記走行電磁石をお互いに対向するように２個配設することによって、前記ヨーク体と前記傾斜ヨークの摺動をスムーズに行なうことができる。さらに前記傾斜ヨークを渦巻状に形成し、その中心で回転すれば、ワークを回転して搬送することもでき、さまざまな対応が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による走行電磁石の基本構造を示す図
【図２】図１の走行電磁石に車輪を取り付ける形態を示す図
【図３】図２の走行電磁石を２個配設する形態を示す図
【図４】図３に置ける別の形態を示す図
【図５】本発明の別の形態による走行電磁石を示す図
【図６】図５の走行電磁石に車輪を取り付ける形態を示す図
【図７】本発明の別の形態による走行電磁石を示す図
【図８】本発明の別の形態による走行電磁石を示す図
【図９】一般的な電磁石の各種の例を示す図
【図１０】従来の電磁石
【符号の説明】
１、１１、２１…ヨーク
２、１２、２２、３２…コイル
３、１３、２３…傾斜ヨーク
４、４０、５０、５１、６０…ヨーク体
５、１５…車輪
８…連結部材
３１…円筒ヨーク
３３…テーパヨーク
Ｓ１〜Ｓ８…走行電磁石
【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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