(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ相巻線を施す複数の第１スロットとＢ相巻線を施す複数の第２スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた電動機であって、
前記固定子鉄心は、
内周側に前記Ａ相巻線を施す前記第１スロットを円環状に設け、
前記第１スロットの外周側に前記Ｂ相巻線を施す前記第２スロットを円環状に設け、
軸方向上下から挟み込むように上下一対のインシュレータ（インシュレータＡ、インシュレータＢ）を装着し、
このインシュレータは、
それぞれ合成樹脂からなり、
回転軸に直交する面で構成される基部と、
前記第１スロット及び前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した複数の筒状の壁部で構成され、
前記外周側の前記第２スロットに対応して設けられた各壁部は、
前記基部からの高さが違う３種類の第１壁部、第２壁部、第３壁部とで構成され、
前記インシュレータＡの最も高い第１壁部と前記インシュレータＢの最も低い第３壁部とを対向させ、
前記インシュレータＡの第２壁部と前記インシュレータＢの第２壁部とを対向させ、
前記インシュレータＡの最も低い第３壁部と前記インシュレータＢの最も高い第１壁部とを対向させて前記固定子鉄心に装着され
前記内周側の前記第１スロットに対応して設けられた全ての壁部は、
前記第１壁部よりも前記基部からの高さが低く構成された電動機。
【請求項２】
前記固定子鉄心の前記第１スロットの内周側に位置決め用の小孔を設け、
前記インシュレータには、前記小孔に嵌合する位置決め用の突起を設けた請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記第１壁部、前記第３壁部をそれぞれ少なくとも３箇所設けた請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記第２壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの約１／２とし、
前記第１壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの１／２よりも高く、
前記第３壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの１／２よりも低い請求項１〜３のいずれかひとつに記載の電動機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかひとつに記載の電動機を搭載した天井扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の歯部が放射状に配設された固定子鉄心と、これを軸方向上下から挟みこむように装着された上下一対のインシュレータを備えた構成の電動機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動機においては、一体型の固定子鉄心に適当な絶縁処理を施し、同心円状に２相の巻線を巻装する方法をとっている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その電動機について、図９から図１２を参照しながら説明する。
【０００４】
図に示すように、固定子鉄心１００は中心に中空軸を保持する孔１０１を有し、その外周近傍に複数の第１歯部１０２とこの第１歯部１０２から外周方向に二股に延設する第２歯部１０３とで構成されている。この第１歯部１０２と第２歯部１０３によって、Ａ相巻線１０９が巻装される第１スロット１０４と、Ｂ相巻線１１０が巻装される第２スロット１０５が形成されている。
【０００５】
巻線（Ａ相巻線１０９、Ｂ相巻線１１０）と固定子鉄心１００との電気絶縁を行うために、図１１、図１２のように、予めインシュレータ１１１ａ、１１１ｂを軸方向から挟み込むようにして固定子鉄心１００に装着している。そして、このＡ相巻線１０９とＢ相巻線１１０は、インシュレータ１１１ａ、１１１ｂで絶縁された第１歯部１０２と第２歯部１０３に巻装される。
【０００６】
こうしたインシュレータ１１１ａ、１１１ｂは、例えば絶縁性の樹脂材にて成形されており、第１スロット１０４で分割した複数個からなり、軸方向から装着し第１スロット１０４および第２スロット１０５の内部で重ね合わせる構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−７１９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、このような従来の電動機では、以下のような課題を有している。
【０００９】
図示していないが、スロット壁面で分割した複数個からなる分割型のインシュレータにおいては、巻装された巻線と固定子鉄心の空間絶縁距離を確保するために、上下インシュレータをスロット内壁部で回転軸方向に重ね合わせるだけでなく、周方向に隣り合うインシュレータの接合部についても所定の寸法だけ重ね合わせる必要がある。
【００１０】
また、図１１に示した従来例では、インシュレータ１１１ａ、１１１ｂは第１スロット１０４の内壁部にて周方向に重ね合わせる構造１２３を有しており、スロット内壁部の樹脂肉厚が厚くなり、巻線（Ａ相巻線１０９、Ｂ相巻線１１０）が巻装されるスロット面積が狭くなるため、巻線（Ａ相巻線１０９、Ｂ相巻線１１０）の周長が長くなってしまう。結果的に、巻線の電気抵抗が増加することになり、電動機の効率が低下する。また、部品点数が多くなることで組立工数が増大してしまう。
【００１１】
また、これを解決するために、インシュレータを円環状に成形し上下一対として重ね合わせる方法が考えられる。しかしながら、スロットに挿入する際に、軸方向に延出した壁部の高さが均一に揃えられているため、第１スロット１０４及び第２スロット１０５に同時に挿入する必要があり、固定子鉄心に対するインシュレータの位置決め精度を上げることが非常に困難となり、挿入及び嵌合の作業が充分円滑には行なわれない。
【００１２】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、絶縁性能を十分確保しつつ、インシュレータの挿入作業性と嵌合作業性を向上することができ、省電力化と生産コストの低減が可能な電動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】
【００１３】
本発明の電動機は、
Ａ相巻線を施す複数の第１スロットとＢ相巻線を施す複数の第２スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた電動機であって、
前記固定子鉄心は、
内周側に前記Ａ相巻線を施す前記第１スロットを円環状に設け、
前記第１スロットの外周側に前記Ｂ相巻線を施す前記第２スロットを円環状に設け、
軸方向上下から挟み込むように上下一対のインシュレータ（インシュレータＡ、インシュレータＢ）を装着し、
このインシュレータは、
それぞれ合成樹脂からなり、
回転軸に直交する面で構成される基部と、
前記第１スロット及び前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した複数の筒状の壁部で構成され、
前記外周側の前記第２スロットに対応して設けられた各壁部は、
前記基部からの高さが違う３種類の第１壁部、第２壁部、第３壁部とで構成され、
前記インシュレータＡの最も高い第１壁部と前記インシュレータＢの最も低い第３壁部とを対向させ、
前記インシュレータＡの第２壁部と前記インシュレータＢの第２壁部とを対向させ、
前記インシュレータＡの最も低い第３壁部と前記インシュレータＢの最も高い第１壁部とを対向させて前記固定子鉄心に装着され
前記内周側の前記第１スロットに対応して設けられた全ての壁部は、
前記第１壁部よりも前記基部からの高さが低く構成されたものである。
【００１４】
この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するとき、基部に対して最も高い第１壁部を第１スロットまたは第２スロットに挿入すると、インシュレータの位置決めが完了することになる。そして、残りの第２壁部、第３壁部を第１スロットまたは第２スロットに挿入することによって、容易にインシュレータの装着が行なわれることになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電動機によれば、このインシュレータは、回転軸に直交する面で構成される基部と、前記第１スロット、前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の複数の壁部で構成され、この複数の壁部は、前記基部からの高さが違う３種類の第１壁部、第２壁部、第３壁部とで構成され、前記インシュレータを固定子鉄心に装着するときは、前記インシュレータＡの最も高い第１壁部と前記インシュレータＢの最も低い第３壁部とを対向させ、前記インシュレータＡの第２壁部と前記インシュレータＢの第２壁部とを対向させ、前記インシュレータＡの最も低い第３壁部と前記インシュレータＢの最も高い第１壁部とを対向させて行なうため、挿入が容易となりインシュレータの損壊を防止し品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における電動機を搭載した天井扇を示す全体構成図
【図２】同電動機の全体構成を示す断面図
【図３】同電動機の固定子を示す部分破断の断面図
【図４】同電動機の固定子の分解斜視図
【図５】同電動機のインシュレータＡを固定子鉄心側から見た状態の斜視図
【図６】同電動機のインシュレータＢを固定子鉄心側から見た状態の斜視図
【図７】同電動機の（ａ）インシュレータＡの壁部部分の断面図、（ｂ）インシュレータＢの壁部部分の断面図
【図８】同電動機のインシュレータＡ及びインシュレータＢの嵌合状態を示すＤ−Ｄ断面図
【図９】従来の電動機の固定子鉄心を示す平面図
【図１０】同電動機の巻線の巻装を完了した固定子の平面図
【図１１】同電動機の分割型インシュレータの斜視図
【図１２】同電動機の分割型インシュレータの周方向接合部を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の電動機は、Ａ相巻線を施す複数の第１スロットとＢ相巻線を施す複数の第２スロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心の側面に対向して回転可能に取り付けられた回転子を備えた電動機であって、
前記固定子鉄心には、軸方向上下から挟み込むように上下一対のインシュレータ（インシュレータＡ、インシュレータＢ）を装着し、このインシュレータは、  回転軸に直交する面で構成される基部と、  前記第１スロット、前記第２スロットの壁面を覆うように前記基部から回転軸方向に延出した筒状の複数の壁部で構成され、この複数の壁部は、前記基部からの高さが違う３種類の第１壁部、第２壁部、第３壁部とで構成され、前記インシュレータは、  前記インシュレータＡの最も高い第１壁部と前記インシュレータＢの最も低い第３壁部とを対向させ、  前記インシュレータＡの第２壁部と前記インシュレータＢの第２壁部とを対向させ、  前記インシュレータＡの最も低い第３壁部と前記インシュレータＢの最も高い第１壁部とを対向させて前記固定子鉄心に装着するものである。
【００１８】
この手段により、インシュレータを固定子鉄心に装着するときには、基部からの高さの高い第１壁部をまず固定子鉄心のスロット（第１スロットまたは第２スロット）に挿入して、位置決めすることになる。すなわち、全ての壁部を一度にスロットに挿入する必要が無く、位置決めしてから第２壁部、第３壁部をスロットに挿入するので、インシュレータの装着が容易になり、組立作業性が向上する。
【００１９】
また、前記固定子鉄心は、内周側にＡ相巻線を施す前記第１スロットを円環状に設け、前記第１スロットの外周側にＢ相巻線を施す前記第２スロットを設けたものである。このように、スロットを内外周に二重に設け、スロット数を多くした構成なので、壁部を高くした本願のインシュレータは、固定子鉄心に挿入しやすいものとなる。
【００２０】
また、前記第１壁部、前記第３壁部をそれぞれ少なくとも３箇所設けたことにより、インシュレータの位置決めを平面で確保し、装着が容易になる。
【００２１】
また、前記第２スロットに対応する壁部の一部を、前記第１壁部、前記第３壁部としたことにより、外周側の第２スロットに対し、最初に挿入する第１壁部の位置決めを行なうので、目視しながら挿入位置を確認できる。
【００２２】
また、前記第２壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの約１／２とし、前記第１壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの１／２よりも高く、前記第３壁部の前記基部からの高さは、前記固定子鉄心の軸方向の厚さの１／２よりも低いという構成により、インシュレータＡとインシュレータＢとを同じ構成にすることが出来る。
【００２３】
また、前記固定子鉄心には、位置決め用の小孔を設け、前記インシュレータには、前記小孔に嵌合する位置決め用の突起を設けたので、インシュレータＡ、インシュレータＢとの突合せが容易に行なえる。
【００２４】
また、前記小孔は、前記第１スロットの内周側に設けたので、巻線の障害になったり、回転子に影響を与えるというようなことがなく、位置決めをすることができる。
【００２５】
また、前記インシュレータＡ、前記インシュレータＢは、それぞれ円環状に一体成形された合成樹脂からなるものである。この手段により、スロット壁面で分割した複数個からなる分割型インシュレータでは必要となる、周方向に隣り合うインシュレータ接合部を重ね合わせる構造が不要となるため、スロット面積を広く、巻線の周長を短縮し、巻線の電気抵抗を小さくでき、電動機の効率を向上することが可能であり、また部品点数を低減することができる。
【００２６】
このような電動機は、天井扇に用いられるような、極数の多い大型の外転型電動機に適している。すなわち、天井扇では、羽根径の大きなプロペラ型羽根車を用いるため、大きなトルクが必要となり、極数を多くしている。そのため、スロット数が多く、本願のようなインシュレータを用いた電動機が適しているのである。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の電動機を搭載した天井扇の側面図を示したものである。この天井扇１は、天井に取り付けられる扇風機であり、シーリングファンとも呼ばれ、駆動源として電動機２が利用される。支柱４は、天井に下向きに固定され、その支柱４には、中空軸６が接続されて、その先端に羽根３を備えた電動機２が取り付けられている。電動機２は本体カバー５と上部カバー１１とで覆われている。
【００２９】
図２は電動機２の全体構成を示す断面図である。この電動機２は、外転型のコンデンサ誘導電動機であり、中空軸６には、上下一対のインシュレータ７（インシュレータＡ７ａ、インシュレータＢ７ｂ）を介し、Ａ相巻線８（内側コイル）、Ｂ相巻線９（外側コイル）を施した固定子鉄心１６が固定されている。この固定子鉄心１６の周囲に空隙を介し、中空軸６を中心として回転子鉄心１７が配設されている。そして、回転子鉄心１７は、回転子カバー１２に圧入保持されて、外転型の回転子としている。また、回転子カバー１２及び上部カバー１１には、軸受ハウジング部１３ａ・１３ｂが設けられ、軸受部１４ａ・１４ｂを介して中空軸６に回転可能に取り付けられている。
【００３０】
図３は、電動機２の固定子を示す部分破断の断面図であり、図４は、電動機２の固定子の分解斜視図である。固定子鉄心１６は複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層したものからなり、その中心部に中空軸６を圧入保持する中心孔２１を有し、この中心孔２１の外周側に等間隔で放射状に位置してＡ相巻線８を巻装する第１歯部２２と、この第１歯部２２から更に外周方向に二股に延設してＢ相巻線９を巻装する第２歯部２３とを形成してなる。また、隣り合う第１歯部２２によって、第１スロット２４が形成され、二股に延設した第２歯部２３の間に第２スロット２５が形成されている。固定子鉄心１６とそれぞれの巻線の絶縁には樹脂成型品からなるインシュレータ７（インシュレータＡ７ａ、インシュレータＢ７ｂ）を介した構成とする。
【００３１】
次に、図５〜８を用いて、本願の最も特徴的な部分、インシュレータ７の構造を説明する。
【００３２】
図５は、インシュレータＡ７ａを固定子鉄心１６側から見た状態の斜視図である。インシュレータＡ７ａは、合成樹脂によって一体成形されたものであり、固定子鉄心１６の下面に当接する円環状の基部３０と、更にそこから第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面を覆うように回転軸方向に延出した筒状の壁部Ａ３２、壁部Ｂ３３を有している。すなわち、壁部Ａ３２は、内周側の第１スロット２４に挿入され、壁部Ｂ３３は、外周側の第２スロット２５に挿入される。さらに、壁部Ｂ３３は、基部３０からの軸方向の高さが異なる第１壁部Ｂ３３ａ、第２壁部Ｂ３３ｂ、第３壁部Ｂ３３ｃとで構成されている。すなわち、基部３０からの高さは、第１壁部Ｂ３３ａよりも第２壁部Ｂ３３ｂが低く、第２壁部Ｂ３３ｂよりも第３壁部Ｂ３３ｃが低くなっている。基部３０には、内周側に突出した部分を設け、位置決め突起３１が固定子鉄心１６側に突き出して設けられている。
【００３３】
図６は、インシュレータＢ７ｂを固定子鉄心１６側から見た状態の斜視図である。インシュレータＢ７ｂは、ほぼインシュレータＡ７ａと同じ形状である。すなわち、インシュレータＢ７ｂは、合成樹脂によって一体成形されたものであり、固定子鉄心１６の上面に当接する円環状の基部４０と、更にそこから第１スロット２４及び第２スロット２５の壁面を覆うように回転軸方向に延出した筒状の壁部Ａ４２、壁部Ｂ４３を有している。すなわち、壁部Ａ４２は、内周側の第１スロット２４に挿入され、壁部Ｂ４３は、外周側の第２スロット２５に挿入される。さらに、壁部Ｂ４３は、基部４０からの軸方向の高さが異なる第１壁部Ｂ４３ａ、第２壁部Ｂ４３ｂ、第３壁部Ｂ４３ｃとで構成されている。すなわち、基部４０からの高さは、第１壁部Ｂ４３ａよりも第２壁部Ｂ４３ｂが低く、第２壁部Ｂ４３ｂよりも第３壁部Ｂ４３ｃが低くなっている。基部４０には、内周側に突出した部分を設け、位置決め突起４１が固定子鉄心１６側に突き出して設けられている。
【００３４】
図７は、インシュレータＡ７ａの壁部Ａ３２、壁部Ｂ３３部分の模式断面、及びインシュレータＢ７ｂの壁部Ａ４２、壁部Ｂ４３部分の模式断面図である。この図面においては、わかり易いように固定子鉄心１６を省略して描いてある。また、壁部Ａ３２と壁部Ｂ３３、壁部Ａ４２と壁部Ｂ４３は、径方向に違う位置であるが、簡略化のため同一平面状に描いてある。さらに、壁部Ａ３２、壁部Ｂ３３、壁部Ａ４２および壁部Ｂ４３は、円環状に並んでいるが、これを開いて平面状に描いたものである。
【００３５】
なお、ここでは、Ａ相巻線８およびＢ相巻線９は図示していない。インシュレータＡ７ａ及びインシュレータＢ７ｂは、固定子鉄心１６に回転軸方向から装着される。
【００３６】
図７で示すように、第１壁部Ｂ３３ａと第３壁部Ｂ４３ｃとが向かい合い、同様に、第２壁部Ｂ３３ｂと第２壁部Ｂ４３ｂ、第３壁部Ｂ３３ｃと第１壁部Ｂ４３ａが向かい合っている。このような状態で固定子鉄心１６に装着すると、図８に示すように、インシュレータＡ７ａの高さの高い第１壁部Ｂ３３ａは、インシュレータＢ７ｂの高さの低い第３壁部Ｂ４３ｃと固定子鉄心１６の同じ第２スロット２５に装着される。同様に、インシュレータＡ７ａの第２壁部Ｂ３３ｂは、インシュレータＢ７ｂの第２壁部Ｂ４３ｂと同じ第２スロット２５に装着される。また、インシュレータＡ７ａの高さの低い第３壁部Ｂ３３ｃは、インシュレータＢ７ｂの高さの高い第１壁部Ｂ４３ａと同じ第２スロット２５に装着される。
【００３７】
一方、内周側の壁部Ａ３２、壁部Ａ４２は、固定子鉄心１６の内周側の第１スロット２４に装着される。
【００３８】
ここで、同じスロット（第１スロット２４、第２スロット２５）に挿入された壁部Ａ３２と壁部Ａ４２、壁部Ｂ３３と壁部Ｂ４３それぞれの頂部は、所定の長さ分だけ重なるように形成されている。図８では、インシュレータＡ７ａ側が内側になるようにしている。
【００３９】
また、位置決め突起３１、位置決め突起４１は、図４で示す位置決め孔２６に挿入されることになる。
【００４０】
次に、インシュレータＡ７ａの装着を説明する。まず、位置決め突起３１と位置決め孔２６とが対応するようにインシュレータＡ７ａを固定子鉄心１６にあてがう。そして、インシュレータＡ７ａは、第１壁部Ｂ３３ａから順次挿入が開始される。第１壁部Ｂ３３ａの先端が第２スロット２５に挿入されると、次には、第２壁部Ｂ３３ｂを第２スロット２５に挿入する。そして、第３壁部Ｂ３３ｃを第２スロット２５に挿入し、最後に、位置決め突起３１を位置決め孔２６に嵌めこんでインシュレータＡ７ａの装着が完了する。インシュレータＢ７ｂについても同様に装着作業を行なう。
【００４１】
装着後には、上述の通り、壁部Ａ３２と壁部Ａ４２、壁部Ｂ３３と壁部Ｂ４３それぞれの頂部が、所定の長さ分だけ重なることになる。この状態で巻線作業を行なうのである。
【００４２】
このように本発明の実施の形態１における電動機２によれば、高さの高い第１壁部Ｂ３３ａ、第１壁部Ｂ４３ａが最初に第２スロット２５に最初に挿入されるため、挿入が容易となり組立作業性が向上する。
【００４３】
また、高い壁部（第１壁部Ｂ３３ａ、第１壁部Ｂ４３ａ）は、外周側のみに設けられているため、目視確認での作業がしやすくなっている。
【００４４】
また、高い壁部（第１壁部Ｂ３３ａ、第１壁部Ｂ４３ａ）は、１つのインシュレータ（インシュレータＡ７ａ、インシュレータＢ７ｂ）に３箇所設けると良い。このような構成により、固定子鉄心１６にあてがう際、平面で位置決めが出来、容易にインシュレータの装着が出来ることになる。
【００４５】
また、第２壁部Ｂ３３ｂ、第２壁部Ｂ４３ｂの基部３０、基部４０からの高さは、固定子鉄心１６の軸方向の厚さの約１／２とする。そして、高い壁部（第１壁部Ｂ３３ａ、第１壁部Ｂ４３ａ）の基部３０、基部４０からの高さは、固定子鉄心１６の軸方向の厚さの１／２よりも高くする。また、低い壁部（第３壁部Ｂ３３ｃ、第３壁部Ｂ４３ｃ）の基部３０、基部４０からの高さは、固定子鉄心１６の軸方向の厚さの１／２よりも低くしている。このような構成により、インシュレータＡ７ａとインシュレータＢ７ｂとは同じ構成となる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、壁部Ｂ３３と壁部Ｂ４３は、それぞれ３種類の高さのもので構成したが、３種類以上の高さで構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる電動機は、絶縁性能を十分確保しつつ、品質の向上、組立の容易化および合理化が可能であり、例えば、天井扇などの駆動用電動機に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１    天井扇
２    電動機
３    羽根
４    支柱
５    本体カバー
６    中空軸
７    インシュレータ
７ａ  インシュレータＡ
７ｂ  インシュレータＢ
１１    上部カバー
１２    回転子カバー
１６    固定子鉄心
１７    回転子鉄心
２２    第１歯部
２３    第２歯部
２４    第１スロット
２５    第２スロット
２６    位置決め孔
３０、４０  基部
３１、４１  位置決め突起
３２、４２  壁部Ａ
３３、４３  壁部Ｂ
３３ａ、４３ａ  第１壁部Ｂ
３３ｂ、４３ｂ  第２壁部Ｂ
３３ｃ、４３ｃ  第３壁部Ｂ
【図１】
0005987161.tif 000002
【図２】
0005987161.tif 000003
【図３】
0005987161.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005987161.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005987161.tif 000008
【図８】
0005987161.tif 000009
【図９】
0005987161.tif 000010
【図１０】
0005987161.tif 000011
【図１１】
0005987161.tif 000012
【図１２】
0005987161.tif 000013