(57)【要約】【課題】熱膨張量などの設定により、少なくとも一つの整流子片３４Ａが絶縁部材３５から浮き出て、異変をユーザが早めに察知でき、整流子片３４Ａが絶縁部材３５から離脱するのを防いで始動モータに二次的な影響を与える虞のないエンジン始動用のスタータを提供する。【解決手段】整流子３４のライザ３４ｃの外周部に、嵌合リング３８を圧入固定し、この嵌合リング３８の一部に外径方向に突出する突部３８ａを形成することにより、この突部３８ａと少なくとも一つの整流子片３４Ａのライザ３４ｃとの間に微少間隙Ｍを付与している。絶縁部材３５から浮き出た整流子片３４Ａは、嵌合リング３８の突部３８ａ内の微少間隙Ｍで拘束されるため、その整流子片３４Ａは絶縁部材３５から離脱せず、始動モータ内の電子回路上で接地することがなく、始動モータに二次的な影響を与える虞を解消する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子を有するアーマチャを内蔵し、前記整流子に接触するブラシを介して前記アーマチャに給電され、通電により回転力をエンジンに伝達するモータを備え、
前記整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置してなり、これら複数の整流子片のうちの少なくとも一つの整流子片は、前記モータへの連続通電時間が長引くにつれて、浮出し手段により他の整流子片よりも外方に浮き出て、前記モータの回転数を低減させて異変を知らせるように構成されたエンジン始動用のスタータであって、
前記アーマチャのコイル線が接続された前記整流子片のライザの外周部に嵌合リングを固定するとともに、この嵌合リングの一部に径方向に突出する突部を形成することにより、この突部と浮き出た整流子片の前記ライザとの間に微少間隙を付与したことを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記突部は、二つ以上の整流子片の前記ライザに跨がって前記微少間隙を形成していることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記嵌合リングは、外周部の一部を弧状に曲成することにより前記突部を形成し、前記ライザに対して固定し、前記少なくとも一つの整流子片の前記ライザと前記微少間隙を形成することを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項４】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記嵌合リングの前記突部を含む外周寸法は、前記モータの外形寸法よりも小に設定されていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項５】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記複数の整流子片のうち、前記少なくとも一つの整流子片に対応する位置決め片部を前記絶縁部材に設けていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項６】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記突部の径方向に沿う突出寸法が異なる複数の嵌合リングを前記ライザに対して交換可能に設けていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【請求項７】
請求項１に記載のエンジン始動用のスタータにおいて、前記浮出し手段は、前記絶縁部材に埋設されている部分の体積について、前記少なくとも一つの整流子片を前記他の整流子片よりも小さく設定することにより構成されていることを特徴とするエンジン始動用のスタータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、整流子片からなる整流子を有するアーマチャを内蔵したモータを備えたエンジン始動用のスタータに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の運転において、エンジン始動時、エンジンのかかりが悪い場合、スタータへの通電状態を持続することとなり、スタータに対する通電時間が長くなり過ぎると、モータの小型化が進んでいることもあって、モータの整流子が発熱してスタータに悪影響を与える虞がある。このため、モータへの通電状態が持続する場合、浮出し手段によりエンジンの回転数を大きく低下させ、スタータの異変をユーザに知らせてスタータへの悪影響を避けることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の浮出し手段において、複数の整流子片のうち、少なくとも一つの整流子片は、他の整流子片よりも絶縁部材に対する埋設部分の体積を小さく設定したものである。スタータにおけるモータへの通電時間が長くなると、絶縁部材に対する埋設部分の体積が小さい整流子片が、他の整流子片よりも多く発熱して熱膨張量が大きくなる。この時、発熱により熱膨張量が大きくなった整流子片が他の整流子片から外方に浮き出て、ブラシの摩耗量を大きくしてモータの出力を低下させる。これに伴い、エンジンの回転数が大幅に低下するので、スタータの異変をユーザが早めに察知することになり、スタータに対する通電時間を早期に解除して悪影響を与えないようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１５８８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発熱に起因する熱膨張量により絶縁部材から浮き出た整流子片は、回転に基づく遠心力を受けていることもあって、その発熱量や熱膨張量によっては、浮き出た整流子片が絶縁部材から離脱してモータ内の電気回路上での接地によりスタータに二次的な影響を及ぼす虞がある。
【０００５】
この発明の目的は、熱膨張量などの設定により、少なくとも一つの整流子片を絶縁部材から浮き出して、異変をユーザに察知させてスタータに対する通電時間を早期に解除して悪影響を与えないようにしながらも、浮き出た整流子片が絶縁部材から離脱するのを防いでスタータに二次的な影響を与える虞のないエンジン始動用のスタータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明におけるエンジン始動用のスタータでは、整流子を有するアーマチャを内蔵し、整流子に接触するブラシを介してアーマチャに給電され、通電により回転力をエンジンに伝達するモータを備えている。整流子は、絶縁部材に保持された複数の整流子片を等間隔に配置してなり、これら複数の整流子片のうちの少なくとも一つの整流子片は、モータへの連続通電時間が長引くにつれて、浮出し手段により他の整流子片よりも外方に浮き出て、モータの回転数を低減させて異変を知らせるように構成されている。
アーマチャのコイル線が接続された整流子片のライザの外周部に、嵌合リングを固定し、この嵌合リングの一部に径方向に突出する突部を形成することにより、この突部と浮き出た整流子片のライザとの間に微少間隙を付与している。
【０００７】
モータに対する連続通電時間が長くなると、浮出し手段により少なくとも一つの整流子片が絶縁部材から浮き出て、モータの回転数を低減して異変をユーザに早めに知らせる。このため、ユーザはモータに対する通電時間を早期に解除して悪影響を与えないようにすることができる。しかも、絶縁部材から浮き出た整流子片は、嵌合リングの突部内の微少間隙で拘束されるため、その整流子片は絶縁部材から離脱せず、モータ内の電子回路上で接地することがなく、モータに二次的な影響を与える虞を解消する。
【０００８】
請求項２の発明における突部は、二つ以上の整流子片のライザに跨がって微少間隙を形成している。二つ以上の整流子片のうち、いずれの整流子片が浮き出ても、モータの異変をユーザが早めに察知でき、その整流子片は絶縁部材から離脱せず、モータ内の電子回路上で接地することがなく、モータに二次的な影響を与える虞がなくなる。しかも、二つ以上の整流子片のうち、いずれの整流子片も浮き出るようにしているので、モータの異変をユーザに報知する確率が高くなり安全でもある。
【０００９】
請求項３の発明における嵌合リングは、外周部の一部を弧状に曲成することにより突部を形成し、ライザに対する固定時に少なくとも一つの整流子片のライザと微少間隙を形成する。
この場合、嵌合リングの外周部の一部を弧状に曲成していることから、浮き出る複数の整流子片が突部に対応するようになり、請求項２と同様な効果を奏することができる。また、嵌合リングをライザに固定する際、浮き出る整流子片のいずれかに突部が合うようにすれば良いので、突部の正確な位置決めが不要になり、固定作業が容易で迅速になる。
【００１０】
請求項４の発明における嵌合リングの突部を含む外周寸法は、モータの外形寸法よりも小に設定されている。
この場合、例えば嵌合リングの厚みを小さくすることにより、モータの体格を大きくしたりせず、他部品に形状変更を加えることなく、既存の空きスペースを有効利用して嵌合リングを取り付けることができる。
【００１１】
請求項５の発明において、複数の整流子片のうち、少なくとも一つの整流子片に対応する位置決め片部を絶縁部材に設けている。このため、位置決め片部に対応する位置に突部を合わせるようにして、ライザに対する嵌合リングの固定をすれば良いので、突部の位置決めを容易に行うことができる。
【００１２】
請求項６の発明において、突部の径方向に沿う突出寸法が異なる複数の嵌合リングをライザに対して交換可能に設けている。このため、突部の突出寸法が大きい嵌合リングを用いることにより、少なくとも一つの整流子片の浮き出る量が多くなり、この整流子片に対するブラシの摩耗が増加してモータの出力が低下する。これにより、エンジンの回転数が著しく低下し、スタータの異変をユーザが早期に察知し、スタータへの連続通電を早めに停止させることが可能となる。
【００１３】
請求項７の発明における浮出し手段は、絶縁部材に埋設されている部分の体積について、少なくとも一つの整流子片を他の整流子片よりも小さく設定することにより構成されている。
この浮出し手段により、スタータにおけるモータへの連続通電時間が長くなると、絶縁部材に対する埋設部分の体積が小さい整流子片が他の整流子片よりも多く発熱し、熱膨張量が大きくなる。多く発熱して熱膨張量の多い整流子片が他の整流子片より外方に浮き出て、ブラシの摩耗量を大きくしてモータの出力を低下させる。これに伴い、エンジンの回転数が大幅に低下するので、スタータの異変をユーザが早めに察知することになり、スタータに対する通電時間を早期に解除して悪影響を与えないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明のエンジン始動用のスタータにおいて、アーマチャのコイル線が接続された整流子片のライザの外周部に、突部を有する嵌合リングを固定し、この突部と少なくとも一つの整流子片のライザとの間に微少間隙を付与している。モータに対する連続通電時間が長くなると、浮出し手段により、少なくとも一つの整流子片が絶縁部材から浮き出て、モータの回転数を低減して異変をユーザに早めに知らせる。このため、ユーザはモータに対する通電時間を早期に解除して悪影響を与えないようにすることができる。しかも、絶縁部材から浮き出た整流子片は、嵌合リングの突部内の微少間隙で拘束されるため、その整流子片は絶縁部材から離脱せず、モータ内の電子回路上で接地することがなく、モータに対して二次的な影響を与える虞を解消する。
【実施例１】
【００１５】
この発明の実施例１を図１ないし図３に基づいて説明する。
この実施例１の始動用のスタータ１は、図１に示すように、回転力を発生させる始動モータ２と、この始動モータ２の回転を減速する遊星歯車減速装置Ｔと、アーマチャシャフト３０および遊星歯車減速装置Ｔを介して始動モータ２の回転力が一方向クラッチ６を介して伝達される出力軸３を有する。さらに、スタータ１は、出力軸３に対し、前端部（後述するリングギア２４側）に結合されるピニオン５を有している。
【００１６】
始動モータ２は、直流電動機であり、図示しないキースイッチにより、電磁クラッチ９に内蔵された接点が閉じられてアーマチャ２９が通電されて回転する。電磁クラッチ９は、軸方向に変位可能に設けられた周知のプランジャ７と、このプランジャ７を吸引力により変位させるソレノイド（図示せず）とを具備し、プランジャ７の変位に伴って始動モータ２の接点を開閉するとともに、その変位がレバー１０を介して一方向クラッチ６に伝えられる。
【００１７】
アーマチャ２９は、アーマチャシャフト３０に連結されたアーマチャコア３１を有し、アーマチャコア３１は、ステータ３２内に電機子コイル３３を巻回している。アーマチャシャフト３０の後端部（反ピニオン５側）には、整流子３４が設けられている。整流子３４は、複数の整流子片３４ａを樹脂製の絶縁部材３５に円筒状に保持させたもので、アーマチャシャフト３０の外周において周方向かつ同心的に配列されている。整流子片３４ａの円筒表面には、接続リード３６を介して給電されるブラシ３６ａが接触状態に配置され、整流子片３４ａの各ライザ３４ｃには、電機子コイル３３からのコイル線３７が接続されている。
【００１８】
図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、整流子片３４ａの内径部は、絶縁部材３５内に埋設されており、整流子片３４ａのうちの少なくとも一つ整流子片３４Ａの埋設体積は、他の整流子片３４ａのものよりも小に設定されている。すなわち、整流子片３４Ａを除く整流子片３４ａは、ダブテール部の両端に突起部Ｐを有しているが、整流子片３４Ａは突起部Ｐを有していない。整流子片３４Ａは、突起部Ｐを有していない分だけ体積が小さくなるので、自己の熱容量が小さくなり温度が速く上昇するようになっている。このため、突起部Ｐは、整流子片３４Ａの体積を減少させる浮出し手段を構成する。
【００１９】
整流子３４の各ライザ３４ｃの外周部には、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、径方向に突き出る突部３８ａを形成した樹脂製の嵌合リング３８が圧入固定されている。突部３８ａは整流子片３４Ａに対応し、この整流子片３４Ａとの間に微少間隙Ｍを形成している。
嵌合リング３８の突部３８ａを含む外周寸法（Ｄ）は、始動モータ２の外形寸法（Ｅ）よりも小に設定されている。この設定は、嵌合リング３８の厚み（ｔ）を小さくすることで可能となり、始動モータ２の体格を大きくせず、かつ他部品に形状変更を加えることなく、既存の空きスペースを有効利用して嵌合リング３８の取付けを行うことができる。
【００２０】
図１に示す遊星歯車減速装置Ｔは、ピニオン５側においてアーマチャ２９の回転軸１１に設けられたサンギア１２、このサンギア１２と噛合う遊星ギア１３、この遊星ギア１３に噛合するインターナルギア１４を有し、遊星ギア１３の公転運動がキャリア１５を介して出力軸３に伝達される。遊星ギア１３は、キャリア１５に圧入されたキャリアピン１６に対してベアリング１７を介して回転可能に支持されている。
【００２１】
出力軸３は、アーマチャ２９の回転軸１１と同軸上に配置され、後端部にキャリア１５が一体に設けられている。出力軸３には、一方向クラッチ６を結合するヘリカルスプライン３ａが設けられている。
一方向クラッチ６は、ヘリカルスプライン３ａを介して出力軸３の回転が伝達されるアウタ６ａとインナ６ｂ、アウタ６ａの回転をインナ６ｂに伝達するローラ６ｃを有している。インナ６ｂは、出力軸３に沿って延びてエンジン側のリングギア２４に噛合するピニオン５を有している。
【００２２】
上記構成において、キースイッチの操作により、電磁クラッチ９を作動させると、プランジャ７の変位に伴ってレバー１０が支点１０ａを中心にして回動し、レバー１０を介して一方向クラッチ６が出力軸３を図１の左方である前方に押し出す。これにより、一方向クラッチ６と一緒に出力軸３が前方に摺動変位し、ピニオン５をリングギア２４に噛合わせる。
【００２３】
プランジャ７の変位に伴い、始動モータ２の接点が閉じられると、接続リード３６、ブラシ３６ａおよび整流子３４を介して電機子コイル３３に給電され、始動モータ２のアーマチャ２９が通電されて回転を開始する。アーマチャ２９の回転は、遊星歯車減速装置Ｔで減速されて出力軸３に伝わり、一方向クラッチ６を介してピニオン５と噛合うリングギア２４を回転させるクランキングが行われる。
【００２４】
エンジンが始動すると、リングギア２４と噛合うピニオン５の回転速度が出力軸３の回転速度を上回るが、一方向クラッチ６により出力軸３に対する動力伝達を遮断してアーマチャ２９のオーバーランを防ぐ。始動後にキースイッチを開放すると、電磁クラッチ９のプランジャ７が待機位置に復帰することにより、一方向クラッチ６がレバー１０を介して出力軸３上に沿って、図１の右方である後方に引き戻される。
【００２５】
これに伴い、一方向クラッチ６とピニオン５がリングギア２４から離脱して元の静止位置に戻る。プランジャ７の復帰変位により、始動モータ２の接点が開き、アーマチャ２９に対する給電が止まってアーマチャ２９の回転が停止する。
【００２６】
エンジン始動時、エンジンのかかりが悪いと、スタータ１の始動モータ２に連続通電を行うことが多い。この場合、絶縁部材３５に埋設されている部分の体積が小さい整流子片３４Ａが、他の整流子片３４ａよりも多く発熱し、その熱膨張量が他の整流子片３４ａのものよりも大きくなる。また、整流子片３４Ａは、図２の（ｂ）に示すように、ダブテール部に突起部Ｐを有していないので、他の整流子片３４ａと比較して回転による遠心強度が低下している。
【００２７】
熱膨張量および遠心強度から、整流子片３４Ａが整流子の３４の円筒表面から浮き出て、ブラシ３６ａの摩耗量が増加し、始動モータ２の出力が低下してエンジンの回転数を大幅に低減させる。このため、始動モータ２の出力低下からスタータ１の異変を知ることができ、スタータ１への連続通電を早期に停止して、スタータ１への損傷を防ぐことができる。
しかも、整流子３４の円筒表面から浮き出た整流子片３４Ａは、嵌合リング３８の突部３８ａ内の微少間隙Ｍで拘束されるため、その整流子片３４Ａは絶縁部材３５から離脱せず、始動モータ２内の電子回路上で接地することがなく、始動モータ２に二次的な影響を与える虞がなくなる。
【実施例２】
【００２８】
図４の（ａ）、（ｂ）はこの発明の実施例２を示す。実施例２が実施例１と異なるところは、嵌合リング３８の外周部の一部を弧状に曲成して突部３８ａを設けたことである。  この場合、嵌合リング３８の外周部の一部を弧状に曲成していることから、複数の整流子片３４Ａが突部３８ａに対応するようになる。
【００２９】
このため、複数の整流子片３４Ａのうち、いずれが浮き出ても、始動モータ２の異変をユーザが早めに察知でき、その整流子片３４Ａは絶縁部材３５から離脱せず、始動モータ２内の電子回路上で接地することがなく、始動モータ２に二次的な影響を与える虞がない。しかも、複数の整流子片３４Ａのうち、いずれも浮き出るようにしているので、スタータ１の異変をユーザに報知する確率が高くなり安全でもある。
また、嵌合リング３８をライザ３４ｃに圧入固定する際、突部３８ａが整流子片３４Ａのいずれかに合うようにすれば良いので、突部３８ａの正確な位置決めが不要になり、圧入固定作業が容易で迅速になる。
【実施例３】
【００３０】
図４の（ｃ）、（ｄ）はこの発明の実施例３を示す。実施例３が実施例１と異なるところは、整流子３４における絶縁部材３５の端面部で、整流子片３４Ａに対応する位置に位置決め片部３５ａを設けたことである。このため、嵌合リング３８をライザ３４ｃに圧入固定する際、位置決め片部３５ａが突部３８ａの位置決め機能を果たし、突部３８ａを位置決め片部３５ａに合致させればよく圧入固定作業が迅速になる。
【実施例４】
【００３１】
図５の（ａ）、（ｂ）はこの発明の実施例４を示す。実施例４が実施例２と異なるとこころは、嵌合リング３８における外周部の一部を一段と深く弧状に曲成して突部３８ａを大きく変形させたことである。これにより、微少間隙Ｍに位置する整流子片３４Ａの数が多くなり、実施例２で奏する効果を強化することになる。
【実施例５】
【００３２】
図５の（ｃ）、（ｄ）はこの発明の実施例５を示す。実施例５が実施例１と異なるところは、嵌合リング３８における突部３８ａの周方向に沿う幅寸法（Ｈ）を大きく設定したことである。これにより、実施例４と同様に、微少間隙Ｍに位置する整流子片３４Ａの数が多くなり、実施例２での効果を強化することになる。
【実施例６】
【００３３】
図６はこの発明の実施例６を示す。実施例６が実施例１と異なるところは、突部３８ａの径方向に沿う突出寸法（Ｗ）が異なる複数の嵌合リング３８を整流子３４のライザ３４ｃに対して交換可能に設けたことである。このため、図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちで、突部３８ａの突出寸法（Ｗ）が大きい嵌合リング３８を用いることにより、整流子片３４Ａの浮出る量が多くなり、この整流子片３４Ａに対するブラシ３６ａの摩耗が増加して始動モータ２の出力が低下する。これにより、エンジンの回転数が著しく低下し、スタータ１の異変をユーザが早期に察知し、スタータ１への連続通電を早めに停止させることが可能となる。
【００３４】
図７に浮出し手段の類型を列挙して示す。図７の（ａ）における整流子片３４Ａはダブテール部が直線部３４Ｂであり、他の整流子片３４ａは括れ部３４Ｃを形成しており、整流子片３４Ａの体積を減少させ、遠心強度を低下させている。
図７の（ｂ）では、整流子片３４Ａのダブテール部に片側だけ突起部Ｐを設けて、絶縁部材３５に埋設されている部分の体積を他の整流子片３４ａよりも小に設定している。
【００３５】
図７の（ｃ）では、整流子片３４Ａに傾斜部３４Ｄを設けて、他の整流子片３４ａよりも絶縁部材３５に埋設される部分の体積を小さくしている。
図７の（ｄ）では、整流子片３４Ａの一端部だけにフィン状のカール部３４Ｅを設け、他の整流子片３４ａには両端部にカール部３４Ｅを設け、整流子片３４Ａの絶縁部材３５に埋設される部分の体積を他の整流子片３４ａのものよりも小さくしている。
【００３６】
なお、各実施例では、嵌合リング３８の突部３８ａを、その周上に単体として一つ設けたが、二つあるいは三つ設けるようにしてもよい。
また、嵌合リング３８を整流子３４のライザ３４ｃに圧入固定したが、これに限らず接着剤、溶着、超音波融着などの取付手段を用いて嵌合リング３８をライザ３４ｃに固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】スタータの一部断面側面図である（実施例１）。
【図２】（ａ）は嵌合リングと一緒に示す整流子の縦断面図、（ｂ）は整流子の部分横断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は始動モータの側面図、（ｂ）は始動モータの正面図である（実施例１）。
【図４】（ａ）はライザに圧入固定した嵌合リングの正面図（実施例２）、（ｂ）は嵌合リングの正面図（実施例２）、（ｃ）はライザに圧入固定した嵌合リングの正面図（実施例３）、（ｄ）は嵌合リングの正面図である（実施例３）。
【図５】（ａ）はライザに圧入固定した嵌合リングの正面図（実施例４）、（ｂ）は嵌合リングの正面図（実施例４）、（ｃ）はライザに圧入固定した嵌合リングの正面図（実施例５）、（ｄ）は嵌合リングの正面図である（実施例５）。５）。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は突部の突出寸法が異なる複数の嵌合リングの正面図である（実施例６）。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は浮出し手段の類型を列挙する横断面図および縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    エンジン始動用のスタータ
２    始動モータ（モータ）
３    出力軸
５    ピニオン
２４  リングギア
２９    アーマチャ
３４  整流子
３４Ａ  少なくとも一つの整流子片
３４Ｂ  直線部（浮出し手段）
３４Ｄ  傾斜部（浮出し手段）
３４Ｅ  カール部（浮出し手段）
３４ａ  整流子片
３４ｃ  ライザ
３５    絶縁部材
３５ａ  位置決め片部
３６ａ  ブラシ
３７  コイル線
３８    嵌合リング
３８ａ  突部
Ｄ    嵌合リングの突部を含む外周寸法
Ｅ    始動モータの外形寸法
Ｈ    突部の幅寸法
Ｗ    突部の突出寸法
Ｍ    微少間隙
Ｐ    突起部（浮出し手段）
Ｔ    遊星歯車減速装置
【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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