(57)【要約】【課題】  巻線コイルをインナーステータに設置することにより、コイル使用量を減らしてモータの製造費用を削減し、コイルの抵抗を下げてモータの効率を向上させることができる往復動式モータ及びこれを備えた往復動式圧縮機を提供する。【解決手段】  往復動式モータ１６は、アウターステータ６０と、前記アウターステータ６０の内周面に空隙をおいて配置され、巻線コイル６４が装着されるインナーステータ６２と、前記アウターステータ６０とインナーステータ６２との間に配置され、前記巻線コイル６４への電源の印加により直線往復移動されるマグネット６６とを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターステータと、
前記アウターステータの内周面に空隙をおいて配置され、巻線コイルが装着されるインナーステータと、
前記アウターステータとインナーステータとの間に配置され、前記巻線コイルへの電源の印加により直線往復移動されるマグネットと、
を含むことを特徴とする往復動式モータ。
【請求項２】
前記アウターステータは、複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に放射状に配置して形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項３】
前記アウターステータは、複数のラミネーションシートが放射状に積層されて円筒状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項４】
前記インナーステータは、
複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第１ステータコアと、
前記第１ステータコアと対向して配置され、複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第２ステータコアとから構成され、
前記第１ステータコア及び第２ステータコアの外周面に前記巻線コイルが装着されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項５】
前記インナーステータは、複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に放射状に配置して形成され、これらのコアブロックの外周面に前記巻線コイルが装着されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項６】
前記巻線コイルは、
前記インナーステータの外周面に装着される第１ボビンに巻かれる第１巻線コイルと、
前記第１ボビンの外周面に装着される第２ボビンに巻かれる第２巻線コイルと、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項７】
前記巻線コイルは、
前記インナーステータの外周面に装着されるボビンの外周面に巻かれる第１巻線コイルと、
前記第１巻線コイルの外周面に、前記第１巻線コイルとその断面積が異なるように巻かれる第２巻線コイルと、
から構成されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項８】
前記マグネットとしては、フェライト系のマグネットが使用されることを特徴とする請求項１に記載の往復動式モータ。
【請求項９】
密閉されたケーシングと、
前記ケーシングの内部に配設され往復運動力を発生する往復動式モータと、
前記往復動式モータから往復運動力の伝達を受けて流体の圧縮作用をする圧縮ユニットと、
前記往復動式モータ及び圧縮ユニットを支持する複数のフレームとから構成され、
前記往復動式モータは、
前記複数のフレームに支持されるアウターステータと、
前記アウターステータの内周面に空隙をおいて配置され、巻線コイルが装着されるインナーステータと、
前記アウターステータとインナーステータとの間に配置され、前記巻線コイルへの電源の印加により直線往復移動されるマグネットと、
を含むことを特徴とする往復動式圧縮機。
【請求項１０】
前記アウターステータは、複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に放射状に配置して形成され、第１フレームと第２フレーム間に支持されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１１】
前記インナーステータは、
複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第１ステータコアと、
前記第１ステータコアと対向して配置され、複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第２ステータコアとから構成され、
前記第１ステータコア及び第２ステータコアの外周面に前記巻線コイルが装着されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１２】
前記インナーステータは、その一側面が第１フレームに支持され、その他側面は共振バネが支持されることを特徴とする請求項１１に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１３】
前記巻線コイルは、
前記インナーステータの外周面に装着される第１ボビンに巻かれる第１巻線コイルと、
前記第１ボビンの外周面に装着される第２ボビンに巻かれる第２巻線コイルと、
から構成されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１４】
前記巻線コイルは、
前記インナーステータの外周面に装着されるボビンの外周面に巻かれる第１巻線コイルと、
前記第１巻線コイルの外周面に、前記第１巻線コイルとその断面積が異なるように巻かれる第２巻線コイルと、
から構成されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１５】
前記マグネットとしては、フェライト系のマグネットが使用されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１６】
前記マグネットは、マグネットフレームに等間隔に装着され、前記マグネットフレームは、前記圧縮ユニットのピストンと連結され、共振バネが通過する貫通ホールが形成されることを特徴とする請求項９に記載の往復動式圧縮機。
【請求項１７】
前記マグネットフレームは、前記ピストンと連結される部位は磁性体で形成され、前記マグネットが装着される部位は非磁性体で形成されることを特徴とする請求項１６に記載の往復動式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動式圧縮機に関し、特に、巻線コイルがインナーステータに巻かれる往復動式モータ及びこれを備えた往復動式圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の往復動式圧縮機の断面図である。
【０００３】
図１０に示すように、従来の往復動式圧縮機は、密閉されたケーシング１０６と、前記ケーシング１０６の内部に配設され往復運動力を発生する往復動式モータ１０８と、前記往復動式モータ１０８から往復運動力の伝達を受けて流体の圧縮作用をする圧縮ユニット１１０とを含む。
【０００４】
前記ケーシング１０６には、流体が吸入される吸入管１０２と、圧縮された流体が吐出される吐出管１０４とがそれぞれ連結され、その内部には、前記圧縮ユニット１１０及び往復動式モータ１０８を支持する複数のフレーム１１２、１１４、１１６が装着される。
【０００５】
前記複数のフレームは、前記往復動式モータ１０８の前方を支持する第１フレーム１１２と、前記第１フレーム１１２と締結され、前記往復動式モータ１０８の後方を支持する第２フレーム１１４と、前記第２フレーム１１４と締結され、共振バネ１３６を支持する第３フレーム１１６とから構成される。
【０００６】
前記往復動式モータ１０８は、図１１に示すように、前記第１フレーム１１２と第２フレーム１１４との間に固定されるアウターステータ１２０と、前記アウターステータ１２０の内周面と所定の空隙をおいて配置されるインナーステータ１２２と、前記アウターステータ１２０の内周面に配置され、外部から電源が印加される巻線コイル１２４と、前記アウターステータ１２０とインナーステータ１２２との間に所定の間隔をおいて配置され、前記巻線コイル１２４への電源の印加により直線往復移動されるマグネット１２６とから構成される。
【０００７】
前記アウターステータ１２０は、円周方向に複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックが等間隔に配置されて形成され、これらのコアブロックの内側面にはボビン１２８が固定され、前記ボビン１２８には巻線コイル１２４が巻かれる。
【０００８】
前記インナーステータ１２２は、複数のラミネーションシートが積層されて円筒状をなし、前記圧縮ユニット１１０のシリンダ１３０の外周面に固定される。
【０００９】
前記マグネット１２６は、マグネットフレーム１３２の外周面に等間隔に固定され、前記マグネットフレーム１３２は、前記圧縮ユニット１１０のピストン１４０に連結され、前記ピストン１４０には、バネ支持台１４２が連結される。ここで、前記マグネット１２６としては、高保磁力を有するＮｄＦｅＢ系のマグネットが使用される。
【００１０】
前記バネ支持台１４２と前記アウターステータ１２０を支持する第２フレーム１１４との間には、第１共振バネ１３４が設置され、前記バネ支持台１４２と第３フレーム１１６との間には、第２共振バネ１３６が設置されて、前記ピストン１４０の共振運動を誘導する。
【００１１】
前記圧縮ユニット１１０は、前記マグネットフレーム１３２に連結されて直線往復移動される前記ピストン１４０と、前記ピストン１４０が摺動自在に挿入されて圧縮室１４１を形成し、前記第１フレーム１１２に固定されるシリンダ１３０と、前記ピストン１４０の前方に装着され、ピストン１４０に形成された流体通路１４４の開閉作用をする吸入バルブ１４６と、前記シリンダ１３０の前方に装着され、前記圧縮室１４１内部の圧力が設定圧以上になると、圧縮室１４１を開放して流体を吐出させる吐出バルブアセンブリとから構成される。
【００１２】
ここで、前記吐出バルブアセンブリは、前記シリンダ１３０の前方面に密着して開閉作用される吐出バルブ１４８と、前記シリンダ１３０の前方に装着され、前記吐出管１０４と連結される吐出カバー１５０と、前記吐出カバー１５０の内側面と吐出バルブ１４８との間に設置され、前記吐出バルブ１４８を弾性支持するバネ１５２とから構成される。
【００１３】
以下、このように構成される従来の往復動式圧縮機の動作を説明する。
【００１４】
巻線コイル１２４に電源が印加されると、前記巻線コイル１２４の周辺にフラックスが形成され、そのフラックスは、アウターステータ１２０及びインナーステータ１２２に沿って閉ループを形成し、前記アウターステータ１２０とインナーステータ１２２間に形成されるフラックスと、マグネット１２６により形成されるフラックスとの相互作用により、前記マグネット１２６が軸方向に直線移動される。次いで、前記巻線コイル１２４に印加される電流の方向を交互に変えると、前記巻線コイル１２４のフラックス方向が変わり、これにより、前記マグネット１２６が直線往復運動される。
【００１５】
前記マグネット１２６の直線往復運動により、前記マグネット１２６が固定されたマグネットフレーム１３２が直線往復移動されながら、ピストン１４０を直線往復運動させる。すると、吸入管１０２を通して吸入された流体が、前記ピストン１４０の流体通路１４４を通して圧縮室１４１に流入し、前記圧縮室１４１に流入した流体は、前記ピストン１４０の往復運動により圧縮され、吐出管１０４を通して外部に排出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、このような従来の往復動式圧縮機においては、使用されるマグネットが高価なＮｄＦｅＢ系のマグネットであるため、マグネットの使用量を減らすためにアウターステータに巻線コイルを配置するが、これは、巻線コイルの使用量を不要に増加させる要因となり、かえってモータの製造費用を上昇させるという問題点があった。
【００１７】
また、巻線コイルがアウターステータに配置されることによって、コイルの巻回数が増加してコイルの抵抗が高くなり、これにより、モータの損失を招くという問題点があった。
【００１８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、巻線コイルをインナーステータに設置することにより、コイル使用量を減らしてモータの製造費用を削減し、コイルの抵抗を下げてモータの効率を向上させることができる往復動式モータ及びこれを備えた往復動式圧縮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】
【００１９】
このような目的を達成するために、本発明による往復動式モータは、アウターステータと、前記アウターステータの内周面に空隙をおいて配置され、巻線コイルが装着されるインナーステータと、前記アウターステータとインナーステータとの間に配置され、前記巻線コイルへの電源の印加により直線往復移動されるマグネットとを含むことを特徴とする。
【００２０】
前記アウターステータは、複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に放射状に配置して形成されることを特徴とする。
【００２１】
前記インナーステータは、複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第１ステータコアと、前記第１ステータコアと対向して配置され、複数のラミネーションシートが放射状に積層されてなる第２ステータコアとから構成され、前記第１ステータコア及び第２ステータコアの外周面に巻線コイルが装着されることを特徴とする。
【００２２】
前記巻線コイルは、インナーステータの外周面に装着される第１ボビンに巻かれる第１巻線コイルと、前記第１ボビンの外周面に装着される第２ボビンに巻かれる第２巻線コイルとから構成されることを特徴とする。
【００２３】
そして、本発明による往復動式圧縮機は、密閉されたケーシングと、前記ケーシングの内部に配設され往復運動力を発生する往復動式モータと、前記往復動式モータから往復運動力の伝達を受けて流体の圧縮作用をする圧縮ユニットと、前記往復動式モータ及び圧縮ユニットを支持する複数のフレームとから構成され、前記往復動式モータは、前記複数のフレームに支持されるアウターステータと、前記アウターステータの内周面に空隙をおいて配置され、巻線コイルが装着されるインナーステータと、前記アウターステータとインナーステータとの間に配置され、前記巻線コイルへの電源の印加により直線往復移動されるマグネットとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による往復動式モータ及びこれを備えた往復動式圧縮機においては、巻線コイルがインナーステータに装着されることによって、２００Ｗ以下の冷蔵庫に使用される圧縮機の場合、モータの容量を下げて使用すべきであるため、コイルの使用量を減らすことができ、安価なフェライト系のマグネットを使用することにより、モータの製造費用を削減することができる。
【００２５】
また、インナーステータが第１ステータコアと第２ステータコアとに分割されて相互に組み立てられるため、組立性を高めて生産性を向上させることができ、ポール部の長さを最大限延長してマグネットの長さを短くすることにより、製造費用を削減することができる。
【００２６】
また、インナーステータをシリンダの外周面に挿入した後、第１共振バネにより弾性支持するため、インナーステータに対する固定強度を高めることができ、インナーステータとシリンダ間の加工誤差及び組立誤差に対する負担を減らし、生産性を向上させることができる。
【００２７】
また、マグネットフレームのマグネット支持部を非磁性体で製造することにより、モータ損失を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して、本発明による往復動式モータ及びこれを備えた往復動式圧縮機の好ましい実施形態を説明する。
【００２９】
図１は、本発明による往復動式圧縮機の断面図である。
【００３０】
図１に示すように、本発明による往復動式圧縮機は、所定の密閉空間を有し、流体が吸入される吸入管１０及び圧縮された流体が吐出される吐出管１２がそれぞれ連結されるケーシング１４と、前記ケーシング１４の内部に配設され、電源の印加により往復運動力を発生する往復動式モータ１６と、前記往復動式モータ１６から発生する往復運動力の伝達を受けて流体の圧縮作用を行う圧縮ユニット１８と、前記往復動式モータ１６及び圧縮ユニット１８を支持する複数のフレーム２０、２２、２４とから構成される。
【００３１】
前記複数のフレームは、前記往復動式モータ１６の一側面を支持する第１フレーム２０と、前記第１フレーム２０と締結され、前記往復動式モータ１６の他側面を支持する第２フレーム２２と、前記第２フレーム２２と締結され、共振バネ３０を支持する第３フレーム２４とから構成される。
【００３２】
前記圧縮ユニット１８は、前記往復動式モータ１６のマグネットフレーム３２に連結されて直線往復移動されるピストン３６と、前記ピストン３６が摺動自在に挿入されて圧縮室３８を形成し、前記第１フレーム２０に固定されるシリンダ４０と、前記ピストン３６の前方に装着され、前記ピストン３６に形成された流体通路４２の開閉作用をする吸入バルブ４４と、前記シリンダ４０の前方に装着され、前記圧縮室３８内部の圧力が設定圧以上になると、圧縮室を開放して流体を吐出させる吐出バルブアセンブリとから構成される。
【００３３】
ここで、前記吐出バルブアセンブリは、前記シリンダ４０の前方面に密着して開閉作用される吐出バルブ４６と、前記シリンダ４０の前方に装着され、前記吐出管１２が連結される吐出カバー４８と、前記吐出カバー４８の内側面と吐出バルブ４６との間に設置され、前記吐出バルブ４６を弾性支持するバネ５０とから構成される。
【００３４】
前記往復動式モータ１６は、図２に示すように、前記第１フレーム２０と第２フレーム２２との間に固定されるアウターステータ６０と、前記アウターステータ６０の内周面と空隙をおいて配置されるインナーステータ６２と、前記インナーステータ６２の外周面に配置され、外部から電源が印加される巻線コイル６４と、前記アウターステータ６０とインナーステータ６２との間に所定の間隔をおいて配置され、前記巻線コイル６４への電源の印加により直線往復移動されるマグネット６６とから構成される。
【００３５】
前記アウターステータ６０は、図２に示すように、円周方向に複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に配置して形成する。また、図３に示すように、前記アウターステータの変形例として、図３に示されるアウターステータ６０ａのように、複数のラミネーションシートを放射状に積層して円筒状に形成することもできる。このようなアウターステータ６０または６０ａは、その一側面が前記第１フレーム２０に支持され、他側面は第２フレーム２２に支持される。
【００３６】
前記インナーステータ６２は、図４及び図６に示すように、直角に折曲された複数のラミネーションシート７６が放射状に積層されて円筒状をなす第１ステータコア７０と、前記第１ステータコア７０と接触するように対向して配置され、複数のラミネーションシート７８が放射状に積層されて円筒状をなす第２ステータコア７２とから構成され、前記第１ステータコア７０及び第２ステータコア７２の直径の小さい外周面にはボビン８０が装着され、前記ボビン８０の外周面には巻線コイル６４が巻かれる。
【００３７】
即ち、前記巻線コイル６４が巻かれたボビン８０の内周面に、前記第１ステータコア７０と第２ステータコア７２とを対向して配置し放射状に積層することにより円筒状にする。
【００３８】
ここで、前記円筒状をなすインナーステータ６２の内周面は、前記シリンダ４０の外周面に圧入方式で固定され、前記インナーステータ６２の一側面は、前記第１フレーム２０に支持され、他側面には、共振バネ２８が支持されるバネシート８２が装着される。
【００３９】
また、前記インナーステータ６２は、図５に示すように、複数のラミネーションシートが積層されてなる複数のコアブロックを等間隔に放射状に配置して構成することもできる。
【００４０】
図７及び図８は、本発明によるインナーステータの変形例を示す断面図で、コイルが装着されたインナーステータを示す。
【００４１】
インナーステータの変形例として、複数のラミネーションシートが放射状に積層された第１ステータコア８６と、前記第１ステータコア８６と対向して配置される第２ステータコア８８とから構成され、その外周面には、ボビン８０により密封された巻線コイル６４が装着される。ここで、前記第１ステータコア８６及び第２ステータコア８８のポール部９２には、前記巻線コイル６４を包む方向に延長して開口部９４が形成され、前記ポール部９２の内側には、所定の空間部９６が形成される。
【００４２】
前記巻線コイル６４は、図７に示すように、インナーステータ９０の外周面に一つの巻線コイル６４が装着されることができ、また図８に示すように、前記インナーステータ９０の外周面に装着される第１巻線コイル８１と、前記第１巻線コイル８１の外周面に配置され、前記第１巻線コイル８１とその断面積が異なり、前記インナーステータ９０の空間部９６に装着される第２巻線コイル８３とから構成されることもできる。
【００４３】
ここで、前記第１巻線コイル８１及び第２巻線コイル８３は、第１ボビン８５及び第２ボビン８７にそれぞれ巻線した後に組み立て、他の例として、第１巻線コイル８１及び第２巻線コイル８３を、その断面積が異なるように、一つのボビンに巻線することもできる。
【００４４】
前記マグネット６６は、マグネットフレーム３２の外周面に等間隔に固定され、前記マグネットフレーム３２は、前記圧縮ユニット１８のピストン３６に連結され、前記ピストン３６にはバネ支持台８４が連結される。
【００４５】
ここで、前記マグネット６６としては、磁気保磁力が高く、且つ価格が比較的安価なフェライト系のマグネットが使用される。このようなフェライト系のマグネットを使用することにより、製造費用を削減することができる。
【００４６】
また、前記マグネット６６は、前記マグネットフレーム３２の外周面に等間隔に配列されるか、または一体の円筒状に形成されて前記マグネットフレーム３２の外周面に挿入固定されることができる。
【００４７】
前記マグネットフレーム３２は、図９に示すように、前記マグネット６６が固定されたマグネット装着部７１と、前記ピストン３６に連結されるピストン連結部７３とから構成され、その両側には、それぞれ第１共振バネ２８が通過できるように貫通ホール７５が形成される。ここで、前記マグネット装着部７１は、非磁性体で形成し、前記ピストン連結部７３は、磁性体で形成することが好ましい。より詳しくは、前記マグネット装着部７１は、繊維材で形成し、前記ピストン連結部７３は、金属材で形成することが、モータの損失の低減において好ましい。
【００４８】
前記バネ支持台８４と前記インナーステータ６２の一側面との間には、第１共振バネ２８が設置され、前記バネ支持台８４と第３フレーム２４との間には、第２共振バネ３０が設置されて、前記ピストン３６の共振運動を誘導する。
【００４９】
以下、このように構成された本発明による往復動式圧縮機の動作を説明する。
【００５０】
インナーステータ６２に配置された巻線コイル６４に電源が印加されると、前記巻線コイル６４の周辺にフラックスが形成され、そのフラックスは、アウターステータ６０及びインナーステータ６２に沿って閉ループを形成し、前記アウターステータ６０とインナーステータ６２間に形成されるフラックスと、マグネット６６により形成されるフラックスとの相互作用により、前記マグネット６６が軸方向に直線移動される。次いで、前記巻線コイル６４に印加される電流の方向を交互に変えると、前記巻線コイル６４のフラックス方向が変わり、これにより、前記マグネット６４が直線往復運動される。
【００５１】
前記マグネット６６の直線往復運動によって、前記マグネット６６が固定されたマグネットフレーム３２が直線往復移動されながら、ピストン３６を直線往復運動させる。すると、吸入管１０を通して吸入された流体が、前記ピストン３６の流体通路４２を通して圧縮室３８に流入し、前記圧縮室３８に流入した流体は、前記ピストン３６の往復運動により圧縮され、吐出管１２を通して外部に排出される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による往復動式圧縮機の断面図である。
【図２】図１のIV−IV線断面図である。
【図３】図２の変形例を示す図である。
【図４】本発明による往復動式モータのインナーステータの分解斜視図である。
【図５】図４の変形例を示す図である。
【図６】本発明による往復動式モータのインナーステータの断面図である。
【図７】本発明によるインナーステータの変形例を示す半断面図である。
【図８】本発明によるインナーステータの他の変形例を示す半断面図である。
【図９】本発明による往復動式モータのインナーステータが往復動式圧縮機に装着された状態を示す断面図である。
【図１０】従来の往復動式圧縮機の断面図である。
【図１１】図１０のII−II線断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０    吸入管
１２    吐出管
１４    ケーシング
１６    往復動式モータ
１８    往復動式圧縮機
２０    第１フレーム
２２    第２フレーム
２４    第３フレーム
２８    第１共振バネ
３０    第２共振バネ
３２    マグネットフレーム
３６    ピストン
４０    シリンダ
６０    アウターステータ
６２    インナーステータ
６４    巻線コイル
６６    マグネット
７０    第１ステータコア
７２    第２ステータコア
７６、７８    ラミネーションシート
８０    ボビン
８４    バネ支持台
【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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