(57)【要約】【課題】低コストで、所望の性能を確保したステータを提供すること。【解決手段】ステータ１は、カセットコイル３１，３２の層と層を接続する巻き線端部３１ａ，３２ａが配置されていない方向のコイルエンドに屈曲部３１ｆ，３２ｆが構成され、屈曲部３１ｆがステータ軸方向上側に配置される複数のカセットコイル３１から構成される第１のカセットコイル群４１と、屈曲部３２ｆがステータ軸方向下側に配置される複数のカセットコイル３２から構成される第２のカセットコイル群４２と、を備え、第１のカセットコイル群４１を構成するカセットコイル３１と、第２のカセットコイル群４２を構成するカセットコイル３２は、互いのカセットコイルのターン内に入り込むように、交互に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カセットコイルの層と層を接続する巻き線端部が配置されていない方向のコイルエンドに屈曲部が構成され、前記屈曲部がステータ軸方向上側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第１のカセットコイル群と、
前記屈曲部がステータ軸方向下側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第２のカセットコイル群と、を備え、
前記第１のカセットコイル群を構成するカセットコイルと、前記第２のカセットコイル群を構成するカセットコイルは、互いのカセットコイルのターン内に入り込むように、交互に配置されている
ステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カセットコイルを用いたステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、国際公開第２０１０／００７９５０号がある。この公報に記載されたステータは、ステータコアの複数のスロットに対して、コイルが分布巻きにて配設されている。
【０００３】
また従来では、分布巻きのステータの構造では丸断面コイルであれば、挿入治具を用いてコイルとウェッジをモータコアに同時に挿入するインサータ方式、矩形断面コイルであれば、環状コアのスロットに整列配置されるセグメントコイル方式などが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１０／００７９５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インサータ方式では、製造工程が複雑となり、巻線、挿入、成形をするための各設備が必要となる。ここで、インサータ方式を利用する場合に必要となる設備は大きいため、コストが増加する。さらに細い丸線の位置決めがしにくいため、作業者を介在させたることや、設備を複雑にする必要があり、コストが増加する。
【０００６】
また、セグメントコイル方式では、コイルの本数が多くなるため、コイルの加工点数が多くなる。また、コイルを搬送、位置決め、挿入するための工程数、加工点数が多く、接合部での加工点数も多いため、コストが増加するという問題がある。
本発明は、低コストで、所望の性能を確保するステータ構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかるステータは、カセットコイルの層と層を接続する巻き線端部が配置されていない方向のコイルエンドに屈曲部が構成され、前記屈曲部がステータ軸方向上側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第１のカセットコイル群と、前記屈曲部がステータ軸方向下側に配置される複数のカセットコイルにより構成される第２のカセットコイル群と、を備え、前記第１のカセットコイル群を構成するカセットコイルと、前記第２のカセットコイル群を構成するカセットコイルは、互いのカセットコイルのターン内に入り込むように、交互に配置されている。
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻きとすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、低コストで、所望の性能を確保したステータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるステータの概略を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかるカセットコイルの図である。
【図３】実施の形態１にかかるステータコアに第１のカセットコイル群を配置した状態を示した図である。
【図４】実施の形態１にかかるステータコアに第１のカセットコイル群と第２のカセットコイル群を配置した状態を示した図である。
【図５】実施の形態１にかかるステータコアの上面図及び周方向の断面図である。
【図６】実施の形態１にかかるステータコアの軸方向断面図である。
【図７】実施の形態１にかかる結線を変更してステータ構造を変更した状態を示した図である。
【図８】実施の形態２にかかる第３のカセットコイルを示す図である。
【図９】実施の形態２にかかるステータコアの上面図及び周方向の断面図である。
【図１０】実施の形態２にかかるステータコアの軸方向断面図である。
【図１１】実施の形態３にかかる第３のカセットコイルを示す図である。
【図１２】実施の形態３にかかるステータコアの上面図及び周方向の断面図である。
【図１３】実施の形態３にかかるステータコアの軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、ステータ１は、複数のティース２１と、複数のティース２１間に構成されコイルが巻回される複数のスロット２２を有するステータコア１１と、ステータコア１１に組み付け接続されるカセットコイル１２と、を備える。例えばステータ１は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相を有する３相モータを構成するために利用される。
【００１１】
図２（ａ），図２（ｂ）に示すように、カセットコイル１２は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。カセットコイル１２は、第１のカセットコイル３１と、第２のカセットコイル３２の２種類が用いられる。例えばカセットコイル１２は、平角線をコイル巻きにして積厚させることによってコイル状に形成されており、さらに、コイルの一部が積厚方向に屈曲されている。この屈曲については後に詳述する。カセットコイル１２は、ステータコア１１に組み付けられたときに、ステータコア１１の径方向が、カセットコイル１２の積厚方向と略一致するように配置される。
【００１２】
第１のカセットコイル３１は、正面視した場合において、略矩形状である。第１のカセットコイル３１は、円環状のステータコア１１の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部３１ａが、下方に配置される。
【００１３】
また、第１のカセットコイル３１は、第１及び第２の直線部３１ｂ，３１ｃが長方形断面の長辺を形成し、第３及び第４の直線部３１ｄ，３１ｅが短辺のコイルエンドを形成している。なお図３に示すように、第１のカセットコイル３１がステータコア１１に組みつけられる場合に、第３の直線部３１ｄは上方、第４の直線部３１ｅは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア１１の中心から見た場合に、第１の直線部３１ｂは左側の長辺、第２の直線部３１ｃは右側の長辺として配置されるものとする。
【００１４】
また、第１及び第２の直線部３１ｂ，３１ｃが積厚方向に屈曲していることにより、第３の直線部３１ｄ及びその近傍の第１及び第２の直線部３１ｂ，３１ｃの一部に、屈曲部３１ｆが形成されている。言い換えると、第１のカセットコイル３１において、巻き線端部３１ａが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部３１ｆが形成されている。なお、第１及び第２の直線部３１ｂ，３１ｃの屈曲方向は、同方向である。図３に示すように、第１のカセットコイル３１がステータコア１１に組みつけられる場合に、第３の直線部３１ｄを含む屈曲部３１ｆは、ステータコア１１の軸方向上側に配置される。このとき、屈曲部３１ｆは、ステータコア１１の外周方向に屈曲した状態となるように配置される。
【００１５】
なお、複数の第１のカセットコイル３１は、ステータコア１１の円環状に沿って連続して配置されることで、第１のカセットコイル群４１を形成している。具体的には、１つの第１のカセットコイル３１の第１の直線部３１ｂに隣接して、別の第１のカセットコイル３１の第２の直線部３１ｃが配置された状態が連続するように、複数の第１のカセットコイル３１が連続して配置されている。
【００１６】
図２（ｂ）に示すように、第２のカセットコイル３２は、正面視した場合において、略矩形状である。第２のカセットコイル３２は、円環状のステータコア１１の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部３２ａが、上方に配置される。
【００１７】
また、第２のカセットコイル３２は、第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃが長方形断面の長辺を形成し、第３及び第４の直線部３２ｄ，３２ｅが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第２のカセットコイル３２がステータコア１１に組みつけられる場合に、第３の直線部３２ｄは上方、第４の直線部３２ｅは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア１１の中心から見た場合に、第１の直線部３２ｂは左側の長辺、第２の直線部３２ｃは右側の長辺として配置されるものとする。
【００１８】
第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃが積厚方向に屈曲していることにより、第４の直線部３２ｅ及びその近傍の第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃの一部に、屈曲部３２ｆが形成されている。言い換えると、第２のカセットコイル３２において、巻き線端部３２ａが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部３２ｆが形成されている。なお、第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃの屈曲方向は、同方向である。これにより図４に示すように、第２のカセットコイル３２がステータコア１１に組みつけられる場合に、第４の直線部３２ｅを含む屈曲部３２ｆは、ステータコア１１の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部３２ｆは、ステータコア１１の内周方向に屈曲するように配置される。
【００１９】
なお複数の第２のカセットコイル３２は、ステータコア１１の円環に沿って連続して配置されることで、第２のカセットコイル群４２を形成している。言い換えると、１つの第２のカセットコイル３２の第１の直線部３２ｂに隣接して、別の第２のカセットコイル３２の第２の直線部３１ｃが配置された状態が連続するように、複数の第２のカセットコイルが連続して配置されている。なお、第１のカセットコイル群４１は、第２のカセットコイル群４２より外周側に配置されている。
【００２０】
例えば図５（ａ）及び図６に示すように、第１のカセットコイル３１Ａの長辺である第１の直線部３１ｂは、第２のカセットコイル３２Ａのターン内、すなわち、第２のカセットコイル３２Ａの第１の直線部３１ｂと第２の直線部３１ｃの間に入り込むように配置される。同様に、第１のカセットコイル３１Ａの第２の直線部３１ｂは、第２のカセットコイル３２Ａに隣接して配置されている別の第２のカセットコイル３２Ｂのターン内、すなわち、隣接して配置された別の第２のカセットコイル３２Ｂの第１の直線部３１ｂと第２の直線部３１ｃの間に入り込むように配置される。
【００２１】
また、同様に第２のカセットコイル３２Ｂの第１の直線部３２ｂは、第１のカセットコイル３１Ａのターン内に入り込むように配置され、第２のカセットコイル３２Ｂの第２の直線部３２ｃは、第１のカセットコイル３１Ａに隣接して配置された第１のカセットコイル３１Ｂのターン内に入り込むように配置されている。
【００２２】
このとき、図５（ｂ）に示すように、第１のカセットコイル３１に屈曲部３１ｆが設けられていることにより、第１のカセットコイル３１の第３の直線部３１ｄと、第２のカセットコイル３２の第３の直線部３２ｄが干渉せずに配置される。
【００２３】
ここで図６に示すように、例えば第１のカセットコイル３１Ｂの第１の直線部３１ｂと、第１のカセットコイル３１Ａの第２の直線部３１ｃは隣接して配置されており、その間にティース２１を配置してもよく、配置しなくても良い。同様に、第２のカセットコイル３２Ｂの第１の直線部３１ｂと、第２のカセットコイル３２Ａの第１の直線部３１ｂは隣接して配置されており、その間にティース２１を配置してもよく、配置しなくても良い。他の箇所についても同様である。
【００２４】
なお例えば、第１のカセットコイル３１Ａの第１の直線部３１ｂと、第２のカセットコイル３２Ａの第２の直線部３２ｃの間には、ティース２１が配置される。同様に、第１のカセットコイル３１Ａの第２の直線部３１ｃと、第２のカセットコイル３２Ｂの第１の直線部３２ｂの間には、ティース２１が配置される。他の箇所についても同様である。
【００２５】
言い換えると、第１のカセットコイル３１と第２のカセットコイル３２において、互いに異なるカセットコイルの直線部３１ｂ，３１ｃ，３２ｂ，３２ｃが隣接する箇所の間にはティース２１が配置される。
【００２６】
なお上記では、図７（ａ）に示すように、ステータ１は３相交流モータに使用されるものとして説明したが、図７（ｂ）に示すように、カセットコイル同士の結線箇所を変更することにより、巻線界磁型モータのステータ構造等に変更することができ、あらゆるステータとして使用可能である。
【００２７】
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータコアを形成することができる。
【００２８】
実施の形態２
次に、ステータコア１１に対して、第１のカセットコイル３１と、第３のカセットコイル３３を組み付けたステータ２について説明する。なお、実施の形態１に示したステータ１の構成物品と同様の構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２９】
図８に示すように、第３のカセットコイル３３は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。第３のカセットコイル３３は、正面視した場合において、略矩形状である。第３のカセットコイル３３は、円環状のステータコア１１の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部３３ａが、上方に配置される。
【００３０】
第３のカセットコイル３３は、第１及び第２の直線部３３ｂ，３３ｃが長方形断面の長辺を形成し、第３及び第４の直線部３３ｄ，３３ｅが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第３のカセットコイル３３がステータコア１１に組みつけられる場合に、第３の直線部３３ｄは上方、第４の直線部３３ｅは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア１１の中心から見た場合に、第１の直線部３３ｂは左側の長辺、第２の直線部３３ｃは右側の長辺として配置されるものとする。
【００３１】
ここで、第１及び第２の直線部３３ｂ，３３ｃが積厚方向に屈曲していることにより、第４の直線部３３ｅ及びその近傍の第１及び第２の直線部３３ｂ，３３ｃの一部に、屈曲部３３ｆが形成されている。言い換えると、第３のカセットコイル３３において、巻き線端部３３ａが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部３３ｆが形成されている。なお、第１及び第２の直線部３３ｂ，３３ｃの屈曲方向は、同方向である。これにより第３のカセットコイル３３がステータコア１１に組みつけられる場合に、第４の直線部３３ｅを含む屈曲部３３ｆは、ステータコア１１の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部３３ｆは、ステータコア１１の外周方向に屈曲するように配置される。
【００３２】
図９（ａ）に示すように、複数の第１のカセットコイル３１は、ステータコア１１の円環に沿って、連続して配置されることで第１のカセットコイル群５１を形成している。また、複数の第３のカセットコイル３３は、ステータコア１１の円環に沿って連続して配置されることで、第２のカセットコイル群５２を形成している。なお、第１のカセットコイル群５１は、第２のカセットコイル群５２より外周側に配置されている。
【００３３】
例えば図１０に示すように、第３のカセットコイル３３Ｂの第１の直線部３３ｂは、第１のカセットコイル３１Ａのターン内に入り込むように配置され、第３のカセットコイル３３Ｂの第２の直線部３３ｃは、第１のカセットコイル３１Ａに隣接する別の第１のカセットコイル３１Ｂのターン内に入り込むように配置される。
【００３４】
また同様に、第１のカセットコイル３１Ｂの第１の直線部３１ｂは、第３のカセットコイル３３Ａのターン内に入り込むように配置され、第１のカセットコイル３１Ｂの第２の直線部３１ｃは、第３のカセットコイル３３Ａに隣接する別の第３のカセットコイル３３Ｂのターン内に入り込むように配置される。他の箇所についても同様である。
【００３５】
このとき、図９（ｂ）に示すように、第１のカセットコイル３１に屈曲部３１ｆが形成されていることにより、ステータコア１１の上側において、第１のカセットコイル３１の第３の直線部３１ｄと、第３のカセットコイル３３の第３の直線部３３ｄが干渉しない。また同様に、第３のカセットコイル３３に屈曲部３３ｆが形成されていることにより、ステータコア１１の下側において、第１のカセットコイル３１の第４の直線部３１ｅと、第３のカセットコイル３３の第４の直線部３３ｅが干渉しない状態で配置することができる。
【００３６】
このようにして、第１のカセットコイル群５１に用いられる第１のカセットコイル３１と、第２のカセットコイル群５２に用いられる第３のカセットコイル３３は、それぞれ屈曲部３１ｆ，３３ｆが外周方向に屈曲した状態となるように配置された状態で、ステータコア１１に組み付け可能となる。したがって、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータを形成することができる。
【００３７】
実施の形態３
次に、ステータコア１１に対して、第１のカセットコイル３１と、第２のカセットコイル３２と、第４のカセットコイル３４を組み付けたステータ３について説明する。なお、実施の形態１に示したステータ１の構成物品と同様の構成物品については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図１１に示すように、第４のカセットコイル３４は、矩形コイルを単相もしくは多層に巻いたカセットコイルである。第４のカセットコイル３４は、正面視した場合において、略矩形状である。第４のカセットコイル３４は、円環状のステータコア１１の軸が上下方向に延在するように配置した場合に、層と層を繋ぐための巻き線端部３４ａが、上方に配置される。
【００３９】
第４のカセットコイル３４は、第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃが長方形断面の長辺を形成し、第３及び第４の直線部３４ｄ，３４ｅが短辺のコイルエンドを形成している。なお、第４のカセットコイル３４がステータコア１１に組みつけられる場合に、第３の直線部３４ｄは上方、第４の直線部３４ｅは下方に配置されるものとして説明する。また、ステータコア１１の中心から見た場合に、第１の直線部３４ｂは左側の長辺、第２の直線部３４ｃは右側の長辺として配置されるものとする。
【００４０】
第４のカセットコイル３４の第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃは、それぞれ第２のカセットコイル３２の第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃに比べて長く形成されている。
【００４１】
また、第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃが積厚方向に屈曲していることにより、第４の直線部３４ｅ及びその近傍の第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃの一部に、屈曲部３４ｆが形成されている。言い換えると、第４のカセットコイル３４において、巻き線端部３４ａが形成されていない方向のコイルエンドに、屈曲部３４ｆが形成されている。なお、第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃの屈曲方向は、同方向である。これにより、第４のカセットコイル３４がステータコア１１に組みつけられる場合に、第４の直線部３４ｅを含む屈曲部３４ｆは、ステータコア１１の軸方向下側に配置される。このとき、屈曲部３４ｆは、ステータコア１１の内周方向に屈曲するように配置される。
【００４２】
図１２（ａ）に示すように、複数の第１のカセットコイル３１は、ステータコア１１の円環に沿って、連続して配置されることで第１のカセットコイル群６１を形成している。また、複数の第２のカセットコイル３２と、複数の第４のカセットコイル３４は、ステータコア１１の円環に沿って交互に配置されることで第２のカセットコイル群６２を形成している。なお、第１のカセットコイル群６１は、第２のカセットコイル群６２より外周側に配置されている。
【００４３】
例えば、図１３に示すように、第１のカセットコイル３１Ａの第１の直線部３１ｂは、第２のカセットコイル３２Ａのターン内に入り込むように配置され、第１のカセットコイル３１Ａの第２の直線部３１ｃは、第４のカセットコイル３４Ａのターン内に入り込むように配置されている。さらに第１のカセットコイル３１Ｂの第１の直線部３１ｂは、第４のカセットコイル３４Ａのターン内に入り込むように配置され、第１のカセットコイル３１Ｂの第２の直線部３１ｃは、第２のカセットコイル３２Ａのターン内に入り込むように配置されている。
【００４４】
また同様に、第１のカセットコイル３１Ａのターン内には、第２のカセットコイル３２Ａの第２の直線部３２ｃと、第４のカセットコイル３４Ａの第１の直線部３４ｂが入り込むように配置されている。第１のカセットコイル３１Ｂのターン内には、第４のカセットコイル３４Ａの第２の直線部３２ｃと、第２のカセットコイル３２Ｂの第１の直線部３４ｂが入り込むように配置されている。他の箇所についても同様である。
【００４５】
ここで、第２のカセットコイル群６２を形成している第２のカセットコイル３２と第４のカセットコイル３４は、ステータコア１１の内周方向に屈曲する屈曲部３２ｆ，３４ｆをそれぞれ有している。第２のカセットコイル３２の第１及び第２の直線部３２ｂ，３２ｃに比べて、第４のカセットコイル３４の第１及び第２の直線部３４ｂ，３４ｃは長く形成されているため、ステータコア１１の内周方向に屈曲している屈曲部３２ｆ，３４ｆは、互いに干渉しないように、上下方向にずれた状態で配置される。
【００４６】
図１２（ｂ）に示すように、第１のカセットコイル３１に屈曲部３１ｆが形成されていることにより、ステータコア１１の上側において、第１のカセットコイル３１の第３の直線部３１ｄに対して、第２のカセットコイル３２の第３の直線部３２ｄ、及び第４のカセットコイルの第３の直線部３４ｄが干渉しない。また同様に、第２のカセットコイル３２に屈曲部３２ｆが形成され、第４のカセットコイル３４に屈曲部３４ｆが形成されていることにより、ステータコア１１の下側において、第１のカセットコイル３１の第４の直線部３１ｅに対して、第２のカセットコイル３２の第４の直線部３２ｅ、及び第４のカセットコイル３４の第４の直線部３４ｅが干渉しない状態で配置することができる。
【００４７】
したがって、ステータコア１１の上方に配置されるコイルエンドが屈曲された第１のカセットコイル群と、ステータコア１１の下方に配置されるコイルエンドが屈曲された第２のカセットコイル群と、をステータコア１１に組み付ける際に、夫々のコイル線の干渉を避けた状態で配設することができる。
【００４８】
これにより、コイル自体は集中巻きにして、構造としては分布巻き構造にしたステータコアを形成することができる。カセットコイルを用いるため、従来のインサータ方式やセグメントコイル方式等の分布巻構造に比べて製造プロセスが簡略化でき、コストを低減できる。したがって、低コストで、所望の性能を確保したステータを提供することができる。
【００４９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１            ステータ
２            ステータ
３            ステータ
１１            ステータコア
１２            カセットコイル
２１            ティース
２２            スロット
３１            第１のカセットコイル
３１ａ            巻き線端部
３１ｂ            第１の直線部
３１ｃ            第２の直線部
３１ｄ            第３の直線部
３１ｅ            第４の直線部
３１ｆ            屈曲部
３２            第２のカセットコイル
３２ａ            巻き線端部
３２ｂ            第１の直線部
３２ｃ            第２の直線部
３２ｄ            第３の直線部
３２ｅ            第４の直線部
３２ｆ            屈曲部
３３            第３のカセットコイル
３３ａ            巻き線端部
３３ｂ            第１の直線部
３３ｃ            第２の直線部
３３ｄ            第３の直線部
３３ｅ            第４の直線部
３３ｆ            屈曲部
３４            第４のカセットコイル
３４ａ            巻き線端部
３４ｂ            第１の直線部
３４ｃ            第２の直線部
３４ｄ            第３の直線部
３４ｅ            第４の直線部
３４ｆ            屈曲部
４１            第１のカセットコイル群
４２            第２のカセットコイル群
５１            第１のカセットコイル群
５２            第２のカセットコイル群
６１            第１のカセットコイル群
６２            第２のカセットコイル群
【図１】
2018074803.tif 000003
【図２】
2018074803.tif 000004
【図３】
2018074803.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018074803.tif 000009
【図８】
2018074803.tif 000010
【図９】
2018074803.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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