(57)【要約】【課題】本体部に重合した表示部を開放方向に開く際に、表示部の解放に伴って本体部が持ち上がることを防ぐため、片手で表示部を持ち上げて他方の手で本体部を押さえねばならないなどの煩雑な操作を解消する。【解決手段】複数の摩擦板に挟まれた固定板、および複数の摩擦板に挟まれたとブラケットそれぞれの接触面の形状を非円形状に形成するとともに、表示部の回動角度に伴って各摩擦部品の接触面積が異なるように構成し、そのことによって回動角度毎にヒンジ部に発生する動トルクを任意に設定可能とした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一部材と第二部材とを重合した閉状態から所定角度まで開放を行う折りたたみ式電子機器の回動支点となる支軸と、その支軸を固定し前記第一部材若しくは前記第二部材に取り付けられた第一ブラケットと、前記支軸に非回動状態で挿入した第一摩擦板と、その第一摩擦板に接触し前記支軸に回動自在に挿入した軸受け部を有しながら、前記第一部材若しくは前記第二部材に取り付けられた第二ブラケットと、その第二ブラケットと接触する前記第一摩擦板と反対側の前記支軸に非回動状態で、かつ軸線方向に摺動可能に挿入した第二摩擦板と、前記支軸に挿入された前記第一，第二摩擦板と前記軸受け部を押圧付勢する弾性部材を有するヒンジ装置であって、前記第二ブラケットに接触する前記第一，第二摩擦板の接触面を非円形に形成するとともに、前記第一、第二摩擦板が挟み込む前記軸受け部の接触面も非円形に形成し、前記第二ブラケットが回動する際に前記第一，第二摩擦板と接触する前記軸受け部の接触面積を回動角度によって異ならしめる事を特徴とするヒンジ装置。
【請求項２】
前記第一，第二摩擦板の接触面の一部に第一凹部を形成し、その第一凹部と中心に対して１８０度相対位置へ第二凹部を形成し、前記第二ブラケットの前記軸受け部の接触面の一部にも第一凹部を形成し、その第一凹部と中心に対して１８０度相対位置へ第二凹部を形成し、前記第一部材が重合した閉状態のときには前記第一，第二摩擦板に形成した前記第一凹部と前記第二凹部とを結ぶ中心線と前記軸受け部の第一凹部と第二部とを結ぶ中心線が平面的に重なり合う角度位置に構成されており、これにより前記第一，第二摩擦板と前記軸受け部の接触面積が最大になり、前記第一部材の解放にともなって前記第二ブラケットが９０度回動した直立状態のときには前記第一，第二摩擦板の前記中心線と前記軸受け部の前記中心線が平面的に直交する角度位置になり、これにより前記第一，第二摩擦板と前記軸受け部との接触面積が最小になるように構成したことを特徴とする請求項１記載のヒンジ装置。
【請求項３】
前記支軸に対して回動自在な軸受け部を有するとともに前記第二ブラケットと同期回転を行い、かつ前記第一摩擦板に接触するように前記支軸に挿入された固定版であり、さらにその固定板は前記軸受け部の接触面の一部に第一凹部を有し、その第一凹部と中心に対して１８０度相対位置に第二凹部を有しており、その固定板と前記第二ブラケットとの間の前記支軸に対して非回動で、かつ軸線方向に摺動可能な第三摩擦板を設け、その第三摩擦板の接触面の一部にも第一凹部を形成し、その第一凹部と中心に対して１８０度相対位置に第二凹部を形成した事を特徴とする請求項２に記載のヒンジ装置。
【請求項４】
前記第一，第二，第三摩擦板それぞれの接触面に形成された凹部を結ぶ中心線と、前記第二ブラケットの前記軸受け部の凹部の前記中心線および前記固定板の前記軸受け部の凹部を結ぶ中心線は、前記第一部材が重合した閉状態の時には平面上から見てすべての前記中心線が重なり合った角度位置に構成されており、このことによって前記第一，第二，第三摩擦板と複数の前記軸受け部との接触面積が最大になり、前記第一部材の開放に伴って前記第二ブラケットが９０度回動した直立状態の時は前記第一，第二，第三摩擦板の前記中心線と複数の前記軸受け部の前記中心線とが直交する角度位置になり、これによって複数の前記摩擦板と複数の前記軸受け部との接触面積が最小になるように構成した請求項３記載のヒンジ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてノートパソコンにおいて液晶などを取り付けた表示部と、キーボードなどを搭載した本体部を回動自在に連結するヒンジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なノートパソコンの表示部２０と本体部１０との開閉状態を図１に基づいて説明する。ノートパソコンを使用しない状態における表示部２０は、Ａ位置に示すように本体部１０に重合した閉状態である。使用時に矢印１の方向へ表示部２０を開き、Ｂ位置に示す９０度直立状態からさらに矢印２の方向へ約１８０度開放されたＣ位置までヒンジ部３０を支点として回動させ、使用者が最も操作しやすい任意の角度に開いてノートパソコンを使用するように構成されている。
【０００３】
また開放された表示部２０には、自重によりヒンジ部３０を支点として落下トルクが発生し、その落下トルクは、表示部２０の重合したＡ位置から９０度直立のＢ位置までの間は手前へ倒れる方向へ発生し、かつ重合状態Ａ位置で最大であり、さらにＡ位置からＢ位置へ開くにしたがって徐々に減少し、９０度直立状態で落下トルクはゼロになる。さらにＢ位置を越えると落下トルクは向こうへ倒れるに従って徐々に増加し、全開状態Ｃ位置で落下トルクは最大になる。
【０００４】
ノートパソコンを使用する際に表示部２０が自重によって勝手に重合状態Ａや全開状態Ｃに落下すると操作ができなくなるので、それを防止するためにヒンジ部３０は、表示部２０の最大落下トルクより大きい動トルクを有するように構成されておりその結果、表示部２０は常に任意の開放角度でフリーストップが可能になる。したがって、表示部２０を開く時は、ヒンジ部３０の動トルクと表示部２０の最大落下トルクとをプラスした操作トルクを必要とした。
【０００５】
近年、ノートパソコンは薄形化と軽量化が進み、本体部１０および表示部２０とが極めて軽量化されてきた。このように本体部１０が軽量化されたパソコンにおいて表示部２０を開く際に、表示部２０の回動にともなって本体部１０が一緒に持ち上がることがあり、本体部１０の持ち上がりを防止するために一方の手で本体部１０を押さえて、他方の手で表示部２０を持ち上げるなど操作が煩雑になっていた。特に表示部２０を重合状態から開き始めて、９０度直立状態からさらにそれ以上の角度まで開こうとする際に、常に本体部１０の持ち上がりを防止するために、他方の手で本体部１０を押さえておかねばならないことは操作時の障害であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−０３２８２３号公報
【特許文献２】特開平０５−０１０３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ノートパソコンの操作性に対する前述の障害を解決するものであり、表示部２０を開閉する際に本体部１０が一緒に持ち上がることを防止すると共に、特に表示部２０を直立状態付近まで開いた状態では開閉操作を軽い力で行うことができるとともに本体部１０が一緒に持ち上がることを防止するなど、きわめてスムーズ操作と操作力の軽減を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一部材２０と第二部材１０とを重合した閉状態から所定角度まで開放を行う折りたたみ式電子機器の回動支点となる支軸２２と、その支軸２２を固定し前記第一部材２０もしくは前記第二部材２０に取り付けられた第一部ブラケット２１と、前記支軸２２に非回動状態で挿入した第一摩擦板２５と、その第一摩擦板２５に接触し前記支軸２２回動自在に挿入した軸受け部１２を有しながら前期第一部材２０若しくは第二部材１０に取り付けられた第二ブラケット１１と、その第二ブラケット１１と接触する前記第一摩擦板２５と反対側の前記支軸２２に非回動状態で、かつ軸線方向に摺動可能に挿入した第二摩擦板２７と、前記支軸２２に挿入された前記第一，第二摩擦板２５，２７と前記第二ブラケット１１の前記軸受け部１２を押圧付勢する弾性部材３２を有するヒンジ装置３０であって、前記軸受け部１２に接触する前記第一，第二摩擦板２５，２７の接触面を非円形に形成するとともに、前記第一、第二摩擦板２５，２７が挟み込む前記軸受け部１２の接触面も非円形に形成し、前記第二ブラケット１１が回動する際に前記第一，第二摩擦板２５，２７と接触する前記軸受け部１２の接触面積を回動角度によって異ならしめることにより前記第２ブラケット１１の回動角度毎に動トルクを可変可能なヒンジ装置３０。
【０００９】
また、前記第一，第二摩擦板２５，２７の接触面の一部に第一凹部２８Ａを形成し、その第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置へ第二凹部２８Ｂを形成し、前記第二ブラケット１１の前記軸受け部１２の接触面の一部にも第一凹部２８Ａを形成し、その第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置へ第二凹部２８Ｂを形成し、前記第一部材２０が重合した閉状態のときには第一，第二摩擦板２５Ａ，２７Ａに形成した前記第一凹部２８Ａと前記第二凹部２８Ｂとを結ぶ中心線３４と軸受け部１２Ａの第一凹部２８Ａと第二部２８Ｂとを結ぶ中心線３５が平面的に重なり合う角度位置に構成されており、これにより前記第一，第二摩擦板２５Ａ，２７Ａと前記軸受け部１２Ａの接触面積が最大になり、前記第一部材２０の解放にともなって前記第二ブラケット１１が９０度回動した直立状態のときには前記第一，第二摩擦板２５Ａ，２７Ａの前記中心線３４と前記軸受け部１２Ａの前記中心線３５が平面的に直交する角度位置になり、これにより前記第一，第二摩擦板２５Ａ，２７Ａと前記軸受け部１２Ａとの接触面積が最小になることにより、八勢する動トルクが最小になるように構成したヒンジ装置３０。
【００１０】
また、前記支軸２２に対して回動自在な軸受け部１６Ａを有するとともに前記第二ブラケット１１と同期回転を行い、かつ前記第一摩擦板２５Ａに接触するように前記支軸２２に挿入された固定版４０Ａであり、さらにその固定板４０Ａは前記軸受け部１６Ａの接触面の一部に第一凹部２８Ａを有し、その第一凹部と中心に対して１８０度相対位置に第二凹部２８Ｂを有しており、その固定板４０Ａと前記第二ブラケット１１との間の前記支軸２２に対して非回動で、かつ軸線方向に摺動可能な第三摩擦板２９Ａを設け、その第三摩擦板２９Ａの接触面の一部にも第一凹部２８Ａを形成し、その第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置に第二凹部２８Ｂを形成したヒンジ装置。
【００１１】
また前記第一，第二，第三摩擦板２５Ａ，２７Ａ，２９Ａの接触面に形成された凹部を結ぶ中心線と、前記第二ブラケット１１の前記軸受け部１２Ａの凹部の前記中心線３５および前記固定板４０Ａの前記軸受け部１６Ａの凹部を結ぶ中心線３６は、前記第一部材２０が重合した閉状態の時には平面上から見てすべての前記中心線が重なり合った角度位置に構成されており、このことによって前記第一，第二，第三摩擦板２５Ａ，２７Ａ，２９Ａと複数の前記軸受け部１６Ａ，１２Ａとの接触面積が最大になり、前記第一部材２０の開放に伴って前記第二ブラケット１１が９０度回動した直立状態の時は前記第一，第二，第三摩擦板２５Ａ，２７Ａ,２９Ａの凹部の前記中心線と複数の前記軸受け部１２Ａ，１６Ａの前記中心線が直交する角度位置になり、これによって複数の前記摩擦板と複数の前記軸受け部との接触面積が最小になるように構成したヒンジ装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述したように、ノートパソコンや携帯ＰＤＡなどの折りたたみ式電子機器に適用可能であり、煩雑な操作の排除と操作力の低減が実現可能であり、これらの装置の操作感触を極めて向上させるものである。
【００１３】
本発明は、ヒンジ部３０の動トルクを回動角度毎に、ある程度任意に設定可能であることにより、表示部２０を図１に示す重合状態（Ａ位置）から９０度直立状態（Ｂ位置）さらに１８０度全開状態（Ｃ位置）へ開く際に、表示部２０の開閉角度毎に変化する落下トルクに応じて、ヒンジ部３０の動トルクを必要最小限に設定することが可能であり、特に表示部２０の９０度直立状態近傍でヒンジ部３０の動トルクを小さく設定することができる。
【００１４】
その結果、表示部２０を片手で開く際に、９０度直立状態近傍まで開いた際に、他方の手で本体部１０を押さえねばならないなどの煩雑な操作が解消できるものである。さらに、本発明の実施に当たっては、特に複雑な部品を追加するものでなく、従来から使用している複数の摩擦板の外周を非円形に形成するとともに、その摩擦板に挟まれたブラケットの軸受け部あるいは固定板の軸受け部の外周を非円形に形成するなど、極めて簡単に、かつ低コストに実現可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のノートパソコンの概略図
【図２】従来のノートパソコンに使用されている低トルクヒンジの構成図
【図３】低トルクヒンジに本発明を採用して実施例１の構成図
【図４】本発明の摩擦板と軸受け部の詳細説明図
【図５】本発明の摩擦板と軸受け部の重なり合った状態の説明図
【図６】摩擦板の実施例２の形状図
【図７】固定板を使用した高トルクヒンジの従来の構成図
【図８】固定板を使用した高トルクヒンジに本発明を使用した実施例３の構成図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図２に従来から使用されているヒンジの構成を示し、表示部２０に取り付けられた第一ブラケット２１には支軸２２の端面が固定されている。支軸２２は円筒状の大径部２３とＨカットまたは多角形に形成された小径部２４を有している。円形第一摩擦板２５は、中心に小径部２４と同形の多角形穴２６が設けられ、小径部２４に非回転状態で挿入されている。第２ブラケット１１は、本体部１０に取り付けられており、軸受け部１２には円状の穴１３が設けられており、円状の穴１３は小径部２４に回転自在に、かつ円形第一摩擦板２５と面接触するように挿入されている。
【００１７】
円形第二摩擦板２７は、前述の円形第一摩擦板２５と同形状であり、軸受け部１２に面接触可能に小径部２４に挿入されている。すなわち、第二ブラケット１１の軸受け部１２は円形第一摩擦板２５と円形第二摩擦板２７によって挟まれた状態になっている。ワッシャー３１は円形第二摩擦板２７の上から小径部２４に挿入されている。次に複数枚の皿ばね３２および押さえ板３３が小径部２４に挿入されている。押さえ板３３は矢印３方向から小径部２４にかしめられており、その役割は、前述した各部品が小径部２４から抜ける事を防止するとともに、皿ばね３２によって前述の各部品間に所定の圧着力を発生させるものである。
【００１８】
したがって、表示部２０が解放方向へ開かれ始めた時に第二ブラケット１１が小径部２４を支点として回動し、円形第一摩擦板２５と円形第二摩擦板２７との間に圧着状態で挟まれた円形軸受け部１２に摩擦による所定の動トルクが発生するように構成されている。しかしながら、従来のこの構成では、第二ブラケット１１のいかなる回動角度においても円形第一摩擦板２５と円形軸受け部１２の接触面積が同じであるため、発生する動トルクは常に同一であり、前述したように回動角度によっては余分な動トルクを発生させることになり、本体部２０が持ち上がるなど、開閉時に煩雑な操作を必要とした。
【００１９】
次に、図３を基にして本発明の実施例を以下に述べる。本発明は図２における円形第一摩擦板２５と円形第二摩擦板２７の外周形状を図３で示すように非円形第一摩擦板２５Ａおよび非円形第二摩擦板２７Ａへ形状変更したものであり、他の部品の形状は従来例と同形状であってもよいので、他の部品の説明は省略する。
【００２０】
次に、図４で本発明の詳細について説明する。図４の（イ）に非円形第一摩擦板２５Ａを示す。非円形第一摩擦板２５Ａの外周には、第一凹部２８Ａが形成され、さらにその第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置に第二凹部２８Ｂが形成されている。また、第一凹部２８Ａと第二凹部２８Ｂの中心を結ぶ線を中心線３４で示す。中心の穴２６は、従来と同じく小径部２４と同形状であり、小径部２４に非回転状態で挿入されている。また、非円形第二摩擦板２７Ａは非円形第一摩擦板２５Ａと同一形状である。
【００２１】
図４の（ロ）に第二ブラケット１１の一部である非円形軸受け部１２Ａを示しており、非円形軸受け部１２Ａの外周にも第一凹部２８Ａが形成され、さらにその第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置に第二凹部２８Ｂが形成されている。また、非円形軸受け部１２Ａの第一凹部２８Ａと第二凹部２８Ｂの中心を結ぶ線を中心線３５で示す。
【００２２】
図５の(ハ)に前記の表示部２０が本体部１０に重合した閉状態の時の非円形第一摩擦板２５Ａと第一ブラケット１１の非円形軸受け部１２Ａの重なった位置関係を示す。重合状態（ハ）では、非円形第一摩擦板２５Ａの中心線３４と非円形軸受け部１２Ａの中心線３５が平面的に同一線上で重なるように設定されている。したがって非円形第一摩擦板２５Ａと非円形軸受け部１２Ａとの接触面積は斜線部で示すように最も大きな接触面積になるように構成されている。したがって第一ブラケット１１が矢印４の方向へ回動を始めた際に、ヒンジ部３０に最も大きな動トルクが発生するものである。図示していないが非円形第二摩擦板２７Ａも非円形第一摩擦板２５Ａと同一の角度位置関係に設定されている。
【００２３】
図５の（ニ)に表示部２０が本体１０から解放され、９０度直立状態に達した時の非円形第一摩擦板２５Ａと非円形軸受け部１２Ａの重なった位置関係を示す。この状態では非円形第一摩擦板２５Ａの凹部の中心線３４と非円形軸受け部１２Ａの凹部の中心線３５が平面的に直交した位置に設定されている。したがって非円形摩擦板２５Ａと非円形軸受け部１２Ａとの接触面積は斜線部で示すように最も小さくなるように構成されている。したがって第一ブラケット１１の回動に伴って発生するヒンジ部３０の同トルクは最も小さくなるものである。
【００２４】
このように、本発明は表示部２０が本体１０に重合した状態でヒンジ部３０の動トルクが最も大きくなり、表示部２０を９０度直立状態まで開いたときのヒンジ部３０の動トルクが最も小さくなるように構成されたものである。
【００２５】
また、表示部２０が重合状態から直立状態まで開く間の動トルクの変化は、図５の（ハ）から（ニ）へ第二ブラケット１１が矢印４方向へ回動するに伴って斜線部で示す接触面積が（ハ）から（ニ）へ徐々に小さくなるように構成しており、すなわちヒンジ部３０の動トルクは徐々に小さくなるものである。
【実施例２】
【００２６】
上記は、円形第一摩擦板２５の外周に第一，第二凹部を形成した非円形第一摩擦板２５Ａを基に説明を行った。次に非円形第一摩擦板２５Ａの実施例２を図６を基にして述べる。図６の（ホ）に平面図を示し、（ヘ）に側面図を示す。図６（ホ）の斜線部で示す第一凹部２８Ａおよび第二凹部２８Ｂは（ヘ）に示すように表面１４と裏面１５に厚さＴの段差を設けたものである。このことによって使用時には第一実施例と同様に第二ブラケット１１の非円形軸受け部１２Ａと接触する摩擦面積は回動に伴って変化するものであり、第一実施例と同等の機能を発揮する。
【００２７】
上記は非円形第一摩擦板２５Ａの形状について述べたが、非円形第二摩擦板２７Ａおよび非円形軸受け部１２Ａなども表面および裏面から厚さＴの段差を設けて使用することは同一の考え方であり、ここではそれらについて図面による詳細説明を省略する。
【実施例３】
【００２８】
従来からヒンジのトルクの増加を目的として、固定板と摩擦板を追加してトルクの増加を図った構成があり、本発明は固定板を使用した高トルクヒンジに対しても有効な効果を発揮することを説明する。図７は固定板４０を使用したヒンジの構成の従来例を示しており、図２で説明した構成に対し、固定板４０と円形第３摩擦板２９が追加されたものである。他の部品は図２で説明した構成・機能とも同一であり、ここでは固定板４０と円形第三摩擦板２９に関してのみ説明をする。
【００２９】
固定板４０の一部には円形軸受け部１６とその中心に小径部２４に回動自在に挿入する丸穴１７が設けられている。さらに固定板４０の一端には９０度に曲げられた爪１８が設けられており、その爪１８は第二ブラケット１１の角穴１９に係合しており、固定板１６は第二ブラケット１１に同期して小径部２４上で回転するように構成されている。また、固定板４０と円形軸受け部１２との間には円形第三摩擦板２９が設けられている。
【００３０】
したがって図７における構成は、図２で説明した構成に対して円形第一摩擦板２５と円形第三摩擦板２９にはさまれた固定板４０の軸受け部１６の面の接触部が増加しており、ヒンジの高トルク化が可能な構成である。しかしながらこの構成も第二ブラケット１１の回動角度すべてにおいて同一トルクが発生するものであり、前述の従来の課題と同様に、表示部２０の開閉操作時に煩雑な操作を伴うものであった。
【００３１】
図８に固定板を追加して高トルク化したヒンジにおいて本発明を使用した実施例３を示す。図８は、図７対して非円形固定板４０Ａと非円形第三摩擦板２９Ａの２部品の外周形状が非円形に変わったものである。非円形固定板４０Ａの外周の一部に第一凹部２８Ａが形成され、その第一凹部２８Ａと中心に対して１８０度相対位置に第二凹部２８Ｂが形成されている。また非円形固定板４０Ａの上記双方の凹部を結ぶ中心線を３６で示す。非円形第三摩擦板２９Ａは図３で示す非円形第一摩擦板と同形状であり、ここでは詳細説明を省略する。
【００３２】
実施例３は、表示部２０が重合した閉状態では、非円形第一，第二，第三摩擦板２５Ａ，２７Ａ，２９Ａの中心線３４と非円形固定板４０Ａの中心線３６および非円形軸受け部１２Ａの中心線３５が平面的に重なり合う角度位置に設定されている。また表示部２０が９０度直立状態まで開放された時には非円形第一，第二，第三摩擦板２５Ａ，２７Ａ，２９Ａの凹部を結ぶ中心線３４と非円形固定板４０Ａの中心線３６および非円形軸受け部１２Ａの中心線３５とが直交して重ならない角度位置に設定されている。よって本発明は実施例３の高トルクヒンジにおいても、前述したように表示部２０が本体に重合した状態で、ヒンジ部３０に発生する動トルクは最も大きくなり、表示部２０が９０度直立状態においてヒンジ部３０に発生する動トルクは最も小さくすることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は前述のように、第一部材と第二部材がヒンジによって回動自在に連結された機器に採用することによって大きな効果を発生するものであり、ノートパソコンをはじめＰＤＡおよび携帯電話など、折りたたみ構造の電子機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  本体部
１１  第二ブラケット
１２  円形軸受け部
１３  円状の穴
１４  表面
１５  裏面
１６  円形軸受け部
１７  丸穴
１８  爪
１９  角穴
２０  表示部
２１  第一部ラケット
２２  支軸
２３  大径部
２４  小径部
２５  円形第一摩擦板
２６  多角形穴
２７  円形第二摩擦板
２９  円形第三摩擦板
２５Ａ  非円形第一摩擦板
２７Ａ  非円形第二摩擦板
２８Ａ  第一凹部
２８Ｂ  第二凹部
２９Ａ  非円形第三摩擦板
３０  ヒンジ部
３１  ワッシャー
３２  皿ばね
３３  押さえ版
４０  固定板
【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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