(57)【要約】【課題】主としてＨＤＤ用モータにおいて、小型化，薄型化した場合でも低消費電力化，静音化，起動特性向上が可能なモータを提供することを目的とする。【解決手段】固定体に対向するマグネット端面もしくはマグネット端面に対向する固定体側に環状切欠き部を有するために、回転するハブ２と、前記ハブ２と一体で回転するマグネット１と、前記マグネット１の下端面と対向する位置にある磁性を有するリング５を有し、前記マグネット１の上下端面に環状切欠き部１０ａ，１０ｂを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するハブと、
前記ハブと一体で回転するマグネットと、
前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、
前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、
前記巻線組立が固定されている基台と、
前記マグネットの軸方向に対向する位置に配置される磁性を有するリングを有し、
前記リングに対向する前記マグネット端面に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項２】
前記リングと対向する前記マグネット端面の反対面において、半径方向の略同一位置に前記環状切欠き部と略同一形状の環状切欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
【請求項３】
回転するハブと、
前記ハブと一体で回転するマグネットと、
前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、
前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、
前記巻線組立が固定されており磁性を有する基台を有し、
前記マグネットの軸方向に対向する位置に前記基台を配置し、前記基台に対向する前記マグネット端面に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項４】
前記基台と対向する前記マグネット端面の反対面において、半径方向の略同一位置に前記環状切欠き部と略同一形状の環状切欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。
【請求項５】
回転するハブと、
前記ハブと一体で回転するマグネットと、
前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、
前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、
前記巻線組立が固定されている基台と、
前記マグネットの軸方向に対向する位置に配置する磁性を有するリングを有し、
前記マグネット端面に対向する前記リング上に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項６】
回転するハブと、
前記ハブと一体で回転するマグネットと、
前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、
前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、
前記巻線組立が固定されており磁性を有する基台を有し、
前記マグネットの軸方向に対向する位置に前記基台を配置し、前記マグネット端面に対向する前記基台上に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータ。
【請求項７】
前記マグネットの半径方向の厚みをＡ、前記環状切欠き部の半径方向の幅をＢとしたとき、Ａ／Ｂ≧１５であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として磁気記憶装置に用いられるブラシレスモータ（以下、モータと略する）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＡ分野の磁気記憶装置の高容量化に伴い磁気記憶装置の使用用途の幅が広がり、ＰＣ用途に限定されることなく、ビデオカメラ，音楽プレーヤ，カーナビゲーション，ゲーム機などモバイル用途を中心として様々な用途に使用されている。モバイル用途に使用される場合、ユーザが持ち運びしやすいように小型化，薄型化が望まれると共に、ユーザがバッテリー駆動で長時間使用できるように低消費電力化も望まれている。
【０００３】
磁気記憶装置が小型化、薄型化されると、装置に組み込まれるモータも小型化，薄型化する必要がある。回転体の位置を保持するため、マグネット端面に対向する固定体側に磁性を持たせて、回転体の位置をマグネットと固定体の間に生じる磁力により保持させているが、小型化，薄型化に伴いマグネット端面と固定体との隙間が狭まる傾向にある。
【０００４】
最近では、前記隙間が０．２ｍｍ付近まで狭まっている。前記隙間が狭くなると磁力が大きくなるため、駆動時の振動が増加して騒音が大きくなる恐れがある。また隙間が狭くなるとマグネットから固定体側に入る磁束量が増えて鉄損が増加し、消費電力が増加する恐れがある。
【０００５】
そこで、このようなモータでは、回転体のマグネット端面と固定体の隙間に工夫をする提案がなされている。特許文献１では、磁性体で形成されたリングを回転体のマグネット端面に配置して、固定体側へ漏洩する磁束を低減する技術が開示されている。また特許文献２では、回転体のマグネット端面に対向する鉄製基板に、円周方向に９０〜２７０度の角度範囲で切り欠いて磁束低減部を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３２８９７８号公報
【特許文献２】実用新案登録第２６０１９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、磁気記憶装置の使用用途は多様化しており、ＰＣ用途に限定されずモバイル用途等への広がりが著しい。モバイル用途に拡大すると磁気記憶装置が組み込まれるモータにも小型化，薄型化，低消費電力化が要望される。回転体の位置を保持するために、磁力により回転体を固定体側に引き寄せているが、モータが小型化するに伴いマグネット端面と磁性を有する固定体との隙間が小さくなる傾向がある。
【０００８】
前記隙間が小さくなると、次のような不具合を起こす恐れがある。まず１点目は、前記隙間が小さくなるとマグネット端面と固定体の距離が縮まるため、固定体を透過する磁束密度が増加することである。固定体は磁性を有しており磁束が透過すると鉄損を生じ、その鉄損は磁束密度が大きくなるに伴い増加する。
【０００９】
鉄損が増加するとモータの消費電力が上がり環境負荷が増えると同時に、モータを起動するための電流が不足して起動不具合を生じる恐れがある。２点目は、マグネット端面と固定体との隙間が小さくなると、軸方向のリップル波形が大きくなることである。
【００１０】
リップル波形が大きくなるという事は振動が大きくなる事であり、加振力が増加することになる。その結果、騒音が大きくなりユーザが使用する上で支障を来たす恐れがある。また３点目は、マグネット端面と固定体との隙間が小さくなり距離が近づくと、固定体側に回転体を引き寄せる磁力（吸引力）が強くなることである。回転体は流体軸受により固定体に支承されており、回転体が回転すると軸受内部で接触していた部材が浮上して非接触状態となる。軸受内部にて部材が接触しているモータ停止状態（未通電時）で吸引力が大きくなると、静止摩擦力が増加して起動時にトルク不足に陥り磁気記憶装置が起動出来なくなる恐れがある。
【００１１】
前記特許文献１では、磁性体で形成されたリングを回転体のマグネット端面に配置して固定体側へ漏洩する磁束を低減しており、固定体を透過する磁束密度は小さくなり、鉄損，リップル波形および吸引力も同様に小さくなる。しかしながら、磁気記憶装置は小型化，薄型化の要望があり、マグネット端面と固定体の隙間は０．２ｍｍ付近まで狭まっている。
【００１２】
したがって、小型化が要望されるようなモータに対しては、リングを配置するような空隙を確保することが困難であり、リングを設けてもリング自身と固定体が接触する恐れがある。
【００１３】
また前記特許文献２では、回転体のマグネット端面に対向する鉄製基板に、円周方向に９０〜２７０度の角度範囲で切り欠いて磁束低減部を形成しており、基板を透過する磁束量が小さくなり、鉄損および吸引力が小さくなる。しかしながら、基板を切り欠いて磁束低減部を形成していることから、１回転あたりに磁束密度および吸引力に疎密な部分が生じ、リップル波形の振幅が安定せずアンバランス振動による磁気記憶装置の読み書きエラーや騒音を大きくする恐れがある。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、固定体に対向するマグネット端面もしくはマグネット端面に対向する固定体側に環状切欠き部を有することにより、固定体を透過する磁束量を減少させて、鉄損、リップル波形および吸引力を小さくして、騒音増大および起動不具合のような支障を来たす恐れのないモータ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】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、回転するハブと、前記ハブと一体で回転するマグネットと、前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、前記巻線組立が固定されている基台と、前記マグネットの軸方向に対向する位置に配置される磁性を有するリングを有し、前記リングに対向する前記マグネット端面に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータとしたものであり、固定体と対向するマグネット端面に環状切欠き部を設けることにより、リングを透過する磁束量を減少させて、鉄損，吸引力を減らして低消費電力を実現すると共にモータ起動不具合の無いようにする。また、同時にリップル波形を小さくすることも可能であり、静音化にも有効である。
【００１６】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、前記リングと対向する前記マグネット端面の反対面において、半径方向の略同一位置に前記環状切欠き部と略同一形状の環状切欠き部を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータとしたものであり、マグネットをハブに固定する時に組み付け向きを規制する必要が無いようにする。
【００１７】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、回転するハブと、前記ハブと一体で回転するマグネットと、前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、前記巻線組立が固定されており磁性を有する基台を有し、前記マグネットの軸方向に対向する位置に前記基台を配置し、前記基台に対向する前記マグネット端面に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータとしたものであり、固定体と対向するマグネット端面に環状切欠き部を設けることにより、基台を透過する磁束量を減少させて、鉄損，吸引力を減らして低消費電力を実現すると共にモータ起動不具合の無いようにする。また、同時にリップル波形を小さくすることも可能であり、静音化にも有効である。
【００１８】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、前記基台と対向する前記マグネット端面の反対面において、半径方向の略同一位置に前記環状切欠き部と略同一形状の環状切欠き部を有することを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータとしたものであり、マグネットをハブに固定する時に組み付け向きを規制する必要が無いようにする。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、回転するハブと、前記ハブと一体で回転するマグネットと、前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、前記巻線組立が固定されている基台と、前記マグネットの軸方向に対向する位置に配置する磁性を有するリングを有し、前記マグネット端面に対向する前記リング上に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータとしたものであり、マグネットと対向するリングに環状切欠き部を設けることにより、リングを透過する磁束量を減少させて、鉄損、吸引力を減らして低消費電力を実現すると共にモータ起動不具合の無いようにする。また、同時にリップル波形を小さくすることも可能であり、静音化にも有効である。
【００２０】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、回転するハブと、前記ハブと一体で回転するマグネットと、前記ハブと前記マグネットを支承する流体軸受と、前記マグネットと半径方向に対向する位置にある巻線組立と、前記巻線組立が固定されており磁性を有する基台を有し、前記マグネットの軸方向に対向する位置に前記基台を配置し、前記マグネット端面に対向する前記基台上に環状切欠き部を有することを特徴とするブラシレスモータとしたものであり、マグネットと対向する基台に環状切欠き部を設けることにより、基台を透過する磁束量を減少させて、鉄損、吸引力を減らして低消費電力を実現すると共にモータ起動不具合の無いようにする。また、同時にリップル波形を小さくすることも可能であり、静音化にも有効である。
【００２１】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、前記マグネットの半径方向の厚みをＡ、前記環状切欠き部の半径方向の幅をＢとしたとき、Ａ／Ｂ≧１５であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のブラシレスモータとしたものであり、環状切欠き部の構成比率を規定することによりリップル波形の変動を抑えて、騒音，起動特性，消費電力等のモータ特性を高位で安定させる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、回転体に固定されているマグネットと、前記マグネットと軸方向に対向する固定体側に磁性を有するリングを配置しており、マグネット端面もしくはマグネットに対向するリングの少なくとも一方に環状切欠き部を設けたものである。
【００２３】
前記リングを有しておらず、固定体自身が磁性を有する場合も同様であり、マグネット端面もしくはマグネットに対向する固定体の少なくとも一方に環状切欠き部を設けたものであり、本発明のモータに構成することにより、固定体を透過する磁束量を減少させて、鉄損、リップル波形および吸引力を小さくして、磁気記憶装置の騒音増大および起動不具合のような支障を来たす恐れのないモータを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１を示す断面図
【図２】本発明の実施例１を示す部分断面図
【図３】本発明の実施例１を示す部分断面図
【図４】本発明の実施例１のスラストリップル変化率を示すグラフ
【図５】本発明の実施例２を示す断面図
【図６】本発明の実施例２を示す部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明のブラシレスモータの実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１はアウタロータ型のモータ断面図になる。図１において、マグネット１はハブ２に接着固定されており、ハブ２はシャフト６に支承されて回転する。マグネット１の内周面に対向する位置に巻線組立３が配置されており、巻線組立３に通電して励磁するとマグネット１に電磁力が作用して回転体が回る。基台４はアルミダイカストであり、巻線組立３およびリング５が基台４に接着固定されている。ここで磁性を有するリング５は、マグネット１の下端面と対向する位置に設置されている。
【００２６】
シャフト６とフランジ７とスリーブ８とスラスト板９は流体軸受を構成しており、軸受内部にはオイルが充填されている。マグネット１の半径方向の厚みはＡであり、マグネット１の下端面には幅Ｂの環状切欠き部１０ａがあり、同上端面の半径方向の略同じ位置に幅Ｂの環状切欠き部１０ｂがある。マグネット１の上下端面に環状切欠き部１０ａ，１０ｂを配置することにより、マグネット１をハブ２に接着固定する時に向きの規制がなくなり、マグネット１の組み付け間違いを解消することが出来る。
【００２７】
図２はアウタロータ型のモータ部分断面図になる。環状切欠き部１０ａ，１０ｂが、磁性を有するリング５の表裏面に設けられている。マグネット１の半径方向の厚みＡに対して、リング５の環状切欠き部１０ａ、１０ｂの幅をＢとする。ただし、環状切欠き部１０ａ，１０ｂの半径方向の位置は略同じであり、基台４にリング５を接着固定する時に向きの規制が無くなり、リング５の組み付け間違いを起こさない様にしている。
【００２８】
図３はアウタロータ型のモータ部分断面図になる。図３（ａ）では、マグネット１の内側に巻線組立３が配置されているが、巻線組立３と対向しないマグネット１の外周面に環状切欠き部１０ａ，１０ｂを設けている。一方図３（ｂ）では、巻線組立３と対向するマグネット１の内周面に環状切欠き部１０ａ，１０ｂを設けている。図３（ｂ）のように、巻線組立３と対向するマグネット１内周面に接するように環状切欠き部１０ａ，１０ｂを配置することは望ましくない。その理由は、環状切欠き部１０ａ，１０ｂがマグネット１の巻線組立３の対向面に形成されると、マグネット１との対向面積が減少した分だけ巻線組立３へ流れる磁束量が減少して電磁力が低下し、モータの駆動トルクが減少するためである。モータ起動特性を悪化させないためには、図３（ａ）のように環状切欠き部１０ａ，１０ｂを巻線組立３の対向面に接しないように設けることが望ましい。
【００２９】
図４はマグネット１の半径方向の厚みＡと環状切欠き部１０ａ，１０ｂの幅ＢをＡ／Ｂとして環状切欠き部比率と定義した時のスラストリップル変化率になる。該幅Ｂが該厚みＡに近づくほど、すなわち環状切欠き部比率が小さくなるほどスラストリップル変化率が著しく大きくなる。環状切欠き部比率が小さい範囲ではスラストリップルの変動が非常に大きいため、該厚みＡと該幅Ｂの寸法精度がモータ特性に及ぼす影響が大きく、モータ特性のバラツキを抑えることが困難である。Ａ／Ｂ≧１５ではスラストリップル変化率が１％未満であり、該厚みＡと該幅Ｂの寸法精度がモータ特性に及ぼす影響を抑えることが出来る。したがってモータ特性を高位で安定させるためには、Ａ／Ｂ≧１５の範囲で該厚みＡと該幅Ｂを構成した方が望ましい。
【００３０】
本実施例のように構成することにより、以下の３点の効果が得られる。１点目は、リング５を透過する磁束量を減らすことにより、リング５の内部に生じる鉄損を減じてモータ消費電力を低減することが出来る。２点目は、リング５を透過する磁束量が小さくなることからマグネット１とリング５の間に生じる軸方向のリップル波形も小さくなり、リップル低減により加振源が縮小するため振動が抑制されて静音化が実現する。３点目は、リング５を透過する磁束量を減じて、マグネット１とリング５の間に生じる磁力（吸引力）を低下することが出来る。
【００３１】
モータ静止時に流体軸受は接触しており、軸方向ではフランジ７とスラスト板９が接触している。モータが回転し始めて、軸受内部に充填しているオイルに動圧が発生して、回転体を浮上させて流体軸受が非接触状態になるまで、流体軸受内部では金属接触しながら回転することになり摩擦トルクを生じる。摩擦トルクの最大値は、回転体が動き始める時の最大静止摩擦トルクである。前記最大静止摩擦トルクは、フランジ７がスラスト板９に及ぼす垂直抗力に比例しており、前記垂直抗力の構成要素として吸引力が挙げられる。すなわち、吸引力を小さくすると最大静止摩擦トルクが小さくなり、モータの起動トルク不足による磁気記憶装置の起動不具合を解消することが出来る。
【００３２】
マグネット１の半径方向の厚みＡを小さくして吸引力を低減することも可能であるが、マグネット１からの磁束量はマグネット１の体積に依存しており、該厚みＡを小さくして体積が小さくなるとマグネット１から巻線組立３へ流れる磁束量が低下して、モータの駆動トルクが小さくなってしまう。結果として、最大静止摩擦トルクを上回るほどモータの駆動トルクが得られない恐れがある。そのため、マグネット１の厚みＡを小さくするのではなく環状切欠き部１０ａ，１０ｂを設けることが有効である。
【００３３】
以上より、本実施例のように構成すると、モータの消費電力を抑えて、静音性能に優れ、起動不具合を生じる恐れのないモータを提供することが出来る。
なお、上記の説明ではマグネット１の上下端面あるいはリング５の表裏面の両面に環状切欠き部を構成した例で説明したが、マグネット１とリング５が対向している面のみに環状切欠き部を設ける場合でも実施可能である。また、上記の説明では環状切欠き部を形成面に１本としているが、複数本から構成されても良い。本発明は上記実施例に限定されるものではない。
（実施の形態２）
図５はインナロータ型のモータ断面図になる。図５において、マグネット１はハブ２に接着固定されており、ハブ２はシャフト６に支承されて回転する。マグネット１の外周面に対向する位置に巻線組立３が配置されており、巻線組立３に通電して励磁するとマグネット１に電磁力が作用して回転体が回る。基台４は磁性を有する鉄材であり、例えばＳＰＣＣあるいはＳＰＣＤをプレス加工した部材をメッキ処理したものである。
【００３４】
シャフト６とフランジ７とスリーブ８とスラスト板９は流体軸受を構成しており、軸受内部にはオイルが充填されている。マグネット１の下端面には環状切欠き部１０ａがあり、同上端面の半径方向の略同じ位置に環状切欠き部１０ｂがある。マグネット１の上下端面に環状切欠き部１０ａ，１０ｂを配置することにより、マグネット１をハブ２に接着固定する時の向きの規制がなくなり、マグネット１の組み付け間違いを解消することが出来る。
【００３５】
図６はインナロータ型のモータ部分断面図になる。環状切欠き部１０ａが、磁性を有する基台４のマグネット１の対向面に設けられている。
【００３６】
本実施例のように構成することにより、マグネット１と基台４の間に生じる磁力（吸引力）およびリップル波形を低く抑えることが可能となるため、消費電力を抑えて、静音性能に優れ、起動不具合を生じる恐れのないモータを提供することが出来る。また同時に基台４が磁性を有しているため、マグネット１の下端面と対向する位置にリングを設ける必要がなく、部材削減によるコストダウンという相乗効果も得られる。
【００３７】
なお、上記の説明では環状切欠き部を形成面に１本としているが、複数本から構成されても良い。本発明は上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例の記載から明らかなように、請求項１から６のいずれかに記載の発明によれば、回転体に固定されるマグネットの下端面、もしくは該マグネットの下端面と対向する固定体側のいずれか一方に環状切欠き部を設ける。このとき、マグネット下端面と対向する基台が磁性を有しなければ、前記基台に磁性を有するリングを配置する。
【００３８】
このように構成することにより、マグネットと固定体の間に生じる磁力およびリップル波形を低く抑えることが出来るため、消費電力を抑えて、静音性能に優れ、起動不具合を生じる恐れのないモータを提供できる様になる。従来の技術では、モータが小型化，薄型化になりマグネット下端面と固定体側との隙間が０．２ｍｍ付近まで小さくなると、回転体を固定体側へ引き寄せる磁力（吸引力）が非常に大きくなり、該吸引力が流体軸受内部の金属接触部位に垂直抗力として作用するため、モータ回転し始め時に生じる摩擦トルクを増大させていた。
【００３９】
それ故、摩擦トルクがモータの起動トルクを上回るとモータを組み込んでいる磁気記憶装置が起動しない不具合を生じる恐れがあった。本発明の構成では、環状切欠き部を設けることによりマグネットと固定体側の平均隙間を拡げて、吸引力およびリップルの増加を抑制することが可能となる。したがって、モータの低消費電力を実現し、リップルを抑えて静音化を実現すると同時に、摩擦トルクの増大を回避してモータ起動不具合を無くし、磁気記憶装置の読み書きに支障を来たさないモータを提供することが出来る。
【００４０】
請求項７に記載の発明によれば、マグネットの半径方向の厚みＡと環状切欠き部の幅Ｂの比率をＡ／Ｂとしたとき、Ａ／Ｂ≧１５の範囲で形成する。このように構成することにより、スラストリップル変化率を１％未満に安定させて、部品寸法精度に対するモータ特性の感度を鈍くして、騒音，起動特性，消費電力等のモータ特性を高位で安定させることが出来る。Ａ／Ｂ≧１５の範囲で構成しない場合、該厚みＡと該幅Ｂの部品寸法精度がばらつくと、スラストリップルが著しく変動するため同ロットのモータでも特性がばらついて、歩留まりが日々大きく変動して生産に支障を来たす恐れがあった。
【００４１】
本発明の構成では、Ａ／Ｂ≧１５の範囲で形成してモータ特性を安定させることにより、高位平準化した物造りに寄与すると共に、部品寸法公差に尤度を持たせることが可能になるのでコストダウンという相乗効果も得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかるモータは、吸引力を減らして摩擦トルクを縮減することにより、起動不具合を無くす効果を有し、焼結含油軸受を有する小型モータ等に対しても有用である。
【００４３】
本発明にかかるモータは、消費電力を抑えて、静音性に優れる効果が必要な情報機器関連の小型精密モータ等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  マグネット
２  ハブ
３  巻線組立
４  基台
５  リング
６  シャフト
７  フランジ
８  スリーブ
９  スラスト板
１０ａ、１０ｂ  環状切欠き部
Ａ  マグネットの半径方向の厚み
Ｂ  環状切欠き部の幅
【図１】
2011211856.tif 000003
【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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