(57)【要約】【課題】一体化のための組立作業短縮、組立装置の簡易化を図ることができる回転電機用固定子を提供すること。【解決手段】回転電機用固定子１０は、バックヨーク部、及び前記バックヨーク部から突出したティース部を有する複数の磁極片４がジョイント部４ｃを介して折り曲げ可能に連結されており、回転電機に装備される際にはジョイント部４ｃが折曲されて円筒状に形成される分割コア１と、分割コア１に巻装されたコイル３と、分割コア１及びコイル３間に設けられ両者を絶縁するインシュレーター２とを備え、分割コア１は、円周方向に半径１８０度ずつ２分割された第１の連結体１Ａ及び第２の連結体１Ｂでなり、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂは、それぞれ両端部に突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う嵌合凸起と嵌合凹部とを有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックヨーク部、及び前記バックヨーク部から突出したティース部を有する複数の磁極片がジョイント部を介して折り曲げ可能に連結され、ジョイント部が折曲されて円筒状に形成される分割コアと、
前記分割コアに巻装されたコイルと、
前記分割コア及び前記コイル間に設けられ両者を絶縁するインシュレーターとを備え、
前記分割コアは、円周方向に半径１８０度ずつ２分割された第１の連結体及び第２の連結体でなり、前記第１の連結体と前記第２の連結体は、それぞれ両端部に突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う嵌合凸起と嵌合凹部とを有している
ことを特徴とする回転電機用固定子。
【請求項２】
前記第１の連結体と前記第２の連結体は、それぞれ一端側に前記嵌合凸起が設けられ、他端に前記嵌合凹部が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用固定子。
【請求項３】
前記嵌合凸起と前記嵌合凹部は、前記第１の連結体と前記第２の連結体との互いに突き合う対向面に形成され、前記嵌合凸起は、前記嵌合凹部に圧入する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機用固定子。
【請求項４】
前記インシュレーターは樹脂にて作製されて前記分割コアのほぼ全面を覆うように配置されており、
前記嵌合凹部は、前記インシュレーターの内壁を含んで前記分割コアに形成されており、前記嵌合凹部に挿入される前記嵌合凸起に係合凹部が設けられ、前記嵌合凸起が前記嵌合凹部に嵌合したとき前記係合凹部に係合する係合凸起が前記インシュレーターの内壁に設けられている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機用固定子。
【請求項５】
前記インシュレーターは、回転電機の回転軸方向に突出する係合爪を有し、前記係合爪は、回転電機の内部にて、固定子の回転軸方向に隣接する端子台又は基板に形成された係合穴と係合する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機用固定子。
【請求項６】
前記分割コアは、前記第１の連結体と前記第２の連結体とが組み合わされ環状にされた状態で、回転電機のハウジングに圧入される
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機用固定子。
【請求項７】
バックヨーク部、及び前記バックヨーク部から突出したティース部を有する複数の磁極片がジョイント部を介して折り曲げ可能に連結され、ジョイント部が折曲されて円筒状に形成される分割コア、前記分割コアに巻装されたコイル、及び前記分割コアと前記コイル間に設けられ両者を絶縁するインシュレーターとを備えた回転電機用固定子の製造方法であり、
前記分割コアを、円周方向に半径１８０度ずつ、第１の連結体及び第２の連結体に２分割し、
前記第１の連結体と前記第２の連結体のそれぞれの両端部に、突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う嵌合凸起と嵌合凹部とを形成しておき、
前記第１の連結体及び第２の連結体のいずれか一方の連結体を固定しておき、これに対して他方の連結体を突き合わせ方向に移動させて、前記嵌合凸起と前記嵌合凹部とを嵌め合わせる
ことを特徴とする回転電機用固定子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に用いられる固定子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機に用いられる固定子においては、プレス等で打ち抜かれた薄板状の珪素鋼板を複数枚積層して、カシメや溶接等により一体化した構造の積層鉄心が使用されている。また、このような積層鉄心において、巻線を高密度に巻くことで、回転電機の高効率化や大容量化さらに小形化が図れるため、巻線を施す際の作業性を向上させる目的で、固定子鉄心を分割化した分割コアが知られている。この分割コアの一体化方法として、溶接や接着を用いると、接合面の汚れ等により十分な固着力が得られないことがあるため、従来、次のようなことが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１においては、固定子をティース毎に分割化した構造の分割コアが提案されている。このティース毎に分割された分割コアを環状に、かつ出力軸方向の規定位置に配置させた後、全ての分割コアを同時に分割コア内径方向に移動させ（第１動作）、更に出力軸方向に圧入すること（第２動作）で分割部に設けられた凹部と凸部を結合し、分割コアを一体化している。
【０００４】
また、特許文献２においては、全ての磁極片が、ジョイント部を介して折り曲げ可能に連結された固定子が提案されている。この固定子の両端部に位置する磁極片には凹部と凸部が各２種類ずつ設けられている。巻線後、この凹部と凸部が設けられている２個の磁極片を出力軸方向に位置をずらした状態で、円周方向に挿入可能な凹部と凸部箇所で挿入し、更に出力軸方向に圧入することで、凹部と凸部を結合し、固定子を一体化している。
【０００５】
さらに、特許文献３においては、固定子をティース毎に完全に分割化した構造の分割コアが提案されている。この場合の組立方法を説明する。全ての分割コアを環状に配置し、バンドで締め付け保持（仮固定）した後、固定子内径に電磁石を付加し、各分割コアを内径方向に吸引した後、バンドを取り外す。次に、固定子外径に加熱されている円筒状のハウジングを挿入し、電磁石を滅勢した後、電磁石を取り出し、ハウジングが冷却することで分割コアの外径面とハウジングの内径面とを圧接させて、一体化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／１４１９０７号
【特許文献２】特開２００８−９２６９１号公報
【特許文献３】特開平７−１６３０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、特許文献２に提案された技術の場合、全ての分割コアを同時に分割コア内径方向に移動させる第１動作と、出力軸方向に圧入する第２動作が必要となり、組立時のタクト増加や全ての分割コアの同期を取るため、組立装置が複雑化するという問題がある。また、例えばコア径がΦ１００ｍｍ以下の小型回転電機の場合は、各分割コアが小さいため組立時の分割コアの保持が容易でなく、また分割コア合わせ面に設けられた凹部凸部のサイズも小さく、第１動作、第２動作の動きを精度よく行わなければ、凹部凸部に力がかかって変形し組立ができなくなることから、精度のよい動きが必要となり、コア径がΦ１００ｍｍ以下の小型回転電機の場合には、このような組立装置を作ることが難しいという問題があった。
【０００８】
また、特許文献３に提案された技術の場合、分割コアを仮固定するためのタクトやこれを行うためのバンド、それに電磁石も必要となるため、タクト増加や組立装置が高価となるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高密度な巻線を可能とするとともに、また分割コアの一体化のための組立作業のタクト短縮や、組立装置の簡易化をすることができ、これにより安価な回転電機用固定子を提供できることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の回転電機用固定子は、バックヨーク部、及びバックヨーク部から突出したティース部を有する複数の磁極片がジョイント部を介して折り曲げ可能に連結され、ジョイント部が折曲されて円筒状に形成される分割コアと、分割コアに巻装されたコイルと、分割コア及びコイル間に設けられ両者を絶縁するインシュレーターとを備え、分割コアは、円周方向に半径１８０度ずつ２分割された第１の連結体及び第２の連結体でなり、第１の連結体と第２の連結体は、それぞれ両端部に突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う嵌合凸起と嵌合凹部とを有している。
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の回転電機用固定子の製造方法は、バックヨーク部、及びバックヨーク部から突出したティース部を有する複数の磁極片がジョイント部を介して折り曲げ可能に連結され、ジョイント部が折曲されて円筒状に形成される分割コア、分割コアに巻装されたコイル、及び分割コアとコイル間に設けられ両者を絶縁するインシュレーターとを備えた回転電機用固定子の製造方法であり、分割コアを、円周方向に半径１８０度ずつ、第１の連結体及び第２の連結体に２分割し、第１の連結体と第２の連結体のそれぞれの両端部に、突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う嵌合凸起と嵌合凹部とを形成しておき、第１の連結体及び第２の連結体のいずれか一方の連結体を固定しておき、これに対して他方の連結体を突き合わせ方向に移動させて、嵌合凸起と嵌合凹部とを嵌め合わせる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、分割コアの組み立て時に分割コアの第１の連結体を固定し、第２の連結体を直線移動させるという簡単な動作だけで組立可能となり、例えば、特許文献１、２の第１動作、第２動作が不要となり、組立時の分割コアの動きの同期を取る必要がなくなる。そして、分割コアを一体化する組立時のタクトを短縮でき、かつ組立装置を簡易化することで組立装置の費用を抑制し、安価な回転電機用固定子を提供することができる。また、特許文献２のような、層鉄心厚みの長さに影響するということがない。さらには、特許文献３のものが必要とするような、仮固定作業が不要となり生産性が向上する。つまり、組立に使用する固定治具（バンド、電磁石など）が不要となる。そして、溶接することなしに組立後の固定子をフレームに圧入して固定するので、溶接の熱による分割コア合わせ面の変形がなく、フレーム圧入後の固定子内径を高精度に生産可能である。また、溶接部のビードがないため、合わせ面のバックヨークに段差を設ける必要がないため回転電機の特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態１の正面図である。
【図２】図２は、分割コアの一方の連結体の正面図である。
【図３】図３は、分割コアの一方の連結体が直線状に延びた状態を示す正面図である。
【図４】図４は、ティース部にコイルを巻装する様子を示す模式図である。
【図５】図５は、第１の連結体の嵌合凸起と第２の連結体の嵌合凹部とが嵌合する様子を示す模式図である。
【図６】図６は、固定子が組み込まれた回転電機の断面図である。
【図７】図７は、回転電機に内蔵される端子台の正面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の分割コアの正面図である。
【図９】図９は、実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の分割コアの正面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。
【図１３】図１３は、実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明にかかる回転電機用固定子及びその製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。      
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態１の正面図である。図２は、分割コアの一方の連結体の正面図である。図３は、分割コアの一方の連結体が直線状に延びた状態を示す正面図である。回転電機用固定子（以降、単に固定子）１０は、複数の磁極片４が連結されてなる分割コア１と、分割コア１に巻装されたコイル３と、分割コア１とコイル３との間に設けられ両者を絶縁するインシュレーター２とを備えている。
【００１６】
磁極片４は、それぞれバックヨーク部４ａ、及びこのバックヨーク部４ａから突出したティース部４ｂを有している。そして、複数の磁極片４が、バックヨーク部４ａの両端に設けられたジョイント部４ｃを介して折り曲げ可能に連結されている。個々の磁極片４は、板厚の小さい電磁鋼板を必要な枚数だけ積み重ね、カシメ、溶接、接着等により一枚一枚の電磁鋼板がバラバラにならないように固定されている。個々の磁極片４はその表面をインシュレーター２にて覆われている。インシュレーター２は、材料を樹脂としてモールド成型により作製されている。コイル３は、インシュレーター２にて覆われたティース部４ｂに巻回されている。つまり、インシュレーター２は、磁極片４とコイル３との間で、両者を絶縁するために設けられている。分割コア１は、コイル３を巻装した後、固定子１０として、回転電機に装備される際、ジョイント部４ｃを折り曲げられて円筒状に形成される。
【００１７】
本実施の形態の特長として、分割コア１は、円筒状に形成された状態における円周方向に、半径１８０度ずつ２つの連結体（第１の連結体１Ａ及び第２の連結体１Ｂ）に分割されている。本実施の形態においては、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとは、同じ形状をなしている（図２，図３）。
【００１８】
第１の連結体１Ａは、６個の磁極片４を有し、両端部に嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂとを有している。第２の連結体１Ｂも同様な形状をなしており、第１の連結体１Ａの嵌合凸起１ａと第２の連結体１Ｂの嵌合凹部１ｂとが嵌合し、第１の連結体１Ａの嵌合凹部１ｂと第２の連結体１Ｂの嵌合凸起１ａとが嵌合することにより両者が結合する。なお、第１の連結体１Ａの両端部に嵌合凸起１ａを設け、第２の連結体１Ｂの両端部に嵌合凹部１ｂを設けてもよい。本実施の形態の嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂは、第１の連結体１Ａの端部と第２の連結体１Ｂの端部に形成されている。そして、両者は突き合わせ方向に組み合わせることで嵌り合う形状となっていて、嵌合凸起１ａは、嵌合凹部１ｂに圧入されて強固に接続される。
【００１９】
次に、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂへのコイル３の巻装と、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとの連結による固定子１０の組み立てと、この固定子１０の回転電機への組み込みについて説明する。図４は、ティース部４ｂにコイル３を巻装する様子を示す模式図である。第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂは、それぞれバックヨーク部４ａ側に反り返るように折り曲げられた状態で、フライヤー６を用いてティース部４ｂにコイル３を巻装する。ティース部４ｂの周囲に障害となるものがないので、高密度な巻線を容易に可能とする。ティース部４ｂにコイル３が巻装された後、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとが結合される。
【００２０】
図５は、第１の連結体１Ａの嵌合凸起１ａと第２の連結体１Ｂの嵌合凹部１ｂとが嵌合する様子を示す模式図である。第１の連結体１Ａの嵌合凹部１ｂと第２の連結体１Ｂの嵌合凸起１ａとが嵌合することにより両者が結合する。上記のように、本実施の形態の嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂは、第１の連結体１Ａの端部と第２の連結体１Ｂの端部との互いに突き合う対向面に形成されている。そして、嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂは、突き合わせ方向（断面半円形状にされたときの両端部の接線方向）に組み合わせることで嵌り合う形状となっている。そのため、例えば第２の連結体１Ｂを固定しておき、第１の連結体１Ａを図５中矢印Ａの方向へ直線状に移動させることで、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとを容易に結合することができる。ここで、嵌合凸起１ａは嵌合凹部１ｂに圧入される大きさとなっており、嵌合凸起１ａは嵌合凹部１ｂに所定の押圧力にて圧入され、その後は離間することがない。このようにして、組み立てられた固定子１０は、回転電機へ組み込まれる。
【００２１】
図６は、固定子１０が組み込まれた回転電機の断面図である。図７は、回転電機に内蔵される端子台の正面図である。回転電機５０は、中心に回転軸１１を貫通させる回転子１２と、この回転子１２を中央穴に配置する円筒状の固定子１０と、固定子１０の後部に配置された基板等でなる端子台１４と、これら回転子１２、固定子１０、及び端子台１４を収納するフロントブラケット１６及びリヤブラケット１７とを有している。
【００２２】
回転子１２は、２つのベアリングによって、回転可能に支持されている。すなわち、回転電機５０は、さらにフロントブラケット１６及びリヤブラケット１７の中央部にそれぞれ形成された凹部に外輪が嵌合固定され、内輪が回転軸１１に嵌合固定されたフロントベアリング２１及びリアベアリング２２を有している。回転子１２の外径と固定子１０の内径との間には微少な間隙が全周にわたって均一となるように形成されている。つまり、回転子１２と固定子１０とは、軸心を一致させて配設されている。一方、端子台１４においては、樹脂等の絶縁材料にて円板状に作製されてリヤブラケット１７の後端部（回転軸１１の突出する側を前端部とする）を全体にわたって覆うように配設され、各種電気部品を搭載している。
【００２３】
固定子１０には、端子台（基板）１４が取り付けられ、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとの間の結線が行われる。結線した後、固定子１０は、軸受けハウジングを有するフロントブラケット１６へ圧入される。その後、フロントベアリング２１及びリアベアリング２２が取り付けられた回転軸１１を挿入し、軸受けハウジングを有するリヤブラケット１７を被せ、フロントブラケット１６及びリヤブラケット１７をネジ、カシメ等で結合することで、回転電機５０が作製される。
【００２４】
インシュレーター２には、各磁極片４毎に回転軸１１に平行に後端部方向に突出する係合爪２ａが設けられている。一方、端子台１４には個々の係合爪２ａに対応する位置に係合穴１４ａが設けられている。そして、固定子１０と端子台１４とを組み合わせるときに、係合爪２ａが係合穴１４ａに係合する。このような構造とすることで、固定子１０をフロントブラケット１６へ圧入するまでの間、溶接を行うことなく第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂを結合させて、固定子１０をリヤブラケット１７に仮固定できるため、組立時の固定子１０の保持機構を簡素化することができ、設備費用の抑制及びタクトの短縮が可能となる。なお係合爪２ａと係合穴１４ａの形状に関しては、係合爪２ａが突起、係合穴１４ａが窪みであっても同様の効果が得られ、本実施の形態の係合爪２ａと係合穴１４ａは、これらのものも含むものとする。
【００２５】
このような構成の固定子１０によれば、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂのいずれか一方を固定し、他方を直線状に移動させるといった簡単な動きで組立が可能となるため、組立装置が安価で、また組立タクトも短縮可能である。また嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂの嵌め合わせにより、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂのズレを防止し、高精度な分割コア１を得ることができる。また嵌合凸起１ａと嵌合凹部１ｂの嵌め合わせにより、ジョイント部４ｃを折り曲げた後のスプリングバックによる分割コア１の変形を防止し、高精度な固定子１０を得ることができる。また結線が行われた後の固定子１０を金属性のフロントブラケット１６に圧入することで、第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとの接続強度を確保するための溶接を行う必要がない。溶接を行わないため、溶接の熱による連結体１Ａ，１Ｂの合わせ面の変形がなく、フロントブラケット１６圧入後の固定子内径を高精度に生産可能で、また溶接部のビードがないため、合わせ面のバックヨーク部４ａに段差を設ける必要がないため回転電機５０の特性が向上するとともに、溶接設備の費用を抑え、組立タクトの短縮が可能となる。
【００２６】
実施の形態２．
図８は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の分割コアの正面図である。図９は、実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。図１０は、実施の形態２の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。インシュレーター２Ｂは、実施の形態１と同様に樹脂にて作製されて分割コア１のほぼ全面を覆うように配置されている。本実施の形態の第２の連結体１Ｄに設けられた嵌合凹部１ｂは、インシュレーター２Ｂの内壁を含んで第２の連結体１Ｄに形成されている。そして、第１の連結体１Ｃに設けられた嵌合凸起１ａに鉄心穴（係合凹部）１ｃが設けられている。一方、第２の連結体１Ｄの嵌合凹部１ｂにおいては、嵌合凸起１ａが嵌合凹部１ｂに嵌合したとき鉄心穴（係合凹部）１ｃに係合するインシュレーター突起（係合凸起）２ｂがインシュレーター２Ｂの内壁に設けられている。このような構成とすることで、溶接を行うことなく第１の連結体１Ａと第２の連結体１Ｂとを仮固定できるため、組立時の分割コア１の保持機構を簡素化でき、設備費用の抑制及びタクトの短縮が可能となる。
【００２７】
実施の形態３．
図１１は、本発明にかかる回転電機用固定子の実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の分割コアの正面図である。図１２は、実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。図１３は、実施の形態３の第１の連結体と第２の連結体が連結する部分の詳細な正面図である。インシュレーター２Ｃは、実施の形態１と同様に樹脂にて作製されて分割コア１のほぼ全面を覆うように配置されている。本実施の形態の第２の連結体１Ｆに設けられた嵌合凹部１ｂは、バックヨーク部の外周面に形成された切り欠きとインシュレーター２Ｃの内壁とを含んで形成されている。そして、第１の連結体１Ｅに設けられた嵌合凸起１ａに鉄心凹部（係合凹部）１ｅが設けられている。一方、第２の連結体１Ｆの嵌合凹部１ｂにおいては、第１の連結体１Ｅの嵌合凸起１ａが嵌合凹部１ｂに嵌合したとき鉄心凹部（係合凹部）１ｅに係合するインシュレーター突起（係合凸起）２ｃがインシュレーター２Ｃの内壁に設けられている。このような構成とすることで、実施の形態３と同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる回転電機用固定子は、分割コアを備えた回転電機用固定子に適している。
【符号の説明】
【００２９】
１  分割コア
１Ａ，１Ｃ，１Ｅ  第１の連結体
１Ｂ，１Ｄ，１Ｆ  第２の連結体
１Ｇ  第１のコア
１Ｈ  第２のコア
１ａ  嵌合凸起
１ｂ  嵌合凹部
１ｃ  鉄心穴（係合凹部）
１ｅ  鉄心凹部（係合凹部）
２，２Ｂ，２Ｃ  インシュレーター
２ａ  係合爪
２ｂ，２ｃ  インシュレーター突起（係合凸起）
３  コイル
４  磁極片
４ａ  バックヨーク部
４ｂ  ティース部
４ｃ  ジョイント部
６  フライヤー
１０  固定子（回転電機用固定子）
１１  回転軸
１２  回転子
１４  端子台（基板）
１４ａ  係合穴
１６  フロントブラケット
１７  リヤブラケット
２１  フロントベアリング
２２  リアベアリング
５０  回転電機
【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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【図１２】
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【図１３】
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