(57)【要約】【課題】玉軸受のトルク低減および耐久寿命向上を同時に達成することができ、しかも玉軸受の支持能力低下を可及的に防止することができる玉軸受用の保持器を提供する。【解決手段】環状をなし、ボール４を保持する有底状のポケット５ａが円周方向等間隔で複数設けられた玉軸受用保持器５である。保持器５の外径面および内径面には、円周方向で隣り合う２つのポケット５ａ，５ａに跨った周方向溝Ｎ１，Ｎ２がそれぞれ設けられており、ポケット５ａのボール対向面５ａ１とボール４との接触面積、さらには保持器５体積が減少している。周方向溝Ｎ１は、ポケット５ａ底側の端部外径に第１切欠部５ｅを設けることによって形成され、周方向溝Ｎ２は、ポケット５ａ開口側の端部内径に第２切欠部５ｆを設けることによって形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状をなし、ボールを保持する有底状のポケットが円周方向等間隔で設けられた玉軸受用保持器において、
外径面又は内径面の少なくとも一方に、ポケットのボール対向面とボールとの接触面積を減少させる、少なくとも隣り合う２つのポケットに跨った周方向溝を設けたことを特徴とする玉軸受用保持器。
【請求項２】
前記周方向溝は、ボール対向面とボールとの接触面積を、前記周方向溝を設けないときに比べて２０％〜５０％減少させるように設けられた請求項１に記載の玉軸受用保持器。
【請求項３】
前記周方向溝は、ポケット底側の端部外径とポケット開口側の端部内径とのうち、少なくとも一方を周方向に沿って切欠くことで形成された請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
【請求項４】
前記周方向溝は、ポケット開口側の端部外径とポケット底側の端部内径とのうち、少なくとも一方を周方向に沿って切欠くことで形成された請求項１又は２に記載の玉軸受用保持器。
【請求項５】
内径面に複数の軌道を有する外輪と、外径面に複数の軌道を有する内輪と、外輪の軌道と内輪の軌道との間に転動自在に配設されたボールとを備え、請求項１〜４の何れか一項に記載の玉軸受用保持器により、前記ボールを円周方向等間隔に保持してなる玉軸受。
【請求項６】
外輪又は内輪の何れか一方が、自動車のクラッチ装置の回転部材との当接部を有する請求項５に記載の玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、玉軸受用保持器およびこれを備える玉軸受に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の一種である玉軸受１０１は、図１０に示すように、内径面に複数の軌道を有する外輪１０２と、外径面に複数の軌道を有する内輪１０３と、外輪１０２の軌道と内輪１０３の軌道との間に転動自在に配設されたボール１０４と、外輪１０２と内輪１０３との間に配設された環状の保持器１０５とを主要な構成として備える。この玉軸受１０１において、保持器１０５は、図１１に示すようないわゆる樹脂冠型であり、軸方向の一端が開口した有底状のポケット１０６が円周方向等間隔で設けられた樹脂の射出成形品である。そして、外輪１０２と内輪１０３の軌道間に配設されたボール１０４は、保持器１０５のポケット１０６内で転動自在に保持される。
【０００３】
かかる構成の玉軸受１０１において、外輪１０２と内輪１０３との間に形成される環状空間１０７にはグリース等の潤滑剤が充填され、これにより玉軸受１０１の内部潤滑が行われる。外輪１０２と内輪１０３との間には、環状空間１０７に充填された潤滑剤の外部漏洩防止等を図るためにシール部材１０８，１０９が設けられる。
【０００４】
ところで、環境問題に対する意識の高まりから、自動車の燃費向上を強く求められている昨今、自動車の各種構成部品に組み込まれる玉軸受においては、より一層の低トルク化を図る必要が生じている。図１１に示す保持器１０５においては、ポケット１０６の内面（ボール対向面）１０６ａに多数の微小突起１０６ｂを形成することにより、ボール転動に伴う油膜のせん断抵抗を低減させ、玉軸受の低トルク化を図るようにしている（以上、例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４１４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
玉軸受には、トルク低減の要請のみならず、耐久寿命向上の要請もある。上記のように外輪と内輪との間に充填した潤滑剤によって内部潤滑を行う玉軸受の耐久寿命は、充填した潤滑剤の耐久寿命によって大きく左右される。潤滑剤の耐久寿命は、潤滑剤の性状の他、潤滑剤の充填量によっても大きく左右されるが、図１１に示す従来の保持器においては、潤滑剤の充填可能量について何ら検討されていない。
【０００７】
さらに、玉軸受の運転時には、個々のポケットにおける潤滑剤の保持量にバラツキが生じる場合がある。このような事態は玉軸受の軸受性能（支持能力）を低下させる一因となるものであるが、図１１に示す従来の保持器においては、この点についても何ら検討されていない。
【０００８】
本発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、玉軸受のトルク低減および耐久寿命向上を同時に達成することができ、しかも玉軸受の支持能力低下を可及的に防止することができる玉軸受用の保持器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するためになされた本発明は、環状をなし、ボールを保持する有底状のポケットが円周方向等間隔で設けられた玉軸受用保持器において、外径面又は内径面の少なくとも一方に、ポケットのボール対向面とボールとの接触面積を減少させる、少なくとも隣り合う２つのポケットに跨った周方向溝を設けたことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、ポケットのボール対向面とボールとの接触面積は、図１１に示す従来品に比べ、ポケットに対する周方向溝の開口面積分だけ減少する。そのため、ボールとの接触面積が減少する分、ボール転動に伴う油膜のせん断抵抗を低減させることができるので、玉軸受の低トルク化を図ることが可能となる。また、周方向溝が設けられる分、保持器の体積が従来品に比べて減じられる。そのため、本発明に係る保持器を組み込んだ玉軸受は、保持器の体積減少分だけ多くの潤滑剤を充填することが可能となるので、その耐久寿命が向上する。さらに、周方向溝は、少なくとも隣り合う２つのポケットに跨って設けられることから、隣り合う２つのポケット間での潤滑剤の流通性を向上することができる。そのため、軸受運転時等に各ポケットで潤滑剤の過不足が生じた場合であっても、この過不足を早期に解消し、玉軸受の支持能力低下を可及的に防止することができる。
【００１１】
周方向溝は、隣り合う２つのポケットのみならず、全てのポケットに跨るように設けることも可能である。このような周方向溝を設けておけば、潤滑剤の流通性を一層向上することができるので玉軸受の支持能力低下を一層効果的に防止することができる。また、保持器体積を一層低減して潤滑剤の充填量を一層増大することが、すなわち玉軸受の耐久寿命を一層向上することが可能となる。
【００１２】
但し、周方向溝は、ポケットのボール対向面とボールとの接触面積が、周方向溝を設けないときのボールとの接触面積よりも２０％〜５０％低減するように設けるのが望ましい。ボールとの接触面積が５０％を超えて低減するような周方向溝を設けると、保持器の強度低下が顕著となってボールの案内性能に悪影響が及ぶおそれが高くなり、ボールとの接触面積が２０％未満しか低減しないような周方向溝を設けたとしても、玉軸受のトルク低減に十分に寄与することができないからである。
【００１３】
玉軸受の寿命は、潤滑剤の充填量を多くするほど、言い換えると周方向溝を設けることによる保持器の体積減少率を大きくするほど長くすることができるが、保持器の体積減少率が周方向溝を設けないときの５０％を超えるようだと、保持器の強度低下が顕著となって使用に耐えられなくなる。従って、周方向溝は、保持器の体積減少率が周方向溝を設けないときの５０％以下となるように設けるのが望ましい。
【００１４】
上記の機能を奏する周方向溝は、ポケット底側の端部外径とポケット開口側の端部内径とのうち、少なくとも一方を周方向に沿って切欠くことで、もしくはポケット開口側の端部外径とポケット底側の端部外径とのうち、少なくとも一方を周方向に沿って切欠くことで形成することができる。このように、軸方向の端部を切欠くことで周方向溝を形成すれば、軸方向の中間部を切欠いて周方向溝を形成する場合に比べて、保持器の強度に悪影響が及び難くなる。
【００１５】
以上に示す本発明に係る保持器は、内径面に複数の軌道を有する外輪と、外径面に複数の軌道を有する内輪と、外輪の起動と内輪の軌道との間に転動自在に配設されたボールと組み合わせることによって玉軸受を構成することが可能であり、この玉軸受において、保持器は、ボールを円周方向等間隔で保持する機能を発揮する。
【００１６】
上記構成の玉軸受において、外輪又は内輪の何れか一方には、自動車のクラッチ装置の回転部材との当接部を設けることができる。すなわち、本発明に係る保持器を具備する玉軸受は、いわゆるクラッチレリーズ軸受装置用の軸受としても好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上に示すように、本発明に係る保持器によれば、玉軸受のトルク低減および耐久寿命向上を同時に達成することができ、しかも玉軸受の支持能力低下を可及的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す玉軸受の断面図である。
【図２】図１に示す玉軸受に組み込んだ保持器の概略展開図である。
【図３】図２に示す保持器の変形例である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す玉軸受の断面図である。
【図５】図４に示す玉軸受に組み込んだ保持器の概略展開図である。
【図６】図５に示す保持器の変形例である。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す玉軸受の断面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）図は確認試験の試験結果を示す図である。
【図９】グリース浸漬試験の試験結果を示す図である。
【図１０】従来の玉軸受の断面図である。
【図１１】図１０に示す玉軸受に組み込まれた保持器の部分概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る玉軸受１を示すものである。同図に示す玉軸受１は、外輪２、内輪３、ボール４および保持器５を主要な構成部材として備える。外輪２の内径面および内輪３の外径面にはそれぞれ複数の軌道２ａ，３ａが設けられ、相対向する軌道２ａ，３ａ間にボール４が１個ずつ転動自在に配設されている。保持器５は、円環状をなし、外輪２と内輪３との間に介在してボール４を円周方向等間隔で保持する。なお、本実施形態に係る玉軸受１は、外輪２が回転側を構成し、内輪３が静止側を構成する外輪回転タイプである。
【００２１】
外輪２と内輪３との間に形成される環状空間６には、潤滑剤としてのグリースが充填されている。環状空間６の軸方向両側にはシール部材８，９が配設されており、これによって環状空間６に充填されたグリースの外部漏洩や環状空間６への異物侵入が防止される。図示例のシール部材８，９は、何れも、芯金１０と、芯金１０表面に加硫接着されたゴム部１１とで構成されたものであり、その外径端部を外輪２の内径面に設けた周方向溝２ｂに嵌合固定し、ゴム部１１で構成された内径端部を内輪３に接触させることによってシール機能を担保するいわゆる接触タイプである。シール部材８，９の何れか一方又は双方は、図１０に示すようないわゆる非接触タイプとすることも可能である。
【００２２】
保持器５には、図２に示すように、ボール４を保持するためのポケット５ａが円周方向等間隔で複数設けられている。各ポケット５ａは軸方向の一端を開口させた有底状をなす。さらに詳述すると、各ポケット５ａは、円環状をなす基部５ｂの軸方向一端面に円周方向等間隔で設けられた凹部５ｃと、凹部５ｃの周方向に対向する開口端から軸方向に延びる一対の弾性片５ｄ，５ｄとで区画形成される。
【００２３】
保持器５は樹脂の射出成形品とされる。保持器５成形用の樹脂材料としては、保持器５に要求される機械的強度、耐熱性、耐油性、耐摩耗性等を満足し得るものであれば特段の限定はないが、ここではポリアミド６６（ＰＡ６６）をベース樹脂とし、これにガラス繊維や炭素繊維等の強化材、離型剤、耐候性改良剤、酸化防止剤等の各種充填材を適宜配合したものとされる。なおベース樹脂としては、ポリアミド６６以外にも、例えばポリアミド４６（ＰＡ４６）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を使用することができる。
【００２４】
保持器５の端部外径および端部内径には周方向に延びる第１および第２切欠部５ｅ，５ｆがそれぞれ形成されている。第１切欠部５ｅは、ポケット５ａ底側（反弾性片５ｄ側）の端部外径に、ポケット５ａ底側に向かって内径側に傾斜したテーパ状切欠面５ｅ１と、一端がテーパ状切欠面５ｅ１の内径端に繋がり、他端が基部５ｂ（保持器５）の底面に開口した直線状切欠面５ｅ２とを形成することにより得られる。また、第２切欠部５ｆは、ポケット５ａ開口側（弾性片５ｄ側）の端部内径に、弾性片５ｄ側に向かって外径側に傾斜したテーパ状切欠面５ｆ１を形成することにより得られる。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態の第１および第２切欠部５ｅ，５ｆは有端の円弧状に形成され（円周方向で部分的に形成され）、その周方向両端部が隣り合う２つのポケット５ａ，５ａにそれぞれ開口している。このような第１および第２切欠部５ｅ，５ｆを設けることにより、隣り合う２つのポケット５ａ，５ａに跨った周方向溝Ｎ１，Ｎ２が形成される。周方向溝Ｎ１，Ｎ２（切欠部５ｅ，５ｆ）は、保持器５を射出成形した後、所定部位に切削等の機械加工を施すことによって、またあるいは、保持器５を射出成形するのと同時に型成形することによって得ることができる。
【００２６】
上記のような周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設ければ、ボール対向面５ａ１とボール４との接触面積が減少する分だけボール４転動に伴う油膜のせん断抵抗を低減することができる。これにより、玉軸受１のトルク低減を図ることができる。また、周方向溝Ｎ１，Ｎ２は、保持器５の端部外径および端部内径に周方向に延びる切欠部５ｅ，５ｆを形成することで得られることから、切欠部５ｅ，５ｆを形成したことによる減肉分だけ保持器５の体積が減少する。そのため、保持器５を玉軸受１に組み込んだ際には、この体積減少分だけ環状空間６へのグリース充填量を増大させることが可能となる。グリースによって内部潤滑が行われる玉軸受１の耐久寿命はグリース充填量に左右され、グリース充填量が多くなるほど玉軸受１の耐久寿命は長くなる。従って、玉軸受１のトルク低減および耐久寿命向上を同時に達成することができる。
【００２７】
さらに、周方向溝Ｎ１，Ｎ２が隣り合う２つのポケット５ａ，５ａに跨って形成されていることから、隣り合う２つのポケット５ａ，５ａ間でのグリースの流通性を向上することができる。そのため、玉軸受１の運転時に各ポケット５ａでグリースの過不足が生じた場合であっても、この過不足を早期に解消して、玉軸受１の支持能力が低下するのを可及的に防止することができる。
【００２８】
但し、周方向溝Ｎ１，Ｎ２は、ボール対向面５ａ１とボール４との接触面積が、周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けないときのそれよりも２０％〜５０％低減するように設ける。ボール４との接触面積が５０％を超えて低減されるような周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けると、保持器５の強度低下が顕著となってボール４の案内・保持性能に悪影響が及ぶおそれが高くなり、ボール４との接触面積が２０％未満しか低減しないような周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けたとしても、玉軸受１のトルク低減および耐久寿命向上に十分に寄与することができないからである。
【００２９】
また、玉軸受１の寿命は、グリース充填量を多くするほど、言い換えると周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けることによる保持器５の体積減少率を大きくするほど長くすることができるが、保持器５の体積減少率が周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けないときの５０％を超えるようだと、保持器５の強度低下が顕著となって使用に耐えられなくなる。従って、周方向溝Ｎ１，Ｎ２は、保持器５の体積減少率が周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けないときの５０％以下となるように設けるのが望ましい。
【００３０】
周方向溝Ｎ１，Ｎ２は、保持器５の端部に切欠部５ｅ，５ｆを形成することで得られたものであるから、保持器５の軸方向中間部に切欠部を設ける場合に比べて保持器５の強度に悪影響が及び難くなる。
【００３１】
上記の実施形態では、ポケット５ａ底側の端部外径に、周方向で断続的に第１切欠部５ｅを形成することにより有端の円弧状をなす周方向溝Ｎ１を得るようにしたが、第１切欠部５ｅ（周方向溝Ｎ１）は、図３に示すように、無端の円環状に（全周に亘って）形成することも可能である。この場合、図２に示す実施形態に比べて保持器５の体積が一層低減されるため、グリース充填量を一層増大して玉軸受１の更なる長寿命化を図ることができる。このとき、周方向溝Ｎ１に、全てのポケット５ａに対する開口部を設けておけば、グリースの流通性を一層向上することができるので、玉軸受１の支持能力低下を一層効果的に防止することができる。
【００３２】
以上、本発明の一実施形態について説明を行ったが、本発明は上記の実施形態に限定適用されるものではない。以下、本発明の他の実施形態について説明を行うが、以上で説明したものと実質的に同一の部材・部位には共通の参照番号を付して重複説明を省略する。
【００３３】
図４は、本発明の第２実施形態に係る玉軸受１を示すものである。同図に示す玉軸受１においては、保持器５の端部外径に設けた第１切欠部５ｅ（周方向溝Ｎ１）、および保持器５の端部内径に設けた第２切欠部５ｆ（周方向溝Ｎ２）の形成位置を、上述した第１実施形態と異ならせている。
【００３４】
詳述すると、第１切欠部５ｅは、ポケット５ａ開口側の端部外径に、弾性片５ｄ側に向かって内径側に傾斜したテーパ状切欠面５ｅ３を形成することにより得られる。また、第２切欠部５ｆは、ポケット５ａ底側の端部内径に、ポケット５ａ底側に向かって外径側に傾斜したテーパ状切欠面５ｆ２と、一端がテーパ状切欠面５ｆ２の外径端に繋がり、他端が基部５ｂ（保持器５）の底面に開口した直線状切欠面５ｆ３とを形成することにより得られる。
【００３５】
図５に示すように、第１および第２切欠部５ｅ，５ｆはそれぞれ有端の円弧状に形成され、その周方向両端部が隣り合う２つのポケット５ａ，５ａの内面（ボール対向面５ａ１）にそれぞれ開口している。このような第１および第２切欠部５ｅ，５ｆを設けることにより、ポケット５ａのボール対向面５ａ１とボール４との接触面積を減少させる、隣り合う２つのポケット５ａ，５ａに跨った周方向溝Ｎ１，Ｎ２が形成される。以上の構成を採用した場合であっても、図２に示す実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３６】
この実施形態において、保持器５のポケット５ａ底側の端部内径に形成した第２切欠部５ｆ（周方向溝Ｎ２）は、図６に示すような無端の円環状に（保持器５の全周に亘って）形成してもよい。この場合、図５に示す実施形態に比べて保持器５の体積が一層低減されるため、グリース充填量を一層増大して玉軸受１の更なる長寿命化を図ることができる。このとき、周方向溝Ｎ２に全てのポケット５ａに対する開口部を設けておけば、ポケット５ａ間でのグリース流通性を向上することができるので、玉軸受１の支持能力低下を一層効果的に防止することができる。
【００３７】
図７に本発明の第３実施形態に係る玉軸受２１を示す。この玉軸受２１は、自動車のクラッチ装置に組み込まれるクラッチレリーズ装置用の玉軸受であり、主に以下の２点において図１に示す玉軸受１と構成を異にしている。
（１）外輪２の軸方向一端に、内径側に延び、図示しないクラッチ装置の回転部材（ダイヤフラムスプリング）と常時当接した鍔部２ｃが設けられている点。
（２）内輪３の軸方向一端に、内径側に延び、当該玉軸受２１をクラッチレリーズ装置の摺動部材（ピストン）に固定するための鍔部３ｃが設けられている点。
【００３８】
この玉軸受２１においては、図１および図２に示すものと同様の保持器５が組み込まれている。従って、この玉軸受２１は、低トルクであると共に耐久寿命に優れ、しかも安定した支持能力を長期に亘って維持可能なものである。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、これに限らず、適宜に変更を施すことが可能である。例えば、以上で説明した各実施形態においては、保持器５の端部外径および端部内径にそれぞれ周方向溝Ｎ１，Ｎ２を設けているが、周方向溝Ｎ１，Ｎ２は何れか一方のみを設けるようにしても良い。この場合においても、玉軸受１のトルク低減を図る観点から、ポケット５ａのボール対向面５ａ１とボール４との接触面積が、周方向溝を設けないときのそれに比べて２０％〜５０％減少するような周方向溝を形成するのが望ましい。
【実施例】
【００４０】
本発明の有用性を実証するため、図１１に示す従来の保持器（標準品：肉厚が軸方向で略均一のもの）を組み込んだ玉軸受（以下、比較例という）と、本発明に係る保持器、すなわち周方向溝Ｎ１，Ｎ２の何れか一方又は双方を設けて肉厚を軸方向で異ならせ、標準品に比べて体積を減少させた保持器を組み込んだ玉軸受（以下、実施例という）とを以下示す試験条件下でそれぞれ運転し、耐久寿命（潤滑不良が生じるまでの時間）についての確認試験を実施した。なお、比較例および実施例において、外輪、内輪、ボールおよびシール部材の構成は両者で共通している。保持器としては、肉厚（半径方向の厚み）が１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍの三種類を準備した。
［試験条件］
（１）ラジアル荷重：１５００Ｎ
（２）外輪回転数：１２２００ｒｐｍ
（３）軸受温度：１６０℃
（４）潤滑剤：アルバニアグリースＳ２（昭和シェル石油株式会社製）
【００４１】
図８（ａ）（ｂ）に確認試験の試験結果を示す。この試験結果からも明らかなように、本発明を適用した実施例においては、何れの肉厚の保持器であっても軸受寿命（軸受の耐久寿命）が向上する。従って、本発明の有用性が実証される。
【００４２】
図９にグリース浸漬試験の試験結果を示す。グリース浸漬試験は、ＰＡ６６をベース樹脂とした樹脂材料で成形した保持器５、ＰＡ４６をベース樹脂とした樹脂材料で成形した保持器５、およびＰＰＳをベース樹脂とした樹脂材料で成形した保持器５について行った。なお、グリース浸漬試験は、１５０℃に加熱されたウレア系グリース中に上記の各保持器５を所定時間浸漬することにより行い、これによって時間経過に伴う保持器５の曲げ強度の変化を確認した。
【００４３】
図９に示す試験結果からも明らかなように、保持器５の曲げ強度は、試験の初期段階（浸漬時間が０ｈｒ〜１００ｈｒ程度）においてはＰＡ６６＞ＰＡ４６＞ＰＰＳの順であり、浸漬時間が１００ｈｒを超えると、ＰＡ４６＞ＰＡ６６＞ＰＰＳの順となった。従って、周方向溝（切欠部）を設けることによって保持器５の強度低下が大きくなり、必要とされる強度を確保できないおそれがある場合には、例えばＰＡ６６に替えてＰＡ４６をベース樹脂とした樹脂材料で保持器５を成形することにより、必要とされる強度を満足するようにすれば良い。
【符号の説明】
【００４４】
１      玉軸受
２      外輪
３      内輪
４      ボール
５      保持器
５ａ    ポケット
５ａ１  ボール対向面
５ｂ    基部
５ｃ    凹部
５ｄ    弾性片
５ｅ    第１切欠部
５ｆ    第２切欠部
Ｎ１，Ｎ２  周方向溝
【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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