(57)【要約】【課題】騒音を低減した芝刈機の提供。【解決手段】モータ４の回転軸部に装着され該回転軸部と同軸一体回転するピニオンギアと、ピニオンギアと噛合する第一ギア６２と、第一ギア６２に噛合する第二ギア６３と、を備え、第一ギア６２は、ピニオンギアに噛合する歯部６２Ｂと、回転軸周りに歯部６２Ｂを支持し回転軸の軸方向で肉抜きされた肉抜き部６２ａが形成された支持部６２Ａとから構成され、第二ギア６３は、第一ギア６２に噛合する歯部６３Ｂと、回転軸周りに歯部６３Ｂを支持し回転軸の軸方向で肉抜きされた肉抜き部６３ａが形成された支持部６３Ａとから構成され、第一ギア６２と第二ギア６３とは、第一ギア６２と第二ギア６３とを結ぶ直線上に、第一ギア６２と第二ギア６３とのいずれか一方の肉抜き部と、いずれか他方の非肉抜き部とが位置するように噛合している【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に車輪を備えた本体と、
該本体から後方上方に延びるハンドルと、
該本体に支持され、回転軸部を有するモータと、
該回転軸部に装着され該回転軸部と同軸一体回転する駆動歯車と、
該駆動歯車と噛合する第一従動歯車と、
該第一従動歯車に接続されて駆動される第一回転刃と、を備え、
該第一従動歯車は、該駆動歯車に噛合する歯部と、回転軸周りに該歯部を支持する支持部とから構成され、
該支持部には、該回転軸の軸方向で肉抜きされた肉抜き部が形成されていることを特徴とする芝刈機。
【請求項２】
該肉抜き部は、該支持部において周方向に等しい間隔に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の芝刈機。
【請求項３】
該支持部において、隣り合う肉抜き部の間に非肉抜き部が規定され、
該第一従動歯車と噛合する第二従動歯車と該第二従動歯車に接続されて駆動される第二回転刃とを有し、
該第一従動歯車と該第二従動歯車とは略同一径、略同一形状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の芝刈機。
【請求項４】
該支持部において、隣り合う肉抜き部の間に非肉抜き部が規定され、
該第一従動歯車と噛合する第二従動歯車と該第二従動歯車に接続されて駆動される第二回転刃とを有し、
該第一従動歯車と該第二従動歯車とは、該第一従動歯車の回転軸から該第二従動歯車の回転軸を結ぶ直線上に、該第一従動歯車と該第二従動歯車とのいずれか一方の肉抜き部と、いずれか他方の非肉抜き部とが位置するように噛合していることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれかに記載の芝刈機。
【請求項５】
該肉抜き部は、該中心軸近傍から半径方向に延びるように形成され、
該肉抜き部の周方向幅と、該非肉抜き部の周方向幅とが、略等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の芝刈機。
【請求項６】
該歯部と該支持部との間には、周方向に複数のリブが設けられ、該肉抜き部は周方向において隣り合う該リブの間に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項５のいずれかに記載の芝刈機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は芝刈機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の芝刈機では、特許文献1に示されるように、モータの出力軸に装着されたピニオンギアに噛合する第一ギアと、第一ギアに噛合し第一ギアと同形状、同寸法の第二ギアとにそれぞれ回転刃を設け、これらの回転刃と回転不能に固定された固定刃とで鋏み切るように芝を刈っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−５９１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の芝刈機では、ギアにより動力を伝達しているため、例えば第一ギアと第二ギアとの噛合時の加振力により、第一ギア及び第二ギアに振動が発生する。この振動が第一ギアまたは第二ギアの固有振動数と一致すると、共振して第一ギア及び第二ギア表面から騒音が放出されていた。更にこの加振力による振動がギア等を保持するシャーシや、カバー等に伝達すると、そのシャーシやカバー等からも騒音を発生していた。よって本発明は、騒音を低減した芝刈機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】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明は、底部に車輪を備えた本体と、該本体から後方上方に延びるハンドルと、該本体に支持され、回転軸部を有するモータと、該回転軸部に装着され該回転軸部と同軸一体回転する駆動歯車と、該駆動歯車と噛合する第一従動歯車と、該第一従動歯車に接続されて駆動される第一回転刃と、を備え、該第一従動歯車は、該駆動歯車に噛合する歯部と、回転軸周りに該歯部を支持する支持部とから構成され、該支持部には、該回転軸の軸方向で肉抜きされた肉抜き部が形成されている芝刈機を提供する。
【０００６】
このような構成によると、肉抜き部を形成することにより騒音の発生源である第一従動歯車の表面積を減らすことができるので、第一従動歯車から放出される騒音を低減することができる。また肉抜き部が形成されることにより支持部の剛性が低下するため、固有振動数を下げることができる。これにより、加振力に基づき発生する振動の周波数から歯車の固有振動数を遠ざけることができ、振動を低減することができる。従って、歯車が振動して歯車自身から発生する騒音を低減するとともに、歯車の振動が固定軸を介してシャーシ等に伝達して発生する騒音を低減することが可能となる。
【０００７】
上記構成の芝刈機において、該肉抜き部は、該支持部において周方向に等しい間隔に複数形成されていることが好ましい。
【０００８】
このような構成によると、第一従動歯車に均等に肉抜き部を形成することができ、第一従動歯車の重心を回転軸位置と同じ位置にすることができる。よって第一従動歯車が回転する際に、振動が発生することが抑制される。
【０００９】
また該支持部において、隣り合う肉抜き部の間に非肉抜き部が規定され、該第一従動歯車と噛合する第二従動歯車と該第二従動歯車に接続されて駆動される第二回転刃とを有し、該第一従動歯車と該第二従動歯車とは略同一径、略同一形状に構成されていることが好ましい。
【００１０】
また該支持部において、隣り合う肉抜き部の間に非肉抜き部が規定され、該第一従動歯車と噛合する第二従動歯車と該第二従動歯車に接続されて駆動される第二回転刃とを有し、該第一従動歯車と該第二従動歯車とは、該第一従動歯車の回転軸から該第二従動歯車の回転軸を結ぶ直線上に、該第一従動歯車と該第二従動歯車とのいずれか一方の肉抜き部と、いずれか他方の非肉抜き部とが位置するように噛合していることが好ましい。
【００１１】
これらのような構成によると、肉抜き部と非肉抜き部とが上述の直線上に並んでいる状態で噛合することで、第一従動歯車と第二従動歯車との間のねじり剛性の変動を小さくすることができる。剛性の変動が小さくなることにより、剛性の変動に起因する振動が発生しにくくなるので、振動に起因する騒音を低減することが可能となる。
【００１２】
また該肉抜き部は、該中心軸近傍から半径方向に延びるように形成され、該肉抜き部の周方向幅と、該非肉抜き部の周方向幅とが、略等しくなるように構成されていることが好ましい。
【００１３】
このような構成によると、第一従動歯車と第二従動歯車とが常に互いの肉抜き部と非肉抜き部で噛合するため、歯車のねじり剛性がほぼ均一になる。よって剛性の変動による振動を更に抑制でき、騒音をより低減することが可能となる。
【００１４】
また該歯部と該支持部との間には、周方向に複数のリブが設けられ、該肉抜き部は周方向において隣り合う該リブの間に配置されていることが好ましい。
【００１５】
このような構成によると、歯車の剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の芝刈機によれば、騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る芝刈機の側面図。
【図２】図４のII-II線に沿った断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る芝刈機の底面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る芝刈機のギア機構の位置関係を示す平面図。
【図５】本発明の実施の形態に係る芝刈機の第一ギアと第二ギアとを示す斜視図。
【図６】本発明の実施の形態に係る芝刈機の第一ギアと第二ギアとの第一の変更例に係る斜視図。
【図７】本発明の実施の形態に係る芝刈機の第一ギアと第二ギアとの第二の変更例に係る斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態に係る芝刈機について図１乃至図５に基づき説明する。図１に示される芝刈機１は、主に、シャーシ２と、ボディカバー３と、モータ４（図２）と、ギア保持部５（図２）と、ギア機構６（図２）と、刃部７（図２）と、ファン機構８（図２）とから主に構成されており、刃部７で芝生や草を刈り込む工具である。以下の説明においては、水平な芝生面Ｗに対して鉛直上方を上側と定義して上下方向を規定し、作業者が芝刈機１を押し進める進行方向を前側として前後方向を規定する。また作業者が芝刈機１を作業している状態で、進行方向左側及び右側を左右方向と規定する。
【００１９】
シャーシ２は、鉄などの金属から形成された略平板状の板材から構成されており、図２に示されるように車輪２２と、ローラ２３と、リンク機構２４と、集草袋２５と、を主に備えて構成されている。車輪２２はシャーシ２の前側両側面に配置され、ローラ２３はリンク機構２４を介してシャーシ２の後側に配置され、車輪２２とローラ２３とが芝生面Ｗに対して転がることにより、芝刈機１が前後進可能になる。リンク機構２４は、シャーシ２に装着されると共にローラ２３及び車輪２２と接続されており、シャーシ２からローラ２３及び車輪２２を保持している箇所までの距離を変更可能としている。よって芝生面Ｗからシャーシ２までの距離を変更することができる。シャーシ２の下方には後述のように刃部７が設けられているため、リンク機構２４により芝生面Ｗからシャーシ２までの距離を変更することにより、芝生面Ｗに対する刈り込み深さを変更することができる。集草袋２５は、シャーシ２の後方に装着されており、ファン機構８と協働して、刃部７で刈り込んだ芝生等を貯留可能にしている。
【００２０】
ボディカバー３は、樹脂材料により形成され、シャーシ２の上方に覆い被さるように固定され、ハンドル部３１と、操作レバー３２とを備えている。ハンドル部３１は、ボディカバー３に対して、回動可能に後方上方に向けて延出されて設けられている。またハンドル部３１において作業者が把持する箇所には、図示せぬ電源ケーブルでモータ４に接続され回転を制御するスイッチ部３１Ａが設けられている。操作レバー３２は、リンク機構２４と連動しており、操作レバー３２を操作することによりリンク機構２４が動作する。
【００２１】
モータ４は、回転軸部４１を有しており、回転軸部４１の軸方向が上下方向と一致するように、シャーシ２上であってボディカバー３内に固定されている。回転軸部４１は、シャーシ２を貫通しており、先端がシャーシ２の下側に位置している。
【００２２】
ギア保持部５は、ギアケース５１（図３）と、第一固定軸部５２（図４）と、第二固定軸部５３（図４）とから主に構成されている。ギアケース５１はシャーシ２の下側に配置され、ギアケース５１内部にギア機構６が配置されると共に回転軸部４１の先端が突出している。第一固定軸部５２と第二固定軸部５３とは図４に示されるように左右方向に並んで配列され、図２に示されるように、ギアケース５１内に配置されてシャーシ２の下方に延出され、下端が芝生面Ｗ近傍に位置するように構成されている。
【００２３】
ギア機構６は、図４に示されるように駆動歯車であるピニオンギア６１と、第一従動歯車である第一ギア６２と、第二従動歯車である第二ギア６３と、を主に備えて構成されている。ピニオンギア６１は、ギアケース５１内において回転軸部４１に同軸一体回転するように固定されている。第一ギア６２と第二ギア６３とは、同径かつ同形状、同歯数であり、それぞれ軸受を介して第一固定軸部５２と第二固定軸部５３とに回転可能に装着され、第一ギア６２がピニオンギア６１に噛合し、第二ギア６３が第一ギア６２に噛合している。第一ギア６２と第二ギア６３とは同形状であるため、代表として第一ギア６２について説明する。
【００２４】
第一ギア６２は樹脂製であり、図５に示されるようにピニオンギア６１及び第二ギア６３に噛合する歯部６２Ｂと、略円板状を成し第一固定軸部５２周りに歯部６２Ｂを保持する支持部６２Ａとから主に構成されている。支持部６２Ａには、中心位置に配置され第一固定軸部５２が挿入される貫通孔６２ｂと、貫通孔６２ｂ近傍位置から半径方向に延びる複数の肉抜き部６２ａとが形成されている。貫通穴６２ｂには軸受が嵌入され、第一固定軸部５２は、軸受を介して第一ギア６２を回転可能に支持している。複数の肉抜き部６２ａは、いずれも同形状かつ第一ギア６２の周方向において等間隔に形成されている。また支持部６２Ａにおいて隣り合う肉抜き部６２ａの間には、非肉抜き部６２Ｃが規定されている。この肉抜き部６２ａの周方向幅と非肉抜き部６２Ｃの周方向幅とは略等しくなるように構成されている。肉抜き部６２ａが均等配置されていることにより、第一ギア６２の重心位置を回転中心と一致させることができる。また支持部６２Ａにおいて下面側の貫通孔６２ｂ近傍位置には、外周に軸方向に延びるキー溝が形成されて後述の第一回転刃取付盤７６がスプライン係合される筒状の係合部６２Ｄが設けられている。また支持部６２Ａは歯部６２Ｂに対して段差が生じるように薄肉に構成されており、支持部６２Ａと歯部６２Ｂの段差部分には周方向に沿ってリブ６２Ｅが複数設けられている。複数のリブ６２Ｅは、周方向における肉抜き部６２ａと非肉抜き部６２Ｃとの境界位置の半径方向延長線上に位置するようにそれぞれ配置されている。肉抜き部６２ａの周方向幅と非肉抜き部６２Ｃの周方向幅とは略等しいので、隣り合うリブ６２Ｅの間隔は、等間隔になる。
【００２５】
第二ギア６３も第一ギア６２と同様に、支持部６３Ａ及び歯部６３Ｂから構成され、支持部６３Ａには貫通孔６３ｂ及び複数の肉抜き部６３ａが形成され、非肉抜き部６３Ｃが規定されると共に、後述の第二回転刃取付盤７７がスプライン係合される係合部６３Ｄが設けられている。支持部６３Ａと歯部６３Ｂの段差部には第一ギア６２と同様にリブ６３Ｅが設けられている。この互いに同径、同形状の第一ギア６２及び第二ギア６３は、図５に示されるように、第一ギア６２の回転軸から該第二ギア６３の回転軸を結ぶ直線上に、第一ギア６２と第二ギア６３とのいずれか一方の肉抜き部と、いずれか他方の非肉抜き部とが常に位置するように噛合している。
【００２６】
刃部７は、図３に示されるように第一固定刃７１と第二固定刃７２と固定刃支持具７３と、第一回転刃７４と第二回転刃７５と第一回転刃取付盤７６（図２）と、第二回転刃取付盤７７（図２）とから主に構成されている。第一固定刃７１及び第二固定刃７２は、略対称形状、略同一径であり、それぞれ第一固定軸部５２及び第二固定軸部５３の下端位置にネジ７１Ａ及びネジ７２Ａで固定され芝生面Ｗ近傍位置に配置されている。固定刃支持具７３は第一固定刃７１と第二固定刃７２とに架け渡されており、第一固定刃７１と第二固定刃７２とのそれぞれに対して回動不能に固定されている。第一固定刃７１と第二固定刃７２とが固定刃支持具７３により回動不能に固定されるため、第一固定刃７１及び第二固定刃７２は、第一固定軸部５２及び第二固定軸部５３に対して回動不能になる。
【００２７】
第一回転刃７４は、第一固定刃７１上面側に位置しており、第一回転刃取付盤７６を介して第一ギア６２に装着されている。第二回転刃７５は、第二固定刃７２上面側に位置しており、第二回転刃取付盤７７を介して第二ギア６３に装着されている。第一回転刃７４と第二回転刃７５とは刈り残しを防止するため外周が互いにオーバーラップするよう配置されている。第一回転刃７４と第二回転刃７５とは互いに略対称形状、略同一径である。また第一回転刃取付盤７６と第二回転刃取付盤７７とは互いに略対称形状、略同一径である。よって代表として第二回転刃７５と第二回転刃取付盤７７について説明する。
【００２８】
第二回転刃取付盤７７は、略筒状に構成されて、第二固定軸部５３の第二固定刃７２上方に上下動可能かつ回転可能に装着されると共に、下端に第二回転刃７５が同軸一体回転するように取付られ、上端に係合部６３Ｄを受けてスプライン係合する開口７７ａが形成されている。よって第二回転刃取付盤７７は、第二ギア６３と同軸一体回転するが、第二ギア６３に対して上下動することができる。また開口７７ａ内には、第二ギア６３に対して第二回転刃取付盤７７を下方に付勢するスプリング７７Ａが配置されている。第二回転刃取付盤７７が下方に付勢されることにより、第二回転刃７５が第二固定刃７２に擦れ合うように押し付けられる。
【００２９】
図２に示されるようにファン機構８は主にシャーシ２においてギア機構６の前側に位置しており、ファンカバー８１とファンギア８２とファン８３とから主に構成されている。ファンカバー８１は、主にシャーシ２上面に載置されており、内部にファン８３を内蔵している。ファンカバー８１においてファン８３の上方位置には、吸気孔８１ａが形成され、またファン８３の前方位置には送風路８４が設けられている。送風路８４はシャーシ２を上下に貫通してシャーシ２下側で刃部７前方に開口する送風口を有しており、ファン８３によって発生した風を後方側の集草袋２５にガイドするよう構成されている。
【００３０】
ファンギア８２は、ギアケース５１内に配置されており、第二ギア６３と噛合している。ファン８３は第二ギア６３と同軸一体回転するように構成されており、ファン８３が回転することにより吸気孔８１ａから空気を取り込み送風路８４に空気を送っている。
【００３１】
上記構成の芝刈機１を使用する際には、作業者が図示せぬ電源ケーブルを図示せぬ外部電源に接続し、スイッチ部３１Ａを操作することでモータ４が駆動され、第一回転刃７４及び第二回転刃７５が回転する。これにより、芝や草を第一回転刃７４と第一固定刃７１、第二回転刃７５と第二固定刃７２の間で鋏み切るように刈り取り、さらに、ファン８３の回転により発生した風がシャーシ２下面の送風口より送り出され、刈り取った芝や草を集草袋２５に回収する。作業者がハンドル部３１を把持して芝刈機１を押し進めることにより、芝刈作業を行う。
【００３２】
本実施の形態においては、第一ギア６２及び第二ギア６３にそれぞれ肉抜き部６２ａ、６３ａを形成することにより、ギアの固有振動数ωｎを下げて、加振力となる噛み合い周波数ω（＝モータ回転周波数×ピニオン歯数＝ギア回転周波数×ギア歯数）から遠ざけている。具体的には、ω/ωｎの値を１．４以上となるように第一ギア６２及び第二ギア６３を設計することで、ギアの振動を低減することができる。これにより、第一ギア６２及び第二ギア６３の振動に起因して発生する騒音を低減するとともに、第一ギア６２及び第二ギア６３の振動が第一固定軸部５２、第二固定軸部５３を介してシャーシ２やボディカバー３に伝達されてシャーシ２やボディカバー３で発生する騒音を低減することが可能となる。また、肉抜き部６２ａ、６３ａにより第一ギア６２及び第二ギア６３の表面積が減少することで第一ギア６２及び第二ギア６３自身から放出される騒音はさらに低減することができる。第一ギア６２及び第二ギア６３は型成形により製造されるが、肉抜き部６２ａ、６３ａを設けることで第一ギア６２及び第二ギア６３の体積が減少するため、材料の減量が可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
第一ギア６２及び第二ギア６３の径は、それぞれが左右に並んだ状態でシャーシ２の幅に収まる範囲で極力大径に構成されているため、ギア機構６を簡素化しながら十分な減速を行えるようになっている。また、面積の広い支持部６２Ａ、６３Ａがシャーシ２の平面状部分に面した構成となっている場合でも、支持部６２Ａ、６３Ａが肉抜き部を有する構成としたことで、シャーシ２への振動の伝達は抑制される。
【００３４】
また、支持部６２Ａは歯部６２Ｂに対して厚み方向に一段低く形成されているため、ギアを成型する材料を少なく抑えることができる。また、支持部６２Ａと歯部６２Ｂとの段差部にはリブ６２Ｅが設けられているので剛性を高めることができ、噛合によって歯部６２Ｂに第一ギア６２の軸側へと倒れこむような力が発生した場合にも、第一ギア６２の変形を抑制し、変形に伴う歯の欠損を抑制することができる。第二ギア６３においても同様にリブ６３Ｅにより、第二ギア６３の破損を抑制することができる。また第一ギア６２および第二ギア６３において肉抜き部６２ａ、６３ａは隣り合うリブ６２Ｅ、６３Ｅの間にそれぞれ形成されているので、応力集中を抑制することができ、ギア機構６の寿命を向上させることができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、肉抜き部６２ａ、６３ａと非肉抜き部６２Ｃ、６３Ｃを等間隔とし、第一ギア６２と第二ギア６３とを互いの肉抜き部６２ａ、６３ａと非肉抜き部６２Ｃ、６３Ｃとが第一ギア６２の回転軸から第二ギア６３の回転軸を結ぶ直線上で噛合させることで、第一ギア６２と第二ギア６３との噛合位置でのねじり剛性が円周方向にわたってほぼ均一となる。これにより第一ギア６２及び第二ギア６３での剛性の変動による振動を抑制でき、騒音をより低減することが可能となる。
【００３６】
本発明の芝刈機は、上述した実施の形態に限定されず特許請求の範囲に記載された範囲で種々の改良や変形が可能である。例えば第一、第二従動歯車である第一、第二ギアの肉抜き部及び非肉抜き部の形状を、第一の変形例として図６に示すように第一の実施の形態に係る非肉抜き部よりも細い非肉抜き部１６２Ｃとしてもよい。このような構成によると、第一、第二ギアの剛性を下げ、第一、第二ギアの噛合による振動をさらに低減する事が可能となる。この非肉抜き部１６２Ｃを細くする形状は、製品仕様に応じて必要な強度を得られる範囲で任意に選択可能である。また、本実施の形態に係る肉抜き部の形状を、第二の変形例として図７に示すように円周方向に傾斜する肉抜き部２６２ａとしてもよい。このような構成によると、第一、第二ギアの円周方向に常に肉抜き部２６２ａが存在することで、さらに剛性の変動を滑らかにすることが可能となる。また、ギアの半径方向の力に対して弾性作用を有するため、発生する振動を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１・・芝刈機  ２・・シャーシ  ３・・ボディカバー  ４・・モータ  ５・・ギア保持部
６・・ギア機構  ７・・刃部  ８・・ファン機構  ２２・・車輪  ２３・・ローラ
２４・・リンク機構  ２５・・集草袋  ３１・・ハンドル部  ３１Ａ・・スイッチ部
３２・・操作レバー  ４１・・回転軸部  ５１・・ギアケース  ５２・・第一固定軸部
５３・・第二固定軸部  ６１・・ピニオンギア  ６２・・第一ギア  ６２Ａ・・支持部
６２Ｂ・・歯部  ６２Ｃ・・非肉抜き部  ６２Ｄ・・係合部  ６２ａ・・肉抜き部
６２ｂ・・貫通孔  ６３・・第二ギア  ６３Ａ・・支持部  ６３Ｂ・・歯部
６３Ｃ・・非肉抜き部  ６３Ｄ・・係合部  ６３ａ・・肉抜き部  ６３ｂ・・貫通孔
７１・・第一固定刃  ７１Ａ・・ネジ  ７２・・第二固定刃  ７２Ａ・・ネジ
７３・・固定刃支持具  ７４・・第一回転刃  ７５・・第二回転刃
７６・・第一回転刃取付盤  ７７・・第二回転刃取付盤  ７７Ａ・・スプリング
７７ａ・・開口  ８１・・ファンカバー  ８１ａ・・吸気孔  ８２・・ファンギア
８３・・ファン  ８４・・送風路
【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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