(57)【要約】【課題】本発明は、ステータ及びその組付方法に係り、ステータコイルのコイルスロット内への組み付け時にそのステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することにある。【解決手段】ステータは、ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられた、コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌まるウェッジ溝と、上記側壁とコイルスロット内に保持されるステータコイルとの間に配置される内側部と、ウェッジとコイルスロット内に保持されるステータコイルとの間に挟まれる折畳部と、を有する絶縁部材と、絶縁部材の折畳部に設けられた、ウェッジ溝に嵌まる形状を有する厚肉片と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられた、前記コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌まるウェッジ溝と、
前記側壁と前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に配置される内側部と、前記ウェッジと前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に挟まれる折畳部と、を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の前記折畳部に設けられた、前記ウェッジ溝に嵌まる形状を有する厚肉片と、
を備えることを特徴とするステータ。
【請求項２】
前記厚肉片は、前記絶縁部材の前記折畳部の、前記ステータコイルの前記コイルスロット内への組み付け時に前記ウェッジ溝に対向しかつ前記組み付けの完了後に前記ウェッジ溝から離れる部位に設けられることを特徴とする請求項１記載のステータ。
【請求項３】
前記厚肉片は、前記絶縁部材の前記折畳部に貼り付けられた部材であることを特徴とする請求項１又は２記載のステータ。
【請求項４】
前記厚肉片は、前記絶縁部材の前記折畳部に一体形成された部材であることを特徴とする請求項１又は２記載のステータ。
【請求項５】
前記ウェッジは、前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルに向いた面側に設けられた、前記絶縁部材の前記折畳部を収納する窪みを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載のステータ。
【請求項６】
ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられたウェッジ溝に、前記コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌められる前、前記側壁と前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に配置される絶縁部材に設けられた厚肉片が嵌められた状態で、前記ステータコイルの前記コイルスロット内への組み付けを行う第１の工程と、
前記組み付けの完了後に、前記厚肉片を前記ウェッジ溝から離す第２の工程と、
前記第２の工程において前記厚肉片が前記ウェッジ溝から離された後に、前記ウェッジ溝に前記ウェッジの周方向端部を嵌める第３の工程と、
を備えることを特徴とするステータの組付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータ及びその組付方法に係り、特に、ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられた、コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌まるウェッジ溝を備えるステータ及びその組付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステータコイルが保持されるコイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジを備えるステータが知られている（例えば、特許文献１参照）。このステータは、コイルスロットを形成する側壁（すなわち、ティースの側壁）に設けられたウェッジ溝を備えている。ウェッジは、コイルスロット内にステータコイルが組み付けられた後にその周方向端部がウェッジ溝に嵌まることにより上記の側壁に取り付け固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００３−５０８００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の如く側壁にウェッジが嵌るウェッジ溝が設けられている構造では、ステータコイルがコイルスロット内へ組み付けられる際に、そのステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かり易くなるので、ステータコイルの表面が傷つき或いはその組み付け性が損われるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ステータコイルのコイルスロット内への組み付け時にそのステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することが可能なステータ及びその組付方法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】
【０００６】
本発明の一態様は、ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられた、前記コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌まるウェッジ溝と、前記側壁と前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に配置される内側部と、前記ウェッジと前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に挟まれる折畳部と、を有する絶縁部材と、前記絶縁部材の前記折畳部に設けられた、前記ウェッジ溝に嵌まる形状を有する厚肉片と、を備えるステータである。
【０００７】
また、本発明の一態様は、ステータコイルが保持されるコイルスロットを形成する側壁に設けられたウェッジ溝に、前記コイルスロットの径方向端部を閉じるウェッジの周方向端部が嵌められる前、前記側壁と前記コイルスロット内に保持される前記ステータコイルとの間に配置される絶縁部材に設けられた厚肉片が嵌められた状態で、前記ステータコイルの前記コイルスロット内への組み付けを行う第１の工程と、前記組み付けの完了後に、前記厚肉片を前記ウェッジ溝から離す第２の工程と、前記第２の工程において前記厚肉片が前記ウェッジ溝から離された後に、前記ウェッジ溝に前記ウェッジの周方向端部を嵌める第３の工程と、を備えるステータの組付方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステータコイルのコイルスロット内への組み付け時にそのステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施例であるステータの断面図である。
【図２】本実施例のステータの要部の拡大断面図である。
【図３】本実施例のステータが備えるウェッジの外観図である。
【図４】本実施例のステータが備える絶縁部材の外観図である。
【図５】本実施例のステータにおいてステータコイルをコイルスロット内へ組み付ける際の工程を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を用いて、本発明に係るステータ及びその組付方法の具体的な実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施例であるステータ１０の断面図を示す。図２は、本実施例のステータ１０の要部の拡大断面図を示す。図３は、本実施例のステータ１０が備えるウェッジの外観図である。また、図４は、本実施例のステータ１０が備える絶縁部材の外観図を示す。
【００１２】
本実施例において、ステータ１０は、例えば三相交流モータなどの回転電機に用いられる固定子である。ステータ１０は、回転子であるロータに対して径方向外側に所定のエアギャップを介して配置されている。ステータ１０は、通電によってロータを回転させる磁界を発生する。ステータ１０は、ステータコア１２と、ステータコイル１４と、を備えている。
【００１３】
ステータコア１２は、中空円筒状に形成された部材である。尚、ステータコア１２は、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されているものとしてもよい。また、ステータコア１２は、周方向に複数（例えば、図１に示す如く３個）に分割された分割鉄芯からなるもの、すなわち、周方向に複数の分割鉄芯に分割されているものとしてもよい。
【００１４】
ステータコア１２は、円環状に形成されるバックヨーク部１６と、そのバックヨーク部１６の径方向内側端面から径方向内側（軸中心側）に向けて突出するティース部１８と、を有している。ティース部１８は、バックヨーク部１６の径方向内側端面において周方向に複数（例えば、４８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。周方向に隣り合う２つのティース部１８の間には、ステータコイル１４が保持されるコイルスロット２０が形成されている。ティース部１８及びコイルスロット２０はそれぞれ、軸方向に延びている。
【００１５】
各ティース部１８にはそれぞれ、ステータコイル１４が巻回される。ステータコイル１４は、コイルスロット２０内において軸方向に延びる直線部と、コイルスロット２０外において周方向に離れた２つの直線部同士を繋ぐコイルエンド部と、からなる。ステータコイル１４は、一本の導線が複数周に亘って周回されることにより構成される。
【００１６】
ステータコイル１４は、ステータ１０が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。この場合、ステータコイル１４であるＵ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルは、周方向にその順でティース部１８に巻回される。各相それぞれのステータコイル１４は、複数のコイルスロット２０に分布巻きされている。また、ステータコイル１４は、一コイルスロット２０当たり二相分のステータコイル１４が配置されるように２層巻きされている。
【００１７】
ステータコア１２には、ステータ１０をケースに取り付け固定するための耳部２４が設けられている。耳部２４は、ステータコア１２本体（具体的には、バックヨーク部１６）の径方向外側端面（外周面）から径方向外側へ向けて突出した山型形状に形成されている。各耳部２４には、軸方向に貫通する貫通穴２６が設けられている。ステータ１０は、耳部２４の貫通穴２６を貫通するボルトがケースを介してナット締結されることによりケースに固定される。
【００１８】
ステータ１０は、ウェッジ３０を備えている。ウェッジ３０は、ステータコア１２のコイルスロット２０の径方向最内端に配置される部材である。ウェッジ３０は、コイルスロット２０内へのステータコイル１４の挿入組み付け後にそのコイルスロット２０の径方向内側の端部を閉じる部材であって、ステータコイル１４がコイルスロット２０の内部から外部へ飛び出るのを防止する機能を有する。ウェッジ３０は、ステータ１０のティース部１８の先端形状に合わせて僅かに湾曲する板状に形成されており、剛性のある磁性材料又は樹脂により構成されている。
【００１９】
ステータコア１２のコイルスロット２０を形成する側壁（すなわち、ティース部１８の周方向に向いた面の壁）には、軸方向に延びる窪んだウェッジ溝３２が穿たれている。ウェッジ溝３２は、コイルスロット２０の径方向内側の端部に設けられている。ウェッジ溝３２は、ウェッジ３０の周方向端部が嵌まる溝であって、ウェッジ３０が軸方向に向けて挿入されることによりそのウェッジ３０をステータコア１２に固定してウェッジ３０の径方向内側への抜け止めを実現するためのものである。ウェッジ３０の周方向端部とウェッジ溝３２とは、互いに嵌め合う形状に形成されている。ウェッジ溝３２は、ステータコイル１４を構成する導線の径に比して十分に小さくない大きさを有し、その導線が嵌まり込むことが可能な大きさに形成されている。
【００２０】
ステータ１０は、ステータコア１２のティース部１８とステータコイル１４との電気的絶縁性を確保するためのスロット絶縁紙３４を備えている。スロット絶縁紙３４は、樹脂フィルムなどにより構成された紙状の部材である。スロット絶縁紙３４は、ウェッジ溝３２に嵌まり込むことが可能な厚さに形成されている。すなわち、上記のウェッジ溝３２は、スロット絶縁紙３４の厚さに比して十分には小さくない大きさを有し、そのスロット絶縁紙３４が嵌まり込むことが可能な大きさに形成されている。
【００２１】
スロット絶縁紙３４は、コイルスロット２０ごとに装着される部材であって、図４に示す如く、コイルスロット２０の形状に合わせて断面コの字状に形成されている。スロット絶縁紙３４は、その断面コの字の大きさ（全長）が、コイルスロット２０内に保持されるステータコイル１４全体の径方向長さＬｒを２倍した値と周方向長さＬωとを加算した値（２・Ｌｒ＋Ｌω）に比して僅かに大きくなるように形成されている。
【００２２】
スロット絶縁紙３４は、内側部３４ａと、折畳部３４ｂと、を有している。内側部３４ａは、ステータ１０の組み立て完了後にコイルスロット２０内に収容されて、ティース部１８（具体的には、その周方向に向いた面の壁）とコイルスロット２０内に保持されるステータコイル１４との間に配置される部位である。内側部３４ａは、断面コの字状に形成されている。折畳部３４ｂは、断面コの字状の内側部３４ａの周方向両側の先端に位置している。折畳部３４ｂは、ステータ１０の組み立て完了後にウェッジ３０とコイルスロット２０内に保持されるステータコイル１４との間に折り畳まれて挟まれる部位である。
【００２３】
スロット絶縁紙３４は、ステータコイル１４がコイルスロット２０内へ挿入組み付けられる前に、コイルスロット２０内に装着される。また、スロット絶縁紙３４は、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けの完了後は、周方向両側の折畳部３４ｂが折り畳まれた状態でコイルスロット２０内に保持される。尚、スロット絶縁紙３４の内側部３４ａの底部には、コイルスロット２０内に挿入組み付けされるステータコイル１４への衝撃などを緩和するためのクッション性を有する部材を配置することとしてもよい。
【００２４】
スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂには、バックアップピース３６が設けられている。バックアップピース３６は、絶縁性及び剛性を有する部材であって、例えばアラミドや樹脂により構成されている。バックアップピース３６は、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂの、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け時に上記のウェッジ溝３２に対向し、かつ、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けの完了後にスロット絶縁紙３４の折り畳みによってそのウェッジ溝３２から離れる部位に設けられる。バックアップピース３６は、スロット絶縁紙３４の配設部位の幅（周方向）をその他の部位のものに比して厚くした厚肉片である。
【００２５】
バックアップピース３６は、図４に示す如く、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂの周方向に向いた外面側に、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け時にウェッジ溝３２に沿いつつ軸方向に延びるように帯状に形成されている。バックアップピース３６は、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け時にウェッジ溝３２に嵌まる部材である。バックアップピース３６は、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け時にそのステータコイル１４がウェッジ溝３２に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制するための機能を有する。
【００２６】
尚、バックアップピース３６の形状は、ウェッジ溝３２に嵌る形状であればよく、例えば、そのウェッジ溝３２の形状に正確に合致するものであってもよいし、また、そのウェッジ溝３２の面の一部に接する断面矩形状などであってもよい。また、バックアップピース３６は、スロット絶縁紙３４とは別体でそのスロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂに接着剤などにより貼り付け固定されるものであってもよく、また、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂと一体に形成されたものであってもよい。
【００２７】
上記のウェッジ３０は、コイルスロット２０に向いた径方向外面側に設けられた窪み３８を有している。窪み３８は、スロット絶縁紙３４の周方向両側の折畳部３４ｂが折り畳まれた際に、その折畳部３４ｂ及びその折畳部３４ｂに設けられたバックアップピース３６を収納するための凹状スペースである。
【００２８】
次に、図５を参照して、本実施例のステータ１０の組み付け手順について説明する。図５は、本実施例のステータ１０においてステータコイル１４をコイルスロット２０内へ組み付ける際の工程を表した図を示す。
【００２９】
本実施例においては、ステータコア１２にステータコイル１４を組み付けたステータ１０を製造するうえで、まず、ステータコア１２と、ステータコイル１４と、ウェッジ３０と、折畳部３４ｂにバックアップピース３６が設けられたスロット絶縁紙３４と、を用意する。そして次に、ステータコア１２の各コイルスロット２０にスロット絶縁紙３４を挿入して装着する（図５（Ａ）参照）。この装着は、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂに設けられたバックアップピース３６がティース部１８のウェッジ溝３２に対向して嵌まるように行われる。
【００３０】
次に、バックアップピース３６がウェッジ溝３２に嵌まった状態で、ステータコイル１４をコイルスロット２０内へ挿入して組み付ける（図５（Ｂ）参照）。この挿入組み付けの際、バックアップピース３６がウェッジ溝３２に嵌まっているので、ステータコイル１４の挿入圧力（組付圧力）に対してスロット絶縁紙３４が耐え、そのスロット絶縁紙３４の表面（特にバックアップピース３６が設けられた部分）が平らに維持される。
【００３１】
ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けが完了した後、スロット絶縁紙３４の、周方向両側の折畳部３４ｂそれぞれを周方向内側に折り畳む（図５（Ｃ）参照）。この折り畳みが行われると、それらの折畳部３４ｂに設けられたバックアップピース３６がウェッジ溝３２から離れて折畳部３４ｂと一緒にステータコイル１４の径方向内側に位置する。
【００３２】
そして、上記したスロット絶縁紙３４の折り畳みが行われた後、ステータコア１２の各コイルスロット２０に対してウェッジ３０を、その周方向両端部がティース部１８のウェッジ溝３２に嵌るように軸方向に挿入して組み付ける（図５（Ｄ）参照）。この組み付けが行われると、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂ及びバックアップピース３６が、ステータコイル１４とウェッジ３０との間に挟み込まれる。
【００３３】
このように、本実施例においては、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けが、スロット絶縁紙３４に設けられたバックアップピース３６がステータコア１２のウェッジ溝３２に嵌まる状態で行われるので、その挿入組み付け時、ステータコイル１４の挿入圧力に対してスロット絶縁紙３４がウェッジ溝３２の表面に沿うように変形することは抑制され、そのスロット絶縁紙３４の表面が平滑に維持される。
【００３４】
従って、本実施例によれば、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け時に、そのステータコイル１４を構成する導線がウェッジ溝３２に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することができる。このため、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付け中にそのステータコイル１４の表面が損傷し或いはそのステータコイル１４が変形するのを抑制することができると共に、また、その挿入組み付け性が損われるのを抑制することができる。
【００３５】
また、本実施例においては、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けの完了後は、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂが折り畳まれることで、その折畳部３４ｂに設けられたバックアップピース３６がウェッジ溝３２から離れる。そして、そのバックアップピース３６が折畳部３４ｂと一緒にステータコイル１４とウェッジ３０との間に挟み込まれる。
【００３６】
従って、本実施例によれば、ステータコイル１４のコイルスロット２０内への挿入組み付けの完了後、ウェッジ溝３２からバックアップピース３６が離れることで、そのウェッジ溝３２へのウェッジ３０の嵌め込みが許容されない状態が継続するのを回避することができるので、ウェッジ３０をウェッジ溝３２に確実に嵌め込むことができる。また、そのウェッジ３０がウェッジ溝３２に嵌まった状態で、スロット絶縁紙３４の折畳部３４ｂ及びその折畳部３４ｂに設けられたバックアップピース３６をウェッジ３０とステータコイル１４との間に収納することができる。
【００３７】
ところで、上記の実施例においては、スロット絶縁紙３４が特許請求の範囲に記載した「絶縁部材」に、バックアップピース３６が特許請求の範囲に記載した「厚肉片」に、それぞれ相当している。
【００３８】
尚、以上の実施例に関し、更に以下を開示する。
【００３９】
［１］ステータコイル（１４）が保持されるコイルスロット（２０）を形成する側壁（１８）に設けられた、前記コイルスロット（２０）の径方向端部を閉じるウェッジ（３０）の周方向端部が嵌まるウェッジ溝（３２）と、前記側壁（１８）と前記コイルスロット（２０）内に保持される前記ステータコイル（１４）との間に配置される内側部（３４ａ）と、前記ウェッジ（３０）と前記コイルスロット（２０）内に保持される前記ステータコイル（２０）との間に挟まれる折畳部（３４ｂ）と、を有する絶縁部材（３４）と、前記絶縁部材（３４）の前記折畳部（３４ｂ）に設けられた、前記ウェッジ溝（３２）に嵌まる形状を有する厚肉片（３６）と、を備えるステータ。
【００４０】
上記［１］記載の構成によれば、ステータコイルのコイルスロット内への組み付け時、絶縁部材の折畳部に設けられた厚肉片がウェッジ溝に嵌まることで、絶縁部材の折畳部を含む表面を平滑に維持することができる。このため、その組み付け時、ステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することができる。また、その組み付け完了後、絶縁部材の折畳部に設けられた厚肉片がウェッジ溝から離脱することで、その厚肉片の存在に起因してウェッジ溝へのウェッジの嵌め込みが許容されない状態が継続するのを回避することができる。
【００４１】
［２］上記［１］記載のステータにおいて、前記厚肉片（３６）は、前記絶縁部材（３４）の前記折畳部（３４ｂ）の、前記ステータコイル（１４）の前記コイルスロット（２０）内への組み付け時に前記ウェッジ溝（３２）に対向しかつ前記組み付けの完了後に前記ウェッジ溝（３２）から離れる部位に設けられるステータ。
【００４２】
［３］上記［１］又は［２］記載のステータにおいて、前記厚肉片（３６）は、前記絶縁部材（３４）の前記折畳部に貼り付けられた部材であるステータ。
【００４３】
［４］上記［１］又は［２］記載のステータにおいて、前記厚肉片（３６）は、前記絶縁部材（３４）の前記折畳部に一体形成された部材であるステータ。
【００４４】
［５］上記［１］乃至［４］の何れか一項記載のステータにおいて、前記ウェッジ（３０）は、前記コイルスロット（２０）内に保持される前記ステータコイル（１４）に向いた面側に設けられた、前記絶縁部材（３４）の前記折畳部を収納する窪みを有するステータ。
【００４５】
［６］ステータコイル（１４）が保持されるコイルスロット（２０）を形成する側壁（１８）に設けられたウェッジ溝（３２）に、前記コイルスロット（２０）の径方向端部を閉じるウェッジ（３０）の周方向端部が嵌められる前、前記側壁（１８）と前記コイルスロット（２０）内に保持される前記ステータコイル（１４）との間に配置される絶縁部材（３４）に設けられた厚肉片（３６）が嵌められた状態で、前記ステータコイル（１４）の前記コイルスロット（２０）内への組み付けを行う第１の工程と、前記組み付けの完了後に、前記厚肉片（３６）を前記ウェッジ溝（３２）から離す第２の工程と、前記第２の工程において前記厚肉片（３６）が前記ウェッジ溝（３２）から離された後に、前記ウェッジ溝（３２）に前記ウェッジ（３０）の周方向端部を嵌める第３の工程と、を備えるステータの組付方法。
【００４６】
上記［６］記載の構成によれば、ステータコイルのコイルスロット内への組み付け時、絶縁部材に設けられた厚肉片がウェッジ溝に嵌まるので、絶縁部材の表面を平滑に維持することができる。このため、その組み付け時、ステータコイルがウェッジ溝に嵌まり込み或いは引っ掛かるのを抑制することができる。また、その組み付け完了後、絶縁部材に設けられた厚肉片がウェッジ溝から離脱するので、その厚肉片の存在に起因してウェッジ溝へのウェッジの嵌め込みが許容されない状態が継続するのを回避することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０  ステータ
１２  ステータコア
１４  ステータコイル
２０  コイルスロット
３０  ウェッジ
３２  ウェッジ溝
３４  スロット絶縁紙
３６  バックアップピース
３８  窪み
【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１】
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