(57)【要約】【課題】  固定子鉄心を被覆する電気絶縁部材やセンサ基板の破損の危険性を回避しつつ、磁気センサの軸方向および周方向の位置決めを容易に且つ確実に行えるＤＣブラシレスモータを提供する。【解決手段】  固定子鉄心３１を被覆する電気絶縁部材４０Ａは、回転軸１４の軸方向に延出された複数の係合爪４４と、この係合爪とは周方向に異なる位置に、係合爪よりも長く延出された複数の位置決め突起４５とを有する。一方、複数の磁気センサ６０が固定されたセンサ基板５０は、係合爪４４に係合される係合部５２と、位置決め突起４５が挿嵌される位置決め凹部５３とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の歯部を有する鉄心と、前記鉄心を被覆する電気絶縁部材と、前記電気絶縁部材を介して前記歯部に巻回された駆動コイルとを有する固定子と、
回転軸の周囲に複数の磁極を有するマグネットを備え、前記固定子の内側に空隙をもって配された回転子と、
前記マグネットの磁極の位置を検出する複数の磁気センサと、
前記磁気センサが固定されたセンサ基板と、を備えるＤＣブラシレスモータにおいて、
前記電気絶縁部材は、前記回転軸の軸方向に延出された複数の係合爪と、前記係合爪とは周方向に異なる位置に、前記係合爪よりも長く前記回転軸の軸方向に延出された複数の位置決め突起とを有し、
前記センサ基板は、前記係合爪に係合される係合部と、前記位置決め突起が挿嵌される位置決め凹部とを有する、
ことを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項２】
前記係合爪は、前記位置決め突起よりも径方向の内側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項３】
前記電気絶縁部材は、前記位置決め突起を前記歯部の数だけ有
有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のＤＣ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、ＤＣブラシレスモータに係わり、特に回転子の回転位置の検出性能のばらつきを抑える技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣブラシレスモータは、鉄心の各歯部に駆動コイルを有する固定子と、マグネットを有する回転子と、この回転子の磁極の位置を検出する磁気センサを有するセンサ基板とを備え、この磁気センサによって検出される回転子の磁極の位置に応じて固定子の各駆動コイルに順次電流を流して回転磁界を発生させ、回転子を回転させるものである。
【０００３】
このようなＤＣブラシレスモータでは、回転子の回転位置の検出性能のばらつきを抑える必要があり、そのためには磁気センサとマグネットとの軸方向の距離のばらつきを抑えると共に、固定子鉄心の各歯部と磁気センサとの周方向（回転方向）の相対的な位置のばらつきを抑える必要がある。
【０００４】
この磁気センサの位置決め構造として、例えば特許文献１では、固定子を被覆する電気絶縁部材（インシュレータ）の端面に、軸方向に延びる係合爪を設け、この係合爪を弾性変形させてセンサ基板の端部に係合させている。また、係合爪の内面に軸方向に沿った回り止め突起を設け、この回り止め突起をセンサ基板の周縁に設けた位置決め凹部に進入させてセンサ基板を回転軸回りに位置決めしている。
【０００５】
特許文献１に記載の磁気センサの位置決め構造によれば、センサ基板の軸方向の位置を一定にでき、磁気センサとマグネットとの軸方向の距離のばらつきを抑えることができる。また、センサ基板は回り止め突起によって周方向の位置が固定されるため、固定子鉄心の各歯部と磁気センサとの周方向の相対的な位置を一定にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５４３９０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、特許文献１に記載のＤＣブラシレスモータでは、センサ基板を係合させる電気絶縁部材（インシュレータ）の係合爪の内面に回り止め突起を設けているため、係合爪を弾性変形させてセンサ基板を係合させた際に、回り止め突起とセンサ基板の位置決め凹部との間に僅かながら周方向の位置ずれが生じる可能性がある。
このような位置ずれが生じた場合、電気絶縁部材の細長い係合爪に大きな力が加わり、係合爪が破損する可能性がある。また、回り止め突起を位置決め凹部に正しく嵌め込むために、これらを相対的に回転させる必要があり、センサ基板の周方向の位置決めに手間が掛かると共に、部材を回転させる際にも係合爪やセンサ基板が破損する可能性がある。
【０００８】
また、特許文献１に記載のＤＣブラシレスモータでは、センサ基板を係合させる係合爪の内面に回り止め突起を設けているため、回り止め突起を高めに形成すると係合爪の弾性が損なわれるため、センサ基板を係合させるのが容易ではない。一方、回り止め突起を低めに形成すれば係合爪の弾性が損なわれることはないものの、回り止めとしての機能が十分得られない場合がある。
【０００９】
本発明は、前述のような課題を解決し、固定子鉄心を被覆する電気絶縁部材やセンサ基板の破損の危険性を回避しつつ、磁気センサの軸方向および周方向の位置決めを容易に且つ確実に行えるＤＣブラシレスモータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のＤＣブラシレスモータは、
複数の歯部を有する鉄心と、前記鉄心を被覆する電気絶縁部材と、前記電気絶縁部材を介して前記歯部に巻回された駆動コイルとを有する固定子と、
回転軸の周囲に複数の磁極を有するマグネットを備え、前記固定子の内側に空隙をもって配された回転子と、
前記マグネットの磁極の位置を検出する複数の磁気センサと、
前記磁気センサが固定されたセンサ基板と、を備え、
前記電気絶縁部材は、前記回転軸の軸方向に延出された複数の係合爪と、前記係合爪とは周方向に異なる位置に、前記係合爪よりも長く前記回転軸の軸方向に延出された複数の位置決め突起とを有し、
前記センサ基板は、前記係合爪に係合される係合部と、前記位置決め突起が挿嵌される位置決め凹部とを有する、
ことを特徴としているものである。
【００１１】
上記本発明のＤＣブラシレスモータは、さらなる好ましい特徴として、
「前記係合爪は、前記位置決め突起よりも径方向の内側に設けられていること」、
「前記電気絶縁部材は、前記位置決め突起を前記歯部の数だけ有すること」、
を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＤＣブラシレスモータによれば、電気絶縁部材の係合爪にセンサ基板の係合部を係合させてセンサ基板を電気絶縁部材に固定する前に、電気絶縁部材の位置決め突起がセンサ基板の位置決め凹部に挿嵌され、センサ基板の周方向の位置決めを行うことができる。そのため、係合爪を弾性変形させてセンサ基板を係合させる際にセンサ基板が周方向に位置ずれすることがない。したがって、センサ基板を係合爪に係合させた後にセンサ基板を周方向に回転させて位置の調整を行う必要がなくなり、電気絶縁部材の係合爪やセンサ基板が破損するのを効果的に抑制することができる。
また、電気絶縁部材の係合爪と位置決め突起を互いに周方向に異なる位置に独立して設けているため、センサ基板の回り止めを確実に行うために位置決め突起を径方向に厚めに形成しても、係合爪の弾性が損なわれることがなく、センサ基板を容易に且つ確実に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータの縦断面図である。
【図２】図１中のＡ部の拡大断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおける上側の電気絶縁部材を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおけるセンサ基板の平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおける上側の電気絶縁部材を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおけるセンサ基板の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおける上側の電気絶縁部材を示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態例に係るＤＣブラシレスモータにおけるセンサ基板の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、本明細書では、例えば、上部、上側、上方などの表現を用いているが、これは説明の便宜上のものであって、必ずしも各部の相対的位置などがこれらに限定している趣旨のものではなく、上下が逆であっても、左右であってもよい。したがって、例えば上部を下部と、上側を下側と纏めて言い換えることもできる。
【００１５】
（第１の実施形態例）
本発明の第１の実施形態例を、図１から図４を用いて説明する。
本例のＤＣブラシレスモータ１０は、インナーロータ型のモータであり、有底円筒状のケース１１と、ケース１１の上部開口に取り付けられたブラケット１２によって形成された略円筒状の空間内に、回転子２０と固定子３０が配されている。
【００１６】
回転子２０は、回転子鉄心２２と、この回転子鉄心２２の外周に固着された円筒状の多極のマグネット２１を有する。回転子２０の中心には回転軸１４が圧入されて一体化されている。回転軸１４は、ケース１１の底部中央に装着された軸受１３ａと、ブラケット１２の中央に装着された軸受１３ｂによって回転自在に支持されている。
【００１７】
固定子３０は、円環状の外周部３１ａから内側に向かって等間隔に突出する９つの歯部３１ｂを有する板状コアを多数枚積層した固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１の略上半分を被覆する電気絶縁部材４０Ａと、固定子鉄心３１の略下半分を被覆する電気絶縁部材４０Ｂと、これらの電気絶縁部材を介して歯部３１ｂに巻回された駆動コイル（不図示）を有する。
【００１８】
固定子３０は、ケース１１の円筒部分の内側に圧入によって固定されており、電気絶縁部材４０Ａ、４０Ｂで覆われていない歯部３１ｂの先端面は、回転子２０のマグネット２１の周囲との間に一定の隙間をおいて配置されている。
駆動コイルは、各相（例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相）毎に結線され、不図示のインバータからの電流により回転磁界を発生し、回転子２０を回転させる。
【００１９】
回転子２０の近傍には、軸方向に所定の距離を置いてセンサ基板５０が配されている。センサ基板５０の下面には、回転子２０のマグネット２１の磁極の位置を検出するための３個の磁気センサ６０が所定の位置に実装されている（なお、図１には１個だけが示されている）。この磁気センサ６０としては、公知のホール素子やホールＩＣを用いることができる。
このセンサ基板５０は、上側の電気絶縁部材４０Ａの上部に固定されており、次にこのセンサ基板５０の固定構造について詳しく説明する。
【００２０】
上側の電気絶縁部材４０Ａと下側の電気絶縁部材４０Ｂの基本的な形態はほぼ同じであるが、上側の電気絶縁部材４０Ａには、回転軸１４の軸方向（図１の上方）に延出された係合爪４４と位置決め突起４５が形成されている。
【００２１】
電気絶縁部材４０Ａと４０Ｂは、固定子鉄心３１の各歯部３１ｂを被覆する９つの被覆部４２と、この９つの被覆部４２の上端を円環状に連結する環状部４１を有している。
環状部４１は、９つの被覆部４２のそれぞれに対応する９対の薄肉部４１ａと厚肉部４１ｂが、連結部４３によって連結された構造となっている。
環状部４１の内径側は円環状に面一に形成され、外径側は薄肉部４１ａと厚肉部４１ｂの間に段差部４１ｃ、４１ｄが形成されている。なお、環状部４１の厚肉部４１ｂの外径寸法は、固定子鉄心３１の外径寸法とほぼ同じである。
【００２２】
上側の電気絶縁部材４０Ａには、９つの薄肉部４１ａのそれぞれに、軸方向上方に延出された全て同じ形状の係合爪４４が形成されている。この係合爪４４の周方向の位置は、被覆部４２の周方向の位置と一致している。
係合爪４４は、径方向外方に撓むように弾性変形可能な構造をしている。また、係合爪４４は、鈎状に形成されており、先端が内径側に傾斜した傾斜部４４ａを有する。係合爪４４の真下には内側に凹嵌部４４ｂが形成されており、この凹嵌部４４ｂの軸方向の長さは、センサ基板５０の厚みと同等である。
【００２３】
また、上側の電気絶縁部材４０Ａには、９つの厚肉部４１ｂのそれぞれに、軸方向に延出された全て同じ形状の位置決め突起４５が形成されている。すなわち、位置決め突起４５は、係合爪４４とは周方向に異なる位置に独立して形成されている。この位置決め突起４５は、四角柱状に形成されており、その先端は係合爪４４の先端よりも高くなっている。
【００２４】
位置決め突起４５と係合爪４４の先端の高さの違いは、センサ基板５０を電気絶縁部材４０Ａに固定する前にセンサ基板５０の周方向の位置決めを確実に行えるように、センサ基板５０の厚みの半分以上であるのが好ましく、本例ではセンサ基板５０の厚みの約３／４に設定されている。
【００２５】
なお、本例では、係合爪４４は、位置決め突起４５よりも若干径方向の内側に設けられている。具体的には、電気絶縁部材４０Ａにセンサ基板５０を固定する際に係合爪４４を径方向外方に撓ませるが、この撓み分と同等もしくはそれ以上に係合爪４４を位置決め突起４５よりも径方向の内側に設けている。
【００２６】
センサ基板５０は、概ね円板状をなすもので、その中心には回転軸１４を挿通させる中心孔５１が設けられている。この中心孔５１の径は、センサ基板５０が回転軸１４に接触しないように、回転軸１４の径よりも若干大きくなっている。
【００２７】
センサ基板５０には、係合爪４４に係合される係合部５２と、位置決め突起４５が挿嵌される位置決め凹部５３が、それぞれ９箇所に同じ形状で設けられている。
係合部５２と位置決め凹部５３は、どちらもセンサ基板５０の外縁部が略矩形状に切り欠かれて形成されている。なお、位置決め凹部５３の平面形状は、位置決め突起４５の軸方向に垂直な断面形状と同じである。
【００２８】
電気絶縁部材４０Ａの上部にセンサ基板５０を固定する際には、先ずセンサ基板５０の位置決め凹部５３に電気絶縁部材４０Ａの位置決め突起４５を挿嵌する。これにより、センサ基板５０は電気絶縁部材４０Ａに対して周方向の位置が固定されると共に、係合爪４４と係合部５２の周方向の位置が一致する。
続いて、センサ基板５０を下方に押し込むと、係合部５２の内径側の下縁に対して係合爪４４の傾斜部４４ａが滑るようにして、係合爪４４が径方向の外方に撓み、センサ基板５０が凹嵌部４４ｂに嵌め込まれる。これにより、係合爪４４が係合部５２の内径側の上縁に係止され、センサ基板５０が固定される。
【００２９】
センサ基板５０が電気絶縁部材４０Ａに固定されると、センサ基板５０の下面とマグネット２１の距離が所定の値に保たれる。これにより、センサ基板５０の下面に実装された３個の磁気センサ６０がマグネット２１の磁界内に入り、マグネット２１からの磁束を確実に検出することができる。
【００３０】
このように本例のＤＣブラシレスモータでは、電気絶縁部材４０Ａに、回転軸１４の軸方向に延出された複数の係合爪４４と、この係合爪４４とは周方向に異なる位置に、係合爪４４よりも長く回転軸１４の軸方向に延出された複数の位置決め突起４５を設けている。一方、センサ基板５０には、係合爪４４に係合される係合部５２と、位置決め突起４５が挿嵌される位置決め凹部５３を設けている。
このような構成を有する本例のＤＣブラシレスモータでは、センサ基板５０を電気絶縁部材４０Ａに固定する前に、位置決め突起４５が位置決め凹部５３に挿嵌され、センサ基板５０の周方向の位置決めが為される。
そのため、センサ基板５０の周方向の位置決めが為された後に、係合爪４４を弾性変形させてセンサ基板５０を係合させることができ、センサ基板５０が周方向に位置ずれすることがない。したがって、センサ基板５０を係合爪４４に係合させた後にセンサ基板５０を電気絶縁部材４０Ａに対して相対的に回転させる必要がなく、係合爪４４やセンサ基板５０の破損を防止することができる。
また、係合爪４４と位置決め突起４５は互いに周方向に異なる位置に設けられているため、センサ基板５０の回り止めを確実に行うために位置決め突起４５を径方向に厚めに形成しても、係合爪４４の弾性が損なわれることがなく、センサ基板５０を容易に固定することができる。
【００３１】
また、本例のＤＣブラシレスモータでは、係合爪４４は、位置決め突起４５よりも径方向の内側に設けられている。このため、電気絶縁部材４０Ａにセンサ基板５０を固定する際に係合爪４４が径方向外方に撓んでも、係合爪４４がケース１１の内側に当たらないように適宜設計することができる。これにより、ケース１１の内側に固定子３０を固定した状態で電気絶縁部材４０Ａにセンサ基板５０を固定することができ、モータの組み立てを極めて容易に行うことができる。
【００３２】
また、本例のＤＣブラシレスモータでは、電気絶縁部材４０Ａに固定子鉄心３１の歯部３１ｂと同じ数だけ位置決め突起４５を設けている。このため、歯部３１ｂに巻回される駆動コイルの開始位置に関係なくセンサ基板５０を所定の周方向位置に固定することができる。
【００３３】
（第２の実施形態例）
本発明の第２の実施形態例を図５および図６を用いて説明する。図５および図６において、図３および図４中の部材および部位と同等のものには同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。なお、本例のＤＣブラシレスモータの基本的な構成は図１と同様である。
【００３４】
本例においても、上側の電気絶縁部材４０Ａに、回転軸１４の軸方向に延出された複数の係合爪４４と、この係合爪４４とは周方向に異なる位置に、係合爪４４よりも長く回転軸１４の軸方向に延出された複数の位置決め突起４５を設けている。また、センサ基板５０には、係合爪４４に係合される係合部５２と、位置決め突起４５が挿嵌される位置決め凹部５３を設けている。
【００３５】
第１の実施形態例では、係合爪４４、位置決め突起４５、係合部５２および位置決め凹部５３は、いずれも固定子鉄心３１の歯部３１ｂの数（９つ）と同じ数だけ設けているが、本例ではこれらはいずれも３つだけ設けている。なお、係合爪４４と係合部５２の数は、３つ以上の任意の数であってもよい。
【００３６】
３つの係合爪４４の周方向の位置は、９つの被覆部４２の内の３つの被覆部４２の周方向の位置と一致しているが、全て異なる間隔で設けられており、それぞれの周方向の間隔は中心角で８０度、１２０度、１６０度となっている。
位置決め突起４５、係合部５２および位置決め凹部５３も、同様に、全て異なる間隔で設けられており、それぞれの周方向の間隔は中心角で８０度、１２０度、１６０度となっている。
【００３７】
本例においても、センサ基板５０の周方向の位置決めが為された後に、係合爪４４を弾性変形させてセンサ基板５０を係合させることができ、センサ基板５０が周方向に位置ずれすることがない。また、係合爪４４と位置決め突起４５は互いに周方向に異なる位置に設けられているため、センサ基板５０の回り止めを確実に行うために位置決め突起４５を径方向に厚めに形成しても、係合爪４４の弾性が損なわれることがなく、センサ基板５０を容易に固定することができる。
【００３８】
また、本例では、必要最低限の箇所でセンサ基板５０を電気絶縁部材４０Ａに固定することができ、容易に磁気センサ６０とマグネット２１との軸方向の距離のばらつきを抑えると共に、固定子鉄心３１の各歯部３１ｂと磁気センサ６０との周方向の相対的な位置のばらつきを抑えることができる。
また、本例では、３つの係合爪４４、位置決め突起４５、係合部５２および位置決め凹部５３は、すべて周方向の間隔が異なるため、電気絶縁部材４０Ａへのセンサ基板５０の固定位置が一義的に決まる。このため、センサ基板５０の周方向の取り付け位置を誤ることがない。
【００３９】
（第３の実施形態例）
本発明の第３の実施形態例を図７および図８を用いて説明する。図７および図８において、図３および図４中の部材および部位と同等のものには同一の符号を付しており、重複する部分については説明を省略する。なお、本例のＤＣブラシレスモータの基本的な構成は図１と同様である。
【００４０】
本例においても、上側の電気絶縁部材４０Ａに、回転軸１４の軸方向に延出された複数の係合爪４４と、この係合爪４４とは周方向に異なる位置に、係合爪４４よりも長く回転軸１４の軸方向に延出された複数の位置決め突起４５を設けている。また、センサ基板５０には、係合爪４４に係合される係合部５２と、位置決め突起４５が挿嵌される位置決め凹部５３を設けている。
【００４１】
第１の実施形態例では、電気絶縁部材４０Ａの環状部４１に薄肉部４１ａと厚肉部４１ｂを設けているが、本例では環状部４１を全て厚肉部４１ｂと同じ厚みで形成している。
また、第１の実施形態例では、係合爪４４を位置決め突起４５よりも径方向の内側に設けているが、本例では係合爪４４と位置決め突起４５を同じ周面に設けている。
【００４２】
本例においても、センサ基板５０の周方向の位置決めが為された後に、係合爪４４を弾性変形させてセンサ基板５０を係合させることができ、センサ基板５０が周方向に位置ずれすることがない。また、係合爪４４と位置決め突起４５は互いに周方向に異なる位置に設けられているため、センサ基板５０の回り止めを確実に行うために位置決め突起４５を径方向に厚めに形成しても、係合爪４４の弾性が損なわれることがなく、センサ基板５０を容易に固定することができる。
【００４３】
本例では、ケース１１の内側に固定子３０を固定した状態で電気絶縁部材４０Ａにセンサ基板５０を固定することはできない。一方、環状部４１の外径をケース１１の内径と略同じにして、環状部４１の縁に係合爪４４を立設することにより、予め電気絶縁部材４０Ａにセンサ基板５０を固定した状態で固定子３０をケース１１の内側に固定すれば、係合爪４４が径方向外側に撓むのをケース１１によって抑制することができる。これにより、センサ基板５０をより一層強固に固定でき、不要な振動を抑制して磁気センサとマグネットとの軸方向の距離を安定して一定に保つことができる。
【００４４】
以上、本発明の３つの実施形態例を説明したが、本発明はこれらの実施形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施形態例を適宜に変形可能である。
例えば、電気絶縁部材に形成する係合爪と位置決め突起や、センサ基板に形成する係合部と位置決め凹部の具体的な形状や個数などは、同様の作用が得られるならば任意に設定することができる。
また、回転子のマグネットの極数や、固定子鉄心の歯部の数も任意に設定することができる。さらに、ケースとブラケットの形状や、これらの組み付け構造に関しても任意に設定することができるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０  ＤＣブラシレスモータ
１１  ケース
１２  ブラケット
１３ａ、１３ｂ  軸受
１４  回転軸
２０  回転子
２１  マグネット
２２  回転子鉄心
３０  固定子
３１  固定子鉄心
３１ａ  外周部
３１ｂ  歯部
４０Ａ、４０Ｂ  電気絶縁部材
４１  環状部
４１ａ  薄肉部
４１ｂ  厚肉部
４１ｃ、４１ｄ  段差部
４２  被覆部
４３  連結部
４４  係合爪
４４ａ  傾斜部
４４ｂ  凹嵌部
４５  位置決め突起
５０  センサ基板
５１  中心孔
５２  係合部
５３  位置決め凹部
６０  磁気センサ
【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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