(57)【要約】【課題】磁石埋め込み型コアにおいて、樹脂の充填により磁石挿入孔内に永久磁石を精度良く固定すると共に、樹脂充填後に積層鉄心の軸方向端面よりも外側に突出するバリの発生を抑制する。【解決手段】磁石埋め込み型コア１の樹脂充填方法において、互いに対向して設けられた第１金型２１および第２金型２２により、積層鉄心の軸方向端部を挟み込む固定工程と、第１金型２１または第２金型２２に設けられた樹脂注入部４７から磁石挿入孔３に樹脂を注入する樹脂注入工程とを有し、樹脂注入工程では、樹脂注入部４７の先端部４７ａが、磁石挿入孔３に挿入された永久磁石４の軸方向端面４ａを越えて磁石挿入孔３内に挿入される構成とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータコア用の積層鉄心に設けられた磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂により埋設する磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法であって、
互いに対向して設けられた第１金型および第２金型により、前記積層鉄心の軸方向端部を挟み込む固定工程と、
前記第１金型または前記第２金型に設けられた樹脂注入部から前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する樹脂注入工程と
を有し、
前記樹脂注入工程では、前記樹脂注入部の先端部が、前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石の軸方向端面を越えて前記磁石挿入孔内に挿入されることを特徴とする磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法。
【請求項２】
前記樹脂注入部の先端部は、前記第１金型または前記第２金型から突設され、前記樹脂注入工程において前記永久磁石の側面に当接することを特徴とする請求項１に記載の磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法。
【請求項３】
前記磁石挿入孔は、平面視において、前記永久磁石の外形に沿うように形成された磁石収容部と、当該磁石収容部に連通する拡張部とを有し、
前記樹脂注入工程において、前記樹脂注入部の先端部の少なくとも一部が前記拡張部に挿入されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法。
【請求項４】
前記樹脂注入工程では、前記永久磁石の前記樹脂注入部側の軸方向端面が、前記磁石挿入孔の周辺における積層鉄心の軸方向端面と同一平面上に位置することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法。
【請求項５】
モータコア用の積層鉄心に設けられた磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂により埋設する磁石埋め込み型コアの樹脂充填装置であって、
前記積層鉄心の軸方向端部を挟み込んだ状態で固定するべく互いに対向して設けられた第１金型および第２金型と、
前記第１金型または前記第２金型に設けられ、前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する樹脂注入部と
を備え、
前記樹脂注入部は、前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石の軸方向端面を越えて前記磁石挿入孔内に挿入される先端部を有することを特徴とする磁石埋め込み型コアの樹脂充填装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータコアの磁石挿入孔に挿入された永久磁石を樹脂により埋設する磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法および樹脂充填装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や電化製品等で用いられるモータ用のコアとして、積層鉄心に形成された磁石挿入孔に収容した永久磁石を樹脂により埋設した磁石埋め込み型コアが普及している。【０００３】
この種の磁石埋め込み型コアでは、永久磁石の特性を落とさずに永久磁石を確実に固定することが望ましい。そこで、磁石埋め込み型コアの製造方法として、例えば、磁石挿入孔に永久磁石を挿入後、磁石挿入孔に軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出充填して、永久磁石の位置を固定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１８２８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載された従来技術では、永久磁石を樹脂により埋設する工程において、軟質磁性粉末と樹脂との混練材料を射出充填するためのゲートが磁石挿入孔の軸方向端部に配置される。【０００６】
しかしながら、上記従来技術の構成では、注入後のゲート位置には、積層鉄心（モータコア）の軸方向端面よりも外側に突出するバリ（ゲートにおける樹脂残り）が発生するという問題がある。そのようなバリを放置すると、モータにおける周辺の部材とバリが干渉したり、モータ組立時にモータコアからバリが脱落したりしてモータの動作に悪影響を及ぼす可能性があるため、樹脂充填後にバリを除去する作業が必要となる場合がある。【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、樹脂の充填により磁石挿入孔内に永久磁石を精度良く固定すると共に、樹脂充填後に積層鉄心の軸方向端面よりも外側に突出するバリの発生を抑制する磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法および樹脂充填装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面では、モータコア用の積層鉄心に設けられた磁石挿入孔（３）に挿入された永久磁石（４）を樹脂により埋設する磁石埋め込み型コア（１）の樹脂充填方法であって、互いに対向して設けられた第１金型（２１）および第２金型（２２）により、前記積層鉄心の軸方向端部を挟み込む固定工程と、前記第１金型または前記第２金型に設けられた樹脂注入部（４７）から前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する樹脂注入工程とを有し、前記樹脂注入工程では、前記樹脂注入部の先端部（４７ａ）が、前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石の軸方向端面（４ａ）を越えて前記磁石挿入孔内に挿入されることを特徴とする。【０００９】
この第１の側面による磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法では、樹脂注入部の先端部が、磁石挿入孔に挿入された永久磁石の軸方向端面を越えて磁石挿入孔内に挿入されるため、樹脂注入部の先端部から永久磁石の軸方向端面に直接向かう樹脂の流れが抑制されて、磁石挿入孔内に永久磁石を精度良く固定することができると共に、樹脂充填後に積層鉄心の軸方向端面よりも外側に突出するバリの発生を抑制することが可能となる。【００１０】
本発明の第２の側面では、上記第１の側面に関し、前記樹脂注入部の先端部は、前記第１金型または前記第２金型から突設され、前記樹脂注入工程において前記永久磁石の側面（４ｄ）に当接することを特徴とする。【００１１】
この第２の側面による磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法では、樹脂注入部の先端部により、樹脂充填時の磁石挿入孔内における永久磁石の移動が規制されるため、磁石挿入孔内に永久磁石をより精度良く固定することができる。【００１２】
本発明の第３の側面では、上記第１または第２の側面に関し、前記磁石挿入孔は、平面視において、前記永久磁石の外形に沿うように形成された磁石収容部（１１）と、当該磁石収容部に連通する拡張部（１２）とを有し、前記樹脂注入工程において、前記樹脂注入部の先端部の少なくとも一部が前記拡張部に挿入されることを特徴とする。【００１３】
この第３の側面による磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法では、樹脂注入部の先端部が、磁石挿入孔に挿入された永久磁石の軸方向端面を越えて磁石挿入孔内に挿入される構成でありながら、永久磁石の側面（内周面）と磁石挿入孔の内面（拡張部を除く内周面）との間隙を小さくすることが可能となり、永久磁石の磁気特性の低下を抑制しつつ、永久磁石を磁石挿入孔内に精度良く固定することができる。【００１４】
本発明の第４の側面では、上記第１から第３の側面いずれかに関し、前記樹脂注入工程では、前記永久磁石の前記樹脂注入部側の軸方向端面（４ａ）が、前記磁石挿入孔の周辺における積層鉄心の軸方向端面（２ｂ）と同一平面上に位置することを特徴とする。【００１５】
この第４の側面による磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法では、樹脂注入部の先端部から永久磁石の軸方向端面に直接向かう樹脂の流れがより確実に抑制され、磁石挿入孔内に永久磁石をより精度良く固定することができる。【００１６】
本発明の第５の側面では、モータコア用の積層鉄心に設けられた磁石挿入孔（３）に挿入された永久磁石（４）を樹脂により埋設する磁石埋め込み型コア（１）の樹脂充填装置であって、前記積層鉄心の軸方向端部を挟み込んだ状態で固定するべく互いに対向して設けられた第１金型（２１）および第２金型（２２）と、前記第１金型または前記第２金型に設けられ、前記磁石挿入孔に前記樹脂を注入する樹脂注入部（４７）とを備え、前記樹脂注入部は、前記磁石挿入孔に挿入された前記永久磁石の軸方向端面（４ａ）を越えて前記磁石挿入孔内に挿入される先端部（４７ａ）を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明によれば、樹脂の充填により磁石挿入孔内に永久磁石を精度良く固定すると共に、樹脂充填後にロータの軸方向端面よりも外側に突出するバリの発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態に係る磁石埋め込み型ロータの平面図
【図２】図１中のII−II断面図
【図３】図１中のIII−III断面図
【図４】実施形態に係る磁石埋め込み型ロータの樹脂充填装置の第１の状態を示す断面図
【図５】実施形態に係る磁石埋め込み型ロータの樹脂充填装置の第２の状態を示す断面図
【図６】実施形態に係る樹脂充填時におけるゲート部の配置を示す平面図
【図７】実施形態に係る樹脂充填時におけるゲート部周辺を示す断面図
【図８】実施形態に係る樹脂充填後におけるゲート位置周辺を示す断面図
【図９】図６に示した樹脂充填時におけるゲート部の配置の第１変形例を示す図
【図１０】図６に示した樹脂充填時におけるゲート部の配置の第２変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る磁石埋め込み型ロータ１の平面図であり、図２及び図３はそれぞれ図１中のII−II断面図およびIII−III断面図である。
【００２１】
図１に示すように、磁石埋め込み型ロータ（磁石埋め込み型コア）１は、モータ等の構成部品であり、積層鉄心からなるロータコア（モータコア）２と、このロータコア２に設けられた複数の磁石挿入孔３にそれぞれ収容された永久磁石４とを有している。ロータコア２を構成する積層鉄心は、複数枚の電磁鋼板が公知の結合方法（かしめ結合、接着、レーザ溶接等）により互いに結合された状態で積層されたものである。ロータコア２は、平面視において略円環状をなし、その中央に開口する軸孔５には、図示しないシャフトが取り付けられる。
【００２２】
各磁石挿入孔３は、互いに同一の形状を有し、ロータコア２を軸方向に貫通するようにそれぞれ設けられている。磁石挿入孔３は、平面視において略矩形をなす磁石収容部１１と、磁石収容部１１の外周側の一辺の中央部に接続された略半円形をなすゲート挿入部（拡張部）１２とを有している。本実施形態では、対をなす磁石挿入孔３がロータコア２の周方向に等間隔に配置された例を示しているが、これに限らず、磁石挿入孔３の形状、数、及び配置等については、種々の変更が可能である。
【００２３】
永久磁石４は、略直方体状をなし、図２及び図３に示すように、磁石挿入孔３の磁石収容部１１に所定の間隙をもって挿入された状態で磁石挿入孔３に充填された樹脂６（ここでは、熱可塑性樹脂）によって固定されている。永久磁石４は、１つの磁石挿入孔３に対して軸方向に直列の状態で挿入された複数（ここでは、２つ）の磁石１３（例えば、フェライト系の焼結マグネット、ネオジムマグネット等）によって構成されるが、これに限らず、単一の磁石を用いてもよい。図２及び図３では、永久磁石４の軸方向長さは、磁石挿入孔３の軸方向長さと同一に示されているが、実用上は、永久磁石４の軸方向長さは、磁石挿入孔３よりも僅かに小さく設定される。また、図２及び図３では、磁石収容部１１の内面と永久磁石４の側面との隙間は、実際よりも大きく示されている。
【００２４】
図４及び図５は、それぞれ磁石埋め込み型ロータ１の樹脂充填装置２０の第１及び第２の状態を示す断面図であり、図６は樹脂充填時におけるゲート部の配置を示す平面図であり、図７は樹脂充填時におけるゲート部周辺を示す断面図であり、図８は樹脂充填後におけるゲート位置周辺を示す断面図である。
【００２５】
図４及び図５に示すように、樹脂充填装置２０は、ロータコア２に設けられた磁石挿入孔３に収容された永久磁石４を樹脂により埋設するための射出成形装置であり、互いに上下に対向して設けられた上型（第１金型）２１および下型（第２金型）２２を備える。ここでは、上方に位置する上型２１を固定側とし、下方に位置する下型２２を可動側とするが、これに限らず、樹脂充填装置２０の配置（方向）や、固定側および可動側の関係は変更可能である。
【００２６】
上型２１は、ロータコア２の上面２ａに当接する当接面３１ａが形成された上型本体部３１と、その当接面３１ａが形成された上型本体部３１の下部から下方に突出する固定用ブロック３２とを有している。固定用ブロック３２は、ロータコア２の軸孔５に挿入可能な形状（ここでは、略円柱状）およびサイズ（外径）を有している。
【００２７】
下型２２は、図示しない射出成形機のノズルからの樹脂を導くための通路であるスプルー部４１が形成された下型本体部４２と、下型本体部４２の上面４２ａに取り付けられ、下型本体部４２と共にスプルー部４１の下流端に接続されるランナー部４３を形成する略平板状をなすランナープレート４４とを有している。スプルー部４１は、下型本体部４２を上下方向に貫通するように延在し、下型２２の下方から上方に向けて樹脂を導く。
【００２８】
ランナー部４３は、スプルー部４１の下流端（ここでは、上端）に接続され、ロータコア２の中央側から各磁石挿入孔３側に向かって水平方向に放射状に延在する複数（ここでは、８本）の分岐通路４６を有する。これら分岐通路４６は、ランナープレート４４の下面４４ａに設けられた溝と、その溝を覆う下型本体部４２の上面４２ａとによって画定される。各分岐通路４６の下流端（ここでは、外方端）には、ゲート部（樹脂注入部）４７が設けられている。
【００２９】
ゲート部４７は、ランナー部４３の下流端から上方に向けて先細り状の通路をなすように形成され、その下流端をなす先端部４７ａは、磁石挿入孔３に対向する位置においてランナープレート４４の上面４４ｂに開口する。ゲート部４７の先端部４７ａは、ランナープレート４４の上面４４ｂ（少なくとも、先端部４７ａにおけるゲート開口位置の周辺部）から突出するように設けられている。
【００３０】
樹脂充填装置２０によってロータコア２の磁石挿入孔３に樹脂を充填する際には、図４に示すように、各磁石挿入孔３に永久磁石４を収容したロータコア２がランナープレート４４の上面４４ｂに載置される。このとき、ゲート部４７の先端部４７ａは、図５及び図７に示すように、永久磁石４の端面４ａ（ここでは、下面）を越えて磁石挿入孔３のゲート挿入部１２に上方に挿入された状態となる。したがって、ゲート部４７の少なくとも先端部４７ａは、平面視（例えば、図６参照）において、永久磁石４の端面４ａと重ならない位置（すなわち、端面４ａを越えて磁石挿入孔３に挿入可能な位置）に配置される。
【００３１】
ここで、先端部４７ａの磁石挿入孔３への挿入深さは、種々の変更が可能であるが、少なくともその下限として０．１ｍｍ程度を確保することが好ましい。本実施形態では、永久磁石４の端面４ａは、ロータコア２の下面２ｂ（ランナープレート４４の上面４４ｂ）に略一致するため、ゲート部４７の先端部４７ａは、ランナープレート４４の上面４４ｂから少なくとも０．１ｍｍ程度上方に突出することになる。また、永久磁石４の端面４ａが、磁石挿入孔３の端面（ここでは、ロータコア２の下面２ｂ）よりも内側に位置する構成では、先端部４７ａ（上端）は、その永久磁石４の端面４ａを越えて磁石挿入孔３のさらに内側に挿入される必要があり、この場合には、永久磁石４の端面４ａを基準（ゼロ）とした先端部４７ａ（上端）の挿入深さとして少なくとも０．１ｍｍ程度を確保することが好ましい。
【００３２】
続いて、図４に示す状態から下型２２を上昇させることにより、図５に示すように、上型２１と下型２２との間でロータコア２を上下に挟み込んだ状態で固定する（固定工程）。このとき、上型２１では、固定用ブロック３２がロータコア２の軸孔５に嵌め込まれ、また、上型本体部３１の当接面３１ａがロータコア２の上面２ａに当接する。これにより、ロータコア２は、上型本体部３１の当接面３１ａと、ランナープレート４４の上面４４ｂとの間で上下にクランプされた状態となる。
【００３３】
その後、図示しない射出成形機を作動させて加熱によって溶融した樹脂をスプルー部４１に所定の圧力で流入させると、図５中の矢印Ａに示すようにスプルー部４１に流入した樹脂は、図５中の矢印Ｂに示すようにランナー部４３（分岐通路４６）を流れ、さらに、ゲート部４７を経て磁石挿入孔３に注入される（樹脂注入工程）。このとき、ゲート部４７の先端部４７ａは、磁石挿入孔３に挿入された永久磁石４の端面４ａを越えて磁石挿入孔３に挿入されているため、ゲート部４７の先端部４７ａから永久磁石４の端面４ａに直接向かう樹脂の流れ（すなわち、磁石挿入孔３における永久磁石４の傾きの発生に大きな影響を及ぼす樹脂の流れ）が抑制され、永久磁石４の端面４ａ側からの樹脂の流れ（圧力）による永久磁石４の傾きの発生を抑制することができる。
【００３４】
そして、ゲート部４７の先端部４７ａから磁石挿入孔３に注入された樹脂の圧力により、ゲート部４７の反対側に位置する永久磁石４の内側の側面４ｃが、ゲート部４７の反対側に位置する磁石挿入孔３の内側の内面３ａ側に押圧され、これにより、各磁石挿入孔３内で固定される永久磁石４の位置をそれぞれ精度良く定めることができる。なお、図２、図７等では、永久磁石４の内側の側面４ｃと磁石挿入孔３の内側の内面３ａとの間に樹脂６の層が介在する状態を示しているが、好ましくは、図８に示すように、永久磁石４の側面４ｃと磁石挿入孔３の内面３ａとが密着した状態となる。
【００３５】
磁石挿入孔３内への樹脂の充填が完了すると、磁石挿入孔３内の樹脂６が冷却され硬化する。その後、下型２２が再び図４に示す位置まで下降し、樹脂充填済みのロータコア２（磁石埋め込み型ロータ１）が樹脂充填装置２０から取り出される。なお、本実施形態では、ランナープレート４４は、下型本体部４２に固定されており、樹脂充填済みのロータコア２は単体で樹脂充填装置２０から取り出される。ただし、これに限らず、ランナープレート４４を下型本体部４２に対して着脱可能に設け、樹脂充填済みのロータコア２をランナープレート４４と共に樹脂充填装置２０から取り出す構成も可能である。
【００３６】
樹脂充填装置２０では、樹脂充填時のゲート部４７の先端部４７ａが、磁石挿入孔３に挿入された永久磁石４の端面４ａを越えて磁石挿入孔３に挿入される構成であるため、樹脂充填後の磁石埋め込み型ロータ１では、図８に示すように、ゲート部４７の樹脂残り５１を、ロータコア２の下面２ｂよりも内側に形成することが可能となり、これにより、ロータコア２の下面（軸方向端面）２ｂよりも外側に突出するバリの発生が抑制される。
【００３７】
このように、上記樹脂充填装置２０およびそれを用いた磁石埋め込み型ロータ１の樹脂充填方法によれば、磁石挿入孔３内に永久磁石４を精度良く固定することができると共に、樹脂充填後にロータコア２の軸方向端面よりも外側に突出するバリの発生を抑制することが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態では、樹脂充填後の永久磁石４の端面４ａ、４ｂ（下面、上面）の全域は、磁石挿入孔３の上下の開口からそれぞれ露出するが、永久磁石４の端面４ａ、４ｂの少なくとも一方の全域または一部の領域が、樹脂６によって覆われた構成（すなわち、永久磁石４の軸方向長さが、磁石挿入孔３の軸方向長さよりも小さい構成）も可能である。
【００３９】
図９及び図１０は、それぞれ図６に示した樹脂充填時におけるゲート部の配置の第１及び第２変形例を示す図である。
【００４０】
上述の例では、ゲート部４７の先端部４７ａを磁石挿入孔３のゲート挿入部１２に挿入する構成としたが、例えば、図９に示すように、ゲート部４７の先端部４７ａの少なくとも一部が、磁石収容部１１に挿入される構成も可能である。この場合、ゲート部４７の先端部４７ａを永久磁石４の外側の側面４ｄに当接させるように配置することで、先端部４７ａにより、樹脂充填時の磁石挿入孔３内における永久磁石４の移動が規制されるため、磁石挿入孔３内に永久磁石４をより精度良く固定することができるという利点がある。また場合によっては、図９において、ゲート挿入部１２を省略し（すなわち、磁石挿入孔３を矩形状とし）、磁石挿入孔３の内面と永久磁石４の側面との間にゲート部４７の先端部４７ａを挿入する構成も可能である。
【００４１】
また、上述の例では、単一のゲート部４７を用いた構成を示したが、例えば、図１０に示すように、ゲート部４７を複数（２以上）設けた構成も可能である。その場合、対をなす（少なくとも一対の）ゲート部４７の先端部４７ａは、永久磁石４の一方側（ここでは、径方向外側）において永久磁石４（例えば、その中心位置を通る仮想線）を基準として対称位置（ここでは、周方向の対称位置）に配置されることが好ましい。これにより、複数のゲート部４７から磁石挿入孔３に注入される樹脂の圧力による永久磁石４の傾きの発生などを抑制して、永久磁石４をより精度良く固定することが可能となる。
【００４２】
以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、射出成形を用いた例を示したが、これに限らず、本発明では他の成形手法（例えば、トランスファ成形等）を用いることも可能である。また、ロータコアの磁石挿入孔への樹脂の充填は、下型から注入する構成に限らず、上型から注入する構成としてもよい。また、ゲート部は、永久磁石の径方向外側に配置される場合に限らず、径方向内側や、場合によっては周方向の一方側或いは矩形をなす磁石挿入孔の角部に配置されてもよい。また、永久磁石を固定する樹脂は、熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂、二液硬化性樹脂（例えば、二液エポキシ樹脂）、湿気硬化性樹脂などの他の公知の樹脂を用いることもできる。また、本発明は、ロータコアに限らず、ステータコアに適用することも可能である。なお、上記実施形態に示した本発明に係る磁石埋め込み型コアの樹脂充填方法および樹脂充填装置の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１  磁石埋め込み型ロータ（磁石埋め込み型コア）
２  ロータコア（積層鉄心）
２ｂ  下面
３  磁石挿入孔
４  永久磁石
４ａ  端面
４ｄ  側面
５  軸孔
６  樹脂
１１  磁石収容部
１２  ゲート挿入部（拡張部）
１３  磁石
２０  樹脂充填装置
２１  上型（第１金型）
２２  下型（第２金型）
３１  上型本体部
３２  固定用ブロック
４１  スプルー部
４２  下型本体部
４３  ランナー部
４４  ランナープレート
４６  分岐通路
４７  ゲート部（樹脂注入部）
４７ａ  先端部
【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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【国際調査報告】
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2016147211.tif 000014
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