(57)【要約】【課題】鋼板からなる打ち抜き板を積層して回転子鉄心を構成するものにおいて、回転子鉄心の磁気的な突極性を大きくすること。【解決手段】第１の打ち抜き板６と、この第１の打ち抜き板６よりも磁気的な突極性を高めた第２の打ち抜き板７とを積層して回転子鉄心８を構成する。回転子鉄心８の軸方向における両端には夫々第１の打ち抜き板６を配置し、それらの中間には回転子鉄心８の積層方向長さを例えば五等分するように４枚の第１の打ち抜き板６を配置し、これら第１の打ち抜き板６の間には夫々例えば１０枚の第２の打ち抜き板７を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板からなる打ち抜き板を積層して構成された回転子鉄心を有するリラクタンスモータにおいて、
前記打ち抜き板は、
円形をなし、磁気的に突極として機能させる部分を円形外周の複数箇所に形成するために前記突極として機能させる部分に挟まれた部分に孔を形成することにより、前記突極として機能させる部分を複数箇所において有する主部と、この主部から前記孔を介して隔てられた接続島部とに区分され、且つ前記孔の両端を円形外周近くに位置させて当該孔の両端の外側に残された円形外周の縁部分を前記接続島部を前記主部に繋ぐための橋絡部とした第１の打ち抜き板と、
全体として前記第１の打ち抜き板と同じ大きさの円形をなし、磁気的に突極として機能させる部分を円形外周の複数箇所に形成するために前記突極として機能させる部分に挟まれた部分に前記第１の打ち抜き板の前記孔と同一位置に両端が円形外周において開放する離間空隙部を形成することにより、前記突極として機能させる部分を複数箇所において有する主部と、この主部から分離された分離島部とに分断された第２の打ち抜き板と、
から構成され、
前記第２の打ち抜き板の前記主部と、前記分離島部とを、夫々前記第１の打ち抜き板の前記主部と、この主部に前記橋絡部により繋がれた前記接続島部とに夫々連結するようにして少なくとも１枚の前記第１の打ち抜き板に対し、複数枚の前記第２の打ち抜き板を積層して前記回転子鉄心を構成したことを特徴とするリラクタンスモータ。
【請求項２】
前記積層された打ち抜き板は、凹部と凸部との嵌合によって、他の前記打ち抜き板と連結されていることを特徴とする請求項１記載のリラクタンスモータ。
【請求項３】
前記回転子鉄心は、前記第２の打ち抜き板が所定枚数積層されるごとに、前記第１の打ち抜き板が少なくとも１枚配置されるように積層して構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のリラクタンスモータ。
【請求項４】
前記回転子鉄心を構成する前記打ち抜き板のうち、軸方向両端の打ち抜き板は前記第１の打ち抜き板であり、これら第１の打ち抜き板の間に積層される打ち抜き板は、前記第２の打ち抜き板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のリラクタンスモータ。
【請求項５】
前記回転子鉄心は、積層された前記第１の打ち抜き板の前記孔部と、積層された前記第２の打ち抜き板の前記離間空隙部とが連結されることにより、前記回転子鉄心に形成された軸方向に延びる空洞部のうち少なくとも一部に永久磁石を埋め込んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のリラクタンスモータ。
【請求項６】
前記回転子鉄心は、その外側の少なくとも軸方向両端面が樹脂で覆われていること、及び／又は、前記第１の打ち抜き板の前記孔部と前記第２の打ち抜き板の前記離間空隙部とに樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のリラクタンスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板からなる打ち抜き板を積層して構成された回転子鉄心を有するリラクタンスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
リラクタンスモータは、回転子鉄心にリラクタンス（磁気抵抗）が小さく磁束の通り易い部分とリラクタンスが大きく磁束の通り難い部分とを極数と同数交互に形成し、回転子鉄心におけるこれら各部分と固定子との間の空隙磁束密度の差を利用してリラクタンストルクを発生させるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は、このようなリラクタンスモータの回転子鉄心１００を示している。回転子鉄心１００は、円形に打ち抜き加工した鋼板を積層して構成されている。また、回転子鉄心１００には、その外周円とは逆向きの円弧状をなして形成され円弧の頂点を回転子鉄心１００の中心に向けて同心円状に配置された複数のスリット１０１ａ〜１０１ｃからなるスリット群１０１が、円周方向に沿って等間隔に極数分だけ設けられている。このスリット群１０１がフラックスバリア（磁束障壁）として機能することで上記したリラクタンスの小さい部分と大きい部分とが形成されており、これにより、回転子鉄心１００にはいわゆる磁気的な突極性が付与されている。
【特許文献１】特許第３２８６５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記構成の回転子鉄心１００における各スリット１０１ａ〜１０１ｃの両端部は、回転子鉄心１００の外周に接近しており、当該両端部の外側には幅の狭いブリッジ部１００ａが夫々形成されている。これにより、このブリッジ部１００ａを経由する磁路が形成されるため、この磁路を通過する漏れ磁束が発生してしまう。この結果、磁気的な突極性が低下してしまい、発生するリラクタンストルクが減少してしまう。
【０００５】
このような問題を解決するために、ブリッジ部１００ａを無くして磁気的な突極性を大きくし、効率良くリラクタンストルクを発生させるようにすることが考えられる。しかし、ブリッジ部１００ａを無くしてしまうと、ブリッジ部１００ａにより連結されていた各部が分断され、一体に形成されていた打ち抜き鋼板がばらばらになってしまう。このような各部が分断された鋼板を積層して回転子鉄心１００を構成することは大変困難であると考えられる。
【０００６】
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、鋼板からなる打ち抜き板を積層して回転子鉄心を構成するものにおいて、回転子鉄心の磁気的な突極性を大きくすることができるリラクタンスモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のリラクタンスモータは、鋼板からなる打ち抜き板を積層して構成された回転子鉄心を有するリラクタンスモータにおいて、前記打ち抜き板は、円形をなし、磁気的に突極として機能させる部分を円形外周の複数箇所に形成するために前記突極として機能させる部分に挟まれた部分に孔を形成することにより、前記突極として機能させる部分を複数箇所において有する主部と、この主部から前記孔を介して隔てられた接続島部とに区分され、且つ前記孔の両端を円形外周近くに位置させて当該孔の両端の外側に残された円形外周の縁部分を前記接続島部を前記主部に繋ぐための橋絡部とした第１の打ち抜き板と、全体として前記第１の打ち抜き板と同じ大きさの円形をなし、磁気的に突極として機能させる部分を円形外周の複数箇所に形成するために前記突極として機能させる部分に挟まれた部分に前記第１の打ち抜き板の前記孔と同一位置に両端が円形外周において開放する離間空隙部を形成することにより、前記突極として機能させる部分を複数箇所において有する主部と、この主部から分離された分離島部とに分断された第２の打ち抜き板とから構成され、前記第２の打ち抜き板の前記主部と、前記分離島部とを、夫々前記第１の打ち抜き板の前記主部と、この主部に前記橋絡部により繋がれた前記接続島部とに夫々連結するようにして少なくとも１枚の前記第１の打ち抜き板に対し、複数枚の前記第２の打ち抜き板を積層して前記回転子鉄心を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１の打ち抜き板は、主部と接続島部とを橋絡部により接続するので、主部と接続島部とは一体に保持される。一方、第２の打ち抜き板は、両端が円形外周において開放する離間空隙部によって磁気的に突極として機能させる部分を形成するので、主部と分離島部とは分断されるが磁気的な突極性は大きくなる。そして、第２の打ち抜き板の分断された主部及び分離島部を、第１の打ち抜き板の一体に保持された主部及び接続島部に夫々連結するようにして、少なくとも１枚の第１の打ち抜き板に対し、複数の第２の打ち抜き板を積層して回転子鉄心を構成するので、各打ち抜き板を一体に保持することができるとともに、回転子鉄心の磁気的な突極性を大きくして発生するトルクを増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。
図６は、リラクタンスモータ１の回転軸中心を含む面で切断した縦断側面図である。リラクタンスモータ１は、円筒形状をなす固定子２と、この固定子２の内部に空隙を隔てて配設された回転子３と、固定子２の軸方向両側に固定されたブラケット４、５とを有して構成されている。
【００１０】
このうち、回転子３の外観斜視図を図５に示す。回転子３は、電磁鋼板を打ち抜き加工した第１の打ち抜き板（図２に符号６を付して示す）及び第２の打ち抜き板（図３に符号７を付して示す）を積層固着した略円筒形状をなす回転子鉄心８の中央部に形成された軸孔９に例えばステンレスにて形成された回転軸１０が圧入固着されて構成されている。この回転子鉄心８の軸方向両端部近くに位置するようにして、軸受１１、１２が回転軸１０に嵌合されている。
【００１１】
また、回転子鉄心８は、例えばＰＥＴ樹脂を一体成型したモールド樹脂１３（樹脂に相当）によって軸方向における両端面（図５及び図６における上下面）が覆われており、さらに、このモールド樹脂１３は、回転子鉄心８の内部にも充填されている。すなわち、回転子鉄心８は、固定子２の内面と対向する部分を除いてモールド樹脂１３によって覆われている。
【００１２】
一方、固定子２は、図６に示すように、電磁鋼板を打ち抜き加工し積層固着した固定子鉄心１４に複数の固定子巻線１５が巻装されて構成されている。固定子鉄心１４の軸方向両側には、例えばアルミにて形成された断面コ字状をなすブラケット４、５が固着されており、固定子２は、これらブラケット４、５に挟み込まれるようにして取り付けられている。
【００１３】
また、このうち、ブラケット５の内面中央に形成された軸受凹部５ａに、回転子３の軸受１２が嵌合され、一方、ブラケット４の中央に形成された軸受孔部４ａには、軸受１１が嵌合されている。また、この軸受孔部４ａには、回転軸１０が、その上端側をブラケット４の図６における上方側へ突出させるように挿通される。このような構成によって、回転子３は、軸受１１、１２を介してブラケット４、５に回転自在に取り付けられるようになっている。
【００１４】
図２は、回転子鉄心８を構成するための第１の打ち抜き板６の平面図である。第１の打ち抜き６の外周は円形をなしており、中央には前述した回転軸１０を圧入するための軸孔９を構成する円形の孔部１６が形成されている。また、第１の打ち抜き板６は、その外周円とは逆向きの円弧状をなして形成され円弧の頂点を第１の打ち抜き板６の中心部に向けて同心円状に配置された複数の孔１７ａ〜１７ｃからなるフラックスバリア１７が、円周方向に沿って等間隔に４つ設けられている。
【００１５】
４つの孔１７ｃによって囲まれた略Ｘ字状の部位を主部６ａとしており、この主部６ａの４つの端部にリラクタンス（磁気抵抗）が小さく磁気的に突極として機能する突極部１８が形成される。また、孔１７ｃと孔１７ｂとの間の部位、孔１７ｂと孔１７ａとの間の部位、及び孔１７ａより外周側の部位を、夫々接続島部６ｂ〜６ｄとしている。このような構成により、突極部１８と隣接する他の突極部１８との間の部位におけるリラクタンスは大きくなる。また、各孔１７ａ〜１７ｃの両端部は、第１の打ち抜き板６の外周に接近しており、当該両端部の外側には幅の狭いブリッジ部６ｅ（橋絡部に相当）が夫々形成される。
【００１６】
また、第１の打ち抜き板６において、接続島部６ｂ〜６ｄの両端部、主部６ａの外周側の端部、及び主部６ａの外周側の端部と中央の孔部１６とを結ぶ直線上で且つ孔部１６の近傍には、他の打ち抜き板を積層して固着するための円形のかしめ部６ｆ（詳細は後述する）が設けられている。
【００１７】
図３は、回転子鉄心８を構成するための第２の打ち抜き板７の平面図である。第２の打ち抜き板７は、第１の打ち抜き板６と略同様の形状をなしており、その外周は円形であり、中央には第１の打ち抜き板６の孔部１６と同形状の孔部１９が形成されている。また、第１の打ち抜き板６の孔１７ａ〜１７ｃと略同様に形成された複数の離間空隙部２０ａ〜２０ｃからなるフラックスバリア２０が、円周方向に沿って等間隔に４つ設けられている。
【００１８】
ただし、これら離間空隙部２０ａ〜２０ｃは、夫々の両端部が第２の打ち抜き板７の外周まで延びている。すなわち、離間空隙部２０ａ〜２０ｃは、第１の打ち抜き板６の孔１７ａ〜１７ｃの夫々の両端部を、そのまま延長してブリッジ部６ｅをなくして第２の打ち抜き板７の径方向外周に開放させた形態になっている。
【００１９】
４つの離間空隙部２０ｃによって囲まれた略Ｘ字状の部位を主部７ａとしており、この主部７ａの４つの端部にリラクタンスが小さく磁気的に突極として機能する突極部２１が形成される。また、離間空隙部２０ｃと離間空隙部２０ｂとの間の部位、離間空隙部２０ｂと離間空隙部２０ａとの間の部位、及び離間空隙部２０ａより外周側の部位を、夫々分離島部７ｂ〜７ｄとしている。
【００２０】
このような構成により、突極部２１と隣接する他の突極部２１との間の部位におけるリラクタンスは大きくなる。また、主部７ａ及び分離島部７ｂ〜７ｄは、離間空隙部２０ａ〜２０ｃによって分断されており、第２の打ち抜き板７は、ばらばらの状態になっている。なお、第２の打ち抜き板７にも、第１の打ち抜き板６におけるかしめ部６ｆと同様の位置に、円形のかしめ部７ｆ（詳細は後述する）が設けられている。
【００２１】
図４は、図３のＸ−Ｘ線における縦断側面図であり、第２の打ち抜き板７の主部７ａに設けられたかしめ部７ｆの断面を示している。図４に示すように、かしめ部７ｆには、略Ｖ字形状をなし最深部に平坦な部位を有する突片２２（凸部に相当）が、図４における下方に突出するように形成されている。そして、この突片２２が形成されることによって、これの上方には、突片跡穴２３（凹部に相当）が形成されている。
【００２２】
なお、図示しないが、第２の打ち抜き板７のその他のかしめ部７ｆや第１の打ち抜き板６のかしめ部６ｆについても、上記同様の突片及び突片跡穴が設けられている。このような構成により、例えば、第１の打ち抜き板６に第２の打ち抜き板７を積層する場合、第２の打ち抜き板７の突片２２は、先行する第１の打ち抜き板６の突片跡孔に嵌合される。すなわち、夫々の凹部と凸部とが嵌合されるようになっている。
【００２３】
続いて、上記した構成の第１の打ち抜き板６及び第２の打ち抜き板７を積層し、回転子鉄心８を構成する工程について説明する。
第１の打ち抜き板６及び第２の打ち抜き板７は、帯状の電磁鋼板を順送プレス装置（図示せず）により順次打ち抜いて形成される。この順送プレス装置には、孔１７ａ〜１７ｃを打ち抜くステーションと、ブリッジ部６ｅを打ち抜くステーションとが設けられており、ブリッジ部６ｅを打ち抜くステーションでは、その上型を下降させる場合と下降させない場合とを選択できるようになっており、上型を下降させなければ、ブリッジ部６ｅを残して孔１７ａ〜１７ｃが形成される第１の打ち抜き板６となり、上型を下降させれば、ブリッジ部６ｅも打ち抜かれて離間空隙部２０ａ〜２０ｃが形成される第２の打ち抜き板７となる。
【００２４】
そして、順送プレス装置の最終ステーションでは、外形が打ち抜かれて第１の打ち抜き板６及び第２の打ち抜き板７が帯状電磁鋼板から切り離される。このとき、先に打ち抜かれた打ち抜き板は、ばねで支えられた受台に受けられており、今回打ち抜かれた打ち抜き板は、受台上に受けられている最上段の打ち抜き板上に重ねられるとともに、前述したかしめ部６ｆ、７ｆの凹凸嵌合によって結合される。
【００２５】
図１は、上記したような工程により構成された回転子鉄心８の外観斜視図を示している。この回転子鉄心８の軸方向における両端には、夫々第１の打ち抜き板６が配置され、それらの中間には、回転子鉄心８の積層方向長さを例えば五等分するように、４枚の第１の打ち抜き板６が配置される。そして、これら第１の打ち抜き板６の間には、夫々例えば１０枚の第２の打ち抜き板７が配置される。
また、回転子鉄心８には、積層された第１の打ち抜き板６の孔１７ａ〜１７ｃと、第２の打ち抜き板７の離間空隙部２０ａ〜２０ｃとが連結されることにより軸方向に延びる空洞部８ａ〜８ｃが形成される。
【００２６】
次に、上記構成の作用、効果について説明する。
回転子鉄心８を構成する第１の打ち抜き板６は、従来技術のものと同様に、孔１７ａ〜１７ｃの夫々の両端部にブリッジ部６ｅを有する構成であるので、ブリッジ部６ｅを通過する磁路が形成されてしまう。これにより、固定子２と突極部１８との間の空隙磁束密度と、固定子２とフラックスバリア１７の形成された部位との間の空隙磁束密度との差が小さくなってしまう。すなわち、突極部１８の突極性は従来技術のものと同程度となる。
【００２７】
これに対して、第２の打ち抜き板７は、離間空隙部２０ａ〜２０ｃの夫々の両端部が、第２の打ち抜き板７の外周と平面方向において連通しているので、これらの両端部を通過する磁路が形成されてしまうことがない。これにより、固定子２と突極部２１との間の空隙磁束密度と、固定子２とフラックスバリア２０の形成された部位との間の空隙磁束密度との差が大きくなる。すなわち、離間空隙部２０ａ〜２０ｃからなるフラックスバリア２０は、磁束の障壁として効果的に機能して、突極部２１の突極性を高めることができる。
【００２８】
そして、回転子鉄心８は、第１の打ち抜き板６を６枚、第２の打ち抜き板７を５０枚積層して構成したので、第２の打ち抜き板７を使用した分だけ回転子鉄心８全体としての突極性を大きくすることができ、これによって、より大きなリラクタンストルクを発生させることができる。
【００２９】
また、第１の打ち抜き板６及び第２の打ち抜き板７を積層する工程において、夫々のかしめ部６ｆ、７ｆの凹凸嵌合によって結合するようにしたので、第２の打ち抜き板７の分離島部７ｂ〜７ｄは、隣接する他の第２の打ち抜き板７の分離島部７ｂ〜７ｄ、又は隣接する第１の打ち抜き板６の接続島部６ｂ〜６ｄに結合され、ばらばらになってしまうことがない。従って、積層の途中段階において、保持用の別部材を用いることなく、各打ち抜き板を保持できる。
【００３０】
さらに、回転子鉄心８をＰＥＴ樹脂を一体成型したモールド樹脂１３で覆うように構成したので、機械的強度が向上する。また、これにより、回転時の振動を減少させて、振動による騒音を低減することができる。
【００３１】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について図７も参照して説明する。
なお、第１の実施形態と同一の部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。図７は、第１の実施形態における図１相当図であり、回転子鉄心３０の外観斜視図を示している。回転子鉄心３０は、軸方向における両端に夫々第１の打ち抜き板６が配置され、これら第１の打ち抜き板６の間には、例えば５４枚の第２の打ち抜き板７が配置されている。
【００３２】
上記構成の回転子鉄心３０をリラクタンスモータ１の回転子３に用いた場合、第１の実施形態における回転子鉄心８よりも、第２の打ち抜き板７を４枚多く積層して構成した分、回転子鉄心３０全体としての突極性をさらに大きくすることができ、これによって、より一層大きなリラクタンストルクを発生させることができる。
【００３３】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について図８も参照して説明する。
なお、第１の実施形態と同一の部分については同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分のみ説明する。図８は、第１の実施形態における図１相当図であり、回転子鉄心４０の外観斜視図を示している。回転子鉄心４０は、第１の実施形態における空洞部８ａ〜８ｃと同様に形成された軸方向に延びる空洞部４０ａ〜４０ｃを有している。この空洞部４０ａ〜４０ｃには、例えば、焼結ネオジウム製の永久磁石４１ａ〜４１ｃが埋め込まれている。
【００３４】
これら永久磁石４１ａ〜４１ｃは、夫々対応する空洞部４０ａ〜４０ｃと略同様の形状をなしている。また、各永久磁石４１ａ〜４１ｃは、径方向においては同極となるように、且つ周方向においては異極となるように磁化されている。
【００３５】
上記構成の回転子鉄心４０をリラクタンスモータ１の回転子３に用いた場合、リラクタンストルクに加えて、永久磁石界磁によるトルクも発生させるので、リラクタンスモータ１全体として発生するトルクを増大させることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
第１の打ち抜き板６の孔１７ａ〜１７ｃ及び第２の打ち抜き板７の離間空隙部２０ａ〜２０ｃの数、及び第１の打ち抜き板６及び第２の打ち抜き板７を積層する割合については、発生させるリラクタンストルクの大きさ及び回転子鉄心の機械的強度に基づいて適宜増減することが可能である。
【００３７】
回転子３は、例えば６極構成など、その他の極数構成のものでもよい。
モールド樹脂１３は、回転子３の遠心力に対する機械的強度に問題がなければ、回転子鉄心の内部に充填しなくてもよい。また、モールド樹脂１３による加工自体をなくしてもよい。
第３の実施形態における回転子鉄心４０は、例えば、空洞部４０ａだけに永久磁石４１ａを埋め込む構成や、空洞部４０ａ、４０ｃに永久磁石４１ａ、４１ｃを埋め込むといった構成でもよく、永久磁石４１ａ〜４１ｃの配置に関しては、発生させるトルクの大きさに応じて適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す回転子鉄心の外観斜視図
【図２】第１の打ち抜き板の平面図
【図３】第２の打ち抜き板の平面図
【図４】かしめ部を示す縦断側面図
【図５】回転子の外観斜視図
【図６】リラクタンスモータの要部を示す縦断側面図
【図７】本発明の第２の実施形態を示す図１相当図
【図８】本発明の第３の実施形態を示す図１相当図
【図９】従来技術を示す図１相当図
【符号の説明】
【００３９】
図面中、１はリラクタンスモータ、６は第１の打ち抜き板、７は第２の打ち抜き板、６ａ、７ａは主部、６ｂ〜６ｄは接続島部、６ｅはブリッジ部（橋絡部）、７ｂ〜７ｄは分離島部、８は回転子鉄心、１３はモールド樹脂（樹脂）、１７ａ〜１７ｃは孔、１８、２１は突極部（突極）、２０ａ〜２０ｃは離間空隙部、２２は突片（凸部）、２３は突片跡穴（凹部）、３０は回転子鉄心、４０は回転子鉄心、４０ａ〜４０ｃは空洞部、４１ａ〜４１ｃは永久磁石を示す。
【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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