(57)【要約】【課題】固定子鉄心の磁極歯への導線の巻線時に、導線に作用する応力を低減し、導線の性能低下を防止することができ、及び、導線を巻線して製造される電動機固定子の信頼性低下を防止する。【解決手段】複数の磁極歯１２を有する固定子鉄心４の内側に同軸的に配置され、中心線ａ方向に往復動可能及び中心線ａ回りに揺動可能なノズルガイド２と、ノズルガイド２の先端側に中心線ａと交差する軸心方向に往復動可能に装着されて導線１１が挿通される導線ガイド孔９が形成されたノズル３とを有し、ノズル３を中心線ａ方向に往復動させ、及び中心線ａ回りに揺動させ、及び軸心方向に往復動させることにより導線ガイド孔９に挿通される導線１１をノズル３の先端部から繰り出して１２磁極歯に巻線する巻線装置１において、ノズル３における少なくとも導線１１が繰り出される側は、ノズルガイド２の中心線ａに沿った方向に回動可能に設けられている。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極歯を有する固定子鉄心の内側に同軸的に配置され、中心線方向に往復動可能及び中心線回りに揺動可能なノズルガイドと、前記ノズルガイドの先端側に前記中心線と交差する軸心方向に往復動可能に装着されて導線が挿通される導線ガイド孔が形成されたノズルとを有し、前記ノズルを前記中心線方向に往復動させ、及び前記中心線回りに揺動させ、及び前記軸心方向に往復動させることにより前記導線ガイド孔に挿通される前記導線を前記ノズルの先端部から繰り出して前記磁極歯に巻線する巻線装置において、
前記ノズルにおける少なくとも前記導線が繰り出される側は、前記ノズルガイドの中心線に沿った方向に回動可能に設けられていることを特徴とする巻線装置。
【請求項２】
前記ノズルは、ノズル本体とこのノズル本体の先端側に着脱可能に連結されるノズル先端部とからなることを特徴とする請求項１記載の巻線装置。
【請求項３】
導線が挿通される導線ガイド孔が形成されたノズルを有する巻線装置を複数の磁極歯を有する固定子鉄心の内側に同軸的に配置し、前記ノズルを前記固定子鉄心の中心線方向へ往復動させ、及び前記固定子鉄心の周方向へ揺動させ、及び前記固定子鉄心の径方向へ往復動させることにより前記導線ガイド孔に挿通される前記導線を前記ノズルの先端部から繰り出して前記磁極歯に巻線する巻線方法において、
前記ノズルを前記固定子鉄心の中心線方向に往復動させる場合に、前記ノズルから繰り出される前記導線と前記導線ガイド孔とが成す角度が鈍角となる方向に前記ノズルを回動させることを特徴とする巻線方法。
【請求項４】
前記固定子鉄心の中心線方向に沿った両端に前記固定子鉄心より突出した鍔部を有する絶縁部材が前記磁極歯に装着されている場合に、前記磁極歯への巻線時における前記ノズルの前記巻線が繰り出される側の先端部が、前記鍔部の先端位置より前記固定子鉄心側に位置することを特徴とする請求項３記載の巻線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻線装置及び巻線方法に関し、特に、電動機固定子の磁極歯に導線を巻線する巻線装置及びこの巻線装置を用いて行う巻線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１に記載されているように、電動機固定子の磁極歯に導線を巻線する巻線装置が知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された巻線装置１００は、図９に示すように、導線１０１が下端側から挿通される導線導入筒１０２を有している。導線導入筒１０２の外周には外筒１０３が装着され、導線導入筒１０２と外筒１０３とが軸受１０４に挿通されている。導線導入筒１０２は、図示しない駆動機構を介して、中心線Ａの方向に往復動可能及び中心線Ａの回りに所定角度で揺動可能に設けられている。
【０００４】
導線導入筒１０２の上端部には、段付き円筒部材１０５を介してヘッド本体１０６が連結され、ヘッド本体１０６には、ヘッド本体１０６の中心から等角度で半径方向外方に伸びる３本のノズル１０７が取付けられている。ノズル１０７には、ノズル１０７の長手方向に延出する導線ガイド孔１０８が形成されている。導線導入筒１０２内に挿通された導線１０１は、さらに導線ガイド孔１０８に挿通され、ノズル１０７の先端部から繰り出される。
【０００５】
この巻線装置１００は、複数の磁極歯を有する固定子鉄心の内側に同軸的に配置され、巻線装置１００が全体として中心線Ａの方向への往復動と中心線Ａの回りの所定角度での揺動とを繰り返し、さらに、ノズル１０７がヘッド本体１０６の半径方向へ往復動することにより、ノズル１０７の先端部から繰り出される導線１０１が、絶縁部材を装着された磁極歯の回りに巻線される。なお、巻線装置１００が固定子鉄心の内側に同軸的に配置された場合、導線導入筒１０２の中心線Ａと、固定子鉄心の中心線とが一致する。
【０００６】
図９は、巻線装置１００が導線導入筒１０２の中心線Ａに沿って上向きに移動している場合を示しており、ノズル１０７の先端部から繰り出される導線１０１は略直角に屈曲して下向きに延びている。巻線装置１００が中心線Ａに沿って下向きに移動する場合は、ノズル１０７の先端部から繰り出される導線１０１は略直角に屈曲して上向きに延びている。
【０００７】
図１０は、巻線装置１００を用いて固定子鉄心１０９の磁極歯１１０に導線１０１を巻線する場合におけるノズル１０７の先端部が描く軌跡Ｂを示す説明図である。磁極歯１１０には、固定子鉄心１０９の中心線方向に沿った両端が固定子鉄心１０９より突出した内側鍔部１１１ａを有する絶縁部材１１１が装着されている。巻線装置１００のノズル１０７は、固定子鉄心１０９に対して常に略直角に対向する向きとされているため、巻線時においてノズル１０７の先端部が描く軌跡Ｂは、巻線装置１００の往復動方向の両端部において絶縁部材１１１の内側鍔部１１１ａより外側となっている。
【０００８】
また、この巻線装置１００は、３本のノズル１０７を有する場合を示しているが、巻線装置１００に設けられるノズル１０７の本数は３本に限定されるものではなく、１本の場合や２本の場合等がある。
【特許文献１】特開２００２−３２５４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述の巻線装置１００においては、以下の点について配慮がなされていない。
【００１０】
巻線時にノズル１０７の先端部から繰り出される導線１０１は、巻線装置１００が中心線Ａの方向に往復動することに伴って下向き又は上向きに略直角に屈曲し、屈曲した方向に引っ張られる。
【００１１】
このため、巻線時の導線１０１がノズル１０７の先端側縁部でしごかれ、導線１０１に応力が作用する。これにより、導線１０１が延ばされて電気抵抗が大きくなり、この導線１０１を巻線して製造される電動機固定子の性能が低下する。
【００１２】
さらに、導線１０１に応力が作用することにより、導線１０１の損傷や、導線１０１の表面皮膜の損傷が発生しやすくなり、これらの損傷が発生した導線１０１を巻線して製造される電動機固定子の信頼性が低下する。
【００１３】
また、巻線時におけるノズル１０７の先端部が図１０に示す軌跡Ｂを描き、軌跡Ｂの位置が巻線装置１００の往復動方向の両端部において絶縁部材１１１の内側鍔部１１１ａより外側となっている。このため、往復動方向の両端部で往復動方向の向きが切替わる場合において、ノズル１０７の先端部から繰り出されている導線１０１の長さが長くなり、ノズル１０７の先端部から繰り出される導線１０１が弛んだ状態となり、導線１０１が本来収まるべき巻線場所に収まらずに導線１０１同士の交差が生じ、導線１０１の整列状態が不良になる。巻線された導線１０１の整列状態が不良になって導線１０１が交差すると、導線１０１の交差部に過大な力が作用し、導線１０１が劣化する。
【００１４】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、固定子鉄心の磁極歯への導線の巻線時に、導線に作用する応力を低減し、導線の性能低下を防止することができ、及び、導線を巻線して製造される電動機固定子の信頼性低下を防止することができる巻線装置及び巻線方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、複数の磁極歯を有する固定子鉄心の内側に同軸的に配置され、中心線方向に往復動可能及び中心線回りに揺動可能なノズルガイドと、前記ノズルガイドの先端側に前記中心線と交差する軸心方向に往復動可能に装着されて導線が挿通される導線ガイド孔が形成されたノズルとを有し、前記ノズルを前記中心線方向に往復動させ、及び前記中心線回りに揺動させ、及び前記軸心方向に往復動させることにより前記導線ガイド孔に挿通される前記導線を前記ノズルの先端部から繰り出して前記磁極歯に巻線する巻線装置において、前記ノズルにおける少なくとも前記導線が繰り出される側は、前記ノズルガイドの中心線に沿った方向に回動可能に設けられていることである。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、導線が挿通される導線ガイド孔が形成されたノズルを有する巻線装置を複数の磁極歯を有する固定子鉄心の内側に同軸的に配置し、前記ノズルを前記固定子鉄心の中心線方向へ往復動させ、及び前記固定子鉄心の周方向へ揺動させ、及び前記固定子鉄心の径方向へ往復動させることにより前記導線ガイド孔に挿通される前記導線を前記ノズルの先端部から繰り出して前記磁極歯に巻線する巻線方法において、前記ノズルを前記固定子鉄心の中心線方向に往復動させる場合に、前記ノズルから繰り出される前記導線と前記導線ガイド孔とが成す角度が鈍角となる方向に前記ノズルを回動させることである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、固定子鉄心の磁極歯への導線の巻線時に、導線に作用する応力を低減させることができ、巻線時に導線に応力が作用することが原因となる導線の性能低下を防止することができ、及び、導線を巻線して製造される電動機固定子の信頼性低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る巻線装置１は、図１に示すように、ノズルガイド２と、ノズルガイド２に取付けられたノズル３と、図示しない駆動機構とを有している。この巻線装置１は、固定子鉄心４の内側に同軸的に配置され、駆動機構により駆動される。駆動機構としては、巻線装置１を全体としてノズルガイド２の中心線ａの方向（固定子鉄心４の中心線方向と同じ）に往復動させる第１の駆動機構と、巻線装置１を全体としてノズルガイド２の中心線ａの回り（固定子鉄心４の周方向と同じ）に所定角度で揺動させる第２の駆動機構と、ノズル３のみを中心線ａと交差する軸心方向（固定子鉄心４の半径方向と同じ）へ往復動させる第３の駆動機構とが設けられている。なお、ノズルガイド２の中心線ａの方向と、固定子鉄心４の中心線の方向とが一致している。
【００２０】
ノズルガイド２の内部には、図３及び図４に示すように、中心線ａの方向に沿って延出するガイド孔５と、ガイド孔５と直交する向きに延出するノズル取付孔６とが形成されている。ガイド孔５とノズル取付孔６との交差点部分には、ガイドローラ７が取付けられている。ノズル取付孔６内には、支軸８の軸心回りに矢印ｂ方向に回動可能にノズル３が取付けられている。ノズル３の回動方向である矢印ｂ方向は、ノズルガイド２の中心線ａに沿った方向である。
【００２１】
図２（ａ）はノズル３を示す側面図、図２（ｂ）はノズル３を示す平面図である。ノズル３は、ノズル本体３ａとノズル先端部３ｂとからなり、ノズル先端部３ｂには導線ガイド孔９が形成されている。ノズル本体３ａとノズル先端部３ｂとは一体に形成されており、ノズル本体３ａとノズル先端部３ｂとは側面視の高さ寸法が同じに形成され、平面視の幅寸法はノズル本体３ａよりノズル先端部３ｂが小さく形成されている。ノズル取付孔６内に取付けられたノズル３は、ノズル先端部３ｂの先端側がノズル取付孔６の外方へ突出する向きに配置されている。ノズル本体３ａには、ノズル取付孔６とガイド孔５とを連通させる空洞部１０が形成されている。ノズル取付孔６内にノズル３が取付けられた場合、ノズル３とガイドローラ７とは、空洞部１０内にガイドローラ７の一部が位置するように位置付けられる。
【００２２】
ノズルガイド２に形成されたガイド孔５には導線１１が挿通され、この導線１１はガイドローラ７の表面に沿って屈曲された後にノズル３の導線ガイド孔９に挿通され、ノズル３のノズル先端部３ｂの先端側から繰り出される。なお、ノズル３の回動方向である矢印ｂ方向は、ノズル先端部３ｂからの導線１１の繰り出し方向に沿った方向である。
【００２３】
固定子鉄心４には周方向に沿って複数の磁極歯１２が形成され、磁極歯１２には絶縁部材１３が装着されている。絶縁部材１３には、固定子鉄心４の中心線の方向に沿った両端に位置し、固定子鉄心４より突出した鍔部である内側鍔部１４と外側鍔部１５とが形成されている。
【００２４】
図３は、巻線装置１がノズルガイド２の中心線ａに沿って上向きに移動している場合を示している。この場合、導線１１には下向きに引っ張る力が作用しており、ノズル３が支軸８を支点として導線１１の繰り出し方向に沿った方向である下向きに回動し、ノズル先端部３ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ１が鈍角（θ１＞９０°）となっている。
【００２５】
図４は、巻線装置１がノズルガイド２の中心線ａに沿って下向きに移動している場合を示している。この場合、導線１１には上向きに引っ張る力が作用しており、ノズル３が支軸８を支点として導線１１の繰り出し方向に沿った方向である上向きに回動し、ノズル先端部３ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ２が鈍角（θ２＞９０°）となっている。
【００２６】
図５は、巻線装置１を用いて固定子鉄心４の磁極歯１２に導線１１を巻線する場合におけるノズル先端部３ｂの先端部が描く軌跡ｃを示す説明図である。巻線時にノズル３がθ１、θ２の鈍角の角度に回動しているため、ノズル先端部３ｂの先端部が内側鍔部１４の先端位置より固定子鉄心４側に位置している。このため、巻線時においてノズル３のノズル先端部３ｂの先端部が描く軌跡ｃは、巻線装置１の往復動方向の両端部において絶縁部材１３の内側鍔部１４より内側となっている。
【００２７】
このような構成において、絶縁部材１３が装着された磁極歯１２に導線１１を巻線する場合には、巻線装置１を固定子鉄心４の内側に配置し、ガイド孔５とノズル３の導線ガイド孔９とに挿通させた導線１１をノズル先端部３ｂの先端部から引き出し、引き出した導線１１の先端側を固定子鉄心４の導線係止部（図示せず）に係止する。
【００２８】
ついで、駆動機構を駆動させ、ノズル３を含む巻線装置１全体をノズルガイド２の中心線ａの方向（固定子鉄心４の中心線の方向と同じ）へ往復動させ、及び、ノズル３を含む巻線装置１全体をノズルガイド２の中心線ａの回り（固定子鉄心４の周方向と同じ）に所定角度で揺動させ、及び、ノズル３のみをノズル３の軸心方向（固定子鉄心４の半径方向と同じ）へ往復動させる。以上の駆動動作を繰り返すことにより、絶縁部材１３が装着された各磁極歯１２の回りに導線１１が巻線される。
【００２９】
図３及び図４に示すように、巻線時においてノズル３を中心線ａの方向に沿って往復動させる場合に、ノズル３が矢印ｂ方向に回動し、ノズル先端部３ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ１、θ２が鈍角になる。このため、巻線時においてノズル先端部３ｂから繰り出される導線１１がノズル先端部３ｂの先端側縁部でしごかれにくくなり、導線１１がノズル先端部３ｂから繰り出される場合に導線１１に作用する応力が低減される。これにより、作用する応力により導線１１が延ばされて電気抵抗が大きくなるということが防止され、この導線１１を巻線して製造される電動機固定子の性能が向上する。
【００３０】
さらに、巻線時に導線１１に作用する応力が低減されることにより、導線１１の損傷や、導線１１の表面皮膜の損傷が低減され、この導線１１を巻線して製造される電動機固定子の信頼性が向上する。
【００３１】
また、図５に示すように、巻線時におけるノズル先端部３ｂの先端部が描く軌跡がｃであり、軌跡ｃの位置が巻線装置１の往復動方向の両端部において絶縁部材１３の内側鍔部１４より内側（固定子鉄心４側）となっている。このため、巻線装置１の往復動方向の両端部で往復動方向の向きが切替わる場合において、ノズル先端部３ｂから繰り出されている導線１１の長さが短くなり、ノズル先端部３ｂから繰り出される導線１１が弛んだ状態となりにくく、巻線される導線１１が本来収まるべき巻線場所に収まり易くなる。これにより、巻線された導線１１の整列状態が良好となって巻線された導線１１が交差するということが生じにくくなり、導線１１の交差部に過大な力が作用して導線１１が劣化するということが発生しない。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る巻線装置及び巻線方法について、図６ないし図８に基づいて説明する。なお、第１の実施の形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。
【００３３】
第２の実施の形態の巻線装置１Ａは、第１の実施の形態の巻線装置１におけるノズル３に代えてノズル２０を用いたものであり、ノズル２０以外の構造は第１の実施の形態の巻線装置１と同じである。
【００３４】
図６（ａ）はノズル２０を示す側面図、図６（ｂ）はノズル２０を示す平面図である。ノズル２０は、ノズル本体２０ａとノズル先端部２０ｂとからなり、ノズル先端部２０ｂには導線ガイド孔９が形成されている。
【００３５】
ノズル本体２０ａとノズル先端部２０ｂとは、支軸２１により回動可能、及び、着脱可能に連結されている。ノズル先端部２０ｂはノズル本体２０ａに対して支軸２１を中心として矢印ｄ方向に回動可能であり（図７参照）、ノズル先端部２０ｂの回動方向である矢印ｄ方向は、ノズルガイド２の中心線ａに沿った方向であるとともに、ノズル先端部２０ｂからの導線１１の繰り出し方向に沿った方向である。
【００３６】
また、ノズル２０はノズル取付孔６内に取付けられており、ノズル取付孔６内に取付けられたノズル２０は、ノズル先端部２０ｂの先端側がノズル取付孔６の外方へ突出する向きに配置されている。ノズル本体２０ａには、ノズル取付孔６とガイド孔５とを連通させる空洞部１０が形成されている。
【００３７】
図７は、巻線装置１Ａがノズルガイド２の中心線ａに沿って上向きに移動している場合を示している。この場合、導線１１には下向きに引っ張る力が作用しており、ノズル先端部２０ｂが支軸２１を支点として導線１１の繰り出し方向に沿った方向である下向きに回動し、ノズル先端部２０ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ３が鈍角（θ３＞９０°）となっている。
【００３８】
図８は、巻線装置１Ａがノズルガイド２の中心線ａに沿って下向きに移動している場合を示している。この場合、導線１１には上向きに引っ張る力が作用しており、ノズル先端部２０ｂが支軸２１を支点として導線１１の繰り出し方向に沿った方向である上向きに回動し、ノズル先端部２０ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ４が鈍角（θ４＞９０°）となっている。
【００３９】
このような構成において、絶縁部材１３が装着された磁極歯１２に導線１１を巻線する場合には、巻線装置１Ａを固定子鉄心４の内側に配置し、ガイド孔５とノズル先端部２０ｂの導線ガイド孔９とに挿通させた導線１１をノズル先端部２０ｂの先端側から引き出し、引き出し導線１１の先端側を固定子鉄心４の導線係止部（図示せず）に係止する。
【００４０】
ついで、駆動機構を駆動させ、ノズル２０を含む巻線装置１Ａ全体をノズルガイド２の中心線ａの方向（固定子鉄心４の中心線の方向と同じ）へ往復動させ、及び、ノズル２０を含む巻線装置１Ａ全体をノズルガイド２の中心線ａの回り（固定子鉄心４の周方向と同じ）に所定角度で揺動させ、及び、ノズル２０のみをノズル２０の軸心方向（固定子鉄心４の半径方向と同じ）へ往復動させる。以上の駆動動作を繰り返すことにより、絶縁部材１３が装着された各磁極歯１２の回りに導線１１が巻線される。
【００４１】
図７及び図８に示すように、巻線時においてノズル２０を中心線ａの方向に沿って往復動させる場合に、ノズル２０における先端側の一部であるノズル先端部２０ｂが矢印ｄ方向に回動し、ノズル先端部２０ｂから繰り出される導線１１と導線ガイド孔９とが成す角度θ３、θ４が鈍角になる。このため、巻線時において導線１１がノズル先端部２０ｂの先端側縁部でしごかれにくくなり、導線１１がノズル先端部２０ｂの先端部から繰り出される場合に導線１１に作用する応力が低減される。これにより、作用する応力により導線１１が延ばされて電気抵抗が大きくなるということが防止され、この導線１１を巻線して製造される電動機固定子の性能が向上する。
【００４２】
さらに、巻線時に導線１１に作用する応力が低減されることにより、導線１１の損傷や、導線１１の表面皮膜の損傷が低減され、この導線１１を巻線して製造される電動機固定子の信頼性が向上する。
【００４３】
また、巻線時におけるノズル先端部２０ｂの先端部が描く軌跡は図５に示したｃと同じであり、軌跡ｃの位置が巻線装置１Ａの往復動方向の両端部において絶縁部材１３の内側鍔部１４より内側（固定子鉄心４側）となっている。このため、巻線される導線１１が本来収まるべき巻線場所に収まり易くなり、巻線された導線１１の整列状態が良好となって巻線された導線１１が交差するということが生じにくくなり、導線１１の交差部に過大な力が作用して導線１１が劣化するということが発生しない。
【００４４】
ノズル先端部２０ｂはノズル本体２０ａに対して着脱可能に連結されているので、導線１１の繰り出しによりノズル先端部２０ｂが磨耗した場合には、ノズル先端部２０ｂのみを交換することができる。これにより、ノズル２０に関するランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の巻線装置と固定子鉄心とを示す斜視図である。
【図２】（ａ）はノズルを示す側面図、（ｂ）はその平面図である。
【図３】上方へ移動している巻線時の巻線装置を示す縦断正面図である。
【図４】下方へ移動している巻線時の巻線装置を示す縦断正面図である。
【図５】巻線時におけるノズルの先端部が描く軌跡ｃを示す正面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の巻線装置におけるノズルを示す側面図、（ｂ）はその平面図である。
【図７】上方へ移動している巻線時の巻線装置を示す縦断正面図である。
【図８】下方へ移動している巻線時の巻線装置を示す縦断正面図である。
【図９】従来例の巻線装置を示す縦断正面図である。
【図１０】巻線時におけるノズルの先端部が描く軌跡Ｂを示す正面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ…巻線装置、２…ノズルガイド、３…ノズル、４…固定子鉄心、９…導線ガイド孔、１１…導線、１２…磁極歯、１４…鍔部、２０…ノズル、２０ａ…ノズル本体、２０ｂ…ノズル先端部
【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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