(57)【要約】【課題】  製造バラツキの少ない、精度の優れたプロテクタを提供する。【解決手段】  本発明のプロテクタは、溶接部２０に切り起こし部２４と切り欠き部２２が形成された固定板２と、溶接部２０に位置決めされる折り曲げ部３０を有する可動板４を含む。固定板２の切り欠け部２２と可動板４の折り曲げ部を係合することで、両者の位置決め精度が向上し、プロテクタの性能のバラツキを抑えることができる。また、固定板２に設けられた切り起こし部２４は、バイメタルディスク３の反転時の支点として利用される。これにより、可動接点６の変位量が大きくなり、バイメタルディスク３が反転し開状態から急速に接点間が閉じた状態になるのを防止する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の外形を有し、その中央に開口が形成されたバイメタルディスクと、
一方の端部に可動接点を含み、他方の端部に第１の溶接部を含み、さらに一方の端部と他方の端部との間に開口が形成された導電性金属から構成される可動アームと、
バイメタルディスクおよび可動アームの各開口内に挿入される突起部と可動アームの第１の溶接部に溶接される第２の溶接部とを含み、バイメタルディスクおよびバイメタルディスク上の可動アームを固定するための導電性金属から成る固定板と、
前記固定板上に取り付けられ、バイメタルディスクの動作に応答して変位する前記可動接点と接触しまたは離間される固定接点とを含み、
前記可動アームの第１の溶接部には、第１の位置決め部が形成され、第２の溶接部には、第１の位置決め部と係合する第２の位置決め部が形成され、第１および第２の位置決め部が位置決めされた状態で第１および第２の溶接部が溶接される、
プロテクタ。
【請求項２】
前記第１の位置決め部は、折り曲げ部または切欠部であり、第２の位置決め部は、当該折り曲げ部または切欠部に係合する切欠部または折り曲げ部である、請求項１に記載のプロテクタ。
【請求項３】
前記固定板の前記突起部と前記第２の溶接部との間に、バイメタルディスクが反転動作をしたときに、バイメタルディスクの周縁が当接する当接部が形成されている、請求項１または２に記載のプロテクタ。
【請求項４】
前記当接部は、前記固定板の第２の溶接部を切り起こすことによって形成される、請求項３に記載のプロテクタ。
【請求項５】
前記固定板の対向する側面には、長手方向に沿って折り曲げ部が形成され、前記折り曲げ部の前記バイメタルディスクと対応する位置には切欠部が形成されている、請求項１ないし４いずれか１つに記載のプロテクタ。
【請求項６】
プロテクタはさらに、前記固定板、バイメタルディスクおよび可動アームを実質的に内部に密閉するキャンを含む、請求項１ないし５いずれか１つに記載のプロテクタ。
【請求項７】
プロテクタはさらに、前記固定板に電気的に接続された第１の端子部と、前記固定接点に電気的に接続された第２の端子部とを含み、第１および第２の端子部は、前記キャンの一部から露出している、請求項６に記載のプロテクタ。
【請求項８】
導電性金属からなる固定板上にバイメタルディスクおよび可動アームを取り付け、バイメタルディスクの動作に応じて可動アームの可動接点を固定接点に接触させまたは離間させるプロテクタの組立方法であって、
バイメタルディスクおよび可動アームの開口に挿入するための突起部が形成され、可動アームの溶接部を溶接する領域に第１の係合部が形成され、かつ絶縁部材を介して固定接点を取り付けた固定板を用意し、
前記固定板の前記突起部が開口に挿入されるようにバイメタルディスクを前記固定板上に取り付け、
前記固定板の前記突起部を可動アームの開口に挿入し、かつ可動アームの溶接部に形成された第２の係合部が前記固定板の第１の係合部に係合するように、可動アームを前記固定板に位置決めし、
第１および第２の係合部を位置決めされた状態で、可動アームの溶接部を固定板の溶接する領域に溶接する、
プロテクタの組立方法。
【請求項９】
前記固定板はさらに、前記溶接する領域と前記突起部の間に、バイメタルディスクが反転したときにバイメタルディスクの周縁が当接する当接部を含む、請求項８に記載のプロテクタの組立方法。
【請求項１０】
前記当接部は、前記固定板を切り起こすことによって形成される、請求項９に記載の組立方法。
【請求項１１】
前記固定板の対向する側面には、長手方向に沿って折り曲げ部が形成され、前記折り曲げ部の前記バイメタルディスクと対応する位置には切欠部が形成されている、請求項８に記載の組立方法。
【請求項１２】
組立方法はさらに、前記固定板、バイメタルディスクおよび可動アームをキャン内に封止する工程を含む、請求項８ないし１１いずれか１つに記載の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常温度または過剰電流に到達するとバイメタルにより回路が開くプロテクタに関し、特に、モータプロテクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来のプロテクタの内部構成を示す概略断面図である。従来のプロテクタは、内部に開閉スイッチを収容する空間を提供する金属製のキャン１と、固定板２（下部プレート）と、選択された温度にてスナップアクション動作をするバイメタルディスク３と、バイメタルディスクの反転動作により変位する可動板（可動アーム）４と、キャン１の開口部を封止する固定座５（ヘッダー）と、可動板４の端部に取り付けられた可動接点６と、固定板２に取り付けられ、可動接点６と接触しまたは離間する固定接点７と、エポキシ等からなる封止材８と、外部回路に接続するためのリード端子９とを含んで構成される。
【０００３】
次に、従来のプロテクタの製造工程を図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａの工程１において、可動接点６を有する可動板４（可動アーム）が溶接により固定板２に組み付けられる。
【０００４】
図８Ａの工程２において、固定板２のＡ部を利用し、固定板２は、固定座５と固定接点７を仮組みしたものを固定することができる。この際、固定接点７は、可動接点６のバネ力により、固定座５に押し付けられる。図８Ａの工程３において、固定接点７は、エポキシ等の接着剤により固定座５に固着される。
【０００５】
次に、図８Ｂの工程４において、接着剤が乾燥し、固定接点７が固定座５に接着されると、電線９が端子１０に接続される。図８Ｂの工程５において、バイメタルディスク３が可動板４と固定板２の間に挿入される。また、適切な動作をさせるために可動接点６のバネ力が調整される。
【０００６】
最後に、図７に示すように、動作調整された図８Ｂの工程５に示す組立部品がキャン１に挿入され、封止材８によりキャン１の開口部を封止し、封止材８を乾燥させる。
【０００７】
モータプロテクタに関する出願は従来より数多く提案されている。例えば、特許文献１は、電動圧縮機の状態に応じて復帰時間を遅延することができるプロテクタを開示している。２つの端子と端子間の電流通路の開閉を行うためのバイメタルディスクを含むスイッチと、少なくとも一面が開放された内部空間を含み、該内部空間にスイッチを収容する上部ベースと、ＰＴＣ、ＰＴＣの各電極面に電気的に接続される静特性サーミスタ用端子を含む下部ベースとを有する。下部ベースが上部ベースの内部空間を閉じるようにそこに取り付けられたとき、ＰＣＴがスイッチに並列に接続される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−９８２０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のプロテクタは、空調器や冷凍システム等のモータに使用され、モータ等が異常でない定常運転時は、プロテクタが動作しないようにモータの電気的・熱的特性に適合される。図７に示すリード端子９ａおよび９ｂは、モータの配線系統内に接続されて、モータ定常運転時、リード端子９ａから入力された電流は、固定板２、固定接点７、可動接点６、可動板４を通り、リード端子９ｂへ出力される。または、その反対の極性で使用される。
【００１０】
過負荷等の異常時には、モータのコイル等の異常発熱が、キャン１、固定板２、可動板４を経由してバイメタル３に伝えられ、あるいは、その異常時にモータ等に流れる異常電流にて、固定板２および可動板４が発熱し、可動板４の下に設置されたバイメタルディスク３が、その熱を感知し、予め設定された反転温度に達したとき、バイメタルディスク３は反転動作を行なう。バイメタルディスク３の反転動作は、固定板２の突起部２ａを支点として、可動板４の突起部４ａ、４ｂを持ち上げ、可動接点６と固定接点７を開離させ、モータ等への電源供給を遮断する。可動接点６と固定接点７は、バイメタルディスク３の反転動作により開閉動作を繰り返すことで、モータ等の構成部品を、損傷する温度以下に抑えることができ、焼損から保護することができる。
【００１１】
図９は、従来のプロテクタの製造工程において生じる問題点を説明する図である。従来のプロテクタを製造する工程は、図８Ａの工程１のように、可動板４は、溶接により固定板２に固定される。このとき、固定板２と可動板４の相対位置を正確に位置決めすることができなかった。例えば、図９に示すように矢印ａ、ｃおよびｄ方向の位置は、治具を用いて、固定板２と可動板４を突き当てることで位置を決定することができる。しかしながら、矢印ｂ方向への可動板４のズレは、防止することができなかった。この工程は、作業者の工作精度に委ねられるため、固定板２と可動板４の組み付け位置が安定せず、プロテクタの性能にバラツキが生じることがあった。
【００１２】
また、図８Ｂ（ｅ）に示す工程５では、バイメタルディスク３を可動板４の下部へ挿入するため、作業者が可動板４を持ち上げる。これにより、可動接点６が固定接点７を押えつけるバネ力が低下することがあり、それを補うために、同工程では、図９に示すバネ力調整部に対し、プライヤ等を用いて変形を加えることで、バネ力の調整や可動板４の突起部４ａ、４ｂの位置を調整する。当該工程においても作業者の工作精度への依存度が高く、製造されたプロテクタの良品率が作業者によって異なってしまう。また、バイメタルディスク３を可動板４の下部へ挿入する際、ヘラのような形状の治具を用いて可動接点６を持ち上げるため、接点表面の傷・汚れの原因となり、製品の抵抗不良・作動耐久性不良を誘発するおそれがあった。さらに、バイメタルディスク３を可動板４の下部へ挿入する際、図９に示す固定板２のＢ部周辺のフランジ内側にバイメタルディスク３が引っかかり、異常動作の原因となることがあった。
【００１３】
図１０は、従来のプロテクタの動作に関する問題点を説明する図である。プロテクタは、モータ等が発熱したり、過剰電流が流れて異常状態となった場合、可動接点６と固定接点７が開閉動作をする。バイメタルディスク３が反転する際、固定板２の突起部２ａを支点とし、作用点となるバイメタルディスク３の周縁部により可動板４の突起部４ａ、４ｂを持ち上げ、可動板４がたわむことで可動接点６と固定接点７が開離する。このとき、固定板２の突起部２ａと可動板４の突起部４ａ、４ｂの間隔が、バイメタルディスク３の反転動作変位量に対して、適切な状態に調整する必要がある。この間隔が適切で無いと、可動接点６と固定接点７の開離後、再び接点が閉状態となるまでのバイメタルディスク３の序動域で可動接点６と固定接点７の間隔が狭くなり、時折、バイメタルディスク３が反転動作する前に可動接点６と固定接点７が閉状態となってしまうことがあった。このような現象が発生すると、プロテクタの可動接点６と固定接点７が急速に磨耗し、最終的には、短期間で接点溶着状態となってしまい、プロテクタとしての機能が失われ、異常状態から保護することができなくなる。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するために成されたものであり、製造バラツキの少ない、動作精度の高いプロテクタを提供することを目的とする。さらに本発明は、製造工程において、可動アームを固定板に溶接する際、可動アームを正確に位置決めすることができるプロテクタ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】
【００１５】
本発明に係るプロテクタは、円盤状の外形を有し、その中央に開口が形成されたバイメタルディスクと、一方の端部に可動接点を含み、他方の端部に第１の溶接部を含み、さらに一方の端部と他方の端部との間に開口が形成された導電性金属から構成される可動アームと、バイメタルディスクおよび可動アームの各開口内に挿入される突起部と可動アームの第１の溶接部に溶接される第２の溶接部とを含み、バイメタルディスクおよびバイメタルディスク上の可動アームを固定するための導電性金属から成る固定板と、前記固定板上に取り付けられ、バイメタルディスクの動作に応答して変位する前記可動接点と接触しまたは離間される固定接点とを含み、前記可動アームの第１の溶接部には、第１の位置決め部が形成され、第２の溶接部には、第１の位置決め部と係合する第２の位置決め部が形成され、第１および第２の位置決め部が位置決めされた状態で第１および第２の溶接部が溶接される。
【００１６】
好ましくは、前記第１の位置決め部は、折り曲げ部または切欠部であり、第２の位置決め部は、当該折り曲げ部または切欠部に係合する切欠部または折り曲げ部である。さらに好ましくは、固定板の前記突起部と前記第２の溶接部との間に、バイメタルディスクが反転動作をしたときに、バイメタルディスクの周縁が当接する当接部が形成されている。例えば当接部は、前記固定板の第２の溶接部を切り起こすことによって形成される。
【００１７】
好ましくは前記固定板の対向する側面には、長手方向に沿って折り曲げ部が形成され、前記折り曲げ部の前記バイメタルディスクと対応する位置には切欠部が形成されている。プロテクタはさらに、前記固定板、バイメタルディスクおよび可動アームを実質的に内部に密閉するキャンを含む。この場合、固定板に電気的に接続された第１の端子部と、前記固定接点に電気的に接続された第２の端子部とがキャンの一部から露出されるようにしてもよい。
【００１８】
本発明に係るプロテクタの組立方法は、導電性金属からなる固定板上にバイメタルディスクおよび可動アームを取り付け、バイメタルディスクの動作に応じて可動アームの可動接点を固定接点に接触させまたは離間させるものであって、バイメタルディスクおよび可動アームの開口に挿入するための突起部が形成され、可動アームの溶接部を溶接する領域に第１の係合部が形成され、かつ絶縁部材を介して固定接点を取り付けた固定板を用意し、前記固定板の前記突起部が開口に挿入されるようにバイメタルディスクを前記固定板上に取り付け、前記固定板の前記突起部を可動アームの開口に挿入し、かつ可動アームの溶接部に形成された第２の係合部が前記固定板の第１の係合部に係合するように、可動アームを前記固定板に位置決めし、第１および第２の係合部を位置決めされた状態で、可動アームの溶接部を固定板の溶接する領域に溶接する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のプロテクタによれば、可動アームの位置決め精度が向上し、製造のバラツキを抑えることができる。また、バイメタルディスクの反転動作に基づき、可動アームが正常に動作するため、接点開閉性能が安定し、異常動作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】
【００２０】
本発明の最良の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１（ａ）は、本実施例に係るプロテクタの要部である固定板の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１（ｃ）は固定板の斜視図である。図２は、本実施例に係るプロテクタの可動板を示す平面図および側面図である。
【００２２】
固定板２は、導電性金属からなる板材を加工したものであり、一方の端部に、可動板を溶接する溶接部２０、他方の端部にキャンの外部に突出する端子部１０が形成されている。溶接部２０と端子部１０との間に、円錐状で表面が平坦な突起部２ａが形成されている。突起部２aは、バイメタルディスクおよび可動板に形成された円形状の開口３ａ、４ｃ内に挿入され、バイメタルディスクおよび可動板を支持する。さらに、固定板２の対向する側面には、板をほぼ垂直に折り曲げたフランジ２１が形成されている。フランジ２１は、固定板の強度を補強する役割を担っている。
【００２３】
本実施例では、固定板の溶接部２０には、平坦な面を含み、好ましくは溶接用のスポットを含むものであっても良い。溶接部２０には、一定幅の切り欠き部２２が形成されている。切り欠き部２２は、例えば、固定板２を切り起こすことによって形成される。勿論、他の方法によって切り欠き部２２を形成するようにしてもよい。
【００２４】
さらに、固定板２の切り欠き部２２と対向する側には、切り起こし部２４が形成されている。切り起こし部２４は、溶接部２０の面を、突起部２ａに向けてやや延長させ、後述するバイメタルディスクが反転した際にバイメタルディスクの周縁を当接する。切り起こし部２４は、好ましくは、溶接部２０を形成する垂直部分にスリットを形成し、それを持ち上げることによって形成される。勿論、他の方法によって切り起こし部２４を形成するようにしてもよい。
【００２５】
さらに、固定板２のフランジ２１には、バイメタルディスクの対応する位置、すなわち、固定板２の突起部２ａと対向する位置にフランジ切り欠き部２６が形成されている。この切り欠き部２６は、バイメタルディスクが反転動作する際に、バイメタルディスクの周縁との干渉を防ぐものである。
【００２６】
切り欠き部２２には、可動板４の端部に形成された折り曲げ部３０（図２を参照）が挿入され、両者が係合されることにより、可動板４の２次元的方向、すなわちＸ−Ｙ方向の位置決めが成される。これにより、可動板４を固定板２に溶接する際、治具や作業者の経験に依存することなく、可動板の位置精度が向上することができる。また、両部品の切り欠き部２２および折り曲げ部３０には、作業性を考慮し、テーパーを設けることで、挿入を容易にすることが望ましい。
【００２７】
さらに、可動板４の端部が固定板２へ溶接されたとき、可動板４のバネ力と可動板４に形成された半円状の突起部４ａの位置が適切な状態に設定される。このため、従来工程で行われた手作業によるバネ力を調整する工程が不要となる。従って、どの作業者も同じ性能を有するプロテクタを製造でき、プロテクタの性能のバラツキを抑えることができる。
【００２８】
固定板２のフランジ２１に形成されるフランジ切り欠き部２６は、バイメタルディスク３が固定板２の突起部２ａに支持され、バイメタルディスク３が選択された温度でスナップアクション動作をするとき、バイメタルディスク３の周縁がフランジに接触し、バイメタルディスク３のスナップアクション動作が抑制されることを防ぐことができる。
【００２９】
図３は、本実施例に係るプロテクタの製造工程を示す図である。図３の工程１において、固定板２に、固定座５と固定接点７が固定される。固定板２の端部には、上記したように切り欠き部２２と切り起こし部２４とが形成されている。固定座５は、電気的絶縁の材料、例えばセラミックから構成され、固定板２の予め決められた位置に固定される。固定接点７は、可動接点６と接触する領域に銀合金の表面と、そこから延在し外部回路と接続される端子部７ａとを含む。
【００３０】
次に、図３の工程２において、バイメタルディスク３の開口３ａ内に固定板２の突起部２ａに挿入され、バイメタルディスク３が固定板２上に支持される。次に、図３の工程３において、可動板４の開口４ｃ内に固定板２の突起部２ａが挿入され、可動板４の折り曲げ部３０が固定板２の切り欠き部２２に位置決めされる。そして、可動板３の折り曲げ部３０と切り欠き部２２とが溶接される。このとき、可動板４の可動接点６は固定接点７に対して一定の接圧を有する。
【００３１】
図４は、本発明の実施例に係るプロテクタの動作を説明する図である。従来のプロテクタでは、バイメタルディスク３のスナップアクション動作に応答して、可動板４は、その中心の突起部２ａを支点とし、突起部４ａを作用点として変位していた。
【００３２】
これに対して、本実施例に係るプロテクタでは、可動板４の切り起こし部２４に溶接された折り曲げ部３０が支点となり、突起部４ａを作用点として変位する。バイメタルディスク３が反転動作するとき、その一方の周縁が切り起こし部２４の裏面に当接することで、バイメタルディスク３の他方の周縁が高く持ち上がり、図４の破線で示すように、可動接点６が固定接点７から大きく離れる。
【００３３】
他方、バイメタルディスク３が復帰するとき、バイメタルディスク３の周縁が可動板４の支点近傍に接触せず、切り起こし部２４に当接された状態にある。このため、バイメタルディスク３がクリープにより下方に幾分だけ変位しても、突起部４ａが僅かに下方に移動するだけであり、可動接点６は固定接点７とチャタリングすることを防ぐことができる。
【００３４】
図５は、固定板２の種々の変更例を示す図である。図５（ａ）に示す固定板２は、固定板２の側面からの切り起こしを形成する代わりに、別の平坦な部材４０を切り起こし部２４に固定するものである。図５（ｂ）に示す固定板２は、固定板２の側面の両側から内側に折り曲げることで１対の切り起こし部４２を形成するものである。図５（ｃ）に示す固定板２の切り欠き部２２は、矩形状の溝４４を形成するものである。図５（ｄ）に示す固定板２の切り欠き部２２は、両側から内部に延在する１対のスリット４６を形成するものである。
【００３５】
図６は、可動板４の変更例を示す図である。図６（ａ）に示す可動板４は、その端部の一部を可動板４とほぼ平行となる方向に折り曲げられたクリップ形状の折り曲げ部５０を有している。図６（ｂ）に示す可動板４は、その端部の全体が可動板４とほぼ平行となる方向に折り曲げられた折り曲げ部５２を有している。図６（ｃ）に示す可動板４は、その端部の全体が湾曲するように折り曲げられた折り曲げ部材５４を有している。図６（ｄ）に示す可動板４は、その端部の両端に直角に折り曲げれた１対の折り曲げ部５６を有する。上記した可動板４の折り曲げ部の形状、大きさは、固定板２の切り欠き部の形状、大きさに合致するように選択される。
【００３６】
本発明の実施例のプロテクタによれば、固定板２に切り欠き部２２を設け、可動板４に折り曲げ部３０を設けることにより、溶接する際に、部品の組み付け位置を手作業で決める必要がなく、生産性が向上する。これにより、プロテクタの性能のバラツキを抑えることができ、安定した生産が行える。
【００３７】
また、固定板２に切り起こし部２４を設けることにより、溶接工程による寸法バラツキのリスクを半分に減らすことができる。さらに、固定板２に切り起こし部２４を設け、バイメタルディスク３の反転時に移動する作用点を、その外周の２点から、外周上１点へ変更することにより、製品の接点開閉性能を安定させ、市場で発生する可能性のある異常動作を防止するための検査工程を削減できる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明に係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係るプロテクタは、電動圧縮機のシェルの外付けタイプとして利用することができる。特に、インターナルプロテクタが用いられている大型出力コンプレッサーにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施例に係るプロテクタの固定板を示す図である。
【図２】本実施例に係るプロテクタの可動板を示す図である。
【図３】本実施例に係るプロテクタの製造工程を示す図である。
【図４】本実施例に係るプロテクタの動作を説明する図である。
【図５】固定板の変更例を示す図である。
【図６】可動板の変更例を示す図である。
【図７】従来のプロテクタを示す図である。
【図８Ａ】従来のプロテクタの製造工程の工程１、２および３を示す図である。
【図８Ｂ】従来のプロテクタの製造工程の工程４および５を示す図である。
【図９】従来のプロテクタの製造工程の問題点を説明する図である。
【図１０】従来のプロテクタの動作の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：キャン                            ２：固定板
３：バイメタルディスク                ３ａ：開口
４：可動板                            ４ａ、４ｂ：突起部
４ｃ：開口                            ５：固定座
６：可動接点                          ７：固定接点
７ａ：端子部                          ８：封止材
９：端子                              １０：端子
２０：溶接部                          ２２：切り欠き部
２４：切り起こし部                    ２６：切り欠き部
３０：折り曲げ部                      ４０：平坦な部材
４２：切り起こし部                    ４４：溝
４６：スリット                        ５０〜５６：折り曲げ部
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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