(57)【要約】【課題】端部に形成された外周ネジや内周ネジの加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を行いつつ、端部の硬度を増大させること。【解決手段】軸部１１に歯部１２を形成する歯部形成工程と、歯側端部１３に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、歯側端部１３に１０００℃による高周波焼戻しを行う第１温度端部焼戻し工程と、歯側端部１３の内周にネジ１５を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、軸部１１及び歯部１２に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、歯側端部１３、軸部１１、歯部１２に２００℃による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供されるネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、
前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、
前記端部に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、
前記端部に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度端部焼戻し工程と、
この第１温度焼戻し工程後に前記端部の内周に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、
前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、
前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、
前記端部、前記歯部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。
【請求項２】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供される内周ネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、
前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、
前記端部外周面に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、
前記端部外周面に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度焼戻し工程と、
この第１温度焼戻し工程後に前記端部の内周に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、
前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、
前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、
前記端部、前記歯部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。
【請求項３】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供される内周ネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、
前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、
前記端部の内周に開口側からヌスミ加工を行って凹部を形成するヌスミ加工工程と、
前記端部の内周であって前記凹部より奥側に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、
前記端部の開口端に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、
前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、
前記端部に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度焼戻し工程と、
前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、
前記端部、前記歯部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする中空ラックバーの製造方法。
【請求項４】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を中空状の軸部と、
この軸部の少なくとも一方の端の内周面に設けられ、ボールジョイントとの接続に供されるネジ部が形成された端部とを備え、
前記軸部の硬度は、前記端部の硬度より高く形成されていることを特徴とする中空ラックバー。
【請求項５】
前記軸部及び前記端部は、請求項１〜３のいずれかの中空ラックバーの製造方法を用いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の中空ラックバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等に使用されるラック＆ピニオンギアに用いられる中空ラックバーの製造方法及び中空ラックバーに関し、特にネジ部が形成された端部の強化を図ることができるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のパワーステアリング装置に使用される中実ラックバーは、中間部にピニオンギアに噛み合わされる歯部を有するとともに、その端部にボールジョイントとの接続に供されるネジ部が形成されている。
【０００３】
中実ラックバーは、例えば、Ｓ４５Ｃ等の調質材からなる中実材から形成されている。Ｓ４５Ｃは素材硬度がＨｖ２４０〜２８５であるが、中間部に位置する軸部については切削加工にて歯部を形成した後、熱処理を行うことで硬度をＨｖ６００以上としている。これに対し、端部に位置するネジ部は加工を行うため、素材硬度が維持されている。
【０００４】
図２１は中実ラックバーに代わり近年開発された中空ラックバーの一例を示す図である。中空ラックバー１００は、中空の軸部１０１を有し、この軸部１０１の中間部には、ピニオン（不図示）に噛み合わされる歯部１０２が形成されているとともに、その端部１０３にはボールジョイントとの接続に供される内周ネジ１０４とが設けられている。なお、図２１中１１０はボールジョイント、１１１はボールジョイント１１０を外周ネジ１１２を介して端部１０３に接続するためのソケットを示している。
【０００５】
なお、中空ラックバーを高周波加熱する技術、部分的に熱処理条件を変える技術は一般に知られている（特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開昭６３−２９７５２４号公報
【特許文献２】特開平６−２６４１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した中空ラックバーにあっては、次のような問題があった。すなわち、最近自動車の大型化でタイヤからラック＆ピニオンギアへの入力荷重が大きくなる傾向がある。しかしながら、軸部１０１は熱処理により硬度を高めることができるが、端部１０３はネジ加工を行うため硬度を高めることができない。このため、タイヤ側に配置されたボールジョイント１１０から荷重を入力する強度テスト（図２１中矢印Ｋ）を行うと端部１０３や内周ネジの強度不足からネジが緩んだり、図２２に示すようにボールジョイント１１０が抜け落ちてしまうことがあった。
【０００７】
そこで本発明は、端部に形成された内周ネジの加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を行いつつ、端部の強度を増大させる中空ラックバーの製造方法及び中空ラックバーを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の中空ラックバーの製造方法及び中空ラックバーは次のように構成されている。
【０００９】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供されるネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、前記端部に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、前記端部に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度端部焼戻し工程と、この第１温度焼戻し工程後に前記端部の内周に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、前記端部、前記歯部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供される内周ネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、前記端部外周面に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、前記端部外周面に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度焼戻し工程と、この第１温度焼戻し工程後に前記端部の内周に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、前記端部、前記歯部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を軸部に有するとともに、その端部の内周面にボールジョイントとの接続に供される内周ネジ部が形成された中空ラックバーの製造方法において、前記軸部に歯部を形成する歯部形成工程と、前記端部の内周に開口側からヌスミ加工を行って凹部を形成するヌスミ加工工程と、前記端部の内周であって前記凹部より奥側に前記ネジ部を形成するためのネジ加工を行うネジ加工工程と、前記端部の開口端に高周波焼入れを行う端部焼入れ工程と、前記端部に第１の温度による高周波焼戻しを行う第１温度焼戻し工程と、前記歯部に高周波焼入れを行う歯部焼入れ工程と、前記軸部に高周波焼入れを行う軸部焼入れ工程と、前記端部及び前記軸部に前記第１の温度より低い第２の温度による高周波焼戻しを行う第２温度焼戻し工程とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
ピニオンギアに噛み合わされる歯部を中空状の軸部と、この軸部の少なくとも一方の端の内周面に設けられ、ボールジョイントとの接続に供されるネジ部が形成された端部とを備え、前記軸部の硬度は、前記端部の硬度より高く形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、端部に形成されたネジ部の加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を行いつつ、端部の強度を増大させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る中空ラックバー１０が組み込まれたラック＆ピニオンギアの要部を示す縦断面図である。中空ラックバー１０は、管状の軸部１１を有し、この軸部１１の中間部には、ピニオン３０に噛み合わされる歯部１２が形成されているとともに、両端に位置する歯側端部１３，軸側端部１４の内周面にはボールジョイントとの接続に供されるネジ１５とが設けられている。中空ラックバー１０は、例えばＳＭｎ４３３等の材料を用い、当初の硬度はＨｖ１５５〜２００である。
【００１５】
一方、歯側端部１３側には、ソケット２１を介してボールジョイント２０が取り付けられている。ソケット２１には、ネジ１５に螺合する外周ネジ２２とが設けられている。また、ソケット２１は、ボールジョイント２０を揺動自在に支持する構造となっており、樹脂シート２３が配置されている。なお、図１中４０はケーシング、５０は蛇腹式のブーツを示している。
【００１６】
上述した中空ラックバー１０は、次のようにして形成される。すなわち、軸部１１に冷間の転写鍛造にて歯部１２を形成する。具体的には、パイプ材を冷間鍛造金型によって加圧することにより歯形一次成形と共に上面が平坦に形成され、次なる工程でパイプ材の空洞に芯金が圧入される。芯金は棒状に形成されるとともに、パイプ材の平坦部側にテーパ状の突起部を有しており、突起部がパイプ材の平坦部に内周側において係合することにより平坦部の肉が成形型の歯列に向けて塑性変形的に流動することにより張出され、パイプ材の外周平坦部に成形型の歯列に対応した形状の直線方向の歯部１２が転写方式にて付与される。
【００１７】
次に、中空ラックバー１０の硬度上昇及び歯側端部１３、軸側端部１４へのネジ形成を行う。硬度上昇及びネジ形成には、例えば以下の３つの処理方法がある。
【００１８】
第１の処理方法は、以下のように行う。すなわち、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、歯部１２が形成された歯側端部１３に例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させる（端部焼入れ工程）。次に、歯側端部１３に６００℃（第１の温度）による高周波焼戻しを行い（第１温度焼戻し工程）、硬度を例えばＨｖ２５０〜４５０とする。同様に図４Ａ及び図４Ｂに示すように、軸側端部１４に高周波焼入れ・高周波焼戻しを行い、硬度をＨｖ２５０〜４５０とする。
【００１９】
次に、図５に示すように、歯側端部１３及び軸側端部１４の内周にネジ１５を形成するためのネジ加工を行う（ネジ加工工程）。
【００２０】
次に、図６Ａに示すように、歯部１２に例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させ、同様に図６Ｂに示すように、軸側端部１４側の軸部１１に高周波焼入れを行い、Ｈｖ６２０に上昇させる（軸部焼入れ工程）。次に、図７に示すように、中空ラックバー１０全体を２００℃（第２の温度）による高周波焼戻しを行う（第２温度焼戻し工程）。
【００２１】
これにより、第１の処理方法においては、図８に示すような硬度状態となる。すなわち、軸部１１ａ，１１ｂの硬度はＨｖ４５０〜６５０、歯側端部１３の硬度はＨｖ２５０〜４５０となる。したがって、歯側端部１３の外力に対する強度を高めると同時にネジ１５における加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を図ることができる。
【００２２】
第２の処理方法は、以下のように行う。すなわち、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、歯部１２が形成された歯側端部１３の外周面１３ａの深さｔ１（０．５〜１ｍｍ程度）に、例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させる（端部焼入れ工程）。次に、歯側端部１３の外周面１３ａに６００℃（第１の温度）による高周波焼戻しを行い（第１温度焼戻し工程）、硬度を例えばＨｖＨｖ２５０〜４５０とする。同様に図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、軸側端部１４の外周面１４ａに高周波焼入れ・高周波焼戻しを行い、硬度をＨｖＨｖ２５０〜４５０とする。
【００２３】
次に、図１１に示すように、歯側端部１３及び軸側端部１４の内周にネジ１５を形成するためのネジ加工を行う（ネジ加工工程）。
【００２４】
次に、図１２Ａに示すように、歯部１２に例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させ、同様に図１２Ｂに示すように、軸側端部１４側の軸部１１に高周波焼入れを行い、Ｈｖ６２０に上昇させる（軸部焼入れ工程）。次に、図１３に示すように、中空ラックバー１０全体を２００℃（第２の温度）による高周波焼戻しを行う（第２温度焼戻し工程）。
【００２５】
これにより、第２の処理方法においては、図１４に示すような硬度状態となる。すなわち、軸部１１の硬度はＨｖ４５０〜６５０、歯側端部１３の硬度はＨｖ２５０〜４５０となる。したがって、歯側端部１３の外力に対する強度を高めると同時にネジ１５における加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を図ることができる。
【００２６】
第３の処理方法は、以下のように行う。すなわち、歯側端部１３及び軸側端部１４の内周に開口側からヌスミ加工を行い、奥行き５ｍｍ程度の凹部１６を形成する（ヌスミ加工工程）。次に、歯側端部１３の内周に凹部１６の奥側へネジ１５を形成するためのネジ加工を行う（ネジ加工工程）。次に、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、歯部１２が形成された歯側端部１３の開口端１３ｂから奥行きｔ２（５ｍｍ以内）に例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させる（端部焼入れ工程）。次に、歯側端部１３の開口端１３ｂに６００℃（第１の温度）による高周波焼戻しを行い（第１温度焼戻し工程）、硬度を例えばＨｖ２５０〜４５０とする。同様に図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、軸側端部１４の開口端１４ｂに高周波焼入れ・高周波焼戻しを行い、硬度をＨｖ２５０〜４５０とする。この熱処理工程においては、凹部１６が設けられているため、ネジ１５には熱が伝わらず加工精度は維持される。
【００２７】
次に、図１８Ａに示すように、歯部１２に例えば１０００℃の高周波焼入れを行い、硬度をＨｖ６２０に上昇させ、同様に図１８Ｂに示すように、軸側端部１４側の軸部１１に高周波焼入れを行い、Ｈｖ６２０に上昇させる（軸部焼入れ工程）。次に、図１９に示すように、中空ラックバー１０全体を２００℃（第２の温度）による高周波焼戻しを行う（第２温度焼戻し工程）。
【００２８】
これにより、第３の処理方法においては、図２０に示すような硬度状態となる。すなわち、軸側端部１４側の軸部１１及び歯部１２の硬度はＨｖ４５０〜６５０、歯側端部１３の開口端１３ｂの硬度はＨｖ２５０〜４５０となる。したがって、歯側端部１３の外力に対する強度を高めると同時にネジ１５における加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を図ることができる。
【００２９】
上述したように本発明の実施の形態に係る中空ラックバーの製造方法によれば、歯側端部１３及び軸側端部１４に形成されたネジ１５の加工精度の維持及び遅れ破壊の防止を行いつつ、歯側端部１３の強度を増大させることができる。
【００３０】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、中空ラックバー１０の素材はＳｍｎ４３３に限られず他の材料を用いてもよい。また、熱処理条件（焼入れ温度・焼戻し温度）は、所望の硬度を得るために設定されており、材質・形状等で決められるので、本実施例での温度だけに限られるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る中空ラックバーが組み込まれたラック＆ピニオンギアの要部を示す縦断面図。
【図２】同中空ラックバーの要部を示す縦断面図。
【図３Ａ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図３Ｂ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図４Ａ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図４Ｂ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図５】同中空ラックバーの歯側端部及び軸側端部のネジ加工工程を示す縦断面図。
【図６Ａ】同中空ラックバーの歯部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図６Ｂ】同中空ラックバーの軸部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図７】同中空ラックバーの熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図８】同中空ラックバーの硬度を示す縦断面図。
【図９Ａ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図９Ｂ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図１０Ａ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１０Ｂ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図１１】同中空ラックバーの歯側端部及び軸側端部のネジ加工工程を示す縦断面図。
【図１２Ａ】同中空ラックバーの歯部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１２Ｂ】同中空ラックバーの軸部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１３】同中空ラックバーの熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図１４】同中空ラックバーの硬度を示す縦断面図。
【図１５】同中空ラックバーの歯側端部及び軸側端部のネジ加工工程を示す縦断面図。
【図１６Ａ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１６Ｂ】同中空ラックバーの歯側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図１７Ａ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１７Ｂ】同中空ラックバーの軸側端部の熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図１８Ａ】同中空ラックバーの歯部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１８Ｂ】同中空ラックバーの軸部の熱処理工程（高周波焼入れ）を示す縦断面図。
【図１９】同中空ラックバーの熱処理工程（高周波焼戻し）を示す縦断面図。
【図２０】同中空ラックバーの硬度を示す縦断面図。
【図２１】従来の中空ラックバーとボールジョイントを示す側面図。
【図２２】従来の中空ラックバーとボールジョイントの問題点を示す側面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０…中空ラックバー、１１…軸部、１２…歯部、１３…歯側端部、１４…軸側端部、１５…ネジ、１６…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2008240120.tif 000032
【図２２】
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