(57)【要約】【課題】インシュレータの組付けガタの発生を抑制することができるインシュレータ、当該インシュレータを備える固定子、及び当該固定子を備える回転電機を提供する。【解決手段】環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータであって、前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータであって、
前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられることを特徴とするインシュレータ。
【請求項２】
請求項１記載のインシュレータであって、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることを特徴とするインシュレータ。
【請求項３】
環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータを備える回転電機の固定子であって、
前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項４】
請求項３記載の回転電機の固定子であって、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項５】
請求項３又は４記載の回転電機の固定子であって、前記インシュレータの外周にコイルを配置することを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項６】
環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータを備える回転電機の固定子を含む回転電機であって、
前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項６記載の回転電機であって、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項６又は７記載の回転電機であって、前記インシュレータの外周にコイルを配置することを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インシュレータ、回転電機の固定子、及び回転電機の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、回転電機は、固定子と回転子とを備え、固定子と回転子が電磁気的に相互作用することにより、回転子を回転させ、駆動力を発生させる。
【０００３】
図１５は、電動機に使用される固定子の構成を示す一部模式平面図である。図１５に示すように、固定子４８は、環状のヨーク部５０及びヨーク部５０の半径方向に突出するティース部５２とを有する固定子コアと、コイル５４と、インシュレータ５６とを備えている。
【０００４】
図１６は、固定子に用いられる一般的なインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。図１６に示すように、インシュレータ５６は、嵌挿孔５８と収容部６０と鍔部６２とを有する。収容部６０には、巻線を所定数巻装したコイル５４が配置される。嵌挿孔５８には、ティース部５２が嵌挿される。鍔部６２は、コイル５４がインシュレータ５６から脱落しないようにするためのものである。
【０００５】
上記固定子４８を製造する際に、複数あるティース部５２の寸法を均一に揃えることは、困難であるため、ティース部５２とインシュレータ５６の嵌挿孔５８との間に隙間が生じる場合がある。このような場合、固定子４８を製造する際、回転電機の運転時の振動等によって、インシュレータ５６がティース部５２から脱落又はずれ等が生じ、コイル５４の断線等が起こる場合がある。
【０００６】
そこで、インシュレータの側面の端部（図１６に示す端部５６ａ）から固定子の軸方向（図１６に示す矢印Ｙ）に向かう同一側面の他端部（図１６に示す端部５６ｂ）に渡って、突出部を設け、その突出部をティース部に設けた溝部に嵌め込むことによって、ティース部にインシュレータを固定することができる回転電機が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００７】
また、インシュレータの側面に弾性部を設けることによって、インシュレータがティース部と弾圧的に接し、ティース部にインシュレータを固定することができる回転電機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１４０５７号公報
【特許文献２】特開２００１−１３６６９８号公報
【特許文献３】特開２００４−２９７９８６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、特許文献１，２の回転電機では、ティース部に設けた溝部に嵌め込むためのインシュレータの突出部の寸法管理が困難であるため、突出部をティース部の溝部に嵌め込んでも、突出部と溝部との間には隙間が生じ易い。そのため、インシュレータをティース部に十分に固定することができず、インシュレータに組付けガタが発生する場合がある。また、インシュレータの突出部は、インシュレータの側面端部から固定子の積層方向に向かう他端部に渡って設けられているため、ティース部を嵌挿する際に、インシュレータに過度の嵌挿荷重が加わり、インシュレータが変形し易い。そのため、インシュレータをティース部に十分に固定することができず、インシュレータに組付けガタが発生する場合がある。
【００１０】
また、特許文献３のインシュレータでは、インシュレータに設けられる弾性部の形状、寸法設定が困難であるため、インシュレータをティース部に十分固定することができず、インシュレータに組付けガタが発生する場合がある。
【００１１】
本発明は、インシュレータの組付けガタの発生を抑制することができるインシュレータ、当該インシュレータを備える固定子、及び当該固定子を備える回転電機である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータであって、前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられる。
【００１３】
また、前記インシュレータにおいて、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータを備える回転電機の固定子であって、前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられる。
【００１５】
また、前記回転電機の固定子において、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることが好ましい。
【００１６】
また、前記回転電機の固定子において、前記インシュレータの外周にコイルを配置することが好ましい。
【００１７】
また、本発明は、環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータを備える回転電機の固定子を含む回転電機であって、前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられる。
【００１８】
また、前記回転電機において、前記突出部は、インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、複数設けられることが好ましい。
【００１９】
また、前記回転電機において、前記インシュレータの外周にコイルを配置することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、環状のヨーク部から半径方向に突出するティース部の外周に嵌挿配置されるインシュレータであって、前記インシュレータは、前記ティース部に対向する複数の面を備え、少なくともいずれか一つの面に前記ティース部と当接する突出部が設けられ、前記突出部は、前記インシュレータの嵌挿方向に直行する方向において、前記面内の一部にのみ設けられることによって、インシュレータの組付けガタ発生を抑制することができるインシュレータ、当該インシュレータを備える固定子、及び当該固定子を備える回転電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る回転電機の構成の一例を示す模式図である。回転電機は、ＡＣモータ、ＳＲモータ、クローポール型モータ等のパルスモータ等特に制限されるものでない。図１に示すように、回転電機１は、固定子１０、回転子１２、固定子１０及び回転子１２を収容する枠体（不図示）を備えている。また、固定子１０は、枠体の内側に固定されている。
【００２３】
回転子１２は、シャフト１４、回転子コア１６を備えるものである。図１に示すように回転子１２は、中央に配設されたシャフト１４の周りに回転子コア１６が固定されている。また、回転子１２は、固定子１０との間に所定のギャップを有するように嵌挿配置されている。
【００２４】
回転子コア１６には、複数の永久磁石（１８ａ，１８ｂ・・・）が設けられている。また、回転子コア１６は、プレス装置により打ち抜き加工された複数の上記電磁鋼板を積層して一体化すること等により構成されている。シャフト１４は、枠体にベアリング（不図示）を介して支持されている。
【００２５】
次に本実施形態に係る固定子について説明する。
【００２６】
図２は、本発明の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式平面図である。図３は、本発明の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式斜視図である。図２及び３に示すように、固定子１０は、固定子コア２０と、コイル２２と、インシュレータ２４とを備える。
【００２７】
固定子コア２０は、環状のヨーク部２６と、ヨーク部２６の半径方向に突出するティース部２８（図１に示す２８ａ，２８ｂ・・・）とを有する。
【００２８】
図４は、本実施形態のインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。図４に示すように、インシュレータ２４は、嵌挿孔３０と収容部３２と鍔部３４と突出部３６とを有する。収容部３２には、巻線を所定数巻装したコイル２２（図２及び３）が配置される。また、嵌挿孔３０には、ティース部２８（図２及び３）が嵌挿される。鍔部３４は、コイル２２がインシュレータ２４から脱落しないようにするためのものである。
【００２９】
図５は、図４のＡ−Ａ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。図６は、図４のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。突出部３６は、ティース部２８側のインシュレータ２４の側面、すなわち嵌挿孔３０側のインシュレータ２４の側面のうち、少なくともいずれか一つの面にティース部２８と当接するものであり、ティース部２８へインシュレータ２４を嵌挿する方向に直行する方向において、側面の一部にのみ設けられるものである。ここで、インシュレータ２４を嵌挿する方向に直行する方向において、側面の一部にのみ設けられるとは、突出部３６がインシュレータ２４の側面の端部から同一側面の他端部に渡って設けられるものではなく、側面の端部から同一側面の他端部までの間の一部に設けられるものである。すなわち、例えば、図５に示すように、側面３８に突出部３６が設けられている場合、図５に示す側面３８の端部３８ａから固定子の半径方向（図５に示す矢印Ｚ）に向かう他端部３８ｂに渡って、図６に示す側面３８の端部３８ｃから固定子の軸方向（図６に示す矢印Ｙ）に向かう他端部３８ｄに渡って設けられているものではない。突出部３６の形状等は、特に制限されるものではない。
【００３０】
また、突出部３６は、嵌挿孔３０側のインシュレータ２４の側面であって、対向する一対の側面（例えば、図５に示すように、固定子の周方向（図５に示す矢印Ｘ）に対して向い合う一対の側面３８、図６に示すように、固定子の軸方向（図６に示す矢印Ｙ）に対して向い合う一対の側面４０）少なくともいずれか一対のインシュレータ２４の対向する側面の一部にのみ設けられていることが好ましい。また、組付けガタの発生を抑制できるティース部の係止部（後述する）への固定の点で、固定子の周方向（図５に示す矢印Ｘ）に対して向い合う一対の側面３８の一部にのみ設けられることが好ましい。
【００３１】
図７は、本実施形態のインシュレータの構成の他の一例を示す模式斜視図である。図８は、図７のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。本実施形態において突出部３６は、固定子の周方向に対して向い合う一対の側面３８で、固定子の軸方向対して向い合う一対の側面４０（４０ｃ、４０ｄ）に近い端部にそれぞれ設けられている。このような構成にすることによって、インシュレータ２４の収容部３２にコイル２２が配置されることによって、インシュレータ２４の変形、傾き等を抑制することができる。
【００３２】
インシュレータ２４の嵌挿孔３０にティース部２８が嵌挿されることによって、インシュレータ２４はティース部２８の外周に配置される。
【００３３】
図９は、図３に示すＡ−Ａ線を通る切断面における固定子の模式断面図である。図９に示すように、ティース部２８には、インシュレータ２４が配置される際に、インシュレータ２４の突出部３６を係止する係止部４２が設けられている。係止部４２が、インシュレータ２４の突出部３６を係止することによって、インシュレータ２４をティース部２８に固定し、インシュレータ２４の組付けガタを抑制することができる。また、上記説明したように、突出部３６は、インシュレータ２４の側面の一部に設けられているため、ティース部２８との接触面積が小さく、ティース部２８を嵌挿させる際に与えられるインシュレータ２４への嵌挿荷重を低減させることができる。したがって、本実施形態の突出部３６及び係止部４２を設けることによって、インシュレータ２４を固定することができ、組付けガタを抑制することができる。また、組付けガタを抑制することができれば、組付けガタを考慮したスペースの確保が不要となり、モータの小型化が可能となる。
【００３４】
係止部４２は、インシュレータ２４の突出部３６を係止するものである。具体的には、インシュレータ２４にティース部２８を嵌挿した状態で、係止部４２の一部が突出部３６の固定子の半径方向内側の面と接することによって係止する。この結果、インシュレータ２４の組付け位置の寸法管理を容易にすることができる。また、係止部４２の位置は、インシュレータ２４に設けられた突出部３６より、固定子の半径方向（図９に示す矢印Ｚ）内側であって、突出部３６と接する位置に設けられる。係止部４２及び突出部３６は、ティース部２８の先端側に設けられることによって、ティース部の嵌挿荷重の高い区間を短縮することができる。
【００３５】
図９に示す突出部３６の頂面間の距離Ｌ３は、係止部４２より固定子の半径方向内側にあるティース部２８の幅Ｌ４より小さくすることが好ましい。これにより、突出部３６がティース部２８に係止される際に、インシュレータ２４に与えられる嵌挿荷重の開放時の節度感を作業者等が認識することが可能となり、インシュレータ２４の組付けミスを防ぐことができる。  
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態に係る固定子の構成の一例を説明する。
【００３７】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式斜視図である。図１０に示すように、固定子４４は、固定子コア２０と、コイル２２と、インシュレータ４６とを備える。なお、図１０に示す固定子４４において、図３に示す固定子１０と同様の構成については同一の符号を付している。
【００３８】
図１１は、本発明の他の実施形態のインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。図１１に示すように、インシュレータ４６は、嵌挿孔３０と収容部３２と鍔部３４と突出部３６ａ，３６ｂとを有する。収容部３２、嵌挿孔３０、鍔部３４は、上記と同様である。
【００３９】
図１２は、図１１のＡ−Ａ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図であり、図１３は、図１１のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。図１２及び１３に示すように、突出部３６ａ，３６ｂは、ティース部２８側のインシュレータ４６の全ての側面に、ティース部２８と当接する突出部が設けられ、インシュレータ４６の嵌挿方向に直行する方向において、側面の一部にのみ設けられる。ここでいう側面の一部とは、上記説明した通りである。
【００４０】
本実施形態の突出部は、対向する一対の突出部（３６ａ，３６ｂ）のうち少なくともいずれか一対の突出部が、上記説明したティース部の係止部によって係止され、対向する一対の突出部（３６ａ，３６ｂ）のうち、少なくともいずれか一対の突出部の頂面間の距離が、ティース部の厚みより小さいものである。本実施形態では、例えば、図１２に示す固定子の周方向（図１２に示す矢印Ｘ）に対して向い合う一対の側面３８に設けられる突出部３６ａが、ティース部２８の係止部４２（例えば図９参照）によって係止されている。また、図１３に示す固定子の軸方向（図１３に示す矢印Ｙ）に対して向い合う一対の側面４０（４０ｃ，４０ｄ）に設けられる突出部３６ｂの頂面間の距離が、嵌挿されるティース部２８の厚みより小さいものである。これを例として以下説明するが、これに限定されるものではなく、突出部３６ａ，３６ｂが逆であってもよいし、突出部３６ａ，３６ｂいずれもティース部２８の係止部４２によって係止され、突出部３６ａ，３６ｂいずれの頂面間の距離が、ティース部２８の厚みより小さいものであってもよい。
【００４１】
上記でも説明したように、固定子の周方向に対して向い合うインシュレータの一対の側面に設けられる突出部３６ａは、例えば、図９に示すように、ティース部２８に設けられた係止部４２によって、係止される。
【００４２】
図１４は、ティース部をインシュレータに嵌挿させる前の状態を示すインシュレータ及びティース部の模式断面図である。図１４に示すように、固定子の軸方向に対して向い合うインシュレータ４６の一対の側面４０（４０ｃ，４０ｄ）に設けられる突出部３６ｂの頂面間の距離Ｌ１は、突出部３６ｂ間のティース部２８の厚みＬ２より小さいものである。突出部３６ｂの頂面間の距離Ｌ１をティース部２８の厚みＬ２より小さくすることによって、ティース部２８に、押力（本実施形態では、固定子１０の軸方向への押力）が付与され、ティース部（例えば、開放状態の積層電磁鋼板）を加圧密着させることになり、インシュレータ４６において、固定子１０の軸方向（図１４に示す矢印Ｙ）の組付けガタを抑制することができる。さらに、突出部３６ｂは、インシュレータ４６の側面の一部に設けられているため、ティース部２８を嵌挿させる際にインシュレータ４６に掛かる嵌挿荷重を低減させることができる。したがって、本実施形態の突出部３６ａ，３６ｂ及び係止部４２を設けることによって、組付けガタを抑制することができる。また、組付けガタを抑制することができれば、組付けガタを考慮したスペースの確保が不要となり、モータの小型化が可能となる。
【００４３】
インシュレータ（及び突出部）を構成する材料としては、非磁性及び絶縁性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン等の樹脂等を用いることができるが、樹脂選定、形状設計等は特に制限されるものではない。
【００４４】
本実施形態に用いられるコイル２２は、通常の巻線（巻線の断面形状が円形である）、平角線（巻線の断面形状が四角形）等が巻回されたものである。通常の巻線、平角線等の材質は、銅等を使用することができる。
【００４５】
本実施形態に用いられる固定子コア２０は、環状のヨーク部及びティース部が一体成形されたものでも、複数個に分割された分割固定子コアを環状に配置したものでも特に制限されるものではない。分割固定子コアを環状に配置して固定子コアを得る場合には、ヨーク部の外周面に、非磁性リングを設け、焼きばめすることによって、得られる。
【００４６】
本実施形態に用いられるヨーク部２６及びティース部２８は、電磁鋼板を積層した積層体、圧粉磁性材料の成形体等であれば特に制限されるものではない。
【００４７】
本実施形態に用いられる圧粉磁性材料としては、例えば、純Ｆｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｆｅ−Ｃｏ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ系等のＦｅ系金属（合金）の粒子等が挙げられる。
【００４８】
さらに、圧粉磁性材料は、上記粒子等に、シリコン樹脂、フェノール樹脂等の絶縁剤を含有させたものであってもよい。
【００４９】
次に、本実施形態に係る回転電機１の稼動について、図１を用いて説明する。例えば、固定子１０のティース部２８ａに設けられたコイル（不図示）に電流を流すことによって、ティース部２８ａに直近の永久磁石１８ａからティース部２８ａ内へ磁束が流れ、永久磁石１８ａがティース部２８ａに引きつけられる。さらに、別のティース部２８ｂのコイル（不図示）に電流を流すことによって、別のティース部２８ｂに直近の永久磁石１８ｂがティース部２８ｂに引き付けられる。これを連続的に行うことによって回転子１２が回転し、トルクが発生する。
【００５０】
以上、図１により本実施形態に係る回転電機１について説明したが、回転電機の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、永久磁石が回転子コア内に埋め込まれた埋め込み型モータ等であってもよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る回転電機の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式斜視図である。
【図４】本実施形態のインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。
【図７】本実施形態のインシュレータの構成の他の一例を示す模式斜視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。
【図９】図３に示すＡ−Ａ線を通る切断面における固定子の模式断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る固定子の構成の一例を示す一部模式斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。
【図１２】図９のＡ−Ａ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。
【図１３】図９のＢ−Ｂ線を通る切断面におけるインシュレータの模式断面図である。
【図１４】ティース部をインシュレータに嵌挿させる前の状態を示すインシュレータ及びティース部の模式断面図である。
【図１５】電動機に使用される固定子の構成を示す一部模式平面図である。
【図１６】固定子に用いられる一般的なインシュレータの構成の一例を示す模式斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  回転電機、１０，４４，４８  固定子、１２  回転子、１４  シャフト、１６  回転子コア、１８ａ，１８ｂ  永久磁石、２０，４９  固定子コア、２２，５４  コイル、２４，４６，５６  インシュレータ、２６，５０  ヨーク部、２８，５２  ティース部、３０，５８  嵌挿孔、３２，６０  収容部、３４，６２  鍔部、３６，３６ａ，３６ｂ  突出部、３８，４０，４０ｃ，４０ｄ  側面、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄ  端部、４２  係止部。
【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】
2008263719.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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