(57)【要約】【課題】制御装置単体で検査等を行うことができる取扱いが容易な制御装置一体型回転電機を提供する。【解決手段】回転電機１を制御する制御装置を、回転電機と外部回路とのうちの少なくとも何れか一方に接続される接続部材を備え前記回転電機１に着脱自在に固定されるケース４０と、このケース４０に収容され回転電機１を制御する制御回路を有する制御基板５１とを有する制御装置組体４５として構成し、ケース４０に収容された制御基板５１の制御回路は、制御装置組体４５が回転電機１に搭載される前にケース４０内に於いて予めケースの接続部材に接続されるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機に前記回転電機を制御する制御回路を有する制御装置を搭載するようにした制御装置一体型回転電機であって、前記制御装置は、前記回転電機と外部回路とのうちの少なくとも何れか一方に接続される接続部材を備え前記回転電機に着脱自在に搭載されるケースと、前記ケースに収容され前記制御回路を備えた制御基板とを有する制御装置組体として構成され、前記ケースに収容された前記制御基板の制御回路は、前記制御装置組体が前記回転電機に搭載される前に前記ケース内に於いて予め前記接続部材に接続されていることを特徴とする制御装置一体型回転電機。
【請求項２】
前記ケースは、前記制御基板を収容する基板収容部を有し、前記基板収容部内に前記接続部材の制御基板側接続ターミナルが導出され、前記制御基板収容部外に前記接続部材の外部側接続ターミナルが導出され、前記制御基板側接続ターミナルは前記制御基板の制御回路に予め接続され、前記外部側接続ターミナルは外部回路又は前記回転電機に接続され得るよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項３】
前記制御基板は、前記基板収容部内にその開口部より内側に収容されて固定され、前記制御基板側接続ターミナルは、前記基板収容部内にその開口部より内側に配置され、前記基板収容部は、前記開口部に装着される蓋板により密閉されることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項４】
前記ケースは、前記基板収容部内に前記制御基板を保持する基板保持部を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項５】
前記基板保持部は、前記制御基板側接続ターミナルの保持を兼ねることを特徴とする請求項４に記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項６】
前記ケースは、前記基板収容部外に前記制御装置組体を前記回転電機に搭載する制御装置組体保持部を備えたことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項７】
前記ケースは、前記制御基板を収容する基板収容部と、前記回転電機の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサの少なくとも一部分を保持するセンサ保持部と、前記回転電機の軸方向端部の少なくとも一部分を覆うカバー部とを備え、前記基板収容部と前記センサ保持部と前記カバー部とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項８】
前記基板収容部は、内部に樹脂が充填されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機。
【請求項９】
請求項１に記載の制御装置一体型回転電機の製造方法であって、前記ケースに前記制御基板を収容しその収容した前記制御基板の制御回路と前記接続部材とを接続して前記制御装置組体を構築する第１の工程と、前記構築された制御装置組体を前記回転電機に搭載する第２の工程とを備えたことを特徴とする制御装置一体型回転電機の製造方法。
【請求項１０】
前記回転電機に搭載された前記制御装置組体の前記接続部材を前記回転電機に接続する第３の工程を有することを特徴とする請求項９に記載の制御装置一体型回転電機の製造方法。
【請求項１１】
前記制御装置組体の前回転電機への搭載と前記接続部材の前記回転電機への接続とは、前記回転電機に対する同一の方向から行われることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置一体型回転電機の製造方法。
【請求項１２】
前記第１の工程は、前記制御基板を収容した前記ケース内に樹脂を充填する第４の工程と、前記充填された樹脂を硬化させる第５の工程とを含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の制御装置一体型回転電機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機を駆動制御する制御装置を搭載した制御装置一体型回転電機、及びその制御装置一体型回転電機の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回転電機を駆動制御する制御装置を回転電機に一体に固定した、所謂、制御装置一体型回転電機は周知である。この従来の制御装置一体型回転電機は、回転電機ハウジングの周壁外周面に設けた平坦な台座面上に、回転電機を駆動するための電力スイッチング素子を締結し、その上、即ち回転電機ハウジングの径方向外側に、配線用バスバーを一体化して形成した樹脂成型板部と制御回路が実装されたプリント基板からなる制御基板とを夫々所定間隔を隔てるように重ねて配置し、回転電機ハウジングの周壁外周面と制御基板を収容した樹脂成型板部と蓋板とにより形成された空間内に、ゲル状の樹脂部材を充填して硬化させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来の制御装置一体型回転電機は、回転電機ハウジングの径方向外側に電力用スイッチング素子を固定し、その上に配線用バスバーを一体化した樹脂成型板部と制御回路が実装されたプリント基板とを組付け、次に、回転電機ハウジングと樹脂成形板部とで構成され内部にプリント基板が収納された空間内にゲルを充填して後、蓋板を組付け、その後、この制御装置組体を一体化した回転電機を炉に挿入して制御装置組体に充填したゲルを硬化させることで製造される。
【０００４】
【特許文献１】特許第３７６０８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の制御装置一体型回転電機は、制御装置単体で検査等の取扱いを行うことが困難であり、又、ゲルを硬化させるためには、制御装置組体を一体化した回転電機全体をゲルを硬化させるための所定の温度に加熱する必要があり、回転電機部分の熱容量が大きいため、ゲルを硬化させるための所定の温度に到達するには長時間を要するという課題があった。
【０００６】
この発明は、従来の制御装置一体型回転電機に於ける前記のような課題を解決するためになされたもので、取扱いが容易な制御装置一体型回転電機を提供することを目的とする。
【０００７】
又、この発明は、製造が容易な制御装置一体型回転電機の製造方法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】
【０００８】
この発明による制御装置一体型回転電機は、回転電機に前記回転電機を制御する制御装置を搭載するようにした制御装置一体型回転電機であって、前記制御装置は、前記回転電機と外部回路とのうちの少なくとも何れか一方に接続される接続部材を備え前記回転電機に着脱自在に固定されるケースと、前記ケースに収容され前記制御回路を有する制御基板とを有する制御装置組体として構成され、前記ケースに収容された制御基板の制御回路は、前記制御装置組体が前記回転電機に搭載される前に前記ケース内に於いて予め前記接続部材に接続されているように構成されたものである。
【０００９】
又、この発明による制御装置一体型回転電機の製造方法は、回転電機に搭載され前記回転電機を制御する制御装置が、前記回転電機と外部回路とのうちの少なくとも何れか一方に接続される接続部材を備え前記回転電機に着脱自在に搭載されるケースと、前記ケースに収容され前記制御回路を有する制御基板とを有する制御装置組体として構成され、前記ケースに収容された制御基板の制御回路は、前記制御装置組体が前記回転電機に搭載される前に前記ケース内に於いて予め前記接続部材に接続されるように構成された制御装置一体型回転電機の製造方法であって、前記ケースに前記制御基板を収容しその収容した前記制御基板の制御回路と前記接続部材とを接続して前記制御装置組体を構築する第１の工程と、前記構築された制御装置組体を前記回転電機に搭載する第２の工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明による制御装置一体型回転電機によれば、回転電機に前記回転電機を制御する制御装置を搭載するようにした制御装置一体型回転電機であって、前記制御装置は、前記回転電機と外部回路とのうちの少なくとも何れか一方に接続される接続部材を備え前記回転電機に着脱自在に固定されるケースと、前記ケースに収容され前記制御回路を有する制御基板とを有する制御装置組体として構成され、前記ケースに収容された制御基板の制御回路は、前記制御装置組体が前記回転電機に搭載される前に前記ケース内に於いて予め前記接続部材に接続されているように構成されているので、制御装置組体を単体で検査する等、取扱いが容易となる。又、制御装置組体のケースの樹脂を注入した場合でも、制御装置組体を単体で炉に挿入すればよく、炉が小型でもよく、且つ短時間で樹脂を硬化させることができる。
【００１１】
又、この発明による制御装置一体型回転電機の製造方法によれば、ケースに制御基板を収容しその収容した制御基板の制御回路と接続部材とを接続して制御装置組体を構築する第１の工程と、前記構築された制御装置組体を前記回転電機に搭載する第２の工程とを備えたので、制御装置組体を単体で取り扱うことができ製造が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機を示す断面図、図２は、この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の製造方法を示す説明図、図３は、図１の矢印Ａ方向から見た側面図である。図１乃至図３に於いて、回転電機１は、フロントブラケット１０及びリヤブラケット１１からなる回転電機ハウジング１００を備える。界磁巻線１４を有する回転子１５は、回転電機ハウジング１００に支持用のベアリング７及び８を介して回転自在に配設されたシャフト１３に固定されている。電機子巻線１６ａを有する固定子１６は、回転電機ハウジング１００に固定され、回転子１５の外周部を囲むように配設されている。一対のファン１７は、回転子１５の軸方向の両端面に夫々固定され、又、プーリ１８は、シャフト１３のフロント側の端部に固定されている。
【００１３】
内部に一対のブラシ２０を配設したブラシホルダ１９は、シャフト１３のリヤ側外周面に対向するようにリヤブラケット１１に装着されている。一対のスリップリング２１は、シャフト１３のリヤ側に装着されており、対応する一対のブラシ２０に夫々摺接する。レゾルバ等により構成された回転位置検出センサ２２は、後述の樹脂ケース４０に固定された回転位置検出センサステータ２２ａとシャフト１３のリヤ側端部に固定された回転位置検出センサロータ２２ｂとを備えている。固定子巻線１６ａに交流電力を供給するための固定子電流スイッチング回路部３０は、リヤブラケット１１に圧入されたボルトとナット（図示せず）によりリヤブラケット１１に固定されている。以上のように構成された回転電機１は、プーリ１８及びベルト（図示せず）を介してエンジンの回転軸（図示せず）に連結されている。
【００１４】
制御装置組体４５は、固定子電流スイッチング回路部３０とブラシホルダ１９の軸方向後方側に配置されている。この制御装置組体４５は、樹脂で形成されたケース（以下、樹脂ケースと称する）４０を備え、この樹脂ケース４０は、図３によく示されているように、ほぼ矩形状の基板収容部４０ａと、回転電機１のリヤブラケット１１の軸方向端部の形状に沿うほぼ半円形状のカバー部４０ｈと、回転位置検出センサステータ２２ａを保持するセンサ保持部４０ｉとを備え、樹脂により一体成形されている。樹脂ケース４０の基板収容部４０ａの内部には、基板保持部４０ｆを介して制御回路を備えたプリント基板からなる制御基板５１が固定されている。制御基板５１は、基板収容部４０ａ内にその開口部より内側に収容されて固定されている。更に、樹脂ケース４０のセンサ保持部４０ｉの内部には、回転位置検出センサステータ２２ａ及びこれを覆うセンサカバー５４が装着されている。
【００１５】
蓋板５０は、制御基板５１を保護するためのもので、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａの開口端を密閉するように樹脂ケース４０に装着されている。又、樹脂ケース４０には、外部機器と回転電機の信号の受け渡しをするコネクタ４０ｂと、このコネクタ４０ｂに接続されたコネクタターミナル４１と、固定子回路接続部４０ｃと、この固定子回路接続部４０ｃに接続された固定子電流スイッチング回路接続ターミナル４２と、回転センサ接続部４０ｄと、この回転センサ接続部４０ｄに接続された回転位置検出センサ接続ターミナル４３と、界磁回路接続部４０ｅと、この界磁回路接続部４０ｅに接続された界磁回路接続ターミナル４４とが、夫々インサート成形されている。更に、樹脂ケース４０には、制御装置組体４５を回転電機１に固定するための制御装置組体保持部４０ｇが設けられている。尚、制御基板を保持する基板保持部４０ｆは、コネクタターミナル４１と、固定子電流スイッチング回路接続ターミナル４２と、回転位置検出センサ接続ターミナル４３と、界磁回路接続ターミナル４４とのうちの少なくともいずれかの保持を兼用するようにしてもよい。
【００１６】
コネクタターミナル４１と、固定子電流スイッチング回路接続ターミナル４２と、回転位置検出センサ接続ターミナル４３と、界磁回路接続ターミナル４４とは、樹脂ケース４０に設けられた接続部材の制御基板側接続ターミナルを構成し、外部機器と回転電機の信号の受け渡しをするコネクタ４０ｂと、固定子回路接続部４０ｃと、回転センサ接続部４０ｄと、界磁回路接続部４０ｅとは、樹脂ケース４０に設けられた接続部材の外部側接続ターミナルを構成している。制御基板側接続ターミナルは、ケース４０の基板収容部４０ａ内にその開口部より内側に配置されている。
【００１７】
以上のように構成された実施の形態１による制御装置一体型回転電機は、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ内に制御基板５１を基板保持部４０ｆにネジにより装着すると共に、センサ保持部４０ｉ内に回転位置検出センサステータ２２ａとセンサカバー５４とを装着した後、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ及びセンサ保持部４０ｉにシール材５３を介して蓋板５０を固着して制御装置組体を構築する第１の工程と、構築された制御装置組体４５を、制御装置組体固定ネジ５５により樹脂ケース４０の制御装置組体保持部４０ｇを回転電機１のリヤブラケット１１に固定することで回転電機１に搭載する第２の工程と、固定子回路接続部４０ｃにより固定子電流スイッチング回路制御端子（図示せず）と固定子電流スイッチング回路接続ターミナル４２とを接合し、界磁回路接続部４０ｅにより界磁回路制御端子（図示せず）と界磁回路接続ターミナル４４とを接合し、これらの接合部に防水のための樹脂を塗布する第３の工程とにより製造される。尚、シール材５３が熱硬化性材料の場合は、第１の工程に於いて加熱硬化処理を行ないこれを硬化させる。
【００１８】
第２の工程に於いて、制御装置組体４５を回転電機１に搭載する作業は、回転電機１の軸方向のリヤ側端部に対向する方向から行なわれる。又、第３の工程に於いて、固定子回路接続部４０ｃにより固定子電流スイッチング回路制御端子（図示せず）と固定子電流スイッチング回路接続ターミナル４２とを接合し、界磁回路接続部４０ｅにより界磁回路制御端子（図示せず）と界磁回路接続ターミナル４４とを接合し、これらの接合部に防水のための樹脂を塗布する作業は、第２の工程における作業の場合と同様に、回転電機１の軸方向のリヤ側端部に対向する方向から行なわれる。
【００１９】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機によれば、制御装置組体のみで蓋板とケース間にシール材を塗布することが出来るので、取り扱いが簡単である。また、シール材を硬化させるにしても使用する炉が小型の炉で済み、更に、熱容量が小さいので昇温時間がかからないため、硬化工程に要する時間が短くする事が出来る。
【００２０】
又、例えば本構成を採用しない場合、回転電機に反プーリ−側よりケースを取付けた後、制御基板を取付け、その後、部分噴流により基板側接続端子を接続する際、ケースと制御基板を一体に組付けた回転電機を接続端子が地面方向になるように回転させる必要があったり、又は、部分噴流半田付けによる一括接続をせずに、こて半田で個々の端子を接続する時は、端子間の間隔が狭いので作業性が悪い等の課題があるが、この実施の形態１の構成によれば、制御装置組体として単独で取り扱えるので、入出力の多い制御回路への接続が部分噴流半田付けなど多端子を一括して接続する工法を用いることが出来、制御回路と接続部材を容易に接続する事ができる。
【００２１】
更に、制御装置組体として単独で取り扱えるので、制御装置組体の状態で樹脂ケースに一体に成形保持されている外部回路や、回転電機側の接続部材を用い、外部回路、回転機側の接続部材と制御基板との接合状態の検査が容易に出来、リペアが必要な場合でも取り扱いが容易であるため、作業が行ない易いという利点がある。
【００２２】
又、樹脂ケースの基板収容部に基板保持部が設けられており、制御装置組体単体で基板の組み付けが完結出来るので、制御装置組体としての扱いも易しく、後工程への影響がなく有効である。
【００２３】
又、樹脂ケースの基板収容部及びセンサ保持部の外にある制御装置組体保持部により制御装置組体と回転電機とが一体化されるので、制御装置組体を回転電機に組み付けた際に、それぞれの寸法公差等により制御装置組体に生じる応力の制御基板への影響も無く、制御基板の信頼性も向上できる。
【００２４】
更に、発熱の大きい固定子電流スイッチング回路部は、回転電機のリヤブラケット側に固定されており、その制御端子のみが制御装置組体の固定子回路接続部に接続されているので、制御装置組体には回転電機からの熱が伝わり難く、回転電機部分より耐熱性の低い制御回路部には有効である。さらに、制御装置組体に回転電機の振動も伝わりにくいので耐振設計もし易い利点がある。
【００２５】
又、樹脂ケースの基板収容部及びセンサ保持部の開口側側面に蓋板を取り付ける構造としているので、制御装置組体の防水構造を容易に構成することが出来る。又、制御回路と接続部材が予め接続された制御装置組体を回転電機に組付けて一体化すれば良いので、制御装置一体型回転電機の組立て性がきわめて簡単となる。
【００２６】
更に、回転電機に制御装置組体を一体化した後に回転電機側接続ターミナルを接続するため、接続部にストレスがかからないので、接続品質が向上する。又、回転電機の一方向から制御装置組体の組み付け、及び回転電機側接続ターミナルの接続作業をすることが出来、作業性が良好となる。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機を示す断面図、図５は、図４の蓋板５０を取り除いた状態で矢印Ａ方向から見た側面図である。図４及び図５に於いて、この実施の形態２では、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ、及びセンサ保持部４０ｉの内部に、封止樹脂５２を充填したものである。封止樹脂５２は、制御装置組体４５が回転電機１へ組み付けられる前の段階で、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ内の制御基板５１の周辺空間内、及びセンサ保持部４０ｉ内のセンサカバー５４の上面空間内に充填された後、硬化される。尚、封止樹脂５２が熱硬化性樹脂である場合は、基板収容部４０ａ及びセンサ保持部４０ｉの開口部にシール材５３を介して蓋板５０を取り付けた後の段階で、炉内で一括して加熱硬化処理を行う。
その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００２８】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機は、
実施の形態１に於ける第１乃至第３の工程により製造されるが、その第１の工程は、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ内の制御基板５１の周辺空間内、及びセンサ保持部４０ｉ内のセンサカバー５４の上面空間内に封止樹脂を充填する第４の工程と、この封止樹脂５２が熱硬化性樹脂である場合に封止樹脂が充填された制御装置組体４５を炉に挿入して封止樹脂を硬化させる第５の工程を含む。
【００２９】
以上の様に構成されたこの発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機によれば、基板収容部に封止樹脂を充填しているので制御装置組体の剛性が向上し耐振性を向上することが出来、より振動が過酷な環境にて使用することが可能となる。更に、封止樹脂により端子間の絶縁性が向上するので、配線を高密度化することが可能である。更に、制御回路から発生する熱を樹脂ケースへ伝え易く出来るので、制御基板の冷却性が向上し、より高温雰囲気での使用が可能となる。更に、封止樹脂により制御回路および配線部分を防水することも可能であり、制御回路が収容された基板収容部の密閉するための蓋板５０を削除することが可能である。
【００３０】
又、制御装置組体単体の段階で樹脂封止されているので、制御装置組体を回転電機に組付ける工程では既に基板保護が出来ている状態であり、取り扱いが容易であり、作業性が向上する。
【００３１】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機の断面図、図７は図５の蓋板５０を取り除いた状態で矢印Ａ方向から見た側面図である。図６及び図７に於いて、この実施の形態３では、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ内に実施の形態１及び２では設けられていた基板保持部４０ｆを削除し、基板収容部４０ａに充填された封止樹脂５２により制御基盤５１を保持させるようにしたものである。封止樹脂５２は、制御装置組体４５が回転電機１へ組み付けられる前の段階で、樹脂ケース４０の基板収容部４０ａ内の制御基板５１の周辺空間内、及びセンサ保持部４０ｉ内のセンサカバー５４の上面空間内に充填された後、硬化される。尚、封止樹脂５２が熱硬化性樹脂である場合は、基板収容部４０ａ及びセンサ保持部４０ｉの開口部にシール材５３を介して蓋板５０を取り付けた後の段階で、炉内で一括して加熱硬化処理を行う。制御基板５１は、硬化した封止樹脂５２により所定の位置に保持される。
その他の構成、及び製造の方法は、実施の形態２の場合と同様である。
【００３２】
以上のように構成されたこの発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機によれば、制御基板保持のためだけの基板保持部が不要であり、基板保持のためのネジ締め工程を削除することが出来るので工程を簡素化出来る。また、制御基板に基板保持のための面積が不要となるので、その分基板の小型化に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による制御装置一体型回転電機の製造方法を示す説明図である。
【図３】図１の矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による制御装置一体型回転電機を示す断面図である。
【図５】図４の蓋板５０を取り除いた状態で矢印Ａ方向から見た側面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による制御装置一体型回転電機を示す断面図である。
【図７】図６の蓋板５０を取り除いた状態で矢印Ａ方向から見た側面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    回転電機
７、８    ベアリング
１０    フロントブラケット
１１    リヤブラケット
１３    シャフト
１４    界磁巻線
１５    回転子
１６    固定子
１６ａ    電機子巻線
１７    ファン
１８    プーリ
１９    ブラシホルダ
２０    ブラシ
２１    スリップリング
２２    回転位置検出センサ
２２ａ    回転位置検出センサステータ
２２ｂ    回転位置検出センサロータ
３０    固定子電流スイッチング回路部
３１    界磁回路部
４０    樹脂ケース
４０ａ    基板収容部
４０ｂ    コネクタ
４０ｃ    固定子回路接続部
４０ｄ    回転センサ接続部
４０ｅ    界磁回路接続部
４０ｆ    基板保持部
４０ｇ    制御装置組体保持部
４０ｈ    カバー部
４０ｉ    センサ保持部
４１    コネクタターミナル
４２    固定子電流スイッチング回路接続ターミナル
４３    回転位置検出センサ接続ターミナル
４４    界磁回路接続ターミナル
４５    制御装置組体
５０    蓋板
５１    制御基板
５２    封止樹脂
５３    シール材
５４    回転位置検出センサカバー
５５    制御装置組体固定ネジ
【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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