(57)【要約】【課題】玉軸受８ａにより支持する駆動軸が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すると共に、異音の発生を抑える。【解決手段】外輪１３の内周面に形成した外輪軌道１２ａの曲率半径をＲｅとし、内輪１１の外周面に形成した内輪軌道１０ａの曲率半径をＲｉとし、各玉１４の直径をＤａとした場合に、Ｒｅ≧Ｒｉで、且つ、Ｒｉ／Ｄａ≧０．５１５を満たす様に規制する。これら各玉１４を保持する保持器３２を、合成樹脂を射出成形する事により、主部３５の片面に複数の弾性片３７を設けた構造とする。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に深溝型の内輪軌道を有し、使用時にオイルポンプの駆動軸に外嵌固定される内輪と、内周面に深溝型の外輪軌道を有し、使用時にこのオイルポンプのケーシングに内嵌固定される外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉と、これら各玉を保持する保持器とを備えたオイルポンプ用玉軸受に於いて、上記外輪軌道の曲率半径をＲｅ、上記内輪軌道の曲率半径をＲｉ、上記各玉の直径をＤａとした場合に、Ｒｅ≧Ｒｉで、且つ、Ｒｉ／Ｄａ≧０．５１５を満たしており、且つ、上記保持器が弾性材製である事を特徴とするオイルポンプ用玉軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車のパワーステアリング装置に組み込まれて、このパワーステアリング装置の補助動力源となる油圧を発生させる為のオイルポンプに組み込み、ケーシングに対し駆動軸を回転自在に支持する為のオイルポンプ用玉軸受の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のパワーステアリング装置は、油圧又は電力を補助駆動源として、運転者がステアリングを操作する際に要する力を軽減する。この補助駆動源のうちの油圧を発生させる為に、従来から各種のオイルポンプが使用されている。
【０００３】
図４〜５は、この様に従来から使用されているオイルポンプのうち、複数枚のベーンを使用するベーンポンプの１例を示している。このベーンポンプは、ケーシング１と、このケーシング１に回転自在に支持した駆動軸２とを備える。このうちのケーシング１は、有底円筒状に形成したケーシング本体３を、１対の端板４ａ、４ｂにより軸方向両側から挟持した状態で、これら各部材３、４ａ、４ｂ同士を複数本のボルト２０により結合固定して成る。又、上記ケーシング本体３の外周面に、吸入口５の上流端と吐出口６の下流端とを、それぞれ開口させている。
【０００４】
又、このケーシング本体３の底板部３３の中心部と、上記１対の端板４ａ、４ｂのうち、この底板部３３側の一方（図４の左方）の端板４ａの中心部とに、それぞれ通孔３０、３１を形成しており、これら各通孔３０、３１に前記駆動軸２を挿通している。そして、上記底板部３３に設けた通孔３０の内周面とこの駆動軸２の中間部外周面との間に、玉軸受８を設けている。又、この駆動軸２の一端部（図４の右端部）を、上記１対の端板４ａ、４ｂのうちの他方（図４の左方）の端板４ｂの中心部に設けた凹孔１９内に挿入しており、この凹孔１９内に挿入した上記駆動軸２の一端部外周面と、この凹孔１９の内周面との間に、滑り軸受９を設けている。そして、この滑り軸受９と上記玉軸受８とにより、上記ケーシング１に対し上記駆動軸２を、回転自在に支持している。
【０００５】
又、上記玉軸受８は、図６に詳示する様に、外周面に深溝型の内輪軌道１０を有する内輪１１と、内周面に深溝型の外輪軌道１２を有する外輪１３と、これら内輪軌道１０と外輪軌道１２との間に転動自在に設けられた複数個の玉１４と、これら各玉１４を保持する保持器１５とを備える。このうちの保持器１５は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれが鋼板製で、全周に亙って波形に形成した１対の円環状の素子１６、１６を、それぞれの片面の円周方向複数個所同士を突き合わせた状態で互いに結合する事により造っている。そして、上記保持器１５の円周方向複数個所に、上記各玉１４をそれぞれ１個ずつ保持する為のポケット１７を設けている。又、これら各玉１４の直径Ｄａに対する上記内輪軌道１０の曲率半径Ｒｉの比Ｒｉ／Ｄａを、０．５０５以上で０．５１５未満としている（０．５０５≦Ｒｉ／Ｄａ＜０．５１５）。
【０００６】
又、上記外輪１３の両端部内周面に１対のシールリング１８ａ、１８ｂの外周縁部を係止すると共に、これら各シールリング１８ａ、１８ｂの内周縁を上記内輪１１の両端部外周面に、摺接若しくは微小隙間３９を介して近接対向させている。この様な玉軸受８は、上記駆動軸２の中間部に上記内輪１１を、締り嵌め等により外嵌固定すると共に、上記ケーシング本体３の底板部３３に設けた通孔３０に上記外輪１３を、やはり締り嵌め等により内嵌固定している。尚、上記各シールリング１８ａ、１８ｂは、各玉１４を設置した空間内に塵芥等の異物が侵入するのを防止すると共に、玉軸受８の内部に封入したグリースが外部に漏れ出すのを防止する役目を果たす。又、図示の例の場合には、上記１対のシールリング１８ａ、１８ｂのうちの片側（図４、６の右側）のシールリング１８ｂの内周縁を、上記内輪１１の一端部（図４、６の右端部）外周面から離隔させているが、この内周縁を、他側（図４、６の左側）のシールリング１８ａと同様に、この内輪１１の一端部外周面に摺接させ、玉軸受８の軸方向両端部に接触シール構造を設ける事もできる。
【０００７】
一方、上記ケーシング本体３の内側に、内周面に略楕円状のカム面７を有するカムリング２９を内嵌固定している。又、前記駆動軸２の中間部外周面で、このカムリング２９の内側に位置する部分に、ロータ２１を外嵌している。そして、このロータ２１の内周面と上記駆動軸２の外周面とをスプライン係合させる事により、このロータ２１をこの駆動軸２と共に回転自在としている。又、このロータ２１の外周面の円周方向複数個所に、このロータ２１の径方向に凹入する凹溝２２、２２を、それぞれ形成しており、これら各凹溝２２、２２に板状のベーン２３、２３を、それぞれロータ２１の径方向に関する変位自在に嵌装している。又、上記カムリング２９の内周面に形成したカム面７と、上記ロータ２１の外周面との間の径方向反対側２個所位置に、円周方向両端に向かう程容積が減少する断面円弧状の空間２４、２４を、それぞれ設けている。
【０００８】
又、上記ケーシング本体３の一部に、それぞれが１対ずつの吸入通路２５ａ、２５ｂと吐出通路２６ａ、２６ｂとを設けている。このうち、各吸入通路２５ａ、２５ｂの上流端は、前記吸入口５の下流端に通じさせている。これに対して、上記各吐出通路２６ａ、２６ｂの下流端は、前記吐出口６の上流端に通じさせている。又、上記各吸入通路２５ａ、２５ｂの下流端と、上記各吐出通路２６ａ、２６ｂの上流端とを、それぞれ上記空間２４、２４の一部に通じさせている。更に、図示の例の場合には、上記各凹溝２２、２２の内側で、上記各ベーン２３、２３の内径側面に対向する部分に、上記各吐出通路２６ａ、２６ｂの一部を通じさせている。この構成により、上記各ベーン２３、２３の内径側面に、これら各ベーン２３、２３を外径側に変位させる方向の油圧が作用する。又、上記ケーシング本体３の底板部３３に設けた通孔３０の内周面で、前記玉軸受８よりもロータ２１寄りの部分にシールリング３４を設けて、この通孔３０の周辺部に送り込まれた油がこの通孔３０を通じて外部に漏れ出すのを防止している。
【０００９】
一方、前記駆動軸２の他端部（図４の左端部）で前記ケーシング１外に突出した部分に、従動プーリ２７を固定している。エンジンの組み付け状態では、この従動プーリ２７に無端ベルトを掛け渡し、エンジンのクランクシャフトにより、上記駆動軸２を回転駆動する。
【００１０】
上述の様に構成するベーンポンプの場合、駆動軸２の回転に伴って、ロータ２１が、図５の時計方向に回転すると、各ベーン２３、２３に作用する遠心力と油圧とにより、これら各ベーン２３、２３がカム面５に押し付けられつつ、各凹溝２２、２２内を変位する。この為、上記ロータ２１の外周面と、カム面７と、隣り合うベーン２３、２３の側面とで囲まれる空間のうち、各吸入通路２５ａ、２５ｂの下流端に通じる２個の空間で容積が大きくなるのと同時に、各吐出通路２６ａ、２６ｂの上流端に通じる別の２個の空間で容積が小さくなる。この結果、吸入口５を通じて内部に吸入された油が、吐出口６を通じて外部に吐出される。
【００１１】
尚、図示の例の場合には、１対の端板４ａ、４ｂのうちの他方の端板４ｂに設けた凹孔１９の内周面と、駆動軸２の一端部外周面との間に、滑り軸受９を設けているが、この滑り軸受９の代わりにニードル軸受を使用する場合もある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の様なベーンポンプの場合、ケーシング１に対し駆動軸２を回転自在に支持する為に、玉軸受８と、滑り軸受９（又はニードル軸受）とを使用している。但し、滑り軸受９又はニードル軸受をベーンポンプに組み込んだ状態で、この滑り軸受９又はニードル軸受のラジアル隙間を、上記玉軸受８のラジアル隙間と同等に小さくする事は、構造上難しい。この為、上記滑り軸受９又はニードル軸受のラジアル隙間は、一般的に、上記玉軸受９のラジアル隙間の最大値に対して、３〜６倍程度大きくなっている。例えば、玉軸受８のラジアル隙間が０〜１５μｍ程度である場合には、滑り軸受９又はニードル軸受のラジアル隙間は、約４５〜１００μｍ程度になっている。
【００１３】
更に、上述したベーンポンプの場合、従動プーリ２７に掛け渡した無端ベルトからこの従動プーリ２７に大きな張力が加わったり、駆動軸２の一部に、円周方向に関して不均一に油圧が作用する為、この駆動軸２の軸方向に離れた位置に、径方向に関する複雑な力が作用する。
【００１４】
この結果、使用時に、上記駆動軸２が振れ回り運動し易い状態となる。特に、ベーンポンプの構成各部品の寸法誤差や組み付け誤差が大きくなった場合には、この駆動軸２が、更に振れ回り運動し易い状態となる。そして、この様な理由で、駆動軸２が振れ回り運動した場合には、次の▲１▼〜▲２▼に述べる様な不都合が生じる。
【００１５】
▲１▼　玉軸受８を構成する各玉１４が、内輪、外輪各軌道１０、１２上を、蛇行しつつ転動する為、これら各玉１４の転動面と内輪、外輪各軌道１０、１２との接触部に形成される接触楕円が、これら各軌道輪１０、１２からはみ出し易くなる。言い換えれば、内輪１１の外周面及び外輪１３の内周面の両端部にそれぞれ設けた肩部２８ａ、２８ｂに、上記各玉１４の転動面が乗り上げ易くなる。この様な状態では、これら各玉１４の転動面に、エッジロードに基づく過大面圧が加わる為、玉軸受８の寿命を十分に確保する事が難しくなる。特に、ベーンポンプをパワーステアリング装置用として使用する場合には、内部で８ＭＰａ程度の高い油圧を発生させる為、この高い油圧が、駆動軸２の一部（図４の右端面）に軸方向に加わる可能性がある。この様に、駆動軸２の軸方向に高い油圧が加わった場合には、この駆動軸２が軸方向に大きな力で押されて、上記玉軸受８に過大なアキシアル荷重が加わる。この場合には、玉軸受８の寿命を十分に確保する事が、更に難しくなる。
【００１６】
▲２▼　駆動軸２が振れ回り運動する事により、上記玉軸受８を構成する各玉１４から鋼板製の保持器１５の一部に無理な力が加わり、この保持器１５に破損を生じ易くなる。
【００１７】
又、玉軸受８の内部空間の容積が小さい為、十分量のグリースを内部に封入する事が難しい。この為、使用時に潤滑不足を生じて、異音や、軸受ロックと呼ばれる回転不能状態を、早期に生じ易い。
本発明のオイルポンプ用玉軸受は、上述の様な事情に鑑みて、玉軸受により支持する駆動軸が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すると共に、異音の発生を抑えるべく発明したものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のオイルポンプ用玉軸受は、前述の図４〜６に示した従来構造と同様に、外周面に深溝型の内輪軌道を有し、使用時にオイルポンプの駆動軸に外嵌固定される内輪と、内周面に深溝型の外輪軌道を有し、使用時にこのオイルポンプのケーシングに内嵌固定される外輪と、これら内輪軌道と外輪軌道との間に転動自在に設けられた複数個の玉と、これら各玉を保持する保持器とを備える。
【００１９】
特に、本発明のオイルポンプ用玉軸受に於いては、上記外輪軌道の曲率半径をＲｅ、上記内輪軌道の曲率半径をＲｉ、上記各玉の直径をＤａとした場合に、Ｒｅ≧Ｒｉで、且つ、Ｒｉ／Ｄａ≧０．５１５を満たしており、且つ、上記保持器が、合成樹脂等の弾性材製である。更に、好ましくは、Ｒｉ／Ｄａ≧０．５２０を満たす様にする。
【００２０】
【作用】
上述の様に構成する本発明のオイルポンプ用玉軸受の場合、各玉の直径Ｄａに対する内輪軌道の曲率半径Ｒｉの比Ｒｉ／Ｄａを、従来構造の場合よりも大きくすると共に、外輪軌道の曲率半径Ｒｅをこの内輪軌道の曲率半径Ｒｉ以上としている（Ｒｅ≧Ｒｉ）。この為、玉軸受により支持する駆動軸が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、内輪及び外輪の肩部に各玉の転動面が乗り上げにくくなると共に、内、外輪各軌道からこれら各玉の転動面に過大な面圧が作用しにくくなり、耐久性を十分に確保できる。
【００２１】
又、本発明の場合には、内輪、外輪各軌道と各玉の転動面との間にグリースを供給し易くなり、潤滑不良や異音を生じにくくできる。しかも、本発明の場合には、保持器を合成樹脂等の弾性材製としている為、内部空間の容積を大きくできる構造を実現し易くなる。この為、十分量のグリースを封入し易くでき、潤滑不良や異音を、より生じにくくできる。
【００２２】
更に、本発明の場合には、保持器を弾性材製としている為、この保持器が弾性変形し易くなり、この保持器に破損を生じにくくできる。この結果、本発明のオイルポンプ用玉軸受によれば、玉軸受により支持する駆動軸が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すると共に、異音の発生を抑える事ができる。又、上記保持器を合成樹脂製とした場合には、この保持器を安価に造り易くなる。更に、好ましい構成によれば、耐久性をより向上できると共に、異音の発生をより抑える事ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本発明のオイルポンプ用玉軸受である、玉軸受８ａの特徴は、内輪１１の外周面に形成した内輪軌道１０ａと、外輪１３の内周面に形成した外輪軌道１２ａとの曲率半径Ｒｉ、Ｒｅを、各玉１４の直径Ｄａとの関係で規制すると共に、保持器３２の構造を工夫した点にある。上記玉軸受８ａのその他の部分の構造は、前述の図４〜６に示した従来構造の場合と同様である為、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００２４】
本発明の場合、玉軸受８ａを構成する保持器３２を、弾性材である合成樹脂により造っている。即ち、この保持器３２は、冠型保持器と呼ばれるもので、ポリイミド等の合成樹脂を射出成形する事により、図３に詳示する様に、全体を一体に造っている。この保持器３２は、円環状の主部３５と、この主部３５の軸方向片面に等間隔に設けられた複数のポケット３６、３６とを備える。これら各ポケット３６、３６は、上記主部３５の片面に互いに間隔をあけて配置した１対ずつの弾性片３７、３７と、上記主部３５の片面でこれら１対ずつの弾性片３７、３７の間部分に設けた凹面部３８とから構成している。この様に構成する各ポケット３６、３６の内面は、その全体を単一の曲率半径を有する球状凹面としている。又、この球状凹面の曲率半径は、上記各玉１４（図１、２）の転動面の曲率半径（Ｄａ／２）よりも僅かに大きくしている。
【００２５】
そして、上記各玉１４を、上記各ポケット３６、３６を構成する１対ずつの弾性片３７、３７の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、これら１対の弾性片３７、３７の間に押し込んでいる。上記保持器３２は、この様にして上記各ポケット３６、３６内に玉１４を１個ずつ抱き込む事により、これら各玉１４を転動自在に保持している。
【００２６】
又、本発明の場合には、上記各玉１４の直径Ｄａ（図１）に対する前記内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉ（図１）の比Ｒｉ／Ｄａを、０．５１５以上（Ｒｉ／Ｄａ≧０．５１５）で、好ましくは０．５２０以上（Ｒｉ／Ｄａ≧０．５２０）と、前述した従来構造の場合よりも大きくしている。尚、上記比Ｒｉ／Ｄａの上限値は転がり接触部の面圧との関係で規制し、約０．５６以下とする。又、上記各玉１４の直径Ｄａに対する前記外輪軌道１２ａの曲率半径Ｒｅの比Ｒｅ／Ｄａも、同様に約０．５６以下とする。又、この曲率半径Ｒｅは、上記内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉ以上としている。例えば、上記比Ｒｉ／Ｄａを、０．５２０とすると共に、上記各玉１４の直径Ｄａに対する上記外輪軌道１２ａの曲率半径Ｒｅの比Ｒｅ／Ｄａを、０．５４０とする。尚、図２に示した鎖線部分は、前述の図４〜６に示した従来の玉軸受８での内輪軌道１０を表している。上述の様に、各玉１４の直径Ｄａに対する内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉの比Ｒｉ／Ｄａを従来構造の場合よりも大きくする為には、例えば、従来品の玉軸受８での内輪軌道１０に研削加工を施す事により不要な材料を除去して、上記内輪軌道１０ａを、所定の形状及び寸法に形成する。又、玉軸受８ａの内部には、グリースを封入している。
【００２７】
上述の様に構成する玉軸受８ａの使用時には、前述した従来構造の場合と同様に、オイルポンプのケーシング本体３の底板部３３に設けた通孔３０（図４参照）に外輪１３を、締り嵌め等により内嵌固定すると共に、駆動軸２（図４、５参照）の中間部に内輪１１を、やはり締り嵌め等により外嵌固定する。又、上記ケーシング本体３に結合固定した１対の端板４ａ、４ｂのうち、他方の端板４ｂに設けた凹孔１９の内周面と、上記駆動軸２の一端部外周面との間に、滑り軸受９或はニードル軸受（図４参照）を設ける。この為、本例のオイルポンプ用玉軸受は、使用時に、上記駆動軸２が振れ回り運動し易い状態となる。
【００２８】
上述の様に構成する本発明のオイルポンプ用玉軸受の場合、各玉１４の直径Ｄａに対する内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉの比Ｒｉ／Ｄａを、従来構造の場合よりも大きくすると共に、外輪軌道１２ａの曲率半径Ｒｅをこの内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉ以上としている（Ｒｅ≧Ｒｉ）。この為、本例の場合の様に、玉軸受８ａにより支持する駆動軸２が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、内輪１１及び外輪１３の肩部２８ａ、２８ｂに各玉１４の転動面が乗り上げにくくなって、内、外輪各軌道１０ａ、１２ａの縁部からこれら各玉１４の転動面に、エッジロードに基づく過大な面圧が作用しにくくなり、耐久性を十分に確保できる。
【００２９】
又、本発明の場合には、上記内輪、外輪各軌道１０ａ、１２ａと各玉１４の転動面との間の隙間が大きくなる為、この隙間内にグリースを供給し易くなり、潤滑不良や異音を生じにくくできる。しかも、本発明の場合には、保持器３２を、弾性材である合成樹脂により造っている為、玉軸受８ａの内部空間の容積を大きくできる構造を実現し易くなる。即ち、保持器３２を弾性材により造った場合には、前述の図４〜６に示した従来構造の様に鋼板製とする場合と異なり、保持器の一部を各玉１４の両側に設けた構造とする必要がなくなる。即ち、保持器３２を弾性材により造った場合には、本例の場合の様に、各玉１４の軸方向片側（図１の右側）にのみ主部３５を設けた、冠型の構造とする事ができる。この様な本例の場合でも、保持器３２の一部に設けた弾性片３７、３７の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げて、各玉１４を押し込む事により、各ポケット３６内に玉１４を保持させる事が、容易に行なえる。この為、本発明の場合には、玉軸受８ａの内部空間の容積を大きくでき、十分量のグリースを封入し易くできる。従って、潤滑不良や異音を、より生じにくくできる。
【００３０】
又、本発明の場合には、保持器３２を弾性材製の冠型保持器としている為、この保持器３２が弾性変形し易くなり、この保持器３２に破損を生じにくくできる。この結果、本発明のオイルポンプ用玉軸受によれば、玉軸受８ａにより支持する駆動軸２が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すると共に、異音の発生を抑える事ができる。特に、本例の場合には、上記各玉１４の直径Ｄａに対する前記内輪軌道１０ａの曲率半径Ｒｉの比Ｒｉ／Ｄａを、０．５２０としている為、耐久性をより向上できると共に、異音の発生をより抑える事ができる。又、本例の場合には、上記保持器３２を合成樹脂製としている為、この保持器３２を安価に造る事が容易に行なえる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明のオイルポンプ用玉軸受は、以上に述べた通り構成され作用するので、玉軸受により支持する駆動軸が振れ回り運動し易い状態で使用する場合でも、耐久性を十分に確保すると共に、異音の発生を抑える事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。
【図２】図１から玉及び内輪のみを取り出して示す部分拡大断面図。
【図３】保持器の斜視図。
【図４】本発明の対象となるオイルポンプ用玉軸受を組み込んだベーンポンプの１例を示す、図５のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｏ−Ｄ−Ｅ−Ｆ断面図。
【図５】図４のＧ−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌ断面図。
【図６】一部を省略して示す、図４のＭ部拡大図。
【符号の説明】
１　　ケーシング
２　　駆動軸
３　　ケーシング本体
４ａ、４ｂ　端板
５　　吸入口
６　　吐出口
７　　カム面
８、８ａ　玉軸受
９　　滑り軸受
１０、１０ａ　内輪軌道
１１　　内輪
１２　　外輪軌道
１３　　外輪
１４　　玉
１５　　保持器
１６　　素子
１７　　ポケット
１８ａ、１８ｂ　シールリング
１９　　凹孔
２０　　ボルト
２１　　ロータ
２２　　凹溝
２３　　ベーン
２４　　空間
２５ａ、２５ｂ　吸入通路
２６ａ、２６ｂ　吐出通路
２７　　従動プーリ
２８ａ、２８ｂ　肩部
２９　　カムリング
３０　　通孔
３１　　通孔
３２　　保持器
３３　　底板部
３４　　シールリング
３５　　主部
３６　　ポケット
３７　　弾性片
３８　　凹面部
３９　　微小隙間
【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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