(57)【要約】【課題】永久磁石１０の抜け出しを防止すること。【解決手段】複数の挿入穴１８が形成された磁性板１４を積層してなる磁性板積層体６と、その両端面の外側に重合して配置されかつ複数の貫通穴２２が形成された移動規制板８と、挿入穴２２内に挿入された永久磁石１０とを備えた回転機のロータ２。移動規制板８及び磁性板積層体６には複数の貫通穴２０が形成され、移動規制板８の両外側面及び永久磁石１０の各々の両端面は溶融可能な非磁性材の層１２により覆われている。貫通穴２０及び２２の各々は該非磁性材により層１２の各々と一体となるよう充填され、移動規制板８の各々の貫通穴２２の横断面積は、永久磁石１０の横断面積よりもそれぞれ小さく形成される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を挿入するための複数の挿入穴が形成された磁性板を積層してなる磁性板積層体と、磁性板積層体の軸方向一端面の外側に重合して配置されかつ該挿入穴の各々と整合する位置に貫通穴が形成されて永久磁石の移動を規制する少なくとも１個の移動規制板と、磁性板積層体の該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石とを備え、移動規制板及び磁性板積層体には、移動規制板の軸方向外側面と磁性板積層体の軸方向他端面との間を延在する複数の空間部が形成され、移動規制板の軸方向外側面と磁性板積層体の軸方向他端面及び永久磁石の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材の層により覆われ、該空間部及び該貫通穴の各々は該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填され、移動規制板の貫通穴の各々の横断面積は、該貫通穴の各々に隣接する、永久磁石の軸方向一端面の横断面積よりも小さく形成される、
ことを特徴とする回転機のロータ。
【請求項２】
永久磁石を挿入するための複数の挿入穴が形成された磁性板を積層してなる磁性板積層体と、磁性板積層体の軸方向両端面の外側に重合して配置されかつ該挿入穴の各々と整合する位置に貫通穴が形成されて永久磁石の移動を規制する少なくとも１個の移動規制板と、磁性板積層体の該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石とを備え、移動規制板及び磁性板積層体には、磁性板積層体を通って移動規制板の軸方向両外側面間を延在する複数の空間部が形成され、移動規制板の軸方向両外側面及び永久磁石の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材の層により覆われ、該空間部及び該貫通穴の各々は該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填され、移動規制板の貫通穴の各々の横断面積は、該貫通穴の各々に隣接する、永久磁石の軸方向両端面の横断面積よりもそれぞれ小さく形成される、
ことを特徴とする回転機のロータ。
【請求項３】
永久磁石の各々は、磁性板積層体の該挿入穴内に隙間をおいて挿入され、永久磁石の各々と該挿入穴との間の隙間の少なくとも一部領域には該非磁性材が充填される、請求項１又は請求項２記載の回転機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機又は電動機である回転機のロータ、更に詳しくは、ダイキャストにより一体成形可能である回転機のロータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダイキャストにより一体成形可能である回転機のロータは、本出願人であるいすゞ自動車株式会社によりすでに提案されている。いすゞ自動車株式会社により提案されている上記形態の回転機のロータの一つの典型例は、それぞれ複数の、溶融可能な非磁性材を充填するための充填穴（空洞）及び永久磁石を挿入するための挿入穴（貫通穴）が形成された磁性板を積層してなる磁性板積層体（磁性体）と、該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石とを備えている。該充填穴及び該挿入穴の各々は磁性板積層体の軸方向に延在する。磁性板積層体には回転軸が装着されている。磁性板積層体と永久磁石の各々の軸方向両端面は該非磁性材の層により覆われ、該充填穴の各々は該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填されている（特許文献１参照）。
【０００３】
例えばアルミニウムから構成することができる非磁性材は、ダイキャストにより、回転軸、磁性板積層体及び永久磁石の各々を、磁性板積層体の半径方向外側面を除き、実質的に一体に鋳込むことができる。上記ダイキャストにおいて、溶融したアルミニウムを鋳型内に流し込んで所定の圧力を付加した際、磁性板積層体の該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石の軸方向の一端面と他端面とに作用する圧力の差により、１個以上の永久磁石が該挿入穴から抜け出すおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７１７０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ダイキャストによる成形時において、磁性板積層体の挿入穴に挿入された全ての永久磁石の抜け出しを確実に防止することができる、新規な回転機のロータを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一局面によれば、永久磁石を挿入するための複数の挿入穴が形成された磁性板を積層してなる磁性板積層体と、磁性板積層体の軸方向一端面の外側に重合して配置されかつ該挿入穴の各々と整合する位置に貫通穴が形成されて永久磁石の移動を規制する少なくとも１個の移動規制板と、磁性板積層体の該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石とを備え、移動規制板及び磁性板積層体には、移動規制板の軸方向外側面と磁性板積層体の軸方向他端面との間を延在する複数の空間部が形成され、移動規制板の軸方向外側面と磁性板積層体の軸方向他端面及び永久磁石の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材の層により覆われ、該空間部及び該貫通穴の各々は該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填され、移動規制板の貫通穴の各々の横断面積は、該貫通穴の各々に隣接する、永久磁石の軸方向一端面の横断面積よりも小さく形成される、
ことを特徴とする回転機のロータ、が提供される。
本発明の他の局面によれば、永久磁石を挿入するための複数の挿入穴が形成された磁性板を積層してなる磁性板積層体と、磁性板積層体の軸方向両端面の外側に重合して配置されかつ該挿入穴の各々と整合する位置に貫通穴が形成されて永久磁石の移動を規制する少なくとも１個の移動規制板と、磁性板積層体の該挿入穴の各々内に挿入された永久磁石とを備え、移動規制板及び磁性板積層体には、磁性板積層体を通って移動規制板の軸方向両外側面間を延在する複数の空間部が形成され、移動規制板の軸方向両外側面及び永久磁石の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材の層により覆われ、該空間部及び該貫通穴の各々は該非磁性材により該層の各々と一体となるよう充填され、移動規制板の貫通穴の各々の横断面積は、該貫通穴の各々に隣接する、永久磁石の軸方向両端面の横断面積よりもそれぞれ小さく形成される、
ことを特徴とする回転機のロータ、が提供される。
永久磁石の各々は、磁性板積層体の該挿入穴内に隙間をおいて挿入され、永久磁石の各々と該挿入穴との間の隙間の少なくとも一部領域には該非磁性材が充填される、ことが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された回転機のロータの好適な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図６を参照して、発電機又は電動機である回転機に適用されるロータ２は、軸手段を構成する回転軸４が装着された磁性板積層体６と、磁性板積層体の軸方向の一端又は両端、実施形態においては両端の外側に重合して配置されて永久磁石の軸方向の移動を規制する、それぞれ少なくとも１個の移動規制板、実施形態においてはそれぞれ１個の移動規制板８と、複数個（偶数個）の、実施形態においては６個の永久磁石１０と、溶融可能な非磁性材からなる層１２とを備えている。
【０００９】
磁性板積層体６は、相互に実質上同一の構成を有する複数の磁性板１４を積層することにより構成されている。磁性板１４の各々は、電磁鋼板、例えば珪素鋼板から形成される。複数の磁性板を積層することにより構成される磁性板積層体６は、円形の外周面と、磁性板積層体６の軸線に直交する平坦面からなる両端面とを有している。磁性板積層体６の軸心部には取付穴１６が形成され、取付穴１６には回転軸４が嵌合され、相対回転できないように一体的に装着されている。磁性板積層体６には、永久磁石１０を挿入するための、複数個（偶数個）の、実施形態においては６個の挿入穴１８が、相互に周方向に間隔をおいて軸方向に延在するよう形成されている。相互に実質上同じ形状及び大きさを有する挿入穴１８の各々は、比較的細長い矩形状の横断面を有し、磁性板積層体６を軸方向に見て、それぞれ接線方向に直線状に延在して、全体として正６角形の辺の一部をなすような形態で配列されている。磁性板積層体６における挿入穴１８の各々間には、それぞれ空間部、実施形態においては貫通穴２０が形成されている。貫通穴２０の各々は、磁性板積層体６の軸方向一端面と他端面との間を軸方向に延在して貫通するよう形成されている。
【００１０】
磁性板積層体６の挿入穴１８の各々内には、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の永久磁石１０が挿入されている。相互に実質上同じ形状及び大きさを有する永久磁石１０の各々は、比較的細長い矩形状の横断面を有しており、全体としては細長い直方体形状に形成されている。永久磁石１０の各々の横断面は一端から他端まで実質的に一定である。永久磁石１０の各々は、対応する挿入穴１８内に挿入されている。実施形態において、永久磁石１０の各々は、対応する挿入穴１８内に隙間をおいて挿入されている（後述するダイキャスト前の組み付け段階の状態）。永久磁石１０の各々の全長（磁性板積層体６の軸方向における全長）は、磁性板積層体６の軸方向長さ、すなわち磁性板積層体６の両端面間の距離と実質上同じに形成されている。永久磁石１０の各々の磁極面は、永久磁石１０の各々における各面のうち、最大の面積を有する表面及び裏面に形成されている。そして永久磁石１０の各々は、各々の磁極面が実質上半径方向に向けられて、対応する挿入穴１８に挿入される。永久磁石８の各々が、対応する挿入穴１８に挿入された状態で、周方向に隣接する永久磁石１０の各々間における半径方向外側の磁極同士は互いに異極をなし、したがって半径方向内側の磁極同士も互いに異極をなすよう配置される。
【００１１】
磁性板積層体６の軸方向両端面の外側に重合して配置される移動規制板８の各々は、相互に実質的に同じ形状及び大きさを有すると共に磁性板積層体６を構成する磁性板１４と同じ材料から形成されている。移動規制板８の各々には複数個の空間部である貫通穴２０と、複数個の貫通穴２２が形成されている。貫通穴２０の各々は磁性板積層体６の貫通穴２０の各々と整合する位置に形成され、また貫通穴２２の各々は磁性板積層体６の挿入穴１８の各々と整合する位置に形成されている。移動規制板８の各々は、磁性板積層体６を構成する磁性板１４に対し、貫通穴２２の各々の形状が挿入穴１８の各々の形状と相違する以外は、実質的に同じ形状及び大きさを有しているので、同一部分は同一符号を付し、説明は省略する。移動規制板８の各々が、磁性板積層体６の軸方向両端面の外側に重合して配置された状態で、空間部である貫通穴２０の各々は、磁性板積層体６を通って移動規制板８の軸方向両外側面間を延在する。回転軸４は、磁性板積層体６の軸方向両端面の軸方向外側に重合して配置された移動規制板８の各々の取付穴１６を貫通して移動規制板８の各々の軸方向外側に延び出している。
【００１２】
磁性板積層体６の軸方向一端面の外側に重合して配置された移動規制板８の貫通穴２２の各々の横断面積は、該貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の軸方向一端面の横断面積よりも小さく形成され、磁性板積層体６の軸方向他端面の外側に重合して配置された移動規制板８の貫通穴２２の各々の横断面積は、該貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の軸方向他端面の横断面積よりも小さく形成されている。更に具体的に説明すると、実施形態において、移動規制板８の各々の貫通穴２２の周縁部であって、半径方向に相互に対向する周縁部の、実質的に周方向における中央部には、該周縁部の各々から相互に接近する方向に延び出す突出片２２ａが形成されている。移動規制板８の各々の貫通穴２２の周縁部は、突出片２２ａの各々が存在しない状態で、磁性板積層体６の挿入穴１８の各々の周縁部とほぼ同じ大きさであり、突出片２２ａの各々の存在により、貫通穴２２の各々の横断面積は、貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の軸方向一端面及び他端面の横断面積よりもそれぞれ小さくなる。なお、永久磁石１０の軸方向一端面及び他端面は、それぞれ対応する移動規制板８の貫通穴２２の突出片２２ａの各々に対向して位置付けられる。
【００１３】
移動規制板８の各々の外側面及び永久磁石１０の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材からなる層１２により実質的に覆われ、貫通穴２０及び２２の各々は非磁性材により該層１２の各々と一体となるよう充填されている。非磁性材からなる層１２の各々は、相互に実質的に等しい軸方向厚さと、磁性板積層体６及び移動規制板８の各々の外周面と実質的に同じ外周面とを備えている。非磁性材としては、アルミニウム、アルミニウム合金あるいは亜鉛合金等を挙げることができる。非磁性材は、それ自体は周知のダイキャストにより、回転軸４、磁性板積層体６、移動規制板８及び永久磁石１０の各々を、磁性板積層体６及び移動規制板８の各々の外周面を除き、実質上一体に鋳込むことができる。
【００１４】
上記ダイキャストにおいて、溶融したアルミニウムを鋳型内に流し込んで所定の圧力を付加した際、磁性板積層体６の挿入穴１８の各々内に挿入された永久磁石１０の軸方向の一端面と他端面とに作用する圧力の差（圧力が均一に作用する前の段階で発生する圧力の差）により、１個以上の永久磁石１０が挿入穴１８から抜け出そうとする軸方向の力を受ける。しかしながら、本発明においては、上記したように、移動規制板８の各々の貫通穴２２の周縁部に一対の突出片２２ａを形成することにより、貫通穴２２の各々の横断面積が、貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の軸方向一端面及び他端面の横断面積よりもそれぞれ小さくせしめられているので、永久磁石１０の軸方向の一端面と他端面との間に上記圧力差が生じて永久磁石１０が軸方向の一方又は他方に移動させられようとしても、永久磁石１０の軸方向一端面又は他端面が、対応する貫通穴２２の一対の突出片２２ａに当接して該移動は確実に阻止される。すなわち、本発明によれば、ダイキャストによる成形時において、磁性板積層体６の挿入穴１８に挿入された全ての永久磁石１０の抜け出しを確実に防止することができるのである。
【００１５】
ダイキャストによる成形時において、永久磁石１０の各々と挿入穴１８との間の隙間の少なくとも一部領域には非磁性材が押し湯の圧力により充填されるので、冷却後においては、永久磁石１０の各々は挿入穴１８内に非磁性材を介してしっかりと固着される。その結果、ロータ２の輸送時あるいは運転時において、永久磁石１０の各々の振動が確実に防止され、性能が損なわれることはない。
【００１６】
上記実施形態において、移動規制板８の貫通穴２２の各々の横断面積を、該貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の端面の横断面積よりも小さく形成する手段として、貫通穴２２の周縁部であって、半径方向に相互に対向する周縁部の、実質的に周方向における中央部に、該周縁部の各々から相互に接近する方向に延び出す突出片２２ａを形成しているが、永久磁石１０の該移動を阻止できるのであれば、１個の貫通穴２２について１個の突出片２２ａを形成する実施形態もありうる。また、突出片２２ａの形成位置も上記実施形態に限定されるものではなく、貫通穴２２の周縁部の適宜の位置を選定することができる。例えば図７に示されているように、突出片２２ａを、貫通穴２２の周縁部であって、半径方向に相互に対向する周縁部の、周方向における中央に対し、周方向の対称位置における該周縁部の各々から相互に接近する方向に延び出すよう形成してもよい。上記実施形態において、突出片２２ａの各々の形状は矩形状であるが、永久磁石１０の該移動を阻止できる形状であればいずれでもよい。また、移動規制板８の貫通穴２２の各々の横断面積を、該貫通穴２２の各々に隣接する、永久磁石１０の端面の横断面積よりも小さく形成する手段として、貫通穴２２の周縁部に突出片２２ａを形成しないで、図８に示されているように、貫通穴２２全体の大きさ（横断面積）を永久磁石１０の端面の横断面積よりも小さく形成してもよい。
【００１７】
上記実施形態において、磁性板積層体６の貫通穴２０の各々は、挿入穴１８に対し独立して形成されているが、貫通穴２０の各々が周方向に隣接する挿入穴１８と連通するよう形成されたものであってもよい。移動規制板８の貫通穴２０の各々もこれに整合するように形成される（図９及び図１０参照）。
【００１８】
図１１〜図１３には、本発明による回転機のロータ２の他の実施形態が示されている。この実施形態において、永久磁石３０の各々を挿入するための、磁性板積層体６の挿入穴３２は、周方向に間隔をおいて半径方向に延在するよう形成されている。磁性板積層体６の空間部は、軸心まわりの領域に形成された１個の貫通穴３４と、周方向に間隔をおいて周縁部に形成された溝部３６とからなる。溝部３６の各々と貫通穴３４とは、挿入穴３２の各々を介してそれぞれ連通されている。磁性板積層体６の軸方向両端面に重合された移動規制板８の貫通穴３８には、図１〜図６を参照して説明した先の実施形態におけるのと同様に、突出片３８ａが形成されている。移動規制板８の各々は、磁性板積層体６を構成する磁性板１４に対し、貫通穴３８の各々の形状が挿入穴３２の各々の形状と相違する以外は、実質的に同じ形状及び大きさを有しているので、同一部分は同一符号を付し、説明は省略する。
【００１９】
ロータ２の中間品の段階で磁性板積層体６の外周面の直径は、２点鎖線で示すように完成品の直径よりも大きく形成されており、該中間品の外周面を切削することにより図示の完成品の外周面が形成される。したがって、中間品の段階では、溝部３６の各々の半径方向外端部は円弧状のブリッジ部により連結されているので、溝部３６の各々は貫通穴を構成している。１個の貫通穴３４内には、軸手段であるスリーブ４０と、スリーブ４０と一体回転しうるようスリーブ４０に嵌合された回転軸４とが、半径方向に隙間をおいて同心に配置される。
【００２０】
移動規制板８の各々の軸方向外側面及び永久磁石３０の各々の軸方向両端面は溶融可能な非磁性材からなる層１２により実質的に覆われ、貫通穴３４及び溝部３６の各々は非磁性材により該層１２の各々と一体となるよう充填されている。非磁性材は、それ自体は周知のダイキャストにより、回転軸４、スリーブ４０、磁性板積層体６、移動規制板８及び永久磁石３０の各々を、磁性板積層体６及び移動規制板８の各々の外周面を除き、実質上一体に鋳込むことができる。軸手段であるスリーブ４０及び回転軸４は、貫通穴３４に充填された非磁性材により、磁性板積層体６及び移動規制板８の各々の中心領域に一体に鋳込まれる。なお、永久磁石３０の各々の磁極面は周方向の両側面に形成される。永久磁石３０の各々において、周方向に相互に対向する磁極同士は互いに同極をなすよう規定される。この実施形態においても、先の実施形態におけるのと実質的に同じ特徴ある構成を備えているので、改めて説明するまでもなく、ダイキャストによる成形時において、磁性板積層体６の挿入穴３０に挿入された全ての永久磁石３０の抜け出しを確実に防止することができる。
【００２１】
本発明の上記実施形態において、磁性板積層体６の軸方向の両端の外側に、それぞれ１個の移動規制板８が重合するよう配置されているが、その数は限定されるものではない。また、ダイキャストにおける押し湯の方向に起因して、永久磁石１０又は３０の各々の両端面に作用する圧力が均一に作用する前の段階において、一端面に作用する圧力が他端面に作用する圧力よりも高いことが確実な場合には、永久磁石１０又は３０の各々が抜け出そうとする側の、磁性板積層体６の軸方向の一端の外側に、少なくとも１個の移動規制板８を重合して配置する実施形態もある。この実施形態の場合、移動規制板８が、磁性板積層体６の軸方向の一端の外側に重合された状態において、移動規制板８及び磁性板積層体６の空間部である貫通穴２０の各々、又は貫通穴３４及び溝部３６の各々は、移動規制板８の軸方向外側面と磁性板積層体６の軸方向他端面との間を延在する。なお、移動規制板８は、磁性板積層体６を構成する磁性板１４と同じ磁性材料で形成されているが、これに代えて、他の磁性材料からなる磁性板、又は非磁性板（例えば非磁性であるステンレス鋼板）を使用する実施形態もある。上記永久磁石１０又は３０の各々は、一般的に、磁性板積層体６の挿入穴１８内に着磁前に挿入され、ダイキャストにより鋳込まれた後に着磁される。
【００２２】
本発明が適用される回転機のロータ２の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、ダイキャストによる成形が可能であり、しかも、ダイキャストによる成形時に磁性板積層体６の挿入穴１８又は３２内に挿入された永久磁石１０又は３０に対し軸方向の圧力が作用する形態の回転機のロータであれば、どのような形態のものに対しても適用可能であることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明による回転機のロータによれば、ダイキャストによる成形時において、磁性板積層体の挿入穴に挿入された全ての永久磁石の抜け出しを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された回転機のロータの実施形態を半径方向外側から見た図。
【図２】図１に示されるロータを、非磁性材の層と移動規制板との境界を横断面にして示す斜視図。
【図３】図２に示すロータを軸線に沿ったＡ方向に見た図。
【図４】図３のＢ部拡大図。
【図５】図４のＣ−Ｃ矢視断面図。
【図６】図５のＤ−Ｄ矢視断面図。
【図７】移動規制板の他の実施形態を示す図であって、図４に相当する図。
【図８】移動規制板の更に他の実施形態を示す図であって、図４に相当する図。
【図９】本発明に従って構成された回転機のロータの更に他の実施形態を示す図であって、移動規制板と磁性板積層体における磁性板との境界において磁性板を軸方向に見た横断面図。
【図１０】図９に示す回転機のロータの、非磁性材の層と移動規制板との境界において移動規制板を軸方向に見た横断面図。
【図１１】本発明に従って構成された回転機のロータの更に他の実施形態を半径方向外側から見た図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ矢視断面図（図１１に示す回転機のロータの、移動規制板と磁性板積層体における磁性板との境界において磁性板を軸方向に見た横断面図）。
【図１３】図１１のＦ−Ｆ矢視断面図（図１１に示す回転機のロータの、非磁性材の層と移動規制板との境界において移動規制板を軸方向に見た横断面図）。
【符号の説明】
２  回転機のロータ
４  回転軸
６  磁性板積層体
８  磁性板
１０  永久磁石
１２  非磁性材の層
１４  磁性板
１６  取付穴
１８  挿入穴
２０  貫通穴（空間部）
２２  貫通穴
２２ａ  突出片
【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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