(57)【要約】【課題】ボールをすくい上げる際の騒音や振動を防止でき、且つ１つのボール循環回路当りのボール数を多くすることなく負荷容量を高めると共に、循環チューブ式ボールねじ装置と同様に、前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎に循環チューブを配置したものを実現する。【解決手段】外周面に螺旋状のねじ溝２を有するねじ軸３と、該ねじ溝２に対応するねじ溝を内周面に有してねじ軸３に遊嵌されるナット５と、両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置１において、ナット５の外周部に、負荷軌道を転動するボールを両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路１５を有するサイドキャップ７を取り付け、且つ両ねじ溝を２条ねじとして一条毎にサイドキャップ７を配置する。【選択図】　　　図２
2004108455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎に前記サイドキャップを配置したことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記負荷軌道及び前記ボール循環路によって形成されるボール循環回路を１つのナットに複数設けたことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
前記複数のボール循環回路でのボールの循環を１つの前記サイドキャップで行うことを特徴とする請求項２記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記複数のボール循環回路でのボールの循環を各ボール循環回路毎に設けた前記サイドキャップで行うことを特徴とする請求項２記載のボールねじ装置。
【請求項５】
互いに隣り合う各サイドキャップの間に干渉防止用の逃げ部を設けたことを特徴とする請求項４記載のボールねじ装置。
【請求項６】
前記サイドキャップを前記ナットに嵌め込むために該ナットの外周部に前記負荷軌道に連通して形成された複数の循環孔を互いに干渉しないように配置したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のボールねじ装置。
【請求項７】
前記循環孔を前記ナットの中心軸線に対して該ナットの径方向外方に配置したことを特徴とする請求項６記載のボールねじ装置。
【請求項８】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記ナットを軸方向に複数結合したことを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば産業機械等に用いられるボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置は、外周面にねじ溝を有して軸方向に延びるねじ軸に、内周面に前記ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を有するナットが嵌合されており、ナットのねじ溝とねじ軸のねじ溝とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成している。該負荷軌道には転動体としての多数のボールが転動可能に装填されており、ねじ軸（又はナット）の回転により、ナット（又はねじ軸）がボールの転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【０００３】
ところで、ナット（又はねじ軸）が軸方向に移動する際には、ボールが両ねじ溝で形成される螺旋状の負荷軌道を転動しつつ移動するが、ナット（又はねじ軸）を継続して移動させていくためには、ボールを無限循環させる必要がある。
ボールを無限循環させる方式としては、循環チューブ式やエンドキャップ式等が一般的であるが、循環チューブ式の場合は、例えばナットの外周面の一部を平坦面にしてこの平坦面に前記両ねじ溝に連通する２個一組の循環孔をねじ軸を跨ぐように形成し、この一組の循環孔に略コ字状の循環チューブの両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝間の負荷軌道に沿って公転するボールを該負荷軌道の途中から循環チューブで掬い上げて元の負荷軌道に戻し、これにより、ボールの循環回路を形成している。
【０００４】
また、エンドキャップ式の場合は、ナットに軸方向に貫通するボール循環穴を形成すると共に、ナットの軸方向の両端面に固定されたエンドキャップとナットの端面との間に前記ボール循環穴と前記両ねじ溝間とを連通するボール循環Ｒ部を形成し、このボール循環Ｒ部、前記ボール循環穴及び前記両ねじ溝間の負荷軌道によって、該負荷軌道に沿って公転するボールを無限に循環させるボール循環回路を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記循環チューブ式のボールねじ装置では、前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎に循環チューブを配置したものや、ナット内に複数のボール循環回路を持つもの、或いは複数のナットを軸方向に結合したもの等が実用されている。
【０００６】
しかしながら、上記循環チューブ式のボールねじ装置においては、ボールをすくい上げる方向がねじ軸の軸方向に対して直角の方向となるため、負荷軌道をリード方向に進行していたボールが循環チューブのすくい上げ部に進入する際に進行方向が急激に変化し、この結果、ボールが循環チューブのすくい上げ部に衝突しながら循環して振動や騒音等が発生する等の問題がある。
【０００７】
一方、上記エンドキャップ式のボールねじ装置では、エンドキャップのボール循環Ｒ部によるボールのすくい上げ方向を両ねじ溝のリード角の方向へ傾けることでエンドキャップのすくい上げ部にボールが衝突することを回避することができ、しかも両ねじ溝が多条ねじでも適用可能であるが、一つのナット内に複数のボール循環回路を並べて配置することができず、また、負荷容量を増やそうとした場合にボール数（巻き数）が多くなり、作動性に悪影響を与えることがある。
【０００８】
更に、エンドキャップ式ボールねじ装置では、複数のナットを軸方向に結合してダブル−ナット予圧をかけて使用することは困難であり、また、一つのボール循環回路内のボール数が多くなってしまうと、ボール同士の競り合いが強くなって作動が悪化する問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、ボールをすくい上げる際の騒音や振動を防止でき、且つ１つのボール循環回路当りのボール数を多くする（巻き数を多くする）ことなく負荷容量を高めることのできるのは勿論のこと、従来の循環チューブ式ボールねじ装置と同様に、前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎にサイドキャップを配置したものや、ナット内に複数のボール循環回路を持つもの、或いは複数のナットを軸方向に結合したものを実現することができるボールねじ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎に前記サイドキャップを配置したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記負荷軌道及び前記ボール循環路によって形成されるボール循環回路を１つのナットに複数設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２において、前記複数のボール循環回路でのボールの循環を１つの前記サイドキャップで行うことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項２において、前記複数のボール循環回路でのボールの循環を各ボール循環回路毎に設けた前記サイドキャップで行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項４において、互いに隣り合う各サイドキャップの間に干渉防止用の逃げ部を設けたことを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項２〜５のいずれか一項において、前記サイドキャップを前記ナットに嵌め込むために該ナットの外周部に前記負荷軌道に連通して形成された複数の循環孔を互いに干渉しないように配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項６において、前記循環孔を前記ナットの中心軸線に対して該ナットの径方向外方に配置したことを特徴とする。
請求項８に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に遊嵌されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備えたボールねじ装置において、
前記ナットの外周部に、前記負荷軌道を転動する前記ボールを前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げて該負荷軌道に戻すボール循環路を有するサイドキャップを取り付け、且つ前記ナットを軸方向に複数結合したことを特徴とする。
【００１４】
上記各構成によれば、両ねじ溝間の負荷軌道を転動するボールはサイドキャップのボール循環路を構成するボールすくい上げ通路によって前記両ねじ溝のリード角と一致する方向にすくい上げられて元の負荷軌道に戻されるので、循環チューブ式ボールねじ装置のように、ボールの進行方向がボールの循環部分で急激に変化することがない。
【００１５】
これにより、ボールをすくい上げる際の騒音や振動を防止でき、且つ１つのボール循環回路当りのボール数を多くする（巻き数を多くする）ことなく負荷容量を高めることができると共に、従来の循環チューブ式ボールねじ装置と同様に、前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎にサイドキャップを配置したものや、ナット内に複数のボール循環回路を持つもの、或いは複数のナットを軸方向に結合したものを実現することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置の平面図、図２は図１の矢印Ａ方向から見た図、図３は図２のＸ−Ｘ線断面矢視図、図４〜図８は本発明の他の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置を説明するための図である。
【００１７】
本発明の第１の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置１は、図１〜図３に示すように、外周面に螺旋状のねじ溝２を有して軸方向に延びるねじ軸３に、内周面にねじ溝２に対応する螺旋状のねじ溝４を有するナット５が嵌合されており、ナット５のねじ溝４とねじ軸３のねじ溝２とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成している。該負荷軌道には転動体としての多数のボール６が転動可能に装填されており、ねじ軸３（又はナット５）の回転により、ナット５（又はねじ軸３）がボール６の転動を介して軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
ナット５の外周面には平坦面が形成されて取付面８とされており、該取付面８にはサイドキャップ７のキャップ本体７ａが例えばねじ等の固定手段によって固定されている。キャップ本体７ａの下面側にはねじ軸３の軸方向に対して直角方向に延びる柱状又はブロック状等の一対のボールすくい上げ部９がねじ軸３の軸方向に互いに離間し、且つねじ軸３の径方向に互いに離間して設けられている。これらのボールすくい上げ部９は前記ねじ溝２，４間の負荷軌道に連通して取付面８に穿孔された二個一組の循環孔１０に嵌合されており、かかる嵌合状態で前記キャップ本体７ａが取付面８にねじ等の固定手段によって固定されている。
【００１９】
また、各ボールすくい上げ部９の内部にはねじ溝２，４のリード角と一致する方向に延びるボールすくい上げ通路１１が形成され、キャップ本体７ａの内部には各ボールすくい上げ通路１１間を接続するボール通路１２が形成されている。そして、これらの各ボールすくい上げ通路１１及びボール通路１２によって、前記両ねじ溝２，４間の軸方向の一方（又は他方）の負荷軌道を転動するボール６を両ねじ溝２，４のリード角と一致する方向にすくい上げて軸方向の他方（又は一方）の負荷軌道に戻すボール循環路１５をサイドキャップ７内に形成し、該ボール循環路１５及び前記両ねじ溝２，４間の負荷軌道によってボール循環回路２０を形成している。
【００２０】
ここで、この実施の形態では、前記両ねじ溝２，４を２条ねじとして１条毎にボール６の循環を行うために、二つの前記サイドキャップ７をナット５の周方向に互いに１８０°離間配置して２つのボール循環回路２０を形成している。
このサイドキャップ式ボールねじ装置１が従来のボールねじ（チューブ式等）と異なる点としては、一対のボールすくいあげ部９をナット５の取付面８に形成した循環孔１０にほとんど隙間なく、単純にはめ込みながら、ボールすくい上げ部９の内部に形成するボールすくい上げ通路１１（ボールすくいあげ方向）をナット５側の循環孔１０の軸方向に対して傾けることが可能な点である。
【００２１】
このため、ナット５の取付面８には、従来の循環チューブ式ボールねじ装置のように、ねじ軸３に対して垂直方向に循環孔１０を加工しておき、この循環孔１０に単純にサイドキャップ７のボールすくい上げ部９をはめ込む構造としながら、ボールすくい上げ部９内に形成したボールすくい上げ通路１１でのボール６の進行方向を両ねじ溝２，４のリード方向に傾けることが可能となる。
【００２２】
これにより、循環チューブ式ボールねじ装置のように、ボール６の進行方向がボール６の循環部分で急激に変化することがないので、ボール６をすくい上げる際の騒音や振動を防止でき、且つエンドキャップ式のボールねじ装置のように１つのボール循環回路２０当りのボール数を多くする（巻き数を多くする）ことなく負荷容量を高めることができる。
【００２３】
また、サイドキャップ７はデフレクタ式のように一対のボールすくい上げ部９とキャップ本体７ａを別々に構成して組み立てるのではなく、一対のボールすくい上げ部９とキャップ本体７ａが連続しており、従って、一対のボールすくい上げ部９とキャップ本体７ａ内に形成されるボール循環路１５に部品のつなぎ目による段差がない。このため、ボール循環路１５内で段差にボール６が衝突して騒音や振動を発生することがない。
【００２４】
次に、図４〜図８を参照して、本発明の他の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置を説明する。なお、各実施の形態共に、上記第１の実施の形態と重複する部分については、各図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図４は本発明の第２の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置を示すものであり、このボールねじ装置３０は、両ねじ溝２，４を１条ねじとし、且つ両ねじ溝２，４間の負荷軌道及びボール循環路１５によって形成されるボール循環回路２０を１つのナット５に軸方向に離間して２つ設けた例である。２つのボール循環回路２０でのボール６の循環は１つのサイドキャップ７０で行うようになっており、これにより、部品点数を少なくして組立を簡略化することができる。
【００２５】
また、図４において１０ｂは２つの循環孔１０をつないだ循環孔で、該循環孔１０ｂには２つのボールすくい上げ部９をつないだボールすくい上げ部連結体９ｂが嵌め込まれるようになっている。なお、符号３１は両ねじ溝２，４の中心軌道を示す線である。
図５は本発明の第３の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置を示すものである。このボールねじ装置４０は、上記第３の実施の形態と同様に、両ねじ溝２，４を１条ねじとし、且つ両ねじ溝２，４間の負荷軌道及びボール循環路１５によって形成されるボール循環回路２０を１つのナット５に軸方向に離間して２つ設けた例であるが、２つのボール循環回路２０でのボール６の循環を各ボール循環回路２０毎に設けた２つのサイドキャップ７０ａで行う点が上記第３の実施の形態と相違している。なお、図５において符号４１は互いに隣り合うサイドキャップ７０ａ同士の干渉を防ぐための逃げ部である。
【００２６】
このように、複数のボール循環回路２０でのボール６の循環を各ボール循環回路２０毎に設けたサイドキャップ７０ａで行うことにより、ボール循環回路２０の回路数が１回路の場合、２回路の場合、あるいはそれ以上回路の場合とで共通のサイドキャップ７０ａを用いることができ、従って、多様なボールねじ装置に用いるサイドキャップを同一形伏で大量生産することができるので、コストの低減に繋がる。
【００２７】
なお、図５に示す例のように各ボール循環回路２０毎に同一形状のサイドキャップ７０ａを使用する場合、互いに隣り合うサイドキャップ７０ａ同士或いは循環孔１０同士が干渉するのを避ける必要がある。
図５の例では、２つあるボール循環回路２０の内の図の左側のボール循環回路２０を図４に示した例に比べて１リード（図５のＬ１　〜Ｌ２　までの寸法）分だけ左側にずらすことによって前述の干渉を避けている。このため、前述の干渉は避けられたものの、図４に示した例に比べてナット５の全長が１リード分長くなってしまっている。一般にナット全長が長くなることはボールねじ装置の有効ストロークを短くすることに繋がるので、ナット全長は短いことが好ましい。
【００２８】
これに対し、ナット全長を長くすることなくサイドキャップ同士或いは循環孔同士の干渉を避けた例を図６に示す。
図６は本発明の第４の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置を示すものである。このボールねじ装置５０は、上記第３の実施の形態と同様に、両ねじ溝２，４を１条ねじとし、且つ両ねじ溝２，４間の負荷軌道及びボール循環路１５によって形成されるボール循環回路２０を１つのナット５に軸方向に離間して２つ設け、更に、２つのボール循環回路２０でのボール６の循環を各ボール循環回路２０毎に設けた２つのサイドキャップ７０ｂで行うようにしたものであるが、循環孔１０をナット５の中心軸線５１に対して該ナット５の径方向外方に配置した点が上記第３の実施の形態と相違している。なお、図６において符号５２は互いに隣り合うサイドキャップ７０ｂ同士の干渉を防ぐための逃げ部である。
【００２９】
このように各循環孔１０をナット５の中心軸線５１に達しない位置に配置することで、サイドキャップ７０ｂ同士或いは循環孔１０同士の干渉を避けながら、２つのボール循環回路２０を図４の例と同じ位置にして２つのサイドキャップ７０ｂを配置することができるので、ナット５の全長を長くすることなく各ボール循環回路毎２０に共通化したサイドキャップ７０ｂを用いることができる。
【００３０】
なお、上述した各サイドキャップは、説明の便宜上、一体化したものを例に挙げているが、サイドキャップを２つ以上に分割して分割位置で互いに接合することで組み立てるようにしてもよい。
また、上述した各サイドキャップは、樹脂の射出成形にて製作することで、安価に大量生産することができるが、材料に金属を用いて、焼結治金やＭＩＭにて製造してもよい。
【００３１】
図７及び図８に図６のサイドキャップ式ボールねじ装置５０に用いたサイドキャップ７０ｂを示す。図７はサイドキャップ７０ｂをボール循環路１５に沿って２つに分割したサイドキャップ分割品７１を示している。図７において符号７２はサイドキャップ分割品７１の接合面、７３は接合面に設けた断面半円形のボール循環溝である。そして、２つのサイドキャップ分割品７１の接合面７２同士を合わせると、図８に示すサイドキャップ７０ｂとなり、接合面７２に設けたボール循環溝７３はサイドキャップ７０ｂ内部でボール６を循環させるボール循環路１５となる。また、サイドキャップ７０ｂのボールすくい上げ部９がナット５の循環孔１０に嵌め込まれる。
【００３２】
このように、同一形状のサイドキャップ分割品７１を組み合わせてサイドキャップ７０ｂを構成することで、部品の種類を少なくでき、また、前述のように複数のボール循環回路２０毎に共通のサイドキャップを使えるので、特に射出成形等の型による成形を行う場合など、共通部品を大量生産して使うことができ、生産コストの低減に繋がる。
【００３３】
なお、本発明のサイドキャップ式ボールねじ装置の構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
例えば上記実施の形態では、１つのナット５に複数のボール循環回路２０を設けた場合を例に採ったが、これに代えて、例えば少なくとも１つのボール循環回路２０を備えたサイドキャップ付ナットを軸方向に複数結合するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、ボールをすくい上げる際の騒音や振動を防止でき、且つ１つのボール循環回路当りのボール数を多くする（巻き数を多くする）ことなく負荷容量を高めることができると共に、従来の循環チューブ式ボールねじ装置と同様に、前記両ねじ溝を多条ねじとして一条毎にサイドキャップを配置したものや、ナット内に複数のボール循環回路を持つもの、或いは複数のナットを軸方向に結合したものを実現することができるボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置の平面図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から見た図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線断面矢視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置の平面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置の平面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態であるサイドキャップ式ボールねじ装置の平面図である。
【図７】図６のサイドキャップ式ボールねじ装置に用いたサイドキャップを二つに分割して半割れ状態としたサイドキャップ分割片の図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図、（ｄ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図、（ｅ）は（ａ）の矢印Ｘ方向から見た図である。
【図８】一対のサイドキャップ分割片を接合面で接合してサイドキャップを構成した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向から見た図、（ｃ）は（ｂ）の矢印Ｂ方向から見た図、（ｄ）は（ａ）の矢印Ｘ方向から見た図、（ｅ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
１…ボールねじ装置
２…ねじ溝（ねじ軸側）
３…ねじ軸
４…ねじ溝（ナット側）
５…ナット
６…ボール
７…サイドキャップ
２０…ボール循環路
【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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