(57)【要約】【課題】固定子鉄心に各絶縁部材を確実に装着し、各絶縁部材が脱落することなくライン作業ができ、品質的に優れた電動機を提供する。【解決手段】固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁され、スロット内はフィルム状のスロット絶縁で絶縁してなる固定子絶縁において、スロット絶縁の端部は固定子鉄心の両端部より飛び出しており固定子鉄心側に折り曲げた耳折れ部分により係り止めされたスロット絶縁であり、前記固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板と下部絶縁端板のスロット形状は、前記固定子鉄心のスロット形状よりも広くした電動機の固定子絶縁する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁され、前記スロット絶縁の端部が固定子鉄心より飛び出し、固定子鉄心端面側に折り曲げられた耳折れ部により係り止めされた固定子絶縁において、前記固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板と下部絶縁端板のスロット形状は、前記固定子鉄心のスロット形状よりも広いことを特徴とする電動機の固定子絶縁。
【請求項２】
固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁され、前記スロット絶縁の端部が固定子鉄心より飛び出し、固定子鉄心端面側に折り曲げられた耳折れ部により係り止めされた固定子絶縁において、前記固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯巾は、前記固定子鉄心の歯巾よりも狭いことを特徴とする電動機の固定子絶縁。
【請求項３】
前記上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯巾と、前記固定子鉄心の歯巾との差が、前記固定子のスロット内のフィルム状のスロット絶縁の板厚ｔとした時、略２ｔ倍から略６ｔ倍の範囲としたことを特徴とする請求項１または２項記載の電動機の固定子絶縁。
【請求項４】
固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁され、前記スロット絶縁の端部が固定子鉄心より飛び出し、固定子鉄心端面側に折り曲げられた耳折れ部により係り止めされたスロット絶縁であり、前記スロット絶縁の固定子内径側に面した固定子歯部先端部分は、折り曲げられた耳折れ部分がないスロット絶縁としたことを特徴とする請求項１及至３項いずれか記載の電動機の固定子絶縁。
【請求項５】
前記上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯部先端部形状は、固定子歯部先端部形状とほぼ同形状のものと、前記固定子歯部先端部形状より少なくとも一部がスロット内側に突出した幅広の内径樹脂壁による段付き形状であることを特徴とする請求項１及至請求項４項いずれかに記載の電動機の固定子絶縁。
【請求項６】
前記固定子絶縁を用いた電動機が、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内に搭載する電動機に用いたことを特徴とする請求項１及至５項いずれかに記載の電動機の固定子。
【請求項７】
前記固定子絶縁を用いた電動機が、車両用途に用いたことを特徴とする請求項１及至５項いずれかに記載の電動機の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板にて絶縁し、固定子のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁して成る電動機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固定子絶縁は、図８に示したように巻線を巻き付ける固定子鉄心の両端部とスロット内を合成樹脂で一体樹脂成形された固定子絶縁（例えば、特許文献１参照）や、或いは、図９に示したような固定子鉄心のスロット内のほぼ中央で上下２分割され、スロット中央付近において重ね合わせ部を設けたセパレート型の樹脂絶縁等（例えば、特許文献２参照）がある。
【０００３】
しかしながら、これらの固定子絶縁は種々の問題点がある。図８に示したように固定子絶縁が一体樹脂成形された電動機においては、厳しい環境化で使用される場合、耐熱、耐薬品等の使用条件を満足した高価な材料を多く使用することになるため製品単価が高いものとなっている。
【０００４】
また、図９の固定子鉄心のスロット内のほぼ中央部にて上下２分割され、スロット内において重ね合わせ部を設けたセパレート型の樹脂絶縁では、重ね合わせが不十分な場合、固定子鉄心と巻線との絶縁距離が保てずに耐圧不良となっている。
【０００５】
また、このような電動機の諸問題に対して、図１０に示したような固定子鉄心の両端部に配される端部絶縁体と、固定子のスロット内部をフィルム状のスロット絶縁体で覆い、このスロット絶縁体の両端を固定子鉄心の長さよりも長くし、端部絶縁体に設けられた溝に嵌め込む構造（例えば、特許文献３参照）としている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５９−１９１４４５号公報
【特許文献２】
特開平０６−７８４８４号公報
【特許文献３】
特開２００１−９５１８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０のような方法では、固定子鉄心に各絶縁部材を固定する場合、固定子鉄心の両端に配される端部側絶縁体の溝に、固定子鉄心端部から飛び出したスロット絶縁を嵌め込む時間がかかりすぎて、著しくライン作業を悪化させてしまう。また、固定子歯部に直接巻線を巻き付ける際、端部絶縁体とスロット絶縁が固定子鉄心から脱落しないように固定しておく必要もある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁されスロット絶縁の端が固定子鉄心より飛び出し、固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部により係り止めされた固定子絶縁において、固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板及び下部絶縁端板のスロット形状は、固定子鉄心のスロット形状よりも広くすることにより、上部絶縁端板及び下部絶縁端板と固定子鉄心との段差の部分に、前記スロット絶縁の端の固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部分を確実に係り止めし固定することができる。
【０００９】
或いは、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、前記絶縁は固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁されスロット絶縁の端が固定子鉄心より飛び出し、固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部により係り止めされた固定子絶縁において、固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板及び下部絶縁端板の歯巾は、前記固定子鉄心の歯巾よりも狭い電動機の固定子絶縁とすることにより上部絶縁端板及び下部絶縁端板の歯巾と固定子鉄心の歯巾との差の部分に、前記スロット絶縁の端の固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部を確実に係り止めし固定することができる。
【００１０】
好ましくは、上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯巾と、前記固定子鉄心の歯巾との差を、固定子のスロット内のフィルム状のスロット絶縁の板厚ｔとした時、略２ｔ倍から略６ｔ倍の範囲とすることによりフィルム状のスロット絶縁を固定子鉄心に確実に固定することができる。
【００１１】
また、前記に使用するスロット絶縁は端部を固定子鉄心側に折り曲げた耳折れ部分を有するスロット絶縁とし、固定子内径側に面した固定子歯部先端部分のみ固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部分がないスロット絶縁とすることにより、上部絶縁端板及び下部絶縁端板の固定子内径側の歯部先端部分にスロット絶縁の耳折れ部分が係り止めするための段差を設ける必要がなくなる。これにより固定子からスロット絶縁の脱落がなくなり、尚且つ、上部絶縁端板と下部絶縁端板の固定子内径側の歯部先端部分の内径樹脂壁を厚くすることができるため内径樹脂壁の強度を上げることができる。
【００１２】
また、上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯部先端部形状は、固定子歯部先端部形状とほぼ同形状のものと、固定子歯部先端部形状より少なくとも一部がスロット内へ突出した幅広の巻線保護用の内径樹脂壁による段付き形状とすることにより、固定子の歯部に巻線を巻く際、スロット絶縁と固定子歯部先端部との間に巻線が入り込む絶縁不良や、スロット絶縁の巻き込み不良を低減することができる。
【００１３】
このような固定子絶縁を用いた電動機を、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内の電動機として用いることにより品質が良好で、作業性が良く量産性のある電動機の固定子を製作することができる。同様に、車両用途に用いる電動機の固定子に用いても同様の効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は、本発明の固定子を上から見た図である。本実施例は、固定子鉄心１の歯部２に絶縁を施し直接巻線４を巻き付けた集中巻き方式の電動機である。固定子鉄心１の両端面は、上部絶縁端板３ａと下部絶縁端板３ｂにより絶縁されている。固定子鉄心１のスロット５内はフィルム状のスロット絶縁６により絶縁されている。固定子鉄心１の両端部に施された絶縁端板の上に直接巻き付けられた巻線４は図示していない。また、スロット５内の巻線４は一点鎖線で示している。
【００１５】
上部絶縁端板３ａと下部絶縁端板３ｂは、固定子内径側に固定子軸方向に伸びる内径樹脂壁７が設けられ、固定子外径側にも同様に外径樹脂壁８が設けられている。固定子外径側の外径樹脂壁８の全周には、外径樹脂壁８の端部から切り込み９が設けられ固定子鉄心１のスロット５から引出された巻線４の端部を巻き付けたり、各相の巻線４の渡り線が接触しないように引き廻すために使用される。
【００１６】
また、図２は、図１の固定子鉄心１の端部に取り付けられる前の上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを上から見た図である。図３は、図２で示した上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂのＤ−Ｏ−Ｅ断面図である。図４は、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを下から見た図である。本実施の形態では、上部絶縁端板３ａと下部絶縁端板３ｂは同じ形状をしているが、これに限定するものではない。
【００１７】
本実施形態の上部絶縁端板３ａと下部絶縁端板３ｂの内径側樹脂壁７と外径側樹脂壁８は、外径側樹脂壁８より内径側樹脂壁７の方が低く形成されている。これは、上部絶縁端板３ａや下部絶縁端板３ｂに直接巻き付けた巻線４の上端部に、固定子鉄心１のスロット５から引出された巻線４の接続部分（接続点絶縁等）を、図示していない樹脂カバーを外径側樹脂壁８に係り止めし巻線上部に強制的に押さえ込むために内径側樹脂壁７の方を低くし樹脂カバーが取り付け易くしたものである。また、固定子から引出され外部端子と接続するリード線等も固定できるようにしてある。別の効果として、巻線４を巻き付ける際、内径側樹脂壁７が低いと巻線機の巻線ストロークも短くて済み、巻線スピードを上げることができ、尚且つ巻線に対するストレスも少なくて済む。
【００１８】
尚、樹脂カバーの固定方法としては、本実施例においては外径側樹脂壁８の端部に固定子外径方向に突出した樹脂カバーを係り止めするための爪１０が設けられている。外径側樹脂壁８と内径側樹脂壁７との段差は、固定子内径側に接続点絶縁や巻線等が飛び出さない程度の差を設ければよい。
【００１９】
尚、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの樹脂材料としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等がある。また、フィルム状のスロット絶縁６の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）等、フィルム状に形成できる材料であれば良い。
【００２０】
また、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを固定子鉄心１に取り付ける方法としては種々あるが、本実施形態では、図３及び図４のＤ−Ｏ−Ｅ断面より解かるように固定子鉄心１に面する側の上部絶縁端板３ａ下面及び下部絶縁端板３ｂ下面に凸部１１を設けている。また、固定子鉄心１側には凸部１１と対向した部分に凹部が設けられている。この凸部１１と凹部は若干の締め代を持たせ嵌め込まれている。これにより上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂが固定子鉄心１より脱落することなく固定されている。
【００２１】
図５は固定子鉄心１にフィルム状のスロット絶縁６を装着し上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを取り付けた状態の１つの歯部を部分拡大した詳細図である。尚、巻線４は便宜上一点鎖線で表している。図６は図５に示した歯部のＢ−Ｂ’断面図であります。本実施例では上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂのスロット５の形状は、固定子鉄心１のスロット断面積より若干面積が広いスロット形状となっている。尚、図７は、本実施形態におけるスロット絶縁の実施例である。
【００２２】
これにより図５及び図６に示す様に固定子鉄心１のスロット部と上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂのスロット部との段差部分に固定子鉄心１のスロット５より両側に飛び出したフィルム状のスロット絶縁６の端部を固定子鉄心１側に折り返し、この折り返された耳折れ部分を固定子鉄心１に固定することにより確実にスロット内を絶縁することができ、固定子鉄心１からスロット絶縁６が脱落することがなくなる。
【００２３】
本実施の形態では、固定子鉄心１のスロット５にスロット絶縁６を施し、直接歯部２に巻線４を巻き付けていくことになるが、この場合上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを取り付けずに巻線４が巻かれた場合、固定子鉄心１の端面側のスロット開口付近において急激に巻線４を屈曲させ歯部に巻き付けることになるため巻線４の巻き付け力により、スロット開口部のエッジにより薄いフィルム状のスロット絶縁６は破れて絶縁不良となってしまう。従って、本実施形態の如く上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを固定子鉄心１の両端面に取り付けることにより、歯部２に直接巻き付けられる巻線４の巻き付け力を上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの絶縁部材で緩和し、スロット絶縁６に直接力がかからないようにしている。
【００２４】
また、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを取り付けることによって固定子端面からの絶縁距離を確保することもできる。上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの絶縁部材の樹脂厚は、好ましくは約１．０ｍｍ以上とすれば良い。これにより固定子鉄心１のスロット開口部のエッジにより薄いフィルム状のスロット絶縁６が破れることがなくなり絶縁不良が発生することもなくなる。
【００２５】
また、特に上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの歯部２ａの歯巾と固定子鉄心１の歯部２の歯巾において、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの歯部２ａの歯巾が、固定子鉄心１の歯部２の歯巾より狭くすることにより固定子端部から飛び出したスロット絶縁６の固定子鉄心１側に折り返した耳折れ部分が容易に係り止めすることができ、好ましくは上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの歯部２ａの歯巾と固定子鉄心１の歯部２の歯巾の差は、フィルム状のスロット絶縁６の板厚をｔとした場合、略２ｔ倍から略６ｔ倍とするとよい。
【００２６】
これは、固定子鉄心１の歯部２の歯巾と上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂの歯部２ａとの段差部分に薄いフィルム状のスロット絶縁６を確実に固定しなくてはならないため、スロット絶縁６の折り返した耳折れ部分が傘状に開くように略２ｔ以上必要になる。また、この傘状に開いた耳折れ部分が開きすぎると固定子鉄心１のスロット開口部のエッジにより絶縁不良となってしまうため略６ｔ以下にしなくては成らない。
【００２７】
また、固定子端部より飛び出したスロット絶縁６の耳折れ部分を、図６及び図７に示すように固定子鉄心内径側に面する固定子歯部先端部分１２のみ耳折れ部分がないスロット絶縁６とすることにより上部絶縁端板３ａと下部絶縁端板３ｂの歯部先端部分１２の固定子内径側に面した内径樹脂壁７を薄くしなくてもよいため内径樹脂壁７の強度を上げることができる。これにより、例えば、冷蔵庫やエアコン等の塵、埃の混入を嫌う圧縮機内に搭載する永久磁石を内蔵した電動機のように、圧縮機内に電動機を組み込んだ後に固定子巻線４に直流電流を流し固定子を着磁ヨークとして、回転子内の永久磁石を着磁するような場合でも、固定子巻線４が固定子内径側へ倒れ込もうとする力を防ぐことができる。尚、図７は便宜上、上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂを取り付けていない状態を示している。
【００２８】
また、スロット絶縁６は固定子歯部先端部１２の形状に沿うように配置され固定子鉄心１から飛び出している。この固定子鉄心１の端部から飛び出たスロット絶縁６の端部を覆うように、少なくとも一部がスロット５の内側へ突出した幅広段付き形状の内径樹脂壁７とすることにより、巻線作業時この内径樹脂壁７の突出部分がガイド壁となりスロット絶縁６と固定子歯部先端部１２との隙間に巻線４が入り込まないようにしている。これにより巻線４がスロット絶縁６を巻き込むような絶縁不良もなくなる。
【００２９】
従って、本実施形態にすることにより固定子鉄心１に確実にスロット絶縁６を取り付けることができ、スロット絶縁６と上部絶縁端板３ａ及び下部絶縁端板３ｂがライン作業時脱落し著しく作業を悪化させることもなくなり、また、確実にスロット絶縁６によりスロット５内を絶縁することができ絶縁不良を低減することができる。
【００３０】
以上のように、本実施形態のような材料が安価で、ライン作業性が良く、絶縁不良の少ない電動機とすることができるため、圧縮機を駆動源とする冷蔵庫用途やエアコン用途に用いることにより安価で、品質が良好な製品を製作することができる。
【００３１】
同様に、車両用途として用いることにより安価で、品質の良好な製品とすることができる。特に、電気自動車の駆動用の電動機や電動パワーステアリング用の電動機等に最適である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、固定子鉄心の歯部に絶縁を施し直接巻線を巻き付けた集中巻き方式の電動機において、固定子鉄心の両端面を上部絶縁端板と下部絶縁端板により絶縁し、且つ前記固定子鉄心のスロット内はフィルム状のスロット絶縁により絶縁され、スロット絶縁の端が固定子鉄心の両端部から飛び出し固定子鉄心側に折り曲げられた耳折れ部分により係り止めされたスロット絶縁により絶縁されており、固定子鉄心の両端面の上部絶縁端板と下部絶縁端板のスロット形状は、固定子鉄心のスロット形状よりも広くすることにより、スロット絶縁を固定子に確実に固定することができる。特に、固定子鉄心の歯巾よりも狭い上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯巾の段差にすることによりフィルム状のスロット絶縁の折り曲げられた耳折れ部を固定子に確実に固定することができる。
【００３３】
好ましくは、上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯巾と、前記固定子鉄心の歯巾との差を、固定子のスロット内のフィルム状のスロット絶縁の板厚ｔとした時、略２ｔ倍から略６ｔ倍とすることにより固定子に確実に固定することができる。略２ｔ倍以上とすることによりフィルム状のスロット絶縁の耳折れ部分が傘状に開き、固定子鉄心からの脱落を防いでいる。また略６ｔ倍以下とすることにより固定子鉄心のスロット開口部のエッジ等による絶縁不良を防ぐことができる。
【００３４】
また、スロット絶縁の折り曲げられた耳折れ部分が固定子内径側の歯部先端部分において上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯部先端部分の固定子内径側に面した内径樹脂壁の厚さを薄くすることがないため内径樹脂壁の強度を上げることができ、例えば固定子巻線を利用して永久磁石を内蔵した回転子を着磁する場合、固定子巻線の固定子内径側への倒れ込みを防ぐことができる。
【００３５】
また、スロット絶縁は固定子歯部先端部の形状に沿うように配置されスロット絶縁の固定子鉄心の端部から飛び出した部分において、このスロット絶縁の飛び出した部分を覆うように上部絶縁端板と下部絶縁端板の歯部先端部形状が、固定子歯部先端部形状より少なくとも一部がスロット内径側に突出した幅広の巻線保護用の内径樹脂壁と、固定子歯部先端部形状とほぼ同形状とした段付き形状とすることにより固定子の歯部に巻線を巻く際、スロット絶縁と固定子歯部先端部との隙間に巻線が入り込み絶縁不良と成ったり、スロット絶縁を巻き込むようなことがなくなり巻線作業時の不良を低減することができる。
【００３６】
このような固定子絶縁を用いた電動機を、冷蔵庫用またはエアコン用の圧縮機内の電動機として用いることにより品質が良好で、ライン作業性が良く、量産性のある電動機の固定子を製作することができる。同様に、車両用途に用いる電動機の固定子に用いても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す固定子を上から見た図。
【図２】上部絶縁端板及び下部絶縁端板を上から見た図。
【図３】図２におけるＤ−Ｏ―Ｅ断面図。
【図４】上部絶縁端板及び下部絶縁端板を下から見た図。
【図５】図１に示す固定子歯部の部分拡大図。
【図６】図５におけるＢ−Ｂ’断面図。
【図７】本実施形態におけるスロット絶縁部。
【図８】従来例を示した図。
【図９】従来例を示した図。
【図１０】従来例を示した図。
【符号の説明】
１・・・固定子鉄心、２，２ａ・・・歯部、３ａ・・・上部絶縁端板、３ｂ・・・下部絶縁端板、４・・・巻線、５・・・スロット、６・・・スロット絶縁、７・・・内径樹脂壁、８・・・外径樹脂壁、９・・・切り込み、１０・・・爪、１１・・・凸部、１２・・・歯部先端部分。
【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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