(57)【要約】      （修正有）【課題】変圧器やリアクトル等の静止誘導電器用の積鉄心に係り、短冊形に形成された鉄心で、額縁鉄心の特徴を取り入れた積鉄心の組立構造を提供する。【解決手段】上ヨーク部１の下端縁部と脚部３，４，５の上端縁部とが直角に隙間なく衝合し、脚部３，４，５の下端縁部と下ヨーク部２の上端縁部とが直角に隙間なく衝合してなる。上ヨーク部１と下ヨーク部２とは、段積みの厚み方向で前後に隣接する各上ヨーク部１および下ヨーク部２の縦の長さが異なると共に各層の上ヨーク部１と下ヨーク部２は縦方向の長さの和が同一となっている。上ヨーク部１と下ヨーク部２は、３種類以上の縦方向の長さの異なる部材を選択し組み合わせてなる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
横長で矩形の上ヨーク部と、該上ヨーク部と横方向の長さが同じ横長で矩形の下ヨーク部との間に、少なくとも左右一対で縦方向の長さが同じ縦長で矩形の脚部を介設した短冊形の積鉄心構造において、
上ヨーク部の下端縁部と脚部の上端縁部とが隙間なく衝合し、脚部の下端縁部と下ヨーク部の上端縁部とが隙間なく衝合してなり、
上ヨーク部と下ヨーク部とは、段積みの厚み方向で前後に隣接する各上ヨーク部および下ヨーク部の縦の長さが異なると共に各層の上ヨーク部と下ヨーク部は縦方向の長さの和が同一となっており、
上ヨーク部と下ヨーク部は、３種類以上の縦方向の長さの異なるヨーク部材を選択し組み合わせてなることを特徴とする積鉄心構造。
【請求項２】
積鉄心が、上ヨーク部と下ヨーク部の間に左右一対の脚部を有する一相二脚構造、または上ヨーク部と下ヨーク部の間に左右及び中央に脚部を有する三相三脚構造からなっていることを特徴とする請求項１に記載の積鉄心構造。
【請求項３】
上ヨーク部と下ヨーク部は、所定の縦方向の長さを均等に二分した長さの中間の部材と、該中間の部材の縦の長さと異なる長さの１または複数の長い部材と、前記所定の縦方向の長さから前記長い部材の縦の長さを差し引いた１または複数の短い部材の中から２つの部材の合計が前記所定の縦方向の長さとなるように選択し、一方を上ヨーク部または下ヨーク部とし、他方を下ヨーク部または上ヨーク部に組み合わせてなることを特徴とする請求項１または２に記載の積鉄心構造。
【請求項４】
脚部が、中間位置にギャップが形成されるように二分された脚部構成片からなっており、
脚部構成片が、各層の鉄心のギャップの位置が段積みの厚み方向で同一面となるように、上ヨーク部と下ヨーク部の縦方向の長さに対応して長さが異なる複数の脚部構成片を選択して組み合わせることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積鉄心構造。
【請求項５】
上下のヨーク部または脚部に用いる部材に、取付穴の有無および数の異なる複数の部材を用意しておき、仕様製品に従って所定の取付穴の部材を選択してなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の積鉄心構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、変圧器やリアクトル等の静止誘導電器用の積鉄心に係り、短冊形に形成された鉄心で、額縁鉄心の特徴を取り入れた積鉄心の組立構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
変圧器等の積鉄心（段積み鉄心）の構造として、短冊形、額縁形（Ｖノッチ形）などが知られている。
短冊形積鉄心では、例えば、図１０に示すように、三相三脚構造の場合に、上ヨーク部１１又は下ヨーク部１２の一方が均等に２分割され、中央の脚部１５が分割された上ヨーク部１１又は下ヨーク部１２の間に挿入されており、左右の脚部１３、１４及び中央の脚部１５はいずれも同じ長さに設定されている。
即ち、図１０（ａ）に示す１の組み合わせでは、分割された上ヨーク部１１’、１１’の間に中央の脚部１５の上部が挿入され下部が一連の下ヨーク１２の上部中央に載置され、左右の脚部１３、１４は、上端が分割された上ヨーク部１１’、１１’の下面に衝合し、下部は下ヨーク部１２の左右の側面に外側から接するように配置されている。
図１０（ｂ）に示す２の組み合わせは、分割された下ヨーク部１２’、１２’の間に中央の脚部の下部が挿入され、上端が一連に伸びる上ヨーク１１の下面中央に衝合し、左右の脚部１３、１４は、分割された下ヨーク１２'、１２’の左右方向の上面に載置され、上部は一体の上ヨーク部１１の左右の側面に外側から接するように配置される。
上記１の組み合わせの鉄心と２の組み合わせの鉄心とは外周及び内周の形状が一致しており、これを交互に繰り返し積み重ねることで短冊形の積鉄心が多層に組み立てられる。
しかし、上記構成では、各層におけるヨーク部１１（１１’）、１２（１２’）と脚部１３〜１５との合わせ面が直角となる接合面は縦となる面が４、横となる面が３の合計７カ所となり、組立てる際には、前記ヨーク部と脚部の全ての面を同時に合わせ、一定の力で押さえ込む必要が有るが、上下から力を入れると左右の脚部が外側にずれるなど、全部の接合面を隙間なく接して組み立てることは困難である。
また、特開２０１３−４８１３８号の静止誘導電器用積鉄心では、巻線を巻回する少なくとも２つ以上の鉄心脚と、前記鉄心脚間を磁気的に結合する上部及び下部継鉄とからなる静止誘導電器用積鉄心において、前記各鉄心脚は非晶質性合金薄帯を所定枚数積層した積層体単位を用いて積層して形成し、前記上部及び下部継鉄のうち少なくとも上部継鉄は珪素鋼板を積層して形成し、前記各鉄心脚と前記上部及び下部継鉄間の積層接合部は交互積層構成とした構成が開示されているが、鉄心脚や継鉄の素材を限定する必要があるので汎用性に欠ける。
次に、図１１で示す額縁形（Ｖノッチ形）積鉄心では、上下のヨーク部２１、２２の中央にはＶノッチ２６が形成され、中央の脚部２５の上下両端がＶノッチ２６に嵌合する山形状に形成されており、また上下のヨーク２１、２２の左右両端と左右の脚部２３、２４の上下両端は略４５度の傾斜面となって、組み合わせて直角になるように形成されている。
そして、段積みする各層において、上下のヨーク部２１、２２に穿設される取付穴（図示省略）の位置が僅かづつ異なるように、穴の位置をずらした上下のヨーク部を例えば３種類用意し、中央の脚部２５と左右の脚部２３、２４とは、それぞれ同一の形状とすることで、１層目と２層目と３層目の各層間で取付穴の位置をそれぞれ僅かにずらした構成となっている。
これにより、ヨーク部２１，２２と脚部２３〜２５との接合面が８ヶ所で全て傾斜面同士を合わせる必要があるため、接合面を隙間なく合わせることは煩雑で手間のかかる作業となっている。
また、例えば、特開２０１０−２８７７５６号の額縁形鉄心及びその組み立て方法では、一対の磁性体からなる継鉄部の両端同士を磁性体からなる脚部で連結して構成され、継鉄部並びに脚部はそれぞれ複数の帯板状のブロックを長手方向に交互にずらしながら積層すると共に、その接合部が４５度傾斜した額縁形鉄心であって、継鉄部用ブロックと脚部用ブロックを接合する継ぎ目部分に連続した状態で非磁性のシート部材を配置した構成が開示されているが、この場合は、継ぎ目部分に非磁性のシート部材を配置する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４８１３８号公報
【特許文献１】特開２０１０−２８７７５６号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
この考案は上記事情に鑑みて創案されたもので、その主たる課題は、上下のヨ−ク部と脚部との接合する面は、一方の延出方向に対して他方が常に直角となる接合面として隙間なく密接させることができると共に、短冊形の上下のヨーク部を鉄心積み厚方向にずらしながら段積みしていくので、漏れ磁束の減少、低損失、低騒音及び低振動を図った積鉄心の組立構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達するために、請求項１の考案では、
横長で矩形の上ヨーク部と、該上ヨーク部と横方向の長さが同じ横長で矩形の下ヨーク部との間に、少なくとも左右一対で縦方向の長さが同じ縦長で矩形の脚部を介設した短冊形の積鉄心構造において、
上ヨーク部の下端縁部と脚部の上端縁部とが隙間なく衝合し、脚部の下端縁部と下ヨーク部の上端縁部とが隙間なく衝合してなり、
上ヨーク部と下ヨーク部とは、段積みの厚み方向で前後に隣接する各上ヨーク部および下ヨーク部の縦の長さが異なると共に各層の上ヨーク部と下ヨーク部は縦方向の長さの和が同一となっており、
上ヨーク部と下ヨーク部は、３種類以上の縦方向の長さの異なるヨーク部材を選択し組み合わせてなることを特徴とする。
【考案の効果】
【０００６】
矩形からなる上下のヨ−ク部と脚部の接合する面は、ヨ−ク部または脚部の一方の延出方向に対して他方が常に直角となって接合するので隙間なく密接させることができ、磁気抵抗が低減し、局部加熱が生じなくなり、電力損失の低減が図れる。
また、上下のヨ−ク部を横方向に延びる１枚構造にして、厚み方向の各層でその縦幅を段階的に変えたことでヨ−ク部と脚部の接合個所は各層毎にずらして配置することができ、段積み構造(ステップラップ）が可能となり、磁束の流れの乱れが分散することで低騒音、低損失が図られる、
更に、前記接合面は、単純な上下一方向からの合わせ面となっていることから接合面の隙間を密着させ易く、組立に際しての作業性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の三相三脚構造の短冊形積鉄心の３つの異なる層の鉄心の正面図を示すもので（ａ）が１層目、（ｂ）が２層目、（ｃ）が３層目である。
【図２】１〜３層を形成するための上下のヨーク部として用いる縦の長さの異なる３種類のヨーク部と１種類の脚部の正面図である。
【図３】積鉄心の断面図である。
【図４】５種類の層を形成するための上下のヨーク部として用いる縦の長さの異なる５種類のヨーク部と１種類の脚部の正面図である。
【図５】実施例２の一相二脚構造の短冊形積鉄心の３つの異なる層の鉄心の正面図を示すもので（ａ）が１層目、（ｂ）が２層目、（ｃ）が３層目である。
【図６】ヨーク部に０〜３の取付穴を設けた場合の正面図である。
【図７】脚部に０〜３の取付穴を設けた場合の正面図である。
【図８】ギャップ付き短冊形積鉄心の３つの異なる層の鉄心の正面図を示すもので（ａ）が１層目、（ｂ）が２層目、（ｃ）が３層目である。
【図９】図８の積鉄心の断面図である。
【図１０】従来の短冊形の積鉄心を示す正面図で（ａ）は１層目、（ｂ）は２層目である。
【図１１】従来の額縁形の積鉄心を示す正面図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
上下のヨ−ク部と脚部の接合する面は、延出方向に対して常に直角となるＴ字状の接合面として密接させることができ、この短冊形の鉄心は鉄心積み厚方向にずらしながら積層することで、漏れ磁束の減少、低損失、低騒音及び低振動を実現した。
【実施例１】
【０００９】
図１〜３の三相三脚構造の短冊形の積鉄心１０では、図２に示す３種類のヨーク部Ｙ１〜Ｙ３の中の２つを上下のヨーク部１，２とし、１種類の第１脚部材Ｌを左右の脚部３、４及び中央の脚部５とするの組み合わせ構成からなる。
即ち、３種類のヨーク部Ｙ１〜Ｙ３は、横の長さを積鉄心の横の長さと同じくし、縦の長さを３段階にした第１から第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３の３種類を部品として多数用意しておき、これらを組み合わせて形成される。
【００１０】
即ち、本実施例では、第２ヨーク部材Ｙ２の縦の長さａは、上下のヨーク部１、２の縦の長さ（２ａ）の合計の半分に設定される。
また、縦の長さが第２ヨーク部材Ｙ２より短い長さｂに設定したものを第１ヨーク部材Ｙ１とし、上下のヨーク部１、２の合計の長さ（２ａ）から第１ヨーク部材Ｙ１の縦の長さ（ｂ）を差し引いた長さ（２ａ−ｂ）を縦の長さに設定したものを第３ヨーク部材Ｙ３とする。
【００１１】
この際に、第１〜第３ヨーク部材間の縦の長さの差は同一ないしほぼ同一の長さの差に設定することが好ましい。
そして、前記第１から第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３の３種類のヨーク部から、縦の長さの合計が同じとなる２つのヨーク部を選択し、上下のヨーク部１、２がＹ１とＹ３、Ｙ２とＹ２、Ｙ３とＹ１の組み合わせとなるようにして使用する。
【００１２】
従って、図１（ａ）では、上ヨーク部１を第１ヨーク部材Ｙ１とし、第３ヨーク部材Ｙ３を下ヨーク部２とした組み合わせからなり、図１（ｂ）では、上ヨーク部１と下ヨーク部２とを第２ヨーク部材Ｙ２とした組み合わせからなり、図１（ｃ）では、上ヨーク部１を第３ヨーク部材Ｙ３とし、第１ヨーク部材Ｙ１を下ヨーク部２とした組み合わせからなっている。
【００１３】
そして、上記上下のヨーク部１，２の縦の長さが異なる３種類の鉄心を、順次厚み方向に段積みし、それを繰り返して積鉄心１０が形成される（図３参照）。
図示例では、上ヨーク部１がＹ１、Ｙ２、Ｙ３の順となり、下ヨーク部２はＹ３、Ｙ２、Ｙ１の順に段階的に段積みされる場合を例示したが、この考案では、厚み方向の前後で隣接する上ヨーク間および下ヨーク間で縦の長さが異なっていればよく、組み合わせる順序は図示例に限定されるものではない。
【００１４】
第１脚部材Ｌは縦向きの矩形であって１種類が用意され、上部ヨーク部１と下部ヨーク部２の間に垂直に介設される。
即ち、本実施例では、左右の脚部３、４と中央の脚部５はいずれも挿入されて積鉄心となるもので、いずれも第１脚部材Ｌが用いられる。
【００１５】
前記第１〜第３のヨーク部Ｙ１〜Ｙ３および第１脚部材Ｌはいずれも矩形からなっているので各辺は水平か垂直となっており、横向きの上下のヨーク部１、２と縦向きの各脚部３〜５との接合面Ｓ１〜Ｓ６は、常に直角に隙間なく接するように構成される。
そして、本実施例では、積鉄心１０の各層は、上記のように接合面の位置を異にした３種類の構成を１組として、順次、繰り返して鉄心積み厚方向に連続製造業して組み立てられる。
図３に示す場合は、１種類ごとに２枚の同一組み合わされた鉄心を重ねたものを用いているが、１枚でもよいし、効果が損なわれない範囲で３枚以上であってもよい。
【００１６】
これにより、一例として、上記鉄心構造を採用したインバーター用リーケージトランス（容量２１０ｋＶＡ、２６０ｋＶＡ）を製作し、従来品との評価試験を行った結果、期待する特性が得られ、商用周波数時の騒音値・入力電圧を上昇していった時の励磁電流値増加カーブにおいて従来品に比して大差があることが確認された。
また、インバーターからの供給電源での騒音値や励磁電流値などでの優位性も確認できた。
特に上記実施例では、商用周波数電源時は、定格入力電圧６３０Ｖ時に、５２ｄＢと低騒音であり、従来品と比べて約１０ｄＢ以上の騒音数値差があることが確認された。
【００１７】
本実施例では、３種類の第１〜第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３を用いたが、２つのヨーク部の縦の長さの合計が、組み立てられる鉄心の上下ヨーク部１、２の合計（鉄心の縦の長さから脚部の長さを差し引いた長さ）と一致するように設定しておき、２種類以上、より好ましくは３種類以上のヨーク部を準備しておいてもよい。
【００１８】
図４は５種類の第１〜第５ヨーク部Ｙ１’〜Ｙ５’を用いる例を示す。
この場合、第３ヨーク部材Ｙ３’の縦の長さＡを基準とし、この２倍を上下のヨーク部１，２の縦の長さの合計とする。
そして、第１ヨーク部材Ｙ１’の縦の長さを最も短いＢとし、第２ヨーク部材Ｙ２’の縦の長さを第１ヨーク部材Ｙ１’と第３ヨーク部材Ｙ３’の中間の長さＣとし、第４ヨーク部Ｙ４’の縦の長さを２Ａ−Ｃとし、第５ヨーク部Ｙ５’の長さを２Ａ−Ｂに設定する。
【００１９】
これにより上下のヨーク部１、２の縦の長さが異なる５種類（Ｙ１’とＹ５’、Ｙ２’とＹ４’、Ｙ３’とＹ３’、Ｙ４’とＹ２’、Ｙ５’とＹ１’の組み合わせ）の鉄心を形成することができる（図示せず）。
上記のように上下のヨーク部１，２の縦の長さの合計の半分の長さのヨーク部を設ける場合は１種類で１つの鉄心の組み合わせとなるので、部品点数が少なくなり好ましいが、この考案では、半分の長さのヨーク部を用いなくてもよい。
その場合は、常に部品となる一対のヨーク部の縦の長さの合計が上下のヨーク部１，２の縦の長さと一致するのであればよく、その種類の数は問わない。
【実施例２】
【００２０】
図５は、一相二脚構造の短冊形の積鉄心１０を示す。
この場合も、実施例１と同様に３段階の縦の長さ（ｂ、ａ、２ａ−ｂ）を有する３種類の第１から第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３と、１種類の第１脚部材Ｌを部品として用いた場合について例示する（図２参照）。
この積鉄心１０は、３種類のヨーク部Ｙ１〜Ｙ３の中の２つを上下のヨーク部１，２とし、１種類の第１脚部材Ｌを左右の脚部３、４とする組み合わせ構成からなる。
即ち、中央の脚部５が省略される他は、前記実施例１の構成と同様である。
【００２１】
従って、図５（ａ）では上下のヨーク部１、２がＹ１とＹ３の組み合わせ、図５（ｂ）ではＹ２とＹ２の組み合わせ、図５（ｃ）ではＹ３とＹ１の組み合わせからなっている。
また、接合面はＳ１〜Ｓ４の４個所となり、直角に接している。
また、積鉄心の断面は図３と同様となる。
その他の構成は前記実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例３】
【００２２】
前記実施例では、部品となる第１〜第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３が、それぞれ１種類の取付穴なしの場合を例示したが、各第１〜第３ヨーク部材Ｙ１〜Ｙ３のそれぞれに取付穴Ｈの数を異にした複数種類のヨーク部を準備してもよい。
各取付穴Ｈは第１〜第３ヨーク部材の上辺または下辺から一定の長さだけ離間した位置に設定することで、各ヨーク部Ｙ１〜Ｙ３において取付穴を整合することができる。
【００２３】
図６では、第３ヨーク部材Ｙ３において取付穴Ｈが３つのもの、２つのもの、１つのもの、無いものの４種類を図示したが、取付穴の数は上記図示例に限定されない。
このように取付穴の異なる種類のものを準備しておくことで、仕様製品によって使い分けることができる。
【００２４】
第１脚部材Ｌも同様で、図７に示すように、取付穴Ｈの位置を異にした複数種類の第１脚部材Ｌ１を用いてもよい。
図示例では、取付穴Ｈが３つのもの、２つのもの、１つのもの、無いものの４種類を準備しておくことで、仕様製品によって使い分けることができる。
その他の構成は前記実施例と同様であるので、その説明を省略する。
【実施例４】
【００２５】
図８〜９は、実施例１の積鉄心の構成をギャップ付き積鉄心に置き換えた場合を示す。
この実施例では、各脚部３〜５の中間位置にギャップ材を挿入する面（ギャップ）Ｇが形成されている。
このギャップ材を挿入する面Ｇは、積鉄心の厚み方向で、連続する同一面上に揃う必要があるので、上記面Ｇを挟む上下一対の脚部構成片は、上下のヨーク部１、２に合わせて３種類準備する必要がある。
【００２６】
即ち、第２脚部構成片Ｌ２は、ギャップの面Ｇを除いた第１脚部材Ｌの長さを二等分した長さに設定され、第１脚部構成片Ｌ１は第２脚部構成片Ｌ２より前記第３ヨーク部材Ｙ３と第１ヨーク部材Ｙ１の縦方向の長さの差だけ長く設定されている。
また、第３脚部構成片Ｌ３は第２脚部構成片Ｌ２より前記第３ヨーク部材Ｙ３と第１ヨーク部材Ｙ１の縦方向の長さの差だけ短く設定されている。
このように、各脚部３〜５は、上下のヨーク部１，２の組み合わせに対応して第１脚部材構成片Ｌ１〜第３脚部構成片Ｌ３を組み合わせて構成される。
【００２７】
そこで、図８の三相三脚構造の場合、（ａ）では上ヨーク部１を第１ヨーク部材Ｙ１とし、第３ヨーク部材Ｙ３を下ヨーク部２とした場合に、各脚部３〜５は、上段の第１脚部材構成片Ｌ１と下段の第３脚部構成片Ｌ３との組み合わせとなり、第１脚部材構成片Ｌ１と第３脚部構成片Ｌ３の間にギャップ材を入れる面（隙間）が形成される。
【００２８】
また、図８（ｂ）では、上ヨーク部１と下ヨーク部２とを第２ヨーク部材Ｙ２とした場合、各脚部は上下一対の第２脚部構成片Ｌ２の組み合わせとなり、上下の第２脚部構成片Ｌ２の間にギャップ材を入れる面（隙間）Ｇが形成される。
【００２９】
ず８（ｃ）では、上ヨーク部１を第３ヨーク部材Ｙ３とし、第１ヨーク部材Ｙ１を下ヨーク部２とした場合、各脚部３〜５は、上段の第３脚部構成片Ｌ３と下段の第１脚部材構成片Ｌ１の組み合わせとなり、第３脚部構成片Ｌ３と第１脚部材構成片Ｌ１の間にギャップ材を入れる面Ｇが形成される。
【００３０】
また、図示しない一相二脚構造の場合には、ヨーク部の中央に脚部が設けられない他は上記構成と同様であるので、その説明を省略する。
前記図６や図７の実施例と同様に、ヨーク部およびまたは脚部（脚部構成片）に取付穴を０から複数設けた種類を用意しておけば、仕様製品に対応して適宜に使い分けることができる。
この場合も、取付穴の数は上記実施例に限定されず、０から複数を定めることができる。
【００３１】
この考案は、三相変圧器、単相変圧器に限らず、リアクトル用の積鉄心として用いることができる。
その他、要するにこの考案の要旨を変更しない範囲で種々設計変更しうること勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１  上ヨーク部
２  下ヨーク部
３，４  左右の脚部
５      中央の脚部
１０      積鉄心
１１、１１’、２１  上ヨーク部（従来）
１２、１２’、２２  下ヨーク部（従来）
１３、１４、２３、２４  左右一対の脚部（従来）
１５、２５  中央の脚部（従来）
Ｇ      面（ギャップ）
Ｈ      取付穴
Ｌ      第１脚部材
Ｌ１    第１脚部構成片
Ｌ２    第２脚部構成片
Ｌ３    第３脚部構成片
Ｙ１    第１ヨーク部材
Ｙ２    第２ヨーク部材
Ｙ３    第３ヨーク部材
Ｓ１〜Ｓ６  接合面
【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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