(57)【要約】【課題】発電電動機において、交流が変換された直流を取り出す出力端子の取出位置や取出方向の選択の幅を広げることである。【解決手段】電動発電機は、ハウジング１０内に収容されたステータ３０ロータ２５と、直流−交流変換する制御素子８３等を含む制御装置６５と、放熱部材７０と、ボルト状出力端子９５と、から成る。導電性の放熱部材７０は、一側面に制御素子が搭載された底壁７１と、底壁の他側面の放射状に延びる多数の放熱フィン７３と、底壁の外周縁から軸方向に突出した取付け部７５とが一体に形成され、制御装置に取り付けられている。ボルト状出力端子８５は取付け部７５を厚さ方向に貫通圧入し、取付け部に取り付けられる。【選択図】図４
2005027481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングに固定されたステータ、及び該ハウジングに回転可能に支持されたロータと、
ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、前記ハウジングに取り付けられた制御装置と、
その一側面に前記制御素子が搭載された底壁と、該底壁の他側面の放射状に延びる多数の放熱フィンと、該底壁の外周縁から軸方向に突出した取付け部とが一体に形成され、前記制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と、
前記取付け部を厚さ方向に貫通し、ナット状出力端子により該取付け部に取り付けられるボルト状出力端子と、
から成ることを特徴とする制御装置一体型発電電動機。
【請求項２】
前記ボルト状出力端子は、前記取付け部を厚さ方向に貫通圧入し、該取付け部に取り付けられている請求項１に記載の発電電動機。
【請求項３】
前記取付け部は、前記放熱部材の半径方向外向きに延びる第１延長部分と、軸方向に延び前記ボルト状出力端子が貫通する貫通孔が形成された第２延長部分とを含む請求項１に記載の発電電動機。
【請求項４】
前記第２延長部分は、前記取付け部に着座した前記ナット状出力端子のゆるみ防止部を持つ端子台を備えている請求項３に記載の発電電動機。
【請求項５】
前記第２延長部分は、前記端子台に取り付けられるワイヤハーネスの回転防止部を持つ端子台を備えている請求項３に記載の発電電動機。
【請求項６】
ハウジングに固定されたステータ、及び該ハウジングに回転可能に支持されたロータと、
ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、前記ハウジングに取り付けられた制御装置と、
その一側面に前記制御素子が搭載された底壁と、該底壁の他側面の放射状に延びた多数の放熱フィンと、該底壁の外周面から半径方向外向きに延びたボルト状出力端子とが一体に形成され、前記制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と、
から成ることを特徴とする制御装置一体型発電電動機。
【請求項７】
前記ボルト状出力端子の雄ねじ部に、ナット状出力端子が螺合されている請求項６に記載の発電電動機。
【請求項８】
前記ボルト状出力端子はその雄ねじ部に、取り付けられるワイヤハーネスの回転防止部を持つ端子台を備えている請求項６に記載の発電電動機。
【請求項９】
ハウジングに固定されたステータ、及び該ハウジングに回転可能に支持されたロータと、
ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、前記ハウジングに取り付けられた制御装置と、
その一側面に前記制御素子が搭載された底壁と、該底壁の他側面の放射状に延びる多数の放熱フィンとが一体に形成され、前記制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と、
前記底壁上で隣接する前記放熱フィン間に配置されたボルト状出力端子と、
から成ることを特徴とする制御装置一体型発電電動機。
【請求項１０】
前記底壁はワイヤハーネスをねじ締結する雌ねじ孔を備えている請求項９に記載の発電電動機。
【請求項１１】
前記放熱フィンが、前記雄ねじ孔に取り付けられるワイヤハーネスのリング状端子の回転を防止している請求項９に記載の発電電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置一体型発電電動機、特にその出力端子の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の交流発電機はエンジンの駆動力を利用してロータを回転させ、ステータコイルに交流電流を発生させる。交流電流は制御装置（レクティファイヤ）により全波整流され、出力端子から直流電流として取り出される。
【０００３】
図７に示す従来の車両用交流発電機（特許文献１参照）では、出力端子（＋端子）１５０を導電性のフレーム１５２内に設け、＋側冷却フィン１５４に結合し、フレーム１５２との間を絶縁していた。即ち、＋端子１５０と＋側冷却フィン１５４とをボルト１５６で接続するとともに、＋端子１５０とフレーム１５２との間に第１絶縁部材１５８及び第２絶縁部材１５９を介在させていた。
【特許文献１】特開平５−２１９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、フレーム１５２は中心部にはロータが固定された回転軸（不図示）の挿入孔が形成され、その外周側空間内には整流素子等が搭載されている。よって、フレーム１５２のうち、＋端子１５０や＋側冷却フィン１５４の配置に利用できるスペースは限られている。また、出力端子１５０の半径方向位置はある程度調整できても、軸方向位置の調整は困難であった。その結果、＋端子１５０の取出位置や取出方向に制約が加わり、交流発電機の自由な設計が妨げられていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、出力端子の取出位置や取出方向の選択の幅が広がる車両用交流発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の発明者は、出力端子を放熱部材と一体又は一体的に設けることを思い付いて、本発明を完成した。
（１）本願の第１発明による制御装置一体型発電電動機は、請求項１に記載したように、ハウジングに固定されたステータ、及びハウジングに回転可能に支持されたロータと；ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、ハウジングに取り付けられた制御装置と；その一側面に制御素子が搭載された底壁と、底壁の他側面の放射状に延びる多数の放熱フィンと、底壁の外周縁から軸方向に突出した取付け部とが一体に形成され、制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と；取付け部を厚さ方向に貫通し、ナット状出力端子により取付け部に取り付けられるボルト状出力端子と；から成ることを特徴とする。
【０００７】
この発電電動機において、出力端子の所望の取出位置、方向等に応じて、取付け部の形状、大きさ及び突出方向や選択すれば良い。
【０００８】
請求項２の発電電動機は、請求項１において、ボルト状出力端子は取付け部を厚さ方向に貫通圧入し、この取付け部に取り付けられている。請求項３の発電電動機は、請求項１において、取付け部は、放熱部材の半径方向外向きに延びる第１延長部分と、軸方向に延びボルト状出力端子が貫通する貫通孔が形成された第２延長部分とを含む。請求項４の発電電動機は、請求項３において、第２延長部分は、取付け部に着座したナット状出力端子のゆるみ防止部を持つ端子台を備えている。請求項５の発電電動機は、請求項３において、第２延長部分は、端子台に取り付けられるワイヤハーネスの回転防止部を持つ端子台を備えている。
（２）本願の第２発明による制御装置一体型発電電動機は、請求項６に記載したように、ハウジングに固定されたステータ、及びハウジングに回転可能に支持されたロータと；ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、ハウジングに取り付けられた制御装置と；その一側面に制御素子が搭載された底壁と、底壁の他側面の放射状に延びた多数の放熱フィンと、底壁の外周面から半径方向外向きに延びたボルト状出力端子とが一体に形成され、制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と；から成ることを特徴とする。
【０００９】
この発電電動機において、出力端子の所望の取出位置、方向等に応じて、放熱部材を型成形する型部材のキャビティの形状や位置を調整すれば良い。
【００１０】
請求項７の発電電動機は、請求項６において、ボルト状出力端子の雄ねじ部に、ナット状出力端子が螺合されている。請求項８の発電電動機は、請求項６において、ボルト状出力端子は、その雄ねじ部に、取り付けられるワイヤハーネスの回転防止部を持つ端子台を備えている。
（３）第３発明による制御装置一体型発電電動機は、請求項９に記載したように、ハウジングに固定されたステータ、及びハウジングに回転可能に支持されたロータと；ステータコイルに発生する交流を直流に整流し、直流を変換した交流をステータコイルに供給する制御素子を含み、ハウジングに取り付けられた制御装置と；その一側面に制御素子が搭載された底壁と、底壁の他側面の放射状に延びる多数の放熱フィンとが一体に形成され、制御装置に取り付けられた導電性の放熱部材と；底壁上で隣接する放熱フィン間に配置されたボルト状出力端子と；から成ることを特徴とする。
【００１１】
この発電電動機において、出力端子の所望の取出位置、方向等に応じて、底壁の雌ねじ孔の即ちリング状出力端子の半径方向位置を選択すれば良い。
【００１２】
請求項１０の発電電動機は、請求項９において、底壁はワイヤハーネスをねじ締結する雌ねじ孔を備えている。請求項１１の発電電動機は、請求項９において、放熱フィンが雌ねじに取り付けられるワイヤハーネスのリング状端子の回転を防止している。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べてきたように、第１発明の制御装置一体型発電電動機によれば、取付け部の形状、大きさ及び突出方向等を選択することにより、放熱部材の外周縁の円周方向及び軸方向において所望の位置に、放熱部材の半径方向に延び、軸方向に突出しないボルト状出力端子が取り付けられる。
【００１４】
請求項２の発電電動機によれば、ナット状出力端子のゆるみ防止部が不要となる。請求項３の発電電動機によれば、取付け部の第１部分及び／又は第２部分の位置や長さを調整することにより、出力端子の半径方向及び／又は円周方向の位置が調整できる。請求項４の発電電動機によれば、ナット部材のゆるみが防止され、確実な出力端子の取付けが長期間にわたって得られる。請求項５の発電電動機によれば、ワイヤハーネスの回転が防止される。
【００１５】
第２発明の制御装置一体型発電電動機によれば、出力端子が放熱部材と一体に形成されるので、出力端子を放熱部材と別に製作後取り付ける場合に比べて、取付けの手間が簡単になる。また放熱部材上の円周方向及び半径方向で所望の位置に出力端子を形成できる。
【００１６】
請求項７の発電電動機によれば、ボルト状出力端子にナット状出力端子を螺合することにより出力端子が完成する。請求項８の発電電動機によれば、ワイヤハーネスの回転が防止される。
【００１７】
第３発明の制御装置一体型発電電動機によれば、底壁の雌ねじ孔即ちこれにあてがうリング状端子の位置を選択することにより、底壁上の半径方向における出力端子の位置を選択できる。また、リング状端子及びボルト状出力端子の突出量は隣接する放熱フィンの高さよりも低く、放熱部材の軸方向寸法が増加する心配はない。
【００１８】
請求項１０の発電電動機によれば、ボルト状出力端子により底壁にリング状端子及びワイヤハーネスを取り付けることができる。請求項１１の発電電動機によれば、ワイヤハーネスのリング状端子のゆるみが放熱フィンにより防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜発電電動機＞
発電電動機は、発電機に電動機の機能を付加したものである。発電機として使用するときは、エンジンの駆動力を利用してロータを回転させ、ステータコイルに交流電流を発生させる。交流電流は制御装置の整流素子により全波整流され、出力端子から直流電流として取り出される。これに対して、電動機として使用するときは、直流電源の直流をスイッチ素子で交流に変換してステータコイルに供給し、ロータを回転させる。
【００２０】
このように、本発明の発電電動機の発電の原理は交流発電機のそれと同じであり、よって発電電動機は交流発電機を含む概念である。
＜放熱部材、出力端子＞
本発明では、出力端子を放熱部材と一体又は一体的に形成されている。ここで、「一体」とは、両者が同じ材料から同時に製造され物理的に一体であること（第１タイプ）を言う。一方「一体的」とは出力部材が放熱部材とは別に製造された後、機械的に結合されたこと（第２タイプ）を言う。
【００２１】
「出力端子」は一般に、外周面に雄ねじを備えたボルト状出力端子と、内周面に雌ねじを備えハーネスが接続されたナット状出力端子とから成る。ボルト状出力部材を放熱部材の所定場所に立設し、これにナット状出力端子を螺合させる。
【００２２】
なお、ナット状出力端子の代わりに、中心に貫通孔が形成されハーネスが接続されたリング状端子を採用することもできる。
【００２３】
上記第１タイプにおいて、例えばボルト状出力端子は放熱部材の外周縁のフランジ部から厚さ方向（半径方向外向き）に突出することができる。その外周面に形成された雄ねじに、ナット状出力端子の雌ねじが螺合される。
【００２４】
第２タイプはさらに二種類に分類できる。Ａタイプでは、ボルト状出力端子を、放熱部材の外周縁の円周方向の一部に形成した取付け部に、その厚さ方向に取り付ける。取付け部は断面Ｌ字形状を呈し、半径方向に延びる第１延長部分と、軸方向に延びる第２延長部分とを持つことができる。第２延長部分は軸方向で放熱フィン側又はそれとは反対側に延び、ボルト状出力端子の貫通孔や、端子台を備えることができる。端子台は、ナット状出力端子の回転（ゆるみ）防止部又は取り付けられるワイヤハーネスの回転（ゆるみ）防止部持つことができる。ボルト状出力端子は第２延長部分を単に貫通しても良いし、又は貫通するとともに回転不能に圧入（貫通圧入）されても良い。
【００２５】
なお、Ｌ字形状の取付け部にヒューズを配置すれば、放熱部材の内部が短絡したとき、自己保護が可能となる。
【００２６】
これに対して、Ｂタイプでは、リング状端子が放熱部材の底壁に取り付けられている。即ち、底壁上の隣接する放熱フィン間に形成した雌ねじ孔に、リング状端子のリングを位置あわせする。この状態で、ボルト状出力端子の雄ねじ部を底壁の雌ねじに螺合させてリング状端子を固定すれば良い。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
＜実施例＞
（構成）
図１にハイブリッド車全体の制御システムを示す。この制御システムはバッテリ１０２、負荷１０４及びＭＧ１００から成る。図１及び図２に示すように、ＭＧ１００はハウジング１０、ステータ３０及びロータ２５、制御装置６５及び放熱部材７０を含む。
【００２８】
図２において、一端が開口した左方ハウジング１１及び右方ハウジング１６内にステータ３０及びロータ２５が配置されている。つまり、左方ハウジングの端壁１２及び右方ハウジング１６の端壁１７に軸受１４ａ及び１４ｂを介して回転軸２０が回転可能に支持されている。端壁１２から突出した軸部分にプーリ２２が固定され、周壁１３に収容された中間部にロータ２５が取り付けられている。
【００２９】
ロータ２５は一対のロータコア２６ａ、２６ｂと、両ロータコア間に巻かれた界磁コイル２７とを含む。左方ハウジング１１の周壁部に取り付けられたステータ３０は、ステータコア３１とそのスロットに挿入されたステータコイル３２とを含み、ロータ２５と対向している。
【００３０】
ロータ２５の左側面の外周寄りにファン２８ａが形成され、これに対向して左方ハウジング１１の端壁１２及び周壁１３に通気孔１２ａ及び１３ａが形成されている。ロータ２５の右側面にはファン２８ｂが形成され、これに対向して右方ハウジング１６の周壁１８及び端壁１７に通気孔１８ａ及び１７ａが形成されている。
【００３１】
図１から分かるように、制御装置６５はインバータケース５０、インバータ回路５２及び制御回路５９等を含む。インバータケース５０は樹脂材料から成り、全体としてドーナツ形状を持ち、その中空部にブラシホルダ４２が配置されている。ブラシホルダ４０により保持されたブラシ４０が、回転軸の右端に取り付けたスリップリング１９に接触している。
【００３２】
インバータケース５０の内周壁と外周壁とで区画される空間内に、インバータ回路５２を構成する３組のトランジスタ（スイッチ素子）５３，５４及び５５が配置されている。Ｕ相のトランジスタ５３、Ｖ相のトランジスタ５４及びＷ相のトランジスタ５５が、それぞれＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル３２に接続されている。また、界磁トランジスタ５７がロータ２５の界磁コイル２７に接続されている。
【００３３】
放熱部材７０は導電材料から成り、図３から分かるように、中空形状の端壁７１と外周壁７５とを含む。端壁７１は中空孔７２が形成されるとともに、外側面に複数の放熱フィン７３が放射状に形成されている。インバータケース５０と放熱部材７０とはボルト又は接着等により結合されている。
【００３４】
図４（ａ）（ｂ）から分かるように、放熱部材７０の外周縁には円周方向の一部（図４（ａ）では上部）に取付け部７７及び端子台８１が外周壁７５と一体に形成されている。このうち取付け部７７は断面Ｌ字形状を持ち、半径方向に延びた第１延長部分７８と、取付孔７９ａを備え軸方向に延びた第２延長部分７９とを有する。なお、取付孔７９ａに相当する取付孔を外周壁７５に設けた場合、第１延長部分７８及び第２延長部分７９を省略することもできる。
【００３５】
端子台８１はワイヤハーネス９２をねじ締結する際に回転しないように、弾性変形可能な回止め溝部８３を有する。
【００３６】
取付け部７７によりボルト状出力端子８５が取り付けられている。このボルト状出力端子８５は頭部８６と脚部８７とを有し、脚部８７が貫通孔７９ａを貫通して上方に延び、その雄ねじ部８７ａにナット状出力部材９０のナット９１の雌ねじ部９１ａが螺合されている。ボルト状出力端子８５とナット状出力端子９０とで出力端子９５が構成される。なお、放熱部材７０は通気孔を持つカバー９７により覆われている。
【００３７】
図１に戻って、外部信号が外部端子５８から制御回路５９に入力され、制御回路５９から各トランジスタ５３から５４や界磁トランジスタ５７に入力される。
（作用）
この実施例の作用は以下の通りである。
（１）ＭＧ１００が発電機として機能する場合
車両がエンジン（不図示）の駆動力により走行しているとき、エンジンの回転がベルトを介してプーリ２２に入力される。界磁トランジスタ５７、ブラシ４０及びスリップリング１９等を介して、バッテリ１０２からロータ２５の界磁コイル２７にフィールド電流が供給される。
【００３８】
その結果、ステータ３０に対してロータ２５が回転し、ステータコイル３２に三相交流が発生する。この三相交流はトランジスタ５３から５５に接続されたダイオードにより直流に整流され、出力端子９５を介して取り出される。
【００３９】
ダイオードは導電性の放熱部材７０の底壁７１に搭載され、出力端子９５は放熱部材７０に螺合されている。よって、出力端子９５からの交流の取出しが可能である。
（２）ＭＧ１００が電動機として機能する場合
アイドルトップ後の発進時等は、バッテリ１０２の直流電流をトランジスタ５３等のスイッチング作用で交流電流に変換し、ステータコイル３２に供給する。その際、磁極位置センサ（不図示）等でロータ２５の回転方向の位相を検出する。その結果、ステータ３０に対してロータ２５即ち回転軸２０が回転し、駆動力がプーリ２２及びベルトを介してエンジンに伝達される。
（３）放熱（冷却）
直流から交流への変換時等に、トランジスタ５３等で発生する熱は、放熱部材７０の底壁７１に伝達される。回転するロータ２５のファン２８ｂがブラシホルダ４２とインバータケース５２との間の空気流通路即ち放熱部材７０の中心部に負圧を生じさせ、空気を求心方向（ｘ方向）に吸引する。放熱フィン７３と、隣接する放熱フィン７３間を中心方向に流れる空気との間で熱交換され、底壁７１即ちトランジスタ５３等が冷却（空冷）される。空気はその後、右方ハウジング１６内を半径方向外向き（ｙ方向）に流れる。
（効果）
この実施例によれば、以下の効果が得られる。
【００４０】
まず、ＭＧ１００による発電時に整流された直流を取り出す出力端子９５の位置及び方向に融通性が生ずる。出力端子９５が取り付けられた放熱部材７０の取付け部７７の高さ（軸方向長さ）は任意に選定可能である。よって、取付け部７７上の円周方向及び軸方向の所望の位置に、出力端子９５を取り付けることができる。
【００４１】
しかも、この実施例では取付け部７７の第２部分７９に出力端子９５を半径方向に取り付けたことにより、放熱部材７０の軸方向寸法の増加を抑えることができる。加えて、ナット９０の締め付け状態では回止め部溝８３が弾性的に接触して逆転を阻止しており、振動等によりゆるむ心配はない。
＜第１変形例＞
図５に第１変形例を示す。この第１変形例では、ボルト状出力端子１２５は放熱部材１２０と同じ材料から成り、一体に型成形されている。放熱部材１２０を型成形する型部材に予めボルト状出力端子１２５に相当するキャビティを形成しておき、放熱部材１２０の型成形時に同時に形成されたものである。
【００４２】
ボルト状出力端子１２５は放熱部材１２０の外周面から半径方向外向きに突出し、その外周面にタップ等により雄ねじ部１２６が形成されている。この雄ねじ部１２６に雌側出力端子９０のナット９１（図４（ｂ）参照）が螺合され、その外側に端子台（不図示）が配置されている。
【００４３】
この第１変形例によれば、上記型部材のキャビティの形状や位置を工夫することにより、放熱部材１２０の外周面上において、円周方向及び軸方向の所望の位置にボルト状出力端子１２５を形成できる。また、放熱部材１２０の形成と同時にボルト状出力端子１２５が形成できるので、両者を別々に製造した後組み合わせる場合に比べて、ボルト状出力端子１２５を形成するための時間及び手間が低減できる。
＜第２変形例＞
図６（左半分はリング状端子１３５を省略）に示す第２変形例では、放熱部材１３０の底壁１３１上にリング状端子１３５をセットし、ボルト状出力端子（不図示。図４のボルト状出力端子８５参照）で取り付けている。即ち、底壁１３１の隣接する放熱フィン１３２間の外周寄りに雌ねじ孔１３３が形成されている。リング状端子１３５（図３に二点鎖線で図示）を雌ねじ孔１３３と一致させ、その中心孔にボルト状出力端子８５の脚部８７を貫通させ、雄ねじ部８７ａを雌ねじ孔１３３に螺合させる。
【００４４】
この第２変形例によれば、放熱部材１３０の外周縁の近傍にボルト状出力端子８５の取付空間の確保が困難なとき等にも対処できる。リング状端子１３５及びボルト状出力端子８５の頭部８６の底壁１３１からの突出量は放熱フィン１３２の高さと同程度又はそれ以下であり、放熱フィンから突出する心配はない。
【００４５】
加えて、リング部１３６の締め付け後は、ハーネス１３７及び金具１３８は隣接する放熱フィン１３２間に沈み、放熱フィン１３２により金具１３８の円周方向の移動即ちボルト状出力端子のゆるみ（逆転）及び締結時の回転が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例の発電電動機を含むハイブリッド車を示す説明図である。
【図２】上記発電電動機の縦断面である。
【図３】上記発電電動機の斜視図である。
【図４】（ａ）はインバータケース、放熱部材及び出力端子の断面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図５】第１変形例の縦断面である。
【図６】第２変形例の縦断面である。
【図７】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０：ハウジング                  ２０：回転軸
２５：ロータ                      ３０：ステータ
４２：ブラシホルダ                ５０：インバータ回路
５２：インバータケース            ６５：制御装置
７０：放熱部材                    ７３：放熱フィン
７７：取付け部                    ８５：ボルト状出力端子
８７：脚部                        ９０：ナット状出力端子
９１：ナット                      ９５：出力端子
【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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