(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線（Ｃ）を中心として回転可能で、且つその内部の少なくとも一部分に中空部分（９ａ）を有し、且つ当該回転軸線（Ｃ）の延びる方向の一側において前記中空部分（９ａ）に連続する開孔部分（９ｂ）を有する第１回転部材（１）と、前記回転軸線（Ｃ）を中心としながら前記第１回転部材（１）に対して相対回転可能で、且つその少なくとも一部分が前記中空部分（９ａ）に中空の空間を残しながら前記中空部分（９ａ）及び前記開孔部分（９ｃ）内に配置される第２回転部材（２）と、前記第１回転部材（１）及び前記第２回転部材（２）によって画成され、且つ粘性流体が封入される作動室（１１）と、前記作動室（１１）内において前記第１回転部材（１）に形成される溝（４）内に配置されながら、前記第２回転部材（２）のフランジ部（５）に形成される歯部（５ｔ）に対して噛合する少なくとも２つの円筒ギヤ（３）と、前記作動室（１１）内において前記円筒ギヤ（３）を跨ぎながら前記第１回転部材（１）の外壁内側部に係合する第１プレート（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ）の群と、前記作動室（１１）内において前記円筒ギヤ（３）に噛合する第２プレート（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ）の群とを備えたことを特徴とするビスカスカップリング（１０，１０’）。
【請求項２】
第１プレート（６ｃ，６ｄ，６ｅ）に中央部開口（１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ）が形成され、且つ第２プレート（７ｃ，７ｄ，７ｅ）に中央部開口（１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ）が形成され、これらの中央部開口に、エアが封入されたアキュムレータ（１９）が配置されることを特徴とする、請求項１に記載のビスカスカップリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粘性流体を介してトルク伝達を行なうビスカスカップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なビスカスカップリングは、同軸上で相対回転する２つ回転体の間の回転速度差を、当該２つの回転体により形成される空間（以下、作動室と呼称する）に封入された粘性流体によって制限可能な装置である。
【０００３】
従来型のビスカスカップリングの基本構成を、図１０に示された一例を用いて説明する。図１０に示されるビスカスカップリング９０は主として、回転軸線Ｃ上で相対回転が可能なように配置され、且つお互いが組み合わさることで作動室９１を形成する２つの部材すなわちハウジング９２及びハブ９３と、ハウジング９２に対して一体回転が可能なように作動室９１内に配置されるアウタープレート９７の群と、ハブ９３に対して一体回転が可能なように作動室９１内に配置されるインナープレート９６の群とを備えている。アウタープレート９７同士はスペーサリング９９によって間隔が保たれている。また、プレート９６，９７の群は、一枚一枚が交互に配置されている。更に、作動室９１はシールリング９８ａ，９８ｂによって封止されており、この作動室９１内には粘性流体であるシリコンオイル及びエアが混在封入されている。そして例えば、ビスカスカップリング９０が四輪駆動車の動力伝達系の前後車軸間の動力伝達装置として使用されるならば、ハウジング９２又はハブ９３のどちらか一方が当該四輪駆動車の前輪側シャフト（非図示）と係合し、もう一方が当該四輪駆動車の後輪側のシャフト（非図示）と係合する。
【０００４】
ハウジング９２とハブ９３とは、お互いに相対回転が可能となっているので、それらの回転速度は時として異なる。上述の四輪駆動車に使用する場合を例として挙げるならば、前輪と後輪とが何らかの理由で異なる速度で回転したときがそうである。そして ビスカスカップリング９０は、このような状態となったときに、作動室９１内における両プレートの群９６，９７及び前記シリコンオイルの間で作用する粘性力によるトルク伝達効果によって、前記前輪及び前記後輪（すなわちハウジング９２及びハブ９３）の回転速度差すなわち差動を制限することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のビスカスカップリング９０の差動制限力は、作動室９１内に封入される粘性流体の粘度が一定である場合、作動室９１内でのプレート９６，９７の表面積や当該プレートの枚数によるところが大きい。すなわち、前記差動制限力を大きくするためには、プレート９６，９７の表面積を大きくするか、当該プレートの枚数を多くすることが好適である。
【０００６】
ビスカスカップリング９０のような構成において、プレート９６，９７の表面積を大きくしたり、当該プレートの枚数を多くしたりするためには、実質的に、作動室９１の容積を大きくする必要があり、これはすなわち装置全体を大型化する必要があることにほぼ等しい。しかしながら、ビスカスカップリングが使用される場（例えば前述の四輪駆動車の動力伝達装置）を考慮すると、当該ビスカスカップリングが配置可能な空間が限定されるといった理由から、前記大型化は好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、従来型と比較して装置全体を大型化することなく、大きな差動制限力を作用させることが可能であるビスカスカップリングを提供し、更に、かかるビスカスカップリングを設計する上での構造的自由度を広げることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、回転軸線を中心として回転可能で、且つその内部の少なくとも一部分に中空部分を有し、且つ当該回転軸線の延びる方向の一側において前記中空部分に連続する開孔部分を有する第１回転部材と、前記回転軸線を中心としながら前記第１回転部材に対して相対回転可能で、且つその少なくとも一部分が前記中空部分に中空の空間を残しながら前記中空部分及び前記開孔部分内に配置される第２回転部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材によって画成され、且つ粘性流体が封入される作動室と、前記作動室内において前記第１回転部材に形成される溝内に配置されながら、前記第２回転部材のフランジ部に形成される歯部に対して噛合する少なくとも２つの円筒ギヤと、前記作動室内において前記円筒ギヤを跨ぎながら前記第１回転部材の外壁内側部に係合する第１プレートの群と、前記作動室内において前記円筒ギヤに噛合する第２プレートの群とを備えたことを特徴とするビスカスカップリングによって達成される。
【０００９】
本発明によるビスカスカップリングは、従来型においてインナープレートが噛合していたハブに相当する構造が、係る従来型とは異なる。また、本発明のビスカスカップリングにおいては、第１回転部材からの回転トルクは直接第１プレートに伝達され、第２回転部材からの回転トルクは一旦円筒ギヤに伝達されてから第２プレートに伝達される。
【００１０】
本発明のビスカスカップリングが作動するとき、第１回転部材と第１プレートとは一体回転し、第２回転部材と第２プレートとは円筒ギヤを介して回転トルクの相互伝達を行う。前記第１回転部材及び前記第２回転部材は、回転軸線を中心に相対回転する。この時、当該相対回転の回転速度差が全くないならば前記円筒ギヤは自転せずに公転する。この場合は前記第１プレートと前記第２プレートとの相対的な回転速度差はない。
【００１１】
また、前記第１回転部材が前記第２回転部材よりも相対的に高い回転速度を有するならば、前記円筒ギヤは前記第１及び第２回転部材と同じ回転方向に自転しながら前記第１回転部材とともに公転する。この場合は、前記第１プレートの方が前記第２プレートよりも相対的に高い回転速度を有する。また、前記第２回転部材が前記第１回転部材よりも相対的に高い回転速度を有するならば、前記円筒ギヤは前記第１及び第２回転部材と逆の回転方向に自転しながら前記第１回転部材とともに公転する。この場合は、前記第２プレートの方が前記第１プレートよりも相対的に高い回転速度を有する。そして、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に相対的な回転速度差が生じている場合は、作動室１１内に封入された粘性流体の剪断トルクの効果によって、前記第１及び第２プレートの間には相対的回転速度差をなくすような作用が生じる。
【００１２】
本発明のビスカスカップリングにおいては、前記第２プレートを前記円筒ギヤによって回転させるので、従来型におけるハブを備える必要性がなく、したがって、当該ハブが配置されねばならなかった空間を作動室の空間として利用することができる。その結果、前記空間にプレートの拡張部を配置させることや、ビスカスカップリングの機能向上を促す部材等を配置させることができる。
【００１３】
本発明のビスカスカップリングは、第１プレートに中央部開口が形成され、且つ第２プレートに中央部開口が形成され、これらの中央部開口に、エアが封入されたアキュムレータが配置されることが好ましい。
【００１４】
一般的なビスカスカップリングは、温度上昇により作動室内の粘性流体が熱膨張して当該作動室の内部圧力を上昇させので、この内部圧力の急激な上昇を避けるために、当該作動室の内部には、十分な圧縮性を有するエアが粘性流体と共に混入される。エアが混入されるのは、粘性流体が膨張した分の体積を吸収するためである。しかしながら、このエアの混入量が多いとエアの存在する位置によって伝達トルクが変化する。このため、開口等からなるエアを保持するための手段をプレートに設ける必要性があるが、そのため当該プレートの表面積は減少し差動制限力を減少させてしまう。
【００１５】
しかしながら、前記アキュムレータを備えれば、熱膨張による体積増加分をそれによって吸収することができるのでエアを混入する必要がない。前記アキュムレータには、従来型のビスカスカップリングの作動室内に混入されていたエアと同様のエアが封入される。すなわち、粘性流体とエアとが混在することなく別個に封入される。前記作動室内の温度が上昇し粘性流体が熱膨張をしたときは、前記アキュムレータが縮小することによって、体積増加分を吸収する。エアが混入していないので、開口等からなるエアを保持するための手段をプレートに設ける必要がない。したがって、差動制限力を減少させることもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下において、添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１７】
まず図１を参照する。図１には本発明におけるビスカスカップリングの第１実施形態の断面図が示される。図示されるビスカスカップリング１０は、回転軸線Ｃを中心として回転可能なハウジング１を有する。ハウジング１は、図２に示されるように、その内部に中空部分９ａを有し、且つ当該回転軸線Ｃの延びる方向の一側において中空部分９ａに連続する開孔部分９ｂを有する。更に、ビスカスカップリング１０は、前記回転軸線Ｃを中心としながら前記ハウジング１に対して相対回転可能で、且つその少なくとも一部分が中空部分９ａに中空の空間を残しながら中空部分９ａ及び開孔部分９ｂ内に配置されるハブ２と備えている。なお、ハウジング１及びハブ２がそれぞれ本発明の第１回転部材及び第２回転部材に相当する。
【００１８】
ハウジング１の内面には円筒ギヤ３を保持する溝４が設けられており、ハブ２にはフランジ部５が形成されている。そして、ハウジング１及びハブ２によって作動室１１が画成され、当該作動室内には粘性流体が封入されている。作動室１１内において、円筒ギヤ３の一部分は、ハウジング１に形成される溝４で遊嵌保持され、且つハブ２のフランジ部５に形成される歯部５ｔに対して噛合する。この実施形態においては円筒ギヤ３が２つ備えられ、その数に合わせて溝４も設けられる。ただし、円筒ギヤ３及び溝４の数は３つ以上でもよい。そして、第１プレート６ａの群が円筒ギヤ３を跨ぎながらハウジング１の外壁内側部に係合し、第２プレート７ａの群が円筒ギヤ３に噛合し、この第１プレート６ａ及び第２プレート７ａについては後述する。また、作動室１１は１個のシールリング８によって封止されており、従来型（図１０では２個）に比べるとシールリングの数を少なくできるのでコストが低下している。
【００１９】
ビスカスカップリング１０が作動するとき、ハウジング１と第１プレート６ａとは一体回転し、ハブ２と第２プレート７ａとは円筒ギヤ３を介して回転トルクの相互伝達を行う。ハウジング１及びハブ２は、回転軸線Ｃを中心に相対回転する。この時、当該相対回転の回転速度差が全くないならば円筒ギヤ３は自転せずに公転する。この場合は第１プレート６ａと第２プレート７ａとの相対的な回転速度差はない。
【００２０】
また、ハウジング１がハブ２よりも相対的に高い回転速度を有するならば、円筒ギヤ３は回転部材１，２と同じ回転方向に自転しながらハウジング１とともに公転する。この場合は、第１プレート６ａの方が第２プレート７ａよりも相対的に高い回転速度を有する。また、ハブ２がハウジング１よりも相対的に高い回転速度を有するならば、円筒ギヤ３は回転部材１，２と逆の回転方向に自転しながらハウジング１とともに公転する。この場合は、第２プレート７ａの方が第１プレート６ａよりも相対的に高い回転速度を有する。第１プレート６ａと第２プレート７ａとの間に相対的な回転速度差が生じている場合は、作動室１１内に封入された粘性流体の剪断トルクの効果によって、これらのプレート６ａ，７ａの間には相対的回転速度差をなくすような作用が生じる。
【００２１】
第２プレート７ａに作用した前記剪断トルクは円筒ギヤ３に伝達され、これによりハブ２の回転が付勢されるが、それと同時に、この力は溝４を介して当該溝を形成しているハウジング１にも伝達される。この伝達された力はハウジング１の回転駆動力となる。すなわち、第２プレート７ａに作用した剪断トルクがハウジング１の駆動力に転化する。
【００２２】
ここで、作動室１１に注目する。従来型のビスカスカップリングにおける作動室（例えば図１０に示される作動室９１）に比べると、この実施形態の作動室１１は、中心部分に部材（例えば図１０に示されるハブ９２）が存在しない分、より広い範囲を占有することが可能である。そして、比較的広い空間を作動室として利用できるので、従来型に比べて当該作動室内に配置されるプレートの表面積を拡大させることや、当該作動室内に封入される粘性流体の量を増加させるといったことが可能である。
【００２３】
ここで、図３を参照する。図３に示されるのは第１実施形態に用いられる第１プレート６ａ及び第２プレート７ａである。図３中の（Ａ）の（ａ）には第１プレート６ａの平面図が示され、同じく（Ａ）の（ｂ）には第１プレート６ａの断面図が示さる。また、（Ｂ）には第２プレート７ａの平面図が示される。
【００２４】
これらのプレート６ａ，７ａには、従来型ビスカスカップリングのプレートに見られる中央部開口がない。したがって、従来型プレートに比べると、その製作時においては、中央部開口形成のための打ち抜き等の加工作業が必要なくなった分より低コストで製作でき、且つその作動時においては、表面積が増加した分、より大きな粘性トルクを伝えることができる。第１プレート６ａの円周部分には、半径方向外方に突出する凸部１２ａが形成されており、組立て後においては、凸部１２ａの先端がハウジング１の内周に係合する。また、第１プレート６ａの平板面に対してほぼ直角に張り出された爪１３ａは、隣接する他の第１プレート６ａと当接するので，第１プレート６ａを作動室１１内に配置させたときの各プレート間のスペーサとしての機能を有する。それに対して、第２プレート７ａの円周部分は歯車となっており、組立て後においては、この円周部分が円筒ギヤ３と噛合する。
【００２５】
凸部１２ａによって、ハウジング１と第１プレート６ａとの間にはある程度の空間ができるので、第１プレート６ａは円筒ギヤ３を跨ぎながらハウジング１の外壁内側部に係合することができる。この様子は図４に示される。ただし、図４はビスカスカップリング１０の作動室１１の断面図である。
【００２６】
第１実施形態に用いられる第１及び第２プレートの変形例が図５に示される。図５中の（Ａ）の（ａ）には第１プレート６ｂの平面図が示され、同じく（Ａ）の（ｂ）には第１プレート６ｂの断面図が示さる。また、（Ｂ）には第２プレート７ｂの平面図が示される。これらのプレート６ｂ，７ｂと、プレート６ａ及びプレート７ａとの違いは、当該プレートに形成された開口１４ｂ，１５ｂである。この開口１４ｂ，１５ｂは半径方向外方に延びるように形成されており、作動室１１内での粘性流体の流れを良好にし、それによってビスカスカップリングの動作がハンプ状態となるのを防ぎ、更に差動制限力を改善する作用を有する。
【００２７】
次に図６を参照する。図６には、本発明によるビスカスカップリングの第２実施形態がビスカスカップリング１０’として示される。第２実施形態と第１実施形態との差異は、中央部開口が設けられた第１及び第２プレート６ｃ，７ｃ、並びに当該中央部開口に配置されたアキュムレータ１９である。このアキュムレータ１９は従来型（例えば図１０のビスカスカップリング９０）のハブが配置されていた場所に配置される。第１プレート６ｃ及び第２プレート７ｃ、並びにそれらの中央部開口については後述する。このアキュムレータ１９は蛇腹形状からなり、よって伸縮性を有する。アキュムレータ１９の配置位置は、作動室１１内における本発明によって増加した空間に配置させればよい。アキュムレータ１９の内部には十分な圧縮性を有するエアが封入されている。
【００２８】
ここで、第２実施形態の有する作用について説明する。ビスカスカップリングは、その作動中、温度上昇により作動室内の粘性流体が熱膨張して当該作動室の内部圧力を上昇させる。この内部圧力の急激な上昇を避けるために、一般的なビスカスカップリングの作動室の内部には、十分な圧縮性を有するエアが粘性流体と共に混入される。エアが混入されるのは、粘性流体が膨張した分の体積を吸収するためである。しかしながら、このエアの混入量が多いとエアの存在する位置によって伝達トルクが変化する。このため、開口等からなるエアを保持するための手段をプレートに設ける必要性があるが、そのため当該プレートの表面積は減少し、したがって差動制限力は低下する。
【００２９】
それに対し第２実施形態においては、アキュムレータ１９によって熱膨張による体積増加分を吸収することができるのでエアを混入する必要がない。このアキュムレータ１９には、従来型のビスカスカップリングの作動室内に混入されていたエアと同様のエアが封入されている。すなわち、粘性流体とエアとが混在することなく別個に封入されている。作動室１１内の温度が上昇し粘性流体が熱膨張をしたときは、このアキュムレータ１９が縮小することによって、体積増加分を吸収する。エアが混入していないので、開口等からなる粘性流体を整流させるための手段をプレートに設ける必要がない。
【００３０】
この第２実施形態においては、図７に示されるようなプレート６ｃ，７ｃが用いられる。図７中の（Ａ）の（ａ）には第１プレート６ｃの平面図が示され、同じく（Ａ）の（ｂ）には第１プレート６ｃの断面図が示さる。また、（Ｂ）には第２プレート７ｃの平面図が示される。これらのプレート６ｃ，７ｃには、作動室１１内に粘性流体とエアとを混入させる必要がないので、前述したハンプ状態を考慮しての開口（例えば図５における開口１４ｂ，１５ｂ）を設ける必要性がなく、よって各プレートの表面積が実質上拡大している。したがって、粘性トルクを伝達可能な面積が増大しており、装置の差動制限力が向上している。
【００３１】
これらのプレート６ｃ，７ｃは、第１実施形態のプレート６ａ，７ａに比べて、中央部開口の面積分の差動制限力の低下が懸念されるが、作動室１１内にエアが混入されていない分、より多くの粘性流体を封入することができるので、結果的に差動制限力の低下は抑えられる。
【００３２】
第２実施形態に用いられる第１及び第２プレートの変形例が、図８及び図９に示される。図８及び図９中の（Ａ）の（ａ）には、それぞれ第１プレート６ｄ及び第１プレート６ｅの平面図、同じく（Ａ）の（ｂ）には、それぞれ第１プレート６ｄ及び第１プレート６ｅの断面図が示される。また（Ｂ）には、それぞれ第２プレート７ｄ及び第２プレート７ｅの平面図が示される。これらのプレート６ｄ，６ｅ，７ｄ，７ｅには、それぞれ開口１４ｄ，１４ｅ，１５ｄ，１５ｅが設けられている。これらのプレートは、第２実施形態のビスカスカップリング１０’の作動室１１に対して任意にエアを混入させた時に用いることが好ましく、また、これらの開口は第１実施形態のプレート６ｂ，７ｂの開口１４ｂ，１５ｂと概ね同じ作用、すなわち、作動室１１内での粘性流体の流れを良好にして、ビスカスカップリングの差動制限力を改善する作用を有する。
【００３３】
以上の実施形態は本発明によって導き出された一例であり、本発明はこの実施形態に限定されることなく実施される。
【００３４】
【発明の効果】
如上のごとく、本発明によるビスカスカップリングは、回転軸線を中心として回転可能で、且つその内部の少なくとも一部分に中空部分を有し、且つ当該回転軸線の延びる方向の一側において前記中空部分に連続する開孔部分を有する第１回転部材と、前記回転軸線を中心としながら前記第１回転部材に対して相対回転可能で、且つその少なくとも一部分が前記中空部分に中空の空間を残しながら前記中空部分及び前記開孔部分内に配置される第２回転部材と、前記第１回転部材及び前記第２回転部材によって画成され、且つ粘性流体が封入される作動室と、前記作動室内において前記第１回転部材に形成される溝内に配置されながら、前記第２回転部材のフランジ部に形成される歯部に対して噛合する少なくとも２つの円筒ギヤと、前記作動室内において前記円筒ギヤを跨ぎながら前記第１回転部材の外壁内側部に係合する第１プレートの群と、前記作動室内において前記円筒ギヤに噛合する第２プレートの群とを備えたことを特徴として構成されている。したがって、本発明によれば、従来型と比較して装置全体を大型化することなく、大きな差動制限力を作用させることが可能であるビスカスカップリングを提供し、更にそれによって、かかるビスカスカップリングを設計する上での構造的自由度を広げることができる。
【００３５】
更に、本発明のビスカスカップリングは、第１プレートに中央部開口が形成され、且つ第２プレートに中央部開口が形成され、これらの中央部開口に、エアが封入されたアキュムレータが配置されることを特徴として構成されている。したがって、前記作動室内において粘性流体とエアとを混在することなく別個に封入することができ、よって前記作動室内の温度が上昇し粘性流体が熱膨張をしたときに、前記アキュムレータが縮小することによって体積増加分を吸収することができる。そうすることによって、開口等からなる粘性流体を整流させるための手段をプレートに設ける必要がなくなり、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって導き出されたビスカスカップリングの第１実施形態の断面図である。
【図２】本発明によって導き出されたビスカスカップリングを構成するハウジングの断面図である。
【図３】本発明によって導き出されたビスカスカップリングに用いられるプレートの一例である。
【図４】本発明のビスカスカップリングの作動室の断面図である。
【図５】本発明によって導き出されたビスカスカップリングに用いられるプレートの一例である。
【図６】本発明によって導き出されたビスカスカップリングの第２実施形態の断面図である。
【図７】本発明によって導き出されたビスカスカップリングに用いられるプレートの一例である。
【図８】本発明によって導き出されたビスカスカップリングに用いられるプレートの一例である。
【図９】本発明によって導き出されたビスカスカップリングに用いられるプレートの一例である。
【図１０】従来型のビスカスカップリングの一例である。
【符号の説明】
１  ハウジング（第１回転部材）
２  ハブ（第２回転部材）
３  円筒ギヤ
４  溝
５  フランジ部
５ｔ  歯部
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ  第１プレート
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ  第２プレート
８  シールリング
９ａ  中空部分
９ｂ  開口部分
１０  ビスカスカップリング
１０’  ビスカスカップリング
１１  作動室
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ  凸部
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ  爪
１４ｂ，１４ｄ，１４ｅ  開口
１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ  開口
１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ  中央部開口
１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ  中央部開口
１９  アキュムレータ
C  回転軸線
【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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