(57)【要約】【課題】アンダーカット部を有する転がり軸受用保持器であって、一組の金型によって成型可能な形状の転がり軸受用樹脂製保持器を提供する。【解決手段】転がり軸受用樹脂製保持器１１は、軸方向から見たときに投影されないアンダーカット部と、円周上の一箇所に軸線方向に延びる分割線とを有する樹脂製の円筒状部材であって、分割線の円周方向一方側および他方側に形成された切断端面１７ａ，１７ｂを溶着して円筒形状を形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向から見たときに投影されないアンダーカット部と、
円周上の一箇所に軸線方向に延びる分割線とを有する樹脂製の略円筒状部材を備え、
前記分割線の円周方向一方側および他方側に形成された切断端面を溶着して円筒形状を形成した、転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項２】
前記略円筒状部材は、一対のリング部と、前記リングの間に配置される複数の柱部とを含み、
前記分割線は、前記柱部に形成される、請求項１に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項３】
前記切断端面は、互いに異なった面上に位置する複数の壁面を含む、請求項１または２に記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項４】
円筒形状の前記リング部は、前記切断端面の溶着後に、真円度を高めるために熱固定されている、請求項１〜３のいずれかに記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項５】
前記転がり軸受用樹脂製保持器は、エンジニアリングプラスチックを含む材料で形成される、請求項１〜４のいずれかに記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【請求項６】
隣接する前記柱部の間には、転動体を収容するポケットが形成されており、
前記一対のリング部の軸方向端面には、前記ポケットに潤滑油を供給する油溝が設けられている、請求項２〜５のいずれかに記載の転がり軸受用樹脂製保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受の構成要素としての樹脂製保持器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の転がり軸受に使用される保持器としては、金属を切削加工して製造される削り出し保持器、鋼板をプレス加工して製造されるプレス保持器、または樹脂材料を射出成型して製造される樹脂製保持器等がある。
【０００３】
近年の転がり軸受用保持器は形状が複雑化しており、形状の自由度の高い射出成型による樹脂製保持器が注目されている。また、射出成型は生産効率が非常に高いので、大ロットの生産の場合には製造コストを抑えることができるという利点も備えている。
【０００４】
図１６を参照して、例えば、樹脂材料を射出成型して製造した保持器１０１は、一対のリング部１０２，１０３と、一対のリング部１０２，１０３の間に配置される複数の柱部１０４と、隣接する柱部１０４の間に転動体１０６を収容するポケット１０５とを備える。また、この保持器１０１は、軸方向（図中矢印イおよびロの方向）から見たときに投影されない部分１０２ａ，１０３ａ（以下、この部分を「アンダーカット部」という）を有する。
【０００５】
このような保持器１０１は、射出成型時の離型性の問題から２つの部材を組み合わせて形成するのが一般的である。例えば、このように２つの部材を組み合わせて形成された保持器が、特開平１１−２６４４１９号公報（特許文献１）に記載されている。図１７を参照して、同公報に記載されている転がり軸受用保持器１１１は、一対のリング部１１２，１１３と、一対のリング部１１２，１１３の間に配置される複数の柱部１１４とで構成され、隣接する柱部１１４の間には転動体（図示せず）を収容する複数のポケット１１５が形成されている。
【特許文献１】特開平１１−２６４４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記公報に記載されている転がり軸受用保持器１１１は、一方側のリング部１１２およびリング部１１２の端面から軸方向に突出する複数の柱部１１４を含む第１部材１１６と、他方側のリング部１１３を含む第２部材１１７とを組み合わせることによって構成されている。
【０００７】
このように、形状の異なる第１および第２部材１１６，１１７を組み合わせて構成される転がり軸受用保持器１１１を製造するためには、異なる形状の金型を二組用意する必要があり、初期費用が高額になるという問題がある。
【０００８】
また、図１６に示すようなアンダーカット部１０２ａ，１０３ａを有する保持器１０１においては、使用用途によっては潤滑不足で軸受寿命を著しく低下させる問題がある。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、アンダーカット部を有する転がり軸受用保持器であって、一組の金型によって成型可能な形状で、かつ潤滑性に優れた転がり軸受用樹脂製保持器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器は、軸方向から見たときに投影されないアンダーカット部と、円周上の一箇所に軸線方向に延びる分割線とを有する樹脂製の略円筒状部材を備え、分割線の円周方向一方側および他方側に形成された切断端面を溶着して円筒形状を形成した。
【００１１】
上記構成の転がり軸受用樹脂製保持器は、一組の金型を利用して一体として成型し、樹脂材料の弾性を利用して分割部分を広げることにより、金型を取り出すことが可能となる（以下、この方法を「無理抜き」という）。その結果、金型の製作にかかる初期費用を抑えることができる。また、軸受に組み込む際には、一方側および他方側の切断端面を溶着することによって円筒形状の保持器が形成されるので、軸受の回転が安定する。
【００１２】
なお、切断端面を結合する方法としては、リベット等によって機械的に結合する方法や、接着剤等を介して結合する方法が考えられる。これらの方法は、リベット穴が応力集中によって破損したり、接着剤の成分によって保持器材料が劣化したりする恐れがある。そこで、切断端面を溶融して接合する溶着技術を用いることによって、これらの問題を防止することができる。
【００１３】
好ましくは、略円筒状部材は、一対のリング部と、一対のリング部の間に配置される複数の柱部とを含み、分割線は柱部に形成される。さらに好ましくは、切断端面は、互いに異なった面上に位置する複数の壁面を含む。
【００１４】
上記構成とすることにより、溶着面の面積が増加し、十分な接合強度を維持することができる。その結果、軸受回転時に保持器に負荷されるラジアル荷重やアキシアル荷重に対して十分な強度を確保することができる。
【００１５】
好ましくは、円筒形状の略円筒状部材は真円度を高めるために熱固定されている。樹脂材料で形成した保持器は、製造直後の状態では真円度にばらつきが生じる。特に、上記構成の転がり軸受用樹脂製保持器は、金型の無理抜きを行うので真円度が低くなる可能性がある。そこで、切断端面を溶着した後に熱固定を行うことによって、保持器の真円度を高めることが有効である。
【００１６】
一実施形態として、転がり軸受用樹脂製保持器は、エンジニアリングプラスチックを含む材料で形成される。このような材料を使用することにより、軽量で高強度の転がり軸受用樹脂製保持器を得ることができる。また、エンジニアリングプラスチックは熱可塑性樹脂であるので、切断端面の溶着に超音波溶着を採用することができる。
【００１７】
好ましくは、隣接する柱部の間には、転動体を収容するポケットが形成されており、一対のリング部の軸方向端面には、ポケットに潤滑油を供給する油溝が設けられている。これにより、ポケット内部への潤滑油の供給量が増加するので、潤滑性に優れた転がり軸受用樹脂製保持器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、アンダーカット部を有する転がり軸受用保持器であっても、一組の金型によって成型可能となるので、初期費用を抑えた転がり軸受用樹脂製保持器を得ることができる。また、ポケットへの潤滑油の供給量が増加することにより、潤滑性に優れた転がり軸受用樹脂製保持器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１〜図９を参照して、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器１１を説明する。なお、図１は転がり軸受用樹脂製保持器１１が円周上の一箇所で分割されている状態を示す図、図２は切断端面が溶着された状態を示す図、図３は転がり軸受用樹脂製保持器１１の断面図、図４は切断端面の拡大図、図５〜図７はアンダーカット部に油溝を設けた図、図８および図９はリング部の軸方向外側の端面に油溝を設けた図である。
【００２０】
まず、図１を参照して、転がり軸受用樹脂製保持器１１は、一対のリング部１２，１３と、一対のリング部１２，１３の間に配置される複数の柱部１４とを備える略円筒形状の部材で、隣接する柱部１４の間には、転動体（図示せず）を収容する複数のポケット１５が形成されている。この転がり軸受用樹脂製保持器１１は、射出成型された段階では円周上の一箇所で分割されている。なお、この実施形態においては、柱部１４の位置で分割されている。その結果、転がり軸受用樹脂製保持器１１は、全体として略Ｃ型形状であって、円周方向の一方側および他方側には互いに対応する形状の切断端面１７ａ，１７ｂが形成されている。
【００２１】
図２を参照して、図１に示す状態で射出成型された転がり軸受用樹脂製保持器１１は、一方側および他方側の切断端面を溶着して円筒形状を形成する。このとき、転がり軸受用樹脂製保持器１１の外径面および内径面には、軸線方向に延びる分割線１６ａが形成される。図２に示す実施形態では、分割線１６ａは柱部１４上に形成されている。これにより、溶着の際の接合部の表面積を大きくすることができるので、接合強度を高めることができる。
【００２２】
一方、軸方向の両端面には、一端が転がり軸受用樹脂製保持器１１の外径面に接して径方向内側に延びる第１径方向分割線と、一端が内径面に接して径方向外側に延びる第２径方向分割線と、第１および第２径方向分割線それぞれの他端に接して第１および第２径方向分割線と交差する方向に延びる周方向分割線とを含む分割線１６ｂが形成されている。なお、図２に示す実施形態においては、周方向分割線が柱部１４の径方向中央部を通過するように、第１径方向分割線が第２径方向分割線と比較して短く設定されている。
【００２３】
図３を参照して、図２に示したような分割線１６とした場合、切断端面１７ａ，１７ｂは、互いに異なる面上に位置する複数の壁面を組み合わせて構成される。具体的には、切断端面１７ａ，１７ｂは、転がり軸受用樹脂製保持器１１の外径面から径方向内側に延びる第１径方向端面と、内径面から径方向外側に延びる第２径方向端面と、第１および第２径方向端面と接し、第１および第２径方向端面と交差する方向に延びる周方向端面とを含む。これにより、階段状の切断端面１７ａ，１７ｂが形成される。
【００２４】
上記構成とすることにより、溶着の際の接合面の表面積がさらに大きくなるので、接合強度がさらに高まる。その結果、転がり軸受用樹脂製保持器１１に負荷されるラジアル荷重やアキシアル荷重に対しても十分な強度を確保することができる。
【００２５】
なお、「互いに異なる面上に位置する複数の壁面」とは、全ての壁面が異なる面上に位置することを要せず、同一面上に位置する複数の壁面と、これらの壁面と異なる面上に位置する壁面との組み合わせであってもよいものとする。
【００２６】
図４を参照して、転がり軸受用樹脂製保持器１１は、各ポケット１５それぞれに転動体としての針状ころ１８を収容したケージアンドローラタイプの針状ころ軸受である。なお、一対のリング部１２，１３は、軸方向（図中矢印イおよびロの方向）からみて投影されないアンダーカット部１２ａ，１３ａをそれぞれ有する。
【００２７】
また、図５を参照して、柱部１４のポケット１５に対面する壁面の軸方向中央部には、外径側に配置されて針状ころ１８の径方向外側への抜けを防止する第１ころ止め部１４ａと、内径側に配置されて針状ころ１８の径方向内側への抜けを防止する第２ころ止め部１４ｂと、第１および第２ころ止め部１４ａ，１４ｂの間に潤滑油を溜める油だまり１４ｃとが設けられている。
【００２８】
さらに、図６および図７を参照して、アンダーカット部１３ａには、転がり軸受用樹脂製保持器１１の径方向内側からポケット１５に延びる断面円弧形状の油溝１３ｂが設けられている。なお、図示は省略するが、油溝はアンダーカット部１２ａにも設けてもよい。また、油溝１３ｂの断面形状は、円弧形状に限らず、任意の形状とすることができる。例えば、矩形形状等であってもよい。
【００２９】
図８および図９を参照して、リング部１２の軸方向外側の端面には、円周方向に延びる周方向油溝と、周方向油溝と交差するように径方向外側から径方向内側に延びる複数の径方向油溝とが形成されている（図８中の斜線部が周方向油溝および径方向油溝を指す）。なお、径方向油溝は、その径方向外側および径方向内側の端部からリング部１２の外径面および内径面に沿って引いた延長線上にはポケット１５が配置されている。また、図示は省略するが、リング部１３も同様の構成としてもよい。
【００３０】
上記構成のように、リング部１２，１３の軸方向外側および内側の端面に、ポケット１５に潤滑油を供給するための油溝を設けることによって、潤滑性に優れた転がり軸受用樹脂製保持器を得ることができる。
【００３１】
次に、図１０および図１１を参照して、リング部の軸方向外側の端面に設けられる油溝の他の実施形態を説明する。なお、基本構成は、図１〜図９に示した転がり軸受用樹脂製保持器１１と同様であるので、相違点を中心に説明する。
【００３２】
転がり軸受用樹脂製保持器２１のリング部２２の軸方向外側の端面には、円周方向に延びる周方向油溝と、周方向油溝に交差するように径方向外側から径方向内側に延びる複数の径方向油溝とが形成されている（図１０中の斜線部が周方向油溝および径方向油溝を指す）。なお、各径方向油溝の径方向外側および内側の端部は、円周方向のポケット２５に対応する位置に設けられている。また、図示は省略するが、他方のリング部も同様の構成としてもよい。
【００３３】
さらに、図１２および図１３を参照して、リング部の軸方向外側の端面に設けられる油溝の他の実施形態を説明する。なお、基本構成は、図１〜図９に示した転がり軸受用樹脂製保持器１１と同様であるので、相違点を中心に説明する。
【００３４】
転がり軸受用樹脂製保持器３１のリング部３２の軸方向外側の端面には、円周方向のポケット３５に対応する位置で円周の一部が外径面または内径面と交差する略円形状の凹部が形成されている（図１２中の斜線部が凹部を指す）。なお、この凹部は、図８〜図１１に示した実施形態と同様に油溝として機能する。また、図示は省略するが、他方のリング部も同様の構成としてもよい。
【００３５】
次に、上記の実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器１１の製造方法を説明する。
【００３６】
まず、出発材料としては、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＩ（ポリイミド）等のエンジニアリングプラスチックをベースレジンとして採用する。
【００３７】
第１の工程としては、上記の出発材料を射出成型して図１に示すような略Ｃ型形状の転がり軸受用樹脂製保持器１１を一体として成型する。射出成型には、外径形状を決定する外型（図示せず）と、内径形状を決定する内型（図示せず）と、ポケット１５の形状を決定するポケット型（図示せず）とを含む一組の金型が用いられる。
【００３８】
なお、内型はアンダーカット部１２ａ，１３ａに引っかかってそのまま抜くことはできないので、切断端面１７ａ，１７ｂを広げるように転がり軸受用樹脂製保持器１１を弾性変形させて無理抜きする。このように、この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器１１は、一組の金型で射出成型することができるので、初期費用を抑えることができる。また、リング部１２，１３の軸方向内側および外側の端面に設けた油溝は、射出成型時に形成してもよいし、射出成型後に切削加工等によって形成してもよい。
【００３９】
第２の工程としては、切断端面１７ａ，１７ｂを溶着して、図２に示すような円筒形状の転がり軸受用樹脂製保持器１１を得る。この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器１１は、熱可塑性樹脂を出発材料として使用しているので、例えば、超音波溶着によって、切断端面１７ａ，１７ｂを溶着する。
【００４０】
超音波溶着の原理は、切断端面１７ａ，１７ｂを突合させた状態で、加圧しながら微細な超音波振動を負荷する。これにより、突合面に摩擦熱が生じ、切断端面１７ａ，１７ｂが瞬時に溶融し接合する。
【００４１】
ここで、切断端面１７ａ，１７ｂを結合する方法としては、リベット等によって機械的に結合する方法や、接着剤等を介して結合する方法が考えられる。これらの方法は、リベット穴が応力集中によって破損したり、接着剤の成分によって保持器材料が劣化したりする恐れがある。そこで、切断端面１７ａ，１７ｂを溶融して接合する溶着技術を用いることによって、これらの問題を防止することができる。
【００４２】
なお、上記の実施形態において、切断端面１７ａ，１７ｂを超音波溶着した例を示したが、これに限ることなく、任意の方法を用いることができる。例えば、振動溶着、オービタル溶着、または赤外線レーザ溶着等を用いることも可能である。
【００４３】
第３の工程としては、円筒形状の転がり軸受用樹脂製保持器１１の真円度を高めるために熱固定を行う。なお、本明細書中の「熱固定」とは、引張荷重を負荷した状態で加熱すると、その温度以上にならないと収縮しないという樹脂材料の性質を利用して、所定の形状を得る方法を指すものとする。
【００４４】
熱固定に用いる熱冶具としては、例えば、図１４および図１５を参照して、軸部１９ａを有する雄冶具１９と、円筒部２０ａを有する雌冶具２０とを用いる。なお、雄冶具１９の軸部１９ａの外径面および雌冶具２０の円筒部２０ａの内径面の断面形状は真円である。
【００４５】
また、雄冶具１９の軸部１９ａの外径寸法は、転がり軸受用樹脂製保持器１１の内径寸法の設計値と一致し、雌冶具２０の内径寸法は、転がり軸受用樹脂製保持器１１の外径寸法の設計値と一致する。一方、射出成型時の転がり軸受用樹脂製保持器１１の内径寸法は、設計値より僅かに小さく設定されている。
【００４６】
熱固定の具体的な工程としては、まず、雄冶具１９の軸部１９ａに円筒形状の転がり軸受用樹脂製保持器１１を嵌め込む。このとき、軸部１９ａの外径面は、転がり軸受用樹脂製保持器１１の内径寸法より僅かに大きいので、転がり軸受用樹脂製保持器１１には引張荷重が負荷される。次に、軸部１９ａに嵌め込まれた転がり軸受用樹脂製保持器１１を覆うように雌冶具２０を軸部１９ａに挿入する。
【００４７】
なお、１つの転がり軸受用樹脂製保持器１１を雄冶具１９にはめ込んで熱固定を行ってもよいが、効率の観点からは、図１４に示すように、複数の転がり軸受用樹脂製保持器１１を雄冶具１９に嵌め込んで、同時に熱固定することが望ましい。
【００４８】
この状態で、熱固定冶具１９，２０を所定時間、所定温度に加熱する。これにより、転がり軸受用樹脂製保持器１１は、雄冶具１９の外径面および雌冶具２０の内径面に沿った真円となる。なお、加熱温度は、転がり軸受用樹脂製保持器１１を軸受として使用する際に達する最高温度より高く設定する。これにより、軸受回転時に転がり軸受用樹脂製保持器１１の真円度が劣化することがなくなる。また、熱固定は、プレス等の圧力を加えて強制的に変形させる方法と異なり、転がり軸受用樹脂製保持器１１に残留応力が生じないので、軸受回転中に元の形状に戻ることもない。
【００４９】
なお、この発明は、上記の実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器１１に限られず、任意の形状の樹脂製保持器に適用することができる。
【００５０】
また、上記の各実施形態においては、分割線を柱部上に形成した例を示したが、これに限ることなく、任意の場所に設けることができる。さらに、切断端面の形状も任意の形状とすることができる。
【００５１】
また、上記の各実施形態においては、転がり軸受用樹脂製保持器１１と、針状ころ１８とを備えたケージアンドローラタイプの例を示したが、これに限ることなく、内輪および／または外輪を有する針状ころ軸受であってもよい。
【００５２】
さらに、この発明に係る転がり軸受用樹脂製保持器は、針状ころ軸受に限られず、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには単列であるか複列であるかを問わず、あらゆる転がり軸受に適用することが可能である。
【００５３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
この発明は、転がり軸受に採用される樹脂製保持器に有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器を示す図であって、射出成型直後の状態を示す図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器を示す図であって、切断端面を溶着して円筒形状を形成した状態を示す図である。
【図３】図１の切断端面の拡大図である。
【図４】この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器の断面図である。
【図５】図４の矢印Ｖの矢視図であって、リング部の軸方向内側の端面の油溝を示す図である。
【図６】図５の矢印ＶＩの矢視図であって、油溝の断面形状を示す図である。
【図７】この発明の一実施形態に係る転がり軸受用樹脂製保持器の正面図である。
【図８】リング部の軸方向外側の端面の油溝の一例を示す図である。
【図９】図８の部分拡大図である。
【図１０】リング部の軸方向外側の端面の油溝の他の例を示す図である。
【図１１】図１０の部分拡大図である。
【図１２】リング部の軸方向外側の端面の油溝の他の例を示す図である。
【図１３】図１２の部分拡大図である。
【図１４】転がり軸受用樹脂製保持器を熱固定する方法を示す図であって、雄冶具と雌冶具とを連結する前の状態を示す図である。
【図１５】転がり軸受用樹脂製保持器を熱固定する方法を示す図であって、雄冶具と雌冶具とを連結した後の状態を示す図である。
【図１６】従来の転がり軸受用樹脂製保持器の一例を示す図である。
【図１７】従来の転がり軸受用樹脂製保持器の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１１，２１，３１，１０１，１１１  転がり軸受用樹脂製保持器、１２，１３，２２，３２，１０２，１０３，１１２，１１３  リング部、１２ａ，１３ａ，２２ａ，２３ａ，１０２ａ，１０３ａ  アンダーカット部、１４，２４，１０４，１１４  柱部、１４ａ，１４ｂ  ころ止め部、１４ｃ  油だまり、１５，２５，３５，１０５，１１５  ポケット、１６，１６ａ，１６ｂ  分割線、１７，１７ａ，１７ｂ  切断端面、１８，２８，３８  針状ころ、１９，２０  熱固定冶具、１９ａ  軸部、２０ａ  円筒部、１０６  第１部材、１０７  第２部材。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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