(57)【要約】【課題】部品点数を減らすことができて、部品の組み付け作業の容易化、応答性の向上、小型化、コストダウンを図る。【解決手段】糸を挟持する一対の糸調子皿３１，３２と、一方の糸調子皿３１を他方の糸調子皿３２に対して接離させるように一方の糸調子皿３１に当接して移動可能な皿押さえ３３と、一方の糸調子皿３１が他方の糸調子皿３２に対して接近するように皿押さえ３３を駆動させる駆動機構４と、強磁性材料で形成されたミシン頭部フレーム２内に設けられ、駆動機構４を駆動させる駆動源５と、を備え、駆動源５は、永久磁石５２，５３が設けられた可動子６と、永久磁石５２，５３の周りに所定間隔をあけて巻回されたコイル５５が設けられた固定子７と、を有するミシンの糸調子装置１において、ミシン頭部フレーム２をコイル５５のコイルヨークとした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸を挟持する一対の糸調子皿と、一方の糸調子皿を他方の糸調子皿に対して接離させるように一方の糸調子皿に当接して移動可能な皿押さえと、一方の糸調子皿が他方の糸調子皿に対して接近するように前記皿押さえを駆動させる駆動機構と、強磁性材料で形成されたミシン頭部フレーム内に設けられ、前記駆動機構を駆動させる駆動源と、を備え、
前記駆動源は、永久磁石が設けられた可動子と、前記永久磁石の周りに所定間隔をあけて巻回されたコイルが設けられた固定子と、を有するミシンの糸調子装置において、
前記ミシン頭部フレームを前記コイルのコイルヨークとしたことを特徴とするミシンの糸調子装置。
【請求項２】
前記コイルが収容されるコイルボビンに前記可動子の軸受を設けたことを特徴とする請求項１に記載のミシンの糸調子装置。
【請求項３】
前記コイルボビンと前記軸受とを一体に形成したことを特徴とする請求項２に記載のミシンの糸調子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミシンの糸調子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミシンには、糸のたるみを防止するために、糸に適度な張力を付与する糸調子装置が設けられている。
図７に示すように、糸調子装置１００は、ミシン頭部フレーム１０１の正面側（図７における右側）に配置されている。ミシン頭部フレーム１０１の正面側には、上下動により糸を締め上げる天秤１０２が設けられ、糸供給源から針に供給される糸は天秤１０２に通された後、糸調子装置１００を構成する一対の糸調子皿１０３，１０４に挟持されて適度な張力が付与される。一方の糸調子皿１０３を駆動させる駆動源となるソレノイド１０５は、ミシン頭部フレーム１０１の背面側に設けられており、糸調子装置１００は、ミシン頭部フレーム１０１の正面側及び背面側から突出している。なお、ミシン頭部フレーム１０１の内部には、主軸に設けられた偏心カム１０６や主軸の回転に伴って上下動する針棒１０７が設けられている。
図８に示すように、糸調子装置１００は、一方の糸調子皿１０３が他方の糸調子皿１０４に対して接離可能とされ、ソレノイド１０５により駆動する皿押さえ１０８が一方の糸調子皿１０３を他方の糸調子皿１０４に向けて押すことにより、一方の糸調子皿１０３と他方の糸調子皿１０４とで糸を挟持することができる。なお、皿押さえ１０８には、糸調子皿１０３，１０４の軸方向に延びる駆動ロッド１０９が設けられており、この駆動ロッド１０９の一端がソレノイド１０５の出力軸１０５ａの駆動に伴って駆動することで皿押さえ１０８を駆動させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図９に示すように、他のタイプの糸調子装置１２０は、ソレノイド１２１に固定されたベース部材１２２に一対の糸調子皿１２３，１２４が可動ピン１２５により取り付けられている。糸調子装置１２０は、ソレノイド１２１に通電する電流を調節することにより、ソレノイド１２１のプランジャ１３０が可動ピン１２５をソレノイド１２１側に引く力を変化させることができ、この力の変化により糸調子皿１２３，１２４で挟持する糸に作用する張力を調節することができるようになっている。
図１０に示すように、ソレノイド１２１は、強磁性材料で形成された機枠１２６内にコイル用フレーム１２７が設けられ、このコイル用フレーム１２７内にコイル１２８が設けられている。また、機枠１２６内には、磁性部材１２９が固着されたプランジャ１３０が設けられている。プランジャ１３０は、軸方向に移動可能であり、かつ、回転できないように軸受１３１，１３２に支持されている。プランジャ１３０に固着された磁性部材１２９は、円筒状に形成されており、その一部には、拡径された段部１２９ａが形成されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
図１１は、駆動源としてボイスコイルモータを用いた糸調子装置におけるボイスコイルモータ１４０の構造を示す図である。
ボイスコイルモータ１４０には、ミシン頭部フレーム１４１に形成された装着孔１４２に円筒状のコイルヨーク１４３がミシン頭部フレーム１４１の装着孔１４２に密着するように設けられている。コイルヨーク１４３の内面には、コイル１４４が巻回された円筒状のコイルボビン１４５が設けられている。コイルボビン１４５の内側には、周囲に永久磁石１４６が取り付けられた可動子軸１４７が設けられている。この可動子軸１４７は、コイルヨーク１４３及びコイルボビン１４５に取り付けられた軸受１４８によって支持されている。
そして、可動子軸１４７に取り付けられた永久磁石１４６によって磁束１５０が発生し、コイル１４４に通電することにより、ボイスコイルモータ１４０には、糸調子皿を移動させる推力が可動子軸１４７の軸線方向に沿って発生する。
【特許文献１】特開２００３−１８１１８２号公報
【特許文献２】特開２０００−２０２１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述のソレノイドやボイスコイルモータのような糸調子装置の駆動源においては、磁気回路を形成するために複雑な形状のヨークが必要であり、部品コストがかさむ。また、駆動源から糸調子皿までの駆動の伝達経路における部品点数が多く、各部品間の組み付けの際の公差や仕上げ粗さによって駆動源の応答性が大きく変わり、適切な張力で糸を挟持することができない場合がある。また、部品点数が多くなると、重量も大きくなり応答性が低下するほか、小型化にも限界がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、部品点数を減らすことができて、部品の組み付け作業の容易化、応答性の向上、小型化、コストダウンを図ることができるミシンの糸調子装置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】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、糸を挟持する一対の糸調子皿と、一方の糸調子皿を他方の糸調子皿に対して接離させるように一方の糸調子皿に当接して移動可能な皿押さえと、一方の糸調子皿が他方の糸調子皿に対して接近するように前記皿押さえを駆動させる駆動機構と、強磁性材料で形成されたミシン頭部フレーム内に設けられ、前記駆動機構を駆動させる駆動源と、を備え、前記駆動源は、永久磁石が設けられた可動子と、前記永久磁石の周りに所定間隔をあけて巻回されたコイルが設けられた固定子と、を有するミシンの糸調子装置において、前記ミシン頭部フレームを前記コイルのコイルヨークとしたことを特徴とする。
ここで、強磁性材料とは、鉄、コバルト、ニッケル等の一般に強磁性体と呼ばれる材料をいう。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、駆動源により駆動機構を駆動させると、駆動機構は皿押さえを駆動させ、皿押さえの駆動により、一方の糸調子皿が他方の糸調子皿に対して接近して糸を挟持する。
ここで、固定子にコイルが設けられ、このコイルのコイルヨークをミシン頭部フレームが担っているので、従来のように、コイルのコイルヨークをミシン頭部フレームと別個に設ける必要がなくなる。
これにより、駆動源の部品点数を減らすことができる。また、駆動源は、ミシン頭部フレーム内に設けられるが、部品点数が少なくなることにより、駆動源をミシンフレームに組み付ける際の作業の容易化を図ることができる。また、部品点数を減らすことができることから、駆動源の小型化を図ることができ、小型化を図ることにより軽量化を実現することができ、駆動源の応答性の向上を図ることができる。また、部品点数を減らすことができるので、駆動源の生産にかかるコストダウンを図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のミシンの糸調子装置において、前記コイルが収容されるコイルボビンに前記可動子の軸受を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、可動子の組み付けの際の公差が、ミシン頭部フレームとコイルボビンとの間の組み付けの際の公差、コイルボビンと軸受との間の組み付けの際の公差の二箇所だけを考慮すればよいので、従来のようにコイルヨークを設ける場合に比べて組み付けの際の公差の影響を受けにくくなる。
よって、駆動源の駆動精度の向上を図ることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のミシンの糸調子装置において、前記コイルボビンと前記軸受とを一体に形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、コイルボビンと軸受とを一体に形成することにより、駆動源の部品点数をさらに減らすことができる。また、駆動源の駆動精度のさらなる向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、駆動源の部品点数を減らすことができる。また、駆動源は、ミシン頭部フレーム内に設けられるが、部品点数が少なくなることにより、駆動源をミシンフレームに組み付ける際の作業の容易化を図ることができる。また、部品点数を減らすことができることから、駆動源の小型化を図ることができ、小型化を図ることにより軽量化を実現することができ、駆動源の応答性の向上を図ることができる。また、部品点数を減らすことができるので、駆動源の生産にかかるコストダウンを図ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、駆動源の駆動精度の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、駆動源の部品点数をさらに減らすことができる。また、駆動源の駆動精度のさらなる向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、ミシンの糸調子装置の最良の形態について詳細に説明する。
＜ミシンの糸調子装置の構成＞
図１、図２に示すように、ミシンの糸調子装置１は、ミシンモータ（図示略）により駆動する主軸１１、この主軸１１に設けられた偏心カム１２にリンク等を介して連結され、主軸１１の回転に同期して上下動する針棒１３、縫製中上昇することで糸を締め上げる天秤１４等が内蔵される強磁性材料で形成されたミシン頭部フレーム２に設けられている。ここで、強磁性材料とは、鉄、コバルト、ニッケル等の一般に強磁性体と呼ばれる材料をいう。
糸調子装置１は、ミシン頭部フレーム２の顎部近傍に正面から背面に貫通するように設けられており、ミシン頭部フレーム２の正面側で天秤１４に通された糸を挟持するようになっている。
【００１７】
糸調子装置１は、糸に張力を付与する糸調子器３と、一方の糸調子皿３１が他方の糸調子皿３２に対して接近するように皿押さえ３３を駆動させる駆動機構としての駆動ロッド４と、糸調子器３に駆動力を付与する駆動源としてのボイスコイルモータ５と、を備えている。糸調子器３は、ミシン頭部フレーム２の正面側（縫製時にユーザが対面する側）に当該ミシン頭部フレーム２から突出して設けられている。ボイスコイルモータ５は、主軸１１や針棒１３等とともにミシン頭部フレーム２の内部に設けられており、外観上視認することはできず、ボイスコイルモータ５に電流を供給するリード線５８のみがミシン頭部フレーム２の背面側から出ているだけである。
【００１８】
図３に示すように、糸調子器３は、糸を挟持する一対の糸調子皿３１，３２と、一方の糸調子皿３１を他方の糸調子皿３２に対して接離させるように移動可能な皿押さえ３３と、を備えている。
糸調子皿３１，３２は、円板状に形成され、ミシン頭部フレーム２の正面側に、一方の糸調子皿３１の移動方向に沿って並んで配置されている。糸調子皿３１における糸調子皿３２に対向する側の反対側には、糸調子皿３１を糸調子皿３２に向けて移動させるように糸調子皿３１を押圧する皿押さえ３３が設けられている。
【００１９】
皿押さえ３３は、例えば、三つの爪部３３ａを有する板材であり、当該皿押さえ３３の軸回りの回転を防止する皿押さえホルダ３４に保持されている。また、皿押さえ３３は、駆動ロッド４にねじ３５ａにより位置決めを行う位置決めカラー３５により位置決めされている。皿押さえホルダ３４は、ねじ３４ａにより駆動ロッド４に取り付けられている。
皿押さえ３３及び皿押さえホルダ３４は、保護カバー３６によって覆われており、保護カバー３６は、ねじ３６ａにより皿押さえホルダ３４に取り付けられている。
駆動ロッド４の一端には、糸調子棒３７が糸調子棒台３８及びねじ３８ａにより取り付けられている。糸調子棒３７及び糸調子棒台３８には、糸取りばね３９が設けられている。なお、糸取りばね３９は、全体としてねじりコイルばねとなっている。
【００２０】
駆動ロッド４は、糸調子器３とボイスコイルモータ５とを連結し、ボイスコイルモータ５の駆動を糸調子器３に伝達して、糸調子皿３１を駆動させるものである。
【００２１】
図４〜図６に示すように、ボイスコイルモータ５は、駆動ロッド４が挿通され、鉄等の強磁性材料から形成されるとともに当該ボイスコイルモータ５の可動子６として機能する可動子軸５１を備えている。この可動子軸５１の軸回りには、接着剤等により永久磁石５２，５３が可動子軸５１の軸方向に並んで固定されている。永久磁石５２，５３は、ネオジウム磁石やサマリウムコバルト磁石等の希土類材料から構成されれ、図５（ａ）に示すように、円筒状に形成されている。このように、可動子軸５１と、この可動子軸５１に設けられた永久磁石５２，５３とを備えることにより、ボイスコイルモータ５の可動子６が構成される。
ここで、永久磁石５２は、図５（ｂ）に示すように、径方向に沿って内周面から外周面に向けて着磁され、永久磁石５３は、図５（ｃ）に示すように、径方向に沿って外周面から内周面に向けて着磁されている。
【００２２】
永久磁石５２，５３の軸回りには、絶縁のために樹脂材料から形成された円筒状のコイルボビン５４が永久磁石５２，５３の外周面と若干の空隙をあけて設けられている。このコイルボビン５４には、軸回りにボイスコイルモータ５の駆動推進力の制御電流を通電するコイル５５が巻回されている。すなわち、コイルボビン５４により、コイル５５は永久磁石５２，５３に対して所定間隔をあけて配置されている。
ここで、コイル５５は、１本の巻線で構成され、永久磁石５２の外周面に対向する位置と永久磁石５３の外周面に対向する位置に巻回され、永久磁石５２の周囲の巻回方向と永久磁石５３の周囲の巻回方向が互いに逆となるように巻回されている。このように、コイルボビン５４と、このコイルボビン５４に巻回されたコイル５５とを備えることにより、ボイスコイルモータ５の固定子７が構成される。
このような構成により、図６に示すように、ボイスコイルモータ５には、磁力線８のような磁気回路が形成される。このとき、ミシン頭部フレーム２は強磁性材料で形成されているため、磁気抵抗が小さいので磁束を減らすことがなく、ミシン頭部フレーム２は、従来のようなボイスコイルモータ（図１１参照）の機枠１２６（図１１参照）と磁気的に同様の機能を発揮する。
【００２３】
コイルボビン５４は、ミシン頭部フレーム２に形成されたボイスコイルモータ５の装着孔２ａの内面に密着するように設けられている。また、ミシン頭部フレーム２には、この装着孔２ａに連続し、ミシン頭部フレーム２の正面から背面に貫通する貫通孔２ｂが形成されており、この貫通孔２ｂに駆動ロッド４が配置されることにより、ミシン頭部フレーム２の正面側に配置された糸調子器３と、背面側に配置されたボイスコイルモータ５とを駆動ロッド４が接続するようになっている。また、装着孔２ａの開口付近には、コイルボビン５４の一端に隣接して略Ｃ字状に形成された止め輪５９が取り付けられており、コイルボビン５４の位置決めを行っている。ここで、コイル５５が巻回されたコイルボビン５４はコイルヨーク内に収容されておらず、ミシン頭部フレーム２に形成された装着孔２ａに直接装着されている。すなわち、ミシン頭部フレーム２がコイルヨークとしても機能する。
【００２４】
駆動ロッド４の他端には、オーステナイト系ステンレス等の非磁性材料から形成され、コイルボビン５４の内側に収容されて固定され、駆動ロッド４の軸線方向への移動の案内をする軸受５６が設けられている。軸受５６は、コイルボビン５４に形成された嵌合孔と嵌合するように形成されており、軸受５６の取り付け後は、駆動ロッド４がその径方向にずれることを防止する。
コイルボビン５４の一端には、コイル５５の巻線の端部に電気的に接続されたリード線５８が引き出され、外部から通電できるようになっている。
【００２５】
＜作用効果＞
電源からリード線５８を介してコイル５５に通電すると、図６に示すように、コイル５５に流れる電流と可動子軸５１に設けられた永久磁石５２，５３の磁界の影響により、フレミングの左手の法則に従って可動子軸５１の軸線方向（図６のＳ方向）に推力が発生する。可動子軸５１に推力が発生することにより、可動子軸５１はその軸線方向（図６のＳ方向）に沿って移動し、可動子軸５１の移動に伴って可動子軸５１に連結された駆動ロッド４も可動子軸５１と同じ方向に移動する。駆動ロッド４が移動することにより、駆動ロッド４と連結されている位置決めカラー３５を移動させ、移動する位置決めカラー３５が皿押さえ３３に当接することにより、皿押さえ３３を移動させ、皿押さえ３３の移動により一方の糸調子皿３１を他方の糸調子皿３２に向けて移動させる。糸調子皿３２の移動により、糸調子皿３２は糸調子皿３１に当接し、これにより、糸を挟持することができる。なお、コイル５５に通電する電流量を変えることにより、可動子軸５１の軸線方向に発生する推力も変化するので、一対の糸調子皿３１，３２で糸を挟持する圧力を変えることができる。縫製中においては、糸を糸供給源から繰り出す際に糸調子皿３１，３２による糸の挟持力を調節することにより、ユーザが所望する糸張力を発生させることが可能となっている。
【００２６】
ここで、ミシン頭部フレーム２に形成された装着孔２ａに設けられたボイスコイルモータ５は、可動子６側に永久磁石５２，５３が配置され、固定子７側にコイル５５が設けられているので、コイル５５に通電して推力が発生した場合においても、移動するのは可動子軸５１だけであり、コイル５５はコイルボビン５４に固定されたままであるため、断線することがない。
固定子７側となるコイル５５は、コイルボビン５４に巻回された状態で装着孔２ａに装着され、ミシン頭部フレーム２に当接しているため、通電によりコイル５５が発生した熱はコイル５５やコイルボビン５４からミシン頭部フレーム２に直接的に伝達されるので、ボイスコイルモータ５の放熱性を向上させることができる。
【００２７】
また、駆動ロッド４は、ミシン頭部フレーム２の正面側から背面側にわたって延在し、軸受５６と糸調子棒３７によって支持されているので、駆動ロッド４の長さは短くなっても支持間隔自体はそれ程短くならず、軸心ずれの影響が少なくなるので、同軸精度が出しやすく、永久磁石５２，５３とコイルボビン５４との空隙を小さくすることができ、ボイスコイルモータ５の推力を向上させることができる。また、軸受５６はコイルボビン５４に嵌合されているため、軸受５６が可動子軸５１の径方向にずれることがなく、取り付けの際の公差を比較的小さくすることができる。また、駆動ロッド４から軸受５６までのはめあい部分が減り、各部品間の累積公差が少なくなり、駆動ロッド４と軸受５６の軸心精度を向上させることができ、駆動ロッド４の移動時に軸受５６との摩擦が小さくなり、糸張力のヒステリシスを小さくすることができる。また、可動子軸５１に設けられた永久磁石５２，５３の外周とコイルボビン５４の内周との空隙の管理においても、駆動ロッド４とコイルボビン５４を介する部品が軸受５６のみであるため、各部品を取り付ける際に生じる取り付けの際の公差を比較的小さくすることができ、ボイスコイルモータ５における累積公差の影響を低減することができる。
【００２８】
また、ボイスコイルモータ５は、コイルヨークを別個に設けることなく、ミシン頭部フレーム２で代用しているため、コイルヨークの厚みの分だけコイルボビン５４に余分にコイル５５を巻回することができる。これにより、ボイスコイルモータ５が出力可能な推力を大きくすることができる。よって、同じ推力を出力するボイスコイルモータ５を生産した場合に本実施形態のボイスコイルモータ５の方が小型化を図ることができる。そして、小型化を図ることにより軽量化を実現することができ、ボイスコイルモータ５の応答性の向上を図ることができる。さらに、ボイスコイルモータ５を小型化することにより、ミシン頭部フレーム２に内蔵することができ、ミシンの小型化を図ることができる。また、ボイスコイルモータ５をミシンの外部に設けるときに行うべき処置（例えば、発熱したボイスコイルモータ５に作業者が触れないようにするための保護カバーの設置等）を省くことができるので、コストの低減を図ることができる。
【００２９】
また、コイルヨークをミシン頭部フレーム２で代用することにより、部品点数を減らすことができるので、ボイスコイルモータ５の生産にかかるコストダウンを図ることができる。
また、コイル５５は通電により発熱するが、コイルヨークが設けられていない分、熱はミシン頭部フレーム２に早く伝達され、ミシン頭部フレーム２は外気に触れているので、伝達された熱を外気に放出することができ、すぐにミシン頭部フレーム２を冷却することができる。これにより、ボイスコイルモータ５の放熱効率を向上させることができる。
また、ボイスコイルモータ５は、ミシン頭部フレーム２内に設けられるが、部品点数が少なくなることにより、ボイスコイルモータ５をミシン頭部フレーム２に組み付ける際の作業の容易化を図ることができる。
また、糸調子器３とボイスコイルモータ５との間隔を短くすることができ、これらと接続された駆動ロッド４を軸受５６で支持しているので、駆動ロッド４に作用する負荷を軽減することができ、駆動ロッド４のたわみ、曲げ等による応答性の低下、移動精度の低下を防止することができる。
【００３０】
＜その他＞
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られるものではない。例えば、コイルボビン５４と軸受５６を一体成形してもよい。これにより、部品点数をさらに減らすことができ、コストダウン、作業の容易化を図ることができる。また、永久磁石５２，５３の数、コイル５５の巻線の巻数は任意であって自由に変更可能である。
その他、発明の範囲内において、自由に設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ミシンに糸調子装置を備えた状態を示す図。
【図２】（ａ）は糸調子装置を備えたミシンの一部の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】糸調子器を示す分解斜視図。
【図４】ボイスコイルモータを示す分解斜視図。
【図５】（ａ）は永久磁石の形状、（ｂ）は一方の永久磁石の着磁方向を示す図、（ｃ）は他方の永久磁石の着磁方向を示す図。
【図６】ボイスコイルモータの内部構造を示す断面図。
【図７】従来技術におけるミシンに糸調子装置を備えた状態を示す図。
【図８】図７における糸調子装置の構造を示す図。
【図９】他の従来技術における糸調子装置を示す図。
【図１０】図９におけるソレノイドの内部構造を示す断面図。
【図１１】従来技術におけるボイスコイルモータの内部構造を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  糸調子装置
２  ミシン頭部フレーム
３１  糸調子皿（一方の糸調子皿）
３２  糸調子皿（他方の糸調子皿）
３３  皿押さえ
４  駆動ロッド（駆動機構）
５  ボイスコイルモータ（駆動源）
５２  永久磁石
５３  永久磁石
６  可動子
７  固定子
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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