(57)【要約】  【課題】  可変舵角比操舵装置のロック構造を小さいロック解除力で確実にロック解除可能にする。  【解決手段】  舵角増減軸をウォームを介してモータで制御する可変舵角比操舵装置のウォーム軸にロック板４１を取付け、ロック板の切欠き部４１ａと係脱可能にロック部材４３を設けたロック構造において、ロック部材４３と並列に切欠き部４１ａに係合可能な傾斜面４４ａを有する解除部材４４と、解除部材４４をロック板４１方向に付勢する解除ばねを設ける。ロック部材４３と切欠き部４１ａが噛み合いロックされる際、解除ばね力により斜面部４４ａが切欠き部４１ａに当りロック板の力により押し戻される。ロック板を回転させる力が無くなると、ロック板４１は傾斜面４４ａでウォームのバックラッシ分押し戻され、ロック板とロック部材の噛み合い部に隙間が発生し、ロック部材が抜け易くなる。  【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵角増減軸をウォームギヤとウォームホイールを介してモータで制御する可変舵角比操舵装置のロック構造であって、
前記ウォームギヤ軸又はモータ軸に取付けられた複数の切欠き部を有するロックプレートと、
前記ロックプレートの切欠き部に係合可能なロック手段と、
前記ロックプレートの切欠き部の角部に係合しウォームギヤのバックラッシ分押し戻すことが可能な斜面を有する解除手段と、
前記ロック手段と前記解除手段をプランジャースプリングの押出し力とソレノイドコイルの引き力で前記ロックプレートに切欠き部に係合・離脱させる電磁装置とを有し、
前記解除手段により前記ロックプレートとロック部との噛み込みを防止することを特徴とする可変舵角比操舵装置のロック構造。
【請求項２】
前記ロック手段は、前記ロックプレートの切欠き部に係合可能な前記ロック部を先端部に有するロックロッドであり、
前記解除手段は、前記ロックロッドのロック部の基部に傾斜面として形成されており、
前記ロックロッドが前記電磁装置のプランジャースプリングの押出し力により押し出されている間、前記傾斜面が前記ロックプレートの切欠き部の角部を押圧していることを特徴とする請求項１に記載の可変舵角比操舵装置のロック構造。
【請求項３】
前記ロック手段は、前記ロックプレートの切欠き部に係合可能な前記ロック部を先端部に有するロックロッドであり、
前記解除手段は、先端部に傾斜面を有する解除ブロックと、この解除ブロックを前記ロックプレート方向に付勢する解除スプリングからなり、
前記ロックロッドは、前記電磁装置のプランジャーに接続されており、
前記解除ブロックは、前記電磁装置のプランジャーに前記解除スプリングの力に抗して軸方向に所定距離移動可能に接続されており、
前記ロックロッドと解除ブロックが前記電磁装置のプランジャースプリングにより押し出されている間、前記解除ブロックは前記解除スプリングにより前記ロックプレートの切欠き部の角部を押圧していることを特徴とする請求項１に記載の可変舵角比操舵装置のロック構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリング装置における可変舵角比操舵装置のロック構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の走行モードによりハンドルの回転角と操舵車輪の角度の比を変える可変舵角比操舵装置を備えたステアリング装置は、モータからの回転アシストがないとき(特にモータの故障した時）、ステアリングホイール軸又はステアリングギヤ側軸から回転力が入力された場合、モータが回転してしまい、ステアリングホイール軸とステアリングギヤ側軸の角度ズレが発生してしまうことがある。これを防止するため、可変舵角比操舵装置にロック機構を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その一例を図７、図８に示す。この可変舵角比操舵装置は、太陽ギヤ１１１、遊星ギヤ１１３，１１４及び外周ギヤ１１５から遊星歯車機構１１０と、モータ１２０及びモータハウシング１２４内に設けられたロック機構１３０とから構成され、太陽ギヤ１１１はモータ１２０のロータ１２３の回転軸に取付けられ、外周ギヤ１１５はステータ１２２と一体のモータハウシング１２４に取付けられている。遊星ギヤ１１３，１１４を支持しているキャリア１１２は入力軸１０１としてステアリングホイール軸に接続され、モータハウシング１２４はステアリングギヤが接続される出力軸１０２となっている。
【０００４】
ロック機構１３０は、モータ１２３の回転軸に取付けられた複数の凹部１３１ａを有するロックプレート１３１と、モータハウシング１２４に一端が軸支されロックプレート１３１の凹部１３１ａに嵌合可能な凸部１３２ａを有するロックアーム１３２と、ロックアーム１３２をロックプレート１３１の方向に付勢するばね１３４と、ロックアーム１３２をばね１３４に抗してロックプレート１３１から離れる方向に回動させる電磁コイル１３３とから構成され、操舵角偏差が所定値以上になったとき、電磁コイル１３３の通電が切れることでロックアーム１３２の凸部１３２ａをロックプレート１３１の凹部１３１ａに嵌合させてモータ１２０のロータを停止させている。
【０００５】
このロック機構のロックアームには出力軸に接続されているステアリングギヤ側からの逆入力(負荷)が直接的に作用する。そのためロックアームの凸部は、外れを防止するためくい込み形状にする必要があり、ロックプレートの凹部に噛み込んでロックが解除できない場合がある。この噛み込みを回避するため、ロック解除時ロックプレートが連結されている軸を回転方向に往復運動させる制御を設け、噛み込みによるロック解除不良を防止しようとしている(例えば、特許文献２参照)。
【特許文献１】特開平１１−３４８９４号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ロック機構は、ロックプレートを回転方向に往復運動させる制御を必要とするため制御が複雑化し、コストが高くなる。また、ロックプレートの往復運動により、ロックアームの凸部とロックプレートの凹部がたたくように接触するため、異音発生が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、ロック解除力が小さくて済む可変舵角比操舵装置のロック構造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】
【０００８】
本発明は、舵角増減軸をウォームギヤとウォームホイールを介してモータで制御する可変舵角比操舵装置のロック構造であって、前記ウォームギヤ軸又はモータ軸に取付けられた複数の切欠き部を有するロックプレートと、前記ロックプレートの切欠き部に係合可能なロック手段と、前記ロックプレートの切欠き部の角部に係合しウォームギヤのバックラッシ分押し戻すことが可能な斜面を有する解除手段と、前記ロック手段と前記解除手段をプランジャースプリングの押出し力とソレノイドコイルの引き力で前記ロックプレートに切欠き部に係合・離脱させる電磁装置とを有するものである。
【０００９】
この発明によれば、ロック手段とロックプレートの切欠き部が噛み合いロックされる際、解除手段の傾斜面がロックプレートの切欠き部の角部に当り、解除手段が完全に停止していないロックプレートの力により押し戻される。ロックプレートを回転させる力が無くなると、解除手段は傾斜面でロックプレートをウォームギヤのバックラッシ分押し戻す。これによりロックプレートとロック手段の噛み合い部にクリアランスが発生し、ロックの噛み込みが防止されロック手段が抜け易くなる。
【発明の効果】
【００１０】
ロック手段の他に傾斜部を有する解除手段を設けて、ロックの噛み込みを防止しロック手段を抜け易くしたので、小さい解除力でロック解除を確実に行うことができる。また、従来ロック解除時に行っていたロックプレートを回転方向に往復運動をさせる制御などを必要としないので、制御を簡単にできるとともに、往復運動などによる異音発生の懸念がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
実施の形態１  
図１に自動車のステアリング装置に用いられる可変舵角比操舵装置の構成を、図２に同装置の要部分解図を、図３、図４にロック機構のロック状態とロック解除状態を、図５に差動歯車装置の構成を示す。
【００１３】
図1、図２、図５について、可変舵角比操舵装置１は、ウォームギヤとウォームホイール及びモータＭを持った差動歯車装置１０とウォームギヤの回転をロックするロック機構４０とから構成されている。
【００１４】
差動歯車装置１０（図５）は、第１のかさ歯車１２をハンドル側に接続される入力軸１１とし、これと同一軸線上にある第２のかさ歯車１４を出力軸１３としてステアリングギヤ（ラック・ピニオン装置）側に接続され、第１、第２のかさ歯車１２、１４と噛合して入出力軸１１，１３の軸線に直交する軸線回りを回動する第３、第４かさ歯車１５、１６の軸１５ａ，１６ａを軸支している差動歯車ケース２０を操舵角増減軸としている。
【００１５】
操舵角増減軸である差動歯車ケース２０の外周には、ウォームホイール２１が一体に設けられている。なお、入力軸１１と出力軸１３の回転は逆方向となるので、ステアリングギヤはハンドルと操舵輪との回転方向が同じくなるように接続されている。
【００１６】
差動歯車装置１０の上部には、ウォームホイール２１を回転させるためのウォームギヤ２２が設けられており、ウォームギヤ２２にはモータＭが接続されている。ウォームギヤ２２の端部２２ａは断面小判型をしており、その長径部にはネジが形成されている。この端部２２ａには、ロック機構４０のロックプレート４１が取付けられ固定用ナット４２で固定されている。
【００１７】
差動歯車ケース２０は、入出力軸１１、１３に取付けられたベアリングＢ１，Ｂ２と差動歯車装置のハウジング３０に取付けられたベアリングＢ３，Ｂ４を介して支持されている。また、第３、第４かさ歯車１５、１６の軸１５ａ，１６ａは、差動歯車ケース２０のベアリング支持部２０ａにベアリングＢ５，Ｂ６を介して軸支されている。
【００１８】
ハウジング３０は、第１、第２、第３のハウジング３１，３２，３３に分割されており、左右の第１、第２ハウジング３１、３３は中央の第２のハウジング３２にボルト６０で取付けられる。ウォームギヤ２２は第２のハウジング３２にベアリングＢ７〜Ｂ９を介して取付けられており、モータＭは第２のハウジング３２にモータ取付け部材３４を介して取付けて、モータＭの軸３９を第２のハウジング３２から突出しているウォームギヤ２２の軸端２２ｂに連結させている。第２のハウジング３２の他端側はロック機構取付け部３５(図２）となっている。
【００１９】
図２について、ハウジング３０のロック機構取付け部３５には、上部にウォームギヤ２２の端部２２ａが挿通する孔３６が設けられ、下部に位置決め用穴３８が設けられている。また、上部の左右及び下部にロック機構のケース４８を取付けるためのネジ穴３７ａ〜３７ｃが設けられている。
【００２０】
ロック機構４０は、ウォームギヤ２２の端部２２ａに取付けられるロックプレート４１と、ロックプレート４１の回転をロックするロックロッド４３と、ロックプレート４１とロックロッド４３との噛み込みを解除する解除ブロック４４と、解除ブロック４４を上方向（ロックプレート４１の中心方向）に付勢する解除スプリング４５と、解除ブロック４４を上下方向に移動可能に支持すると共に、解除ブロック４４に設けられた解除スプリング４５を付勢する台座４６を備えたＵ字状フレーム４７と、ロックロッド４３と解除ブロック４４を支持しているＵ字状フレーム４７をハウジング３２に取り付けるための取付け用フレーム４８と、ロックロッド４３を上下させるプランジャー装置５１と、これらを覆うケース５５等で構成されている。
【００２１】
ロックプレート４１は、外周部にロックロッド４３が嵌合可能な４つの台形状の切欠き部４１ａを有し、中心部にウォームギヤ２２の端部２２ａと嵌合可能な小判形の孔４１ｂを有する。
【００２２】
ロックロッド４３は、基部にプランジャー装置５１のプランジャー５２に設けられているプランジャーピン５２ａが係合するプランジャーピン係合用の横長穴４３ａを有する。
【００２３】
解除ブロック４４は、上部に傾斜面を有する解除ロッド部４４Ａと解除スプリング４５を備えた解除スプリング収納部４４Ｂで構成されている。解除ロッド部４４Ａは幅がロックプレート４１の切欠き部４１ａの幅より少し大きく形成されており、内部にはプランジャー５２が挿通される長穴４４ｂとプランジャー５２に設けられているプランジャーピン５２ｂが差し込まれるプランジャーピン差込用の縦長穴４４ｃが設けられている（図１）。また解除ロッド部４４Ａの両側面の下部には突起４４ｅが設けられている。解除スプリング収納部４４Ｂは、解除ロッド部４４Ａより高さ及び幅が小さく形成されており、内部には下方から解除スプリング４５を収納するスプリング収納穴４４ｄが設けられている。解除ブロック４４はプランジャーピン差込用の縦長穴４４ｃを有することでプランジャー５２とは独立して動くことができ、ロック解除状態においてはプランジャーピン５２が縦長穴４４ｃの底部に係合して解除ブロック４４の先端部をロックプレート４１から引き離すようにしてある。
【００２４】
Ｕ字状フレーム４７の底部上面には、台座４６が解除ブロック４４に収納されている解除スプリング４５を圧縮可能に設けられている。Ｕ字状フレーム４７の両側壁部４７ａは解除ブロック４４の解除スプリング収納部４４Ｂの両側面を上下動可能に支持するように形成されている。また両側壁部４７ａの上端部には肘掛状のアーム４７ｂが形成されており、Ｕ字状フレーム４７の底部下面の両端部には切欠き部４７ｃが形成されている。
【００２５】
取付け用フレーム４８は、ロックロッド４３を上下方向に案内するロックロッドガイド溝４８ａと、解除ブロック４４を支持しているＵ字状フレーム４７を収納するＵ字状フレーム収納部４８ｂと、Ｕ字状フレーム４７の肘掛け状のアーム４７ｂが係合する突起４８ｃと、Ｕ字状フレーム４７の下部の切欠き部４７ｃを支持するアーム４８ｄと、解除ブロック４４の突起４４ｅが係合し解除ブロック４４の上下方向の動きを制限する凹欠部４８ｅを有する。尚、取付用フレーム４８は、ハウジング３２に一体成形するようにしてもよい。
【００２６】
プランジャー装置５１は、ソレノイドコイルの通電で下方に吸引されるプランジャー５２とプランジャー５２を上方向に付勢するプランジャースプリング５３及びプランジャーケース５４で構成されている。プランジャー５２の先端部にはプランジャー５２軸と直交してプランジャーピン５２ａ、５２ｂが設けられている。プランジャーケース５４の外面には、ハウジング３２に設けられている位置決め用の穴３８に係合する凸部５４ａと、ロック機構のケース５５の内面に設けられている位置決め用穴と係合する凸部５４ｄが設けられている。
【００２７】
また、ロック機構のケース５５には、ハウジング３２に設けられているネジ穴３７ａ〜３７ｃと対応するケース取付けボルト５６ａ〜５６ｃが挿通する孔５５ａ〜５５ｃが設けられている。
【００２８】
ロック機構４０の組み立てについて説明する。ウォームギヤ２２の端部２２ａにロックプレート４１を嵌め固定用ナット４２で固定する。次にハウジング３２のロック機構取付け部３５に取付け用フレーム４８を取り付け、プランジャー装置５１のプランジャーピン５２ａをロックロッド４３の穴４３ａに入れ、ロックロッド４３を立てた状態で取付け用フレーム４８のロックロッドガイド溝４８ａに挿入すると共に、プランジャー装置５１をハウジング３２のロック機構取付け部３５に取り付ける。
【００２９】
次いで、解除スプリングが設けられた解除ブロック４４をＵ字状フレーム４７に挿入し、解除ブロック４４の長穴４４ｂと縦長穴４４ｃにプランジャー装置５１のプランジャー５２の先端部とプランジャーピン５２ａを入れると共に、Ｕ字状フレーム４７のアーム４７ｂと切欠き部４７ｃ及び解除ブロック４４の突起４４ｅを各々取付け用フレーム４８の突起４８ｃとアーム４８ｄ及び凹欠部４８ｅに係合させ、最後にケース５５をハウジング３２にロック機構取付け部３５にボルト５６ａ〜５６ｃを用いて固定する。
【００３０】
以下に、ロック機構４０の動作について説明する。自動車を始動させると、プランジャー装置５１のソレノイドコイルに通電されプランジャー５２が吸引され、ロックロッド４３は、プランジャーピン５２ａにより図３のロック状態から図４に示すように引き下げられてロックプレート４１の切欠き部４１ａから外れ、ロック解除状態となる。走行中モータＭは、走行条件に応じた回転角指令により回転され操舵角増減軸である差動歯車ケース２０の回転制御によって差動歯車装置１０のギヤ比が可変制御され、出力軸１３に接続されているラック・ピニオン装置を介して操舵車輪が走行条件に応じた差動歯車装置１０のギヤ比で操舵される。
【００３１】
モータＭの故障等により回転アシストがないとき、差動歯車装置１０の入力軸１１側又は出力軸１３側から回転力が入力された場合、ウォームギヤ２２が回転してしまい、入力軸１１と出力軸１３の角度ズレが発生してしまう場合がある。
【００３２】
また、モータＭの回りすぎ（暴走等）が発生した場合には、走行条件に応じた回転角指令に対して角度ずれが発生してしまう場合がある。
【００３３】
これらを防止するため、モータＭが故障した場合や角度ズレが発生してもモータＭにより補正が働かない場合には、プランジャー装置５１のソレノイドコイルの通電が遮断されて、プランジャー５２はプランジャースプリング５３により上方に復帰し、ロックロッド４３と矢印ａ方向に回転しているロックプレート４１の切欠き部４１ａが噛み合いロックされる（図３）。その際、解除ブロック４４の斜面部４４ａに切欠き部４１ａの角部４１ｄが当り、解除ブロック４４は解除スプリング４５の力に抗して矢印ｂ方向に押し戻される。ロックプレートを回転させる力が無くなると、解除スプリング４５により矢印ｂと反対方向に付勢されている解除ブロック４４は、傾斜面４４ａで切欠き部４１ａの角部４１ｄを矢印ａと反対方向に押して、ロックプレート４１をウォームギヤ２２のバックラッシ分押し戻す。これによりロックプレート４１とロックロッド４３の噛み合い部にクリアランスが発生し、ロックの噛み込みが防止されロックロッド４３が抜け易くなる。そのためソレノイドの軽い引き力でも確実にロックの解除が行われる。また、従来のようにロックプレート４１を往復運動させる必要がないので、余分な制御も必要なく、異音の発生もない。
【００３４】
上記実施形態では可変舵角比操舵装置にかさ歯車を用いた差動歯車装置を用いているが、かさ歯車を用いた差動歯車装置はギヤ比可変装置の一例であり、かさ歯車を用いた差動歯車装置に限定されるものではない。また、解除スプリングを解除ブロック４４の内部に設けているが、解除ブロック４４の外部に設けてもよい。
【００３５】
実施の形態２  
図６に実施の形態２に係るロック機構の作動説明図を示す。このロック機構は、可変舵角比操舵装置のウォームギヤ２２の端部２２ａに取付けられた６つの台形状の切欠き部４１ａを有するロックプレート４１と、可変舵角比操舵装置のロック機構の取付け部３５に取付けられたプランジャー装置５１と、プランジャー５２の先端部に取付けられたロックロッド６１と、可変舵角比操舵装置のロック機構の取付け部３５に取付けられたロックロッドガイド用フレーム６２とにより構成されている。
【００３６】
プランジャー装置５１は、プランジャー５２とプランジャー５２を下方に吸引するソレノイドコイル５１ａとプランジャー５２を上方に付勢するプランジャースプリング５３とにより構成されている。
【００３７】
ロックロッド６１は、先端部にロックプレート４１の切欠き部４１ａの幅より幅が少し狭く形成されているロック部６１ａと、ロック部６１ａの基部に形成されたロック解除用斜面部（解除部）６１ｂを有し、ロックロッド６１の基部６１ｃは幅が少し広く形成されている。
【００３８】
ロックロッドガイド用フレーム６２は、ロックロッド６１を案内するロックロッドガイド溝６２ａと、ロックロッド６１の連結部６１ｃ及びプランジャー５２のソレノイドコイル５１ａの磁力で吸引される被吸引部５２ａが挿通するプランジャガイド溝６２ｂを有する。
【００３９】
また、ロックロッド６１は、ソレノイドコイル５１ａに通電されプランジャー５２が引下げられている時（図６（ａ））は、ロックロッド６１の先端がロックロッドガイド用フレーム６２の上端面と略面一に揃い、ソレノイドコイル５１ａが通電されていない時（図６（ｂ））は、プランジャー５２がプランジャースプリング５３により付勢されてロックロッド６１の基部６１ｃの肩部６１ｄがロックロッドガイド用フレーム６２の孔６２ａと６２ｂの境界の段部６２ｃに係合する位置まで押し出され、ロックロッド６１のロック部６１ａがロックプレート４１の切欠き部４１ａ内に入ると共に傾斜面６１ｂが切欠き部４１ａの角部４１ｄを押圧するようになっている。またロックロッド６１のロック部６１ａの長さはロック部６１ａ先端がロックプレート４１の切欠き部４１ａの底部のＲ部などに接触することのない長さにしてある。
【００４０】
以下に、このロック機構の動作について説明する。自動車を始動させると、プランジャー装置５１のソレノイドコイル５１ａに通電され、ソレノイドの引き力により引き下げられるプランジャー５２に連結されているロックロッド６１は、ロックプレート４１の切欠き部４１ａから外れてロック解除状態となる（図６（ａ））。
【００４１】
走行中、モータＭが故障や角度ズレが発生してもモータＭにより補正が働かなくなる等の異常が検知されてプランジャー装置５１のソレノイドコイル５１ａの通電が遮断されると、ロックロッド６１はプランジャースプリング５３により上方に押し出され、矢印ａ方向に回転しているロックプレート４１の切欠き部４１ａに係合してウォームギヤ軸（モータ軸）をロックする（図６（ｂ））。その際、ロックロッド６１の斜面部６１ｂに切欠き部４１ａの角部４１ｄが当り、ロックロッド６１はプランジャースプリング５３の力に抗して矢印ｂ方向に斜面部６１ｂが角部４１ｄから外れる位置まで（斜面接触分ｃ）一旦逃げる（図６（ｃ））。
【００４２】
ロック後、モータＭの回転力が無くなると、プランジャースプリング５３によりにより矢印ｂと反対方向に付勢されているロックロッド６１は、斜面部６１ｂで切欠き部４１ａの角部４１ｄを矢印ａと反対方向に押して、ロックプレート４１をウォームギヤ２２のバックラッシ分押し戻す（図６（ｄ））。これによりロックプレート４１とロックロッド６１の噛み合い部にクリアランスｄができ、ロックの噛み込みが防止されロックロッド６１が抜け易くなる。そのためソレノイドの軽い引き力でも確実にロックの解除が行われる。また、従来のようにロックプレート４１を往復運動させる必要がないので、余分な制御も必要なく、異音の発生もない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態１に係るロック機構を有する可変舵角比操舵装置の一例を示す側断面図。
【図２】ロック機構の分解斜視図。
【図３】ロック機構のロック状態説明図。
【図４】（ａ）はロック機構のロック解除状態説明図、（ｂ）は解除ブロックを外して示すロック機構のロック解除状態説明図。
【図５】可変舵角比操舵装置に使用されている差動歯車装置を示す正断面図。
【図６】実施の形態２に係るロック機構の作動説明図。
【図７】従来例に係る可変舵角比操舵装置の構成説明図。
【図８】従来例のロック機構の概略図。
【符号の説明】
【００４４】
１…可変舵角比操舵装置、１０…差動歯車装置、１１…入力軸、１３…出力軸、２０…差動歯車ケース（操舵角増減軸）、２１…ウォームホイール、２２…ウォームギヤ、３０（３１〜３３）…ハウジング、４０…ロック機構(ロック構造)、４１…ロックプレート、４１ａ…切欠き部、４３…ロックロッド（ロック手段）、４４…解除ブロック、４４ａ…傾斜面（解除手段）、４５…解除スプリング、４７…Ｕ字状フレーム、４８…取付け用フレーム、５１…プランジャー装置(電磁装置)、５１ａ…ソレノイドコイル、５２…プランジャー、５３…プランジャースプリング、５５…ロック機構のケース、６１…ロックロッド、６１ａ…ロック部、６１ｂ…斜面部（解除手段）、６２…ロックロッドガイド用フレーム。
【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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