(57)【要約】【課題】転がり軸受の保持器における種々の問題の原因がポケット構成要素の均一性にあることに想到し、そのような均一性を打ち破ることにより、種々の問題を解消し、保持器の性能を高めることを課題とする。【解決手段】周方向に所定の間隔で多数のポケット１４が配列された転がり軸受用の保持器１１において、当該保持器１１がＭＩＭ加工によって製作され、前記ポケット１４の配列が、軸方向長さに差ΔＬがある等、ポケット構成要素において不揃いな部分を含む構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に所定の間隔で多数のポケットが配列された転がり軸受用の保持器において、当該保持器がＭＩＭ加工によって製作され、前記ポケットの配列が、ポケット構成要素において不揃いな部分を含むことを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記のポケット構成要素が、当該ポケットの軸方向の位置であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項３】
前記のポケット構成要素が、当該ポケットの軸方向長さであることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項４】
前記ポケットに収納される全ての転動体の長さが、最も軸方向長さの短いポケットに適合する長さであることを特徴とする請求項３に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項５】
前記ポケット構成要素が、当該ポケットの周方向に対向した両方の対向壁面にそれぞれ部分的に形成された転動体案内面の軸方向の位置であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項６】
前記ポケット構成要素が、当該ポケットの周方向に対向した両方の対向壁面の外径側及び内径側にそれぞれ部分的に形成された転動体保持爪の軸方向の位置であることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項７】
前記のポケット構成要素が、当該ポケットの軸方向の傾斜角であり、同数の２グループのポケットについて、各グループのポケットの軸方向の傾斜角が同一大きさで傾斜方向が反対向きに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項８】
前記の２グループの各ポケットが周方向に隣接して配置されたことを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項９】
前記２グループのうちの各１個所のポケットが、保持器の中心対称の位置に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項１０】
前記ポケット構成要素が、周方向に配列されたポケットの列の数であり、単列配置のポケットと、これより短い軸方向長さの複列配置のポケットが混在していることを特徴とする請求項１に記載の転がり軸受用保持器。
【請求項１１】
前記転動体が針状ころであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の転がり軸受用保持器。
【請求項１２】
前記金属が、アルミニウム、マグネシウム、チタン、高力黄銅又はステンレススチールのいずれかであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の転がり軸受用保持器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受用保持器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受の一種である針状ころ軸受の保持器を例に説明すると、従来の保持器の加工方法は、帯状鋼材にプレス加工を施して保持器の基本断面を成形し、次に長さ方向に一定間隔でポケット孔を打ち抜き、その後一定長さに切断し、リング状に曲げて帯状鋼材の両端部を溶接し環状に仕上げられていた（特許文献１）。
【０００３】
前記のポケット孔の打ち抜き時に、各ポケットの周方向に対向した内壁面にころ案内面が部分的に形成され、また各内壁面の外径側及び内径側にころ保持爪が部分的に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記の保持器に形成されるポケットを特定する要素（即ち、ポケット構成要素）としては、その位置、その大きさ、案内面・保持爪の位置、軸方向の傾斜角、周方向の列数（単列、複列）等がある。これらのポケット構成要素は、従来の加工方法によると、打ち抜き加工によってポケットが形成されるので、全て均一な態様となる。例えば、ポケットの位置は、帯状鋼材のセンターに一定間隔で配置され、その大きさ（軸方向長さ）は一定であり、各ポケットに形成される案内面や抜け止め爪の位置も一定である。単列と複列が混在することもない。
【０００６】
一方、前記のポケットに収納されるころについて、ころの円柱部分の端部と面取り部又はクラウニング部分との境界部分はエッジ応力（応力集中）が発生し易く、さらにミスアライメントが加わるとエッジ応力が一層高まるおそれがある部分である。
【０００７】
前記のミスアライメントが存在する使用条件下においては、各ころは均一な態様のポケットに保持されているので、各ころが負荷域を通過する際に軸方向の同一位置にエッジ応力が発生する。このため、軸や外輪には、各ころにより同一位置にエッジ応力が繰り返し負荷されるので、疲労の進行により短寿命になるおそれがある。
【０００８】
また、ポケットの内壁面に形成された案内面は、ころと滑り接触する部分であるため、その接触部分は油膜切れが発生し易い部分である。しかるに、各ころは均一な態様のポケットに収納されているため、油膜切れを生じる軸方向位置がその案内面の位置に集中する。各ころが案内面位置の油膜が切れた状態で軸や外輪と接触することにより、軸又は外輪に摩耗やピーリングが発生する懸念がある。
【０００９】
一方、保持爪の部分は、ころと保持器のすき間が小さくなる部分であるため、潤滑油が通り難く、また異物なども溜りやすい部分である。前記と同様に、各ころは均一な態様でポケットに保持されているため、その部分において摩耗等が発生する懸念がある。
【００１０】
また、ころとポケットの間には周方向に一定のすき間を作ることが必要であるが、そのすき間の存在により、ミスアライメントが存在する場合や偏荷重が負荷された場合にころにスキューが生じ易く、そのスキューにより軸受の横走りが生じる可能性がある。
【００１１】
以上のように、この発明においては、転がり軸受の保持器における種々の問題の原因がポケット構成要素の均一性にあることに想到し、そのような均一性を打ち破ることにより、種々の問題を解消し、保持器の性能を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の課題を解決するために、この発明は、周方向に所定の間隔で多数のポケットが配列された転がり軸受用保持器において、当該保持器がメタルインジェクション（射出成形粉末冶金）加工（以下、単にＭＩＭ加工と称する。）によって製作され、前記ポケットの配列が、ポケット構成要素において不揃いな部分を含む構成としたものである。
【００１３】
前記のポケット構成要素としては、当該ポケットの軸方向の位置、軸方向長さ、当該ポケットの周方向に対向した両方の対向壁面にそれぞれ部分的に形成された案内面の軸方向の位置、前記対向壁面の外径側及び内径側にそれぞれ部分的に形成された保持爪の軸方向の位置、当該ポケットの軸方向の傾斜角、当該ポケットの列の数等を挙げることができる。これらのポケット構成要素によってポケットの位置・形状が特定される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、保持器がＭＩＭ加工によって製作されるものであるから、成形後の型抜きが可能である限り、複雑な形状の金属製保持器を提供することができる。また、ＭＩＭ加工により、ポケット構成要素が不揃いな部分を含むような保持器を容易に製作することができる。その保持器によってポケット構成要素が均一であることが原因であるスキュー、摩耗等を抑制することができ、保持器の性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１の一部展開平面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＸ１−Ｘ１線の断面図、図２（ｂ）は同じくＸ２−Ｘ２線の断面図、図２（ｃ）は同じくＸ３−Ｘ３線の断面図である。
【図３】図３は、実施形態２の一部展開平面図である。
【図４】図４は、実施形態３の一部展開横断平面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４のＸ４−Ｘ４線の断面図、図５（ｂ）は、同じくＸ５−Ｘ５線の断面図である。
【図６】図６は、実施形態４の一部展開平面図である。
【図７】図７（ａ）は、図６のＸ６−Ｘ６線の断面図、図７（ｂ）は、同じくＸ７−Ｘ７線の断面図である。
【図８】図８は、実施形態５の一部展開平面図である。
【図９】図９（ａ）は、実施形態６の一部展開平面図、図９（ｂ）は、同上の断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、実施形態７の一部展開平面図、図１０（ｂ）は、同上の変形例の一部展開平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００１７】
図１及び図２に示した実施形態１は、針状ころ軸受の保持器１１に関するものである。この保持器１１は、ＭＩＭ加工によって製作されたものである。図１は、説明の便宜上、平坦に展開した状態で示しているが、実際は通常の保持器と同様に環状の形態を持つように成形されている。
【００１８】
保持器１１は、両側部に左右の環状部１２が設けられ、その左右の環状部１２間に周方向に一定の間隔をおいた柱部１３が設けられることにより、同じ大きさの長方形のポケット１４が一定間隔をおいて形成されている。
【００１９】
各ポケット１４の周方向に対向した両方の対向面１５には、その内径側と外径側において、それぞれ軸方向の２個所に保持爪１６が内向きに突き出して設けられる（図２参照）。その突き出し量は、ポケット１４内に収納されたころ１７の抜け出しを防止するに足りる量である。
【００２０】
また、前記両方の対向面１５において、前記保持爪１６と同じ軸方向位置の２個所において、案内面１８が内向きに多少突き出して設けられる。その突き出し量は、保持爪１６の突き出し量より小さく、ころ１７が対向する案内面間で自由に回転できるような所定のすき間を有する。案内面１８はころ１７の自転を妨げることなく、その姿勢を安定よく保持する役目を担う。
【００２１】
ポケット１４の形状を特定する要素、即ちポケット構成要素は、周方向の間隔、形状、軸方向の長さ、対向面１５に形成される保持爪１６や案内面１８の軸方向の位置、周方向の列数等がある。
【００２２】
この実施形態１の場合は、ポケット構成要素の中のポケット１４の軸方向の位置に着目し、その位置が不揃いであるように成形したものである。説明の便宜上、他のポケット構成要素はすべて均一であるとしているが、不均一（不揃い）なものが混在してもよい。
【００２３】
ポケット１４の軸方向の位置が不揃いであるということは、以下のような場合をいう。即ち、図１に示したように、保持器１１の軸方向の中間点において周方向に設定された基準線Ａからポケット１４の左右両端までの長さがそれぞれＬ１であるものを基準とする。この基準となる態様のポケット１４を態様ａ１と称する。
【００２４】
これに隣接したポケット１４は、前記の基準線Ａから右方向に一定量（ΔＬ）だけずれている（態様ｂ１）。また、その次のポケット１４は、左方向に同量（ΔＬ）だけずれている（態様ｃ１）。以下、態様ａ１、ｂ１、ｃ１を繰り返す配列パターンとなっている。態様ａ１、ｂ１、ｃ１の順序が入れ替わっても構わない。さらに、態様ａ１が相対的に多く、これより少ない数の態様ｂ１、ｃ１が混在しているようなパターンでもよい。いずれのパターンも、ポケット１４の軸方向の位置が均一でなく、不揃いであるということができる。
【００２５】
前記のように、ポケット１４の軸方向の位置が不揃いであると、例えば、ミスアライメント等の影響により、ころ１７が通過する軸又は外輪の特定位置Ｔ（図１に示した三角印の位置Ｔ参照）において、エッジ応力などの過大な応力が作用する要因が存在した場合において、態様ａ１の場合はころ１７の円柱部と面取り部との境界部分が特定位置Ｔを通過するので、エッジ応力が作用し易い。しかし、態様ｂ１の場合は特定位置Ｔがころ１７から外れているのでエッジ応力の問題は生じない。態様ｃ１の場合はころ１７の円柱部が特定位置Ｔを通過するが、この部分はエッジ応力の発生し難い部分である。
【００２６】
このように、ころ１７と軸又は外輪の接触部分においてエッジ応力が発生する場合に、ポケット１４の軸方向の位置を不揃い配置することによりころ１７の軸方向位置が軸方向にずれるので、エッジ応力が発生する部位も軸方向に分散される。このため、軸又は外輪の同一部位がエッジ応力で攻撃される回数を減らせることができ、軸又は外輪の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
ころ１７の端部にクラウニングを施した場合においても、ころ１７の外径部とクラウニングとの境界部においてエッジ応力が発生し易いことが知られている。しかし、この場合も、エッジ応力が発生する部位が分散されることは前述の面取りを施した場合と同様であり、同様の効果が得られる。
【００２８】
なお、図面上、保持爪１６と案内面１８の軸方向位置が一致している場合を示しているが、両者の軸方向位置が一致していない場合であっても同様のことがいえる。
[実施形態２]
【００２９】
図３に示した実施形態２の場合は、ポケット構成要素の一つである軸方向長さに着目したものである。説明の便宜上、他のポケット構成要素はすべて均一であるとしているが、不均一（不揃い）な他の構成要素が混在してもよい。
【００３０】
この場合は、ポケット１４の長さとして、図３に示したように、保持器１１の軸方向の中間点において周方向に設定された基準線Ａから左右両端までの長さＬ１が一定のものを基準とする（態様ａ２）。周方向に順に並んだ態様ｂ２〜ｅ２に至るに従い、ポケット１４は、左右方向に一定長さ（ΔＳ）ずつ順に長くなり、態様ａ２に戻るというパターンを繰り返す。態様ａ２〜ｅ２の配置順は異なってもよい。態様ａ２の数が相対的に多く、これより少ない数の態様ｂ２〜ｅ２が混在するパターンであってもよい。
【００３１】
この場合、ころ１７の長さは最も短い態様ａ２のポケット１４に適合するものが使用される。その結果、態様ｂ２〜ｅ２に至るに従い、ころ１７とポケット１４の間の軸方向のすき間が大きくなる。
【００３２】
図示の場合は、便宜上、すべてのころ１７がポケット１４の左端に接触した状態で示している。この状態においても、エッジ応力が発生し易いころ１７の部位が分散し、その部分が軸又は外輪の特定位置Ｔを通過する機会が減少する。実際上ころ１７は前記のすき間の範囲内で軸方向に変位するので、その機会は一層減少し、軸又は外輪の特定位置Ｔに対するエッジ応力の負荷回数が顕著に減少する。
【００３３】
なお、保持爪１６、案内面１８の形状等は実施形態１の場合と同様である。
[実施形態３]
【００３４】
図４及び図５に示した実施形態３の場合は、ポケット構成要素の一つである案内面１８の軸方向の位置と数を不揃いになるように成形したものである。説明の便宜上、基準線Ａの左右両側の同じ位置に補助基準線Ｂ１、Ｂ１を引き、また基準線Ａより左半分を横断面図で示す。
【００３５】
態様ａ３のポケット１４は、周方向に対向した両方の対向面１５の前記補助基準線Ｂ１、Ｂ１上にそれぞれ案内面１８が設けられる。態様ｂ３の場合は、基準線Ａの両側において各補助基準線Ｂ１、Ｂ１より内側に設けられる。態様ｃ３の場合は、各基準補助線Ｂ１、Ｂ１の外側に設けられる。態様ｄ３の場合は、一方の対向面１５では補助基準線Ｂ１、Ｂ１上に設けられ、他方の対向面１５では、基準線Ａ上の１個所に設けられる。
【００３６】
ポケット１４は態様ａ３からｄ３を繰り返すようなパターンで配列される。このうち、態様ａ３からｃ３の場合は、案内面１８の軸方向の位置は２個所に分散されるのに対し、態様ｄ３の場合は、基準線Ａ、２個所の基準線Ｂ１、Ｂ１上の３個所に分散されることになる。態様ｄ３の場合は、案内面１８の不揃いの程度が高いといえる。
【００３７】
案内面１８は、図５（ａ）に示したように、ころ１７に滑り接触するように突き出しているので、その滑り接触部分において潤滑油の油膜切れが生じ易く、ころ１７と軸の間、及びころ１７と外輪との間において、金属接触が生じ、摩耗やピーリングが発生し易い。しかし、この実施形態３のように、案内面１８の軸方向の位置が不揃いであると、油膜切れ部分が分散されるので、摩耗やピーリングの発生が抑制される。
【００３８】
特に、態様ｄ３のように軸方向に見て３個所に案内面１８が分散して設けられ、不揃いの程度が高い場合、油膜切れ部分が一層分散されることになる。
[実施形態４]
【００３９】
図６に示した実施形態４の場合は、ポケット構成要素の一つである保持爪１６の軸方向の位置と数を不揃いとなるように成形したものである。説明の便宜上、基準線Ａの左右両側の同じ位置に補助基準線Ｂ１、Ｂ１を引く。
【００４０】
態様ａ４の場合は、各ポケット１４の周方向に対向した両方の対向面１５の前記補助基準線Ｂ１、Ｂ１上の内径側と外径側のそれぞれに保持爪１６が設けられる。態様ｂ４の場合は、基準線Ａの両側において各補助基準線Ｂ１、Ｂ１より内側に設けられる。態様ｃ４の場合は、各基準補助線Ｂ１、Ｂ１の外側に設けられる。態様ｄ４の場合、一方の対向面１５においては補助基準線Ｂ１、Ｂ１上に設けられ、他方の対向面１５においては、基準線Ａ上に設けられる。
【００４１】
ポケット１４は態様ａ４からｄ４を繰り返すようなパターンで配列される。このうち、態様ａ４からｃ４の場合は、保持爪１６の軸方向の位置はそれぞれ２個所に分散されるのに対し、態様ｄ４の場合は、基準線Ａ、２個所の基準線Ｂ１、Ｂ１の３個所に分散されることになり、不揃いの程度が高いということができる。
【００４２】
保持爪１６は、図７（ａ）に示したように、保持器１１の内径側及び外径側においてころ１７側に大きく突き出しているので、潤滑油が通り難く、また異物も溜り易い部分であって、その部分におけるころ１７の摩耗等の要因となる。しかし、前記のように、保持爪１６の軸方向位置や数が不揃いであることにより摩耗位置が分散されるとともに、通油性、異物の排出性が向上し、摩耗等が抑制される。
【００４３】
特に、態様ｄ４のように軸方向に見て３個所に保持爪１８が分散して設けられると不揃いの程度が高くなるので、摩耗位置が一層分散されることになる。
[実施形態５]
【００４４】
図８に示した実施形態５の場合は、ポケット構成要素の一つであるポケット１４の軸方向の傾斜角を一定条件のもとで不揃いにしたものである。
【００４５】
通常、ポケット１４は軸方向に平行に成形され、傾斜角を付けることはない。
しかし、傾斜角がない場合であっても、ポケット１４ところ１７との間にすき間があり、ミスアライメントが存在する等の条件下においては、ころ１７が軸方向に傾斜する現象、いわゆるスキューが生じ、軸受が軸方向にずれ動く、いわゆる軸受の横走りが発生することがある。軸受の横走りは、トルクの増大や発熱等の不具合の要因となる。
【００４６】
この実施形態５においては、全てのポケット１４を同数の２グループに分け、各グループのポケット１４の軸方向の傾斜角が同一の大きさで傾斜方向を反対向きに設定することにより、傾斜角を不揃いにしたものである。
【００４７】
図８に基づいて具体的に説明すると、周方向に配列されたポケット１４は、態様ａ５のグループと、ｂ５のグループに分けられ、態様ａ５のグループは軸方向の傾斜角度が＋θであり、態様ｂ５のグループは軸方向の傾斜角度が−θであり、かつ態様ａ５とｂ５のポケット１４が周方向に隣接するように配置されている。
【００４８】
態様ａ５のグループのポケット１４に収納されたころ１７は、＋θ方向へ強制的にスキューが生じさせられる。態様ｂ５のグループのポケット１４に収納されたころ１７は、反対に−θ方向へ強制的にスキューが生じさせられる。これらの強制的なスキューによって軸受に発生する軸受の横走り方向は相互に打ち消し合い、軸受全体としては横走りすることがなく中央に留まる。
【００４９】
種々の要因によって実際に発生するスキューは、前記の強制的なスキューに比べ小さいので、強制的に発生される大きなスキューに吸収される。その結果、軸受の横走りを抑制することができる。
[実施形態６]
【００５０】
図９（ａ）（ｂ）に示した実施形態６の場合は、保持器１１のうちの中心対称の位置にある一対のポケット１４に着目し、その一方のものに軸方向の傾斜角＋θを付与し（態様ａ６）、他方のものに逆方向の傾斜角−θを付与している（態様ｂ６）。前述した実施形態５の場合において、各グループに属するポケット１４が１個所で、かつ中心対称の位置に配置したものであるということができる。
【００５１】
数が少ない分だけ強制的にスキューを生じさせる効果は小さいが、実際に発生するスキューを吸収し得る限り、当初の目的を達成することができる。
[実施形態７]
【００５２】
図１０（ａ）（ｂ）に示した実施形態７の場合は、保持器１１の一定幅Ｗ内に配列されるポケット１４の列、即ち、単列及び複列に着目したものである。
【００５３】
即ち、図１０（ａ）の場合は、保持器１１の一定幅Ｗと同じ軸方向長さを持ったポケット１４ａ（態様ａ７）が周方向に単列に配置され、そのポケット１４ａの一つ置きの間に前記ポケット１４ａの半分以下の長さのポケット１４ｂ（態様ｂ７）を複列（２列又は３列以上の多列を含む。）に配置している。
【００５４】
図１０（ｂ）の場合は、２個所の態様ａ７の間に１個所の態様ｂ７があるように配置される。
【００５５】
態様ａ７の場合、そのポケット１４ａに収納されるころ１７ａは、ポケット１４ｂに収納されるころ１７ｂに比べて軸方向長さが２倍強であるので、スキューした場合の軸受の横走りに及ぼす影響も相対的に大きくなる。このため、軸受の横走りに及ぼす影響が相対的に小さい短いころ１７ｂを介在させ、長いころ１７ａの数を減らすことにより、全体的にスキューによる横走りを抑制するようにしている。
【００５６】
その一方で、全てのポケット及びころを複列にするのではなく、単列のころ１５ａを介在させることで、実質的な負荷容量の低下を防いでいる。
[共通事項]
【００５７】
前記の各実施形態に共通する事項について、次に説明する。いずれの場合もＭＩＭ加工によって製作されるので、材料選択の自由度が高く、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウムを使用すれば、保持器１１の軽量化を図ることができる。また、高力黄銅を使用すれば、保持器の摺動面の初期なじみ性が向上し、潤滑性能も向上する。ステンレススチールを使用すれば、防錆効果が得られることから、屋外などサビの発生し易い環境での使用や、食品機械・半導体製造装置などサビの発生を嫌う使用環境下での使用が可能となる。
【００５８】
さらに、識別マークや刻印（品名、メーカー名、製造情報など）を設ける必要がある場合、従来のケージ＆ローラー（保持器付き針状ころ）では、刻印を打つための工程が増加するが、ＭＩＭ加工の場合は成形時に識別マーク等を同時成形することができるため、工程の追加の必要がなく、低コストで識別マーク等の表示が可能となる。
【００５９】
なお、以上の説明では、もっぱら針状ころ軸受の保持器について説明したが、この発明は、針状ころ軸受にかぎらず、円筒ころ軸受、円すいころ軸受、玉軸受など他の形式の転がり軸受の保持器に適用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
ａ１〜ａ７、ｂ１〜ｂ７、ｃ１〜ｃ７、ｄ２〜ｄ４、ｅ２  態様
１１  保持器
１２  環状部
１３  柱部
１４、１４ａ、１４ｂ  ポケット
１５  対向面
１６  保持爪
１７、１７ａ、１７ｂ  ころ
１８  案内面
【図１】
2012145128.tif 000003
【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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