(57)【要約】【課題】装置が大型化するのを抑制した上で、出力軸の不釣合力を抑制することができる駆動ユニットを得る。【解決手段】ロータ１６と共に出力軸３４が回転すると、偏心軸３６が回転する。外歯歯車２２が偏心運動しながら公転することで、内歯歯車と外歯歯車２２との噛み合い位置が変化する。これにより、出力軸３４の回転に対して減速されながら内歯歯車２８と共にハブ２６が回転する。ロータ１６の本体部９６を支持するロータブリッジ９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの質量を夫々変えることで、外歯歯車が偏心運動することにより生じる出力軸３４の不釣合力を抑制している。これにより、装置が大型化するのを抑制した上で、出力軸３４の不釣合力を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の本体部と、前記本体部の中心線上に設けられた出力軸とを備えたロータと、
環状に形成され、前記ロータに備えられた前記本体部の径方向外側に設けられたステータと、
前記出力軸に対して偏心して設けられた偏心軸に回転可能に支持され、前記出力軸の回転に伴って前記出力軸の軸線回りに公転する公転要素と、
前記公転要素の公転を出力要素の回転に変換する変換要素と、
前記ロータの前記本体部と前記ロータの前記出力軸との間に設けられ、前記出力軸の回転に伴って前記公転要素が偏心運動することにより生じる前記出力軸の不釣合力を抑制する不釣合力抑制手段と、
を備えた駆動ユニット。
【請求項２】
前記ロータは、前記出力軸から前記出力軸の径方向に放射状に延びて前記本体部を支持する複数のロータブリッジを備えており、
前記不釣合力抑制手段は、前記出力軸の不釣合力を抑制するように夫々の質量が設定された複数の前記ロータブリッジから構成される請求項１に記載の駆動ユニット。
【請求項３】
前記ロータブリッジの質量は、前記ロータブリッジの断面形状を変えることで設定される請求項２に記載の駆動ユニット。
【請求項４】
不釣合力抑制手段は、前記出力軸の軸方向に対して直交する方向から見て、前記軸方向において前記本体部が配置される範囲内に設けられる請求項１〜３の何れか１項に記載の駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動力を生じさせる駆動ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の実施例２には、遊星歯車減速装置による重心の偏りを補正するため（駆動軸の不釣合力を抑制するため）、バランサー（１７）を駆動軸（２０）に取り付ける構成や、回転子（１９）の外周を削ったバランス修正部（２２）を設ける構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−３２７０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の構造では、出力軸（駆動軸）の不釣合力を抑制するためにバランサーを駆動軸に取り付けるため、駆動軸にバランサーを取る付けるための新たな取付部が必要となり、装置が大型化されていた。
【０００５】
本発明の課題は、装置が大型化するのを抑制した上で、出力軸の不釣合力を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る駆動ユニットは、環状の本体部と、前記本体部の中心線上に設けられた出力軸とを備えたロータと、環状に形成され、前記ロータに備えられた前記本体部の径方向外側に設けられたステータと、前記出力軸に対して偏心して設けられた偏心軸に回転可能に支持され、前記出力軸の回転に伴って前記出力軸の軸線回りに公転する公転要素と、前記公転要素の公転を出力要素の回転に変換する変換要素と、前記ロータの前記本体部と前記ロータの前記出力軸との間に設けられ、前記出力軸の回転に伴って前記公転要素が偏心運動することにより生じる前記出力軸の不釣合力を抑制する不釣合力抑制手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、ステータに対してロータが回転し、ロータに備えられた出力軸が回転する。さらに、出力軸に偏心状態で設けられた偏心軸に回転可能に支持された公転要素が、出力軸の軸線回りに偏心量を維持したまま公転する（偏心運動）。さらに、変換要素が、公転要素の公転を出力要素の回転に変換することで、出力軸の回転速度が減速される。
【０００８】
ここで、ロータの本体部とロータの出力軸との間には、出力軸の回転に伴って公転要素が偏心運動することにより生じる出力軸の不釣合力を抑制する不釣合力抑制手段が設けられている。
【０００９】
このように、不釣合力抑制手段をロータの本体部とロータの出力軸との間に設けることで、出力軸の不釣合力を抑制するための部材を取り付けるための新たな取付部が必要とならないため、装置が大型化するのを抑制した上で、出力軸の不釣合力を抑制することができる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る駆動ユニットは、請求項１に記載において、前記ロータは、前記出力軸から前記出力軸の径方向に放射状に延びて前記本体部を支持する複数のロータブリッジを備えており、前記不釣合力抑制手段は、前記出力軸の不釣合力を抑制するように夫々の質量が設定された複数の前記ロータブリッジから構成されることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、出力軸から出力軸の径方向に放射状に延びるロータブリッジが、ロータの本体部を支持している。ここで、不釣合力抑制手段は、出力軸の不釣合力を抑制するように夫々の質量が設定された複数のロータブリッジから構成されている。
【００１２】
このように、ロータブリッジが不釣合力抑制手段を構成することで、出力軸の不釣合力を抑制するための特別な部材（バランサー等）を設ける必要が無くなるため、駆動ユニットを安価な構成とすることができる。
【００１３】
本発明の請求項３に係る駆動ユニットは、請求項２に記載において、前記ロータブリッジの質量は、前記ロータブリッジの断面形状を変えることで設定されることを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、ロータブリッジの断面形状を変えることで夫々のロータブリッジの質量が設定されているため、簡易な構成でロータブリッジの質量を設定する（変える）ことができる。
【００１５】
本発明の請求項４に係る駆動ユニットは、請求項１〜３の何れか１項に記載において、不釣合力抑制手段は、前記出力軸の軸方向に対して直交する方向から見て、前記軸方向において前記本体部が配置される範囲内に設けられることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、不釣合力抑制手段は、出力軸の軸方向に対して直交する方向から見て、軸方向において本体部が配置される範囲内に設けられているため、装置が軸方向に大型化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられたロータを示した正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられたロータ及び外歯歯車を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられたロータを示した斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられた外歯歯車と内歯歯車とを示した正面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられた外歯歯車と内歯歯車との動作を示した動作図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられたロータ及び外歯歯車を示した断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットの全体構成を示した断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットの全体構成を示した分解斜視図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットに設けられた内歯歯車とカバー等を示した斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットが電動自転車に取り付けられた状態を示した拡大斜視図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットが電動自転車に取り付けられた状態を示した斜視図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る駆動ユニットに設けられたロータを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の第１実施形態に係る駆動ユニットの一例を図１〜図１１に従って説明する。
【００１９】
（全体構成）
図１０、図１１に示されるように、駆動ユニット１０は、電動自転車１００の前輪の回転軸に固定され、電動自転車１００の動力源として用いられる。
【００２０】
図７に示されるように、駆動ユニット１０は、一対の固定軸１２，１４と、ロータ１６と、ステータ１８と、モータハウジング２０と、公転要素の一例としての外歯歯車２２と、キャリア２４と、出力要素の一例としてのハブ２６と、内歯歯車２８とを主要な構成として備えている。
【００２１】
一対の固定軸１２，１４は、互いに同軸上に配置されている。この一対の固定軸１２，１４には、ネジ部１２Ａ，１４Ａが夫々形成されており、このネジ部１２Ａ，１４Ａには、ナット３０，３２が夫々締め込まれている。一方の固定軸１２は、ナット３０を用いて電動自転車１００の一方のフレーム１００Ａに固定され、軸部材の一例としての他方の固定軸１４は、ナット３２を用いて電動自転車１００の他方のフレーム１００Ｂ（図１０、図１１参照）に固定されている。
【００２２】
ロータ１６は、後述するステータ１８と共にブラシレスモータを構成している。このロータ１６は、環状の本体部９６と、一対の固定軸１２，１４の間であって、この一対の固定軸１２，１４と同軸上に設けられた出力軸３４と、出力軸３４から出力軸３４の径方向に放射状に延びると共に本体部９６を支持する複数のロータブリッジ９８（図１参照）とを備えている。なお、ロータ１６については詳細を後述する。
【００２３】
ステータ１８は、環状に形成されており、ロータ１６に備えられた本体部９６の径方向外側に設けられている。このロータ１６及びステータ１８を有して構成されたブラシレスモータでは、ステータ１８に回転磁界が生じると、ロータ１６とステータ１８との間に吸引・反発力が作用し、ロータ１６が回転するようになっている。
【００２４】
モータハウジング２０は、一方の固定軸１２側からステータ１８に取り付けられた第一ハウジング４０と、他方の固定軸１４側からステータ１８に取り付けられた第二ハウジング４２とを有している。この第一ハウジング４０、ステータ１８、及び、第二ハウジング４２は、ボルト４４により固定されている。さらに、第一ハウジング４０及びステータ１８は、ボルト４５により固定されている。
【００２５】
また、第一ハウジング４０は、一方の固定軸１２側に底板を有する扁平容器状に形成されている。この第一ハウジング４０の底板の外側には、カップ状のスペーサ４６がボルト４８により固定されている。このスペーサ４６の中央部には、筒状部５０が形成され、この筒状部５０には、一方の固定軸１２が圧入されて固定されている。
【００２６】
一方、第二ハウジング４２は、円盤状に形成されている。この第二ハウジング４２は、対向壁部の一例であり、後述するキャリア２４に備えられたキャリア本体６８（図８参照）と出力軸３４の軸方向に対向している。この第二ハウジング４２には、収容凹部５２が形成されている。この収容凹部５２は、キャリア２４側に開口する凹形状とされており、ステータ１８の内側に挿入されている。
【００２７】
また、この収容凹部５２の底板の中央部には、円環状の軸受収容部５４が形成されており、この軸受収容部５４には、軸受５６が収容されている。同様に、前述の第一ハウジング４０の底板の中央部には、軸受収容部５８が形成されており、この軸受収容部５８には、軸受６０が収容されている。この一対の軸受５６，６０は、出力軸３４の軸方向両端部を回転可能に支持している。
【００２８】
この出力軸３４に対して他方の固定軸１４側には、出力軸３４に対して偏心量ａｘ（図６参照）だけ偏心した偏心軸３６が設けられている。この偏心軸３６は、セレーション結合部３８により出力軸３４と結合されており、出力軸３４と軸方向の反対側に突出する軸部３６Ａを有している。この軸部３６Ａは、出力軸３４と同軸上に形成されている。
【００２９】
所謂遊星歯車である外歯歯車２２は、軸受６２を介して偏心軸３６に回転可能に支持されている。図８に示されるように、この外歯歯車２２の外周面には、複数の外歯２２Ａが形成されている。また、この外歯歯車２２には、回転方向に並んだ複数の伝導孔６４が形成されている。図７に示されるように、この外歯歯車２２は、後述する内歯歯車２８と共に、収容凹部５２に収容されている。
【００３０】
キャリア２４は、複数の伝導孔６４に偏心状態で挿入される複数の所謂キャリアピンである内ピン６６と、この複数の内ピン６６を支持する円盤状のキャリア本体６８とを備えている。さらに、キャリア本体６８は、他方の固定軸１４と一体に形成されることで、他方の固定軸１４は、キャリア本体６８に固定されている。
【００３１】
図７に示されるように、このキャリア本体６８と軸部３６Ａとの間には、軸受７０が設けられている。また、図８に示されるように、このキャリア２４には、複数の内ピン６６のうちの幾つかの内ピン６６と同軸上に、この内ピン６６の軸方向に貫通する貫通孔７２が形成されている。
【００３２】
一方、このキャリア本体６８と対向する前述した第二ハウジング４２には、複数の内ピン６６の夫々の先端部が圧入（軽圧入）される複数の圧入孔７４が形成されている。この複数の圧入孔７４のうち貫通孔７２と同軸上に位置する圧入孔７４には、ネジ孔部７４Ａ（図７参照）が形成されている。そして、このキャリア本体６８及び第二ハウジング４２は、貫通孔７２にボルト７６が挿通されると共に、このボルト７６の先端部がネジ孔部７４Ａに締め込まれることで互いに固定される。なお、貫通孔７２は、複数の内ピン６６のうち少なくともいずれかに形成されていれば良い。また、複数の圧入孔７４の全てにネジ孔部７４Ａが形成されていても良い。
【００３３】
また、このようにしてボルト７６の先端部がネジ孔部７４Ａに締め込まれることに伴って、複数の内ピン６６の夫々の先端部が複数の圧入孔７４に圧入され、これにより、複数の内ピン６６の夫々の先端部が第二ハウジング４２に固定される。
【００３４】
図７に示されるように、ハブ２６は、概略筒状のケース７８と、このケース７８に形成された開口部のうち他方の固定軸１４側に位置する開口部を塞ぐカバー８０とを有している。ケース７８には、ロータ１６、ステータ１８、モータハウジング２０、キャリア２４、外歯歯車２２、及び、内歯歯車２８等が収容されている。また、このケース７８に形成された開口部のうち一方の固定軸１２側に位置する開口部には、軸受収容部８２が形成されており、この軸受収容部８２には、軸受８４が収容されている。この軸受８４は、一方の固定軸１２に固定された前述のスペーサ４６に対してケース７８を回転可能に支持している。
【００３５】
一方、カバー８０の中央部には、軸受収容部８６が形成されており、この軸受収容部８６には、軸受８８が収容されている。この軸受８８は、他方の固定軸１４に一体に形成されたキャリア２４に対してカバー８０を回転可能に支持している。また、このカバー８０は、内歯歯車２８の径方向外側に張り出した固定部９０において内歯歯車２８とボルト９２により固定されている。さらに、このカバー８０は、ボルト９４によりケース７８に固定されている。
【００３６】
内歯歯車２８は、前述した外歯歯車２２及びキャリア２４と共に減速機構である遊星歯車機構を構成しており、内周面に複数の内歯２８Ａ（図９参照）を有している。この内歯歯車２８には、外歯歯車２２が内接噛合されている。
【００３７】
具体的には、図４に示されるように、外歯歯車２２の外歯２２Ａの歯先円の直径は、内歯歯車２８の内歯２８Ａの歯先円の直径よりも大とされている。外歯歯車２２における内歯歯車２８との噛み合わせ部に対する１８０°の位置で、外歯２２Ａの歯先が内歯２８Ａの歯先に対しわずかに離間する。
【００３８】
この外歯歯車２２は、出力軸３４の軸線ＡＬ回りの回転に伴って、この軸線ＡＬに対して偏心量ａｘを維持したまま軸線ＡＬ回りに回転、すなわち公転するように、出力軸３４に偏心軸３６及び軸受６２を介して支持されている。
【００３９】
したがって、外歯歯車２２は、出力軸３４の軸線ＡＬ回りの回転によって軸線ＡＬ回りに公転されると共に、偏心軸３６に対して、自軸（偏心軸線ＥＬ）回りの回転が許容される。
【００４０】
図５（Ａ）〜図５（Ｅ）には出力軸３４が一回転するときの各部材の動きが示されている。図５（Ａ）〜図５（Ｅ）に示されるように、外歯歯車２２の伝導孔６４には、他方の固定軸１４と一体的に形成されたキャリア２４（図８参照）に備えられた内ピン６６が挿入されている。このため、外歯歯車２２は、自転すること無く偏心量ａｘ（図６参照）を維持したまま軸線ＡＬ回りに図中矢印Ｅ方向に回転、すなわち公転する。外歯歯車２２が偏心運動しながら公転することで、内歯歯車２８と外歯歯車２２との噛み合い位置が変化する。これにより、内歯歯車２８が図中矢印Ｅ方向に出力軸３４の回転に対して減速されながら自転する。詳細には、出力軸３４が一回転すると、図５（Ｅ）に示すＨ°（内歯２８Ａの一ピッチ分）だけ内歯歯車２８が回転する。
【００４１】
以上説明した駆動ユニット１０では、図７に示されるように、ロータ１６と共に出力軸３４が回転すると、偏心軸３６が回転する。外歯歯車２２が偏心運動しながら公転することで、内歯歯車２８と外歯歯車２２との噛み合い位置が変化する。これにより、出力軸３４の回転に対して減速されながら内歯歯車２８と共にハブ２６が回転する。ハブ２６が回転することで、ハブ２６に取り付けられた電動自転車１００の前輪が回転する。これより、外歯歯車２２の公転をハブ２６の回転に変換する変換要素１１２は、内歯歯車２８及びキャリア２４（図７参照）を含んで構成されている。
【００４２】
（要部構成）
次に、ロータ１６について説明する。
【００４３】
図１、図２、図３に示されるように、ロータ１６は、環状の本体部９６と、本体部９６の中心線上に設けられた出力軸３４と、出力軸３４から出力軸３４の径方向に放射状に延びると共に本体部９６を支持する複数のロータブリッジ９８とを備えている。
【００４４】
本体部９６は、本体部９６の周方向に複数設けられた積層コア１０６と、積層コア１０６の周方向に形成された複数の収容孔１０９に収容された板状磁石１０８とを備えている。さらに、出力軸３４の外周面には、出力軸３４に固定された円筒状の支持部材１０２が設けられている。本体部９６を本体部９６の内周面側から支持する断面矩形状のロータブリッジ９８は、出力軸３４からこの支持部材１０２を介して出力軸３４の径方向に放射状に延びるように複数設けられている。
【００４５】
つまり、複数のロータブリッジ９８は、本体部９６と出力軸３４との間に設けられた空隙１０４に配置されている。換言すれば、複数のロータブリッジ９８は、出力軸３４の軸方向に対して直交する方向から見て、軸方向において本体部９６が配置される範囲内に設けられている。
【００４６】
本実施形態では、ロータブリッジ９８は、８本設けられ、出力軸３４の周方向に等ピッチに配置されている。さらに、ロータブリッジ９８は、幅寸法（図１に示すＣ寸法）が異なる（断面形状が異なる）３種類のロータブリッジ９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに分けられる。
【００４７】
具合的には、一番幅寸法が小さい（細い）ロータブリッジ９８Ａと、一番幅寸法が大きい（太い）ロータブリッジ９８Ｃと、ロータブリッジ９８Ａの幅寸法とロータブリッジ９８Ｃの幅寸法との間の幅寸法であるロータブリッジ９８Ｂとに分けられる。換言すれば、ロータブリッジ９８Ａの質量が一番軽く、ロータブリッジ９８Ｃの質量が一番重く、ロータブリッジ９８Ｂの質量は、ロータブリッジ９８Ａの質量と、ロータブリッジ９８Ｃの質量との間とされる。
【００４８】
図１に示されるように、出力軸３４の軸方向から見て、出力軸３４の軸線ＡＬを挟んで、偏心軸３６の偏心軸線ＥＬの反対側には、一番重い２本のロータブリッジ９８Ｃが配置され、この２本のロータブリッジ９８Ｃを挟むように、一対のロータブリッジ９８Ｂが配置されている。そして、出力軸３４の軸線ＡＬを挟んで、ロータブリッジ９８Ｂ、９８Ｃの反対側には、一番軽いロータブリッジ９８Ａが配置されている。つまり、８本のロータブリッジ９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃは、出力軸３４の回転に伴って外歯歯車２２が偏心運動することにより生じる出力軸３４の不釣合力を抑制するように配置されている。すなわち、出力軸３４の回転に伴って外歯歯車２２が偏心運動することにより生じる出力軸３４の不釣合力を抑制する不釣合力抑制手段１１０は、ロータブリッジ９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃから構成される。
【００４９】
（作用・効果）
このように、不釣合力抑制手段１１０を、ロータブリッジ９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃで構成させることで、出力軸３４の不釣合力を抑制するための特別な部材（バランサー等）を設ける必要が無くなるため、駆動ユニット１０を安価な構成とすることができる。
【００５０】
また、出力軸３４の不釣合力を抑制するための特別な部材を取り付けるための新たな取付部が必要とならないため、装置が大型化するのを抑制した上で、外歯歯車２２が偏心運動することにより生じる出力軸３４の不釣合力を抑制することができる。
【００５１】
また、ロータブリッジ９８の幅寸法（断面形状）を変えることでロータブリッジ９８の夫々の質量が設定されるため、簡易な構成でロータブリッジ９８の質量を設定する（変える）ことができる。
【００５２】
また、複数のロータブリッジ９８は、出力軸３４の軸方向に対して直交する方向から見て、軸方向において本体部９６が配置される範囲内に設けられているため、装置が軸方向に大型化するのを抑制することができる。
【００５３】
また、出力軸３４の不釣合力を抑制することで、稼働する駆動ユニット１０の振動を抑制することができる。
【００５４】
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、他方の固定軸１４の回転運動を停止（固定）させることで、内歯歯車２８及びハブ２６を回転させる構成となっているが、内歯歯車を固定させて他方の軸（固定軸）を回転させる構成としてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、ロータブリッジ９８の幅寸法を変えることで、各ロータブリッジ９８の質量を設定した（変えた）が、出力軸３４の軸方向に沿ったロータブリッジ９８の奥行寸法等を変えることで、各ロータブリッジの質量を設定して（変えて）もよい。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次ぎに、本発明の第２実施形態に係る駆動ユニットの一例を図１２に従って説明する。なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図１２に示されるように、本実施形態では、ロータブリッジ９８の寸法（質量）は、全て同一されており、それに替えて、出力軸３４の回転に伴って外歯歯車２２が偏心運動することにより生じる出力軸３４の不釣合力を抑制する不釣合力抑制手段の一例としてのバランサー１３０が設けられている。
【００５８】
詳細には、円弧状のバランサー１３０は、本体部９６の内周面に沿って取り付けられ、出力軸３４の軸方向に対して直交する方向から見て、軸方向において本体部９６が配置される範囲内に設けられている。このように、バランサー１３０を配置することで、装置が軸方向に大型化するのを抑制することができる。
【００５９】
その他の作用については、第１実施例と同一である。
【符号の説明】
【００６０】
１０・・・・駆動ユニット、１６・・・・ロータ、１８・・・・ステータ、２２・・・・外歯歯車（公転要素の一例）、２４・・・・キャリア、２６・・・・ハブ（出力要素の一例）、２８・・・・内歯歯車、３４・・・・出力軸、３６・・・・偏心軸、９６・・・・本体部、９８Ａ・・・・ロータブリッジ、９８Ｂ・・・・ロータブリッジ、９８Ｃ・・・・ロータブリッジ、１１０・・・・不釣合力抑制手段、１１２・・・・変換要素、１３０・・・・バランサー（不釣合力抑制手段の一例）
【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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