(57)【要約】【課題】製造が容易で安価な構造でありながら、コイル表面に異物が接触することを抑制できるステータを提供することである。【解決手段】レゾルバステータ１０は、ステータコア１１と、コイル線１３をステータコア１１のティース部１４に巻回して構成されたコイル１２と、少なくともコイル１２を覆って装着された非磁性樹脂シート２０とを備える。非磁性樹脂シート２０は、溶融状態でコイル線１３間に浸透する熱融着性樹脂から構成された熱融着層２１と、熱収縮性を有する基材層２２とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータコアと、コイル線を前記ステータコアに巻回して構成されたコイルとを備えるステータにおいて、
少なくとも前記コイルを覆って装着された非磁性樹脂シートを備え、
前記非磁性樹脂シートは、溶融状態で前記コイル線間に浸透する熱融着性樹脂から構成された熱融着層を含むことを特徴とするステータ。
【請求項２】
請求項１に記載のステータにおいて、
前記非磁性樹脂シートの少なくとも一部は、熱収縮性を有することを特徴とするステータ。
【請求項３】
請求項２に記載のステータにおいて、
前記非磁性樹脂シートは、前記熱融着性樹脂からなる層と、熱収縮性を有する層とを含むことを特徴とするステータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のステータにおいて、
前記コイルは、中央部に貫通孔が形成された２枚の前記非磁性樹脂シートにより、前記ステータコアの軸方向両側から覆われており、
前記各非磁性樹脂シートの少なくとも端縁同士及び前記貫通孔の周縁同士が、それぞれ接合されていることを特徴とするステータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータに関する。
【背景技術】
【０００２】
レゾルバは、例えば、電動車両の駆動用回転電機（例えば、モータジェネレータ）に設置される。レゾルバは、モータジェネレータの回転軸に取り付けられ、モータジェネレータのケース内に配置される。当該ケース内には、モータジェネレータを冷却するための冷却油が充填されている。このため、レゾルバにも冷却油が触れることがある。冷却油としては、例えば、オートマチックトランスミッションフルード（以下、ＡＴＦとする）が用いられる。なお、ＡＴＦ中には、ギア等の磨耗により発生した金属粉（例えば、アルミ粉）が含まれている。
【０００３】
レゾルバステータには、短絡故障を防止するために、コイル線を固定すると共に、コイル表面に異物（例えば、上記アルミ粉）が接触することを抑制する構造が必要である。このような状況に鑑みて、特許文献１には、検出器ロータコイルを樹脂カバーで保護したレゾルバロータコイル保護構造が開示されている。また、特許文献２には、レゾルバを内蔵し、該レゾルバのコイルを絶縁グリースにて保護した角度検出器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００‐４６５８３号公報
【特許文献２】特開２０１０‐１０１７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、樹脂カバーを用いた構造では、例えば、樹脂カバーとステータとの隙間を塞ぐことが難しく、コイル表面と異物との接触を十分に抑制できない。また、グリースやワニスでコイルを保護する構造では、例えば、ワニスをコイルに含浸させ乾燥させるための大掛かりな設備が必要である。ワニスの乾燥時間も確保する必要があり、生産コスト低減の観点から改良の余地がある。
【０００６】
即ち、本発明の目的は、製造が容易で安価な構造でありながら、コイル表面に異物が接触することを抑制できるステータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るステータは、ステータコアと、コイル線をステータコアに巻回して構成されたコイルとを備えるステータにおいて、少なくともコイルを覆って装着された非磁性樹脂シートを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、非磁性樹脂シートでコイルを覆うという簡便な手段により、コイル表面に異物が接触することを抑制できる。なお、少なくともコイルは、非磁性樹脂シートにより密閉されていることが好ましい。この場合、ステータにＡＴＦ等の液体が作用する環境であっても、当該液体がコイルに触れることを抑制できる。
【０００９】
また、本発明に係るステータにおいて、非磁性樹脂シートは、溶融状態でコイル線間に浸透する熱融着性樹脂から構成された熱融着層を含む。
このため、コイル線間に浸透する熱融着性樹脂によりコイル線同士を結合してコイル線を固定することができる。
【００１０】
また、非磁性樹脂シートの少なくとも一部は、熱収縮性を有することが好ましい。
当該構成によれば、例えば、非磁性樹脂シートの熱収縮により、非磁性樹脂シートがコイルの形状に追従して密着するため、コイルを密閉し易くなる。
【００１１】
また、非磁性樹脂シートは、熱融着性樹脂からなる層と、熱収縮性を有する層とを含む積層構造とすることがより好ましい。
【００１２】
また、コイルは、中央部に貫通孔が形成された２枚の非磁性樹脂シートによりステータコアの軸方向両側から覆われており、各非磁性樹脂シートの少なくとも端縁同士及び貫通孔の周縁同士がそれぞれ接合された構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るステータによれば、製造が容易で安価な構造でありながら、コイル表面への異物の接触の抑制と、コイルを構成するコイル線の固定とを実現できる。また、少なくとも一部が熱収縮性を有する非磁性樹脂シートを用いることにより、コイルを密閉することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】非磁性樹脂シートが装着される前のレゾルバステータを示す斜視図である。
【図２】図１のレゾルバステータにおいて、ステータコアの軸方向両側から非磁性樹脂シートを被せる様子を示す図である。
【図３】本発明の実施形態であるレゾルバステータの断面を模式的に示す図である。
【図４】図３のＡ部を拡大したときの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を用いて、本発明に係るステータの実施形態につき、以下詳細に説明する。
実施形態では、レゾルバステータについて説明するが、本発明は、他のステータ（例えば、モータジェネレータのステータなど）にも適用可能である。また、各ティース部１４にコイル線１３を集中巻きした形態のレゾルバステータ１０を例示するが、本発明の適用は、当該形態に限定されない。
【００１６】
まず初めに、図１を参照し、レゾルバステータ１０ｘの構成を説明する。
なお、以下では、非磁性樹脂シート２０が装着される前のレゾルバステータを、「レゾルバステータ１０ｘ」と称して説明する。
【００１７】
図１に、レゾルバステータ１０ｘを示す。図１に示すように、レゾルバステータ１０ｘは、ステータコア１１と、コイル線１３をステータコア１１に巻回して構成されたコイル１２とを備える。レゾルバステータ１０ｘは、中心軸を持つリング形状を有している。レゾルバステータ１０ｘと、その中央に設けられるレゾルバロータ５０（図３参照）とを備えるレゾルバは、例えば、ハイブリッド車両等の電動車両の駆動用モータジェネレータに設置される。当該レゾルバは、モータジェネレータのロータの回転角を検出するセンサである。
【００１８】
レゾルバステータ１０ｘには、例えば、３タイプのコイル１２が内蔵されている。３タイプとは、１つの励磁用コイルと、２つの出力用コイルである。各コイルは、複数存在し、それぞれ渡り配線（図示せず）により接続されている。励磁用コイルには、励磁用交流電流が流され、当該励磁電流に基づく出力が、電気的に９０°ずれて配置された２つの出力用コイルにより検出される。レゾルバロータ５０は、例えば、楕円形であるため、当該ロータの回転により、レゾルバステータ１０ｘとレゾルバロータ５０とのエアギャップが変化する。そして、励磁用コイルに交流電流を流せば、各出力用コイルの出力波形のピーク値がレゾルバロータ５０の回転角に対応した変化を示す。例えば、図示しないモータジェネレータの制御装置は、各出力用コイルのピーク値を検知し、ピーク値を繋いで仮想波形に置き換える。続いて、各出力コイルのピーク値の差からロータの絶対位置を算出し、各仮想波形の位相差から回転方向を判定して、一定時間内のロータ位置の変化量から回転速度を算出する。
【００１９】
ステータコア１１は、複数のティース部１４と、各ティース部１４を連結するバックヨーク部１５とを有する。ステータコア１１は、例えば、モータジェネレータのケースなどにボルトを用いて固定される。バックヨーク部１５には、当該ボルトが挿入される複数のボルト挿通孔１６が形成されている。
【００２０】
ティース部１４は、例えば、電磁鋼板の積層体から構成される。複数のティース部１４は、互いに所定間隔を隔てて同心円状に配置されている。本実施形態では、ステータコア１１の各ティース部１４に、コイル線１３をそれぞれ巻回して上記３タイプを構成する複数のコイル１２を形成している。
【００２１】
バックヨーク部１５は、ステータコア１１のフレームであり、ティース部１４の外周に設けられている。つまり、バックヨーク部１５の内周面に、複数のティース部１４が固定されている。バックヨーク部１５は、例えば、ティース部１４と連続した電磁鋼板の積層体から構成される。
【００２２】
レゾルバステータ１０ｘには、コイルエンドから引き出される図示しないハーネスが設けられている。ハーネスは、例えば、モータジェネレータのケースに設置されたコネクタに接続される。
【００２３】
次に、図２〜図４を参照し、レゾルバステータ１０の構成及び作用効果を説明する。
【００２４】
図２は、レゾルバステータ１０ｘに、非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂを被せる様子を示す図である。図３は、レゾルバステータ１０の断面を模式的に示す図であり、ティース部１４及びバックヨーク部１５を、レゾルバステータ１０の軸方向に沿った仮想平面で切断した断面を示している。図４は、図３のＡ部拡大図である。以下では、非磁性樹脂シート２０ａと非磁性樹脂シート２０ｂとで共通する内容については、「ａ，ｂ」の符号を省略し、非磁性樹脂シート２０として説明する。
【００２５】
図２及び図３に示すように、レゾルバステータ１０は、コイル１２を覆って装着された非磁性樹脂シート２０を備える。本実施形態では、２枚の非磁性樹脂シート２０（非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂ）により、レゾルバステータ１０の軸方向両側から各コイル１２が覆われている。つまり、非磁性樹脂シート２０ａがステータコア１１の軸方向一方側から各コイル１２を覆い、非磁性樹脂シート２０ｂがステータコア１１の軸方向他方側から各コイル１２を覆っている。
【００２６】
ここで、「非磁性」とは、磁場中に置かれても磁化されない又は磁場の影響が無視できる性質を意味する。即ち、非磁性樹脂シート２０は、磁性物質を含有しない樹脂から構成される。また、非磁性樹脂シート２０は、絶縁性に優れることが好適であり、その他使用環境に応じて、耐久性、耐熱性、耐油性などにも優れるものとされる。
【００２７】
非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂは、コイル１２だけでなく、バックヨーク部１５を含むレゾルバステータ１０の全体を覆って装着されることが好適である。非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂは、例えば、レゾルバステータ１０の径方向に沿った面だけでなく、レゾルバステータ１０の軸方向に沿った面も覆って、レゾルバステータ１０の全体を包み込むように装着されることが好適である。例えば、ハーネスの一部や渡り配線もシートにより覆われる。
【００２８】
非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂの中央部には、貫通孔２４ａ，２４ｂがそれぞれ形成されている。貫通孔２４ａ，２４ｂは、レゾルバロータ５０が配置されるレゾルバステータ１０の中央の孔に対応して形成される。これにより、レゾルバロータ５０の配置スペースを確保し、各シートがロータと接触しないようにする。また、非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂには、ボルト挿通孔１６に対応する部分にも、ボルトの挿入を阻害しないように貫通孔（図示せず）が形成される。また、非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂは、レゾルバステータ１０の形状に合わせて、端部など余分な部分が適宜カットされる。
【００２９】
非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂは、その端縁同士及び貫通孔２４ａ，２４ｂの周縁同士がそれぞれ接合されて、コイル１２を含むレゾルバステータ１０の全体を密閉することが特に好適である。また、ボルト挿通孔１６に対応する貫通孔の周縁同士も接合しておくことが好ましい。つまり、レゾルバステータ１０の全体を密閉するように、２枚の非磁性樹脂シート２０を接合した接合部２３を形成する。
【００３０】
ここで、接合部２３を形成する方法としては、例えば、熱板を用いて各シートを熱圧着（所謂ヒートシール）する方法が好適である。また、各コイル１２の間に接合部２３を形成して、各コイル１２と非磁性樹脂シート２０との密着性を高めてもよい。
【００３１】
図４に示すように、非磁性樹脂シート２０は、溶融状態でコイル線１３間に浸透可能な熱融着性樹脂から構成される熱融着層２１を含む。熱融着層２１は、コイル線１３間に浸透してコイル線１３を固定する機能を有する。なお、非磁性樹脂シート２０は、熱融着層２１の単層構造であってもよいが、この場合も、後述するように、熱収縮性を有することが好適である。熱収縮性を有することにより、非磁性樹脂シート２０をコイル１２の形状に追従させて装着することが可能になる。
【００３２】
非磁性樹脂シート２０は、熱融着層２１を支持すると共にシートの機械的強度を高める基材層２２を含む積層構造であることがより好ましい。熱融着層２１及び基材層２２を含む積層シートでは、熱融着層２１をコイル１２側に向けて装着する。非磁性樹脂シート２０は、熱融着層２１及び基材層２２以外の層、例えば、熱融着層２１と基材層２２との接着性を高める接着層等を含んでいてもよい。
【００３３】
熱融着層２１は、溶融状態でコイル線１３間に浸透可能な熱融着性樹脂から構成される。熱融着性樹脂は、レゾルバステータ１０の使用温度では溶融せず、例えば、非磁性樹脂シート２０の装着時に加熱されることで溶融してコイル線１３間に浸透し、冷却されることで固化するものである。或いは、非磁性樹脂シート２０の装着時に加熱されることで溶融してコイル線１３間に浸透し、さらなる加熱や空気中の水分の作用により硬化するものである。高い耐熱性が要求される場合には、後者が好ましい。
【００３４】
熱融着層２１は、熱融着性樹脂がコイル線１３間に十分浸透して、コイル線１３間を埋める程度の厚みを有する。熱融着層２１の厚みは、コイル線１３の太さ等によっても異なるが、例えば、０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。また、熱融着層２１は、生産性等の観点から、基材層２２上の全域に形成されることが好ましいが、基材層２２上に任意のパターンで形成することもできる。例えば、コイル１２と接触する部分のみに熱融着層２１を形成することができる。
【００３５】
熱融着層２１を構成する熱融着性樹脂としては、基材層２２を構成する樹脂よりも低い温度で溶融し、溶融粘度が低いものが好ましい。例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、エチレン−プロピレン共重合体（ＥＰ）、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、及びエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などが挙げられる。或いは、湿気硬化型であるイソシアネート基末端のウレタンプレポリマー（ポリイソシアネートとポリオールとの混合物）、熱硬化型であるエポキシ基含有樹脂（カルボキシル基末端のポリエステル樹脂とエポキシ樹脂との混合物）が例示できる。
【００３６】
基材層２２は、熱融着層２１を構成する熱融着性樹脂よりも高い融点を有する樹脂から構成され、少なくとも熱融着層２１を構成する熱融着性樹脂をコイル線１３間に浸透させるための加熱処理により溶融しない程度の耐熱性が求められる。基材層２２は、非磁性樹脂シート２０の機械的強度を高める。換言すると、基材層２２を設けることで、例えば、より溶融粘度が低く柔軟性の高い樹脂を用いて熱融着層２１を形成できる。基材層２２の厚みは、要求される耐久性などを考慮して適宜設定され、例えば、０．１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３７】
基材層２２を構成する樹脂としては、所謂シュリンクフィルムに用いられる樹脂を用いることができる。例えば、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレ−ト（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）など）、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など）、ポリアミド系樹脂（例えば、ナイロン−６、ナイロン−６６など）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、及びエチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）などが例示できる。
【００３８】
非磁性樹脂シート２０は、上記のように、良好な装着性を実現するために、少なくとも一部に熱収縮性を有することが好ましい。非磁性樹脂シート２０は、熱融着層２１を含む非磁性樹脂シート２０の全体が熱収縮性を有していてもよいが、基材層２２のみが熱収縮性を有することが特に好ましい。以下、基材層２２のみが熱収縮性を有するものとして説明する。
【００３９】
基材層２２は、優れた熱収縮特性を発現するために、少なくとも一方向（ｘ方向とする）に延伸された一軸延伸シートであることが好ましい。但し、レゾルバステータ１０は、リング形状であるから、ｘ方向に直交するｙ方向にも熱収縮可能な二軸延伸シートであることがより好ましい。延伸倍率としては、例えば、２〜６倍程度であることが好ましく、延伸温度としては、例えば、基材層２２を構成する樹脂の種類等により適宜変更できる。基材層２２の熱収縮率（測定条件：９０℃の温水に１０秒間浸漬）は、例えば、２０〜８０％であることが好ましく、３０〜８０％であることが特に好ましい。
【００４０】
なお、接着剤層には、例えば、加熱溶融して押出し可能な所謂ホットメルト型接着剤を用いることができる。ホットメルト型接着剤としては、熱融着層２１と基材層２２との接着強度を向上させるものであれば特に限定されず、ＥＶＡやＥＡＡ、ＥＭＡＡ等のベース樹脂に、エラストマー（合成ゴム系、オレフィン系、ウレタン系など）、粘着付与剤（石油系、テルペン系、ロジン系など）、及び各種添加剤（例えば、ポリエチレン系ワックス、アミド系滑剤）等を配合したものが挙げられる。
【００４１】
レゾルバステータ１０は、例えば、次のようにして得られる。
【００４２】
非磁性樹脂シート２０は、熱融着層２１を構成するシートと、ロール方式やテンター方式等の公知の方法により加熱延伸処理した基材層２２を構成するシートとを積層して得られる。各シートの積層は、共押出し法やドライラミネーション法等の公知の方法を用いて行うことができる。
【００４３】
次に、レゾルバステータ１０ｘを、その軸方向両側から包むように、２枚の非磁性樹脂シート２０を配置する。続いて、接合部２３を部分的に形成して、コイル１２を含むレゾルバステータ１０ｘを２枚の非磁性樹脂シート２０で包み込んだ後、加熱処理を行う。これにより、熱融着層２１を構成する熱融着性樹脂を溶融させコイル線１３間に浸透させる。続いて、更なる加熱処理を行い、基材層２２を熱収縮させる。そののち、非磁性樹脂シート２０を冷却し、コイル線１３間に浸透した熱融着性樹脂を固化させる。結果、コイル１２を構成するコイル線１３は固定される。なお、熱融着層２１の溶融と、基材層２２の熱収縮とは、同時又は順番を逆（即ち、熱融着層２１の溶融温度＞基材層２２の熱収縮温度）として行ってもよいが、熱融着層２１と基材層２２との間に隙間が発生することを抑制するため、熱収縮温度より低温で熱融着性樹脂が溶融する設計として熱融着層２１の溶融を先行させることが好ましい。
【００４４】
最後に、コイル１２を含むレゾルバステータ１０の全体を密閉するように接合部２３を形成する。なお、接合部２３を部分的に形成して熱収縮過程における空気の排出経路を確保する代わりに、空気抜き用の孔を形成しておき、非磁性樹脂シート２０の熱収縮後に当該孔を塞いでもよい。
【００４５】
レゾルバステータ１０は、例えば、電動車両のモータジェネレータに適用される。
【００４６】
この場合、レゾルバロータ５０が、モータジェネレータの回転軸６０に取り付けられ、レゾルバロータ５０の周囲にレゾルバステータ１０が設置される。レゾルバステータ１０は、モータジェネレータを冷却するためのＡＴＦが充填されたモータジェネレータのケース内に配置される。ゆえに、非磁性樹脂シート２０には、耐油性と、少なくとも１００℃程度の耐熱性が要求される。この場合、基材層２２としては、ポリエステル系樹脂やポリアミド系樹脂が好適である。熱融着層２１としては、基材層２２を構成する樹脂よりも低温で溶融すると共に、湿気や熱により硬化する硬化系樹脂を用いることが好適である。
【００４７】
レゾルバステータ１０では、非磁性樹脂シート２０の熱融着層２１を構成する熱融着性樹脂によりコイル線１３同士が結合される。そして、非磁性樹脂シート２０の端縁等を接合し、非磁性樹脂シート２０を熱収縮させることで、コイル１２を含む全体が非磁性樹脂シート２０により覆われて密閉されている。このため、モータジェネレータの駆動によりレゾルバステータ１０が大きく振動してもコイル線１３の動きを十分に拘束できると共に、コイル１２にＡＴＦが触れることを抑制できる。つまり、レゾルバステータ１０によれば、製造が容易で安価な構造でありながら、コイル１２を構成するコイル線１３の固定と、コイル１２の密閉とを実現することができる。
【００４８】
上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で設計変更することができる。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、非磁性樹脂シート２０の少なくとも一部が熱収縮性を有するものとして説明したが、熱収縮性を有さない非磁性樹脂シートを用いてもよい。例えば、ストレッチ性を有する非磁性樹脂シートをコイル部分に装着してもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、非磁性樹脂シート２０が熱融着層２１と基材層２２とを含むものとして説明したが、例えば、熱融着性樹脂のみからなる単層構造とし、熱収縮温度よりも高温で熱融着性樹脂が溶融する設計としてもよい。当該単層構成によれば、熱収縮を利用したシートの装着性を阻害することなく、シートの収縮後にさらに加熱して樹脂を溶融させコイル線を固定することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、２枚の非磁性樹脂シート２０を直接ヒートシールするものとして説明したが、他の樹脂部材等を介して各シートを接合してもよい。また、ボルト挿通孔１６にグロメット等のシール部材を装着してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、非磁性樹脂シート２０ａ及び非磁性樹脂シート２０ｂを用いてコイル１２を密閉するものとして説明したが、例えば、１枚の非磁性樹脂シート２０を折り曲げてレゾルバステータ１０ｘを軸方向両側から挟んだ形態としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１０ｘ  レゾルバステータ、１１  ステータコア、１２  コイル、１３  コイル線、１４  ティース部、１５  バックヨーク部、１６  ボルト挿通孔、２０，２０ａ，２０ｂ  非磁性樹脂シート、２１  熱融着層、２２  基材層、２３  接合部、２４ａ，２４ｂ  貫通孔、５０  レゾルバロータ、６０  回転軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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