(57)【要約】【課題】異種材料間の熱結合部分を無くして放熱効率が向上するインホイールモータユニットの冷却構造を提供する。【解決手段】ロードホイール２１の内方領域に装備されたモータユニット１に熱伝導部材１００を設け、この熱伝導部材１００に下方に向けて延在する延長部１００ａを形成している。車両走行時に延長部１００ａに走行風が当たるため、延長部１００ａが放熱部材として作用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともモータを備えてロードホイールの内方領域に装備され、車輪を回転駆動するインホイールモータユニットを冷却するインホイールモータユニットの冷却構造であって、
前記インホイールモータユニットにシート状の熱伝導部材を設け、該熱伝導部材の少なくとも一部を外方に向けて延設した延長部を形成したことを特徴とするインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項２】
前記延長部は、前記インホイールモータユニットよりも下方に向けて延在していることを特徴とする請求項１に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項３】
前記熱伝導部材の延長部の下部に設けた先端部を、前記インホイールモータユニットよりも下方に位置する足回り部品に接続したことを特徴とする請求項２に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項４】
前記熱伝導部材は、可撓性材料からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項５】
前記インホイールモータユニットは、最も車幅方向内側にインバータを備え、前記熱伝導部材が前記インバータの車幅方向内側の端面に当接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項６】
前記インホイールモータユニットは、最も車幅方向内側にインバータを備え、前記熱伝導部材は、前記モータと前記インバータとの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項７】
前記足回り部品は、サスペンションであることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項８】
前記熱伝導部材の先端部は、前記サスペンションの表面に巻き付けられた状態で接続されていることを特徴とする請求項７に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項９】
前記熱伝導部材は、前記サスペンションに容易に締結可能な易締結部材で固定されることを特徴とする請求項７または８に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項１０】
前記熱伝導部材は、グラファイトシートで形成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項１１】
前記熱伝導部材は、先端部が回転摺動部を介して足回り部品に接続されていることを特徴とする請求項１〜２，４〜７，１０のうちいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【請求項１２】
前記熱伝導部材は前記サスペンションへの接続部を有し、該接続部における少なくとも前後長さが、サスペンションの上面よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項７，９，１０のいずれか１項に記載のインホイールモータユニットの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪のロードホイールに装備されたインホイールモータユニットの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車等では、車輪のロードホイール内にモータユニットを装備して、モータの駆動力を車輪に直接伝達するようにしたものがある。モータユニットはモータおよびインバータ等から構成される。
【０００３】
モータユニットは、走行時の負荷によってモータが発熱されるため、この発生熱を冷却する必要があり、例えば、特許文献１にはモータの冷却構造が提案されている。
【０００４】
この冷却構造は、モータで発生した熱を、冷媒およびヒートシンク以外にパワーケーブルにも伝熱し、このパワーケーブルから放熱することで冷却効率を向上させるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７８２７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、かかる従来のモータの冷却構造は、最終的にパワーケーブルに伝熱された熱を放熱するには、金属（銅）製の導線からこの導線の被覆材を介して外気に放熱されることになる。つまり、熱源であるモータから放熱部であるパワーケーブルまでの間に、冷媒とヒートシンク、ヒートシンクとパワーケーブルの導線、この導線とパワーケーブルの被覆材といった異種材料間の熱結合部分が多く存在することになる。
【０００７】
このため、それらの異種材料間の熱結合部分を介して伝熱される毎に熱抵抗が上昇してしまい、モータからパワーケーブルの被覆材までの伝熱効率が低下して、結果的にモータの発生熱を効率良く放熱できないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて、異種材料間の熱結合部分を無くして放熱効率を向上できるインホイールモータユニットの冷却構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインホイールモータユニットの冷却構造にあっては、少なくともモータを備えたインホイールモータユニットをロードホイールの内方領域に配置し、前記インホイールモータユニットにシート状の熱伝導部材を設け、該熱伝導部材に、少なくとも一部を外方に向けて延設した延長部を形成することにより、この延長部を放熱部材として活用することを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、インホイールモータユニットに設けた熱伝導部材に延長部を形成した。従って、前記延長部は、車両走行時に走行風が当たる放熱部材としての作用を有するため、インホイールモータユニットで発生した熱を効率的に放熱して冷却させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す第１の実施形態の正面断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示す第２の実施形態の正面断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す第３の実施形態の正面断面図である。
【図７】図７は、本発明の第４の実施形態を示す斜視図である。
【図８】図８は、図７に示す第４の実施形態の正面断面図である。
【図９】図９は、本発明の第５の実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示す第５の実施形態の正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
[第１の実施形態]
図１および図２は、本発明にかかるインホイールモータユニット（以下、モータユニットと称す）１の冷却構造の第１の実施形態を示す。このモータユニット１は、車輪２のロードホイール２１の内方領域に装備されて、この車輪２を駆動するようになっている。
【００１４】
モータユニット１は、モータ１１と、このモータ１１の駆動用電流を直流から交流に変換するインバータ１２と、モータ１１の出力回転を減速して車輪２に伝達する減速機１３とを備えている。モータユニット１は、ロードホイール２１の内方領域に配置されて、ハブ３を回転自在に支持する車軸４側に取り付けられる。なお、ロードホイール２１の内方領域とは、ロードホイール２１の内方部分を回転軸方向（車幅方向内側）に投影させた範囲を意味し、ロードホイール２１の車幅方向内側（図２中左側）の端部からモータユニット１が突出されていてもよい。
【００１５】
本実施形態では、モータユニット１においては、モータ１１の車幅方向内側にインバータ１２が同軸状に配置され、かつ、モータ１１の車幅方向外側に減速機１３が配置される。従って、インバータ１２は、モータユニット１における最も車幅方向内側に配置されている。そして、モータハウジング１１ａとインバータハウジング１２ａ、およびモータハウジング１１ａと減速機ハウジング１３ａがそれぞれ結合されて、モータ１１、インバータ１２および減速機１３が一体化されてモータユニット１を構成している。
【００１６】
車輪２は、ロードホイール２１およびタイヤ２２を備え、ロードホイール２１の外周部に設けられたリム２１ａの外周にタイヤ２２が嵌着されている。そして、リム２１ａの内周部に繋がるディスク部２１ｂの中心部がハブ３に締結されることにより、車輪２は車軸４に回転自在に取り付けられる。車軸４はサスペンション５によって支持されており、このサスペンション５および車輪２によって車体が懸架される。
【００１７】
ハブ３にはブレーキロータ６（図２参照）が固定され、このブレーキロータ６にはキャリパ６１（図１参照）が取り付けられ、制動時にはキャリパ６１のブレーキパッド（図示省略）がブレーキロータ６の両面を挟み込んで摩擦抵抗を発生させるようになっている。
【００１８】
サスペンション５は、本実施形態ではストラット型のフロントサスペンションが示されており、このサスペンション５は、サスペンションメンバとしてのトランスバースリンク５１およびストラット５２を備えている。ストラット５２は、ショックアブソーバを内蔵した外筒下端にステアリングナックル４１（図１参照）を固定し、そして、トランスバースリンク５１の車幅方向外側の先端にボールジョイント４２で結合されている。
【００１９】
トランスバースリンク５１は、車幅方向内側端部がゴムブッシュ５３によって車体側メンバに連結支持される。なお、ステアリングナックル４１は、前述した車軸４と一体となってナックルスピンドルを構成している。また、ステアリングナックル４１にはステアリングロッド７が連結されて、このステアリングロッド７の左右移動でナックルスピンドルをキングピン軸廻りに回動させて車輪２が操舵される。
【００２０】
ここで、本実施形態では、前記モータユニット１にシート状の熱伝導部材１００を設け、該熱伝導部材１００の下部（少なくとも一部）を下方（外方）に向けて延設した延長部１００ａを形成している。ロードホイール２１の内方領域に配置されたモータユニット１は、ほぼホイールセンター部分に位置しており、このホイールセンターの下部に配置された延長部１００ａは、上部よりも走行風の風速が大きくなる領域である。これにより、風速が大きくなる方向に向けて熱伝導部材１００が延在されることになる。
【００２１】
このとき、熱伝導部材１００は、モータユニット１の最も車幅方向内側に位置するインバータ１２における車幅方向内側の端面１２Ｅから延設されている。具体的には、熱伝導部材１００は、インバータハウジング１２ａの車幅方向内側の端面１２Ｅの全面に当接した状態でボルトを介して一体的に結合され、インバータハウジング１２ａから下方に向けて延長部１００ａが延在している。
【００２２】
また、熱伝導部材１００の前後幅は、図１に示すように、インバータハウジング１２ａの端面１２Ｅよりも大きく形成されている。このため、熱伝導部材１００の前後は、インバータハウジング１２ａの端面１２Ｅの前側方向および後側方向に突出している。また、インバータハウジング１２ａの端面１２Ｅの上端よりも上方に延設され、端面１２Ｅの下端よりも下方に延設されている。このように、熱伝導部材１００は、インバータハウジング１２ａの端面１２Ｅよりも十分に広い面積に形成されている。
【００２３】
更に、熱伝導部材１００は、放熱性の良い可撓性材料によって形成され、特に、本実施形態では熱伝導部材１００がグラファイトシートによって形成されている。このグラファイトシートは、適度な可撓性を有すると共に、放熱性に優れている。グラファイトシートは、例えば軽金属のアルミニウムよりも放熱性能が優れている。
【００２４】
従って、本実施形態のモータユニット１では、モータ１１が駆動される際に熱が発生するが、特に、高速走行や急坂走行等による高負荷時には熱の発生量が大きい。このように発生した熱は、モータハウジング１１ａからインバータハウジング１２ａおよび減速機ハウジング１３ａへと伝熱され、結果的にモータユニット１全体から熱を発することになる。
【００２５】
そして、モータユニット１で発生した熱は、インバータ１２の端面１２Ｅにボルトを介して締結した熱伝導部材１００に伝熱され、この熱伝導部材１００の延長部１００ａに伝導された熱は、車両走行時に車体下部を通過する走行風と熱交換することによって放熱される。
【００２６】
以上説明したように、第１の実施形態のモータユニット１の冷却構造によれば、モータユニット１に取り付けた熱伝導部材１００の一部を、このモータユニット１よりも下方に向けて延設させて延長部１００ａを形成している。このように、熱伝導部材１００の延長部１００ａを下方へ延在させたことにより、熱伝導部材１００の放熱面積を拡大することができる。
【００２７】
また、モータユニット１よりも下方となる車体下部は、車両走行時の走行風の風速が大きくなる領域であるため、熱伝導部材１００の延長部１００ａは、冷却風となる走行風が多く当たることになる。従って、熱伝導部材１００の放熱面積が拡大され、かつ、走行風が多く当たることにより、モータユニット１の冷却性能がより向上する。
【００２８】
このとき、熱伝導部材１００はモータユニット１に直接に当接されて、冷媒などの異種の熱伝達媒体を介在させていないため、低い熱抵抗で発生熱をモータユニット１から熱伝導部材１００に移動させることができる。これにより、熱抵抗の上昇を抑え、かつ、熱伝導部材１００での放熱効果を高めることができる。
【００２９】
更に、前述したように熱伝導部材１００の放熱面積が拡大されたことにより、高熱の拡散効果を高めてヒートスポットを抑制でき、ひいては、モータユニット１の冷却を促進することができる。
【００３０】
更にまた、本実施形態によれば、熱伝導部材１００を可撓性材料によって形成した。このため、車両走行時に熱伝導部材１００が走行風で煽られて近傍の車両部品に当たった場合でも、熱伝導部材１００の損傷を好適に抑制することができる。
【００３１】
特に、本実施形態では、熱伝導部材１００を放熱性と可撓性に優れたグラファイトシートで形成したので、前述した可撓性による効果を発揮しつつモータユニット１の冷却効果を高めることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、熱伝導部材１００を、モータユニット１の最も車幅方向内側に配置されたインバータ１２の端面１２Ｅから下方に向けて延設してあるので、熱伝導部材１００を、車体下部を通過する風速が大きい走行風に効率良く接触させることができる。これにより、熱伝導部材１００の放熱性能が向上されてモータユニット１の冷却効率をより高めることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、車輪２が、ストラット型のフロントサスペンションに支持される前輪の場合に例を取って説明した。しかし、後輪であってもよく、また、ストラット型以外のサスペンション構造であっても本発明を適用することができる。
【００３４】
[第２の実施形態]
図３および図４は、本発明の第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３５】
本実施形態が第１の実施形態と主に異なる点は、下方に向けて延在させた熱伝導部材２００の延長部２００ａの先端部２０１を、モータユニット１よりも下方に位置する足回り部品であるサスペンション５に接続したことにある。
【００３６】
具体的には、図３，４に示すように、熱伝導部材２００の下部に形成した延長部２００ａの下端部を車幅方向内側に屈曲させて先端部２０１を形成し、この先端部２０１の前後面を下方に折り曲げて屈曲部２０１ａを形成している。そして、サスペンションとしてのトランスバースリンク５１に、熱伝導部材２００の先端部２０１および屈曲部２０１ａを巻き付けている。
【００３７】
このとき、屈曲部２０１ａをトランスバースリンク５１に巻き付けた熱伝導部材２００の先端部２０１は、易締結部材としてのクリップ１１０によってトランスバースリンク５１にワンタッチで締結される。先端部２０１およびトランスバースリンク５１のクリップ１１０を取り付ける箇所には、予め取付孔が形成されており、その取付孔にクリップ１１０を挿入するのみでワンタッチでの締結が可能となっている。
【００３８】
また、本実施形態にあっても、熱伝導部材１００は、可撓性材料であるグラファイトシートで形成されている。
【００３９】
この第２の実施形態のモータユニット１の冷却構造によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する。また、それに加えて、熱伝導部材２００の先端部２０１を、足回り部品であるサスペンション５のトランスバースリンク５１に接続してある。このトランスバースリンク５１は、モータユニット１よりも下方に位置しており、走行時は常に風速の大きい走行風が当たっている。
【００４０】
従って、下方への延在によって放熱面積が拡大されている熱伝導部材２００は、先端部２０１を介してトランスバースリンク５１にも効率良く放熱でき、ひいては、モータユニット１の冷却性能を更に高めることができる。
【００４１】
また、熱伝導部材２００は、サスペンション５のトランスバースリンク５１に直接に接続されることにより、低い熱抵抗で熱を移動させることができる。これにより、熱抵抗の上昇を抑えてトランスバースリンク５１での放熱効果を高めることができる。勿論、この場合にも高熱拡散によりヒートスポットも抑制できる。
【００４２】
更に、本実施形態によれば、サスペンション５のトランスバースリンク５１に接続した熱伝導部材２００の先端部２０１に屈曲部２０１ａを設けて、これらの先端部２０１と屈曲部２０１ａをトランスバースリンク５１の表面に巻き付けてある。これにより、熱伝導部材２００は、走行風が多く当たるトランスバースリンク５１の表面に効率良く放熱できるため、モータユニット１の冷却性能を更に向上できる。
【００４３】
更にまた、本実施形態によれば、熱伝導部材２００の先端部２０１は、易締結部材であるクリップ１１０によってトランスバースリンク５１にワンタッチで締結できるので、熱伝導部材２００の組み付けを容易に行うことができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、熱伝導部材２００の先端部２０１の接続は、サスペンション５のトランスバースリンク５１以外の他の足回り部品であっても同様の効果を望むことができる。例えば、リーフスプリング、トレーリング型のサスペンションアームまたはウイッシュボーン型のＡアーム、更にはステアリングナックル４１等のステアリング構造部であってもよい。このことは、以下に述べる第３から第５の実施形態にあっても同様とする。
【００４５】
[第３の実施形態]
図５および図６は、本発明の第３の実施形態を示し、第２の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００４６】
本実施形態が第２の実施形態と主に異なる点は、熱伝導部材３００がモータ１１とインバータ１２との間に配置されたことにある。つまり、下方に向けて延在させた熱伝導部材３００のモータユニット１への取付部分を、モータハウジング１１ａとインバータハウジング１２ａとの間に挟み込んで、それら両ハウジング１１ａ、１２ａを結合するようになっている。
【００４７】
また、本実施形態にあっても熱伝導部材３００の下部に配置した延長部３００ａの先端部３０１は、延長部３００ａの下端部を車幅方向内側に屈曲させて形成され、先端部３０１の前後面を下方に折り曲げて屈曲部３０１ａを形成している。これらの先端部３０１および屈曲部３０１ａは、トランスバースリンク５１に接続され、かつ、先端部３０１および屈曲部３０１ａをトランスバースリンク５１の表面に巻き付けてある。
【００４８】
この第３の実施形態のモータユニット１の冷却構造によれば、熱伝導部材３００をモータ１１とインバータ１２との間に挟持させてある。これにより、熱伝導部材３００が電磁波シールドとなり、モータ１１とインバータ１２との間の相互ノイズの影響を抑制できる。また、熱伝導部材３００によってモータ１１とインバータ１２との間の熱干渉をも抑制できるようになり、モータ１１およびインバータ１２の制御精度を高めることができる。
【００４９】
勿論、本実施形態は第１の実施形態にも適用することができ、熱伝導部材３００をインバータ１２の端面１２Ｅに設けた効果以外は、本実施形態の電磁波シールド機能を含めて、第１および第２の実施形態と同様の作用効果をそれぞれ奏することができる。
【００５０】
[第４の実施形態]
図７および図８は、本発明の第４の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００５１】
本実施形態が第１の実施形態と主に異なる点は、熱伝導部材４００の先端部４０１が、足回り部品のサスペンション５のトランスバースリンク５１の上面に回転可能に支持された回転摺動部１２０に結合されたことにある。
【００５２】
即ち、熱伝導部材４００は、下部の延長部４００ａを含めて面方向が略前後方向に沿って配置されるが、その先端部４０１の前後方向略中央部が回転摺動部１２０に結合されている。回転摺動部１２０は、熱伝導性を有する細い円柱部材であり、前後方向に沿って延びている。回転摺動部１２０は、回転軸が上下方向に配置され、熱伝導部材４００の延長部４００ａは、回転摺動部１２０をピボット点としてトランスバースリンク５１との相対回転が許容される。
【００５３】
また、回転摺動部１２０は、熱伝導部材４００の先端部４０１と常時接触しているため、熱伝導部材４００からトランスバースリンク５１に熱伝導できるようになっている。
【００５４】
なお、本実施形態にあっても熱伝導部材４００は、可撓性材料（グラファイトシート）で形成されている。
【００５５】
この第４の実施形態のモータユニット１の冷却構造によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、熱伝導部材４００の先端部４０１を、回転摺動部１２０を介してトランスバースリンク５１に回動可能に接続してある。これにより、車輪２が操舵されてモータユニット１とトランスバースリンク５１とが相対移動された場合にも、これに追従して回転摺動部１２０が回転するため、熱伝導部材４００の捩れを抑制できる。
【００５６】
[第５の実施形態]
図９および図１０は、本発明の第５の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとする。
【００５７】
本実施形態では、熱伝導部材５００の下部に延長部５００ａを形成し、該延長部５００ａの先端を車幅方向内側に折り曲げて、足回り部品であるサスペンション５のトランスバースリンク５１への接続部５０２を形成している。また、接続部５０２をトランスバースリンク５１の上面５１Ｓよりも外方に延長させて上面５１Ｓに接続している。
【００５８】
即ち、熱伝導部材１００の接続部５０２は、熱伝導部材５００の延長部５００ａを車幅方向内側に向けて屈曲させて略水平方向（前後および左右方向）に平坦状に延設して形成されている。そして、その先端部５０１の面積を、このトランスバースリンク５１の熱伝導部材５００が取り付けられる上面５１Ｓよりも十分に大きく形成してある。従って、接続部５０２の前側、後側および車幅方向内側は、トランスバースリンク５１よりも大きく形成している。
【００５９】
従って、図９に示すように、熱伝導部材５００をトランスバースリンク５１の上面５１Ｓにクリップ１１０を介して取り付ける際に、接続部５０２がトランスバースリンク５１から前後方向および車幅方向内側にはみ出されるようになっている。
【００６０】
この第４の実施形態のモータユニット１の冷却構造によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、熱伝導部材５００の接続部５０２が、トランスバースリンク５１の上面５１Ｓからはみ出して接続されている。これにより、熱伝導部材５００は、接続部５０２によって面積を大きく稼ぐことができるため、熱伝導部材５００の放熱面積を拡大でき、ひいては、モータユニット１の冷却性能を更に向上できる。
【００６１】
ところで、本発明にかかるインホイールモータユニットの冷却構造は、前述した各実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能である。つまり、本実施形態で示した以外の各種足回り構造や各種サスペンション構造にあっても本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、インホイールモータユニットで駆動される車両にあって、前記インホイールモータユニットの冷却構造に用いることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  インホイールモータユニット
１１  モータ
１２  インバータ
１２Ｅ  インバータの車幅方向内側の端面
２  車輪
２１  ロードホイール
５  サスペンション（足回り部品）
１００，２００，３００，４００，５００  熱伝導部材（グラファイトシート）
１００ａ，２００ａ，３００ａ，４００ａ，５００ａ  延長部
２０１，３０１，４０１  熱伝導部材の先端部
１１０  クリップ（易締結部材）
１２０  回転摺動部
５０２  接続部
【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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