(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成された貫通孔内に、軸方向に離間して設けられた複列のボール溝を有する外輪と、前記ボール溝に配されるボールを円周方向に略均等に配分し保持する保持器とからなり、前記外輪の前記貫通孔の開口端のうち入口径が小さい方の一方端の内径と前記外輪の前記複列のボール溝間の最小径円筒部分の内径とが、ボール付きの前記保持器のボール最外径より小さく形成された軸受組立体のボール組み込み装置であって、
移動テーブルと、
前記外輪の開口端の他方端の内周面を下向きに位置決めして外輪を保持する段付部と、前記一方端と前記最小径円筒部分に挟まれた側のボール溝の前記移動テーブル面からの高さに前記一方端側から前記外輪内に挿入された前記保持器を載置すると共に、該保持器をポケットが適正な位相となるように位置決めする保持器位相合わせ手段と、該保持器位相合わせ手段の軸方向一方端側で、ボールと当接したときに該ボールを前記外輪のボール溝方向に案内するためのボールガイドテーパ面とを有し、前記移動テーブルに固定された下治具と、
前記外輪の一方端側から前記保持器の各ポケットに向けて、該保持器の周方向に同位相で所定数のボールを供給するボール供給手段と、
前記保持器のポケット上に載置されたボールをポケット内に押圧して挿入すると同時にボール溝に配するボール押圧手段とを備え、
前記一方端側からの動作だけで保持器及びボールが組み込まれることを特徴とする軸受組立体のボール組み込み装置。
【請求項２】
円筒状に形成された貫通孔内に、軸方向に離間して設けられた複列のボール溝を有する外輪と、前記ボール溝に配されるボールを円周方向に略均等に配分し保持する保持器とからなり、前記外輪の前記貫通孔の開口端のうち入口径が小さい方の一方端の内径と前記外輪の前記複列のボール溝間の最小径円筒部分の内径とが、ボール付きの前記保持器のボール最外径より小さく形成された軸受組立体のボール組み込み方法であって、
移動テーブル上で前記外輪の開口端の他方端の内周面を下向きに位置決めして外輪を保持する段階と、
前記一方端と前記最小径円筒部分に挟まれた側のボール溝の前記移動テーブル面からの高さに前記一方端側から前記外輪内に挿入された前記保持器を載置すると共に、該保持器をポケットが適正な位相となるように位置決めする保持器位相合わせ段階と、
前記外輪の一方端側から前記保持器の各ポケットに向けて、該保持器の周方向に同位相で所定数のボールを供給する段階と、
保持器位相合わせ手段の軸方向一端側で、ボールと当接したときに該ボールを前記外輪のボール溝方向に案内しボールを固定することなしにポケット上に配分する段階と、
前記保持器のポケット上に載置されたボールを下方に向けて押圧してボールをポケット内に挿入すると同時にボール溝に配する段階とを有し、
前記一方端側からの動作だけで保持器及びボールを組み込むことを特徴とする軸受組立体のボール組み込み方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸受組立体のボール組み込み装置及び方法に関し、特に車両用のハブ軸受等に用いられる複列の溝を有する軸受組立体に用いて好適なボール組み込み装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の車輪を受ける車輪用軸受装置として、図１３に示すような、外輪３１の内面に形成した複列のボール溝３２，３３と外輪３１の内側に挿入した２個の内輪３４との間に複数のボール３５を組み込み、各列のボール３５を保持器３６で保持するようにしたものがある。
【０００３】
上記車輪用軸受装置のボール及び保持器の組み込みに際して、従来は、図１４に示すように、保持器３６のポケットにボール３５を挿入した状態の１対のボール付きの保持器３７を、外輪３１の内部にそれぞれ組み込む方法が採用されている。この場合、外輪３１の一対のボール溝３２，３３間に形成されたランド部３８の内径ｄ1は、ボール付きの保持器３７のボール最外径より小さい寸法であるため、一対のボール付きの保持器３７は、外輪３１の両側から内部に挿入するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記車輪用軸受装置においては、外輪３１の剛性を高めるため、一方のボール溝３２より外側のパイロット部３９の内径ｄ2を、ボール付きの保持器３７が組み込み不可能となるような小さな寸法にして肉厚を増やしたものがある。しかし、この構成では、ボール付きの保持器３７の状態では、最外径が過大となるためパイロット部３９の内部に組込むことができなくなる。したがって、保持器３６とボールとを分解して組み込まざるを得なかった。このような理由から、従来は人手によってボールの組み込み作業を行っており、ボールの組み込みに非常に手間がかかっていた。
【０００５】
これに対して、例えば特開平４−２４２３号公報に開示されたボール組み込み方法がある。この方法によれば、前記パイロット部を上側に向けてセットされた外輪に対し、まず、頂部周面にボール案内溝が形成され、外周の段付き部に保持器を係止した棒状の支部部材を外輪の内部に下方から挿入する。一方、外輪の上方からは支持部材の各ボール案内溝にボールを供給することで外輪内部の保持器上部にボールをそれぞれ載置させる。この状態で、外輪の上方から先端円環状のボール押さえを下降させてボールを下方に押し込み、また、支持部材を上昇させながら、外輪の内部でボールを保持器のポケットに押し込む。これにより、外輪の内部でボール付きの保持器を組み立てることができる。
【０００６】
ところが、このボール組み込み方法では、外輪の上方からボールを、下方から保持器を供給する構成であり、さらに、ボールの組み込み時には、支持部材を下方から上昇させると共に、上方からボール押さえを下降させる構成となっている。このため、ボール組み込み装置の全体的な構成が複雑になり、制御も面倒になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたもので、軸受外輪のパイロット部を補強すると共に、外輪内部でボールを保持器に組み込む際に、外輪に対するボールの組み込みを簡単な構成で実現できる軸受組立体のボール組み込み装置及び方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明に係る請求項１記載の軸受組立体のボール組み込み装置は、円筒状に形成された貫通孔内に、軸方向に離間して設けられた複列のボール溝を有する外輪と、前記ボール溝に配されるボールを円周方向に略均等に配分し保持する保持器とからなり、前記外輪の前記貫通孔の開口端のうち入口径が小さい方の一方端の内径と前記外輪の前記複列のボール溝間の最小径円筒部分の内径とが、ボール付きの前記保持器のボール最外径より小さく形成された軸受組立体のボール組み込み装置であって、移動テーブルと、前記外輪の開口端の他方端の内周面を下向きに位置決めして外輪を保持する段付部と、前記一方端と前記最小径円筒部分に挟まれた側のボール溝の前記移動テーブル面からの高さに前記一方端側から前記外輪内に挿入された前記保持器を載置すると共に、該保持器をポケットが適正な位相となるように位置決めする保持器位相合わせ手段と、該保持器位相合わせ手段の軸方向一方端側で、ボールと当接したときに該ボールを前記外輪のボール溝方向に案内するためのボールガイドテーパ面とを有し、前記移動テーブルに固定された下治具と、前記外輪の一方端側から前記保持器の各ポケットに向けて、該保持器の周方向に同位相で所定数のボールを供給するボール供給手段と、前記保持器のポケット上に載置されたボールをポケット内に押圧して挿入すると同時にボール溝に配するボール押圧手段とを備え、前記一方端側からの動作だけで保持器及びボールが組み込まれることを特徴とする。
【０００９】
この軸受組立体のボール組み込み装置では、移動テーブルに固定された下治具の段付部により、外輪を位置決めしつつ保持させ、外輪のボール溝の移動テーブル面からの高さ位置で、保持器を保持器位相合わせ手段によりポケットに対して位置決めしつつ載置した後、ボール供給手段により、外輪の一方端側から保持器のポケットに向けて所定数のボールを供給し、これにより保持器のポケット上に載置されたボールをボール押圧手段により押圧するときに、下治具のボールガイドテーパ面によって、ボールを外輪のボール溝方向に案内しながらポケット内に挿入する。このような動作により、簡単な装置構成でありながら、短時間で軸受組立体にボールを組み込むことができ、省人化とコストの削減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係る軸受組立体のボール組み込み装置は、前記保持器位相合わせ手段を、保持器下面に形成した凹部に対応して、円筒形状の上端面に凸部を形成した保持器ロケータにより実現することを特徴とする。これにより、簡単な構成で保持器を所定の位相に合わせることができ、ボールを保持器のポケット上に載置することができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る軸受組立体のボール組み込み装置は、ボール挿入対象である外輪を移動テーブルの上方から載置し、また、実際にボールを挿入する保持器も外輪と前後して同じく移動テーブルの上方から外輪内に載置して実現することを特徴とする。これにより、ボール付きの保持器が外輪のパイロット部を通過できない場合でも、簡単な構成で一方向から外輪にボールを組み込むことができる。
【００１２】
また、本発明に係る請求項２記載の軸受組立体のボール組み込み方法は、円筒状に形成された貫通孔内に、軸方向に離間して設けられた複列のボール溝を有する外輪と、前記ボール溝に配されるボールを円周方向に略均等に配分し保持する保持器とからなり、前記外輪の前記貫通孔の開口端のうち入口径が小さい方の一方端の内径と前記外輪の前記複列のボール溝間の最小径円筒部分の内径とが、ボール付きの前記保持器のボール最外径より小さく形成された軸受組立体のボール組み込み方法であって、移動テーブル上で前記外輪の開口端の他方端の内周面を下向きに位置決めして外輪を保持する段階と、前記一方端と前記最小径円筒部分に挟まれた側のボール溝の前記移動テーブル面からの高さに前記一方端側から前記外輪内に挿入された前記保持器を載置すると共に、該保持器をポケットが適正な位相となるように位置決めする保持器位相合わせ段階と、前記外輪の一方端側から前記保持器の各ポケットに向けて、該保持器の周方向に同位相で所定数のボールを供給する段階と、保持器位相合わせ手段の軸方向一端側で、ボールと当接したときに該ボールを前記外輪のボール溝方向に案内しボールを固定することなしにポケット上に配分する段階と、前記保持器のポケット上に載置されたボールを下方に向けて押圧してボールをポケット内に挿入すると同時にボール溝に配する段階とを有し、前記一方端側からの動作だけで保持器及びボールを組み込むことを特徴とする。
上記軸受組立体のボール組み込み方法によって前記目的を達成できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸受組立体のボール組み込み装置及び方法の好適な一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例に係る軸受組立体のボール組み込み方法を適用した軸受組立体のボール組み込み装置（以下、単にボール組み込み装置という）１００の要部構成を示す図であり、図１(a)はその上面図、図１(b)はその側断面図である。
図１に示すようにボール組み込み装置１００は、インデックスターン可能な移動テーブル１上に、軸受の外輪が載置される複数の下治具２が設けられ、この下治具２は、図示していないが移動テーブル上で複数個が直線状又は円形状等に等間隔に設けられ、移動テーブル１から突出した固定軸３に上方から被せてネジ４により固定することで、移動テーブル１上に位置決めされている。
【００１５】
下治具２には、ボール組み込み対象である軸受の外輪６の一端部と係合して外輪６の位置決めを行う段付部２ａが設けられ、段付部２ａのさらに上方の段付部２ｂには、図２に示すような保持器７と図３に示す円筒形状の保持器ロケータ８（保持器位相合わせ手段）が取り付けられる。
保持器７は、図２に示すように王冠状の樹脂製の部材からなり、ボールを収容するポケット９が環状に配置されており、各ポケット９相互間の下方には凹部７ａが形成されている。
保持器ロケータ８は、図３に示すように円筒形状の端面に、保持器７の凹部７ａに係合する凸部８ａが形成されており、この保持器ロケータ８上に載置される保持器７を、所定の円周方向の位置に合わせるフェーズ合わせ機能と、所定の移動テーブル１表面からの高さに位置付ける高さ合わせ機能とを有するものである。
【００１６】
この保持器７と保持器ロケータ８は、保持器ロケータ８端面の凸部８ａが保持器７底部の凹部７ａに係合することで、保持器７の円周方向における位相合わせがなされる。
そして、下治具２は、移動テーブル１のインデックス移動により、直線状、円形状等の動線に沿って間欠的に順次移送される。
【００１７】
軸受の外輪６は、ここでは、本実施形態のボール組み込み装置１００によるボール挿入側を上にして下治具２の段付部２ａ上に載置されている。外輪６の内部には、２列のボール溝６ａ、６ｂが形成され、ボール溝６ａの端部にはグリースが収容されるグリース溜まり６ｃが形成されている。この外輪６には、後述するように、上下方向に移動可能なボールガイド１２が上方から下降して挿入される。ボールガイド１２の上側には上治具１３が組み付けられており、ボールガイド１２の周囲で上治具１３を一部貫通する形で、ボール挿入口１４、及びボールプッシャー（ボール押圧手段）１５が備えられている。このボールプッシャー１５の円周方向位置に保持器ロケータ８の凸部８ａどうし間の円周方向位置を一致させて、保持器ロケータ８が固定軸３に固定される。
【００１８】
また、上治具１３には、ボールガイド１２の長手方向に沿ってボール挿入口１４から挿入されるボールの進路を設定するためのボールセパレートフィン１７が設けられ、ボールプッシャー１５を挿通させるガイド孔１８が形成されている。さらに、ボールガイド１２の下部には、ボールプッシャー１５と協働して、ボール挿入口１４から供給されたボールを保持器７のポケット９内に押し込むよう作用するボールガイドテーパ面１９が形成されている。また、下治具２にもボールガイドテーパ面２ｃが形成されている。
ここで、ボール挿入口１４上方に配され、所定数のボールを供給する図示しないボール供給装置、ボールセパレートフィン１７、ガイド孔１８がボール供給手段に相当する。
【００１９】
次に、上記構成のボール組み込み装置１００の概略的な動作を説明する。
まず、移動テーブル上１で所定の位置に位置決めされた下治具２の保持器ロケータ８上に保持器７を載置する。次いで、外輪６を下治具２の段付部２ａ上に位置合わせしつつ載置する。この状態で、ボールガイド１２と上治具１３とを外輪６上から降下させる。なお、後述するように、場合によっては外輪６を先に、その後保持器７をセットしてもよい。
【００２０】
保持器７、外輪６、ボールガイド１２及び上治具１３のセットが完了した後、ボール挿入口１４からボールを供給する。ここで、ボールは全数を一度に供給してもよいが、隣接するボール間隔が短くなる小径の軸受の場合には、例えばボール全数が偶数であれば１つおきに、奇数であれば１箇所だけは２個、他は１つおきに先に供給し、ボールを保持器７のポケット９内に挿入し、その後に残りの数分のボールを供給すればよい。これにより、保持器７にボールを圧入する際に、保持器７の変形を容易にしてボールの圧入がし易くなる。
【００２１】
ボールが一旦、ボールガイド１２のボールガイドテーパ１９部及び下治具２のボールガイドテーパ面２ｃに接しつつ保持器７のポケット９上部に載置されたところで、ボールプッシャー１２が下降する。このボールプッシャー１２の下降によりボールが下方に押圧され、ボールはボールガイドテーパ面１９、２ｃに沿って外輪６の直径方向外方に移動されつつ、ボールプッシャー１２により下方に押し込まれて、保持器７のポケット９内に挿入される。小径軸受の場合は、これに次いで、残りのボールをボール挿入口１４から供給し、同様の方法で保持器７のポケット９内に挿入する。
【００２２】
次に、図４〜図１２に基づいて、上述の動作をより詳細に説明する。
図４は、移動テーブル１の固定軸３に下治具２が固定され、下治具２の段付部２ｂ上に所定の周方向位置で保持器ロケータ８が固定された第１ステップの状態を示している。この状態では、下治具２の上方にボールガイド１２及び上治具１３が、外輪６や保持器７をセットするための作業スペースを確保している。なお、ボールガイド１２及び上治具のないポジションで外輪６や保持器７を予めセットしてもよい。
【００２３】
図５は、図４に示す第１ステップの状態から、下治具２の段付部２ａ上に、外輪６を載置した第２ステップの状態を示している。この外輪６は、外輪６のランド部６ｄの内径が、保持器７にボールが保持された状態のボール最外径よりも小さく形成されており、外輪６内にボール付きの保持器を直接的には挿入できない形状のものである。
【００２４】
また、図６は、図５の第２ステップに示すように外輪６を下治具２上に載置した後、保持器７を保持器ロケータ８上に載置した第３ステップの状態を示している。前述の通り、保持器７を保持器ロケータ８上にセットする際には、保持器ロケータ８の凸部８ａ上に保持器７の凹部７ａが正確に位置決めされる。
【００２５】
次に、図７は、第３ステップで下治具２側に保持器７がセットされた状態で、外輪６上方のボールガイド１２及び上治具１３が初期の待機位置から下降して、ボールガイド１２を外輪６の内部に挿入した第４ステップの状態を示している。このステップでは、下治具２の上方に待機されていた上下動可能なボールガイド１２が上治具１３と共に下降して、ボールガイド１２先端が固定軸３に当接した時点で下降停止するように制御される。
上記第１〜第４ステップにより、外輪６内部にボールを組み込む準備が完了する。
【００２６】
次に、ボール組み込み動作を図８を用いて１個のボールに対する動きを段階的に説明する。
まず、図８(a)は上治具１３のボール挿入口１４から保持器７に挿入するためのボール２０を挿入する第５ステップの状態を示している。このステップでは、前述の通り、ボール２０は、一回に使用するボール数分だけ図示しないシャッタにより供給を制御しつつボール挿入口１４から供給されて、ボールセパレートフィン１７により仕切られたガイド孔１８に沿って落下して保持器７の直上で停止する。ここで、前述したようにボール全数が偶数であれば、先ず１つおきのボール挿入口１４からボールを供給し、奇数であれば１箇所だけは隣合わせて他は１つおきにボールを供給する。このボールの配分については、例えば予めボール挿入口１４のシャッタを制御するボール供給装置に設定しておけばよい。この場合、ボール同士の円周方向密着長さ以上の寸法がとれれば、ボール全数を一度に供給して後方のボールプッシャー１５で同時に押し込み、保持器７のポケット９に挿入してもよい。
【００２７】
次いで、図８(b)に示すように、ボールプッシャー１５を下降させて、保持器７の直上に載置されたボール２０を下方に押圧する。この第６ステップの状態においては、ボール２０は、ボールガイドテーパ面１９と下治具２のボールガイドテーパ面２ｃに当接しつつ押し下げられる。そして、図８(c)に示すように、ボール２０はボールプッシャー１５により下方に押し下げられると共に、ボールガイドテーパ面１９，２ｃにより外輪６の直径方向外方に移動押圧される。この第７ステップの状態では、ボール２０は直径方向外方の斜め下方向に押圧されて、保持器７のポケット９内に挿入される。なお、ボールプッシャー１５の下降端はストッパー（図示せず）で制限するので、保持器７の過剰な変形が阻止されるが、ボールプッシャー１５が下降端に達する前にボール２０が保持器７のポケット９に挿入され、外輪６のボール溝６ａに当接する。このようにしてボール２０が保持器７のポケット９に挿入されると、ボールプッシャー１５は当初の待機位置にまで上昇する。
【００２８】
次に、必要に応じて、上の動作でボール２０が挿入されず、空き状態のままでボール挿入が後回しになったポケットへのボール２０の挿入を行う。その動作は前述した動作と同様であるので、ここではその説明を省略する。
そして、図９に示す第８ステップの状態のように、ボールガイド１２と上治具１３を上昇させ、外輪６内部からボールガイド１２を抜き取る。
さらに、図１０の第９ステップに示すように、移動テーブル１をインデックス移動させることで、次なる固定軸２２に固定された下治具２３を用いたボールの組み込み動作が可能になる。また、外輪２は単に上方に持ち上げることで、下治具２から離別することができる。
【００２９】
以上の第５ステップ〜第９ステップまでのボール組み込み動作により、外輪６のボール溝６ａに対してボール付きの保持器の装着が完了する。
次に、外輪６のボール溝６ｂに対するボール付きの保持器の装着を行う第１０ステップに移る。このステップは、上記ボール組み込み装置１００を用いることなしに、次のようにして行う。
【００３０】
即ち、ボールガイド１２及び上治具１３から外された外輪６は、下治具２上から取り出され、図１１に示すように、予め用意されていたボール付きの保持器２４を、ボール組み込み装置によるボール挿入方向とは逆の方向から、外輪１０のボール溝１０ｂに挿入する。この第１０ステップにより、複列の軸受組立体である外輪２に対するボール組み込み作業が完了する。
【００３１】
以上説明したように、上記実施形態によれば、ボール挿入対象である外輪６を移動テーブル１の上方からセットし、また、保持器７も外輪６と前後して、同じく移動テーブル１の上方からセットするようにしたので、ボール付きの保持器のボール最外径が外輪６のパイロット部の内径より大きく、ボール付きの保持器がパイロット部を通過できない場合でも、外輪６に対するボールの自動組み込みを、簡単な構成で短時間で実現することができる。以て、省人化とコストの削減を図ることができる。
【００３２】
また、外輪６のボール溝６ａに隣接して設けられるグリース溜まり１０ｃは、前述の第５ステップにおいて、保持器７上のボール２０がグリース溜まり１０ｃによりボール２０に対する外輪６の直径方向外方への移動代を増加させることができる。このため、ボール２０のＰＣＤ（ピッチ円直径）を大きくすることができ、図１２に示すように、外輪２内部でボール２０がブリッジを形成して、外輪２内部にボールが詰まることを防止できる。以て、ボールの組み付け動作を安定且つ確実に行うことができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、軸受外輪のパイロット部を補強すると共に、外輪内部のボール溝及び保持器にボールを組み込む際に、外輪に対するボールの組み込みを簡単な構成で実現することができる。また、外輪の前記複列のボール溝間のランドの寸法と保持器の寸法との大小関係に拘わらず、保持器を外輪の一方方向から挿入し、ボールを挿入することができるので、簡単な操作で軸受組立体のボール組み込みが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸受組立体のボール組み込み装置の構成を示す図である。
【図２】保持器の構成を示す斜視図である。
【図３】保持器ロケータの構成を示す斜視図である。
【図４】移動テーブル上に位置決めされた下治具上に保持器ロケータを載置した状態を示す図である。
【図５】下治具の段付部上に外輪を位置決めしつつ載置した状態を示す図である。
【図６】外輪内部に保持器を載置した状態を示す図である。
【図７】外輪上方のボールガイド及び上治具を下降させた状態を示す図である。
【図８】外輪内部にボールを供給してボールプッシャーにより保持器のポケットに挿入する動作を段階的に説明する図である。
【図９】保持器へのボールの挿入完了後にボールガイド及び上治具を外輪の上方に上昇させた状態を示す図である。
【図１０】次のボール挿入対象へのボール挿入に備えて移動テーブルをインデックス移動させた状態を示す図である。
【図１１】ボール組み込み装置によるボール挿入方向とは逆の方向からボール付きの保持器を外輪のボール溝に挿入する様子を示す図である。
【図１２】外輪内部でボールがブリッジを形成した様子を示す図である。
【図１３】従来の複列のボール溝を有する車輪用軸受装置の構造を示す断面図である。
【図１４】従来のボール組み込み方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  移動テーブル
２  下治具
２ａ  段付部
２ｃ  ボールガイドテーパ面
６  外輪
７  保持器
８  保持器ロケータ
８ａ  保持器ロケータの凸部
９  ポケット
１２  ボールガイド
１３  上治具
１４  ボール挿入口
１５  ボールプッシャー
１９  ボールガイドテーパ面
２０  ボール
２４  ボール付きの保持器
１００  ボール組み込み装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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