(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の裏金層とこの裏金層に焼成された多孔質焼結金属層とこの多孔質焼結金属層に部分的に含浸されていると共に多孔質焼結金属層を被覆した合成樹脂層とを有する板状部材に深絞り加工を施して、外側に合成樹脂層が配されていると共に、ラックバーの背面に対応する凹状面を有した頂面部とこの頂面部から一体的に伸びた円筒部とこの円筒部から一体的に伸びていると共に徐々に拡径したスカート部とを具備したラックガイド素体を形成する工程と、このラックガイド素体の円筒部の外径と実質的に等しい径をもった円筒内周面によって規定される円筒状の中空部を有すると共にこの中空部の開口端に円筒内周面に連続して徐々に拡径する径をもった曲面を有した金型を準備する工程と、ラックガイド素体の円筒部の外径と実質的に等しい径の円筒外周面をもったパンチを準備する工程と、金型の中空部にラックガイド素体の頂面部と円筒部とをスカート部を残して挿入する工程と、パンチをその円筒外周面と金型の円筒内周面とが同心となるように配置すると共に軸方向に移動させてパンチの先端の円筒外周面の環状の角縁と金型の曲面とでスカート部を挟んでスカート部に剪断力を付与して円筒部からスカート部を切り離して、凹状面を有した頂面部とこの頂面部から一体的に伸びた円筒部とを具備した中空のラックガイド本体を得る工程とを具備しており、ラックガイド素体を形成する工程は、曲率半径が円筒部の厚みと実質的に等しいか又は円筒部の厚みよりも大きい円弧凹面状に湾曲した外面を有するスカート部を具備したラックガイド素体を形成するようになっており、金型を準備する工程は、曲面がスカート部の外面の曲率半径よりも小さいと共に円筒部の厚みの半分と実質的に等しいか又は円筒部の厚みの半分より小さい曲率半径を有した円弧面からなる金型を準備するようになっており、パンチを準備する工程は、パンチの先端の円筒外周面の環状の角縁が実質的に直角となっているパンチを準備するようになっており、中空のラックガイド本体を得る工程は、パンチの先端の円筒外周面の環状の角縁と金型の曲面とで、スカート部の円弧凹面状に湾曲した外面の部位で当該スカート部を挟んでスカート部に剪断力を付与するようになっているラックガイドの製造方法。
【請求項２】
先端の円筒外周面の角縁が金型の円筒内周面と曲面との境界部を超えないようにして、当該境界部に至るまでパンチを軸方向に移動させる工程又は先端の円筒外周面の角縁が金型の円筒内周面と曲面との境界部を超えてパンチを軸方向に移動させる工程を具備している請求項１に記載のラックガイドの製造方法。
【請求項３】
中空のラックガイド本体内に、当該ラックガイド本体を補強する補強体を嵌合する工程を具備している請求項１又は２に記載のラックガイドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車等のラックピニオン式ステアリング装置において、特に、ラックバーを摺動自在に支持するラックガイドの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図１０に示すラックピニオン式ステアリング装置１は、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング２内に軸受３及び４を介して回転自在に配されたピニオン５と、ピニオン５と噛合ったラック歯６を有すると共にピニオン５の回転により紙面に直交する方向に移動されるように移動自在なラックバー７と、ラックバー７の移動を案内するように、ケーシング２内の横方向（ラックバー７の移動方向と直交する方向）に伸びる孔８に移動自在に配されて、ラックバー７を摺動自在に支持するラックガイド９と、ケーシング２及びラックガイド９間に配されて、ラックバー７のラック歯６をピニオン５に弾性的に押圧させるようにラックガイド９を弾性的に付勢するコイルばね１０とを具備してなる。
【０００３】
上述のようなラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９は、一般に、焼結金属または合成樹脂等からなるが、焼結金属からなるラックガイド９は、衝撃荷重に対しては十分な機械的強度を有する反面、ラックバー７の摺動においては摺動摩擦抵抗が大きく、ステアリング系の効率を低下させ、操縦性に問題を残している。一方、合成樹脂からなるラックガイドは、ラックバー７との摺動においては摺動摩擦抵抗の低減を図ることができるが、衝撃荷重に対する機械的強度に劣ること、成形収縮等による寸法のバラツキを生じ、寸法精度よく成形し難く、かつ成形後の寸法精度を維持し難いこと、更にはケーシング２内に組込まれた後、ラックピニオン式ステアリング装置１の温度上昇による温度の影響を受けて熱膨張、収縮をきたし、熱変形、クリープ等を生じてラックバー７を円滑に摺動自在に支持し難いこと、などの問題がある。
【０００４】
そして、ラックバー７の移動を案内するラックガイド９は、その円筒状の外周面１１で孔８を規定するケーシング２の内周面１２に摺動自在に接触して孔８に配されており、これによりラックバー７の移動方向と直交する方向であってコイルばね１０に伸縮を生じさせる方向のラックガイド９の移動がケーシング２によって案内されるようになっているのであるが、この移動で内周面１２に対する外周面１１の摺動が滑らかになされないと、換言すれば、ラックガイド９がケーシング２によって滑らかに移動案内されないと、内周面１２への外周面１１の衝突、ピニオン５へのラック歯６の衝突が生じて不快な異音が発生し、またステアリング操作を滑らかに行い得なくなる虞がある。
【０００５】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得、更に、ケーシングに滑らかに移動案内されて異音発生の原因をなくし得、しかも、ステアリング操作を滑らかに行い得るラックピニオン式ステアリング装置用のラックガイドの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様のラックピニオン式ステアリング装置用のラックガイドの製造方法は、金属製の裏金層とこの裏金層に焼成された多孔質焼結金属層とこの多孔質焼結金属層に部分的に含浸されていると共に多孔質焼結金属層を被覆した合成樹脂層とを有する板状部材に深絞り加工を施して、外側に合成樹脂層が配されていると共に、ラックバーの背面に対応する凹状面を有した頂面部とこの頂面部から一体的に伸びた円筒部とこの円筒部から一体的に伸びていると共に徐々に拡径したスカート部とを具備したラックガイド素体を形成する工程と、このラックガイド素体の円筒部の外径と実質的に等しい径をもった円筒内周面によって規定される円筒状の中空部を有すると共にこの中空部の開口端に円筒内周面に連続して徐々に拡径する径をもった曲面を有した金型を準備する工程と、ラックガイド素体の円筒部の外径と実質的に等しい径の円筒外周面をもったパンチを準備する工程と、金型の中空部にラックガイド素体の頂面部と円筒部とをスカート部を残して挿入する工程と、パンチをその円筒外周面と金型の円筒内周面とが同心となるように配置すると共に軸方向に移動させてパンチの先端の円筒外周面の環状の角縁と金型の曲面とでスカート部を挟んでスカート部に剪断力を付与して円筒部からスカート部を切り離して、凹状面を有した頂面部とこの頂面部から一体的に伸びた円筒部とを具備した中空のラックガイド本体を得る工程とを具備している。
【０００７】
第一の態様の製造方法によれば、パンチの先端の円筒外周面の環状の角縁と金型の曲面とでスカート部を挟んでスカート部に剪断力を付与して円筒部からスカート部を切り離す工程を具備しているために、スカート部の切り離し後の円筒部の端面近傍にはバリが生じなく、ケーシングに対する滑らかな移動案内を確保できるラックガイドを得ることができる。
【０００８】
そして、第一の態様の製造方法で製造されたラックガイドによれば、全体が裏金層と多孔質焼結金属層と合成樹脂層との少なくとも三層を有した板状部材から合成樹脂層を外側にして一体成形されたものであるために、軽量化及び低廉化を図ることができる上に機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得、更に、自己潤滑性を有する合成樹脂層の露出面で円筒部の外周面が構成されるために、ケーシングに滑らかに移動案内されて異音発生の原因をなくし得、しかも、円筒部の端面近傍でバリのないようにされているために、ケーシングに対する滑らかな移動案内が保証されるようになって、ステアリング操作を滑らかに行い得る。
【０００９】
本発明の第二の態様の製造方法では、第一の態様の製造方法において、ラックガイド素体を形成する工程は、円弧凹面状に湾曲した外面を有するスカート部を具備したラックガイド素体を形成するようになっており、金型を準備する工程は、曲面がスカート部の外面の曲率半径よりも小さい曲率半径を有した円弧面からなる金型を準備するようになっている。
【００１０】
本発明の第三の態様の製造方法では、第一の態様の製造方法において、ラックガイド素体を形成する工程は、曲率半径が円筒部の厚みと実質的に等しいか又は円筒部の厚みよりも大きい円弧凹面状に湾曲した外面を有するスカート部を具備したラックガイド素体を形成するようになっており、金型を準備する工程は、曲面が円筒部の厚みの半分と実質的に等しいか又は円筒部の厚みの半分より小さい曲率半径を有した円弧面からなる金型を準備するようになっている。
【００１１】
第三の態様の製造方法において、より好ましくは、ラックガイド素体を形成する工程は、曲率半径が円筒部の厚みと実質的に等しい円弧凹面状に湾曲した外面を具備したスカート部を有したラックガイド素体を形成するようになっており、金型を準備する工程は、曲面が円筒部の厚みの半分と実質的に等しい曲率半径を有した円弧面からなる金型を準備するようになっている。
【００１２】
本発明の第四の態様の製造方法では、第一から第三のいずれかの態様の製造方法において、パンチを準備する工程は、パンチの先端の円筒外周面の環状の角縁が実質的に直角となっているパンチを準備するようになっている。
【００１３】
第二から第四の態様の製造方法において、円弧状に湾曲した外面又は曲率半径が円筒部の厚みと実質的に等しいか若しくは円筒部の厚みよりも大きい円弧凹面状に湾曲した外面を有したスカート部を具備したラックガイド素体を形成し、このスカート部の円弧凹面状に湾曲した外面の部位で当該スカート部を、スカート部の外面の曲率半径よりも小さい曲率半径を有した円弧面からなる金型の曲面又は円筒部の厚みの半分と実質的に等しいか若しくは円筒部の厚みの半分より小さい曲率半径を有した円弧面からなる金型の曲面とパンチの先端の円筒外周面の環状の角縁とで挟んでスカート部に剪断力を付与して円筒部からスカート部を切り離すために、スカート部の切り離し後の円筒部の端面近傍でのバリの発生を更に確実になくし得る。
【００１４】
本発明の製造方法は、好ましくは、その第五の態様の製造方法にように、先端の円筒外周面の角縁が金型の円筒内周面と曲面との境界部を超えないようにして、当該境界部に至るまでパンチを軸方向に移動させる工程を具備しているが、本発明はこれに限定されず、本発明の第六の態様の製造方法のように、先端の円筒外周面の角縁が金型の円筒内周面と曲面との境界部を超えてパンチを軸方向に移動させる工程を具備していてもよい。
【００１５】
本発明の第七の態様の製造方法では、第一から第六のいずれかの態様の製造方法において、中空のラックガイド本体内に、当該ラックガイド本体を補強する補強体を嵌合する工程を具備している。
【００１６】
第七の態様の製造方法によれば、ラックガイド本体を補強する補強体を中空のラックガイド本体内に嵌合するために、機械的強度を更に高めたラックガイドを得ることができる。
【００１７】
なお、補強体としては、アルミニウム又は合成樹脂から一体成形されたものであってもよい。
【００１８】
上記の各態様の製造方法において、合成樹脂層を形成する合成樹脂としては、自己潤滑性、耐摩耗性に優れた合成樹脂、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン樹脂若しくはポリアセタール樹脂又はこれに潤滑油剤を含有した含油ポリアセタール樹脂を用いる。
【００１９】
また上記の各態様の製造方法において金属製の裏金層としては、鋼薄板、好ましくは、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＣＤ、ＳＰＣＥ、ＳＰＣＵ：ＪＩＳ  Ｇ３１４１）などを用い、その厚さとしては０．６０ｍｍから３．２０ｍｍのものを、好ましくは０．６０ｍｍから２．６０ｍｍのものを、更に好ましくは０．６０ｍｍから１．６０ｍｍのものを用いる。
【００２０】
更に上記の各態様の製造方法において多孔質焼結金属層としては、好ましくは銅粉を金属製の裏金層の一方の面に焼結したものを挙げることができるが、その他の金属粉を金属製の裏金層の一方の面に焼結したものであってもよい。多孔質焼結金属層の層厚としては、おおよそ０．０１ｍｍから０．０７ｍｍ程度のもの、好ましくは０．２０ｍｍから０．０４ｍｍ程度のものを挙げることができる。
【００２１】
なお、板状部材としては、裏金層、多孔質焼結金属層及び合成樹脂層の三層にに加えて、裏金層において多孔質焼結金属層が形成される面とは反対の面（裏面）に数μｍｍないし十数μｍｍ厚の防錆用のめっき層を具備したものであってもよい。斯かるめっき層は成形後のラックガイド本体に形成してもよい。
【００２２】
本発明による上記のいずれかの態様で製造されたラックガイドを用いるラックピニオン式ステアリング装置は、円筒状の内周面を有したケーシングと、ステアリング操作により回転されるように、ケーシング内に回転自在に配されたピニオンと、このピニオンの回転により移動されるようにピニオンと噛合ったラック歯を有する移動自在なラックバーと、ケーシング内に配された弾性手段とを具備しており、ここで、ラックガイドは、ケーシング内でラックバーの移動を案内するようにラックバーを、当該ラックバーの背面に対応する凹状面を有した頂面部で摺動自在に支持すると共に、ケーシングの円筒状の内周面により案内移動されるように当該ケーシング内に配されており且つ弾性押圧手段に付勢されてラックバーをピニオンに弾性的に押圧するようになっており、ラックガイド本体の円筒部は、ケーシングの円筒状の内周面に摺動自在に接触している。
【００２３】
斯かるラックピニオン式ステアリング装置によれば、全体が裏金層と多孔質焼結金属層と合成樹脂層との少なくとも三層を有した板状部材から合成樹脂層を外側にして一体成形されたラックガイド本体を有したラックガイドを具備しているために、ラックバーの摺動において摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得、更に、自己潤滑性を有する合成樹脂層の露出面で円筒部の外周面が構成されている上に、円筒部の端面近傍がバリのないようにされているために、ラックガイドがケーシングに滑らかに移動案内される結果、異音が発生することがなく、しかも、ステアリング操作を滑らかに行い得る。
【００２４】
なお、本発明のラックピニオン式ステアリング装置に用いる弾性手段としては、コイルばねを具備したものを好ましい例として挙げることができるが、その他のばね、皿ばね又は皿ばねを複数個重ね合わせたものであってもよい。
【００２５】
次に、本発明及びその実施の形態を図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に示す本例のラックガイド２１は、図１０に示すラックピニオン式ステアリング装置１におけるラックガイド９に代えて用いるようにしたものであって、図２及び図３に示すような、金属製の裏金層２２と裏金層２２の一方の面に焼成された多孔質焼結金属層２３と多孔質焼結金属層２３に部分的に含浸されていると共に多孔質焼結金属層２３を被覆した自己潤滑性を有する合成樹脂層２４とを有する板状部材２５を、合成樹脂層２４を外側にして成形してなる中空のラックガイド本体２６と、ラックガイド本体２６とは別体であってラックガイド本体２６を補強する補強体２７（図８参照）とを具備している。
【００２７】
本例では、板状部材２５は、裏金層２２、多孔質焼結金属層２３及び合成樹脂層２４に加えて、裏金層２２の他方の面に形成されたメッキ層２８を具備している。斯かるメッキ層２８を省いて板状部材２５を構成してもよい。
【００２８】
ラックガイド本体２６は、ラックバー７の背面２９に摺動自在に接触する凹状面３１を有した頂面部３２と、頂面部３２から一体的に伸びた円筒部３３とを具備している。
【００２９】
アルミニウムの一体成形品である補強体２７は、ラックガイド本体２６の頂面部３２の凹状面３１に対応する部位の背面にぴったりと接触した頂部３５と、頂部３５から一体的に延びて形成されていると共に円筒部３３の内周面にぴったりと接触した円筒部３６とを具備して、ラックガイド本体２６内に嵌合されている。
【００３０】
斯かるラックガイド２１は、図１０に示すラックガイド９に代えて、ラックガイド本体２６の円筒部３３がその円筒状の外周面３７でケーシング２の円筒状の内周面１２に、ラックガイド本体２６の頂面部３２がその凹状面３１でラックガイド９の背面２９に夫々摺動自在に接触してケーシング２内に配され、ラックピニオン式ステアリング装置１に用いられる。
【００３１】
ラックピニオン式ステアリング装置１に用いられたラックガイド２１によれば、全体が裏金層２２と多孔質焼結金属層２３と合成樹脂層２４との少なくとも三層を有した板状部材２５から合成樹脂層２４を外側にして一体成形されたものであるために、軽量化及び低廉化を図ることができる上に機械的強度が高く、自己潤滑性を有する合成樹脂層２４の露出面で頂面部３２の凹状面３１が構成されるために、ラックバー７の摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得、更に、合成樹脂層２４の露出面で円筒部３３の外周面３７が構成されるために、ケーシング２の円筒状の内周面１２に滑らかに移動案内されて異音発生の原因をなくし得、しかも、円筒部３３の端面３４近傍がバリのないようにされているために、ケーシング２の内周面１２に対する滑らかな移動案内が保証されるようになっている。
【００３２】
次に、ラックガイド２１の製造方法を説明すると、図２及び図３に示す前述の板状部材２５を準備し、合成樹脂層２４が外側になるようにして板状部材２５に図４に示すような一次深絞り加工を施し、更に、一次深絞り加工後、図５に示すような二次深絞り加工を施し、外側に合成樹脂層２４が配されていると共に、ラックバー７の背面２９に対応する凹状面３１を有した頂面部３２と、頂面部３２から一体的に伸びた円筒部３３と、円筒部３３から一体的に伸びており且つ徐々に拡径していると共に円筒部３３の厚みｔよりも十分に大きい、具体的には一例として厚みｔの４倍の曲率半径Ｒ（＝４ｔ）の円弧凹面状に湾曲した外面３８を有したスカート部３９とを具備したラックガイド素体４０を形成する。
【００３３】
ラックガイド素体４０の形成工程では、最大二回の深絞り加工が好ましく、三回以上の深絞り加工を施すと、合成樹脂層２４及び／又は多孔質焼結金属層２３に亀裂を生じさせ好ましくなく、一回の深絞り加工では、略均一な厚みを有したラックガイド素体４０を形成し難いが、絞り加工を良く制御すれば略均一な厚みを有したラックガイド素体４０を得ることができる。
【００３４】
一方、ラックガイド素体４０の円筒部３３の外径Ｄと嵌入クリアランスを残して実質的に等しい径をもった円筒内周面４１によって規定される円筒状の上部の中空部４２と中空部４２に連続していると共に円筒部３３の外径Ｄよりも若干大きい径をもった円筒内周面４３によって規定される円筒状の中間・下部の中空部４４とを有し、中空部４２の開口端に円筒内周面４１に連続して徐々に拡径する径をもった曲面、具体的には本例では、スカート部３９の外面３８の曲率半径Ｒよりも小さい曲率半径、好ましくは実質的に円筒部３３の厚みｔの半分の曲率半径ｒ（＝０．５ｔ）を有した円弧面からなる曲面４５を有した図６及び図７に示すような金型４６を準備する。なお、中空部４４を規定する円筒内周面４３は、中空部４２を規定する円筒内周面４１と同径及び同心であってもよい。
【００３５】
また斯かる金型４６に加えて、ラックガイド素体４０の円筒部３３の外径Ｄと実質的に等しい径の円筒外周面５１を有すると共に先端の円筒外周面５１の環状の角縁５２が実質的に直角となっている図６及び図７に示すような円柱状のパンチ５３を準備する。
【００３６】
次に、図６に示すように、金型４６の中空部４２及び４４にラックガイド素体４０の頂面部３２と円筒部３３とをスカート部３９を残して挿入し、パンチ５３をその円筒外周面５１と金型４６の円筒内周面４１とが同心となるように配置すると共に軸方向Ａにパンチ５３を移動させてパンチ５３の先端の円筒外周面５１の環状の角縁５２と金型４６の曲面４５とで、スカート部３９の円弧凹面状に湾曲した外面３８の部位でスカート部３９を挟んでスカート部３９に軸方向の剪断力を付与して図７に示すように円筒部３３からスカート部３９を切り離して、これによりラックガイド本体２６を得る。スカート部３９の切り離しに際しては、先端の円筒外周面５１の角縁５２が円筒内周面４１と曲面４５との境界部５５を超えるようにパンチ５３を軸方向Ａに移動させてもよいが、境界部５５に至るまでパンチ５３を軸方向Ａに移動させ、それ以上はパンチ５３を軸方向Ａに移動させない、即ち、境界部５５を超えないようにして、当該境界部５５に至るまでパンチ５３を軸方向Ａに移動させるのが好ましい。得られたラックガイド本体２６に、別に準備されたアルミニウムで一体成形された補強体２７を嵌合してラックガイド２１を得る。
【００３７】
以上の製造方法によれば、パンチ５３の先端の円筒外周面５１の環状の角縁５２と金型４６の曲面４５とで、スカート部３９の円弧凹面状に湾曲した外面３８の部位でスカート部３９を挟んでスカート部３９に剪断力を付与して円筒部３３からスカート部３９を切り離すようにしているために、スカート部３９の切り離し後の円筒部３３の端面３４近傍にはバリが生じなく、ケーシング２の内周面１２に対する滑らかな移動案内を確保できるラックガイド本体２６を有したラックガイド２１を製造することができる。
【００３８】
上記のラックガイド２１では、ラックガイド本体２６に、アルミニウムで一体成形された補強体２７を嵌合したが、これに代えて、図９に示すように、板厚が例えば１．５０ｍｍの鋼板から絞り加工により一体成形された補強体６４を、ラックガイド本体２６の頂面部３２の凹状面３１に対応する部位の背面にぴったりとその頂部６１を、そしてラックガイド本体２６の円筒部３３の内面にその円筒部６２を夫々接触させてラックガイド本体２６内に嵌合してラックガイド２１を形成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、軽量化及び低廉化を図ることができる上に、機械的強度が高く、ラックバーの摺動においても摺動摩擦抵抗の低減を図ることができ、加えて温度による悪影響を低減し得、更に、ケーシングに滑らかに移動案内されて異音発生の原因をなくし得、しかも、ステアリング操作を滑らかに行い得るラックピニオン式ステアリング装置用のラックガイドの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の斜視図である。
【図２】図１に示す例に用いられる板状部材の説明図である。
【図３】図２に示す板状部材の断面図である。
【図４】図１に示す例の製造方法の説明図である。
【図５】図１に示す例の製造方法の説明図である。
【図６】図１に示す例の製造方法の説明図である。
【図７】図６の一部拡大説明図である。
【図８】図１に示す例の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の他の例の断面図である。
【図１０】ラックピニオン式ステアリング装置の説明図である。
【符号の説明】
２１  ラックガイド
２２  裏金層
２３  多孔質焼結金属層
２４  合成樹脂層
２５  板状部材
２６  ラックガイド本体
【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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