(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と、支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって、摺動面が整流子に接触するようにブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねとを備えたブラシ装置において、ブラシ基部の一部にガイド部を設けると共に、ブラシホルダーに陥部を設け、その陥部内で、コイル状のばねの巻回部の一方の端部をブラシ基部に係止すると共に、他方の端部をブラシホルダーに係止し、更にコイル状のばねの長手方向をブラシホルダーの面方向に合わせると共に、巻回部がガイドと陥部の少なくとも一部の形状に沿った状態でコイル状のばねとブラシを略同一面上に配置したことを特徴とするブラシ装置。
【請求項２】
略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって、摺動面が整流子に接触するようにブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねとを備えたブラシ装置において、ブラシホルダーに陥部を設けると共に、平板状部材で構成されたブラシ基部に支軸を挿入するための内挿筒とコイル状のばねを収納するためのガイド部とを一体に設け、前記陥部内で、支軸を内挿筒に内挿することでブラシをブラシホルダーに装着し、更に、コイル状のばねの巻回部の一方の端部をブラシ腕部に係止すると共に、他方の端部をブラシホルダーに係止し、更にコイルバネの長手方向をブラシホルダーの面方向に合わせると共に、巻回部がガイド部と陥部の少なくとも一部の形状に沿った状態でコイル状のばねとブラシを略同一面上に配置したことを特徴とするブラシ装置。
【請求項３】
略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と、支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって摺動面が整流子に接触するように、ブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねを備えたブラシ装置において、ばねをトーションばねとし、ブラシホルダーに陥部を設けると共に、ブラシ基部を平板状部材で構成し、そのブラシ基部に支軸を挿入するための内挿筒を一体に設けて、前記陥部内で、支軸に内挿筒を内挿することでブラシをブラシホルダーに装着し、更にトーションばねを内挿筒の外周面に嵌め込んでトーションばねの長手方向をブラシホルダーの面方向と垂直にして配置すると共に、そのトーションばねの巻回部の一方の端部より延出するばね線材の端部をブラシホルダーに係止し、他方の端部より延出するばね線材の端部をブラシに係止したことを特徴とするブラシ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のブラシ装置を備えたブラシ付きモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボン製のブラシを用いたブラシ付きモータ用のブラシ構造に関し、特に前記ブラシをコイル状のばねによって整流子に付勢するブラシ装置及びそのブラシ装置を備えたモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ブラシを整流子に向かって付勢するばね手段を備えた従来のブラシ構造を、図１０及び図１１に示す。図１０は、ブラシホルダー17に固定されたホルダー体18にブラシ19を収納し、そのブラシ19を渦巻状のばね20で整流子２外周面に向かって付勢するブラシ装置21である。
【０００３】
しかし、この構成では、ブラシ19の側面部をホルダー体18の内壁に対して全面的に押し当てているため、摩擦力が大となり、ブラシ19の長手方向の円滑な摺動が阻害される。そして結果的に、整流子２に対するブラシ19の追従性を低下させ、整流子２とブラシ19の電気的導通が不安定になる。
【０００４】
上記問題点を解決するため、特開平7-213023号で図１１のようなブラシ装置24が示されている。これは、ブラシ19を略円弧状に形成すると共に、そのブラシ19の外周面の一部を保持部22の内壁に当接させて支持するものである。
【０００５】
ブラシ19の整流子２側端部外周面を、整流子２との摩擦力によって、保持部22の内壁に当接させると共に、ねじりばね23の付勢力によって、ブラシ19のねじりばね23側端部内周縁を保持部22の内壁に当接させる。よってブラシ19を保持部22の内壁との間に隙間gを設けて支持して、整流子２に対するブラシ19の追従性向上を図るものである。更にブラシ19を円弧状に形成することによって、摺動によるブラシ摩耗代を確保しつつ、ブラシ装置全体の径方向の小型化も果たせる。
【０００６】
しかし、図１１に示すブラシ装置24でも、整流子とブラシ間の確実な電気的導通の確保という点では依然として問題点がある。図１１では、ブラシ19は保持部22の内壁に隙間gを設けて支持されているに過ぎず、更に、整流子２は実際の製品では複数の整流子片2aによって形成されている。従ってブラシ19が各整流子片2aの間をまたぐ時に、ブラシ19の支持が不安定になり振動が発生しやすい。
【０００７】
また、ブラシ付きモータの用途によっては、整流子を時計方向・反時計方向に逆転させながら駆動することもある。しかし図１１のブラシ装置では、整流子２を時計方向に逆回転駆動させると、２箇所の隙間ｇがあるためブラシ19がふらつきを起こし、ブラシ19の支持が不安定になって振動が発生しやすい。
【０００８】
以上のような問題点を解決するブラシ装置として、図１２及び図１３に示すようなブラシ装置14が実用化されている。このブラシ装置14は、モータ軸１の外周面に整流子片２aを等間隔に複数備え付けて整流子２を形成すると共に、ステータであるブラシホルダー４側の支軸７にカーボン製のブラシ10を嵌合保持することで構成されている。このブラシ10は、図１２で示すように、整流子片2aと接触して電気的な導通を行う摺動面を有し、且つ円弧状に形成されるブラシ腕部10 aと、支軸７を挿通してブラシ10をブラシホルダー４に取り付ける穴８を有するブラシ基部10bとから構成されている。このブラシ腕部10 aとブラシ基部10 bとが一体成形されることにより、ブラシ10は略くの字状に形成されている。更に、ブラシ10の摺動面を整流子片2aに付勢しながら接触・摺動するように、コイル状のばね５等の付勢手段が支軸７と同心支軸上に設けられる。
【０００９】
ブラシ装置14は、コイル状のばね５のような付勢手段（一方のブラシ10にのみ図示）を設けることによって、ブラシ10の摩耗による整流子２への接触力が変化することを防止して、整流子２とブラシ10間の電気的な導通の安定性に優れる。更に、図１０及び図１１のブラシ19に相当するブラシ腕部10aを、比較的大型のブラシ基部10bで支持すると共に、そのブラシ基部10bを支軸７に嵌合するため、図１０及び図１１のブラシ装置に比べ、ブラシの支持が安定してモータ駆動時の振動が発生しにくいという利点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のブラシ装置14は付勢手段であるコイル状のばね５の上にブラシ10を載せる構造であるため、その分ブラシ装置14の厚みがモータ軸１方向に増し、結果的にブラシ付きモータのモータ軸方向の小型化が阻害されるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、上記各課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところはブラシ装置のブラシと整流子の接触性向上を図ることで確実な電気的導通を得ると共に、従来のブラシ装置に比べてモータ軸方向に薄型可能なブラシ装置を提供することである。
【００１２】
更に、上記ブラシ装置を用いることで、ブラシ付きモータのモータ軸方向の小型化を図るものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発明は、略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と、支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって、摺動面が整流子に接触するようにブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねとを備えたブラシ装置において、ブラシ基部の一部にガイド部を設けると共に、ブラシホルダーに陥部を設け、その陥部内で、コイル状のばねの巻回部の一方の端部をブラシ基部に係止すると共に、他方の端部をブラシホルダーに係止し、更にコイル状のばねの長手方向をブラシホルダーの面方向に合わせると共に、巻回部がガイドと陥部の少なくとも一部の形状に沿った状態でコイル状のばねとブラシを略同一面上に配置したブラシ装置である。
【００１４】
以上のようにブラシ装置を構成することにより、ブラシを整流子側に向かって常時付勢するので、ブラシと整流子の電気的な導通を確実に行えると共に、コイル状のばねの長手方向をブラシの面方向と略同一面上に搭載することにより、従来のブラシ装置に比べ薄型のブラシ装置を構成することが可能となる。
【００１５】
又、請求項２記載の発明は、略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって、摺動面が整流子に接触するようにブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねとを備えたブラシ装置において、ブラシホルダーに陥部を設けると共に、平板状部材で構成されたブラシ基部に支軸を挿入するための内挿筒とコイル状のばねを収納するためのガイド部とを一体に設け、前記陥部内で、支軸を内挿筒に内挿することでブラシをブラシホルダーに装着し、更に、コイル状のばねの巻回部の一方の端部をブラシ腕部に係止すると共に、他方の端部をブラシホルダーに係止し、更にコイルバネの長手方向をブラシホルダーの面方向に合わせると共に、巻回部がガイド部と陥部の少なくとも一部の形状に沿った状態でコイル状のばねとブラシを略同一面上に配置したブラシ装置である。
【００１６】
又、請求項３記載の発明は、略円弧状に形成され且つ整流子に接触して電気的な導通を行う摺動面を備えたカーボン製のブラシ腕部と、支軸を中心にして回転するように取り付けられるブラシ基部とから構成されたブラシと、支軸を中心とした回転によって摺動面が整流子に接触するように、ブラシをブラシホルダーに装着し、且つ、ブラシを整流子に向かって付勢するばねを備えたブラシ装置において、ばねをトーションばねとし、ブラシホルダーに陥部を設けると共に、ブラシ基部を平板状部材で構成し、そのブラシ基部に支軸を挿入するための内挿筒を一体に設けて、前記陥部内で、支軸に内挿筒を内挿することでブラシをブラシホルダーに装着し、更にトーションばねを内挿筒の外周面に嵌め込んでトーションばねの長手方向をブラシホルダーの面方向と垂直にして配置すると共に、そのトーションばねの巻回部の一方の端部より延出するばね線材の端部をブラシホルダーに係止し、他方の端部より延出するばね線材の端部をブラシに係止したブラシ装置である。
【００１７】
以上のようにブラシ装置を構成することにより、ブラシを整流子側に向かって常時付勢するので、ブラシと整流子の電気的な導通を確実に行えると共に、ブラシのブラシ基部を平板状部材で形成して厚みを抑えそこにトーションばねを搭載したので、従来のブラシ装置に比べ薄型のブラシ装置を構成することが可能となる。
【００１８】
又、本発明ではブラシ腕部とブラシ基部を別部材とし、摺動面の他端側を、ブラシ基部に設けたクランパによって締結してブラシを構成したブラシ装置を提供するものであり、このようにブラシ装置を構成することにより、摺動面が摩耗した場合、ブラシ腕部のみが交換可能なので、ブラシ全体を交換する必要が無く、ブラシ装置の整備性向上を図れる。
【００１９】
更に、前記ブラシ装置を備えたブラシ付きモータを提供するものである。
【００２０】
以上のようにブラシ付きモータを構成することにより、従来のブラシ付きモータに比べモータ軸方向の長さを小型化することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下に、本発明に係るブラシ装置の第１の実施形態について、図１〜４を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態に係るブラシ装置11の平面図であり、図２は図１のブラシ装置11のブラシホルダー４を、一点鎖線A−Aで切断した部分側断面図であり、図３は図１のブラシ装置11内のブラシ３の斜視図であり、図４はブラシ装置11に用いられるコイル状のばね５の斜視図である。
【００２２】
ブラシホルダー４の平面には、ブラシ３とコイル状のばね５を格納する陥部６がブラシホルダー４の中心を通る軸B−Bを中心にして、180度反転して対称に設けられている。この陥部６の底面から支軸７が立ち上がって一体に形成される。一方、ブラシ３のブラシ基部3bには、図３に示すように支軸７を挿入する穴８を設けると共に、外形形状の一部を円弧状に形成して、コイル状のばね５の巻回部の少なくとも一部を保持するガイド部15とする。符号１は、図示しないブラシ付きモータ本体に、回転可能に取り付けられたモータ軸を表し、このモータ軸１の外周面に等間隔に複数の整流子片2aを備え付けることによって整流子２が構成されている。図１及び図３に示すように、ブラシ３は、整流子２と接触する摺動面を有するブラシ腕部3aと、前記ブラシ基部3bとを連続して一体に形成することによって、略くの字状に形成される。ブラシ３のうち少なくともブラシ腕部3aのみをカーボンで形成すれば良いが、本実施形態ではブラシ３全体をカーボンで形成した例を説明する。なお、ブラシ腕部3aは緩やかな略円弧形状に形成する。
【００２３】
前記穴８に支軸７を挿入・嵌合して、前記陥部６内に、ブラシ３を支軸７を中心に回転可能に装着する。更に、予めブラシ３に形成しておいた係止面3cに、コイル状のばね５巻回部の一方の端部5aを係止させると共に、陥部６を構成する形状として設けられた段部4aには、他方の端部5bを係止させる。次に、コイル状のばね５の長手方向(図４の矢印E方向)をブラシホルダー４の面方向(図２の矢印C方向)に合わせながら、巻回部の一部をガイド部15と陥部６の少なくとも一部の内周形状に沿わせてコイル状のばね５を陥部６内に装填する。
【００２４】
このコイル状のばね５が、ガイド部15と陥部６の内周形状に沿って伸長することにより、２つのブラシ３はそれぞれ支軸７を中心に整流子２方向に回転して、ブラシ腕部3aの先端の摺動面が、整流子片2aに付勢されながら接触する。
【００２５】
上記のブラシ装置を搭載したブラシ付きモータを起動すると、ロータであるモータ軸１が回転することにより、整流子２とブラシ３が摺動して電気的な導通が行なわれてモータを駆動することができる。モータを長時間駆動すると、ブラシ３の摺動面は整流子２との摩擦によって磨り減り、ブラシ腕部3aは徐々に短くなるが、前記の通りコイル状のばね５が、ブラシ３を整流子２側に向かって常時付勢しているので、ブラシ３と整流子２は常に接触し、モータの駆動が長期に亘っても、ブラシ３から整流子２へ確実に電流が流れる。
【００２６】
更に、図２に示すように、コイル状のばね５の巻回部がブラシ３の厚みから張り出さないように、コイル状のばね５の長手方向をブラシホルダー４の面方向と略同一面上に搭載することにより、従来のブラシ装置に比べ薄型のブラシ装置を形成することができる。
【００２７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係るブラシ装置の第３の実施形態について、図５及び６を参照しながら説明する。図５は第２の実施形態に係るブラシ装置13の平面図であり、図６は図５のブラシ装置13内のブラシ3'の斜視図である。なお第２の実施形態の説明については、第１の実施形態と異なる点についてのみとし、第１の実施形態と同じ構成部品については同一番号を付し、重複する記載は省略、又は簡略して記述する。
【００２８】
図６に示すように、ブラシ3'のブラシ基部3'bは金属製の平板状部材で構成し、その所定位置に支軸７挿入用の穴８を設けると共に、支軸７を内挿する内挿筒９を穴８から延びるように一体に設ける。更に、整流子２と接触する摺動面を有するブラシ腕部3'aを別部材として設け、前記ブラシ基部3'bに設けたクランパ3'cによって、摺動面と他端側のブラシ腕部3'a端部を締結することにより、全体として略くの字形状のブラシ3'を形成する。本実施形態では、ブラシ腕部3'aをカーボン製にすると共に緩やかな略円弧形状に形成する。また、ブラシ基部3'bに設ける穴８と内挿筒９とクランパ3'cは、金属板をプレス加工することによって一体に形成して設ける。
【００２９】
前記穴８に支軸７を挿入して内挿筒９に内挿することにより、ブラシ3'が支軸７を中心に回転可能に陥部６内に装着される。更に、ブラシ腕部3'aのクランパ締結側端面に、コイル状のばね５巻回部の一方の端部5a（図４参照）を係止させると共に、陥部６を構成する形状として設けられた段部4aには、他方の端部5b（図４参照）を係止させる。次に、コイル状のばね５の長手方向(図４の矢印E方向)をブラシホルダー４の面方向(図５の矢印C方向)に合わせながら、コイル状のばね５巻回部の一部をブラシ基部3'bに一体に設けたガイド部16と、陥部６の少なくとも一部の内周形状に沿わせてコイル状のばね５を陥部６内に装填する。
【００３０】
このコイル状のばね５が、ガイド部16と陥部６の内周形状に沿って伸長することにより、２つのブラシ3'はそれぞれ支軸７を中心に整流子２方向に回転して、ブラシ腕部3'aの先端の摺動面が、整流子片2aに付勢されながら接触する。
【００３１】
よって、第１の実施形態と同様に、本実施形態のブラシ装置を搭載したモータを長期間駆動しても、ブラシ3'から整流子２へ確実に電流が流れる。
【００３２】
更に、本実施形態ではブラシ基部3'bを平板状部材で形成して厚みを抑えると共に、その抑えた厚みを活かして、コイル状のばね５の巻回部がブラシ3'の厚みから張り出さないように、コイル状のばね５の長手方向をブラシホルダー４の面方向と略同一面上に装填したので、従来のブラシ装置に比べ、薄型のブラシ装置を形成することができる。
【００３３】
更に、本実施例は、ブラシ腕部3'aを別部材とすることにより摩耗したブラシ腕部のみを交換可能としたため、ブラシ3’全体を交換する必要が無く、その分ブラシ装置の整備性にも優れる。
【００３４】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係るブラシ装置の第３の実施形態について、図７と８を参照しながら説明する。図７は第３の実施形態に係るブラシ装置12の平面図であり、図８は図７のブラシ装置12のブラシホルダー4を、一点鎖線Ｄ−Ｄで切断した部分側断面図である。なお第３の実施形態の説明については、第１又は第２の実施形態と異なる点についてのみとし、前記実施形態と同じ構成部品については同一番号を付し、重複する記載は省略、又は簡略して記載する。
【００３５】
図７に示すように、ブラシ3'のブラシ基部3'bは金属製の平板状部材で構成し、そのブラシ基部3'bの所定位置に支軸７挿入用の穴（図示しない）を設けると共に、支軸７を内挿する内挿筒（図示しない）を穴から延びるように一体に設ける。更に、ブラシ腕部3'aを別部材として設け、クランパ3'cによって締結することにより、全体として略くの字形状のブラシ3'を形成する。更に、本実施形態では、ブラシ腕部3'aをカーボンで形成すると共に、緩やかな略円弧形状に形成する。
【００３６】
前記穴に支軸７を挿入して内挿筒に内挿することにより、ブラシ3'が支軸７を中心に回転可能に陥部６内に装着される。更に、トーションばね5'を内挿筒の外周面に嵌め込み、そのトーションばね5'の巻回部の一方の端部より延出するばね線材の端部5'cをブラシホルダー４に係止し、他方の端部より延出するばね線材の端部5'dをブラシ3'を構成するブラシ腕部3'aのクランパ締結側端面に係止する。
【００３７】
このトーションばね5'の弾性力によって、２つのブラシ3'はそれぞれ支軸７を中心に整流子２方向に回転して、ブラシ腕部3'aの先端の摺動面が、整流子片2aに付勢されながら接触する。
【００３８】
よって、第１及び第２の実施形態と同様に、本実施形態のブラシ装置を搭載したモータを長期間駆動しても、ブラシ3'から整流子２へ確実に電流が流れる。
【００３９】
更に、本実施形態では図８に示すように、ブラシ3'のブラシ基部3'bを平板状部材で形成して厚みを抑えた。よって、トーションばね5'の長手方向をブラシホルダー４の面方向（矢印Ｃ）と垂直にしてトーションばね5'を搭載しても、トーションばね5'の巻回部がブラシ腕部3'aの厚み以上に延出することが無い。従って、従来のブラシ装置に比べ、薄型のブラシ装置を形成することができる。
【００４０】
更に、本実施例はブラシ腕部3'aを別部材とすることにより、摩耗したブラシ腕部3'aのみを交換可能としたため、ブラシ3’全体を交換する必要が無く、その分ブラシ装置の整備性にも優れる。
【００４１】
以上、本発明の代表的な実施形態３例を説明したが、本発明はこれに限定されることは無く、例えば図９に示すように第１の実施形態のブラシ３のブラシ腕部3aとブラシ基部3bを別部材として、ブラシ腕部3aのみをカーボン製にしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に依れば、コイル状のばねの長手方向をブラシホルダーの面方向と略同一面上に搭載することにより、従来のブラシ装置に比べ薄型のブラシ装置を形成できる。更に、このブラシ装置をモータに適用することにより、ブラシ付きモータの特性を低下させること無く、モータ軸方向の長さを小型化することができる。
【００４３】
又、ブラシのブラシ基部を平板状部材で形成して厚みを抑えることにより、トーションばねの長手方向をブラシホルダーの面方向と垂直にしてトーションばねを搭載しても、トーションばねの巻回部がブラシ腕部の厚み以上に延出することが無いため、従来のブラシ装置に比べ、薄型のブラシ装置を形成することができる。更に、このブラシ装置をモータに適用することにより、ブラシ付きモータの特性を低下させること無く、モータ軸方向の長さを小型化することができる。
【００４４】
上記に加え、ブラシのブラシ腕部とブラシ基部を別部材とすることにより、摩耗したブラシ腕部のみを交換可能となるため、ブラシ全体を交換する必要が無くなる。よって、その分整備性に優れたブラシ装置を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１の実施形態のブラシ装置を示す平面図
【図２】  図１を部分的に切断した部分側断面図
【図３】  図１のブラシ装置に用いられるブラシの斜視図
【図４】  コイル状のばねの斜視図
【図５】  本発明に係る第２の実施形態のブラシ装置を示す平面図
【図６】  図５のブラシ装置に用いられるブラシの斜視図
【図７】  本発明に係る第３の実施形態のブラシ装置を示す平面図
【図８】  図７を部分的に切断した部分側断面図
【図９】 本発明に係るブラシ装置に用いられるブラシの別形態を示す斜視図
【図１０】  従来のブラシ構造を示す平面図
【図１１】  他の従来のブラシ構造を示す平面図
【図１２】  更に他の従来のブラシ装置を示す平面図
【図１３】  図１２を一点鎖線Ｆ−Ｆで部分的に切断した概略部分断側面図
【図１４】  図１２のブラシ装置に用いられるブラシの斜視図
【符号の説明】
１・・・モータ軸
２・・・整流子
2a・・・整流子片
３、3'、10、19・・・ブラシ
3a、3'a、10a ・・・ブラシ腕部
3b、3'b、10b ・・・ブラシ基部
3c・・・係止面
3'c・・・クランパ
４、17・・・ブラシホルダー
4a ・・・段部
５、20・・・コイル状のばね
5'・・・トーションばね
5a、5b・・・端部
5'c、5'd・・・ばね線材の端部
６・・・陥部
７・・・支軸
８・・・穴
９・・・内挿筒
11、12、13、14、21、24・・・ブラシ装置
15、16・・・ガイド部
18・・・ホルダー体
22・・・保持部
23・・・ばね
【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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