(57)【要約】【課題】円すいころ軸受の製造において、鉄板保持器の底拡げ工程が不要ながら、保持器製品ごとの加締金型の製作を避ける。【解決手段】鉄板保持器２は、大径環状部８及び小径環状部９間を一列のポケット１０に仕切る複数の柱部１１を有する。各ポケット１０は、当該ポケット１０に収められた円すいころ３の内接円径＜小つば６の外径φＤの状態から円すいころ３の内接円径φｄ’≧小つば６の外径φＤの状態になるまで、大径環状部８の方へ向かう円すいころ３の移動を許容した寸法に形成されている。受け台２０の内径部で鉄板保持器２を支え、ポケット１０に円すいころ３を収める。受け台２０の内径拡径によって内接円径φｄ’の状態とし、内輪１を小つば６側から鉄板保持器２の内側に挿入し、円すいころ３を小つば６及び大つば７間に配置する。受け台２０の内径縮径によって鉄板保持器２の円すいころ３よりも小径側の部分のみを加締める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
小つば及び大つばが一体に設けられた内輪を当該小つば側から挿入可能な大径環状部と、前記大径環状部に比して小さな内径に設定された小径環状部と、前記大径環状部及び前記小径環状部間を一列のポケットに仕切る複数の柱部とを有し、各ポケットに円すいころを収める鉄板保持器において、
前記各ポケットが、当該ポケットに収められた前記円すいころの内接円径＜前記小つばの外径の状態から当該円すいころの内接円径≧当該小つばの外径の状態になるまで、前記大径環状部の方へ向かう当該円すいころの移動を許容した寸法に形成されていることを特徴とする鉄板保持器。
【請求項２】
下記の式１〜式３を満足する請求項１に記載の鉄板保持器。
式１：φｄ＋２×Ｂ≧φＤ
式２：Ｂ＝Ａ×ｓｉｎα
式３：Ａ＝Ｘ−Ｙ
φｄ：前記ポケットに収められた円すいころが前記小径環状部に接触している状態での内接円径
φＤ：前記小つばの外径
Ｂ：前記ポケットに収められた円すいころがφｄの位置から前記大径環状部の方に向かって移動することによって、当該円すいころの内接円径がφｄから増加する分の１／２
Ａ：前記ポケットに収められた円すいころがφｄの位置から前記大径環状部の方に向かって移動できる移動量
Ｘ：前記大径環状部と前記小径環状部との間での前記ポケットの長さ
Ｙ：前記円すいころのころ長さ
α：Ｘの長さ方向が鉄板保持器の中心軸に対して成す角度
【請求項３】
請求項１又は２に記載の鉄板保持器が用いられた円すいころ軸受。
【請求項４】
小つば及び大つばが一体に設けられた内輪と、鉄系の板材から形成された鉄板保持器と、円すいころとをアセンブリにする円すいころ軸受の製造方法において、
前記鉄板保持器が、請求項１又は２に記載の鉄板保持器からなり、
内径を拡縮可能な受け台によって前記小径環状部を外側から支え、前記鉄板保持器を当該受け台と同心に配置する第１工程と、
前記第１工程を実施した状態で前記各ポケットに前記円すいころを収める第２工程と、
前記第２工程を実施した状態で前記受け台の内径を拡径することにより、前記各ポケットに収められた円すいころを当該受け台で受けると共に前記鉄板保持器を軸方向に当該受け台の内側へずらし、当該円すいころを当該鉄板保持器に対して相対的に前記大径環状部の方へ移動させる第３工程と、
前記各ポケットに収められた円すいころの内接円径を前記第３工程によって前記小つばの外径以上にした状態で、前記内輪を前記小つば側から軸方向に前記鉄板保持器の内側へ挿入する第４工程と、
前記各ポケットに収められた円すいころが前記第４工程によって前記小つば及び前記大つば間に配置された状態で、前記受け台の内径を縮径することにより、前記鉄板保持器のうち、当該円すいころよりも小径側の部分のみを当該受け台で加締める第５工程と、を行うことを特徴とする円すいころ軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、円すいころ軸受用の鉄板保持器に関し、特に、その鉄板保持器を用いたアセンブリの組み立てに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円すいころ軸受は、分離形の外輪を有するため、内輪、鉄板保持器及び当該鉄板保持器の各ポケットに収められた円すいころをアセンブリにしている。一般的な内輪は、円すい状の軌道面に対して大径側に位置する大つばと、軌道面に対して小径側に位置する小つばとが一体に設けられた環状部材からなる。軌道面と自己の転動面で接する円すいころの内接円径に比して、小つばの外径が大きく設定されている。鉄板保持器は、鉄系の板材から形成されたものであり、内輪を小つば側から挿入可能な大径環状部と、大径環状部に比して小さな内径に設定された小径環状部と、大径環状部及び小径環状部間を一列のポケットに仕切る複数の柱部とを有する。ポケットは、概ね台形状に打ち抜かれている。アセンブリにおける柱部は、軌道面に接触している円すいころの中心軸よりも外側に位置し、当該円すいころの内接円径を小つばの外径未満に保つ役割を果たしている。
【０００３】
従来、鉄板保持器は、製造当初、前述の内接円径を小つばの外径未満に保てる正規形状に作成されている。その正規形状の鉄板保持器の小径側を拡径する底拡げ工程により、各柱部を小径側で外側に曲げて、各ポケットに収められた円すいころの内接円径が小つばの外径よりも大きくなることを許した仮形状の鉄板保持器とする。その仮形状の鉄板保持器に対し、内輪を小つば側から軸方向に当該鉄板保持器の内側へ挿入することにより、各ポケットに収められた円すいころを小つば及び大つば間に配置する。この配置後、仮形状の鉄板保持器の小径側を金型で加締めることによって、鉄板保持器を正規形状に塑性変形させる加締工程を行う。この加締工程により、内輪、鉄板保持器及び当該鉄板保持器の各ポケットに収められた円すいころがアセンブリとなる。
【０００４】
前述のように加締工程を実施しても、柱部を底拡げ工程前の形状に完全に戻すことはできず、寸法管理が難しい。この問題を避けるため、底拡げ工程が不要な仮形状の鉄板保持器を作成し、これに対して内輪を挿入後、各柱部を全体的に内側へ倒すような加締工程を行うようにした円すいころ軸受の製造技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５０２８１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、特許文献１に開示された製造技術は、内輪の挿入後、円すいころを避けて柱部中程まで差し込める形状の加締金型を軸方向に押すことによって、柱部を全体的に内側へ倒している。このような加締金型の形状や寸法は、円すいころのころ直径、ピッチ円直径等に適合する鉄板保持器の寸法（角度、直径、長さ）やポケット数によって決まるため、鉄板保持器の製品ごとに専用のものを制作する必要がある。これには金型製作費やサイクルタイムを要するので、コスト高の原因になる。
【０００７】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、円すいころ軸受の製造において、鉄板保持器の底拡げ工程が不要ながら、保持器製品ごとの加締金型の製作を避けることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を達成するため、この発明は、小つば及び大つばが一体に設けられた内輪を当該小つば側から挿入可能な大径環状部と、前記大径環状部に比して小さな内径に設定された小径環状部と、前記大径環状部及び前記小径環状部間を一列のポケットに仕切る複数の柱部とを有し、各ポケットに円すいころを収める鉄板保持器において、前記各ポケットが、当該ポケットに収められた前記円すいころの内接円径＜前記小つばの外径の状態から当該円すいころの内接円径≧当該小つばの外径の状態になるまで、前記大径環状部の方へ向かう当該円すいころの移動を許容した寸法に形成されている構成を採用したものである。
【０００９】
上記構成の鉄板保持器を用いて円すいころ軸受を製造すれば、アセンブリにする際、各ポケットに収められた円すいころを大径環状部の方に向かって移動させ、その内接円径を内輪の小つばの外径以上にすることにより、底拡げ工程を行うことなく、内輪を小つば側から鉄板保持器の内側へ挿入し、円すいころを小つばと大つばとの間に配置することができる。
この配置後、鉄板保持器のうち、大径環状部に接触している円すいころよりも小径側に位置する部分のみを少し加締めるだけで、円すいころの内接円径を小つばの外径未満に保てる形状の鉄板保持器にすることが可能である。このように小径環状部からポケットすきま程度の浅い部分に限って少し加締める程度であれば、特許文献１のような形状の加締金型を軸方向に押して加締めるまでもなく、内径拡縮機能を有する金型によって加締工程を行うことが可能である。このような金型には、形状、寸法等の相異なる別製品の鉄板保持器の加締工程にも使用可能な汎用性がある。したがって、保持器製品ごとの加締金型の製作を避けることも可能である。
【００１０】
例えば、小つば及び大つばが一体に設けられた内輪と、鉄板保持器と、円すいころとをアセンブリにする円すいころ軸受の製造方法において、前記鉄板保持器が、この発明に係る鉄板保持器からなり、内径を拡縮可能な受け台によって前記小径環状部を外側から支え、前記鉄板保持器を当該受け台と同心に配置する第１工程と、前記第１工程を実施した状態で前記各ポケットに前記円すいころを収める第２工程と、前記第２工程を実施した状態で前記受け台の内径を拡大することにより、前記各ポケットに収められた円すいころを当該受け台で受けると共に前記鉄板保持器を軸方向に当該受け台の内側へずらし、当該円すいころを当該鉄板保持器に対して相対的に前記大径環状部の方へ移動させる第３工程と、前記各ポケットに収められた円すいころの内接円径を前記第３工程によって前記小つばの外径以上にした状態で、前記内輪を前記小つば側から軸方向に前記鉄板保持器の内側へ挿入する第４工程と、前記各ポケットに収められた円すいころが前記第４工程によって前記小つば及び前記大つば間に配置された後、前記受け台の内径を縮径することにより、前記鉄板保持器のうち、当該円すいころよりも小径側の部分のみを当該受け台で加締める第５工程と、を行うとよい。このようにすると、鉄板保持器の底拡げ工程が不要であり、また、加締工程用の製品ごとの金型が不要であり、鉄板保持器の加締めを内輪挿入時に同時的に行えるため、各々の工程で要する金型及びサイクルタイムを省略することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述のように、この発明に係る鉄板保持器は、上記構成の採用により、円すいころ軸受の製造において、底拡げ工程が不要ながら、保持器製品ごとの加締金型の製作を避けることができる。
【００１２】
また、この発明に係る円すいころ軸受の製造方法は、この発明に係る鉄板保持器で得られる効果に加えて、各々の工程で要する金型及びサイクルタイムを省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施形態に係る鉄板保持器と円すいころと内輪とをアセンブリにする様子を示す工程図
【図２】図１のアセンブリを備える円すいころ軸受の縦断面図
【図３】実施形態に係る鉄板保持器を金型で支えた様子を示す工程図
【図４】図３の受け台をＩＶ−ＩＶ線の切断面で示す部分断面図
【図５】図３の状態でポケットに円すいころ入れた様子を示す工程図
【図６】図１に示すα、Ｂ及び図５に示すＡの幾何的関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図２に示す円すいころ軸受は、内輪１と、鉄系の板材から形成された鉄板保持器２と、複数の円すいころ３と、分離形の外輪４とを備える。内輪１と鉄板保持器２と複数の円すいころ３とは、アセンブリにされている。内輪１と鉄板保持器２と外輪４は、同じ中心軸回りに相対回転可能となっている。以下、軸方向の概念は、特に言及しない限り、前述の中心軸に沿った方向で考えたものとする。また、径方向の概念は、特に言及しない限り、前述の中心軸に直角な方向で考えたものとする。また、周方向の概念は、特に言及しない限り、前述の中心軸回りの円周方向のことをいう。また、ある基準部を境として前述の中心軸に径方向に近い側を「内側」と呼び、逆に遠い側を「外側」と呼ぶ。
【００１５】
内輪１は、軌道面５と小つば６と大つば７とが一体に設けられた環状部材になっている。軌道面５は、円すい状に形成されている。小つば６は、外輪４が分離された状態のとき、円すいころ３の小端面を受けて脱落を防止する。大つば７は、軸受回転中、円すいころ３の大端面を案内する。軌道面５、小つば６及び大つば７は、それぞれ図示の断面形状で内輪１の全周に亘って連なっている。
【００１６】
鉄板保持器２は、大径環状部８と、大径環状部８に比して小さな内径に設定された小径環状部９と、大径環状部８及び小径環状部９間を一列のポケット１０に仕切る複数の柱部１１とを有する。大径環状部８及び小径環状部９は、それぞれ図示の断面形状で鉄板保持器２の全周に亘って連なっている。鉄板保持器２の内径は、小径環状部９の内径に相当し、小つば６の外径よりも大きくなっている。１列のポケット１０は、周方向に円すいころ３と同数で並んでいる。
【００１７】
ポケット１０は、円すいころ３を収めるために形成された鉄板保持器２の空所である。例えば、大径環状部８や柱部１１の一部に、円すいころ３が入り込まないように形成された切欠きや凹みの空所は、ポケット１０に含まれない。ポケット１０は、板材を概ね台形状に打ち抜くことによって形成されている。
【００１８】
大径環状部８のうち、ポケット１０を規定する表面部分は、軌道面５に転がり接触する円すいころ３の大端面に沿う形状になっている。小径環状部９のうち、ポケット１０を規定する表面部分は、軌道面５に転がり接触する円すいころ３の小端面に沿う形状になっている。
【００１９】
各柱部１１は、大径環状部８と小径環状部９との間に亘ってテーパ状になっている。各柱部１１は、軌道面５に転がり接触する円すいころ３の中心軸よりも外側に位置している。
【００２０】
ポケット１０と円すいころ３との間には、軸方向、径方向及び周方向にポケットすきまが設定されている。各ポケット１０のポケットすきまは、各ポケット１０に収められた円すいころ３の内接円径を鉄板保持器２によって小つば６の外径未満に保てるように整えられている。
【００２１】
図３に示された鉄板保持器２は、製造当初の形状（すなわち、保持器製品の形状）になっている。同図に示す長さＸは、その大径環状部８と小径環状部９との間でのポケット１０の長さである。同図に示す角度αは、Ｘの長さ方向が鉄板保持器２の中心軸（同図中に一点鎖線で示す）に対して成す角度である。Ｘの長さ方向は、長さを測った大径環状部８上の一点と小径環状部９上の一点を結んだ直線に沿った方向である。
【００２２】
同図に示す鉄板保持器２と、受け台２０とを用い、内輪１と鉄板保持器２と円すいころ３とをアセンブリにする円すいころ軸受の製造方法について説明する。
【００２３】
受け台２０は、内径を拡縮可能な金型になっている。図３、図４に例示する受け台２０は、周方向に分割された複数の金型片２１からなる。受け台２０の駆動機構として、複数の爪２２を有するスクロールチャックが採用されている。スクロールチャックは、同時に開閉する複数の爪２２によってワーク（この場合、鉄板保持器２）を中心に保持しながら径方向に締め付けることができる。このようなスクロールチャックは、旋盤等の工作機械で広く採用されている一般的なものなので（例えば、特開平７−３１４２１８号公報、特開２００６−１５９３５５号公報、特開２００２−３０７２１５号公報、日本工業規格：ＪＩＳ  Ｂ  ６１５１−１９９３）、その詳細説明を省略する。金型片２１は、円弧状に形成されており、１箇所の爪２２に固定されている。受け台２０の内径は、これら爪２２に固定された複数の金型片２１に内接する円周の径である。スクロールチャックが操作されて各爪２２が開方向Ａ又は閉方向Ｂに移動すると、複数の金型片２１も固定相手の爪２２と同方向に動き、受け台２０の内径が拡縮する。
【００２４】
作業者は、先ず、図３に示すように、受け台２０の内径を小径環状部９に外接可能な径に調整し、受け台２０によって小径環状部９を外側から支え、鉄板保持器２を受け台２０と同心に配置する（第１工程）。
【００２５】
ここで、小径環状部９は、受け台２０の内側へ少し嵌め込まれ、受け台２０の内径部と同心状に全周に亘って接触している。
【００２６】
次に、作業者は、図５に示すように、第１工程を実施した状態で、鉄板保持器２の内側から各ポケット１０に円すいころ３を収める（第２工程）。
【００２７】
当然ながら、円すいころ３のころ長さＹは、ポケット１０の長さＸよりも短い。同図に示すφｄは、ポケット１０に収められた円すいころ３が小径環状部９に接触している状態での内接円径である。この内接円径は、当該円すいころ３に内接する円筒（ただし、当該鉄板保持器２と同心の円筒）の直径である。内接円径がφｄのとき、当該円すいころ３の大端面と大径環状部８との間には、当該円すいころ３が大径環状部８の方に向かって移動する移動量Ａを許容するためのポケットすきまが生じている。
【００２８】
なお、当該円すいころ３の小端面が、小径環状部９に接触している。当該円すいころ３の小端面側の面取り部が受け台２０の上面に接触している。当該円すいころ３の転動面が、ポケット１０の周方向両側に位置する２つの柱部１１に接触している。これら接触箇所により、当該円すいころ３は、同図の姿勢に保たれている。
【００２９】
次に、作業者は、第２工程を実施した状態で、受け台２０の駆動機構（図示省略）を動かして受け台２０の内径を図５の状態から拡径することにより、各ポケット１０に収められた円すいころ３を受け台２０で軸方向に受けると共に、鉄板保持器２を軸方向に受け台２０の内側へずらし、当該円すいころ３を鉄板保持器２に対して相対的に大径環状部８の方へ移動させる（第３工程）。
【００３０】
各ポケット１０に収められた円すいころ３は、受け台２０の内径を拡径しても軸方向に受けられているので、重力落下することはできない。一方、受け台２０の内径が拡径すると、鉄板保持器２の自重と各柱部１１のテーパ状により、鉄板保持器２が徐々に軸方向下方へ落下して、受け台２０の内径部が各柱部１１に接触している状態へ遷移する。このため、当該円すいころ３は、相対的に大径環状部８の方へ移動させられると共に、各柱部１１が受け台２０の内径部で外側から支えられ、鉄板保持器２と受け台２０の同心性が維持される。
【００３１】
第３工程の実施により、各ポケット１０に収められた円すいころ３は、図５に示すφｄの位置から大径環状部８の方に向かって移動量Ａだけ移動し、その結果、図１中に実線で示すように、当該円すいころ３の大端面と大径環状部８とが接触しており、当該円すいころ３の内接円径φｄ’が小つば６の外径φＤ以上になっている。この内接円径の拡大には、図６に示すように、角度α、移動量Ａに基づいた幾何学性がある。同図に示す長さＢは、当該移動によって当該円すいころ３の内接円径がφｄから増加する分（φｄ’−φｄ）の１／２である。
【００３２】
次に、作業者は、図１に示すように、各ポケット１０に収められた円すいころ３の内接円径を第３工程によって小つば６の外径φＤ以上にした状態で、同図中に実線で示すように、内輪１を小つば６側から軸方向に鉄板保持器２の内側へ挿入する（第４工程）。
【００３３】
同図中に二点鎖線で示すように、当該円すいころ３は、第４工程により、各ポケット１０に収められた状態で小つば６及び大つば７間に配置される。
【００３４】
次に、作業者は、各ポケット１０に収められた円すいころ３が第４工程によって小つば６及び大つば７間に配置された状態で、受け台２０の駆動機構（図示省略）を動かして受け台２０の内径を縮径することにより、鉄板保持器２のうち、当該円すいころ３よりも小径側の部分のみを受け台２０で加締める（第５工程）。
【００３５】
第５工程により、鉄板保持器２は、小径環状部９から非常に近い部分（小径環状部９から移動量Ａ程度の柱部１１上の部分）を少し加締められる結果、各柱部１１が全体的に内側へ倒れる。その結果、各ポケット１０において、当該ポケット１０と円すいころ３との間のポケットすきまが減少し、いずれの円すいころ３も小径環状部９に接触している状態から大径環状部８の方に向かって移動量Ａ以上の移動をすることが不可能となる。このように、鉄板保持器２は、第５工程により、図２に示す形状に塑性変形させられ、当該円すいころ３の内接円径を小つば６の外径φＤ未満に保てるものとなる。すなわち、内輪１と、鉄板保持器２と、各ポケット１０に収められた円すいころ３とがアセンブリにされた状態となる。
【００３６】
上述のように、実施形態に係る鉄板保持器２は、図３に示す保持器製品の形状において下記の式１〜式３を満足するものである。
式１：φｄ＋２×Ｂ≧φＤ
式２：Ｂ＝Ａ×ｓｉｎα
式３：Ａ＝Ｘ−Ｙ
φｄ：ポケット１０に収められた円すいころ３が小径環状部９に接触している状態での内接円径
φＤ：小つば６の外径
Ｂ：ポケット１０に収められた円すいころ３がφｄの位置から大径環状部８の方に向かって移動することによって、当該円すいころ３の内接円径がφｄから増加する分の１／２
Ａ：ポケット１０に収められた円すいころ３がφｄの位置から大径環状部８の方に向かって移動できる移動量
Ｘ：大径環状部８と小径環状部９との間でのポケット１０の長さ
Ｙ：円すいころ３のころ長さ
α：Ｘの長さ方向が鉄板保持器２の中心軸に対して成す角度
【００３７】
すなわち、式１〜式３を満足するように寸法を決定すれば、各ポケット１０が、当該ポケット１０に収められた円すいころ３の内接円径φｄ＜小つば６の外径φＤの状態から当該円すいころ３の内接円径φｄ’≧小つば６の外径φＤの状態になるまで、大径環状部８の方へ向かう当該円すいころ３の移動を許容した寸法に形成されている鉄板保持器２を設計することができる。
【００３８】
また、図３に示す鉄板保持器２を用いて図２に示す円すいころ軸受を製造すれば、アセンブリにする際、図１、図５に示すように、各円すいころ３を内接円径φｄの位置から大径環状部８の方に向かって移動させ、その内接円径φｄ’を小つば６の外径φＤ以上にすることにより、底拡げ工程を行うことなく、内輪１を小つば６側から鉄板保持器２の内側へ挿入し、円すいころ３を小つば６と大つば７との間に配置することができる。この配置後、図１中に二点鎖線で示すように、鉄板保持器２のうち、大径環状部８に接触している円すいころ３よりも小径側に位置する部分のみを少し加締めるだけで、円すいころ３の内接円径を小つば６の外径φＤ未満に保てる形状の鉄板保持器２にすることが可能である。この程度の加締めは、内径を拡縮可能な受け台２０によって行うことが可能である。内径の調整機能を有する受け台２０には、形状、寸法等の相異なる別製品の鉄板保持器の加締工程にも使用可能な汎用性がある。このように、図３に示す鉄板保持器２は、円すいころ軸受の製造において、底拡げ工程が不要ながら、保持器製品ごとの加締金型の製作を避けることができる。
【００３９】
また、図３に示す鉄板保持器２を用いて第１工程〜第５工程を行う円すいころ軸受の製造方法によれば、第５工程の実施以前に鉄板保持器２の底拡げ工程が不要であり、また、加締工程用の製品ごとの金型が不要であり、鉄板保持器２の加締めを内輪１の挿入時に同時的に行えるため、各々の工程で要する金型及びサイクルタイムを省略することができる。
【００４０】
この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基づく技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４１】
１  内輪
２  鉄板保持器
３  円すいころ
４  外輪
５  軌道面
６  小つば
７  大つば
８  大径環状部
９  小径環状部
１０  ポケット
１１  柱部
２０  受け台
【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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