(57)【要約】【課題】容易に組み付けることができるとともに磁石の飛び出しを抑制することができる。【解決手段】電動機のロータ１０は、円筒状をなし、その外周面に収容凹部２１が形成されたロータコア２０と、磁石４０及び同磁石４０を囲むケース３０とを有し、収容凹部２１内に挿入される挿入部材５０と、を備えている。収容凹部２１の内側面には、挿入部材５０を収容凹部２１の内外において回動可能に支持する支持凸部２３が形成されている。また、収容凹部２１内に挿入部材５０が収容されている状態において、挿入部材５０の径方向に沿った外側への変位が支持凸部２３によって規制されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなし、その外周面に収容凹部が形成されたロータコアと、
少なくとも磁石を有し、前記収容凹部内に挿入される挿入部材と、を備え、
前記収容凹部の内側面には、前記挿入部材を同収容凹部の内外において回動可能に支持するとともに、前記収容凹部内に前記挿入部材が収容されている状態において、同挿入部材が前記ロータコアの径方向に沿って外側へ変位することを規制する支持部が形成されている、
電動機のロータ。
【請求項２】
前記収容凹部の内底面及び前記挿入部材における同内底面に対向する背面は、前記支持部の軸線を中心とした円弧状の断面形状を有している、
請求項１に記載の電動機のロータ。
【請求項３】
前記挿入部材は、前記磁石と、樹脂材料よりなり、同磁石を囲むケースとを有し、
前記ケースには前記支持部に係合する係合部が形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の電動機のロータ。
【請求項４】
前記支持部は、前記収容凹部の内側面から突出する支持凸部であり、
前記係合部は前記支持凸部に係合する係合凹部である、
請求項３に記載の電動機のロータ。
【請求項５】
前記支持部は、前記収容凹部の内側面に形成された凹部であり、
前記係合部は、前記凹部に係合する係合凸部である、
請求項３又は請求項４に記載の電動機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアの外周面に磁石が取り付けられた電動機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同期電動機においては、界磁として永久磁石を用いた永久磁石界磁式のものがある。また、この種の電動機としては、ロータコアの外周面に磁石が取り付けられた表面磁石形（ＳＰＭ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）電動機がある。こうしたＳＰＭ電動機では、ロータの外周面に磁石が露出しているために有効磁束量が大きく、トルクの変動幅が小さいといった特性がある。
【０００３】
こうした電動機のロータにおいては、ロータコアの外周面に磁石が接着剤などによって取り付けられているものがある。しかしながら、この場合、磁石によってロータの外径が大きくなり、ロータの大型化を招くこととなる。また、高回転時に大きな遠心力が作用することによって磁石が剥がれやすいといった問題がある。
【０００４】
これに対して、特許文献１に記載のロータにおいては、ロータコアの外周面に中心軸線に沿って延びる溝を形成し、同溝に磁石を挿入している。また、この溝の幅及び磁石の幅を径方向外側に向けて狭く設定することにより、遠心力によって磁石が飛び出すことを規制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５―３１８７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のロータの場合、前記溝に対して中心軸線に沿って磁石を挿入する必要がある。そのため、ロータが長い場合などには、磁石が折れないように前記溝に磁石を慎重に挿入しなければならず、ロータを組み付けることが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、容易に組み付けることができるとともに磁石の飛び出しを抑制することができる電動機のロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための電動機のロータは、筒状をなし、その外周面に収容凹部が形成されたロータコアと、少なくとも磁石を有し、前記収容凹部内に挿入される挿入部材と、を備え、前記収容凹部の内側面には、前記挿入部材を同収容凹部の内外において回動可能に支持するとともに、前記収容凹部内に前記挿入部材が収容されている状態において、同挿入部材が前記ロータコアの径方向に沿って外側へ変位することを規制する支持部が形成されている。
【０００９】
同構成によれば、収容凹部の支持部に支持されながら挿入部材を回動させることにより、同挿入部材が収容凹部内に挿入される。そして、収容凹部内に挿入部材が収容されている状態において、挿入部材がロータコアの径方向に沿って外側へ変位することが支持部によって規制されることから、挿入部材の飛び出し、すなわち磁石の飛び出しを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、容易に組み付けることができるとともに磁石の飛び出しを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る電動機のロータの分解斜視図。
【図２】（ａ）は同実施形態のロータコアの収容凹部を中心とした正面図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図。
【図３】（ａ）は同実施形態のケースの斜視図、（ｂ）は（ａ）の３ｂ−３ｂ線に沿った断面図。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、同実施形態のロータの組み付け工程を示す断面図。
【図５】（ａ）は第２実施形態のケースの斜視図、（ｂ）は（ａ）の５ｂ−５ｂ線に沿った断面図。
【図６】同実施形態のロータコアの収容凹部を中心とした断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は、同実施形態のロータの組み付け工程を示す断面図。
【図８】第３実施形態に係る電動機のロータの分解斜視図。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、同実施形態のロータの組み付け工程を示す断面図。
【図１０】変形例に係るケースの斜視図。
【図１１】他の変形例に係るケースの斜視図。
【図１２】他の変形例に係るケースの分解斜視図。
【図１３】他の変形例に係るケースの分解斜視図。
【図１４】（ａ）は他の変形例に係るケースの分解斜視図、（ｂ）はケースを構成する枠部材の側面図。
【図１５】同変形例に係るケースの側面図。
【図１６】（ａ）は他の変形例に係るケースの分解斜視図、（ｂ）はケースを構成する角柱部材の側面図。
【図１７】他の変形例に係る挿入部材の断面図。
【図１８】他の変形例に係る挿入部材の断面図。
【図１９】他の変形例に係る挿入部材の分解斜視図。
【図２０】他の変形例に係る挿入部材の分解斜視図。
【図２１】他の変形例に係るロータコアの斜視図。
【図２２】他の変形例に係るロータコアの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
以下、図１〜図４を参照して、電動機のロータを具体化した第１実施形態について説明する。
【００１３】
図１に示すように、電動機のロータ１０は、円筒状をなすロータコア２０を備えており、その外周面には、複数の収容凹部２１が周方向に等間隔にて形成されている。なお、本実施形態では、磁性綱材により一体形成されたロータコア２０について例示しているが、薄板状の磁性鋼板を複数枚積層して固定することによりロータコアを形成するようにしてもよい。なお、以降において、ロータコア２０の径方向を単に径方向と称し、ロータコア２０の軸線方向を単に軸線方向と称する。
【００１４】
また、ロータ１０は、例えばポリプロピレンなどの合成樹脂材料製のケース３０と、同ケース３０に内嵌される磁石４０とを有する挿入部材５０を備え、同挿入部材５０は前記収容凹部２１に挿入される。
【００１５】
図１、図２（ａ）、及び図２（ｂ）に示すように、収容凹部２１は、略半円柱状の内部空間を有しており、互いに平行に配置され、半円状の平面よりなる一対の内側面２２と、各内側面２２の半円弧状の縁部の間に位置する内底面２４とによって区画されている。各内側面２２における前記半円の中心位置には、円柱状の支持凸部２３が同一軸線上に形成されている。
【００１６】
図１、図３（ａ）、及び図３（ｂ）に示すように、ケース３０は、前記収容凹部２１の内部空間の形状に対応した略半円柱状の外形を有しており、ロータコア２０の外周面に沿って湾曲した正面３２、収容凹部２１の内底面２４に沿って半円弧状に湾曲した背面３４、及び互いに平行に配置された半円状の平面よりなる一対の外側面３６を有している。ケース３０には、その正面３２と背面３４との間を貫通する収容部３５が形成されている。また、ケース３０の正面３２には、前記支持凸部２３に係合する一対の係合凹部３３が形成されている。各係合凹部３３は、外側面３６と収容部３５の内側面との間を貫通している。
【００１７】
図１に示すように、磁石４０は、前記収容部３５の内部空間に対応した形状を有しており、その背面４４は前記ケース３０の背面３４に沿って円弧状に湾曲している。すなわち、収容凹部２１の内底面２４及び挿入部材５０における同内底面２４に対向する背面３４，４４は、支持凸部２３の軸線を中心とした円弧状の断面形状を有している。
【００１８】
次に、本実施形態のロータ１０の組み付け工程について説明するとともに、本実施形態のロータ１０の作用について説明する。
ロータ１０を組み付ける際には、まず、ケース３０の収容部３５に磁石４０を内嵌して挿入部材５０を組み立てる。次に、図４（ａ）に示すように、ロータコア２０の収容凹部２１にケース３０の正面３２を対向させ、続いて、図４（ｂ）に示すように、収容凹部２１の支持凸部２３にケース３０の係合凹部３３を係合させる。このことにより、挿入部材５０が収容凹部２１の内外において回動可能に支持される。そして、図４（ｃ）に示すように、ロータコア２０に対して挿入部材５０を支持凸部２３を中心に回動させることにより、図４（ｄ）に示すように、収容凹部２１内に、挿入部材５０全体が収容される。このため、ロータコア２０に対して磁石４０を容易に挿入することができる。
【００１９】
なお、ケース３０と収容凹部２１との間にこれらを固定するための接着剤が塗布される。また、ケース３０の収容部３５と磁石４０との間にこれらを固定するための接着剤を塗布することが好ましい。
【００２０】
また、図４（ｄ）に示すように、収容凹部２１内に挿入部材５０が収容されている状態において、挿入部材５０が径方向に沿って外側へ変位することが支持凸部２３によって規制されることから、挿入部材５０の飛び出し、すなわち磁石４０の飛び出しを抑制することができる。
【００２１】
以上説明した本実施形態に係るロータ１０によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）収容凹部２１の内側面２２には、挿入部材５０を収容凹部２１の内外において回動可能に支持する支持凸部２３が形成されている。また、収容凹部２１内に挿入部材５０が収容されている状態において、挿入部材５０が径方向に沿って外側へ変位することが支持凸部２３によって規制されている。
【００２２】
こうした構成によれば、収容凹部２１内にケース３０が収容されている状態において、挿入部材５０が径方向に沿って外側へ変位することが支持凸部２３によって規制されることから、接着剤だけで磁石４０をロータコア２０に固定する構成に比べて、磁石４０の飛び出しを適切に抑制することができる。従って、ロータ１０を容易に組み付けることができるとともに磁石４０の飛び出しを抑制することができる。
【００２３】
また、上記構成によれば、ロータコア２０の収容凹部２１内に、挿入部材５０全体が収容されるため、ロータ１０の小型化を図ることができる。
（２）収容凹部２１の内底面２４及び挿入部材５０における同内底面２４に対向する背面３４，４４は、支持凸部２３の軸線を中心とした円弧状の断面形状を有している。
【００２４】
こうした構成によれば、収容凹部２１の内底面２４と挿入部材５０の背面３４，４４とが対向したときに、これらの間の隙間を小さくすることが可能となる。従って、収容凹部２１と挿入部材５０との間に隙間が生じることを抑制することができる。
【００２５】
（３）挿入部材５０は、磁石４０と、樹脂材料よりなり、磁石４０を囲むケース３０とを有し、ケース３０には支持凸部２３に係合する係合凹部３３が形成されている。
こうした構成によれば、係合凹部３３を有するケース３０を射出成形などによって容易に形成することができる。また、磁石４０とロータコア２０との間にロータコア２０よりも衝撃吸収作用が高い樹脂材料よりなるケース３０が介在するため、磁石４０がロータコア２０に接触することを抑制することができ、磁石４０を保護することができる。
【００２６】
＜第２実施形態＞
以下、図５〜図７を参照して、第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態の構成と対応する構成には、「１００」を加算した符号（例えば、「１＊＊」）を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２７】
図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ケース１３０の正面１３２における一辺であって、係合凹部１３３が形成されていない一辺の外側縁には、同一辺の全体にわたって凹部１３７が形成されている。また、ケース１３０の正面１３２における前記凹部１３７とは反対側の一辺の外側縁には、径方向外側（同図における下側）に向けて突出する凸部１３８が同一辺の全体にわたって形成されている。
【００２８】
図６、図７（ｂ）に示すように、ロータコア１２０におけるケース１３０の凹部１３７に対応する部位、すなわち収容凹部１２１の下側縁部には、同凹部１３７に係合する凸部１２７が形成されている。また、ロータコア１２０におけるケース１３０の凸部１３８に対応する部位、すなわち収容凹部１２１の上側縁部には、凸部１３８に係合する凹部１２８が形成されている。
【００２９】
次に、本実施形態の作用について説明する。
ロータ１１０を組み付ける際には、まず、ロータコア１２０の収容凹部１２１の凸部１２７とケース１３０の凸部１３８とを対向させるとともに、収容凹部１２１の凹部１２８とケース１３０の凹部１３７とを対向させる（図示略）。
【００３０】
続いて、図７（ａ）に示すように、収容凹部１２１の支持凸部１２３にケース１３０の係合凹部１３３を係合させ、ロータコア１２０に対して挿入部材１５０を回動させることにより、図７（ｂ）に示すように、収容凹部１２１内に挿入部材１５０全体が収容される。このとき、収容凹部１２１の凸部１２７とケース１３０の凹部１３７とが係合され、収容凹部１２１の凹部１２８とケース１３０の凸部１３８とが係合されることで、挿入部材１５０の更なる回動が規制される。
【００３１】
以上説明した本実施形態に係るロータ１１０によれば、第１実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、新たに以下に示す効果が得られるようになる。
（４）ロータコア１２０の収容凹部１２１の上側縁部にケース１３０の凸部１３８に当接される凹部１２８が形成され、収容凹部１２１の下側縁部にケース１３０の凹部１３７に当接される凸部１２７が形成されている。このため、収容凹部１２１内における挿入部材１５０の位置決めを容易に行なうことができる。
【００３２】
＜第３実施形態＞
以下、図８及び図９を参照して、第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態の構成と対応する構成には、「２００」を加算した符号（例えば、「２＊＊」）を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３３】
図８、図９（ａ）、及び図９（ｂ）に示すように、収容凹部２２１の各内側面２２２には、円柱状の空間を有する支持凹部２２３が同一軸線上に形成されている。
ケース２３０は、互いに平行に配置され、略半円板状をなす一対の側壁部２３６、これら側壁部２３６の直線状の縁部同士を連結する上下一対の連結部２３８、及び各側壁部２３６の円弧状の縁部から延びるとともに互いに先端同士が当接可能な一対の延設部２３９を有している。
【００３４】
側壁部２３６の直線状の縁部における中央位置には、基部２３７が突設されており、同基部２３７の外側面には、前記支持凹部２２３に係合される円柱状の係合凸部２３３が形成されている。
【００３５】
各連結部２３８の中央部に例えば切欠を形成するなどして同中央部が他の部位に比べて脆弱とされており、両係合凸部２３３が互いに近接するように各連結部２３８が前記中央部において屈曲可能とされている。
【００３６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図９（ａ）、図９（ｂ）に、ロータコア２２０の軸線方向に直交する断面構造を示す。また、図９（ｃ）に、ロータコア２２０の軸線方向に沿った断面構造を示す。
【００３７】
ロータ２１０を組み付ける際には、まず、図９（ａ）に示すように、ケース２３０の連結部２３８の中央部を屈曲させることにより、両係合凸部２３３をロータコア２２０の収容凹部２２１内に挿入する。そして、連結部２３８を伸ばすことにより、各係合凸部２３３を収容凹部２２１の支持凹部２２３に係合させる。またこのとき、図８に示すように、略半円柱状をなす磁石２４０を、ケース２３０の一対の側壁部２３６、一対の連結部２３８、及び一対の延設部２３９によって囲まれる収容部２３５内に収容する。
【００３８】
続いて、第１，２実施形態と同様にして、ロータコア２２０に対して挿入部材２５０を回動させることにより、図９（ｃ）に示すように、収容凹部２２１内に挿入部材２５０全体が収容される。
【００３９】
このとき、ケース２３０の径方向外側には一対の連結部２３８が位置することとなるため、ケース２３０からの磁石２４０の飛び出しが阻止される。
以上説明した本実施形態に係るロータ２１０によれば、第１実施形態の効果（１）〜（３）に加えて、新たに以下に示す効果が得られるようになる。
【００４０】
（５）ケース２３０は、一対の側壁部２３６における直線状の縁部同士を連結する連結部２３８を有しており、同連結部２３８は両側壁部２３６間の中央部において両係合凸部２３３が互いに近接するように屈曲可能とされている。
【００４１】
こうした構成によれば、ケース２３０の連結部２３８を屈曲させることにより、収容凹部２２１の各内側面２２２に形成された支持凹部２２３にケース２３０の各係合凸部２３３を容易に係合させることができる。
【００４２】
また、ケース２３０の径方向外側に一対の連結部２３８が位置することとなるため、ケース２３０からの磁石２４０の飛び出しを適切に阻止することができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
【００４３】
・図１０に示すように、ケース３３０の正面３３２に基部３３７を突設し、同基部３３７に係合凹部３３３を形成するようにしてもよい。また、図１１に示すように、ケース４３０の基部４３７の外側面と内側面との間を貫通する係合孔４３３を形成することもできる。この場合、基部４３７を撓ませることにより、図１及び図２に示す収容凹部２１の支持凸部２３に係合孔４３３を係合させればよい。
【００４４】
・ケースを分割構造とすることもできる。例えば、第２実施形態において例示したケース１３０を分割構造とする場合、図１２に示すように、ケース５３０を、一方の係合凹部５３３を有するピース５３１Ａと、他方の係合凹部５３３を有するピース５３１Ｂとの分割構造とすることもできる。この場合、一方のピース５３１Ａの分割面に突起５３８を形成し、他方のピース５３１Ｂの分割面に前記突起５３８が嵌入される凹部５３９を形成し、スナップフィットによってこれらが一体化される。
【００４５】
また、例えば、図１３に示すように、ケース６３０を、各係合凹部６３３の下部６３３Ａを有するピース６３１Ａと、各係合凹部６３３の上部６３３Ｂを有するピース６３１Ｂとの分割構造とすることもできる。
【００４６】
また、一対の係合凹部を有するピースと、係合凹部を有さないピースとに分割することもできる。
・図１４（ａ）に示すように、ケース７３０を、略半円柱状の本体部７３１Ａと、同本体部７３１Ａの正面に組み付けられる枠部材７３１Ｂとの分割構造とすることもできる。本体部７３１Ａの正面における上下に延びる左右一対の部位には、下端から上方に向けて延びる凹溝７３９Ａが形成されている。ただし、凹溝７３９Ａは本体部７３１Ａの上端部には形成されていない。また、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように、枠部材７３１Ｂの上下に延びる左右一対の部位の背面には、下端から上方に向けて突条７３９Ｂが形成されている。そして、図１４（ａ）に示すように、凹溝７３９Ａの下端に突条７３９Ｂの上端を嵌入し、同凹溝７３９Ａ内において突条７３９Ｂを上方に向けてスライドさせることにより、図１５に示すように、第２実施形態において例示したケース１３０に準じた形状を有するケース７３０が形成される。すなわち、ケース７３０の正面７３２における一辺の外側縁には、凹部７３７が形成され、ケース７３０の正面７３２における前記凹部７３７とは反対側の一辺の外側縁には、径方向外側（同図における下側）に向けて突出する凸部７３８が形成される。なお、このケース７３０においては、枠部材７３１Ｂにフック形状の係合部７３３が形成されている。
【００４７】
また、例えば、図１６（ａ）に示すように、ケース８３０を、略半円柱状の本体部８３１Ａと、同本体部８３１Ａの正面に組み付けられる一対の角柱部材８３１Ｂとの分割構造とすることもできる。この場合、本体部８３１Ａの正面に形成された一対の凹溝８３９ＡはＬ字状をなしており、その一端が外側面８３６に開放されている。また、図１６（ａ）、図１６（ｂ）に示すように、角柱部材８３１Ｂの背面には、前記凹溝８３９Ａに嵌入される突起８３９Ｂが形成されている。そして、凹溝８３９Ａの外側面８３６に開放されている部分から突起８３９Ｂを内側に向けて挿入し、凹溝８３９Ａ内において突起８３９Ｂを図１６（ａ）の上方に向けて移動させることにより、本体部８３１Ａに対して角柱部材８３１Ｂが組み付けられる。
【００４８】
・ケースの収容部の形状を変更することにより磁石の飛び出しを阻止することもできる。例えば、図１７に示すように、ケース３０Ａの収容部３５Ａの互いに対向する内側面間の間隔を、径方向外側（同図の左側）ほど小さくする。また、収容部３５Ａの形状に合わせて磁石４０Ａの形状を変更する。この場合、収容部３５Ａと磁石４０Ａとを固定するための接着剤を省略することができる。
【００４９】
また、図１８に示すように、ケース３０Ｂの収容部３５Ｂの内側面に段差部３９Ｂを形成するとともに収容部３５Ｂの形状に合わせて磁石４０Ｂの形状を変更する。この場合においても、収容部３５Ｂと磁石４０Ｂとを固定するための接着剤を省略することができる。
【００５０】
・図１９に示すように、ケース３０Ｃの両外側面３６Ｃ間を貫通する孔を形成し、この孔の内部を収容部３５Ｃとすることもできる。この場合、ケース３０Ｃの正面には開口が存在しないことから、ケース３０Ｃからの磁石４０Ｃの飛び出しを阻止することができる。
【００５１】
また、図２０に示すように、ケース３０Ｄの背面３４Ｄの下部に収容部３５Ｄの開口３９Ｄを形成し、同開口３９Ｄを通じてケース３０Ｃの正面に沿って磁石４０Ｄを挿入するようにしてもよい。この場合においても、ケース３０Ｄの正面には開口が存在しないことから、ケース３０Ｄからの磁石４０Ｄの飛び出しを阻止することができる。
【００５２】
・図２１に示すように、ロータコア２０Ｅの外周面に軸線方向において複数の収容凹部２１Ｅを間隔をおいて形成するとともに、各収容凹部２１Ｅの形成位置を周方向において傾けるようにしてもよい。この場合においても、収容凹部２１Ｅの内側面に支持凸部２３Ｅが形成される。
【００５３】
また、図２２に示すように、各内側面２２Ｆがロータコア２０Ｆの中心軸線に対して傾けられた収容凹部２１Ｆを形成することもできる。この場合においても、収容凹部２１Ｆの内側面に支持凸部２３Ｆが形成される。
【００５４】
・上記各実施形態及び変形例においては、ケースと磁石とによって挿入部材を構成したが、ケースを省略し、収容凹部内に磁石を直接挿入するようにしてもよい。この場合、収容凹部の内側面の支持部に係合する係合部を磁石に形成するようにすればよい。
【００５５】
・ロータコアは円筒状をなすものに限られるものではなく、例えば多角筒状のロータコアを備えるロータに対して本発明を適用することもできる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…ロータ、２０…ロータコア、２１…収容凹部、２２…内側面、２３…支持凸部、２４…内底面、３０…ケース、３２…正面、３３…係合凹部、３４…背面、３５…収容部、３６…外側面、４０…磁石、４４…背面、５０…挿入部材。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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