(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転側内方部材と固定側外方部材間の環状空間で、これら内外方部材に各々取付けられた第１および第２の環状のシール板と、シールリップとを備え、両シール板は、立板部と各々内外方部材に嵌合される円筒部とでなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向するものとした密封装置において、
第１のシール板は、軸方向外方側に立板部を位置させ、この立板部の先端と第２のシール板の円筒部とを僅かな径方向隙間をもって対峙させると共に、第２のシール板はエラストマが接着され、このエラストマは、上記第１のシール板の平坦な立板部の内方側面に摺接し、先端に向かう程径方向外方に傾斜するサイドリップと、上記第１のシール板の円筒部に摺接するラジアルリップとを有し、上記第１のシール板を磁性体の鋼板とし、この立板部の外方側面に磁性体粉を混入させたエラストマを円周状に加硫接着しかつ交互に磁極を形成し、
上記第２のシール板に接着されたエラストマは、第２のシール板の円筒部の内径面の端部から端面、および前記円筒部の外径面の端部にわたって覆っていて、さらにこのエラストマは、上記第２のシール板の円筒部の外径面の端部を覆いかつ外径側へ僅かに膨出する膨出部を有し、この膨出部は、第２のシール板の円筒部よりも大径に形成されて上記固定側外方部材の、上記第２のシール板が嵌合した円筒面状の内径面に押し付け状態に密着し、且つ上記第２のシール板の円筒部は、上記膨出部よりも軸方向内方側において上記固定側外方部材の円筒面状の内径面に圧入状態に嵌合し、
上記磁性体粉を混入させたエラストマは、上記第１のシール板の立板部における、外方側面から先端面、および内方側面先端までを覆う先端覆い部を有し、この先端覆い部と第２のシール板のエラストマとの間に径方向隙間を形成したことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
上記第１のシール板を、フェライト系のステンレス鋼板とした請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
上記第２のシール板にシール部材を加硫接着し、このシール部材に、２枚のサイドリップと、先端に向かう程軸方向内方に傾斜した１枚のラジアルリップとを設けた請求項１または請求項２に記載の密封装置。
【請求項４】
磁極ピッチＰと磁性体混入エラストマの肉厚ｔ１との比、およびこの肉厚ｔ１と第１のシール板の板厚ｔ２との比、およびこれらの厚さの和（ｔ１＋ｔ２）と磁極ピッチＰとの比をそれぞれ一定値に規定した請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の密封装置。
【請求項５】
請求項４に記載の密封装置において、
上記肉厚ｔ１を磁極ピッチＰで除した値が  ０．２以上０．６以下、
上記肉厚ｔ１と板厚ｔ２との和を、磁極ピッチＰで除した値が  ０．２以上１．０以下、および
上記肉厚ｔ１を板厚ｔ２で除した値が  １．０以上２．０以下の関係を満たすように設定した密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車軸軸受等の軸受や、その他の回転側部材と固定側部材間の環状空間に設置される密封装置に関し、特に回転検出用のエンコーダ格子を一体化した密封装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すように、スリンガとなるシール板７１と、芯金付きの弾性シール７２とを有する密封装置において、シール板７１に、回転方向に交互に磁極が並ぶエンコーダ格子７３を一体化したものが提案されている（例えば、特開平６−２８１０１８号）。エンコーダ格子７３は、磁性粉体を混入したエラストマからなり、円周方向に交互に磁極が形成されていて、対面配置された磁気センサ７５で検出される。シール板７１は、外周部を内側へ一段曲げて、エンコーダ格子７３の軸方向肉厚を厚くし、磁界の強さを強くする設計としている。シール板７１の材質は磁性体としてある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、シール板７１の外周部を内側へ曲げる形状とすると、密封装置の耐泥水性が低下してしまう。すなわち、弾性シール７２の耐泥水性を確保するためのサイドリップ７４ａの形状を小さくし、かつシール板７１の内径側に位置させる必要がある。このサイドリップ７４ａは、本来はシール板７１の外径部に接触させる方が、耐泥水性を向上させることができる。また、エンコーダ格子７３の軸方向の肉厚が厚くなり過ぎて、磁界強化の面から、特にシール板７１を特に磁性体にする必要のない構造となっている。
【０００４】
この発明の目的は、シール性を低下させることなく、また幅寸法を大きくすることなく、エンコーダ格子の必要な磁束密度が得られる密封装置を提供することである。
この発明の他の目的は、エンコーダ格子の磁束密度を高めることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の密封装置は、回転側内方部材と固定側外方部材間の環状空間で、これら内外方部材に各々取付けられた第１および第２の環状のシール板と、シールリップとを備え、両シール板は、立板部と各々内外方部材に嵌合される円筒部とでなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向するものとした密封装置において、第１のシール板は、軸方向外方側に立板部を位置させ、この立板部の先端と第２のシール板の円筒部とを僅かな径方向隙間をもって対峙させると共に、第２のシール板はエラストマが接着され、このエラストマは、上記第１のシール板の平坦な立板部の内方側面に摺接し、先端に向かう程径方向外方に傾斜するサイドリップと、上記第１のシール板の円筒部に摺接するラジアルリップとを有し、上記第１のシール板を磁性体の鋼板とし、この立板部の外方側面に磁性体粉を混入させたエラストマを円周状に加硫接着しかつ交互に磁極を形成し、
上記第２のシール板に接着されたエラストマは、第２のシール板の円筒部の内径面の端部から端面、および前記円筒部の外径面の端部にわたって覆っていて、さらにこのエラストマは、上記第２のシール板の円筒部の外径面の端部を覆いかつ外径側へ僅かに膨出する膨出部を有し、この膨出部は、第２のシール板の円筒部よりも大径に形成されて上記固定側外方部材の、上記第２のシール板が嵌合した円筒面状の内径面に押し付け状態に密着し、且つ上記第２のシール板の円筒部は、上記膨出部よりも軸方向内方側において上記固定側外方部材の円筒面状の内径面に圧入状態に嵌合し、上記磁性体粉を混入させたエラストマは、上記第１のシール板の立板部における、外方側面から先端面、および内方側面先端までを覆う先端覆い部を有し、この先端覆い部と第２のシール板のエラストマとの間に径方向隙間を形成したことを特徴とする。
なお、上記サイドリップおよびラジアルリップは、上記シールリップとなるものである。
【０００６】
この構成によると、第１のシール板の立板部と第２のシール板の円筒部とが僅かな径方向隙間をもって対峙することで、ラビリンスシールが構成され、またサイドリップが第１のシール板の立板部に摺接することで耐泥水性が得られる。また、ラジアルリップ第１のシール板の円筒部に摺接する箇所で、グリース漏れが防止される。
サイドリップが摺接する第１のシール板の立板部は平坦なものであるため、第１，第２のシール板の立板部間の空間が十分に確保できて、サイドリップの形状を十分な大きさとすることができ、またサイドリップを立板部の外径側部分に摺接させることができる。そのため、十分な耐泥水性が得られる。第２のシール板の円筒部の端部に膨出するエラストマの膨出部は、第２のシール板を固定側外方部材の内径面に嵌合させたときに、この内径面に押し付け状態に密着する。そのため、第２のシール板と固定側外方部材の嵌合面のシール性が高められ、この嵌合面から泥水や塵埃が侵入することが防止される。
第１のシール板は、立板部の外方側面に磁性体粉を混入させたエラストマを円周状に加硫接着しかつ交互に磁極を形成したため、このエラストマでいわゆるエンコーダ格子が構成され、これに対面する磁気センサで回転検出を行うことができる。
第１のシール板の立板部は平坦なものとしたため、密封装置の全体の幅寸法を広げることなくエラストマの肉厚を厚くすることはできないが、第１のシール板は磁性体の鋼板であるため、エラストマで発生する磁界の磁束密度が強められる。
【０００７】
この発明において、上記第１のシール板を、フェライト系のステンレス鋼板としても良い。
フェライト系のステンレス鋼板は、磁性体であり、磁束密度の強化の面で優れる。
【０００８】
この発明の上記各構成のものにおいて、上記第２のシール板にシール部材を加硫接着し、このシール部材に、２枚のサイドリップと、先端に向かう程軸方向内方に傾斜した１枚のラジアルリップとを設けても良い。
サイドリップは主に耐泥水性を得るものであり、このようにサイドリップを２枚設けることで、耐泥水性が向上する。また、内径側のサイドリップは、防塵性にも寄与する。
【０００９】
この発明の上記各構成のものにおいて、磁極ピッチＰと磁性体混入エラストマの肉厚ｔ１との比、およびこの肉厚ｔ１と第１のシール板の板厚ｔ２との比、およびこれらの厚さの和（ｔ１＋ｔ２）と磁極ピッチＰとの比をそれぞれ一定値に規定しても良い。この場合、磁束密度を高めるために最適な関係となり、限られた幅寸法，直径寸法内でエンコーダ格子の必要な磁束密度を確保することができる。上記の各比をそれぞれ一定に設定することは、有限要素法等による磁場解析の結果、判明した。
【００１０】
この発明の上記構成の密封装置において、上記肉厚ｔ１を磁極ピッチＰで除した値が０．２以上０．６以下、上記肉厚ｔ１と板厚ｔ２との和を、磁極ピッチＰで除した値が０．２以上１．０以下、および上記肉厚ｔ１を板厚ｔ２で除した値が１．０以上２．０以下の関係を満たすように設定されていることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の参考提案例を図１と共に説明する。この密封装置は、第１のシール板１と、第２のシール板２にシール部材３を一体化させた芯金付き弾性シール４と、第１のシール板１に一体化させたエンコーダ格子となるエラストマ５とで構成される。これら第１，第２のシール板１，２は、回転側内方部材１１と固定側外方部材１２の間の環状空間に配置される。回転側内方部材１１は、例えば軸受の内輪または軸である。固定側外方部材１２は、軸受の外輪またはハウジング等からなる。磁気センサ１４は、第１のシール板１のエンコーダ格子となるエラストマ５に対面させて、固定側外方部材１２に取付けられる。
【００１２】
両シール板１，２は、各々、立板部１ａ，２ａと円筒部１ｂ，２ｂとからなる断面Ｌ字状に形成されて互いに対向するものである。第１のシール板１の立板部１ａは、平坦な形状とされている。第１のシール板１は、円筒部１ｂで回転側内方部材１１の外径面に圧入状態に嵌合し、第２のシール板２は固定側外方部材１２の内径面に円筒部２ｂで圧入状態に嵌合する。
第１のシール板１は、軸方向外方側に立板部１ａを位置させ、この立板部１ａの先端と第２のシール板２の円筒部２ｂとを僅かな径方向隙間をもって対峙させる。この隙間でラビリンスシール１３が構成される。
【００１３】
第２のシール板２に設けられたシール部材３は、エラストマからなり、第２のシール板２に加硫して接着されている。このシール部材３は、シールリップである１枚のサイドリップ３ａおよび２枚のラジアルリップ３ｂ，３ｃを有する。サイドリップ３ａは、第１のシール板１の立板部１ａに先端が摺接するものであり、先端に向かう程径方向外方に位置するように傾斜している。ラジアルリップ３ｂ，３ｃは、第１のシール板１の円筒部１ｂに摺接するものである。外側のラジアルリップ３ｂは先端に向かう程軸方向外方に位置するように傾斜し、内側のラジアルリップ３ｃは先端に向かう程軸方向内方に位置するように傾斜している。
【００１４】
第１のシール板１は強磁性体等の磁性体の鋼板、例えばフェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のｓｕｓ４３０系等）や、メッキ等の防錆処理されたＳＰＣＣ等の圧延鋼板が用いられる。第２のシール板２は、鋼板、例えば非磁性体であるオーステナイト系のステンレス鋼板（ｓｕｓ３０４系等）や、防錆処理された圧延鋼板等が用いられる。例えば、第１のシール板１をフェライト系のステンレス鋼板とし、第２のシール板２をオーステナイト系のステンレス鋼板としてもよい。
【００１５】
エンコーダ格子となるエラストマ５は、磁性体粉を混入させたものであり、一定厚さのリング板状形成されて、第１のシール板１の立板部１ｂの外方側面に円周状に加硫接着されている。このエラストマ５は、円周方向に交互にＮ極とＳ極の磁極が形成されている。すなわち、エラストマ５はゴム磁石となっている。
【００１６】
第１のシール板１、エラストマ５、およびその磁極ピッチ等の寸法関係は、次の▲１▼〜▲３▼の関係を満たすように設定されていることが好ましい。
▲１▼  ｔ１／Ｐが、０．２〜０．６
▲２▼  （ｔ１＋ｔ２）／Ｐが０．２〜１．０
▲３▼  ｔ１／ｔ２が１．０〜２．０
ただし、Ｐ（磁極のピッチ）＝ＤP ×π／Ｚ
ＤP ：着磁部分のピッチ円径
Ｚ  ：着磁極数（Ｎ極数とＳ極数の和）
ｔ１：エラストマの肉厚
ｔ２：第１のシール板の板厚、
なお、「〜」の符号は、その符号の前の数値以上で、かつ後の数値以下を意味する。
【００１７】
この構成によると、第１のシール板１の立板部１ａと第２のシール板２の円筒部２ｂとが僅かな径方向隙間をもって対峙することで、ラビリンスシール１３が構成され、またサイドリップ３ａが第１のシール板１の立板部１ａに摺接することで耐泥水性が得られる。また、外側および内側のラジアルリップ３ｂ，３ｃが第１のシール板１の円筒部１ｂに摺接する箇所で、防塵およびグリース漏れ防止の機能が得られる。
サイドリップ３ａが摺接する第１のシール板１の立板部１ａは平坦なものであるため、第１，第２のシール板１，２の立板部１ａ，２ａ間の空間が十分に確保できて、サイドリップ３ａの形状を十分な大きさとすることができる。また、サイドリップ３ａを立板部１ａの外径側部分に摺接させることができる。これらのため、耐泥水性に優れる。
第１のシール板１は、磁性体粉を混入させたエラストマ５を円周状に加硫接着しかつ交互に磁極を形成したため、このエラストマ５で磁気式のエンコーダ格子が構成され、これに対面する磁気センサ１５で回転検出を行うことができる。
第１のシール板１の立板部１ａは平坦なものとしたため、密封装置の全体の幅寸法を広げずにエラストマ５の肉厚を厚くすることはできないが、第１のシール板１は磁性体の鋼板であるため、エラストマ５で発生する磁界の磁束密度が強められる。
【００１８】
この場合に、
・磁極ピッチＰとエラストマの肉厚ｔ１の比（ｔ１／Ｐ）と、
・エラストマ５の肉厚ｔ１および第１のシール板１の板厚ｔ２の合計厚さ（ｔ１＋ｔ２）の磁極ピッチＰに対する比〔（ｔ１＋ｔ２）／Ｐ〕と、
・エラストマ５の肉厚ｔ１と第１のシール板１の板厚ｔ２の比（ｔ１／ｔ２）とを、上記▲１▼〜▲３▼の関係に設定したため、磁束密度を高めるために最適な関係となり、限られた幅寸法，直径寸法内でエンコーダ格子に必要な磁束密度を確保することができる。上記▲１▼〜▲３▼の関係に設定することは、有限要素法等による磁場解析の結果、判明した。
【００１９】
図２は、この発明の実施形態を示す。図２に示すように、第２のシール板２のシール部材３は、円筒部２ｂの端部に、外径側へ僅かに膨出するエラストマの膨出部３ｄを抱持させても良い。このように膨出部３ｄを設けた場合、第２のシール板２を固定側外方部材１２の内径面に嵌合させたときに、この内径面に押し付け状態に密着する。そのため、第２のシール板２と固定側外方部材１２の嵌合面のシール性が高められ、この嵌合面から泥水や塵埃が侵入することが防止される。図２の密封装置において、上記の他の構成は図２の例と同じである。
【００２０】
また、図３に示すように、第２のシール板２に設けるシールリップは、２枚のサイドリップ３ａ，３ｂ′と、１枚のラジアルリップ３ｃとしても良い。この例は、図１の例において、外側のラジアルリップ３ｂに代えて、内径側のサイドリップ３ｂ′を設けたものであり、その他の構成は図１の例と同じである。
このように、図１の例において、外側のラジアルリップ３ｂは、主に防塵機能を果たすものであるが、これをサイドリップ３ｂ′に変えることで、耐泥水性が向上する。
【００２１】
図４の例は、図３の２枚のサイドリップ３ａ，３ｂ′を設けた例において、図２の例のように、第２のシール板２の円筒部２ｂの端部に、外径側へ僅かに膨出するエラストマの膨出部３ｄを抱持させたものである。
【００２２】
図５は、この発明のさらに他の参考提案例を示す。この例は、図３の例の密封装置において、第１のシール板１の立板部１ａの先端と第２のシール板２の円筒部２ｂとを僅かな径方向隙間をもって対峙させる構成に代えて、第２のシール板２の円筒部２ｂ′を立板部２ａから軸方向の内側に延びるものとし、かつ第２のシール板２の外径部に軸方向の外側へ突出する円筒状突出部３ｅをシール部材３の一部としてエラストマで設け、この円筒状突出部３ｅの端部と第１のシール板１の立板部１ａとを僅かな隙間をもって対峙させたものである。その他の構成は図３の例と同じである。
この構成の場合、第２のシール板２は、内側へ突出した円筒部２ｂ′で固定側外方部材１２の外径面に嵌合させることができる。そのため、この密封装置を固定側外方部材１２の幅面に配置することができ、回転側内方部材１１と固定側外方部材間１２の環状空間が径方向に狭い場合にも、固定側外方部材１２の幅面１２ａを回転側内方部材１１の幅面１１ａよりも後退させることで、その後退幅の箇所にこの密封装置を配置することができる。したがって、密封装置の寸法を大きく得てシール性やエンコーダ格子の磁束密度を確保することができる。図示の例では、回転側内方部材１１および固定側外方部材間１２は転がり軸受（例えばアンギュラ玉軸受）の内外輪であり、このような転がり軸受の場合に、転動体１６が小径のものであると、上記環状空間が狭くなりことがあり、密封装置を同図の構成とすることが効果的である。また、ラビリンスシール１３の効果は、第２のシール板２のエラストマによる円筒状突出部３ｅと第１のシール板１の立板部１ａとが僅かな隙間をもって対峙することで得られる。円筒状突出部３ｅは、エラストマによるため、サイドリップ３ａ，３ｂ′やラジアルリップ３ｃと一体に形成することができ、製造も容易である。
【００２３】
図６の例は、図５の例のように、第２のシール板２の円筒部２ｂ′を立板部２ａから軸方向の内側に延びるものとし、かつ第２のシール板２の外径部に軸方向の外側へ突出する円筒状突出部３ｅをシール部材３の一部としてエラストマで設けた密封装置において、円筒状突出部３ｅに外径側へ僅かに膨出するエラストマの膨出部３ｆを設けたものである。この膨出部３ｆは、自然状態では同図に鎖線で示す形状となっていて、ハウジング１７の内径面に圧入されることで、同図に示す形状に弾性変形する。ハウジング１７は、軸受外輪１８と共に、固定側外方部材１２を構成する。
このように、円筒状突出部３ｅに膨出部３ｆを設けた場合、シール部材３とハウジング１７の内径面とが押しつけ状態に密着するため、ハウジング１７とシール部材３との接触面から第２のシール板２の外径部に泥水等が浸入することが防止される。
【００２４】
図７は、この密封装置を応用した車軸軸受装置の断面図である。車軸軸受２０の内輪２１はハブ輪２５の一部として設けられ、外輪２２は、外周にフランジ２２ａを有していて、このフランジ２２ａでナックル等からなるハウジング２６に取付けられる。この発明の密封装置Ａは、車軸軸受２０の両端のうち、車軸２７の中央側の端部で、その回転側内方部材である内輪２１と、固定側外方部材である外輪２２の間に配置される。密封装置Ａは、図２または図４に示したいずれの構成のものであっても良い。
【００２５】
【発明の効果】
この発明の密封装置は、第１のシール板の立板部を平坦なものとし、第２のシール板に接着されたエラストマは、第２のシール板の円筒部の内径面の端部から端面、および前記円筒部の外径面の端部にわたって覆っていて、さらにこのエラストマは、上記第２のシール板の円筒部の外径面の端部を覆いかつ外径側へ僅かに膨出する膨出部を有し、この膨出部は、第２のシール板の円筒部よりも大径に形成されて上記固定側外方部材の、上記第２のシール板が嵌合した円筒面状の内径面に押し付け状態に密着し、且つ上記第２のシール板の円筒部は、上記膨出部よりも軸方向内方側において上記固定側外方部材の円筒面状の内径面に圧入状態に嵌合し、上記磁性体粉を混入させたエラストマは、上記第１のシール板の立板部における、外方側面から先端面、および内方側面先端までを覆う先端覆い部を有し、この先端覆い部と第２のシール板のエラストマとの間に径方向隙間を形成したため、シール性を低下させることなく、また幅寸法を大きくすることなく、エンコーダ格子の必要な磁束密度が得られる。第２のシール板の円筒部の外径面の端部を覆いかつ外径側へ僅かに膨出する膨出部を有するため、第２のシール板と固定側外方部材の嵌合面のシール性が高められる。
第１のシール板をフェライト系のステンレス鋼板とした場合は、磁束密度の強化の面で優れる。
第２のシール板にシール部材を加硫接着し、このシール部材に、２枚のサイドリップと、先端に向かう程軸方向内方に傾斜した１枚のラジアルリップとを設けた場合は、耐泥水性が向上する。
磁極ピッチＰと磁性体混入エラストマの肉厚ｔ１との比、およびこの肉厚ｔ１と第１のシール板の板厚ｔ２との比、およびこれらの厚さの和（ｔ１＋ｔ２）と磁極ピッチＰとの比をそれぞれ一定値に規定しても良い。この場合、磁束密度を高めるために最適な関係となり、限られた幅寸法，直径寸法内でエンコーダ格子の必要な磁束密度を確保することができる。
この発明の上記構成の密封装置において、上記肉厚ｔ１を磁極ピッチＰで除した値が０．２以上０．６以下、上記肉厚ｔ１と板厚ｔ２との和を、磁極ピッチＰで除した値が０．２以上１．０以下、および上記肉厚ｔ１を板厚ｔ２で除した値が１．０以上２．０以下の関係を満たすように設定されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）はこの発明の参考提案例にかかる密封装置の断面図、（Ｂ）はそのエンコーダ格子となるエラストマの部分正面図、（Ｃ）は第１のシール板の部分断面図である。
【図２】  この発明の実施形態にかかる密封装置の部分断面図である。
【図３】  この発明の他の参考提案例にかかる密封装置の部分断面図である。
【図４】この発明のさらに他の実施形態にかかる密封装置の部分断面図である。
【図５】  この発明さらに他の参考提案例にかかる密封装置の部分断面図である。
【図６】  この発明のさらに他の参考提案例にかかる密封装置の部分断面図である。
【図７】この発明の密封装置を応用した車軸軸受装置の断面図である。
【図８】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…第１のシール板
２…第２のシール板
１ａ，２ａ…立板部
１ｂ，２ｂ…円筒部
３…シール部材
３ａ…サイドリップ
３ｂ…ラジアルリップ
３ｂ′…サイドリップ
３ｃ…ラジアルリップ
３ｄ…膨出部
４…芯金付き弾性シール
５…エラストマ
１１…回転側内方部材
１２…固定側外方部材
１３…ラビリンスシール
【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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