(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気式エンコーダの筐体と、
前記筐体内に配置される回転体と、
前記回転体に固定される永久磁石と、
前記筐体内に配置され、内部に形成された空間内に前記永久磁石を収納する固定体と、
前記永久磁石と空隙を介して対向して前記固定体に取り付けられる磁界検出素子と、
前記磁界検出素子の信号を外部に取り出すための配線板と、
前記配線板を押圧する蓋と
を備え、
前記固定体には、前記磁界検出素子からの信号を取り出す配線パターン及び電極部を設け、
前記固定体と前記配線板との間に、前記蓋の押圧による加圧部分のみが導通状態となる異方導電性ゴムを介在させた、磁気式エンコーダ。
【請求項２】
前記配線板には、前記配線板から前記信号を取り出すためのケーブルが接続されている、請求項１記載の磁気式エンコーダ。
【請求項３】
前記固定体は、樹脂系またはセラミック系の基板に導体パターンが形成された、請求項１又は２記載の磁気式エンコーダ。
【請求項４】
前記固定体は、前記異方導電性ゴムと対向する面の電極部に突起を有する、請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気式エンコーダ。
【請求項５】
前記配線板は、樹脂系プリント配線板またはフレキシブルプリント基板である、請求項１〜４のいずれか１項記載の磁気式エンコーダ。
【請求項６】
前記配線板は、前記異方導電性ゴムと対向する面の電極部に突起を有する、請求項１〜５のいずれか１記載の磁気式エンコーダ。
【請求項７】
前記異方導電性ゴムは、異方導電性ゴムの中央部に前記永久磁石を配置するための空隙を設けている、請求項１〜６のいずれか１記載の磁気式エンコーダ。
【請求項８】
前記配線板と前記筐体との間の電気的絶縁のための絶縁体を前記配線板と前記筐体との間に挟む、請求項１〜７のいずれか１記載の磁気式エンコーダ。
【請求項９】
前記固定体は、前記磁界検出素子が予め位置決め実装された状態で前記筐体に組み込まれている、請求項１〜８のいずれか１記載の磁気式エンコーダ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の磁気式エンコーダを搭載した、電動機。
【請求項１１】
前記磁気式エンコーダの筐体と前記電動機の筐体とを共用させた、請求項１０記載の電動機。
【請求項１２】
磁気式エンコーダの筐体と、
前記筐体内に配置される回転体と、
前記回転体に固定される永久磁石と、
前記筐体内に配置され、内部に形成された空間内に前記永久磁石を収納する固定体と、
前記永久磁石と空隙を介して対向して前記固定体に取り付けられる磁界検出素子と、
前記磁界検出素子の信号を外部に取り出すための配線板と、
前記配線板を押圧する蓋と、
を備える磁気式エンコーダを結線する際に、
前記固定体には、前記磁界検出素子からの信号を取り出す配線パターンと電極部を設け、かつ前記磁界検出素子を予め取り付けておき、
前記配線板には、前記配線板から前記信号を取り出すためのケーブルを予め接続しておき、
前記固定体、前記異方導電性ゴム、前記配線板の順でこれらを前記筐体内に落とし込み、
前記蓋で前記筐体の側面を蓋することで前記配線板が押圧されて、前記配線板と前記固定体との間に介在する異方導電ゴムの加圧部分が導通状態となる、磁気式エンコーダの結線方法。
【請求項１３】
前記固定体、前記異方導電性ゴム、前記配線板の順でこれらを前記筐体内に落とし込む際に、前記配線板を落とし込んだ後に、前記配線板と前記筐体との間を絶縁する電気的絶縁体を前記筐体内に落し込み、
その後、前記蓋で前記筐体の側面を蓋することで前記配線板が押圧される、請求項１２記載の磁気式エンコーダの結線方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，電動機などの回転体の回転位置や回転速度を検出する磁気式エンコーダ及びその磁気式エンコーダを搭載した電動機と、その結線方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下に、従来の磁気式エンコーダについて図に基づいて説明する。
図５は、磁気式エンコーダの概念的構造を示すものである。また、図６および図７は具体的に製作する場合の例であり、それぞれ（ａ）に構造例、（ｂ）にその組立フローチャートを示している。図中のフローチャートは、磁気式エンコーダの組立工程と、組立工程と分離しあらかじめ別工程できる組立工程をサブ工程として示している。
各図において、１０は回転体、２０は永久磁石、３０は固定体、３１（図７）は磁界検出素子を実装するフレキシブルプリント基板、３２（図７）はあらかじめ磁界検出素子を固定するための固定体、３３（図７）はフレーム、３４（図７）はプリント基板、４０は磁界検出素子、５０（図６）はリード線、６０（図６、７）は信号処理回路である。
【０００３】
磁気式エンコーダの概念的構造は、図５に示すように回転体１０に固定された永久磁石２０と、永久磁石２０に空隙を介して対向しリング状の固定体３０に取り付けられた磁界検出素子４０と、図示しない信号処理回路とを備え、永久磁石２０は円板状に形成され、かつ回転体１０の軸と垂直方向の一方向に磁化され、磁界検出素子４０は永久磁石２０の外周側に空隙を介して配置された構造をしている（例えば、特許文献１参照）。
この磁気式エンコーダは、特に小形である場合において、図６および図７に示すように、磁界検出素子４０は極めて小形のものを使用する必要があり、例えば、１．５ｍｍ×１．５ｍｍ×０．５ｍｍ程度の立法体の形状をしているものを使用している。このような磁気式エンコーダは、小形であるため、磁界検出素子４０を固定体３０に固定するためには、図６に示すように、接着による方法が一般的である。また、図６ではリード線５０により磁界検出素子４０と、磁界検出素子４０からの信号を処理する信号処理回路６０を配線している。リード線５０は、一般的にはケーブルに置き換えられる場合もあるが、磁界検出素子４０と信号処理回路６０にはんだ付、もしくは信号処理回路部に実装された図示しないコネクタなどを介して接続される。
図６（ａ）に示した磁気式エンコーダは、図６（ｂ）のフローチャートに沿って組み立てることができる。
（１）まず、磁界検出素子４０を固定体３０に位置決めする。
（２）次に、磁界検出素子４０を固定体３０に接着する。このとき、上記（１）による磁界検出素子４０の位置決めをしながら接着する必要がある。
（３）次に、固定体３０に接着された磁界検出素子４０に配線するため、リード線５０をはんだ付する。
（４）次に、リード線を整えて信号処理回路６０にはんだ付などで接続する。
（５）さらに実際には、信号処理回路は図示しない上位装置である制御装置へ接続する必要があり、信号処理回路６０と図示しない制御装置とは、ケーブルなどにより接続されるため、信号処理回路と制御装置を接続するためのケーブル等を接続する工程が加わることになる。
【０００４】
図７（ａ）に示した磁気式エンコーダは、磁界検出素子４０の位置決め精度の向上のためフレキシブルプリント基板を利用する。あらかじめ磁界検出素子４０を、図７（ｃ）に示す円形状の中央部３１ａと磁界検出素子４０を実装する固定部３１ｂと前記中央部３１ａと前記固定部３１ｂとを連結する連結部３１ｃからなる十文字状のフレキシブルプリント基板３１に実装した後、磁界検出素子４０を固定するための固定部を形成してある固定体３２に、フレキシブルプリント基板３１を湾曲させて、接着剤により固定する構造のものもある（例えば、特許文献２参照）。この場合、フレキシブルプリント基板３１と信号処理回路６０が実装されたプリント基板３４がはんだ付されている。実際には、信号処理回路は、前述した通り制御装置と接続する必要があり、図示しないフレキシブルプリント基板の延長部もしくはケーブルを用いて、制御装置と信号処理回路は接続されるため、信号処理回路と制御装置を接続するためのケーブル等を接続する工程が加わることになる。
図７（ａ）に示した磁気式エンコーダは、図７（ｂ）のフローチャートに沿って、組み立てることができる。
（１）まず、磁界検出素子４０をあらかじめフレキシブルプリント基板３１に実装しておく。
（２）次に、磁界検出素子４０の固定体３２への位置決めをある程度行っておく。
（３）磁界検出素子４０が実装されたフレキシブルプリント基板３１を湾曲させ、固定体３２に接着する。このとき、上記（２）で予めある程度行われた磁界検出素子４０の位置決めについて各素子ごとに固定するため微調整が行われる。
ここまでの工程は、図７（ｂ）に示したように、磁気式エンコーダの組立工程以外のサブ工程で行うことが可能である。
（４）次に、磁界検出素子４０が固定された固定体３２をエンコーダフレーム３３へ接着する。
（５）さらに、信号処理回路６０が実装されたプリント基板３４が固定体３２とはんだ付される。
（６）最後に、制御装置との接続のため前記プリント基板３４に図示しないケーブルをコネクタもしくははんだ付により接続する。
【特許文献１】国際公開第９９／１３２９６号パンフレット（第１−７頁，図１）
【特許文献２】特開平１１―２３７２５７号公報（第１−４頁，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の磁気式エンコーダの構造では、磁界検出素子を接着する際に位置ずれなどが発生しやすく、また、接着後の微調整が難しいため、品質を安定させるために多くの時間を要するという問題があった。さらに、信号処理回路と制御装置との接続のために必要なケーブルは、磁界検出素子を位置決めした後にはんだ付などの作業で行われ、磁気式エンコーダの組立工程中に、磁界検出素子の位置決め、接着、はんだ付など、種類の異なる工程が存在するため、工程が複雑になるという問題もあった。
磁界検出素子の位置決め精度向上のためフレキシブルプリント基板などを用いた構造の場合、磁界検出素子の位置決めは大幅に改善さるが、フレキシブルプリント基板を固定体へ接着する際の位置決めで、やはり位置ずれが生じやすい。また、位置決め後に、固定体をフレームへ接着する工程や、信号処理回路やケーブルとのはんだ付の作業があり、組立工程が複雑になる部分については改善されていない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、磁気式エンコーダの組立工程を簡略化すると同時に、磁界検出素子の位置決め精度を確保できる磁気式エンコーダとこれを用いた電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するため、請求項１記載の磁気式エンコーダの発明は、磁気式エンコーダの筐体と、前記筐体内に配置される回転体と、前記回転体に固定される永久磁石と、前記筐体内に配置され、内部に形成された空間内に前記永久磁石を収納する固定体と、前記永久磁石と空隙を介して対向して前記固定体に取り付けられる磁界検出素子と、前記磁界検出素子の信号を外部に取り出すための配線板と、前記配線板を押圧する蓋とを備えた磁気式エンコーダであって、前記固定体には前記磁界検出素子からの信号を取り出す配線パターンと電極部を設け、前記固定体と前記配線板との間に、加圧部分のみが導通状態となる異方導電性ゴムを介在させたことを特徴としている。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記配線板に、前記配線板から前記信号を取り出すためのケーブルが接続されていることを特徴としている。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記固定体が樹脂系またはセラミック系の基板に導体パターンが形成されたことを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記固定体が、前記異方導電性ゴムと対向する面の電極部に突起を有することを特徴としている。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記配線板が樹脂系プリント配線板、またはフレキシブルプリント基板であることを特徴
としている。
請求項６記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記配線板が前記異方導電性ゴムと対向する面の電極部に突起を有することを特徴としている。
請求項７記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記異方導電性ゴムが異方導電性ゴムの中央部に前記永久磁石を配置するための空隙を設けていることを特徴としている。
請求項８記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記配線板と前記筐体との間の電気的絶縁のための絶縁体を前記配線板と前記筐体の間に挟むことを特徴としている。
請求項９記載の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダにおいて、前記固定体が前記磁界検出素子を予め位置決め実装した状態で前記筐体に組み込まれていることを特徴としている。
請求項１０記載の電動機の発明は、請求項１記載の磁気式エンコーダを搭載したことを特徴としている。
請求項１１記載の電動機の発明は、請求項１０記載の電動機において、前記磁気式エンコーダの筐体と前記電動機の筐体とを共用させたことを特徴としている。
【０００７】
請求項１２記載の磁気式エンコーダの結線方法の発明は、磁気式エンコーダの筐体と、前記筐体内に配置される回転体と、前記回転体に固定される永久磁石と、前記筐体内に配置され、内部に形成された空間内に前記永久磁石を収納する固定体と、前記永久磁石と空隙を介して対向して前記固定体に取り付けられる磁界検出素子と、前記磁界検出素子の信号を外部に取り出すための配線板と、前記配線板を押圧する蓋とを備えた磁気式エンコーダの結線方法であって、前記固定体には前記磁界検出素子からの信号を取り出す配線パターンと電極部を設け、かつ前記磁界検出素子を予め取り付けておき、前記配線板には、前記配線板から前記信号を取り出すためのケーブルを予め接続しておき、前記固定体、前記異方導電性ゴム、前記配線板の順でこれらを前記筐体内に落とし込み、最後に、前記蓋で前記筐体の側面を蓋することで前記配線板が押圧されて、前記配線板と前記固定体との間に介在する異方導電ゴムの加圧部分が導通状態となることを特徴としている。
請求項１３記載の磁気式エンコーダの結線方法の発明は、磁気式エンコーダの筐体と、前記筐体内に配置される回転体と、前記回転体に固定される永久磁石と、前記筐体内に配置され、内部に形成された空間内に前記永久磁石を収納する固定体と、前記永久磁石と空隙を介して対向して前記固定体に取り付けられる磁界検出素子と、前記磁界検出素子の信号を外部に取り出すための配線板と、前記配線板を押圧する蓋と、前記配線板と前記筐体との間に設けられる電気的絶縁体と、を備えた磁気式エンコーダの結線方法であって、前記固定体には前記磁界検出素子からの信号を取り出す配線パターンと電極部を設け、かつ前記磁界検出素子を予め取り付けておき、前記配線板には、前記配線板から前記信号を取り出すためのケーブルを予め接続しておき、前記固定体、前記異方導電性ゴム、前記配線板、前記電気的絶縁体の順でこれらを前記筐体内に落とし込み、最後に、前記蓋で前記筐体の側面を蓋することで前記配線板が押圧されて、前記配線板と前記固定体との間に介在する異方導電ゴムの加圧部分が導通状態となることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１から９記載の発明によると、磁界検出素子の高精度の位置決めが容易に行え、しかも、磁気式エンコーダの組立は、加圧部分が導通状態となる異方導電ゴムを用いることで、接着、はんだ付の工程がなくなるため大幅に簡略化される。従って、簡単な工程で品質の良い磁気式エンコーダが実現できる。
また、請求項１０および１１記載の発明によると、組立工程が大幅に簡略化された磁気式エンコーダを電動機に搭載することで、電動機の組立工程も簡略化できる。
請求項１２および１３記載の発明によると、固定体、異方導電性ゴム、配線板、（請求項１３ではさらに電気的絶縁体）の順でこれらを筐体内に落とし込み、最後に、蓋で筐体の側面を蓋するだけで、接着、はんだ付の工程がなくなるため大幅に簡略化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る磁気式エンコーダを搭載した電動機を示す図で、（ａ）はその断面模式図、（ｂ）は磁気式エンコーダ部を構成する構成要素の固定体の拡大図、（ｃ）は配線板の拡大図を示す。
本発明の構成要素が従来技術と同じものについては、同一符号を付してその重複する説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図１において、１は磁気式エンコーダ付電動機、３５は磁界検出素子を固定しかつ配線パターンと電極部が施されている固定体。３６は電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体、３７は電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体の一部である蓋、７０は配線済み固定体３５と電気的に接続するための導電性突起７１を有し、あらかじめ別の工程でケーブル７２が接続された配線板、７１はその導電性突起、７２はケーブル、８０は加圧された箇所のみが絶縁状態から導電状態に変わる異方導電性ゴム、９０は固定子、９１は回転子である。
本発明が特許文献１、２記載の発明と異なる部分は、
（１）固定体３５にあらかじめ位置決めした状態で磁界検出素子４０が実装されていること、
（２）固定体３５が磁界検出素子４０からの信号を取り出す配線パターン３５１と電極部３５２を有していること、
（３）磁気式エンコーダが磁界検出素子４０からの信号を外部のケーブル７２に導くための配線板７０を備え、配線板７０には固定体３５と電気的に接続するための導電性突起７１が形成され、さらに、あらかじめケーブル７２が接続されていること、
（４）固定体３５と配線板７０との間に、加圧部分のみが導通状態となる異方導電性ゴム８０を介在させたこと、
（５）電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体３６を利用して、磁界検出素子４０を固定した固定体３５とあらかじめケーブル７２が接続された配線板７０とを順に筐体中に落とし込み、最後に蓋３７をするだけで組立工程が完了することである。
【００１１】
なお、磁界検出素子４０が固定された固定体３５の形状は、磁界検出素子４０と永久磁石２０とが所定の位置関係に配置できれば、どのような形状を用いてもよく、図１（ｂ）では四角形の例を示しており、これは樹脂系プリント配線板、もしくはセラミック基板で構成することができる。
また、あらかじめケーブル７２が接続された配線板７０にも図示のように導電性突起７１を形成しておくと、異方導電性ゴム８０との接触時に大きく加圧されるので好ましい。なお、導電性突起７１は固定体３５の側に設けてもよい。
また、配線板７０は、樹脂系プリント配線板、もしくはフレキシブルプリント配線板で構成できる。
異方導電性ゴム８０の形状は、中央に永久磁石２０を配置でき、固定体３５と配線板７０の電極を接続できる形状であれば、どのような形状でも構わない。
また、図１中には信号処理回路を記載していないが、必要であれば、信号処理回路を配線板７０へ搭載することは可能である。
【００１２】
図２は図１に示す磁気式エンコーダの組立フローチャートである。
次に、組立工程について、図２に示したフローチャートに沿って説明する。
（１）まず、あらかじめ、サブ工程として磁界検出素子４０を固定体３５に実装しておく。この実装時にすべての磁界検出素子４０の位置決めが同時に可能である。
（２）同じく、あらかじめ、サブ工程としてケーブル７２を配線板７０へ接続する。
（３）次に、組み立て工程に移る。磁界検出素子４０が実装された固定体３５を電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体３６中へ落とし込む。
（４）次に、異方導電性ゴム８０を筐体３６へ落とし込む。
（５）次に、あらかじめケーブル７２が接続された配線板７０を筐体３６へ落とし込む。つまり、筐体中には、電動機に近い方から固定体３５、異方導電性ゴム８０、配線板７０の順に重ねられる。
（６）最後に、蓋３７をし、異方導電性ゴム８０を圧縮する。
以上で、磁界検出素子４０を固定した固定体３５とあらかじめケーブル７２が接続された配線板７０が異方導電性ゴム８０の圧縮により圧縮部分のみが導電状態となるため電気的に接続される。
これにより、磁界検出素子の位置精度は、磁界検出素子の配線板への実装精度のみで決まるため位置決めのばらつきを低減できる。
また、組立はフローチャートに示した順に各構成要素を重ねて、最後に、蓋をするだけでよいため、工程が大幅に簡略化できる。
【実施例２】
【００１３】
次に、本発明の実施例２について説明する。
図３は本発明の実施例２に係る磁気式エンコーダ付電動機の断面模式図で、図１と同じ符号は同じ機能をする部品であるので、重複説明は省略する。
実施例２が実施例１と異なる点は、電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体の一部である蓋３７とあらかじめケーブル７２が接続された配線板７０との間を電気的に絶縁する必要がある場合に蓋３７と配線板７０との間に絶縁体８１を挟み込んだ点である。
図４は図３に示す磁気式エンコーダの組立フローチャートである。
次に、この組立工程について、図４に示したフローチャートに沿って説明する。
（１）まず、あらかじめ、サブ工程として磁界検出素子４０を固定体３５に実装しておく。この実装時にすべての磁界検出素子４０の位置決めが同時に可能である。
（２）同じく、あらかじめ、サブ工程としてケーブル７２を配線板７０へ接続する。
（３）次に、組み立て工程に移る。磁界検出素子４０が実装された固定体３５を電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体３６中へ落とし込む。
（４）次に、異方導電性ゴム８０を筐体３６へに落とし込む。
（５）次に、あらかじめケーブル７２が接続された配線板７０を回転体筐体３６へ落とし込む。
（５ａ）次に、実施例２に係る絶縁体８１を回転体筐体３６へ落とし込む。
これによって、回転体筐体３６には、電動機に近い方から磁界検出素子４０が実装された固定体３５、異方導電性ゴム８０、あらかじめケーブル７２が接続された配線板７０、絶縁体８１の順に重ねられる。
（６）最後に、蓋３７をし、異方導電性ゴム８０を圧縮する。
このように、あらかじめケーブル７２が接続された配線板７０を電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体へ落とし込んだ後、絶縁体８１を同様に落とし込み、最後に蓋３７をする。つまり、絶縁体８１を落とし込む工程が加わっている。
このようにすることで、電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体の一部である蓋３７と配線板７０との間の電気的絶縁が簡単にでき、かつ、磁界検出素子４０の位置精度が磁界検出素子４０の配線板への実装精度のみで決まるため位置決めのばらつきを低減でき、また、組立は各構成要素を重ねて、最後に、蓋をするだけでよいため、工程が大幅に簡略化できる。
【実施例３】
【００１４】
次に、本発明の実施例３について説明する。
図３は本発明の実施例３に係る磁気式エンコーダ付電動機の断面模式図でもある。実施例３は図１の磁気式エンコーダの筐体３６と電動機の筐体３６とを共用させて、共用の筐体３６Ｇとした点が特徴である。
このようにすることで、電動機と磁気式エンコーダのそれぞれの筐体の材料の一部および部品を省略することができ、両者を結合させる工程が省け、かつ構造が簡潔・堅固になり、また、省資源・省エネに大幅に寄与することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１に係る磁気式エンコーダ付電動機の断面模式図である。
【図２】図１に示す磁気式エンコーダの組立フローチャートである。
【図３】本発明の実施例２および３に係る磁気式エンコーダの断面模式図である。
【図４】図３に示す磁気式エンコーダの組立フローチャートである。
【図５】従来のエンコーダの概念的構造図である。
【図６】従来の磁気式エンコーダ装置の構成例を示す図である。
【図７】従来の磁気式エンコーダとその製造方法の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    磁気式エンコーダ付電動機
１０  回転体
２０  永久磁石
３５  配線パターンと電極部が施された固定体
３５１  配線パターン
３５２  電極部
３６  電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体
３６Ｇ  電動機および磁気式エンコーダの共用筐体
３７  電動機もしくは磁気式エンコーダの筐体の一部である蓋
４０  磁界検出素子
７０  あらかじめケーブルが接続された配線板
７１  導電性突起
７２  ケーブル
８０  異方導電性ゴム
８１  絶縁体
９０  固定子
９１  回転子
【図１】
0004918906.tif 000002
【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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