(57)【要約】【課題】組付けが容易で磁気特性悪化及び磁気抵抗増加の少ない固定子コアを有する回転電機の固定子及び回転電機を提供すること。【解決手段】コア片部材３２aが複数積層された分割コア３２が、周方向の全周にわたって配設されてなり、周方向に複数のスロット３１を区画した固定子コア３０と、スロット３１に巻装されたコイル４と、を備えた回転電機の固定子３において、少なくとも一つの分割コア３２は、固定子コア３０を形成したときに隣接した分割コア３２と重なり合う重なり部３２１cを持ち、分割コア３２を構成する少なくとも一つのコア片部材３２aの重なり部３２１cは、その先端部３２１c’の厚さが基端部の厚さよりも薄く形成されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア片部材が複数積層された分割コアが、周方向の全周にわたって配設されてなり、周方向に複数のスロットを区画した固定子コアと、
前記スロットに組み付けられたコイルと、
を備えた回転電機の固定子において、
少なくとも一つの前記分割コアは、前記固定子コアを形成したときに隣接した前記分割コアと重なり合う重なり部を持ち、
前記分割コアを構成する少なくとも一つの前記コア片部材の前記重なり部は、その先端部の厚さが基端部の厚さよりも薄く形成されていることを特徴とする回転電機の固定子。
【請求項２】
前記コア片部材の前記重なり部の前記先端部は、前記固定子コアを形成する時に重なり始めの端部である請求項１記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記コア片部材は、
前記固定子コアを形成したときに周方向に形成されるコアバックを形成するコアバック部と、
前記コアバック部から径方向に突出して形成され、前記スロットの少なくとも一部を区画するティース部と、
を備え、
前記重なり部は、前記コアバック部の外径側に形成されている請求項１〜２のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記コア片部材は、一枚の金属板または積層した二枚以上の金属板よりなる請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記コイルは、複数の各相巻線が、前記固定子コアの周方向で波状をなすように巻回されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機の固定子の内周側又は外周側に、周方向に異なる磁極を形成している回転子を備えたことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の固定子及び回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される回転電機においては、搭載するためのスペースが小さくなる一方で、車両負荷の増大による発電出力の向上が求められている。特に、回転電機の小型高出力化のためには、各相巻線の巻線抵抗値の低減、固定子の磁気抵抗の低減を図る必要があった。
【０００３】
従来は、図１７及び図１８に示すように、複数のコア片部材３２aを積層させた分割コア３２を周方向に結合させて輪状に構成する固定子コア３０において、コア片部材３２aを表−裏−表−裏と（表面と裏面が向き合うように）積層して各コア片部材３２aの端部が１枚おきに重合することにより、分割コア３２の両端部は、各端部が１枚おきに突出して凹凸部３２Aを形成している（例えば、特許文献１参照。）。図１９に模式的に示すように、この分割コア３２同士を周方向に連結する（矢印方向に移動させる）と、コア片部材３２aの厚さのばらつき等により凸部が引っかかり重合させて組付けることができないことがあった。
【０００４】
最近、図２０及び図２１に示すように、コア片部材３２aの端部の板厚をプレスで薄くしたコア片部材３２aを積層して分割コア３２を作り、それを周方向に連結する固定子コア３０が公開された（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平７−２２２３８３号公報
【特許文献２】特開２００３−１６４０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の固定子コアでは、コア片部材の厚さのばらつきやコア片部材の変形等により分割コアを周方向に連結して組み付けることができないことがあった。また、コア片部材の端部の板厚を薄くした固定子コアは、組み付けることはできるが、プレスによる薄板化のための磁気特性悪化（鉄損増加）と軸方向ギャップδ（図２１参照。）による磁気抵抗増加の問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の固定子コアの問題に鑑みてなされたものであり、組付けが容易で磁気特性悪化及び磁気抵抗増加の少ない固定子コアを有する回転電機の固定子及び回転電機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明の固定子は、コア片部材が複数積層された分割コアが、周方向の全周にわたって配設されてなり、周方向に複数のスロットを区画した固定子コアと、前記スロットに組み付けられたコイルと、を備えた回転電機の固定子において、少なくとも一つの前記分割コアは、前記固定子コアを形成したときに隣接した前記分割コアと重なり合う重なり部を持ち、前記分割コアを構成する少なくとも一つの前記コア片部材の前記重なり部は、その先端部の厚さが基端部の厚さよりも薄く形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、上記の固定子コアにおいて、前記コア片部材の前記重なり部の前記先端部は、前記固定子コアを形成する時に重なり始めの端部であるとよい。
【０００９】
また、上記の固定子コアにおいて、前記コア片部材は、前記固定子コアを形成したときに周方向に形成されるコアバックを形成するコアバック部と、前記コアバック部から径方向に突出して形成され、前記スロットの少なくとも一部を区画するティース部と、を備え、前記重なり部は、前記コアバック部の外径側に形成されているとよい。
【００１０】
また、上記の固定子コアにおいて、前記コア片部材は、一枚の金属板または積層した二枚以上の金属板よりなるとよい。
【００１１】
また、上記固定子において、前記コイルは、複数の各相巻線が、前記固定子コアの周方向で波状をなすように巻回されてなるとよい。
【００１２】
また、課題を解決するためになされた本発明の回転電機は、上記の回転電機の固定子を用いてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分割コアは、固定子コアを形成したときに隣接した分割コアと重なり合う重なり部を持ち、分割コアを構成する少なくとも一つのコア片部材の重なり部は、その先端部の厚さが基端部の厚さよりも薄く形成されているので、分割コアの周方向への組付けの際、コア片部材の端部同士が引っかかることが無く組み付けが容易である。
【００１４】
また、コア片部材の重なり部の先端部は、固定子コアを形成する時に重なり始めの端部であり、この端部は磁気密度が低いので、磁気特性の悪化及び磁気抵抗の増加による回転電機の性能低下を抑えることができる。
【００１５】
また、コア片部材の重なり部は、コアバック部の最も外径側に形成されている。通常、円環状のコアバック部を周方向に磁束が流れるが、円環形状においてはその内径側の周長が最も短いため、磁気抵抗が最も低く磁束が通り易い。したがって、内径側に磁気特性の悪化があると最も回転電機の特性の低下が著しい。つまり、前記コア片部材の重なり部を外径側に設定することで磁気特性の悪化及び磁気抵抗の増加による回転電機の性能低下をより一層抑えることができる。
【００１６】
また、コア片部材は、一枚の金属板または積層した二枚以上の金属板よりなるので、重なり部の先端部の厚さを基端部よりプレス等で容易に薄くすることができる。
【００１７】
また、コイルは、複数の各相巻線が、固定子コアの周方向で波状をなすように巻回されているので、波状をなすように巻回された各相巻線の間にコイルの外周から分割コアのティースを挿入することで、固定子を組み付けることができる。
【００１８】
本発明の回転電機は、上記の効果を持つ固定子を用いてなるものであり、上記の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最良の形態の回転電機の固定子及び回転電機を図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明に係る回転電機１は、図１に示すように、略有底筒状の一対のハウジング部材１００、１０１とが開口部同士で接合されてなるハウジング１０と、ハウジング１０に軸受け１１０、１１１を介して回転自在に支承される回転軸２０に固定された回転子２と、ハウジング１０の内部で回転子２を包囲する位置でハウジング１０に固定された固定子３と、を備えている。
【００２１】
回転子２は、永久磁石により周方向に交互に異なる磁極を、固定子３の内周側と向き合う外周側に複数形成している。回転子２の磁極の数は、回転電機により異なるため限定されるものではない。本形態の回転電機では、８極（Ｎ極：４、Ｓ極：４）の回転子が用いられている。
【００２２】
固定子３は、図２に示すように、固定子コア３０と、複数の各相巻線から形成される三相のコイル４と、固定子コア３０とコイル４との間に配された絶縁紙５と、を備えた構成を有している。
【００２３】
固定子コア３０は、図３に示すように、コア片部材が複数積層された分割コア３２を分割コア３２を構成するコア片部材の一部分が重なるように周方向に複数（本形態の固定子コアでは、２４個）連結したもので、内周に複数のスロット３１が形成された円環状をしている。固定子コア３０に形成されたスロット３１の数は、回転子２の磁極数に対し、コイル４の一相当たり２個の割合で形成されている。すなわち、８×３×２＝４８個のスロット３１が形成されている。
【００２４】
図４は、分割コア３２の正面視図、図５は図４のＡ矢視図である。分割コア３２は、後述する図６及び図７に示す電磁鋼板よりなるコア片部材３２aを図５aに示すように表−裏−表−裏・・・と（表面と裏面が向き合うように）紙面に垂直な方向で積層したものである。表−裏−表−裏・・・と積層すると、図５aに示すように、凹部３４が１枚おきにでき、この凹部３４に隣接する分割コアの先薄の重なり部３２１cが係合する。すなわち、表−裏−表−裏・・・と積層することで、隣接する分割コアとコア部材が１枚づつ重なり合う。なお、コア片部材３２ａは、図５ａに示したように一枚の鋼板で形成する形態だけでなく、複数枚の電磁鋼板の積層体としてもよい。つまり、鋼板を表−表−裏−裏−表−表−裏−裏・・・のように、２枚づつ同じ向きにして分割コア３２が形成されているときには、コア片部材３２ａは、同じ向きで重なった２枚の鋼板よりなる。さらに、図５bに示すように前半の半分を表−表−表・・・にし、後半の半分を裏−裏−裏・・・として鋼板を積層した構成としてもよい。このようにすることで、分割コア３２を分割コア３２を構成するコア片部材の重なり部３２１c（一部分）が重なるように周方向に連結して固定子コア３０に組み立てる際、重なり箇所が少ないので組み立て作業が容易になる。なお、コア片部材３２ａが３枚以上の鋼板が積層されてなるときに、積層方向の両端に位置する２枚の鋼板に挟まれた鋼板のそれぞれは、重なり部３２１ｃの先端部を成型しなくともよい。具体的には、図５bと同様にコア片部材３２ａが形成されている場合には、図５cに示すように、下から１枚目と１０枚目及び上から１枚目と１０枚目のコア片部材３２aが重なり部３２１cの基端部の厚さより薄い先端部（コーナ部）３２１c’を持ち、それ以外のコア片３２aは、重なり部３２１cの基端部の厚さと同じ厚さのコーナ部３２１cを持つものとしてもよい。この場合も重なり箇所が少ないので組み立て作業が容易である。
【００２５】
分割コア３２は、二つのティース３３と二つのティース３３で区画される一つのスロット３１を持つ。ティース３３は、固定子コア１０を形成したときに、隣接した分割コア３２のティース３３との間とも、スロット３１を区画する。
【００２６】
本実施形態のコア片部材３２aは、図６に示すように、厚さ０．３ｍｍの電磁鋼板からプレスで打ち抜かれたもので、固定子コア３０の外周の一部を成す円弧状外周辺３２１aと辺３２１aに対向する底辺３２１bとで構成される略平行四辺形状のコアバック部３２１及び底辺３２１bの両端部から所定の距離離れた底辺３２１bの２カ所から径方向に伸びる二つのティース部３２０を持つ。
【００２７】
図７は、図６の拡大Ｂ矢視図であるが、コアバック部３２１のティース部３２０から最も遠いコーナ部（重なり部の先端部）３２１c’は、図７aに示すように、先端部にかけて重なり部３２１cの基端部の厚さ（０．３ｍｍ）より厚さが漸減してテーパ状になっている。
【００２８】
コア片部材３２aが、図６に示すように、固定子コア３０の外周の一部を成す円弧状外周辺３２１aと辺３２１aに対向する底辺３２１bとで構成される略平行四辺形状のコアバック部３２１及び底辺３２１bの両端部から所定の距離離れた底辺３２１bの２カ所から径方向に伸びる二つのティース部３２０を持ち、コアバック部３２１のティース部３２０から最も遠いコーナ部３２１c’が、図７aに示すように、重なり部３２１cの基端部の厚さ（０．３ｍｍ）より薄くなっているので、分割コア３２は、図５aに示すように、周方向の両端部が先薄の凸部を成すコアバック部３２１と、コアバック部３２１と隣接するコアバック部３２１とで区画される開口部の幅が先広がりの凹部３４とを持っている。
【００２９】
コア片部材３２aのコーナ部（重なり部の先端部）３２１c’の形状は、図７aに示すテーパ状に限らず、例えば、図７bや図７cに示す形状でもよい。すなわち、図７bのコア片部材３２aは、表面及び裏面からステップ状に厚さが薄くなるコーナ部３２１c’を持っている。また、図７cのコア片部材３２aは、裏面から階段状に厚さが薄くなるコーナ部３２１c’を持っている。コーナ部（重なり部の先端部）３２１c’の形状は、図７に限定されず、例えば、図７aのテーパ状は、片面のみがテーパ状でもよい。
【００３０】
なお、例えば、図５cに示すように前半と後半で積層方向が変わる分割コア３２を構成するコア片部材３２aの場合は、下から１枚目と１０枚目及び上から１枚目と１０枚目のコア片部材３２aが図７aに示すように、重なり部３２１cの基端部より薄いコーナ部３２１c’を持ち、それ以外のコア片３２aは、図７dに示すように、コアバック部３２１と同じ厚さのコーナ部３２１c’を持つものとすることができる。このようにすることで、厚さを薄くするための加工による磁気特性低下を抑制することができる。
【００３１】
コイル４は、複数の巻線４０を所定の巻回方法で巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、図８に示したように、銅製の導体４１と、導体４１の外周を覆い導体４１を絶縁する内層４２０及び外層４２１からなる絶縁被膜４２とから形成されている。内層４２０及び外層４２１を合わせた絶縁被膜４２の厚みは、１００μｍ〜２００μｍの間に設定されている。
【００３２】
コイル４は、図９に示したように、それぞれ二本の三相巻線（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）により形成されている。
【００３３】
また、コイル４は、図１０に示したように、複数の巻線４０を所定の形状に巻回してなる。コイル４を構成する巻線４０は、固定子コア３０の内周側で周方向に沿って波巻きされた形状で成形されている。そして、固定子コア３０に形成されたスロット３１に収容される直線上のスロット収容部４４と、隣り合ったスロット収容部４４同士を接続するターン部４５と、を備えている。スロット収容部４４は、所定のスロット数（本形態の固定子では、３相×２個＝６個）ごとのスロット３１に収容されている。ターン部４５は、固定子コア３０の軸方向の端面から突出して形成されている（図２参照。）。
【００３４】
そして、コイル４は、複数の巻線４０を一方の端部が固定子コア３０の軸方向の端面から突出した状態で、周方向に沿って波状に巻装した状態で形成されている。コイル４の１相は、周方向に沿って波状に巻装された２本の巻線４０を他方の端部同士で溶接で接合して形成されている。２本の巻線４０は、同一スロット３１にスロット収容部４４が収容される。このとき、第一の巻線４０のスロット収容部４４と、第二の巻線４０のスロット収容部４４とは、スロット３１の深さ方向で交互にスロット収容部４４が位置するように設置されている。そして、２本の巻線４０a、４０bの接合部４５は、２本の巻線４０の巻装される方向が反転するスロット収容部４４よりなる折り返し部４６に形成されている。
【００３５】
コイル４は、図１１に展開図で示したように、互いに巻装方向が異なる二つの巻線部４０a、４０bを持つ成形体を各相（Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２）ごとに、６組用いて形成されている。二つの巻線部４０a、４０bのそれぞれは、中性点側の端部及び相端子側の端部とは反対の端部側が、スロット収容部４４（折り返し部４６）を介して接続されている。各相の巻線４０の結線方法は同様である。
【００３６】
コイル４は、図１１に示した展開成形体を形成し、この成形体を折り返し部４６が軸心側に位置するように所定の巻数（例えば、４回）に巻回して製造される。製造されたコイル４は、図１０に示したように、各相の巻線４０のスロット収容部４４が径方向に放射状に並んだ状態で形成されている。このとき、径方向に並んだスロット収容部４４は、コイル４の周方向で小間隔を隔てた状態で位置している。
【００３７】
次に、図４及び図５に示す分割コア３２を分割コア３２を構成するコア片部材３２aの重なり部３２１cが重なるように周方向に複数連結して図２に示す固定子３に組み付ける方法を説明する。
【００３８】
先ず、図４及び図５に示す分割コア３２を所定数（本形態の固定子では、２４個）と、図１０に示すコイル４を１個と、を準備する。次に、図１２（図１２は、簡単のために３個の分割コアの連結を模式的に示し、コイル４を省略している。）に示すように、図１２aの分離した状態から分割コア３２を図１０に示すコイル４の外周から径方向に図１０に示すコイル４の軸心（固定子コア３０の軸心Ｏ（図３参照。））に向けて矢印方向に移動させると、先ず図１２bに斜線で示すように、板厚の薄いコーナ部（重なり部の先端部）３２１ｃ’同士が重なり始める（左の分割コア３２の先薄の重なり部３２１cが右の分割コア３２の先太の凹部３４に挿入される（図５a参照。））。さらに、矢印方向に移動させると、図１２cのように重なり領域が増大し、最終的に図１２dに示すようにコアバック部３２１の半分が重なった状態になる。コア片部材３２aが、図６に示すように、固定子コア３０の外周の一部を成す円弧状外周辺３２１aと辺３２１aに対向する底辺３２１bとで構成される略平行四辺形状のコアバック部３２１及び底辺３２１bの両端部から所定の距離離れた底辺３２１bの２カ所から径方向に伸びる二つのティース部３２０を持つので、分割コア３２は、二つのティース３３で一つのスロット３１を区画すると共に、周方向で隣接する分割コア３２との間で一つのスロット３１を区画する。図１２cの状態から分割コア３２のティース３３が径方向に放射状に並んだコイル４のスロット収容部４４（図１０参照。）の間に挿入され始め、図１２（d）の状態でスロット３１にコイル４のスロット収容部４４が収容され、組付けが完了する。
【００３９】
図１２bのコーナ部３２１c’同士が重なり始めるとき、コーナ部（重なり部の先端部）３２１c’の厚さがコアバック部３２１の重なり部３２１cの基端部の厚さより薄くなっている（先薄の重なり部３２１cが先太の凹部３４に挿入される（図５a参照。））ので、左右のコーナ部３２１cが干渉して引っかかる（左の分割コア３２の先薄の重なり部３２１cが右の分割コア３２の先薄の重なり部３２１cに引っかかる（図５a参照。））こと無く滑らかに重なって行く。さらに、コアバック部３２１の重なり領域（斜線領域）が傾斜辺３２１dで区画されるので、重なる過程での干渉がない。その結果、組み付けが滑らか且つ容易で、組み付け不良がない。
【００４０】
また、組み付け終了した固定子３では、図１２dに示すように、コーナ部（重なり部の先端部）３２１c’が一つおきのスロット３１に対向する固定子コア３０の外周部に位置するので、コーナ部（重なり部の先端部）３２１c’の薄板化による固定子３への磁気特性の悪化及び磁気抵抗の増加の影響を最小限に抑えることができる。
【００４１】
コア片部材３２aは、図６に示す形状に限らず、例えば、図１３に示すように、傾斜辺３２１dの傾斜角を大きくすることで固定子コア３０に組み付けたときの重なり領域の面積を小さくすることができる。すなわち、傾斜辺３２１dの傾斜角を変えるだけで、磁気特性を制御することができる。
【００４２】
また、図１４に示す固定子コア３０を形成するコア片部材、分割コア３２でもよい。すなわち、コア片部材３２aのコアバック部３２１が、組み付け状況を示す図１５に示すようにクランク形状をしており、上縁部３２１dが重なる（図１４及び１５の斜線領域）。この変形態様のコア片部材３２aは、厚さが薄い重なり部の先端部３２１cを持つが、上記のコア片部材のような傾斜辺３２１dを持たない。したがって、図１５cに示すように組み付け過程で円内の部分が干渉する。よって、このような傾斜辺３２１dを持たないコア片部材の場合、干渉する円内の部位を面取りするか、組み付け途中で分割コアを回動させる必要がある。
【００４３】
また、図１６に示すようなコアバック部３２１の形状が異なっているものでもよい。すなわち、コアバック部３２１は、略四角形であり、固定子コア３０の外周の一部を成す円弧状辺３２１a側の一方のコーナ部（点線で示した三角形）が欠損し、他方のコーナ部に前記欠損コーナ部と同じ形状で先薄の重なり部３２１cを持っている。したがって、この変形形態のコア片部材３２aの場合、分割コア３２にした後、周方向に連結すると、隣接するコア片部材と重なり部３２１cで重なり、コアバック部３２１の側辺（傾斜角０度の傾斜辺）３２１dは隣接するコア片の側辺３２１dと当接することになる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】最良の形態の回転電機の断面図である。
【図２】最良の形態の回転電機の固定子の正面視（軸方向視）図である。
【図３】最良の形態の回転電機の固定子コアの正面視（軸方向視）図である。
【図４】最良の形態の回転電機の分割コアの正面視図である。
【図５】図４のＡ矢視図である。
【図６】図４及び図５に示す分割コアを構成するコア片部材の正面視図である。
【図７】図６のＢ矢視図である。
【図８】最良の形態の回転電機のコイルを構成する各相巻線の断面図である。
【図９】最良の形態の回転電機のコイルの結線を示す図である。
【図１０】最良の形態の回転電機のコイルの斜視図である。
【図１１】最良の形態の回転電機のコイルの展開図である。
【図１２】最良の形態の回転電機の固定子（コイル省略）を組み立てる方法を示す図である。
【図１３】変形形態の固定子コアの部分正面視図である。
【図１４】変形形態の固定子コアの部分正面視図である。
【図１５】図１４の固定子コアの組み立工程を示す図である。
【図１６】変形形態のコア片部材の正面視図である。
【図１７】従来の分割コアの斜視図である。
【図１８】従来の固定子コアの斜視図である。
【図１９】従来の分割コアの結合を示す構成図である。
【図２０】従来の他の固定子コアを示す斜視図である。
【図２１】図２０のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・・・・・・・・・・・回転電機
２・・・・・・・・・・・・・回転子
３・・・・・・・・・・・・・固定子
３０・・・・・・・・・・・固定子コア
３１・・・・・・・・・・・スロット
３２・・・・・・・・・・・分割コア
３２a・・・・・・・・・コア片部材
３２０・・・・・・・ティース部
３２１・・・・・・・コアバック部
３２１c・・・・・・重なり部
３２１c’・・・・・・先端部
４・・・・・・・・・・・・・コイル
【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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【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】
2009213310.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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