(57)【要約】【課題】構造の簡単なシングルローラタイプで、ローラがトラック溝に平行に転がり、かつ、接触面圧を減少させたトリポード型等速自在継手を提供する。【解決手段】トリポード型等速自在継手は、トラニオンジャーナル26の外周面28の母線を、トラニオンジャーナル26の中心線から遠方側にオフセットさせた位置に曲率中心をもった円弧とし、ローラ32の内周面形状をトラニオンジャーナル26の母線と同じ曲率半径の凸円弧面とし、トラニオンジャーナル26の外周面28とローラ32の内周面との間にそれらと同じ曲率をもつ鼓形のころ40が配列してある。ローラ32の外周面34と端面をテーパ面35で接続し、かつ、トラック溝14の内側継手部材の軸心側および外径側に、ローラ32が傾いたときテーパ面35を受け止めるガイド部15を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周の円周方向等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、円周方向等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルを有する内側継手部材と、各トラニオンジャーナルに回転自在に担持され前記トラック溝内に収容されたローラとを備え、トラニオンジャーナルの外周面の母線をトラニオンジャーナルの軸線から遠方側にオフセットさせた位置に曲率中心をもつ凸円弧形状とし、ローラの内周面の母線をトラニオンジャーナルの外周面の母線と同じ曲率半径の凸円弧形状とし、トラニオンジャーナルの外周面とローラの内周面との間にそれらと同じ曲率をもつ鼓形のころを配列してなり、
前記ローラの外周面と端面をテーパ面で接続し、かつ、前記トラック溝の前記内側継手部材の軸心側および外径側に、前記ローラが傾いたとき前記テーパ面を受け止めるガイド部を設けたトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
前記ローラの外周面の母線はローラ直径の１／２を越える曲率半径の円弧である請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
前記ローラの外周面の母線はローラ直径の１／２以下の曲率半径の円弧である請求項１のトリポード型等速自在継手。
【請求項４】
前記ローラの内周面の、少なくとも前記内側継手部材の軸心側の端部に、前記ころと干渉する当接面を設け、前記当接面がローラ軸線に垂直な平面に対してなす角度を１０°以上９０°以下とした請求項１、２または３のトリポード型等速自在継手。
【請求項５】
前記当接面の角度が１０°以上４０°である請求項４のトリポード型等速自在継手。
【請求項６】
前記トラニオンジャーナルの、軸線に垂直な投影が非真円であって、前記内側継手部材の軸線と直交する方向の径φＤが最大で、前記内側継手部材の軸線と平行な方向の径φＣが最小で、組付けの際のころの内接円径をφｄとしたときφＣ＜φｄ＜φＤの関係が成立する請求項１から５のいずれか１項のトリポード型等速自在継手。
【請求項７】
前記径φＤの角度範囲の下限が９０°である請求項６のトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はトリポード型等速自在継手に関し、自動車や各種産業機械等の動力伝達装置に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
トリポード型等速自在継手の回転３次の誘起スラストに起因する車両のシャダーを解決するため、図１３および図１４に概略示すように、外ローラが外輪のトラック溝に平行に転がるようにしたダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手が知られている（たとえば特許文献１および特許文献２参照）。このタイプは、トラック溝の側壁に形成されるローラ案内面をゴシックアーチ形状とすることによりローラとの接触状態をアンギュラコンタクトとし、ローラの転がり方向をトラック溝に対して一直線に保つことでローラの転がり抵抗を減少させ、回転３次の誘起スラストが低減するように企図されている。
【特許文献１】特表平  ４−５０３５５４号公報
【特許文献２】特開平  ５−２１５１４１号公報
【特許文献３】特開２０００−７４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の技術は、ダブルローラであるため部品点数が多く、コストアップの原因となる。これを解決するため、図１５に示すように、シングルローラで、トラック溝に対して平行に転がるようにしたタイプが提案されている（特許文献３）。しかしながら、このタイプは、針状ころとトリポードの球面ジャーナルが点接触する構造であるため接触面圧が高く、低寿命が懸念される。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、述べたような従来のトリポード型等速自在継手の問題点を除去することにある。すなわち、構造の簡単なシングルローラタイプで、ローラがトラック溝に平行に転がり、かつ、接触面圧を減少させたトリポード型等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明のトリポード型等速自在継手は、内周の円周方向等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、円周方向等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルを有する内側継手部材と、各トラニオンジャーナルに回転自在に担持され前記トラック溝内に収容されたローラとを備え、トラニオンジャーナルの外周面の母線をトラニオンジャーナルの軸線から遠方側にオフセットさせた位置に曲率中心をもつ凸円弧形状とし、ローラの内周面の母線をトラニオンジャーナルの外周面の母線と同じ曲率半径の凸円弧形状とし、トラニオンジャーナルの外周面とローラの内周面との間にそれらと同じ曲率をもつ鼓形のころを配列してなり、前記ローラの外周面と端面をテーパ面で接続し、かつ、前記トラック溝の前記内側継手部材の軸心側および外径側に、前記ローラが傾いたとき前記テーパ面を受け止めるガイド部を設けたことを特徴とする。
このような構成を採用することにより、ローラの姿勢を安定させて転がり抵抗を減少させることができる。すなわち、ローラが外側継手部材の軸線に対して垂直な平面内で傾いたとき、ガイド部がテーパ面を受け止めてそれ以上のローラの傾きを阻止するため、外側継手部材の軸線に垂直な平面内でのローラの傾きを抑制することができる。また、外側継手部材の軸線およびトラニオンジャーナルの軸線を含む平面内でのローラの傾きに関しても、ローラのテーパ面と外側継手部材のガイド部が干渉してローラの傾きを制限する。
【０００６】
ローラの外周面の母線はローラ直径の１／２を越える曲率半径の円弧とすることができる（請求項２）。この場合、ローラの外周面は、曲率半径がローラ直径の１／２より大きい円弧を母線とする円環の一部である。このような構成を採用することにより、ローラの回転中心がローラ中心よりもトルク非負荷側に位置することとなり、ローラを外側継手部材の軸線に垂直な平面内で傾けようとする力が作用した場合、トルク負荷側のガイド部に対応する側のローラのテーパ面が先に接触し、トルク非負荷側ではローラとガイド部が接触することはない。このように、トルク非負荷側での接触が生じないため、ローラの転がり抵抗が減少する。
【０００７】
請求項３の発明はローラの外周面が、曲率半径がローラ直径の１／２以下の円弧を母線とする円環の一部であることを特徴とするものである。この場合、外側継手部材の軸線を含む平面内でのローラの傾きは、トルク負荷時には偶力が発生して自動的に修正される。
【０００８】
ローラの内周面の、少なくとも前記内側継手部材の軸心側の端部に、ころと干渉する当接面を設けてもよい（請求項４）。そうすることにより、内側継手部材とローラアセンブリが分解することを防止することができる。すなわち、トラニオンジャーナルがローラに対して内側継手部材の軸心方向へ変位すると、ころはローラの内周面に沿って変位するが、ローラの内周面の下端部に当接面があるため、この当接面が干渉してころのそれ以上の変位が阻止される。ころの端部にも同様の当接面を設けてもよい。
【０００９】
当接面の角度すなわち、当接面がローラ軸線に垂直な平面に対してなす角度の例を挙げるならば、１０°以上９０°以下、より好ましくは１０°以上４０°以下である（請求項４、請求項５）。当接面の角度は１０°以上９０°以下であればよいが、より強固に分解を防止するためには、当接面の角度は小さい方が好ましく、１０°以上４０°以下に設定するのが好ましい。
【００１０】
トラニオンジャーナルの形状の一例として、軸線に垂直な投影が非真円で、内側継手部材の軸線と直交する方向の径φＤが最大で、内側継手部材の軸線と平行な方向の径φＣが最小で、組付けの際のころの内接円径をφｄとしたときφＣ＜φｄ＜φＤの関係が成立するようにしてもよい（請求項６）。このような構成を採用することにより、トラニオンジャーナルにローラアセンブリを圧入するときに、ローラが弾性変形して最小径Ｃ方向に縮径するとともに最大径Ｄ方向に拡径するため、締めしろがある程度大きくても嵌合が可能である。
【００１１】
最大径φＤの角度範囲の下限を９０°とすることにより（請求項７）、内側継手部材の耐久性が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、構造の簡単なシングルローラタイプで、ローラがトラック溝に平行に転がり、かつ、接触面圧を減少させた、低コスト、低振動、長寿命のすべてを満足するトリポード型等速自在継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。
まず、図２および図３を参照してトリポード型等速自在継手の基本的構成を説明する。図示したトリポード型等速自在継手は、外側継手部材としての外輪１０と、内側継手部材としてのトラニオン２０と、トルク伝達要素としてのローラアセンブリ３０からなり、外輪１０の回転軸線とトラニオン２０の回転軸線が角度（作動角）をなした状態でも等角速度でトルクを伝達することができる。また、外輪１０とトラニオン２０との間で相対的な軸方向変位が可能である。
【００１４】
外輪１０はマウス部１２とステム部１８とからなり、ステム部１８のセレーション（またはスプライン。以下、同じ。）軸で、連結すべき２軸のうちの一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。マウス部１２の内周には、軸方向に延びる３本のトラック溝１４が円周方向に等間隔で形成してある。各トラック溝１４の円周方向で向かい合った側壁がローラ案内面１６となる。
【００１５】
トラニオン２０はボス部２２とトラニオンジャーナル２６とからなり、ボス部２２のセレーション孔２４で、連結すべき２軸のもう一方とトルク伝達可能に接続するようになっている。トラニオンジャーナル２６はボス部２２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トラニオンジャーナル２６の外周面２８は球状である。各トラニオンジャーナル２６にローラアセンブリ３０が担持される。
【００１６】
ローラアセンブリ３０はローラ３２ところ４０からなり、ローラ３２は外輪１０のトラック溝１４内に収容される。ローラ３２の外周面３４はローラ案内面１６に適合する凸曲面である。トラニオンジャーナル２６の外周面２８とローラ３２との間に複数のころ４０が介在させてあり、ローラ３２はトラニオンジャーナル２６に対して回転自在である。すなわち、トラニオンジャーナル２６の外周面２８を内側軌道面とし、ローラ３２の内周面を外側軌道面として、これらの軌道面間にころ４０が転動自在に介在する。
【００１７】
次に、図１〜６を参照して第一の実施例について述べる。
上でトラニオンジャーナル２６の外周面２８は球状であると述べたが、これには真球面のほか、擬似球面と呼べるような厳密には真球ではないものも含まれる。この実施例では、外周面２８の母線を、軸線から遠ざかる方向にオフセットさせた位置に曲率中心をもった半径ｒ（図２）の円弧としてある。
【００１８】
ローラ３２は外輪１０のトラック溝１４に収容され、トラック溝１４に沿って外輪１０の軸線方向に移動可能である。その際、ローラ３２の外周面３４は外輪１０のローラ案内面１６によってガイドされ、トラック溝１４と平行に転動する。したがって、摩擦抵抗が減少して誘起スラストが減少し、当該トリポード型等速自在継手を搭載した車両のシャダー現象が低減する。
【００１９】
ローラ３２の内周面３６は、トラニオンジャーナル２６の外周面２８の母線と同じ曲率半径の凸円弧を母線とする円環の一部をなしている。トラニオンジャーナル２６の外周面２８とローラ３２の内周面３６との間に、それらと同じ曲率をもつ鼓形のころ４０が、円周上に配列してある。この場合、ころ４０とトラニオンジャーナル２６の外周面２８、ころ４０とローラ３２の内周面３６が、それぞれ線接触となり、低い面圧を確保することができる。
【００２０】
トリポード型等速自在継手が作動角をとると、図３に示すように、ころ４０とトラニオン２０の中心が継手軸心側に移動し、ローラ３２の内周面３８に沿わせたころ４０の内接円径が拡大する。そのため、ころ４０の内接円径とトラニオンジャーナル２６の外周面２８との間にすきま（ラジアルがた）が発生する。しかし、トラニオンジャーナル２６の外周面２８を太鼓状とし、言い換えれば母線の曲率半径を真円の場合よりも大きくし、対応するローラ３２の内周面３６の母線も同様に設定することにより、ローラ３２の内周面３６に沿ってころ４０が移動する際の内接円径の増加量が少なくなるため、大きな作動角をとったときの継手回転方向がたを抑制することができる。
【００２１】
このようにして、ローラ３２が外輪１０のトラック溝１４に平行に転がる低誘起スラスト性能すなわち車両のシャダー現象低減と、回転方向がたの低減とを両立させた、シンプルで低コストな構造のスライド式等速自在継手を提供することができる。
【００２２】
図１に示すように、ローラ３２のトルク負荷面直近にテーパ面３５を形成してローラ３２の外周面３４と端面をテーパ面３５で接続してある。一方、トラック溝１４のローラ案内面１６の両側すなわち、外輪軸心側および外径側にガイド部１５を形成してあり、テーパ面３５とガイド部１５が互いに対向するように配置してある。このような構成を採用することにより、ローラ３２の転がり抵抗を一層減少させて、さらに低振動性能と耐久性を改善することができる。
【００２３】
継手が作動角をとった状態で回転すると、ローラ３２は外輪１０のローラ案内面１６上を転がり往復運動をするが、このとき、外輪１０の軸線およびトラニオンジャーナルの軸線を含む平面（図３参照）内でのローラ３２の傾き（図４（Ａ））は、ローラ３２のテーパ面３５がガイド部１５に接触するため、制限される。
【００２４】
図４（Ｂ）に示すように、外輪１０の軸線に垂直な平面内でローラ３２が傾くと、ガイド１５部がテーパ面３５を受け止めてローラ３２のそれ以上の傾きを阻止する。このように、ガイド部１５を設ける位置に関しては、ローラ３２が傾いたときに、先に負荷側（図４（Ｂ）の右側）のテーパ面３５とガイド１５を接触させてローラ３２の傾きを制限し、ローラ３２の反対側、つまり非負荷側（図４（Ｂ）の左側）ではガイド部１５とローラ３２のテーパ面３５が接触しないような設定とするのが望ましい。
【００２５】
ローラ３２の外周面３４の母線はローラ直径の１／２を越える曲率半径Ｒの円弧である。この場合、ローラ３２の外周面３４は、曲率半径Ｒがローラ直径の１／２より大きい円弧を母線とする円環の一部である。図４（Ｂ）に示すように、ローラ３２の回転中心がローラ中心よりもトルク非負荷側に位置することとなり、ローラ３２を外輪１０の軸線に垂直な平面内で傾けようとする力が作用した場合、トルク負荷側のガイド部１５に対応する側のローラ３２のテーパ面３５が先に接触し、トルク非負荷側ではローラ３２とガイド部１５が接触することはない。このように、トルク非負荷側での接触が生じないため、ローラ３２の転がり抵抗が減少する。
【００２６】
他の実施例は外輪１０のローラ案内面１６の断面形状を変更したものである。具体的には、ローラ案内面１６の断面形状は、曲率半径Ｒがローラ直径の１／２以下の曲率半径の円弧を母線とする円環の一部をなしている。このような構成を採用することにより、継手が作動角をとった状態で回転すると、ローラ３２は外輪１０のローラ案内面１６上を転がり往復運動をするが、このとき、外輪１０の軸線を含む平面内でのローラ３２の傾き（図４（Ａ））は、トルク負荷時には偶力が発生して自動的に修正される。
【００２７】
また、ころ４０をローラ３２の内周面３６に円周方向すきまをもって整列させ、ローラ３２の内周面上をすきま分だけ下側に移動させる（図５参照）。この状態では、ころ４０の上側端面がすきま詰めされて円周方向すきまがゼロとなり、ローラ３２の内周面３６に接したままそれ以上下に移動できない。この状態でのころ４０の継手軸心側端部の内接円径φＢが、トラニオンジャーナル２６の外径φＡ（図６参照）よりわずかに小さくなるように設定することにより、トラニオンジャーナル２６にローラアセンブリを組み付ける際の嵌合態様が圧入となり、嵌合後は各部品間にすきまが存在して良好な作動性を確保でき、しかも簡単には外れない。
【００２８】
ここで、ころ４０の製造方法に言及するならば、従来のトリポード型等速自在継手では針状ころを使用し、針状ころを研削加工で仕上げて、その形状および精度を確保しているのに対して、上述の鼓形のころ４０の場合、研削加工を廃止して低コスト化を図ることができる。すなわち、実施例のトリポード型等速自在継手の場合、その構造上、円周上のころ４０の自動整列機能があるため、研削加工で精度を出す必要がなく、研削を廃止することができる。ころの自動整列機能は、ローラ３２の内周面３６が凸円弧断面形状で、ころ４０の転動面４２が凹円弧断面形状となっていることに起因する。
【００２９】
図７を参照して説明するならば、ローラ３２の内周面３６上にころ４０が配置されてころ４０に荷重に加わると、ころ４０の回転方向に対して、ころ４０を常に垂直な方向に保とうとする力が働く。通常の針状ころを用いた総ころ型の軸受では、円周方向や軸方向にすきまがある場合、スキュー（ころの傾き）が発生して正確な回転運動が阻害される。しかし、ローラ３２ところ４０の組合せは、すきまがあっても、ころ４０の自動整列機能のためにスキューが発生しにくい構造であるため、若干のすきまであれば許容でき、針状ころを使用した従来のタイプよりもころ４０の高い仕上がり精度を必要としない。
【００３０】
次に、図８〜１０に示す実施例は、ローラ３２の内周面の端部ところ４０の端部に互いに当接してローラ３２の傾きを制限する当接面３８，４４（図１０Ｂ，１０Ｃ）を設けることにより、トラニオン２０とローラアセンブリ（３２，４０）が分解することを防止するようにしたものである。図１０（Ａ）に示すように、トラニオンジャーナル２６がローラ３２に対してトラニオン２０の軸心方向へ変位すると、ころ４０はローラ３２の内周面３６に沿って変位するが、ローラ３２の内周面３６の下端部に当接面３８があるため、この当接面３８にころ４０の当接面４４が当接し、ころ４０のそれ以上の変位が阻止される。
【００３１】
ころ４０の当接面４４はころ４０の端部に向かって小径となったテーパで、当接面４４がころ４０の軸線に垂直な平面に対してなす角度αを当接面４４の角度と呼ぶこととする。ローラ３２の当接面３８はローラ３２の端面に向かって小径となったテーパで、当接面３８がローラ３２の軸線に垂直な平面に対してなす角度βを当接面３８の角度と呼ぶこととする。ころ４０の当接面４４の角度αおよびローラ３２の当接面３８の角度βはともに、１０°以上９０°以下であればよい。しかし、より強固に分解を防止するためには、これらの角度α，βは小さい方が好ましく、１０°以上４０°以下に設定するのが好ましい。当接面３８，４４は、少なくともころ４０およびローラ３２のトラニオン２０軸心側の端部に設ければ上述の作用が得られるが、図示した実施例のようにローラ３２の両端部に設けて対称形状とすることで、部品管理工数を削減することができる。
【００３２】
図１１に示すように、ころ４０をローラ３２の内周面３６に並べて当接面３８，４４どうしが当接する位置に整列させたときのころ４０の継手軸心側の内接円径φＢがトラニオンジャーナル２６の外径（最大径）φＡよりわずかに小さくなるように設定する。そうすることにより、トラニオンジャーナル２６にローラアセンブリ３２，４０を組み付けるとき、嵌合態様は圧入となり、嵌合後は各部品間にすきまが存在して良好な作動性が確保でき、しかも簡単には外れない。
【００３３】
図１２に示す実施例は、トラニオンジャーナル２６の軸端側から見た投影形状、言い換えればトラニオンジャーナル２６の軸線に垂直な投影形状を非真円としたものである。トラニオン２０の軸線を図１２（Ｂ）に一点鎖線で示してある。そして、ころ４０をローラ３２の内周面３６に並べて当接面３８，４４どうしが当接する位置に整列させたときのころ４０のトラニオン軸心側の内接円径をφｄ（図１２（Ａ））、トルク伝達の際に負荷を受ける側（トラニオンの軸線と直交する方向）の径をφＤ（図１２（Ｂ））、負荷を受ける側と９０°方向（トラニオンの軸線と平行な方向）の径をφＣとしたとき（図１２（Ｂ））、Ｃ＜ｄ＜Ｄとすることにより、トラニオンジャーナル２６にローラアセンブリ３０を圧入するときに、ローラ３２が弾性変形してＣ方向に縮径するとともにＤ方向に拡径するため、締めしろがある程度大きくても嵌合が可能である。また、トラニオンジャーナル２６の軸端側から見た投影形状を、符号θで示した負荷を受ける側の範囲では真円（の一部）とし、その他の範囲では径を漸次小さくして最小径φＣにつなげてもよい。最大径φＤの角度範囲θを９０°以上とすることで、トラニオン２０の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例を示すトリポード型等速自在継手の部分横断面図である。
【図２】実施例を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図３】図２のトリポード型等速自在継手の作動角をとった状態の縦断面図である。
【図４】（Ａ）は図１におけるローラの傾いた状態の斜視図、（Ｂ）はローラが傾いた状態の図１と類似の部分横断面図である。
【図５】（Ａ）はローラアセンブリの断面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図であ  る。
【図６】トラニオンの平面図である。
【図７】（Ａ）はローラアセンブリの断面図、（Ｂ）はころの自動整列機能を説明するための図である。
【図８】別の実施例を示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図９】図８のトリポード型等速自在継手の作動角をとった状態の縦断面図である。
【図１０】（Ａ）は図８の部分拡大図、（Ｂ）はローラの拡大断面図、（Ｃ）はころの拡大断面図である。
【図１１】トラニオンジャーナルにローラアセンブリを組み付ける過程を示す図である。
【図１２】（Ａ）はローラアセンブリの平面図、（Ｂ）はトラニオンの平面図である。
【図１３】従来の技術を示すトリポード型等速自在継手の部分横断面略図である。
【図１４】従来の技術を示すトリポード型等速自在継手の部分横断面略図である。
【図１５】従来の技術を示すトリポード型等速自在継手の横断面略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  外輪（外側継手部材）
１２  マウス部
１４  トラック溝
１５  ガイド部
１６  ローラ案内面
１８  ステム部
２０  トラニオン（内側継手部材）
２２  ボス部
２４  セレーション孔
２６  トラニオンジャーナル
２８  外周面
３０  ローラアセンブリ
３２  ローラ
３４  外周面
３５  テーパ面
３６  内周面
３８  当接面
４０  ころ
４２  転動面
４４  当接面
【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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