(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動部の動作時に発生する振動並びに騒音を少なくした小型ポンプの構造を提供する。【解決手段】ケース２内にポンプ室９を形成する複数のダイヤフラム６を備え、該ダイヤフラム６の底部に貫通孔１４を設け、該貫通孔１４に挿通する空気導入孔１３を有する軸体１５を揺動体７に突設し、該軸体１５にダイヤフラム６の底部裏面に突設した中空状取付体６ａを嵌着して該ダイヤフラム６を該揺動体７に連結し、該揺動体７の下方にモータ８と該モータ８の回転軸中心O2から偏心した位置で該モータ８の駆動により回転するようにして前記揺動体７に連結された偏心回転軸２１とを設け、該偏心回転軸２１の回転による前記揺動体７の揺動によって前記ダイヤフラム６が上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、前記モータ８の回転子８Ｂと前記偏心回転軸２１と前記揺動体７とでなる駆動部Ｄの重心位置を前記回転子８Ｂの回転軸線O2上に設けた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設け、また、該揺動体の下方にモータと該モータの回転軸中心から偏心した位置で該モータの駆動により回転するようにして前記揺動体に連結された偏心回転軸とを設け、該偏心回転軸の回転による前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、
前記モータの回転子と前記偏心回転軸と前記揺動体とでなる駆動部の重心位置を前記回転子の回転軸線上に設けたことを特徴とする小型ポンプ。
【請求項２】
上記モータの回転子を構成している回転子ヨークの一部に開口を設けて前記回転子ヨークの重量バランスを変えることにより、前記駆動部の重心位置を上記回転軸上に設定して成ることを特徴とする請求項１記載の小型ポンプ。
【請求項３】
上記モータの回転子ヨークの一部に錘を取り付けて前記回転子ヨークの重量バランスを変えることにより、前記駆動部の重心位置を上記回転軸上に設定して成ることを特徴とする請求項１記載の小型ポンプ。
【請求項４】
上記モータは、上面部が閉じられ、かつ、周面部に永久磁石を取り付けてなる逆キャップ形の上記回転子ヨークを有するブラシレスモータで、また、上記偏心回転軸の一端側を前記上面部に連結し、他端側を上記揺動体の下面中心部に回転可能に連結して成ることを特徴とする請求項２または３記載の小型ポンプ。
【請求項５】
上記永久磁石は、上記モータの固定電機子の外周面を囲って上記回転子ヨークの内周面に取り付けて成ることを特徴とする請求項４記載の小型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は小型ポンプに関するものであり、例えば血圧計、燃料電池システム等に用いられ、かつ、ダイヤフラムを使用する小型ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における此の種の小型ポンプの構造を図６に従って説明する。図６において、小型ポンプ１は、ポンプケース２としての天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３の周縁下面に一体に連結されている下ポンプケース４と、該下ポンプケース４の下端部に上端部が取り付けられたモータケース５とを有する。そして、該小型ポンプ１のポンプケース２にゴム製の複数のダイヤフラム６と揺動体７が収納され、モータケース５にモータ８が収納されている。
【０００３】
また、前記上ポンプケース３と各ダイヤフラム６との間の空間をポンプ室９として、該ポンプ室９内への空気の吸入、及び、排出を行う。さらに、ダイヤフラム６の上ポンプケース３側に排気弁体１０が設けられ、かつ、該ダイヤフラム６の揺動体７側に吸気弁体１１が設けられている。
【０００４】
そして、上記モータ８の駆動により揺動体７が上下に運動し、さらに、該揺動体７の上下運動により、前記ポンプ室９を圧縮、膨張させてポンプ出力が得られる。すなわち、揺動体７が上ポンプケース３側へ振れたとき、ポンプ室９は圧縮され、このとき排気弁体１０が開放して、ポンプ室９内の圧縮された空気(流体)が排気孔１２から排出する。逆に、揺動体７がモータ８側に振れたときは、ポンプ室９が膨張し、このとき吸気弁体１１が開放して、該ポンプ室９内に空気導入孔１３を介して空気が吸入する。かかる一連の動作が繰り返されることにより、一定のポンプ出力が得られ(特許文献１参照)、例えば血圧計(図示略)等に用いられる。
【０００５】
前記ダイヤフラム６の底部中心部には貫通孔１４(図では閉じられている)が開穿されており、該貫通孔１４を設けている部分には、該貫通孔１４を開閉する吸気弁体１１を設けて吸気弁Ｖ１が構成されている。該吸気弁体１１は、ダイヤフラム６の一部を切開して設けられている。一方、前記揺動体７には、前記貫通孔１４に連通する空気導入孔１３を有する軸体１５が外周辺近傍に突設されている。
【０００６】
他方、該ダイヤフラム６の底部裏面に円筒状の中空状取付体６ａが突設され、該中空状取付体６ａを前記揺動体７の軸体１５外側面に密嵌して、該ダイヤフラム６を揺動体７に取り付けている。したがって、該揺動体７の揺動によりダイヤフラム６が上下動して小型ポンプ１のポンプ動作を行うように構成されている。
【０００７】
また、前記揺動体７の下方には、モータ８が配設されている。該モータ８は、ブラシレスモータであり、モータケース５の底面中央に固定して設けられている固定子８Ａと固定子８Ｂとで成る。該回転子８Ｂは、該固定子８Ａの中央に設けられている軸受部１６、及び、軸受１７により回転可能に保持されている回転軸１８と一体に回転する回転子８Ｂとでなる。
【０００８】
さらに、前記回転子８Ｂは、固定子８Ａの上面において、該固定子８Ａの電機子２８上面、及び、周面を被うようにして上記回転軸１８に取り付けられている逆カップ形状の回転子ヨーク１９と、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内面と電機子２８の外周面との間において、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内周面に固定して取り付けられた円筒状の永久磁石２０とを有してなる。
【０００９】
そして、上記回転子ヨーク１９の上面部１９ｂには、偏心回転軸２１を介して上記揺動体７が連結されている。該偏心回転軸２１の一端部(上端部)２１ａ側は該揺動体４の底面中央部に設けられている環状凹部２２内に、ベアリング２３を介して回転可能に取り付けられ、他端部 (下端) ２１ｂ側は回転子ヨーク１９の上面部１９ｂの外周辺近傍に設けられている取付孔２４に嵌合されて、該回転子ヨーク１９と一体回転可能に連結されている。なお、符号３０は揺動体の上側中央部に取り付けられた上側偏心回転軸で、該上側偏心回転軸３０は、回転軸線O1と同心的に配置されており、また、上ポンプケース３側の軸受３１により回転可能に支持されている。
【００１０】
また、前記偏心回転軸２１における一端部２１ａの回転軸線O1は、回転軸１８の回転軸線O2に対して角度θ分傾いた状態に設定されており、これにより揺動体７も該回転軸線O2に対して常に角度θ分傾いた状態で偏心回転軸２１に保持されている。したがって、モータ８の駆動により回転子ヨーク１９が回転軸１８と共に一体に回転されると、偏心回転軸２１も常に角度θ分傾いた状態で回転子ヨーク１９と一体に回転され、この偏心回転軸２１の回転により揺動体７が上下方向に揺動されてダイヤフラム６の上下動作を行うように構成されている。
【００１１】
なお、従来における小型ポンプ１の構造では、前記揺動体７と偏心回転軸２１、及び、回転子８Ｂとでなる駆動部Ｄ(図６中に２点鎖線で囲む部分)の質量は約１２グラムで、また、重心位置は回転軸１８の回転軸線O2と約０．１０ミリ程度、外側方向に離れた構造になっている。
【００１２】
また、ゴム製のダイヤフラム６の裏面側に設けられている中空状取付体６ａが密嵌される軸体１５、すなわち揺動体７のピストンの役目を成す軸体１５が、該揺動体７の本体部７ａと一体に形成されている。
【特許文献１】特開２００２−１０６４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来の小型ポンプの構造では、揺動体７と偏心回転軸２１、及び、回転子８Ｂとでなる駆動部Ｄの重心位置は、回転子８Ｂの回転軸１８の回転軸線O2と約０．１０ミリ程度、外側に離れた構造となっている。このため、回転子８Ｂ及び偏心回転軸２１が回転されると、駆動部Ｄに振動が発生し、騒音も大きくなるという問題点があった。
【００１４】
そこで、駆動部の動作時に発生する振動並びに騒音を少なくするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設け、また、該揺動体の下方にモータと該モータの回転軸中心から偏心した位置で該モータの駆動により回転するようにして前記揺動体に連結された偏心回転軸とを設け、該偏心回転軸の回転による前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、前記モータの回転子と前記偏心回転軸と前記揺動体とでなる駆動部の重心位置を前記回転子の回転軸線上に設けた小型ポンプを提供する。
【００１６】
この構成によれば、駆動部の重心位置とモータの回転子の回転軸中心とが一致している状態で、モータの回転力を得て駆動部が動作する時に、該振動部に振動が発生しない。
【００１７】
請求項２記載の発明は、上記モータの回転子を構成している回転子ヨークの一部に開口を設けて前記回転子ヨークの重量バランスを変えることにより、前記駆動部の重心位置を上記回転軸上に設定して成る小型ポンプを提供する。
【００１８】
この構成によれば、回転子ヨークの一部に開口を設けて駆動部全体の質量バランスをとり、このバランス調整によって駆動部の重心位置を回転軸上に設定することができる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、上記モータの回転子ヨークの一部に錘を取り付けて前記回転子ヨークの重量バランスを変えることにより、前記駆動部の重心位置を上記回転軸上に調整設定して成る小型ポンプを提供する。
【００２０】
この構成によれば、回転子ヨークの一部に錘を取り付けて駆動部全体の質量バランスをとり、このバランス調整によって駆動部の重心位置を回転軸上に設定することができる。
【００２１】
請求項４記載の発明は、上記モータは、上面部が閉じられ、かつ、周面部に永久磁石を取り付けてなる逆キャップ形の上記回転子ヨークを有するブラシレスモータで、また、上記偏心回転軸の一端側を前記上面部に連結し、他端側を上記揺動体の下面中心部に回転可能に連結して成る小型ポンプを提供する。
【００２２】
この構成によれば、回転子ヨークの上面部に偏心回転軸の一端側を取り付け、他端側を揺動体の下面中心部に連結した構成が得られ、また、上面部あるいは周面部に開口または錘を設けて駆動部の重心位置を回転軸上に調節した小型ポンプが得られる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、上記永久磁石は、上記モータの固定電機子の外周面を囲って上記回転子ヨークの内周面に取り付けて成る小型ポンプを提供する。
【００２４】
この構成によれば、アウタロータ形のブラシレスモータを駆動部に用いた小型ポンプが得られる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１記載の発明は、駆動部が動作する時に、該駆動部に振動が発生しないので、振動並びに騒音の無い小型ポンプを提供することができる。特に、静かな室内等で機器を使用する場合には、振動並びに騒音が気になるが、該小型ポンプを用いた機器の場合では、その振動並びに騒音を無くすことができることになる。
【００２６】
請求項２記載の発明は、回転子ヨークの一部に開口を設けて質量バランスをとり、このバランス調整で駆動部の重心位置を回転軸上に設定することができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、重心位置の調整が簡単にできる。
【００２７】
請求項３記載の発明は、回転子ヨークの一部に錘を取り付けて質量バランスをとり、このバランス調整で駆動部の重心位置を回転軸上に設定することができるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、重心位置の調整が簡単にできる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、回転子ヨークの上面部あるいは周面部に開口または錘を設けて駆動部の重心位置を回転軸上に設定することができるので、請求項２または３記載の発明の効果に加えて、重心位置の調整が簡単にできる。
【００２９】
請求項５記載の発明は、アウタロータ形のブラシレスモータを駆動部に用いるので、請求項４記載の発明の効果に加えて、コンパクト化された小型モータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
駆動部の動作時に発生する振動並びに騒音を少なくした小型ポンプの構造にするという目的を達成するために、ケース内にポンプ室を形成する複数のダイヤフラムを備え、該ダイヤフラムの底部に貫通孔を設け、該貫通孔に挿通する空気導入孔を有する軸体を揺動体に突設し、該軸体に前記ダイヤフラムの底部裏面に突設した中空状取付体を嵌着して該ダイヤフラムを該揺動体に連結し、さらに、前記貫通孔に吸気弁体を設けるとともに、前記ポンプ室と連通する排気孔に排気弁体を設け、また、該揺動体の下方にモータと該モータの回転軸中心から偏心した位置で該モータの駆動により回転するようにして前記揺動体に連結された偏心回転軸とを設け、該偏心回転軸の回転による前記揺動体の揺動によって前記ダイヤフラムが上下動してポンプ動作を行う小型ポンプにおいて、前記モータの回転子と前記偏心回転軸と前記揺動体とでなる駆動部の重心位置を前記回転子の回転軸線上に設けたことにより実現した。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明の小型ポンプについて、好適な実施例をあげて説明する。図１は本発明を適用した一実施の形態に係る小型ポンプの斜視図、図２は図１の平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。なお、説明の都合上、図６の小型ポンプと共通する部分については同一符号を付して説明するものとする。
【００３２】
図１〜図３において、小型ポンプ１は、ポンプケース２としての天板を形成する上ポンプケース３と、該上ポンプケース３の周縁下面に一体に連結されている下ポンプケース４と、該下ポンプケース４の下端部に上端部が取り付けられたモータケース５とを有する。そして、該小型ポンプ１のポンプケース２にゴム製の複数のダイヤフラム６と揺動体７が収納され、モータケース５にモータ８が収納されている。
【００３３】
また、前記上ポンプケース３と各ダイヤフラム６との間の空間をポンプ室９として、該ポンプ室９内への空気の吸入、及び、排出を行う。さらに、ダイヤフラム６の上ポンプケース３側に排気弁体１０が設けられ、かつ、該ダイヤフラム６の揺動体７側に吸気弁体１１が設けられている。
【００３４】
そして、上記モータ８の駆動により揺動体７が上下に運動し、さらに、該揺動体７の上下運動により、前記ポンプ室９を圧縮、膨張させてポンプ出力が得られる。すなわち、揺動体７が上ポンプケース３側へ振れたとき、ポンプ室９は圧縮され、このとき排気弁体１０が開放して、ポンプ室９内の圧縮された空気(流体)が排気孔１２から排出する。逆に、揺動体７がモータ８側に振れたときは、ポンプ室９が膨張し、このとき吸気弁体１１が開放して、該ポンプ室９内に空気導入孔１３を介して空気が吸入する。かかる一連の動作が繰り返されることにより、一定のポンプ出力が得られ、例えば血圧計(図示略)等に用いられる。
【００３５】
図３において、前記ダイヤフラム６の底部中心部には貫通孔１４(図では閉じられている)が開穿されており、該貫通孔１４を設けている部分には、該貫通孔１４を開閉する吸気弁体１１を設けて吸気弁Ｖ１が構成されている。該吸気弁体１１は、ダイヤフラム６の一部を切開して設けられている。一方、前記揺動体７には、前記貫通孔１４に連通する空気導入孔１３を有する軸体１５が外周辺近傍に突設されている。
【００３６】
他方、該ダイヤフラム６の底部裏面に円筒状の中空状取付体６ａが突設され、該中空状取付体６ａを前記揺動体７の軸体１５外側面に密嵌して、該ダイヤフラム６を揺動体７に取り付けている。したがって、該揺動体７の揺動によりダイヤフラム６が上下動して小型ポンプ１のポンプ動作を行うように構成されている。
【００３７】
また、前記揺動体７の下方には、モータ８が配設されている。該モータ８は、ブラシレスモータであり、モータケース５の底面中央に固定して設けられている固定子８Ａと回転子８Ｂとで成る。該回転子８Ｂは、固定子８Ａの中央に設けている軸受部１６、及び、軸受１７により回転可能に保持されている回転軸１８と一体に回転する。
【００３８】
さらに、前記回転子８Ｂは、固定子８Ａの上面において、該固定子８Ａの電機子２８上面、及び、周面を被うようにして上記回転軸１８に取り付けられている逆カップ形状の回転子ヨーク１９と、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内面と電機子２８の外周面との間において、該回転子ヨーク１９の外周部１９ａ内周面に固定して取り付けられた円筒状の永久磁石２０とを有してなる。
【００３９】
そして、上記回転子ヨーク１９の上面部１９ｂには、偏心回転軸２１を介して上記揺動体７が連結されている。該偏心回転軸２１の一端部(上端部)２１ａ側は該揺動体４の底面中央部に設けられている環状凹部２２内に、ベアリング２３を介して回転可能に取り付けられ、他端部 (下端) ２１ｂ側は回転子ヨーク１９の上面部１９ｂの外周辺近傍に設けられている取付孔２４に嵌合されて、該回転子ヨーク１９と一体回転可能に連結されている。なお、符号３０は揺動体の上側中央部に取り付けられた上側偏心回転軸で、該上側偏心回転軸３０は、回転軸線O1と同心的に配置されており、また、上ポンプケース３側の軸受３１により回転可能に支持されている。
【００４０】
また、図３に示すように、前記偏心回転軸２１における一端部２１ａの回転軸線O1は、回転軸１８の回転軸線O2に対して角度θ分傾いた状態に設定されており、これにより揺動体７も該回転軸線O2に対して常に角度θ分傾いた状態で偏心回転軸２１に保持されている。したがって、モータ８の駆動により回転子ヨーク１９が回転軸１８と共に一体に回転されると、偏心回転軸２１も常に角度θ分傾いた状態で回転子ヨーク１９と一体に回転され、該偏心回転軸２１の回転により揺動体７が上下方向に揺動されてダイヤフラム６の上下動作を行うように構成されている。
【００４１】
さらに、本実施例における小型ポンプ１の構造では、前記揺動体７と偏心回転軸２１、及び、回転子８Ｂとでなる駆動部Ｄ(図３中に２点鎖線で囲む部分)の重心位置が、回転軸１８の回転軸線O2上となる、すなわち回転軸線O2と重心位置との距離がほぼ０となるように調整してある。この調整は、本実施例の構造では、図４に示すようにモータ８における回転子ヨーク１９の上面部１９ｂに１つ以上、複数個のバランス調整用貫通孔２９を設けて回転子ヨーク１８の質量バランスを変え、該回転子ヨーク１９の重量バランスを調整することより設定を行っている。しかし、このバランス調整用貫通孔２９を設ける以外に、例えば、揺動体７と偏心回転軸２１、あるいは、回転子８Ｂの一部に錘を張り付けて調整することも可能である。
【００４２】
したがって、駆動部Ｄの重心位置とモータ８の回転軸１８の回転軸線O2の距離をほぼ０にした状態で駆動部Ｄを回転動作させると、該駆動部Ｄにおける振動をほぼ０に近い状態まで低減させることができる。
【００４３】
さらに、本実施例の小型ポンプ１の構造では、ゴム製のダイヤフラム６の裏面側に設けられている中空状取付体６ａが密嵌される揺動体７のピストンの役目を成す軸体１５を、該揺動体７の本体部７ａと別体に形成し、該本体部７ａに後から取り付けできる構造にしている。すなわち、図５に示すように、樹脂製の揺動体７には軸体１５を取り付ける位置に対応して上下方向に貫通している取付孔２５が設けられ、さらに該取付孔２５の内面に雌ねじが設けられている。他方、樹脂製の軸体１５の下端外周面には、揺動体７の取付孔２５にねじ結合される雄ねじ２６が設けられている。そして、該軸体１５は、雄ねじ２６を取付孔２５にねじ込むことにより揺動体７に取り付けできるようになっている。なお、軸体１５を取付孔２５に嵌合させる手段としては、ねじ結合によらず、圧入等による固定であってもよい。また、取り付け後は、必要に応じて接着剤や超音波溶着等でさらに強固に固定する。
【００４４】
したがって、ここでの揺動体７は、ダイヤフラム６の中空状取付体６ａを取り付けるくびれ部分２７を有する軸体１５を、該揺動体７の本体部７ａと分割させて形成するので、射出成形で作ることが可能になり、生産性の向上が図れる。また、ポンプ室９の出力、または、容量等を変更したい場合には、予め長さの異なる複数種の軸体１５を用意しておき、出力、または、容量等に適した軸体１５を本体部７ａに取り付けるようにすると、ダイヤフラム６の高さを上下方向に変化させて簡単に対応させることができる。これにより、金型の費用、及び、管理等が簡単になり、コスト低減に寄与する。
【００４５】
また、駆動部Ｄの重心位置とモータ８の回転軸１８の回転軸線O2の距離をほぼ０にした状態で駆動部Ｄを回転動作させる構造にしているので、該駆動部Ｄにおける振動をほぼ０に近い状態まで低減させることができ、振動並びに騒音の無い小型ポンプが得られる。
【００４６】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明を適用した一実施の形態に係る小型ポンプの斜視図。
【図２】図１の平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】同上小型ポンプにおける駆動部の斜視図。
【図５】同上小型ポンプにおける移動体の分解斜視図。
【図６】従来例の小型ポンプの縦断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１      小型ポンプ
２      ポンプケース
３      上ポンプケース
４      下ポンプケース
５      モータケース
６      ダイヤフラム
６ａ    中空状取付体
７      揺動体
７ａ    本体部
８      モータ
８Ａ    固定子
８Ｂ    回転子
９      ポンプ室
１０    排気弁体
１１    吸気弁体
１２    排気孔
１３    空気導入孔
１４    貫通孔
１５    軸体
１６    軸受部
１７    軸受
１８    回転軸
１９    回転子ヨーク
１９ａ  外周部
１９ｂ  上面部
２０    永久磁石
２１    偏心回転軸
２１ａ  一端部
２１ｂ  他端部
２３    ベアリング
２４    貫通孔
２５    取付孔
２６    雄ねじ
２７    くびれ部分
２８   電機子
２９   バランス調整用貫通孔
３０   上側偏心回転軸
３１   軸受
O1，O2  回転軸線
θ      傾き角
Ｄ      駆動部
Ｖ１   吸気弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009180154.tif 000005
【図４】
2009180154.tif 000006
【図５】
2009180154.tif 000007
【図６】
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