(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周域に複数の結合部を有するヨークが、互いに突き合わされる軸要素の各端部に係合されると共に、この両ヨーク間に、回転方向の剛性が高く軸方向に弾性を有する継手本体部が配置され、両ヨークの結合部が円周方向で交互になるように締結手段を介して継手本体部に結合された車両用動力伝達軸において、
前記軸要素に固定される少なくとも一方のヨークが、プレス成形された金属板によって構成され、
前記一方のヨークは、
径方向に延出する複数の分岐アーム部と、
該各分岐アーム部に形成されて、前記締結手段の軸が挿入される挿通孔と、
前記軸要素との結合部よりも径方向外側位置でかつ前記挿通孔から外れた位置に形成され、前記隣り合う分岐アーム部の側縁部にほぼ沿って連続する補強リブと、を備えていることを特徴とする車両用動力伝達軸。
【請求項２】
前記補強リブを、ヨークの継手本体部とは反対側の軸要素側に屈曲させて形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両用動力伝達軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラシャフト等の車両用動力伝達軸に関し、とりわけ、複数の軸要素が、軸方向の振動吸収機能を備えた軸継手を介して連結されて成る車両用動力伝達軸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両のプロペラシャフト部分には軸方向の振動が比較的頻繁に入力されるため、変速機側の出力軸との連結部等にこの振動を吸収するため機能を備えた軸継手が用いられている。この種の軸継手としては、ゴム弾性体を用いたものが従来より知られている（例えば、実開昭６３-１７８６３２号公報参照）。
【０００３】
この軸継手は、図１０，図１１に示すように、ゴム弾性体から成る略円環状の継手本体部１に周方向等間隔に複数のブッシュ２が設けられ、隣接するブッシュ２，２相互が剛性の高い補強線材８によって連結されている。一方の軸要素３と他方の軸要素４の各端部には、複数の分岐アーム（結合部）５ａ，６ａを有する鍛造によるヨーク５，６が夫々取付けられ、この両ヨーク５，６の分岐アーム５ａ，６ａが本体部１のブッシュ２に円周方向で交互にボルト１２（締結手段）によって結合されている。そして、一方の軸要素３の先端部は継手本体部１を貫通して突出し、他方の軸要素にゴムブッシュ７を介してセンタリングされている。
【０００４】
この軸継手の場合、隣接するブッシュ２が補強線材８によって結合されているため、両軸３，４間の軸方向の相対変位は弾性的に許容し、回転方向の動力は補強線材８の張力によって剛的に伝達することができる。
【０００５】
また、従来、これとは別に構造の簡素化や小型化の要望から、金属プレート等を用いた軸継手も開発されている（例えば、実開昭６０−１８９６２０号公報参照）。
【０００６】
この軸継手は、図１２に示すように、継手本体部である金属製の環状プレート９に円周方向に等間隔にボルト（締結手段）の挿通孔１０…が設けられ、これらの挿通孔１０…に、一方の軸要素の結合部と他方の軸要素の結合部（図示は省略してあるが、図１０，図１１の分岐アーム５ａ，６ａに相当。）が円周方向で交互になるように結合されている。そして、環状プレート９は剛性の高い金属によって一定の肉厚の円環状に形成されている。尚、同図中１１は、ボルト締結時に用いられるワッシャである。
【０００７】
したがって、今、環状プレート９上の隣接する挿通孔１０，１０間の領域を連結アーム部９ａと呼ぶとすると、各連結アーム部９ａは、軸方向の振動入力に対し曲げ方向に弾性変形してその振動を吸収することができ、回動方向の入力に対しては変形を生じることなくトルクを剛的に伝達することができる。また、この軸継手の場合、一方の軸要素と他方の軸要素は剛性の高いの環状プレート９を介してセンタリングされるため、特別なセンタリング機構を設ける必要もない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の動力伝達軸においては、継手本体部にゴム弾性体と環状プレートのいずれを用いる場合にも、軸要素と継手本体部を結合するためのヨークが、重量が重く煩雑な後加工を要する鍛造によって形成されているため、このことが軸全体の重量化やコストの高騰を招く原因となっている。
【０００９】
そこで本発明は、ヨーク部分を改良することにより、軽量化と製造コストの低減を図ることのできる車両用動力伝達軸を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、周域に複数の結合部を有するヨークが、互いに突き合わされる軸要素の各端部に係合されると共に、この両ヨーク間に、回転方向の剛性が高く軸方向に弾性を有する継手本体部が配置され、両ヨークの結合部が円周方向で交互になるように締結手段を介して継手本体部に結合された車両用動力伝達軸において、周域に複数の結合部を有するヨークが、互いに突き合わされる軸要素の各端部に係合されると共に、この両ヨーク間に、回転方向の剛性が高く軸方向に弾性を有する継手本体部が配置され、両ヨークの結合部が円周方向で交互になるように締結手段を介して継手本体部に結合された車両用動力伝達軸において、前記軸要素に固定される少なくとも一方のヨークが、プレス成形された金属板によって構成され、前記一方のヨークは、径方向に延出する複数の分岐アーム部と、該各分岐アーム部に形成されて、前記締結手段の軸が挿入される挿通孔と、前記軸要素との結合部よりも径方向外側位置でかつ前記挿通孔から外れた位置に形成され、前記隣り合う分岐アーム部の側縁部にほぼ沿って連続する補強リブと、を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記補強リブを、ヨークの継手本体部とは反対側の軸要素側に屈曲させて形成したことを特徴としている。この発明の場合、補強リブの屈曲部が同リブの一般部に対して継手本体部から離反する側に位置されることとなるため、継手本体部の撓み変形時等に補強リブが継手本体部に当接しなくなる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜図３に示す第１の実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、車両のプロペラシャフト部分に適用した本発明にかかる動力伝達軸の断面を示すものであり、２０は、変速機側の出力軸、２１は、プロペラシャフトのシャフト本体である。尚、この実施形態においては、この出力軸２０とシャフト本体２１が本発明における一方の軸要素と他方の軸要素を構成している。
【００２８】
出力軸２０側の端部には鍛造製のヨーク２２が結合され、シャフト本体２１側の端部には金属板をプレス成形して成るヨーク２３が溶接固定されている。これらのヨーク２２，２３はいずれも三叉状に等間隔に分岐した分岐アーム２２ａ，２３ａを有し、これらの各分岐アーム２２ａ，２３ａの先端が結合部とされている。そして、両ヨーク２２，２３の間には重合した複数枚の金属製の環状プレート２４…が配置され、両ヨーク２２，２３がこれらの環状プレート２４…を介して連結されている。この実施形態においては、環状プレート２４…が軸方向の振動吸収機能を有する継手本体部を構成している。
【００２９】
図２に示すように、各環状プレート２４には６つの挿通孔２５…が円周方向等間隔に形成されており、出力軸２０側とシャフト本体２１側の各分岐アーム２２ａ，２３ａが、円周方向で交互になるように環状プレート２４…の挿通孔２５部分にボルト２６及びナット２７（締結手段）によって締結されている。この各締結にあたっては、両端の環状プレート２４，２４の外面側に夫々ワッシャ２８，２８が重合配置され、この一対のワッシャ２８，２８で環状プレート２４…を直接挟み込むかたちとなっている。
【００３０】
環状プレート２４はワッシャ２８の重合される挿通孔２５の周域部の径方向幅Ａ’に対し、隣接する挿通孔２５，２５間の連結アーム部２４ａの径方向幅Ａが小さく設定されている。そして、この連結アーム部２４ａの幅Ａを小さく設定するに際しては、環状プレート２４の外周面はそのまま残し、内周面側を略円弧状に切欠くようにしている。この切欠きは、隣接する挿通孔２５，２５の中心を直線で結ぶ仮想線ｐよりも径方向外側に設定され、切欠きの結果残った連結アーム部２４ａは、その幅中心ｑが前記仮想線ｐの径方向外側に大きく膨らむように、ほぼ全体が仮想線ｐの外側に形成されている。
【００３１】
したがって、この実施形態の場合、各連結アーム部２４ａは径方向幅Ａが挿通孔２５の周域部の幅Ａ’より小さく設定され、かつ、長さが仮想線ｐや挿通孔２５の中心を通るピッチ円の円弧に対して長く設定されている。このため、前記環状プレート２４にあっては、これらによる相乗効果によって連結アーム部２４ａの軸方向剛性を充分に低減し、軸方向の振動に対する吸収性能を確実に高めることができる。
【００３２】
尚、連結アーム部２４ａの径方向幅Ａを狭め、長さを長くしたことによる環状プレート２４の回動方向の剛性低下は、環状プレート２４の重合枚数を適宜増加することによって補うことができる。
【００３３】
ここで、シャフト本体２１に溶接される側のヨーク２３は、円板の周上の三ヶ所を等間隔に略三角形状に切り落とした基本形状とされ、その切り落としの結果周縁部に残った部分が前記分岐アーム２３ａとなっており、この各分岐アーム２３ａの先端部にボルト２６の軸が挿入される挿通孔２９が形成されている。そして、各分岐アーム２３ａの両側の側縁には、隣接する分岐アーム２３ａに連続するように補強リブ３０が屈曲形成されている。この補強リブ３０は、ヨーク２３のシャフト本体２１との溶接部よりも径方向外側に、挿通孔２９に跨らないように形成されており、この補強リブ３０の屈曲は環状プレート２４と反対側、つまり、シャフト本体２１側に向けて段差状に形成されている。
【００３４】
また、この実施形態においては、ヨーク２３上における環状プレート２４との結合基点（結合部）となるボルト座面当接部２３ｂは、ヨーク２３とシャフト本体２１の溶接部ｗに対して軸線ｏに直交する同一平面ｓ上に位置されている。
【００３５】
また、ヨーク２３の中心部には、シャフト本体２１の内部に向かって窪む有底円筒壁３１が一体に形成され、この有底円筒壁３１の開口端が本発明における開口部３２となっている。そして、この実施形態の場合、開口部３２の周縁はヨーク２３の基面に対して他方のヨーク２２方向に部分的に膨出し、その膨出部分が開口部３２の補強リブ３３となっている。また、有底円筒壁３１の内周面はその底部側から開口部３２に向かって緩やかなテーパ状に形成されている。
【００３６】
尚、ここで説明したヨーク２３の外形や挿通孔２９、有底円筒壁３１、補強リブ３０，３３等はプレス成形によって同時に形成されている。
【００３７】
一方、出力軸２０の先端部には、取り付けられるヨーク２２よりも前方に突出するロッド部３４が一体に形成されている。このロッド部３４は環状プレート２４の内側空間を貫通し、その先端部が前記ヨーク２３の開口部３２を通して有底円筒壁３１に挿入されている。そして、このロッド部３４は、有底円筒壁３１の内周面（開口部３２を含む）に対し隙間ｄをもって挿入され、その挿入代Ｌは出力軸２０とシャフト本体２１の軸方向の最大変位量以上に大きく設定されている。
【００３８】
この動力伝達軸は以上のような構成であるため、出力軸２０の駆動トルクはヨーク２２を介して環状プレート２４に伝達され、さらに環状プレート２４からヨーク２３を介してシャフト本体２１に伝達される。そして、このとき出力軸２０とシャフト本体２１の間の軸方向の振動は環状プレート２４の軸方向の弾性によって吸収される。
【００３９】
シャフト本体２１と環状プレート２４を連結するヨーク２３は、挿通孔２９と有底円筒壁３１を含むすべての部分が金属板のプレス成形によって形成されているため、鍛造によって形成する場合に比較して、軽量化を実現することができると共に、孔あけ加工等の煩雑な後加工を必要としない分低コストでの製造が可能である。
【００４０】
また、この動力伝達軸においては、ヨーク２３上の環状プレート２４側の結合部（結合基点）であるボルト座面当接部２３ｂと、シャフト本体２１との溶接部ｗは軸線ｏと直交する同一平面ｓ上に配置されているため、ボルト２６を通して環状プレート２４側からヨーク２３に伝達されたトルクはヨーク２３に対して捩り変形を及ぼすことなくシャフト本体２１に確実に伝達される。したがって、ヨーク２３は金属板をプレス成形した構造であるにも拘らず、不用の変形を来すことなく確実なトルク伝達を実現することができ、しかも、常に捩れが生じないことから経時使用に伴う劣化も生じにくい。
【００４１】
さらに、ヨーク２３は、隣接する分岐アーム２３aの側縁部を連続して補強する補強リブ３０が、シャフト本体２１との溶接部ｗよりも径方向外側で、かつ、各分岐アーム２３aの挿通孔２９に跨らないように形成されているため、この補強リブ３０によってヨーク２３の全体の剛性を確実に高めることができると共に、補強リブ３０によるシャフト本体２１に対する溶接強度の低下や、ボルト２６の結合強度の低下を来すことがない。そして、補強リブ３０は挿通孔２９に跨らないことから、リブ３０による補強効果が挿通孔２９によって阻害されることもない。
【００４２】
また、ヨーク２３の補強リブ３０はシャフト本体２１側に屈曲させて形成されているため、振動や衝撃の入力時等に環状プレート２４が撓み変形した場合であっても、補強リブ３０が環状プレート２４と接触する不具合は起こらない。したがって、この構造を採用した動力伝達軸においては、常時環状プレート２４による安定した振動吸収効果を得ることができると共に、構成部品相互の必要外の接触による劣化も生じにくい。
【００４３】
また、この動力伝達軸の場合、ヨーク２３の開口部３２に対し出力軸２０側のロッド部３４が出力軸２０とシャフト本体２１の軸方向の最大変位量以上の挿入代Ｌをもって挿入されているため、万一、ボルト２６の破損等によってヨーク２２，２３相互の係合が外れた場合であっても、ヨーク２３の開口部３２がロッド部３４に支持されることにより、シャフト本体２１の脱落は確実に阻止される。
【００４４】
さらに、この動力伝達軸は、ヨーク２３の開口部３２が有底円筒壁３１によって塞がれるかたちとなっているため、開口部３２を通してシャフト本体２１の内部に泥等の異物が侵入することがない。
【００４５】
また、開口部３２を含む有底円筒壁３１の内周面とロッド部３４の間には隙間ｄが設定されているため、振動吸収時に出力軸２０とシャフト本体２１が軸方向に相対変位するときには、ロッド部３４と有底円筒部３１が非接触に維持され、両者の間に摺動抵抗が生じることがない。したがって、出力軸２０とシャフト本体２１が軸方向に相対変位するときにおける振動吸収性能の低下は生じない。
【００４６】
さらにまた、車両の走行時等には有底円筒壁３１の内部に泥等の異物が侵入する可能性が考えられるが、有底円筒壁３１に異物が入り込んだ場合にも、その異物は有底円筒壁３１の内周面のテーパに沿って自然に排出される。したがって、異物の侵入による振動吸収性能の低下や耐久性の低下も防止することができる。
【００４７】
つづいて、図４に示す本発明の第２の実施形態について説明する。尚、以下で説明する実施形態については、図１〜図３に示した第１の実施形態と同一部分に同一符号を付し、重複する部分は説明を省略するものとする。
【００４８】
この実施形態の動力伝達軸は、図１〜図３に示したものと基本的な構成は同様であるが、有底円筒壁１３１をヨーク１２３と別体に形成した点が大きく異なっている。即ち、ヨーク１２３の中心部には、周縁部が出力軸２０側に筒状に屈曲された開口部１３２が設けられており、有底円筒壁１３１はヨーク１２３よりも薄肉の金属板からプレス成形によって形成されている。
【００４９】
有底円筒壁１３１は、図１〜図３に示したものと同様に、底部から開口端側に向かってテーパ状に形成されているが、開口端には径方向外側に屈曲するフランジ１３１ａが設けられている。この有底円筒壁１３１はその底部側からヨーク１２３の開口部１３２に挿入され、その外周面が開口部１３２の筒状部分に嵌合されると共に、フランジ１３１ａが開口部１３２の屈曲端に突き当てられた状態において溶接固定されている。尚、単に開口部１３２に対し、外周面を圧入固定しても軸要素内部への異物の混入は防げる。
【００５０】
この動力伝達軸は、基本的には前述の実施形態と同様の機能を備えるが、特に有底円筒壁１３１が薄肉の金属板によって別体に形成されているため、全体の軽量化を図ることができると共に、有底円筒壁１３１の絞り加工が容易になるという利点がある。また、プレス成形時にヨーク１２３の形状による制約を受けないため、精度の高い加工や成形を比較的容易に行うことができるという利点もある。
【００５１】
以下、図５〜図９に示す本発明の第３〜第６の実施形態について順次説明する。
【００５２】
図５，図６に示す第３の実施形態の動力伝達軸は、基本的な構成は図４に示した第２の実施形態のものと同様であるが、ヨーク１２３の内周縁部に溶接固定されるシャフト本体２２１の端部形状が第２の実施形態のものと異なっている。
【００５３】
即ち、この実施形態におけるシャフト本体２２１は、そのヨーク１２３側の端部に一般部２２１ｃの外径ｄ1りも外径ｄ2の大きい（ｄ2＞ｄ1）拡径部２２１ｄが形成されており、この拡径部２２１ｄの先端部分がヨーク１２３のシャフト本体２２１側の平面に溶接固定されている。そして、拡径部２２１ｄはシャフト本体２２１を形成する管材の端部に対し、所謂口広げ等の塑性加工を施すことによって形成されている。
【００５４】
尚、環状プレート２２４は、図６に示すように、仮想線ｐの径方向外側と内側に対を成す連結アーム部２２４ａ，２２４ｂが対称に設けらた形状である点で、第１，第２の実施形態のものと異なっているが、環状プレート２２４の基本機能は第１，第２の実施形態のものとほぼ同様となっている。
【００５５】
この実施形態の動力伝達軸は、シャフト本体２２１の端部に設けられた拡径部２２１ｄでもってヨーク１２３に溶接固定されているため、第１，第２の実施形態のものに比較して、シャフト本体２２１とヨーク１２３の溶接面積が大きく確保されることとなり、その結果、ヨーク１２３とシャフト本体２２１の溶接強度が高まる。また、シャフト本体２２１全体の径を大きくしても同様に溶接強度を高めることができるが、この実施形態のようにシャフト本体２２１の端部のみを拡径した場合には、同様の溶接強度を得つつも全体の軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００５６】
また、この実施形態においては、シャフト本体２２１の端部に拡径部２２１ｄを一段に形成したが、図７に示す第４の実施形態のように、外径が端部に向かって段階的に増大するように二段（２２１ｄ1，２２１ｄ2）またはそれよりも多い段数に拡径部２２１ｄを形成するようにしても良い。
【００５７】
このように拡径部２２１ｄを複数段に形成した場合、図６に示すもののように、拡径部２２１ｄを一段に形成したものに比較して、拡径部２２１ｄの付根部分に局部的な薄肉領域ができにくくなるため、シャフト本体２２１の強度上有利となる。
【００５８】
さらに、図８に示す第５の実施形態は、シャフト本体３２１の端部に一般部３２１ｃよりも外径の大きい拡径部３２１ｄが形成されると共に、一般部３２１ｃと拡径部３２１ｄの間に断面円弧状の膨出部３２１ｅがシャフト本体３２１の外周に沿って環状に形成されている。この膨出部３２１ｅは、最大外径部分が拡径部３２１ｄよりも大径に膨らんで形成されているものの、一般部３２１ｃと拡径部３２１ｄに対しては滑らかに連続している。
【００５９】
したがって、通常の使用状態においては、膨出部３２１ｅはその形状を保持しているが、シャフト本体３２１に軸方向から過大な衝撃荷重が入力されると、図８中の鎖線で示すように、シャフト本体３２１の一般部３２１ｃが拡径部３２１ｄの内側に入り込むように膨出部３２１ｅが潰れ変形する。このため、過大な衝撃荷重が入力されたときには、この膨出部３２１ｅの潰れ変形によってその衝撃を効果的に吸収することができる。尚、この実施形態の場合にも拡径部３２１ｄでヨーク１２３に溶接されるため、勿論、溶接強度が高まるという基本的な効果は得ることができる。
【００６０】
また、図９に示す第６の実施形態は、ヨーク４２３の各分岐アーム４２３ａの側縁に形成された各補強リブ３０の外側がさらに同リブ３０に沿わせて軸方向に折り曲げられたものであり、このリブ３０の先端の折り曲げにより補強リブ３０と平行な第２のリブ４０が形成されている。
【００６１】
したがって、この実施形態の動力伝達軸においては、金属板から成るヨーク４２３が実質的に二重のリブ３０，４０によって補強されるため、ヨーク４２３の肉厚を増加させることなくヨーク４２３の剛性を高めることができるという利点がある。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に記載の発明は、軸要素に固定される一方のヨークを、プレス成形された金属板によって構成したため、該一方のヨークを軽量化できると共に、製造も容易になる。したがって、動力伝達軸全体の軽量化と製造コストの低減を図ることができる。
しかも、隣接する分岐アームの側縁部を連続して補強する補強リブが、軸要素との結合部よりも径方向外側で、かつ、各分岐アームの挿通孔に跨らないように形成されているため、この補強リブによってヨークの全体の剛性を確実に高めることができると共に、補強リブによる軸要素に対する結合強度の低下や、締結手段の結合強度の低下を来すことがない。
また、前記補強リブは挿通孔に跨らないことから、補強リブによる補強効果が挿通孔によって阻害されることもない。
【００６３】
請求項２に記載の発明は、一方のヨークの補強リブが軸要素側に屈曲させて形成されているため、振動や衝撃の入力時等に環状プレートが撓み変形した場合であっても、補強リブが環状プレートと接触する不具合は起こらない。したがって、この構造を採用した動力伝達軸においては、常時環状プレートによる安定した振動吸収効果を得ることができると共に、構成部品相互の必要外の接触による劣化も生じにくい。
【００６６】
請求項５に記載の発明は、ヨークの一度のプレス成形によって外形や挿通孔の加工と併せて有底円筒壁を形成することができるため、さらに一層の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態を示す環状プレートの正面図。
【図３】同実施形態を示す図１のＡ矢視に対応するヨークの正面図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す断面図。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す断面図。
【図６】同実施形態を示す図５のＢ矢視正面図。
【図７】本発明の第４の実施形態を示す断面図。
【図８】本発明の第５の実施形態を示す断面図。
【図９】本発明の第６の実施形態を示す断面図。
【図１０】従来の技術を示す断面図。
【図１１】同技術を示すＣ矢視図。
【図１２】別の従来の技術を示す環状プレートの平面図。
【符号の説明】
２０…出力軸（軸要素）
２１，２２１，３２１…シャフト本体（軸要素）
２２，２３，１２３，４２３…ヨーク
２２ａ，２３ａ，４２３ａ…分岐アーム（結合部）
２４，２２４…環状プレート
２６…ボルト（締結手段）
２７…ナット（締結手段）
２９…挿通孔
３０…補強リブ
３１…有底円筒壁
３２，１３２…開口部
３４…ロッド部
４０…第２のリブ
２２１ｃ，３２１ｃ…一般部
２２１ｄ，３２１ｄ…拡径部
３２１ｅ…膨出部
ｄ…隙間
Ｌ…挿入代
【図１】
0003850209.tif 000002
【図２】
0003850209.tif 000003
【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】
0003850209.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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