(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材を互いに相対回転可能に連結する軸ロック装置であって、
上記第１部材に設けられた軸受孔を有する支持壁と、
上記第２部材に設けられかつ上記軸受孔に挿入される軸と、
上記支持壁に対し上記第２部材が軸線方向に移動することを規制するストッパ部と、
上記支持壁に隣接しかつ上記支持壁に対し上記軸の軸線方向に移動可能に設けられかつ上記第２部材の上記軸と一体に回転可能な摩擦板と、
上記摩擦板を上記支持壁に押付ける方向に付勢するばねと、
上記摩擦板と上記支持壁との相互対向部の一方に設けられて他方側に突出する凸部と、
上記相互対向部の他方側に上記軸を中心とする円周上に形成されかつ上記第１部材と第２部材が互いに所定角度まで回転したときに上記凸部が入り込む穴とを具備し、
上記凸部が上記穴から抜け出た状態においては、上記凸部が上記穴に入り込んでいるときよりも上記ばねの撓みが大きくなることにより上記ばねの反発荷重が大きくなるよう構成されたことを特徴とする軸ロック装置。
【請求項２】
上記支持壁の一方の面に対向して第１の摩擦板を設けるとともに上記支持壁の他方の面に対向して第２の摩擦板を設け、上記第１の摩擦板には上記凸部を設けることなく上記支持壁に面接触させ、上記第２の摩擦板のみに上記凸部を設けたことを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
【請求項３】
上記支持壁の一方の面に対向して第１の摩擦板を設けるとともに上記支持壁の他方の面に対向して第２の摩擦板を設け、上記第１の摩擦板と第２の摩擦板の双方に上記凸部を設け、上記穴は上記支持壁を厚み方向に貫通する形状とし、この貫通穴の両側から上記第１の摩擦板の凸部と第２の摩擦板の凸部が嵌合するようにしたことを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
【請求項４】
上記穴が上記軸受孔を中心とする円周上に所定の角度範囲にわたって形成された円弧状の長穴であることを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
【請求項５】
少なくとも一対の上記凸部と少なくとも一対の上記凹部がいずれも上記軸を中心とする点対称位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の軸ロック装置。
【請求項６】
上記摩擦板に、板厚方向に貫通する潤滑剤保持用の孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の軸ロック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型あるいはラップトップ型パーソナルコンピュータやワードプロセッサ等のパネルディスプレイのヒンジ部あるいは各種機械・設備の回動部材のヒンジ部のように支軸を中心に回転する部材を支持するための軸ロック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２４に例示するノート型あるいはラップトップ型パーソナルコンピュータ等の卓上型情報処理装置は、その本体部１に対してパネルディスプレイ２がヒンジ部３を介して開閉可能に設けられている。従来のヒンジ部３の一例は図２５に示す摩擦板タイプの軸ロック装置のように、本体部側に固定されるベース５と、パネルディスプレイ側の部材２ａに結合される軸部材６と、支持壁５ａを挟んで両側に設けられた一対の摩擦板７と、ばね８などを備えて構成され、摩擦板７が軸部材６と一体に回転するようになっている。このものはベース５に対して軸部材６が回転するときに支持壁５ａと摩擦板７との間に摩擦トルクが生じ、この摩擦トルク（制動力）によってパネルディスプレイ２を所望角度で止めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の摩擦板タイプの軸ロック装置は、回転方向に対して同一の摩擦力（ロック力）しか発生することができないため、所望の位置（角度）にてロック力を無くしたりロック力を変えることができなかった。このため例えばノートタイプのパーソナルコンピュータ等では、パネルディスプレイを開くときにもロック力が発生しているため、開くときに重く感じるとともに本体部（キーボード側）が浮いてしまうことがある。また、パネルディスプレイを閉めた際に残留ロック力により、完全に閉まりきらないことがある等の問題が発生している。特に近時はパーソナルコンピュータ等がさらに小形・軽量化される傾向があるため、本体部の筐体剛性の低下によってパネルディスプレイの全閉時に本体部とパネルディスプレイとの間に隙間が発生し、外観上の問題も発生している。
【０００４】
従って本発明の目的は、所望の角度あるいは角度範囲でロック力を変化させたり摩擦トルクを減少させることができるような軸ロック装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の軸ロック装置は、第１部材と第２部材を互いに相対回転可能に連結する軸ロック装置であって、上記第１部材に設けられた軸受孔を有する支持壁と、上記第２部材に設けられかつ上記軸受孔に挿入される軸と、上記支持壁に対し上記第２部材が軸線方向に移動することを規制するストッパ部と、上記支持壁に隣接しかつ上記支持壁に対し上記軸の軸線方向に移動可能に設けられかつ上記第２部材の上記軸と一体に回転可能な摩擦板と、上記摩擦板を上記支持壁に押付ける方向に付勢するばねと、上記摩擦板と上記支持壁との相互対向部の一方に設けられて他方側に突出する凸部と、上記相互対向部の他方側に上記軸を中心とする円周上に形成されかつ上記第１部材と第２部材が互いに所定角度まで回転したときに上記凸部が入り込む穴とを具備し、上記凸部が上記穴から抜け出た状態においては上記凸部が上記穴に入り込んでいるときよりも上記ばねの撓みが大きくなることにより上記ばねの反発荷重が大きくなるよう構成されたことを特徴とする軸ロック装置である。
【０００６】
上記第１部材は例えばパーソナルコンピュータ等の本体側に固定され、第２部材は例えばパネルディスプレイ等に固定される。上記穴は支持壁の厚み方向に貫通する穴（貫通穴）でもよいし、底のある穴（凹部）であってもよい。また上記穴は、必要に応じて丸穴あるいは長穴が採用され、場合によっては軸を中心とする円周上に丸穴と長穴を交互に配置したものなどが採用される。上記ばねは皿ばね，波形ばね（ウエーブ・ワッシャ）等をはじめとして種々の形態のものを使用できる。
【０００７】
上記凸部が穴に入り込まない角度範囲では、凸部の高さ相当分だけ摩擦板がばねを撓ませる方向に変位するためばねの反発荷重が大となり、支持壁に対して摩擦板が強い力で押し付けられる。このため摩擦トルクが大となる。第１部材と第２部材が相対回転し、両者が所定の回転角度に至ったとき、上記凸部が穴に入り込む。この状態ではばねによる押圧力が弱まるため支持壁と摩擦板との摩擦トルクが減少あるいは解消され、ロック力も変化する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１および図２に示す軸ロック装置１０は、第１部材１１と第２部材１２を備えて構成されている。図３等に例示するように第１部材１１は基部１５と支持壁１６とを有し、支持壁１６に円形の軸受孔１７が形成されている。この第１部材１１は、厚手の金属板を図１に示すようにＬ字形に折曲することにより基部１５と支持壁１６を成形したものであり、基部１５は例えばパーソナルコンピュータ等の本体部（キーボード側）の筐体に固定される。基部１５には固定用のねじ部材を挿通するための孔１８が形成されている。
【０００９】
金属製の第２部材１２の一端側に水平方向の軸２１が一体に成形されている。この軸２１はおおむね円柱状をなしているが、その両側部に平坦な形状に平行カットされた非円形の回り止め部２２が形成されている。また、第２部材１２の他端側を平行カットすることにより連結部２５が形成されている。この連結部２５は必要に応じて連結金具等（図示せず）を介してパネルディスプレイ等の開閉可能な可動側枠体等に固定されるようになっている。従ってパネルディスプレイを開閉するとき、第１部材１１に対して軸２１を中心に第２部材１２が相対回転するようになる。軸２１と連結部２５との間に円板状のフランジ部２６が設けられている。
【００１０】
軸２１を軸受孔１７に挿通した状態において、支持壁１６とフランジ部２６との間に第１の摩擦板３０が設けられている。この摩擦板３０は平坦なリング状をなしており、支持壁１６の一方の面１６ａに隣接している。この摩擦板３０には軸２１を挿入する孔３１が形成されている。孔３１の内周面は軸２１の回り止め部２２に対して回転不能に嵌合する形状としてある。従ってこの摩擦板３０は第２部材１２と一体に回転することができる。
【００１１】
また、軸２１の先端側に押さえプレート３５が設けられており、この押さえプレート３５と支持壁１６との間に、第２の摩擦板４０とばね４１が設けられている。第２の摩擦板４０は支持壁１６の他方の面１６ｂに隣接している。第２の摩擦板４０は図４（Ａ）に示すように円形状をなしており、その中央部に軸２１を挿入する孔４５が形成されている。図４（Ｂ）は図４（Ａ）中のイ−イ線に沿う断面図である。孔４５の内周面は軸２１の回り止め部２２に対して回転不能に嵌合する形状である。従ってこの摩擦板４０は支持壁１６の他方の面１６ｂに密接した状態で第２部材１２と一体に回転することができる。この摩擦板４０は支持壁１６に対して軸２１の軸線方向に移動可能である。
【００１２】
押さえプレート３５に軸２１を挿入する孔４７が形成されている。孔４７の内周面は軸２１の回り止め部２２に対して回転不能に嵌合する形状である。従って押さえプレート３５は第２部材１２と一体に回転することができる。押さえプレート３５は図５に示すように軸２１の先端部を広げる方向にかしめた抜け止め部５０によって、軸２１から抜けないように保持される。この押さえプレート３５と抜け止め部５０とフランジ部２６は、支持壁１６に対して第２部材１２が軸線方向に移動することを規制するストッパ部として機能する。
【００１３】
ばね４１は押さえプレート３５と摩擦板４０との間に配されている。ばね４１の中心部に軸２１を挿通する孔５２が形成されている。このばね４１は、板厚方向に撓ませたときに摩擦板３０，４０を支持壁１６に押付けるための弾性部材として機能するものであり、皿ばねあるいは波形ばね（ウエーブ・ワッシャ）等をはじめとして種々の形態のものを使用できる。
【００１４】
図４（Ａ）に示すように、第２の摩擦板４０に一対の凸部５５が設けられている。図４（Ｂ）は図４（Ａ）中のイ−イ線に沿う断面図である。一対の凸部５５は摩擦板４０の回転中心を中心とする点対称位置（互いに１８０°反対側）に配されている。これらの凸部５５は図１に示すように支持壁１６の方向に突出している。
【００１５】
支持壁１６に一対の穴６０が形成されている。この穴６０は凸部５５に対応した位置すなわち軸受孔１７を中心とする円周上に形成され、かつ、軸受孔１７の中心から穴６０までの距離と軸受孔１７の中心から凸部５５までの距離が互いに一致している。しかも一対の穴６０は、軸受孔１７を中心として点対称位置（互いに１８０°反対側）に配されている。
【００１６】
これらの穴６０は凸部５５よりも若干大きめの寸法となっている。このため摩擦板４０が支持壁１６に対して軸２１を中心に回転すると、第１部材１１と第２部材１２が互いに所定の回転角度に達したときに、図５に示すように凸部５５が穴６０に入り込む。この実施形態の場合は、第１部材１１に対して第２部材１２が１８０°回転するごとに凸部５５が穴６０に入り込み、それ以外の角度では凸部５５が穴６０から抜け出るようになる（図６参照）。
【００１７】
図７（Ａ）に示すように凸部５５の先端面５５ａを略半円球状にすれば、摩擦板４０が回転する際に凸部５５が穴６０から出やすくなり、ロック力が比較的小さくなる。図７（Ｂ）に示す凸部５５のように先端面５５ａの縁部に多少の丸みをつけた形状にすれば、凸部５５が穴６０から出る際の抵抗が高まり、ロック力を比較的大きくすることができる。穴６０の縁部６０ａは曲面状あるいはテーパ斜面状に面取りされた形状としている。
【００１８】
上記軸ロック装置１０は、図８に示すように凸部５５が穴６０に入り込んでいない状態では、凸部５５の高さｈ1 に相当する分だけばね４１の撓みが大きくなるため、ばね４１の反発荷重が大となり、支持壁１６に摩擦板３０，４０が強い力で押し付けられることにより摩擦トルクが大となる。
【００１９】
第１部材１１と第２部材１２が前述の相対角度に達すると、凸部５５と穴６０の位置が合い、ばね４１の反発荷重によって凸部５５が穴６０に入り込むため節動感（クリック感）が生じるとともに、摩擦板３０，４０と支持壁１６との接触圧が下がるため摩擦トルクが減少する。
【００２０】
上記実施形態の穴６０は支持壁１６を厚み方向に貫通する貫通穴であるが、それ以外に図９に示すような有底の穴（凹部）６０を採用してもよい。このような凹状の穴６０を用いた場合も、凸部５５が穴６０に入り込む際に節動感が得られるとともに、摩擦トルクを減少させることができる。
【００２１】
図１０に示す実施形態では、軸２１の端部に形成された雄ねじ部７０にナット７１を螺合させることにより、押さえプレート３５の抜け止めをなしている。従ってこの場合は、押さえプレート３５とナット７１とフランジ部２６などがストッパ部として機能する。それ以外の基本的な構成と作用は前記実施例（図１〜図８）と同様であるから、両者に共通する箇所に同一の符号を付して説明は省略する。
【００２２】
図１１に示す実施形態は、第１の摩擦板３０にも凸部７３を設けている。この場合の穴６０は支持壁１６を厚み方向に貫通する形状（貫通穴）とし、第１部材１１に対して第２部材１２が所定の回転角度に達したときに貫通穴６０の両側から、双方の凸部５５，７３が嵌合するようになっている。この場合、凸部５５，７３の突出高さｈ1 ，ｈ2 の合計寸法を支持壁１６の板厚ｔよりも小さくする。上記以外の基本的な構成と作用は図１ないし図８に示す実施形態と同様であるから、両者に共通する箇所に共通符号を付して説明は省略する。
【００２３】
図１２（Ａ）に示す摩擦板４０は、前記凸部５５以外に、板厚方向に貫通する潤滑剤保持用の孔７５を有し、この孔７５に摺動性向上のためグリース等の潤滑剤を充填することによって、摩擦板４０の回転による摩耗を抑制するとともに、潤滑剤が摩擦板４０の外部に流れ出ることを防いでいる。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のロ−ロ線に沿う断面図である。
【００２４】
前記丸穴６０の代りに、図１３および図１４に示すような長穴８０が採用されてもよい。一対の長穴８０は、軸受孔１７を中心とする点対称位置に所定の角度α1 （例えば４５°）の範囲にわたって円弧状に形成されている。長穴８０の縁部８０ａは角が尖らないように曲面状あるいはテーパ斜面状に面取りされた形状としている。この場合、図１４に示すように凸部５５が長穴８０に入り込むことにより、角度α1 の範囲において摩擦トルクが減少し、それ以外の角度β1 （例えば１３５°）の範囲では、図１５に示すように比較的大きな摩擦トルクを得ることができる。
【００２５】
また図１６および図１７に示すように、両端部にテーパ状に深さが変化する案内面８０ｂを有する凹状（有底）の長穴８０を用いてもよい。この場合は、案内面８０ｂに沿って凸部５５が長穴８０に出入りするため、摩擦トルクの変化が比較的緩やかなものとなる。
【００２６】
図１８に示す例では、一対の円弧状の長穴８０を互いに点対称位置に角度α2 （９０°）の範囲にわたって設けるとともに、前記実施形態（図４）と同様の一対の凸部５５を有する摩擦板４０を用いる。この場合は、角度α2 の範囲で凸部５５が長穴８０に入り込み、角度β2 （９０°）の範囲では凸部５５が長穴８０から外れるため、９０°ずつ交互に摩擦トルクを変化させることができる。
【００２７】
図１９に示す実施形態では、一対の丸穴６０を互いに点対称位置に形成するとともに、一対の長穴８０を角度α3 （例えば４５°）の範囲にわたって設けている。凸部５５は図４に示す実施形態と同様に一対設ける。この場合は凸部５５が丸穴６０に入り込んだときに節動感が得られ、凸部５５が長穴８０に入り込んでいるときには角度α3 （例えば４５°）の範囲にわたって摩擦トルクが小さくなり、それ以外の角度β3 （例えば６７．５°）では摩擦トルクを高めることができる。
【００２８】
図２０に示す実施形態では、４箇所の丸穴６０を互いに９０°の角度で配置している。凸部５５は前記実施形態（図４）で説明したものと同様に一対、あるいは図２１（Ａ）に示すように、９０°ずつ４箇所に配置する。図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）のハ−ハ線に沿う断面図である。この実施形態の場合、９０°ごとに凸部５５が穴６０に入り込むため９０°ずつ節動感（クリック感）を生じさせることができる。
【００２９】
図２２（Ａ）に示す摩擦板４０には、前記４箇所の凸部５５以外に板厚方向に貫通する潤滑剤保持用の孔７５が形成されており、この孔７５に摺動性向上のためのグリース等の潤滑剤を充填することによって、摩擦板４０の回転による摩耗を抑制するとともに潤滑剤が流れ出ることを防いでいる。図２２（Ｂ）は図２２（Ａ）のニ−ニ線に沿う断面図である。
【００３０】
図２３に示す実施形態の支持壁１６は、４箇所の長穴８０を角度α4 （例えば４５°）ずつ等ピッチで設けている。凸部５５は図４のものと同様に一対、あるいは図２１（Ａ）に示す凸部５５のように４箇所に設ける。従ってこの場合、摩擦板４０が４５°回転するごとに凸部５５が長穴８０に出入りするため、摩擦トルクを４５°ずつ変化させることができる。
【００３１】
前記いずれの実施形態においても、第１の摩擦板３０に凸部５５を設けずに第２の摩擦板４０のみに凸部５５を設けることにより、第１の摩擦板３０と支持壁１６の一方の面１６ａを常に面接触させた状態にしておくことができる。但し、第１の摩擦板３０と第２の摩擦板４０の双方に凸部５５を設けるようにしてもよい。
【００３２】
前述したようにこの発明による軸ロック装置は、凸部と穴の位置あるいは穴の大きさ等に応じて所望の角度にて摩擦トルクの大きさやロック力を変化させることができる。例えばノート型パーソナルコンピュータ等のパネルディスプレイを支持するヒンジ部においては、パネルディスプレイを閉じる直前の角度で摩擦トルクが小さくなるように凸部と穴の位置を設定することにより、パネルディスプレイを確実に閉じることができるようになり、また、パネルディスプレイを開けることも容易となる。
【００３３】
この発明は前述した卓上型情報処理装置に限ることはなく、例えばドアのヒンジ部や各種機器，設備等において回動する部材を支持するヒンジ部に適用できることは言うまでもない。また、凸部を支持壁に設け、穴を摩擦板に設けるようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１部材と第２部材が互いに所望の角度あるいは角度範囲にあるときに、凸部と穴の位置や穴の形状・大きさ等に応じて摩擦トルクやロック力の大小を変化させることができる。また、請求項２に記載したように一方の摩擦板と支持壁との間には凸部を設けることなく常に面接触させ、他方の摩擦板と支持壁との相互対向部に上記凸部と穴を設けるようにすれば、一方の摩擦板と支持壁との間で摩擦トルクを生じさせかつ他方側に設けた凸部と穴の位置等に応じて摩擦トルクを変化させることができる。請求項３に記載したように支持壁の両側に配置された各摩擦板の凸部を貫通穴の両側から同時に入り込むようにすれば、凸部が穴に入り込む際に、より大きな節動感を生じさせることができる。請求項４に記載したような長穴を採用すれば、長穴の大きさに応じて摩擦トルクが変化する範囲を可変設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の軸ロック装置を分解した状態を一部断面で示す側面図。
【図２】  図１に示された軸ロック装置の分解斜視図。
【図３】  図１に示す軸ロック装置の第１部材の正面図。
【図４】  図１に示す軸ロック装置の摩擦板の正面図および断面図。
【図５】  図１に示す軸ロック装置を組立てた状態の断面図。
【図６】  図１に示す軸ロック装置の第２部材が回転した状態の断面図。
【図７】  凸部の形状例を示す摩擦板の一部の側面図。
【図８】  支持壁を貫通する丸穴を用いた場合の摩擦板移動方向とトルク値との関係を示す図。
【図９】  凹状の丸穴を用いた場合の摩擦板移動方向とトルク値との関係を示す図。
【図１０】  押さえプレートをナットによって固定した軸ロック装置の実施形態を示す断面図。
【図１１】  一対の摩擦板の双方に凸部を設けた軸ロック装置の実施形態を一部断面で示す側面図。
【図１２】  ２箇所の凸部と潤滑剤保持孔を有する摩擦板の正面図および断面図。
【図１３】  ２箇所の長穴を有する支持壁の正面図。
【図１４】  長穴を有する支持壁の一部の正面図。
【図１５】  長穴を用いた場合の摩擦板移動方向とトルク値との関係を示す図。
【図１６】  凹状の長穴が形成された支持壁の一部の正面図。
【図１７】  凹状の長穴を用いた場合の摩擦板移動方向とトルク値との関係を示す図。
【図１８】  ２箇所の長穴を有する支持壁の変形例の正面図。
【図１９】  ２箇所の丸穴と長穴を有する支持壁の変形例の正面図。
【図２０】  ４箇所の丸穴を有する支持壁の変形例の正面図。
【図２１】  ４箇所の凸部を有する摩擦板の変形例の正面図と断面図。
【図２２】  ４箇所の凸部と潤滑剤保持孔を有する摩擦板の変形例の正面図と断面図。
【図２３】  ４箇所の長穴を有する支持壁の変形例の正面図。
【図２４】  卓上型情報処理装置の一例を示す斜視図。
【図２５】  従来の軸ロック装置を一部断面で示す側面図。
【符号の説明】
１０…軸ロック装置
１１…第１部材
１２…第２部材
１６…支持壁
１７…軸受孔
２１…軸
２６…フランジ部（ストッパ部）
３０…摩擦板
３５…押さえプレート（ストッパ部）
４０…摩擦板
４１…ばね（弾性部材）
５５…凸部
６０…穴（丸穴）
８０…穴（長穴）
【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】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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