説明

光学式エンコーダ

【課題】接着剤や別部品を用いずにコード板と回転軸を固定した光学式エンコーダを得ること。
【解決手段】軸方向中間部に軸ボス部61を有する回転軸60と、前記回転軸60の上部が軸孔に嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部66を有するコード板65と、前記コード板ボス部66の下端部に固着されて前記回転軸60に嵌合され、前記熱可塑性樹脂よりも溶融温度が低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールド68と、を備える光学式エンコーダ96であって、前記プリモールド68の下端部が、局部加熱と冷却により前記軸ボス部の上端部に溶融固着している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コード板と金属の回転軸を持つ光学式エンコーダに係り、特にコード板と金属の回転軸を部品点数少なく固定する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、光学式ロータリエンコーダにおいて、コード板は本体部と取付部を有し、前記コード板は前記取付部を介して回転軸を構成する軸部材に同軸保持されており、前記本体部並びに前記取付部は、一体をなすプラスチック成形物で構成されており、前記同軸保持を行なうために、前記取付部と前記軸部材の一方を他方に嵌合して保持する嵌合保持機構が設けられており、前記取付部と前記軸部材の一方が他方に嵌合された状態で両者が接着固定されている光学式ロータリエンコーダが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、中央に貫通孔を有する円筒状の取付け部と、前記取付け部から半径方向外側に延在し、外部から受けた光が透過する所定パターンを外周部に有する円板部とを備えたコード板と、前記貫通孔に挿入する回転軸を有するモータであって、前記貫通孔の内径と実質的に等しい第1の外径を有する一方の軸端の第1軸部と、前記第1の外径より小さい第2の外径を有し、前記第1軸部に隣接する第2軸部とを備え、前記貫通孔の一方の開口部において、前記第2軸部が前記取付け部と接着剤で固定された回転軸を有するモータと、を備えた光学式エンコーダ付モータシステムが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
また、円筒状のボス部と前記ボス部の軸方向に対して垂直な面を備えたフランジ部とを回転軸に設け、中空円板状の回転ディスクを前記ボス部に嵌合すると共に前記フランジ部に密着させて前記回転軸と前記回転ディスクを固定する光学式回転検出器の回転ディスク固定方法において、前記フランジ部に前記回転ディスクを密着させた後、前記ディスクに前記フランジ部とほぼ同じ径の弾性体からなる中空円板状のシートを密着させ、前記シートに中空円板状の押さえ板を当て、前記回転軸の端面をカシメることにより、前記押さえ板とともに前記シートを前記回転ディスクに押し付け、前記回転軸と前記回転ディスクを固定する光学式回転検出器の回転ディスク固定方法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11−014404号公報
【特許文献2】特開2004−108984号公報
【特許文献3】特開平08−014944号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載された従来の技術によれば、コード板と回転軸とを接着剤で固定している。そのため、接着の信頼性を確保するためのコード板及び回転軸の洗浄や接着剤の調合管理に熟練を必要とする、という問題がある。また、上記特許文献3に記載された従来の技術によれば、回転軸と回転ディスクの固定に押さえ板等の部品を用いているので、余分な部品が増えている、という問題がある。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接着剤や別部品を用いずにコード板と回転軸を固定した光学式エンコーダを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、軸方向中間部に軸ボス部を有する回転軸と、前記回転軸の上部が軸孔に嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、を備える光学式エンコーダであって、前記コード板ボス部の軸孔内周部が局部加熱と冷却により前記回転軸に溶融固着していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、接着剤や別部品を用いずにコード板と回転軸を固定した光学式エンコーダが得られる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】図1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態1を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図2】図2は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態2を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図3】図3は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態3を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図4−1】図4−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態4を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図4−2】図4−2は、図4−1のA−A線に沿う断面図である。
【図5−1】図5−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態5を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図5−2】図5−2は、実施の形態5の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【図6−1】図6−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態6を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図6−2】図6−2は、実施の形態6の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【図7−1】図7−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態7を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図7−2】図7−2は、実施の形態7の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【図8−1】図8−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態8を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。
【図8−2】図8−2は、実施の形態7の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明にかかる光学式エンコーダの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0012】
実施の形態1.
図1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態1を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。図1に示すように、実施の形態1の光学式エンコーダ91は、熱可塑性樹脂製の円筒状のコード板ボス部16を有するコード板15と、軸方向中間部に軸ボス部11を有する回転軸10と、を備えている。回転軸10の外径は、コード板ボス部16の軸孔の内径と等しい。コード板ボス部16に、回転軸10の上部を嵌合し、コード板ボス部16の下端と軸ボス部11の上端とを当接させ、光学式エンコーダ91を組立てる。
【0013】
次に、実施の形態1の光学式エンコーダ91の特徴的な製造方法を説明する。上記のように光学式エンコーダ91を組立てた後、コード板ボス部16の軸孔内周部に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。コード板ボス部16の内周部が部分的に溶融し、回転軸10に溶着する。その後、冷却して回転軸10にコード板ボス部16を固着させ、実施の形態1の光学式エンコーダ91を得る。
【0014】
実施の形態1の光学式エンコーダ91は、コード板ボス部16の熱可塑性樹脂を回転軸10に直接固着させるので、ネジや接着剤を用いる必要がなく、部品点数を削減することができる。
【0015】
実施の形態1のコード板ボス部16用の熱可塑性樹脂としては、例えば、PPS、PEI、PC等を用いる。コード板15の材料は、コード板ボス部16と同一の熱可塑性樹脂を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよい。異なる材料としては、金属、ガラス、熱硬化樹脂等がある。なお、コード板15の材料は、上記PPS、PEI、PCを夫々単独で、または、混合して用いることができる。接合部の繰り返し温度疲労耐性を向上させるため、コード板ボス部16の材料としては、回転軸10及び軸ボス部11の材料の線膨張係数とコード板15の材料の線膨張係数の中間の線膨張係数を持つ材料を用いるのがよい。
【0016】
また、回転軸10の材料としては、鉄、アルミ等、どのような金属を用いてもよい。軸ボス部11の材料としては、回転軸10と同一の金属を用いてもよいし、異なる金属を用いてもよい。接合部の繰り返し温度疲労耐性を向上させるため、軸ボス部11の材料としては、回転軸10の材料の線膨張係数とコード板ボス部16の材料の線膨張係数の中間の線膨張係数を持つ材料を用いるのがよい。
【0017】
実施の形態2.
図2は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態2を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。図2に示すように、実施の形態2の光学式エンコーダ92は、熱可塑性樹脂製の円盤状のコード板ボス部26を有するコード板25と、軸上端部に軸ボス部21を有する回転軸20と、を備えている。
【0018】
軸ボス部21の上部中央には、コード板ボス部26の下部を嵌合する凹部21aが設けられている。コード板ボス部26の中央部には、軸方向の貫通孔26aが設けられている。凹部21aにコード板ボス部26の下部を嵌合させ、コード板ボス部26の下端を回転軸20の上端及び凹部21aに当接させ、コード板25の下面を軸ボス部21の上端に当接させ、実施の形態2の光学式エンコーダ92を組立てる。
【0019】
上記のように光学式エンコーダ92を組立てた後、コード板ボス部26の貫通孔26aの内周下部に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。コード板ボス部26の貫通孔26aの内周下部が部分的に溶融し、回転軸20の上端に溶着する。その後、冷却して回転軸20の上端にコード板ボス部26を固着させ、実施の形態2の光学式エンコーダ92を得る。
【0020】
実施の形態2によれば、加熱方法として、レーザ等の光や、マイクロヒータ等、直接熱伝達する手法までを選択することができる。また、加熱方法が光の場合、材料と光の波長により、接合箇所以外に熱を付与してしまうことがあるが、実施の形態2によれば、光が材料を透過することなく、任意の場所に熱を付与することができるため、熱の影響を最小限に抑えることができる。
【0021】
実施の形態3.
図3は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態3を示すコード板と回転軸の接合部の断面図である。図3に示すように、実施の形態3の光学式エンコーダ93は、熱可塑性樹脂製の円盤状のコード板ボス部36を有するコード板35と、軸上端部に軸ボス部31を有する回転軸30と、を備えている。
【0022】
軸ボス部31の上部には、コード板ボス部36の下部を嵌合する凹部31aが設けられている。コード板ボス部36の中央部には、複数の貫通孔36aが設けられている。凹部31aにコード板ボス部36の下部を嵌合させ、コード板ボス部36の下端を回転軸30の上端及び凹部31aに当接させ、コード板35の下面を軸ボス部31の上端に当接させ、実施の形態3の光学式エンコーダ93を組立てる。
【0023】
上記のように光学式エンコーダ93を組立てた後、コード板ボス部36の複数の貫通孔36aの内周下部に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。コード板ボス部36の複数の貫通孔36aの内周下部が部分的に溶融し、回転軸30の上端に溶着する。その後、冷却して回転軸30の上端にコード板ボス部36を固着させ、実施の形態3の光学式エンコーダ93を得る。
【0024】
実施の形態3によれば、加熱方法として、レーザ等の光や、マイクロヒータ等、直接熱伝達する手法までを選択することができる。また、加熱方法が光の場合、材料と光の波長により、接合箇所以外に熱を付与してしまうことがあるが、実施の形態3によれば、光が材料を透過することなく、任意の場所に熱を付与することができるため、熱の影響を最小限に抑えることができる。
【0025】
実施の形態3によれば、加熱する箇所を、コード板ボス部36の複数の貫通孔36aの内周下部とし、接合面積を大きくして接合強度を高くするので、接合信頼性が高まる。
【0026】
実施の形態4.
図4−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態4を示すコード板と回転軸の接合部の断面図であり、図4−2は、図4−1のA−A線に沿う断面図である。図4−1及び図4−2に示すように、実施の形態4の光学式エンコーダ94は、熱可塑性樹脂製の円柱状のコード板ボス部46を有するコード板45と、コード板ボス部46の軸孔に嵌合する回転軸40と、回転軸40に取付けられコード板ボス部46の下端及び外周部を把持して支持する4本指(3本指以上であればよい)の把持部41と、を備えている。
【0027】
コード板ボス部46に、回転軸40の上部を嵌合し、把持部41でコード板ボス部46を把持するようにして、光学式エンコーダ94を組立てる。次に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により、下方から回転軸40若しくは把持部41に、局部的に熱を加える。コード板ボス部46の下端の回転軸40若しくは把持部41の近傍が部分的に溶融し、回転軸40若しくは把持部41に溶着する。その後、冷却して回転軸40若しくは把持部41にコード板ボス部46を固着させ、実施の形態4の光学式エンコーダ94を得る。
【0028】
実施の形態4によれば、把持部41がコード板ボス部46を把持するので、回転軸40とコード板45との直角精度及び位置精度を向上させることができる。把持部41の指は、軸対称となる配置にすることが望ましい。
【0029】
実施の形態5.
図5−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態5を示すコード板と回転軸の接合部の断面図であり、図5−2は、実施の形態5の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【0030】
図5−1及び図5−2に示すように、実施の形態5の光学式エンコーダ95は、熱可塑性樹脂製の円筒状のコード板ボス部56を有するコード板55と、軸方向中間部に軸ボス部51を有する回転軸50と、を備えている。コード板ボス部56の上端には、コード板ボス部56に用いている熱可塑性樹脂よりも溶融温度の低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールド58を固着している。
【0031】
回転軸50の外径は、コード板ボス部56及びプリモールド58の軸孔内径と等しい。コード板ボス部56及びプリモールド58の軸孔に、回転軸50の上部を嵌合し、コード板ボス部56の下端と軸ボス部51の上端とを当接させ、光学式エンコーダ95を組立てる。
【0032】
上記のように光学式エンコーダ95を組立てた後、プリモールド58の軸孔内周部に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。プリモールド58の内周部が部分的に溶融し、回転軸50に溶着する。その後、冷却して回転軸50にプリモールド58を固着させ、実施の形態5の光学式エンコーダ95を得る。
【0033】
実施の形態5の光学式エンコーダ95によれば、プリモールド58の溶融温度が低いため、より低温で回転軸50とコード板55とを接合でき、接合時のコード部への熱影響を低減することができる。
【0034】
実施の形態6.
図6−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態6を示すコード板と回転軸の接合部の断面図であり、図6−2は、実施の形態6の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【0035】
図6−1及び図6−2に示すように、実施の形態6の光学式エンコーダ96は、熱可塑性樹脂製の円筒状のコード板ボス部66を有するコード板65と、軸方向中間部に軸ボス部61を有する回転軸60と、を備えている。コード板ボス部66の下端には、コード板ボス部66に用いている熱可塑性樹脂よりも溶融温度の低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールド68を固着している。
【0036】
回転軸60の外径は、コード板ボス部66及びプリモールド68の軸孔内径と等しい。コード板ボス部66及びプリモールド68の軸孔に、回転軸60の上部を嵌合し、プリモールド68の下端と軸ボス部61の上端とを当接させ、光学式エンコーダ96を組立てる。
【0037】
上記のように光学式エンコーダ96を組立てた後、プリモールド68の外周部下端に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。プリモールド68の外周部下端が部分的に溶融し、軸ボス部61の上端に溶着する。その後、冷却して軸ボス部61の上端にプリモールド68を固着させ、実施の形態6の光学式エンコーダ96を得る。
【0038】
実施の形態6の光学式エンコーダ96によれば、プリモールド68の溶融温度が低いため、より低温で回転軸60とコード板65とを接合でき、接合時のコード部への熱影響を低減することができる。
【0039】
実施の形態7.
図7−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態7を示すコード板と回転軸の接合部の断面図であり、図7−2は、実施の形態7の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【0040】
図7−1及び図7−2に示すように、実施の形態7の光学式エンコーダ97は、熱可塑性樹脂製の円筒状のコード板ボス部76を有するコード板75と、軸方向中間部に軸ボス部71を有する回転軸70と、を備えている。コード板ボス部76の下端には、コード板ボス部76に用いている熱可塑性樹脂よりも溶融温度の低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールド78を固着している。軸ボス部71の上端には、複数の凸部71a及び凹部71bが設けられている。プリモールド78の下端には、1つ又は複数の凸部78a及び凹部78bが設けられている。
【0041】
回転軸70の外径は、コード板ボス部76及びプリモールド78の軸孔内径と等しい。コード板ボス部76及びプリモールド78の軸孔に、回転軸70の上部を嵌合し、プリモールド78の下端と軸ボス部71の上端とを当接させ、凸部78aと凹部71bとを嵌合させ、凹部78bと凸部71aとを嵌合させて、光学式エンコーダ97を組立てる。
【0042】
上記のように光学式エンコーダ97を組立てた後、プリモールド78の外周部下端に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。プリモールド78の外周部下端が部分的に溶融し、軸ボス部71の上端に溶着する。その後、冷却して軸ボス部71の上端にプリモールド78を固着させ、実施の形態7の光学式エンコーダ97を得る。
【0043】
実施の形態7の光学式エンコーダ97によれば、プリモールド78の凸、凹部78a、78bと、軸ボス部71の凹、凸部71b、71aとを夫々嵌合させているので、回転軸70の回転方向の耐クリープ性が向上する。
【0044】
実施の形態8.
図8−1は、本発明に係る光学式エンコーダの実施の形態8を示すコード板と回転軸の接合部の断面図であり、図8−2は、実施の形態8の光学式エンコーダの組立て前を示す断面図である。
【0045】
図8−1及び図8−2に示すように、実施の形態8の光学式エンコーダ98は、熱可塑性樹脂製の円筒状のコード板ボス部86を有するコード板85と、軸方向中間部に軸ボス部81を有する回転軸80と、を備えている。コード板ボス部86の下端には、コード板ボス部86に用いている熱可塑性樹脂よりも溶融温度の低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールド88が固着されている。
【0046】
軸ボス部86の上端には、1つ又は複数の傾斜凸部81a及び傾斜凹部81bが設けられている。プリモールド88の下端には、1つ又は複数の傾斜凸部88a及び傾斜凹部88bが設けられている。また、回転軸80の軸ボス部81の上側には、1つ又は複数の凸部80c及び凹部80dが設けられている。プリモールド88の軸孔の内周部には、1つ又は複数の凸部88c及び凹部88dが設けられている。
【0047】
回転軸80の外径は、コード板ボス部86及びプリモールド88の軸孔内径と等しい。コード板ボス部86及びプリモールド88の軸孔に、回転軸80の上部を嵌合し、プリモールド88の下端と軸ボス部81の上端とを当接させ、傾斜凸部88aと傾斜凹部81bとを嵌合させ、傾斜凹部88bと傾斜凸部81aとを嵌合させ、凸部88cと凹部80dとを嵌合させ、凹部88dと凸部80cとを嵌合させて、光学式エンコーダ98を組立てる。
【0048】
上記のように光学式エンコーダ98を組立てた後、プリモールド88の外周部下端に、矢印Pで示すように、レーザ、マイクロヒータ等により局部的に熱を加える。プリモールド88の外周部下端が部分的に溶融し、軸ボス部81の上端に溶着する。その後、冷却して軸ボス部81の上端にプリモールド88を固着させ、実施の形態8の光学式エンコーダ98を得る。
【0049】
実施の形態8の光学式エンコーダ98によれば、プリモールド88の傾斜凸、凹部88a、88bと、軸ボス部71の傾斜凹、凸部81b、81aとを夫々嵌合させ、プリモールド88の軸孔内の凸、凹部88c、88dと回転軸80の凹、凸部80d、80cとを夫々嵌合させているので、回転軸80の回転方向の耐クリープ性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【0050】
以上のように、本発明の光学式エンコーダは、接着剤や別部品を用いずにコード板と回転軸を固定した環境性に優れた光学式エンコーダとして有用である。
【符号の説明】
【0051】
10、20、30、40、50、60、70、80 回転軸
11、21、31、51、61、71、81 軸ボス部
41 把持部
15、25、35、45、55、65、75、85 コード板
16、26、36、46、56、66、76、86 コード板ボス部
26a、36a 貫通孔
41 把持部
58、68、78、88 プリモールド
71a、78a、80c、88c 凸部
71b、78b、80d、88d 凹部
81a、88a 傾斜凸部
81b、88b 傾斜凹部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向中間部に軸ボス部を有する回転軸と、
前記回転軸の上部が軸孔に嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、
を備える光学式エンコーダであって、
前記コード板ボス部の軸孔内周部が局部加熱と冷却により前記回転軸に溶融固着していることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項2】
上部中央に凹部が設けられた軸ボス部を有する回転軸と、
軸方向の貫通孔が設けられ、前記軸ボス部の凹部に下部が嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、
を備える光学式エンコーダであって、
前記コード板ボス部の貫通孔の内周下部が局部加熱と冷却により前記回転軸の上端部に溶融固着していることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項3】
前記コード板ボス部の軸方向の貫通孔が、複数設けられていることを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。
【請求項4】
軸方向中間部に複数本の指を有する把持部が取付けられた回転軸と、
前記回転軸の上部が軸孔に嵌合され、下面及び外周面が前記把持部に把持された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、
を備える光学式エンコーダであって、
前記コード板ボス部の前記把持部の近傍が局部加熱と冷却により前記把持部に溶融固着していることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項5】
軸方向中間部に軸ボス部を有する回転軸と、
前記回転軸の上部が軸孔に嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、
前記コード板ボス部の上端部に固着されて前記回転軸に嵌合され、前記熱可塑性樹脂よりも溶融温度が低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールドと、
を備える光学式エンコーダであって、
前記プリモールドの軸孔内周部が、局部加熱と冷却により前記回転軸に溶融固着していることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項6】
軸方向中間部に軸ボス部を有する回転軸と、
前記回転軸の上部が軸孔に嵌合された熱可塑性樹脂製のコード板ボス部を有するコード板と、
前記コード板ボス部の下端部に固着されて前記回転軸に嵌合され、前記熱可塑性樹脂よりも溶融温度が低い熱可塑性樹脂製のリング状のプリモールドと、
を備える光学式エンコーダであって、
前記プリモールドの下端部が、局部加熱と冷却により前記軸ボス部の上端部に溶融固着していることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項7】
前記プリモールドの下端部には、凸部及び凹部が設けられ、前記軸ボス部の上端部には、前記凸部及び凹部に嵌合する凹部及び凸部が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の光学式エンコーダ。
【請求項8】
前記プリモールドの下端部には、傾斜凸部及び傾斜凹部が設けられ、前記軸ボス部の上端部には、前記傾斜凸部及び傾斜凹部に嵌合する傾斜凹部及び傾斜凸部が設けられていることを特徴とする請求項6に記載の光学式エンコーダ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4−1】
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【図4−2】
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【図5−1】
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【図5−2】
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【図6−1】
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【図6−2】
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【図7−1】
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【図7−2】
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【図8−1】
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【図8−2】
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