(57)【要約】【課題】冷却器を収容するインテークマニホールドにおいて吸入空気の冷却効率を向上させること。【解決手段】吸入空気を冷却する冷却器２０を収容するサージタンク１１と、冷却器２０を通過した吸入空気をサージタンク１１から内燃機関１の複数の気筒４へそれぞれ分配する複数の分岐管１２とを備えたインテークマニホールド１０において、サージタンク１１は、冷却器２０よりも下流側において吸入空気の流れに対向する対向壁部１４と、対向壁部１４を貫通して対応する分岐管１２に連通する複数の連通孔１６とを有し、対向壁部１４の長手方向Ｌに配列される複数の連通孔１６のうち隣接する連通孔１６同士は、長手方向Ｌに対して直交する直交方向Ｏにずれて設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気を冷却する冷却器を収容するサージタンクと、前記冷却器を通過した前記吸入空気を前記サージタンクから内燃機関の複数の気筒へそれぞれ分配する複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、
前記サージタンクは、前記冷却器よりも下流側において前記吸入空気の流れに対向する対向壁部と、前記対向壁部を貫通して対応する前記分岐管に連通する複数の連通孔とを有し、前記対向壁部の長手方向に配列される複数の前記連通孔のうち隣接する前記連通孔同士は、前記長手方向に対して直交する直交方向にずれて設けられることを特徴とするインテークマニホールド。
【請求項２】
複数の前記連通孔は、前記長手方向と前記直交方向との双方に対して傾斜する傾斜方向に沿って、設けられることを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
【請求項３】
複数の前記連通孔は、前記対向壁部において前記直交方向の一端側と他端側とに交互にずれて、設けられることを特徴とする請求項１に記載のインテークマニホールド。
【請求項４】
前記サージタンクは、前記連通孔として複数設けられる第一連通孔と、前記対向壁部を挟む両側に設けられる側壁部と、前記冷却器よりも下流側においていずれかの前記側壁部を貫通して対応する前記分岐管に連通する第二連通孔とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のインテークマニホールド。
【請求項５】
前記側壁部は、前記対向壁部を前記長手方向に挟む両側に設けられることを特徴とする請求項４に記載のインテークマニホールド。
【請求項６】
前記第二連通孔は、前記対向壁部を挟む両側の前記側壁部にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項４又は５に記載のインテークマニホールド。
【請求項７】
吸入空気を冷却する冷却器を収容するサージタンクと、前記冷却器を通過した前記吸入空気を前記サージタンクから内燃機関の複数の気筒へそれぞれ分配する複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、
前記サージタンクは、前記冷却器よりも下流側において前記吸入空気の流れに対向する対向壁部と、前記対向壁部を貫通して対応する前記分岐管に連通する第一連通孔と、前記対向壁部を挟む両側に設けられる側壁部と、前記冷却器よりも下流側においていずれかの前記側壁部を貫通して対応する前記分岐管に連通する第二連通孔と、を有することを特徴とするインテークマニホールド。
【請求項８】
前記第一連通孔は、前記対向壁部の長手方向に複数配列され、
前記側壁部は、前記対向壁部を前記長手方向に挟む両側に設けられることを特徴とする請求項７に記載のインテークマニホールド。
【請求項９】
前記第二連通孔は、前記対向壁部を挟む両側の前記側壁部にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項７又は８に記載のインテークマニホールド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器を収容するインテークマニホールドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されるように、ターボチャージャーやスーパーチャージャー等の過給機によって圧縮した吸入空気を内燃機関の各気筒へ供給する吸気システムでは、吸入空気を冷却するために冷却器を収容したインテークマニホールドが、使用されている。これは、圧縮によって温度上昇した吸入空気が各気筒へ供給されると、ノッキングや出力低下等の不具合を内燃機関に生じさせることが懸念されるからである。
【０００３】
さて、一般にインテークマニホールドには、吸気脈動を吸収するためのサージタンクと、サージタンクを通過した吸入空気を内燃機関の各気筒へ分配する複数の分岐管とが、設けられている。上述の如く吸入空気を冷却器によって冷却する場合、冷却器は、比較的大きな内部空間を形成するサージタンクに収容される。故に、この場合には、サージタンクの冷却器よりも下流側に設けられて各分岐管と連通する複数の連通孔を通じて、冷却器の通過により冷却された吸入空気が各気筒へと供給されることになる。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０１７５６１７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図９，１０に示すように、一般にインテークマニホールド１０００のサージタンク１００２において各分岐管との連通孔１００４は、吸入空気の流れ（図９の白抜矢印参照）に対向する対向壁部１００６の長手方向Ｌに沿って直線状に配列されており、当該長手方向Ｌの直交方向Ｏにはずれがない。ここで、図１０において各連通孔１００４に対応付けられている仮想円１００８は、冷却器１０１０を通過して各連通孔１００４へ直接的に進入する吸入空気の当該冷却器１０１０における通過部分を、吸入空気流れと反対側からの透視図によって模式的に示している。したがって、各仮想円１００８の論理和をとった図１０のハッチング領域が拡大するほど、冷却器１０１０における吸入空気の通過面積が増大して吸入空気の冷却効率が向上することになる。また、各仮想円１００８の重なりが小さいほど、冷却器１０１０を通過する際の吸入空気の圧力損失が低減されるので、それによっても吸入空気の冷却効率が向上することになる。
【０００５】
しかし、各連通孔１００４が対向壁部１００６の長手方向Ｌに沿って直線状に配列される図９，１０の構成では、それら連通孔１００４の相互間隔Ｐが対向壁部１００６の長手方向Ｌのサイズによって制限を受ける。このような制限は、冷却器１０１０を通過する吸入空気に関して通過面積の増大や圧力損失の低減を図る上でネックとなるので、改善が望まれている。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、冷却器を収容するインテークマニホールドにおいて吸入空気の冷却効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、吸入空気を冷却する冷却器を収容するサージタンクと、冷却器を通過した吸入空気をサージタンクから内燃機関の複数の気筒へそれぞれ分配する複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、サージタンクは、冷却器よりも下流側において吸入空気の流れに対向する対向壁部と、対向壁部を貫通して対応する分岐管に連通する複数の連通孔とを有し、対向壁部の長手方向に配列される複数の連通孔のうち隣接する連通孔同士は、長手方向に対して直交する直交方向にずれて設けられることを特徴とする。
【０００８】
この発明のサージタンクによると、吸入空気流れに対向する対向壁部の長手方向に配列されて各分岐管と連通する複数の連通孔のうち隣接する孔同士については、当該長手方向の直交方向にずれることで、相互間隔の拡大が可能となる。こうした孔間隔の拡大作用によれば、冷却器を通過して下流側の対向壁部の各連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、冷却器における通過面積を増大させると共に、冷却器を通過する際の圧力損失を低減することができる。したがって、吸入空気の冷却効率の向上を図ることが、可能になるのである。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、複数の連通孔は、対向壁部の長手方向とその直交方向との双方に対して傾斜する傾斜方向に沿って、設けられる。このように、対向壁部において長手方向及び直交方向の双方に対する傾斜方向に沿って設けられる各連通孔は、それら長手方向及び直交方向の位置について互いに異なるものとなる。これにより対向壁部においては、長手方向に配列される連通孔のうち隣接孔同士が直交方向にずれる構成を確実に得ることができるので、冷却効率の向上効果を確固たるものとして達成可能となる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、複数の連通孔は、対向壁部において長手方向に対する直交方向の一端側と他端側とに交互にずれて、設けられる。これによれば、長手方向に配列された各連通孔が直交方向の一端側と他端側とに交互にずれて貫通する対向壁部においては、隣接する連通孔同士の位置が長手方向及び直交方向の双方において異なるものとなる。即ち、対向壁部においては、長手方向に配列される連通孔のうち隣接孔同士が直交方向にずれる構成を確実に得ることができるので、冷却効率の向上効果を確固たるものとして達成可能となる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によると、サージタンクは、上記連通孔として複数設けられる第一連通孔と、対向壁部を挟む両側に設けられる側壁部と、冷却器よりも下流側においていずれかの側壁部を貫通して対応する分岐管に連通する第二連通孔とを有する。これにより、対向壁部を貫通して分岐管と連通する各第一連通孔と、対向壁部を挟む側壁部のいずれかを貫通して分岐管と連通する第二連通孔とについて、可及的に大きな相互間隔を確保可能となる。こうした孔間隔の確保作用によれば、冷却器を通過して下流側の第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、冷却器における通過面積を側壁部が対向壁部を挟む方向において増大させると共に、冷却器を通過する際の圧力損失を低減することができる。したがって、冷却効率のさらなる向上を図ることが、可能となるのである。
【００１２】
請求項５に記載の発明によると、側壁部は、対向壁部をその長手方向に挟む両側に設けられる。これによれば、対向壁部において各第一連通孔が配列される長手方向の両側のうちいずれかにおいては、第二連通孔が側壁部を貫通することになるので、それら第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、冷却器における通過面積が対向壁部の長手方向に確実に増大し得る。したがって、冷却効率のさらなる向上効果を、確固たるものとして達成可能となる。
【００１３】
請求項６に記載の発明によると、第二連通孔は、対向壁部を挟む両側の側壁部にそれぞれ設けられる。これによれば、各第一連通孔が貫通する対向壁部の両側において第二連通孔が側壁部を貫通することになるので、それら第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、側壁部が対向壁部を挟む方向での冷却器における通過面積を増大させることができる。したがって、冷却効率の十分な向上が期待され得るのである。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、吸入空気を冷却する冷却器を収容するサージタンクと、冷却器を通過した吸入空気をサージタンクから内燃機関の複数の気筒へそれぞれ分配する複数の分岐管とを備えたインテークマニホールドであって、サージタンクは、冷却器よりも下流側において吸入空気の流れに対向する対向壁部と、対向壁部を貫通して対応する分岐管に連通する第一連通孔と、対向壁部を挟む両側に設けられる側壁部と、冷却器よりも下流側においていずれかの側壁部を貫通して対応する分岐管に連通する第二連通孔と、を有することを特徴とする。
【００１５】
この発明のサージタンクによると、吸入空気流れに対向する対向壁部を貫通して分岐管と連通する第一連通孔と、対向壁部を挟む側壁部のいずれかを貫通して分岐管と連通する第二連通孔とについて、可及的に大きな相互間隔を確保可能となる。こうした孔間隔の確保作用によれば、冷却器を通過して下流側の第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、冷却器における通過面積を側壁部が対向壁部を挟む方向において増大させると共に、冷却器を通過する際の圧力損失を低減することができる。したがって、吸入空気の冷却効率の向上を図ることが、可能になるのである。
【００１６】
請求項８に記載の発明によると、第一連通孔は、対向壁部の長手方向に複数配列され、側壁部は、対向壁部をその長手方向に挟む両側に設けられる。これによれば、対向壁部において各第一連通孔が配列される長手方向の両側のうちいずれかにおいては、第二連通孔が側壁部を貫通することになるので、それら第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、冷却器における通過面積が対向壁部の長手方向に確実に増大し得る。したがって、冷却効率の向上効果を、確固たるものとして達成可能となる。
【００１７】
請求項９に記載の発明によると、第二連通孔は、対向壁部を挟む両側の側壁部にそれぞれ設けられる。これによれば、第一連通孔が貫通する対向壁部の両側において第二連通孔が側壁部を貫通することになるので、それら第一及び第二連通孔へ直接的に進入する吸入空気に関して、側壁部が対向壁部を挟む方向での冷却器における通過面積を増大させることができる。したがって、冷却効率の十分な向上が期待され得るのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００１９】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態によるインテークマニホールド１０を適用した車両用内燃機関１の吸気システム２を示している。
【００２０】
吸気システム２において過給機３は、内燃機関１の出力を高めるために、吸入空気を圧縮して送出する。過給機３として本実施形態では、内燃機関１の排気を利用するターボチャージャを使用しているが、内燃機関１の回転を利用するスーパーチャージャ等を使用してもよい。
【００２１】
インテークマニホールド１０は、過給機３の下流側且つ内燃機関１の上流側に配置されており、サージタンク１１並びに複数の分岐管１２を有している。サージタンク１１は、吸気脈動を吸収するために、過給機３により圧縮された吸入空気を内部空間１３にて拡散させる。複数の分岐管１２は、サージタンク１１を通過した吸入空気を内燃機関１の各気筒４へそれぞれ分配して供給する。ここで特に本実施形態の各分岐管１２は、内燃機関１の各気筒４に合わせて水平面上における車両の水平方向に配列されている。
【００２２】
インテークマニホールド１０において、吸入空気の拡散のために比較的大きな内部空間１３を形成するサージタンク１１には、冷却器２０が収容されている。冷却器２０は、内燃機関１についてのノッキングや出力低下等の不具合を回避するために、過給機３により圧縮されて高温状態でサージタンク１１を通過する吸入空気を冷却する。冷却器２０として本実施形態では、冷却水が流れる複数のチューブ（図示しない）間を吸入空気が通過することにより、冷却水と吸入空気との間で熱交換させる水冷式のインタークーラーを使用しているが、送風ファンによる空冷式のインタークーラー等を使用してもよい。
【００２３】
以下、第一実施形態によるインテークマニホールド１０の特徴部分について説明する。図２に示すように、インテークマニホールド１０のサージタンク１１には、冷却器２０よりも下流側において吸入空気の流れ（図２の白抜矢印を参照）に対向する対向壁部１４が設けられている。ここで特に本実施形態の対向壁部１４は、水平面上の車両の水平方向に長手となる矩形平板状に形成されて、冷却器２０と正対している。
【００２４】
さらにサージタンク１１には、対向壁部１４を貫通する連通孔１６が分岐管１２と同数、特に本実施形態では四つ設けられており、これらの連通孔１６に対して各々対応する分岐管１２が連通している。各連通孔１６は、各分岐管１２に合わせて水平面上の車両の水平方向に、即ち本実施形態では対向壁部１４の長手方向Ｌに配列されていると共に、当該長手方向Ｌに対して直交する直交方向Ｏにおいて互いにずれている。ここで特に本実施形態の各連通孔１６は、平面視が矩形となる対向壁部１４の一対角線１８上に等間隔に設けられることで、対向壁部１４の長手方向Ｌ及び直交方向Ｏの双方に対して傾斜した傾斜方向Ｉに沿って均等に並んでいる。
【００２５】
以上の特徴により、対向壁部１４の長手方向Ｌに配列される複数の連通孔１６のうち隣接する孔１６同士については、図３の如く当該長手方向Ｌの直交方向Ｏにおいて互いにずれているので、ずれのない図１０の例と比べて相互間隔Ｐの拡大が可能となっている。ここで、図３において各連通孔１６に対応付けられている仮想円１９は、冷却器２０を通過して各連通孔１６へ直接的に進入する吸入空気の当該冷却器２０における通過部分を、吸入空気流れと反対側からの透視図によって模式的に示している。したがって、隣接連通孔１６同士の間隔Ｐが拡大されることにより第一実施形態では、各仮想円１９の論理和をとった図３のハッチング領域を拡大して、冷却器２０における吸入空気の通過面積を増大させることができる。また、隣接連通孔１６同士の間隔Ｐが拡大されることにより第一実施形態では、それらの孔１６に対応する仮想円１９同士の重なりを小さくして、冷却器２０を通過する際の吸入空気の圧力損失を低減することもできる。
【００２６】
このように、冷却器２０を通過する吸入空気に関して通過面積の増大と圧力損失の低減とが可能な第一実施形態によると、吸入空気の冷却効率が向上するのみならず、各連通孔１６から各分岐管１２を通じて各気筒４へと供給される吸入空気の温度が均一化され得る。したがって、第一実施形態によれば、ノッキング等の不具合を招来することなく、内燃機関１の出力を高めることができるのである。
【００２７】
（第二実施形態）
図４に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態のサージタンク２１１の対向壁部１４において、長手方向Ｌに配列される複数の連通孔２１６は、当該長手方向Ｌに対する直交方向Ｏの一端２１４ａ側と他端２１４ｂ側とに交互にずれて、ジグザグ状に設けられている。これにより、長手方向Ｌに配列されて隣接する一端２１４ａ側の連通孔２１６と他端２１４ｂ側の連通孔２１６とは、図５の如く直交方向Ｏに互いにずれた形となっているので、ずれのない図１０の例と比べて相互間隔Ｐの拡大が可能となっている。
【００２８】
また特に第二実施形態では、図５に示す直交方向Ｏにおいて、対向壁部１４の一端２１４ａ側の連通孔２１６同士が位置合わせされ、また対向壁部１４の他端２１４ｂ側の連通孔２１６同士も位置合わせされている。これにより、隣接する一端２１４ａ側の連通孔２１６と他端２１４ｂ側の連通孔２１６とについては、対向壁部１４の直交方向Ｏに最大限に離間させて相互間隔Ｐを十分に確保することが可能となっている。
【００２９】
以上の第二実施形態によれば、第一実施形態と同様に各連通孔２１６と対応付けられる図５の仮想円２１９について、論理和を示す図５のハッチング領域を拡大しつつ、重なりを小さくすることができる。したがって、冷却器２０を通過する吸入空気に関して通過面積を増大且つ圧力損失を低減させて、吸入空気の冷却効率の向上並びに各連通孔２１６での吸入空気温度の均一化を達成し得るのである。
【００３０】
（第三実施形態）
図６に示すように、本発明の第三実施形態は第一実施形態の変形例である。第三実施形態のサージタンク３１１において、対向壁部１４を長手方向Ｌに挟む両側の平板状の側壁部３１５ａ，３１５ｂには、連通孔１６とは別の連通孔３１６ａ，３１６ｂがそれぞれ設けられている。そこで、以下の第三実施形態の説明では、連通孔１６を第一連通孔１６といい、連通孔３１６ａ，３１６ｂを第二連通孔３１６ａ，３１６ｂという。
【００３１】
具体的には、一方の側壁部３１５ａを貫通して分岐管１２に連通する第二連通孔３１６ａは、冷却器２０よりも下流側に位置している。また、他方の側壁部３１５ａを貫通して分岐管１２に連通する第二連通孔３１６ｂは、冷却器２０よりも下流側に位置し、さらに対向壁部１４の長手方向Ｌにおいて一方の側壁部３１５ａの第二連通孔３１６ａと正対している。
【００３２】
このような特徴の第三実施形態では、第二連通孔３１６ａ，３１６ｂと、それらが貫通する側壁部３１５ａ，３１５ｂに直近の第一連通孔１６との相互間隔を、対向壁部１４の長手方向Ｌにおいて可及的に大きく確保することができる。これによれば、側壁部３１５ａ，３１５ｂが対向壁部１４を挟むと共に第一連通孔１６が配列される対向壁部１４の長手方向Ｌにおいて、各連通孔１６，３１６ａ，３１６ｂへ直接的に進入する吸入空気の冷却器２０における通過面積が、確実に増大し得る。また、大きな相互間隔が確保されることによれば、各連通孔１６，３１６ａ，３１６ｂへ直接的に進入する吸入空気の圧力損失が、低減され得る。以上より、吸入空気の冷却効率の向上並びに各連通孔１６，３１６ａ，３１６ｂでの吸入空気温度の均一化について達成することが、可能になるのである。
【００３３】
（第四実施形態）
図７に示すように、本発明の第四実施形態は第三実施形態の変形例である。第四実施形態のサージタンク４１１の対向壁部１４において、長手方向Ｌに配列される二つの第一連通孔４１６は当該長手方向Ｌに沿う直線状に並んでおり、当該長手方向Ｌに対する直交方向Ｏにはずれていない。
【００３４】
このような特徴の第四実施形態では、図１０の例と同数の連通孔数にも拘らず、第二連通孔３１６ａ，３１６ｂと直近の第一連通孔４１６との相互間隔と、それら各第一連通孔４１６同士の相互間隔とを、対向壁部１４の長手方向Ｌにおいて可及的に大きく確保することができる。したがって、冷却器２０を通過する吸入空気に関して通過面積を増大且つ圧力損失を低減させて、吸入空気の冷却効率の向上並びに各連通孔３１６ａ，３１６ｂ，４１６での吸入空気温度の均一化を達成することが、可能になるのである。
【００３５】
（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００３６】
例えば、第一〜第四実施形態において対向壁部１４については、各分岐管１２の配列方向に長く且つ吸入空気流れに対向可能な形状であれば、その平面視や冷却器２０に対する相対位置等を適宜設定してもよい。また、第二実施形態においては、対向壁部１４の一端２１４ａ側の連通孔２１６同士の位置を直交方向Ｏにおいて互いにずらしてもよいし、対向壁部１４の他端２１４ｂ側の連通孔２１６同士の位置を直交方向Ｏにおいて互いにずらしてもよい。
【００３７】
第二実施形態においては、図８に示すように第三実施形態に準じて、対向壁部１４を長手方向Ｌに挟む両側に第二連通孔３１６ａ，３１６ｂを設けてもよい。また、かかる第二実施形態の変形例及び第三実施形態においては、対向壁部１４を直交方向Ｏに挟む両側に第二連通孔３１６ａ，３１６ｂを設けてもよいし、第二連通孔３１６ａ，３１６ｂのうち一方を設けなくてもよいし、各第二連通孔３１６ａ，３１６ｂを複数ずつ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第一実施形態によるインテークマニホールドを適用した車両用内燃機関の吸気システムを模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態によるインテークマニホールドの特徴部分について説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態によるインテークマニホールドの作用効果について説明するための透視図である。
【図４】本発明の第二実施形態によるインテークマニホールドの特徴部分について説明するための斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態によるインテークマニホールドの作用効果について説明するための透視図である。
【図６】本発明の第三実施形態によるインテークマニホールドの特徴部分について説明するための斜視図である。
【図７】本発明の第四実施形態によるインテークマニホールドの特徴部分について説明するための斜視図である。
【図８】本発明の第二実施形態によるインテークマニホールドの変形例について説明するための斜視図である。
【図９】本発明により解決する課題について説明するための斜視図である。
【図１０】本発明により解決する課題について説明するための透視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  内燃機関、２  吸気システム、３  過給機、４  気筒、１０  インテークマニホールド、１１，２１１，３１１，４１１ージタンク、１２  分岐管、１３  内部空間、１４  対向壁部、１６  連通孔・第一連通孔、１８  対角線、１９，２１９  仮想円、２０  冷却器、２１４ａ  一端、２１４ｂ  他端、２１６  連通孔、３１５ａ，３１５ｂ  側壁部、３１６ａ，３１６ｂ  第二連通孔、４１６  第一連通孔、Ｌ  長手方向、Ｏ  直交方向、Ｉ  傾斜方向、Ｐ  相互間隔
【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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