(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出された排ガスが流れる排ガス配管に、排ガス中の異物を除去するための金属製のフィルタを取り付ける内燃機関のフィルタの取付構造であって、
前記排ガス配管の端部と当該端部が接続される配管部材に、互いに対向するように設けられた一対のフランジと、
当該一対のフランジの間に挟持されたガスケットと、を備え、
当該ガスケットは、
前記排ガス配管の外周面から外方に間隔を隔てて配置されるとともに、前記一対のフランジの間に挟持され、排ガスをシールするためのシール部と、
当該シール部から前記排ガス配管の外周面付近まで内方に延び、前記フィルタの外縁部が係合した状態で、当該フィルタを保持する保持部と、を有し、
前記ガスケットの前記シール部の厚さは、前記フィルタおよび前記保持部の厚さの和である前記保持部の総厚さよりも大きく設定されており、それにより、前記保持部と前記フィルタの前記外縁部との間に隙間が形成されていることを特徴とする内燃機関のフィルタの取付構造。
【請求項２】
前記フィルタは金属製のメッシュフィルタであり、
当該メッシュフィルタの外縁部にこれを覆うように取り付けられ、前記ガスケットの前記保持部に係合するフレームをさらに備え、
前記ガスケットの前記シール部の厚さは、前記フィルタ、前記保持部および前記フレームの厚さの和である前記保持部の総厚さよりも大きく設定されており、それにより、前記保持部と前記フレームの間に隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のフィルタの取付構造。
【請求項３】
前記ガスケットの前記保持部は、前記シール部から排ガスの流れ方向に互いに間隔を隔てた状態で内方に延び、互いの間に前記フィルタの前記外縁部が係合する上流側および下流側の延出部を有し、
前記保持部の前記上流側の延出部に、当該上流側の延出部と前記フィルタとの間の隙間を覆うように、排ガスの下流側に向かって傾斜した覆い部が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関のフィルタの取付構造。
【請求項４】
前記排ガス配管には、
前記内燃機関に新気を吸入する吸気配管に配置された過給機のコンプレッサを駆動するための前記過給機のタービンと、
排ガスを浄化するための浄化装置と、
当該排ガス配管の前記浄化装置よりも下流側から分岐するとともに、前記吸気配管の前記コンプレッサよりも上流側に合流し、排ガスの一部を前記吸気配管に還流させるための排ガス還流管と、が設けられ、
前記フィルタは、前記排ガス還流管に取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関のフィルタの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排ガスが流れる排ガス配管に、排ガス中の異物を除去するためのフィルタを取り付ける内燃機関のフィルタの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の排ガスの一部を吸気管に還流させるためのＥＧＲ通路に、排ガス中のカーボンなどの異物を除去するためのフィルタを設けることが開示されている。
【０００３】
また、従来、高温で流速の大きな排ガスに耐え得るようにするために、金属製の軽量で薄いフィルタを排ガス配管に取り付ける場合、図６に示すような構造が広く用いられている。この取付構造では、２つの排ガス配管５１（１つのみ図示）の接続部に、フランジ５２、５２（１つのみ図示）を互いに対向するようにそれぞれ設け、それらの間に２枚のガスケット５３、５３を介在させ、さらにガスケット５３、５３の間にフィルタ５４の外縁部を挿入する。そして、フランジ５２、５２を締結具（図示せず）で締め付けることで、ガスケット５３、５３を潰し、フィルタ５４を挟持する。これにより、フィルタ５４は、ガスケット５３によりシールされた状態で、固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−７１３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の一般的な取付構造では、フランジ５２の排ガス配管５１に近い部分にフィルタ５４が存在するため、フィルタ５４の厚さの分、この部分の厚さは、その外側の部分の厚さよりも大きい。このため、フランジ５２、５２の締付けによりガスケット５３、５３を潰した際、これらの厚さの差の分（フィルタ５４の厚さの分）、排ガス配管５１に近いフランジ５２の部分が変形することがあり、その場合には、変形によってシール性が低下し、変形したフランジ面を介して排ガスが漏れるおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、単純な構成を維持したまま、フィルタを取り付ける際のフランジの変形を防止でき、それにより、フィルタの取付部分のシール性を向上させ、排ガスの漏れを確実に防止することができる内燃機関のフィルタの取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、内燃機関１から排出された排ガスが流れる排ガス配管（実施形態における（以下、本項において同じ）低圧ＥＧＲ管１６）に、排ガス中の異物を除去するための金属製のフィルタ２５を取り付ける内燃機関のフィルタの取付構造であって、排ガス配管の端部と当該端部が接続される配管部材（接続管２８）に、互いに対向するように設けられた一対のフランジ３１、３１と、一対のフランジ３１、３１の間に挟持されたガスケット３２と、を備え、ガスケット３２は、排ガス配管の外周面から外方に間隔を隔てて配置されるとともに、一対のフランジ３１、３１の間に挟持され、排ガスをシールするためのシール部３２ｂと、シール部３２ｂから排ガス配管の外周面付近まで内方に延び、フィルタ２５の外縁部（取付部２５ｂ）が係合した状態で、フィルタ２５を保持する保持部３２ｄと、を有し、ガスケット３２のシール部３２ｂの厚さｔｓは、フィルタ２５および保持部３２ｄの厚さの和である保持部の総厚さｔｈよりも大きく設定されており、それにより、保持部３２ｄとフィルタ２５の外縁部との間に隙間Ｇが形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この内燃機関のフィルタの取付構造によれば、フィルタを取り付けるべき排ガス配管の端部と当該端部が接続される配管部材に、一対のフランジが互いに対向するように設けられており、これらのフランジの間にガスケットが挟持されている。ガスケットは、排ガス配管の外周面から外方に間隔を隔てた位置にシール部を有しており、このシール部が一対のフランジの間に挟持されることによって、排ガスをシールする。また、ガスケットは、シール部から排ガス配管の外周面付近まで内方に延びる保持部を有しており、この保持部にフィルタの外縁部が係合することによって、フィルタを保持する。
【０００９】
また、本発明によれば、ガスケットのシール部の厚さは、フィルタおよび保持部の厚さの和である保持部の総厚さよりも大きく設定されており、それにより、保持部とフィルタの外縁部との間に隙間が形成されている。このような厚さの関係から、ガスケットのシール部が潰された状態でも、保持部に対応するフランジの部分が変形することはない。その結果、保持部のシール性が向上し、保持部を介した排ガスの漏れを確実に防止することができる。また、一対のフランジの間にガスケットを挟持し、フィルタを取り付けるという基本的な構成は、前述した一般的な取付構造と変わらないので、そのような単純な構成を維持したまま、上記の作用を得ることができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関のフィルタの取付構造において、フィルタ２５は金属製のメッシュフィルタであり、メッシュフィルタの外縁部にこれを覆うように取り付けられ、ガスケット３２の保持部３２ｄに係合するフレーム３３をさらに備え、ガスケット３２のシール部３２ｂの厚さｔｓは、フィルタ２５、保持部３２ｄおよびフレーム３３の厚さの和である保持部の総厚さｔｈよりも大きく設定されており、それにより、保持部３２ｄとフレーム３３の間に隙間Ｇが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
金属製のメッシュフィルタは、単純な構成で異物を除去できるという利点を有する一方で、その外縁部がガスケットの保持部に係合することにより、金属線が脱落し、ガスケットの隙間などに噛み込むことによって、シール性を悪化させるおそれがある。本発明によれば、メッシュフィルタの外縁部が、フレームで覆われ、このフレームを介してガスケットの保持部に係合しているので、メッシュフィルタからの金属線の脱落を防止でき、したがって、シール性を良好に維持することができる。また、ガスケットのシール部の厚さが、フィルタ、保持部およびフレームの厚さの和である保持部の総厚さよりも大きく設定されているので、ガスケットのシール部が潰された状態でも、ガスケットの保持部に対応するフランジの部分が変形することはなく、したがって、請求項１による前述した作用を同様に得ることができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の内燃機関のフィルタの取付構造において、ガスケット３２の保持部３２ｄは、シール部３２ｂから排ガスの流れ方向に互いに間隔を隔てた状態で内方に延び、互いの間にフィルタ２５の外縁部が係合する上流側および下流側の延出部３２ｃ、３２ｃを有し、保持部３２ｄの上流側の延出部３２ｃに、上流側の延出部３２ｃとフィルタ２５との間の隙間Ｇを覆うように、排ガスの下流側に向かって傾斜した覆い部３２ｅが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成では、ガスケットの保持部が、排ガスの流れ方向に互いに間隔を隔てて設けられた上流側および下流側の延出部を有し、それらの間にフィルタの外縁部が係合するとともに、ガスケットのシール部の厚さは保持部の総厚さよりも大きく設定されている。このため、保持部の上流側の延出部とフィルタとの間に隙間が形成される結果、排ガス中の異物が、この隙間に流入し、さらにガスケットの隙間に侵入することによって、シール性を悪化させるおそれがある。本発明によれば、保持部の上流側の延出部に排ガスの下流側に向かって傾斜する覆い部が形成され、フィルタとの間の隙間を覆うので、この隙間への異物の流入を抑制でき、したがって、シール性を良好に維持することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関のフィルタの取付構造において、排ガス配管には、内燃機関１に新気を吸入する吸気配管（吸気管６）に配置された過給機１０のコンプレッサ１１を駆動するための過給機１０のタービン２１と、排ガスを浄化するための浄化装置（ＤＰＦ２３）と、排ガス配管の浄化装置よりも下流側から分岐するとともに、吸気配管のコンプレッサ１１よりも上流側に合流し、排ガスの一部を吸気配管に還流させるための排ガス還流管（低圧ＥＧＲ管１６）と、が設けられ、フィルタ２５は、排ガス還流管に取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、排ガス配管の浄化装置よりも下流側と、吸気配管の過給機のコンプレッサよりも上流側に、排ガス還流管が接続されており、この排ガス還流管にフィルタが取り付けられている。このため、浄化装置で発生した酸化物や浄化装置の破片をフィルタで捕捉することによって、これらの異物のコンプレッサへの流入や、それによるコンプレッサの損傷や破損などを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した内燃機関の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のフィルタの取付部分を拡大して示す図である。
【図３】フィルタの取付構造をさらに拡大して示す図である。
【図４】図３の一部を、ガスケットが潰された状態でさらに拡大して示す図である。
【図５】変形例によるフィルタの取付構造を示す、図４と同様の図である。
【図６】従来のフィルタの取付構造を示す、図３と同様の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図１に示すように、内燃機関（以下「エンジン」という）１は、４つの気筒３を有する車両（図示せず）用のディーゼルエンジンである。
【００１８】
各気筒３には、吸気配管４および排ガス配管５が接続されている。吸気配管４は、１本の吸気管６と、この吸気管６に吸気チャンバ７を介して接続された吸気マニホルド８で構成されており、吸気マニホルド８は各気筒３に接続されている。
【００１９】
吸気管６には、上流側から順に、スロットル弁９、ターボチャージャ１０のコンプレッサ１１およびインタークーラ１２が配置されている。スロットル弁９は、アクチュエータ（図示せず）で駆動されることにより、気筒３に吸入される新気の量を調整する。コンプレッサ１１は、後述するタービン２１で駆動されることにより、吸気を過給する。また、インタークーラ１２は、過給によって温度が上昇した吸気を冷却するものである。
【００２０】
一方、排ガス配管５は、各気筒３に接続された排気マニホルド１３と、その下流側に接続された１本の排気管１４と、排気管１４と吸気管６の間に互いに並列に接続された高圧ＥＧＲ管１５および低圧ＥＧＲ管１６で構成されている。
【００２１】
排気管１４には、上流側から順に、ターボチャージャ１０のタービン２１、ＮＯｘ触媒２２およびＤＰＦ２３が配置されている。タービン２１は、排気管１４を流れる排ガスで駆動され、タービンシャフト２１ａを介してコンプレッサ１１を一体に回転させ、過給動作を行わせる。
【００２２】
ＮＯｘ触媒２２は、、ゼオライトなどを担持しており、エンジン３のリーン運転時に、排ガス中のＮＯｘを捕捉するとともに、リッチ運転時などに還元剤が供給されることで、捕捉したＮＯｘを還元状態で脱離することによって、排ガスを浄化する。また、ＤＰＦ２３は、セラミックなどで構成されており、排ガス中の煤などのパティキュレートを捕集することによって、排ガスを浄化する。
【００２３】
また、高圧ＥＧＲ管１５は、排気管１４のタービン２１よりも上流側から分岐し、吸気管６のインタークーラ１２よりも下流側に合流している。このため、高圧ＥＧＲ管１５を介し、高圧・高温の排ガスが、高圧ＥＧＲガスとして、吸気管６に還流する。高圧ＥＧＲ管１５には、高圧ＥＧＲガス量を制御するための高圧ＥＧＲ制御弁２４が設けられている。
【００２４】
一方、低圧ＥＧＲ管１６は、排気管１４のＤＰＦ２３よりも下流側から分岐し、吸気管６のコンプレッサ１１よりも上流側に合流している。このため、低圧ＥＧＲ管１６を介し、高圧ＥＧＲガスよりも低圧・低温の排ガスが、低圧ＥＧＲガスとして、吸気管６に還流する。
【００２５】
また、低圧ＥＧＲ管１６には、排ガスの上流側から（ＤＰＦ２３側から吸気管６側に向かって）順に、低圧ＥＧＲガス中の異物を捕捉するためのフィルタ２５と、低圧ＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２６と、低圧ＥＧＲガス量を制御するための低圧ＥＧＲ制御弁２７が配置されている。なお、低圧ＥＧＲガス中の異物には、ＤＰＦ２３の下流側において生成された酸化物の他、ＤＰＦ２３から脱落したセラミック片などが含まれる。
【００２６】
次に、図２〜図４を参照しながら、フィルタ２５の構成および取付構造について説明する。フィルタ２５は、保形性を有する金属製のメッシュフィルタであり、半球状のフィルタ本体２５ａと、フィルタ本体２５ａの外縁部に周方向に連続するつば状の取付部２５ｂで構成されている。
【００２７】
フィルタ２５は、ＤＰＦ２３を収容するケーシング２３ａから突出する接続管２８と低圧ＥＧＲ管１６との接続部分に、フィルタ本体２５ａが低圧ＥＧＲ管１６内の通路を塞ぎ、フィルタ本体２５ａの開口が上流側に向いた状態で、取り付けられている。フィルタ２５は、一対のフランジ３１、３１、ガスケット３２およびフレーム３３を用いて取り付けられる。
【００２８】
各フランジ３１は、鋼板などで構成され、比較的厚いドーナッツ板状に形成されている。一対のフランジ３１、３１は、低圧ＥＧＲ管１６および接続管２８の各端部に固定され、互いに対向するように設けられるとともに、ボルトおよびナットなどの締付具３４によって締め付けられている。
【００２９】
ガスケット３２もまた、ドーナッツ板状に形成されており、締め付けられたフランジ３１、３１の間に挟持されている。ガスケット３２は、ステンレス鋼板などで構成された５枚のシート３２ａを部分的につなぎ合わせ、積層したものである。これらの５層のシート３２ａのうち、表裏以外の３層は、低圧ＥＧＲ管１６の外周面から外方に間隔を隔てて配置されている。一方、表裏の２層は、これらの３層に重なり合うとともに、それらの内端を超えて、低圧ＥＧＲ管１６の外周面付近まで内方に延びている。
【００３０】
以上の構成から、ガスケット３２のうち、５層のシート３２ａが重なり合った外側の部分によってシール部３２ｂが構成されている。また、シール部３２ｂから内方に延びる表裏の２層のシート３２ａ、３２ａが、上流側および下流側の延出部３２ｃ、３２ｃに相当しており、それらによって保持部３２ｄが構成されている。
【００３１】
フレーム３３は、ステンレス鋼板などで構成され、フィルタ２５のフィルタ本体２５ａの基端部から取付部２５ｂにわたる部分に、周方向の全体にわたって取り付けられている。また、フレーム３３の先端部は、二重に折り返されており、フィルタ２５の取付部２５ｂを両側から覆っている。
【００３２】
ここで、上述した各構成要素の厚さをまとめて示すと、例えばフィルタ２５の厚さｔ１＝０．３ｍｍ、ガスケット３２の各シート３２ａの厚さｔ２＝０．３ｍｍ、フレーム３３の厚さｔ３＝０．２ｍｍである。
【００３３】
これらの構成要素によるフィルタ２５の取付けは、例えば次のようにして行われる。まず、図３に示すように、低圧ＥＧＲ管１６の端部に設けられたフランジ３１の上に、ガスケット３２を載せる。次に、フレーム３３を取り付けたフィルタ２５の取付部２５ｂを、ガスケット３２の保持部３２ｄの延出部３２ｃ、３２ｃの間に係合させる。そして、低圧ＥＧＲ管１６の端部を接続管２８の端部と心合わせし、両フランジ３１、３１を互いに対向させた状態で、それらの間を締付具３４で締め付けることによって、これらの構成要素の組立ておよびフィルタ２５の取付けが完了する。
【００３４】
以上のようにフィルタ２５を取り付けた状態では、ガスケット３２のシール部３２ｂは、フランジ３１、３１の締付けによって潰され、それにより、フィルタ２５の取付部分をシールする。また、ガスケット３２の保持部３２ｄは、フィルタ２５の取付部２５ｂを係合させた状態で、フィルタ２５を保持する。
【００３５】
さらに、フィルタ２５、ガスケット３２の各シート３２ａおよびフレーム３３の厚さｔ１、ｔ２およびｔ３が前述したように設定されていることから、シール部３２ｂの厚さｔｓ（＝５×ｔ２）は、保持部の総厚さｔｈ（＝ｔ１＋２×ｔ２＋２×ｔ３）よりも大きい。この関係から、上記のようにシール部３２ｂが潰されても、保持部３２ｄの部分が潰されることはなく、上流側の延出部３２ｃとフィルタ２５の間に、上記の厚さの差（＝ｔｓ−ｔｈ）にほぼ等しい隙間Ｇが形成される。
【００３６】
以上のように、本実施形態のフィルタ２５の取付構造によれば、排ガス配管の外方に間隔を隔てて配置されたガスケット３２のシール部３２ｂは、フランジ３１、３１の間に挟持され、潰された状態で、フィルタ２５の取付部分をシールする。また、排ガス配管の付近に配置されたガスケット３２の保持部３２ｄは、フィルタ２５の取付部２５ｂを係合させた状態で、フィルタ２５を保持する。
【００３７】
さらに、ガスケット３２のシール部３２ｄの厚さｔｓは、フィルタ２５、保持部３２ｄおよびフレーム３３の厚さの和である保持部の総厚さｔｈよりも大きく設定されているので、ガスケット３２のシール部３２ｂが潰された状態でも、保持部３２ｄに対応するフランジ３１の部分が変形することはない。その結果、保持部３２ｄのシール性が向上し、保持部３２ｄを介した排ガスの漏れを確実に防止することができる。また、一対のフランジ３１、３１の間にガスケット３２を挟持し、フィルタ２５を取り付けるという基本的な構成は、前述した一般的な取付構造と変わらないので、そのような単純な構成を維持したまま、上記の効果を得ることができる。
【００３８】
また、メッシュフィルタで構成されたフィルタ２５の取付部２５ｂが、フレーム３３で覆われ、このフレーム３３を介してガスケット３２の保持部３２ｄに係合しているので、フィルタ２５からの金属線の脱落を防止でき、したがって、シール性を良好に維持することができる。
【００３９】
さらに、ＤＰＦ２３の下流側から分岐し、ターボチャージャ１０のコンプレッサ１１の上流側に合流する低圧ＥＧＲ管１６に、フィルタ２５が取り付けられている。このため、ＤＰＦ２３の下流側において生成された酸化物や、ＤＰＦ２３から脱落したセラミック片などを、フィルタ２５で捕捉できるので、これらの異物のコンプレッサ１１への流入や、それによるコンプレッサ１１の損傷や破損などを確実に防止することができる。
【００４０】
次に、図５を参照しながら、フィルタ２５の取付構造の変形例について説明する。同図に示すように、この変形例では、ガスケット３２の保持部３２ｄの上流側の延出部３２ｃに、排ガスの下流側に向かって傾斜した覆い部３２ｅが形成されている。他の構成は、前述した実施形態と同じである。
【００４１】
この変形例によれば、ガスケット３２の上流側の延出部３２ｃとフィルタ２５との間の隙間Ｇが、覆い部３２ｅで覆われるので、この隙間Ｇへの異物の流入を抑制でき、したがって、シール性を良好に維持することができる。
【００４２】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ガスケット３２のシール部３２ｂが潰された状態でも、保持部３２ｄに対応するフランジ３１の部分が変形しないようにするために、シール部３２ｄの厚さｔｓを、保持部の総厚さｔｈよりも大きな値に設定しているが、総厚さｔｈと同じ値に設定してもよく、その場合にも、同様の効果を得ることができる。
【００４３】
また、実施形態では、フィルタ２５を保護するために、その取付部２５ｂにフレーム３３を設けているが、これを省略してもよい。その場合、シール部３２ｄの厚さｔｓは、保持部の総厚さｔｈ（＝フィルタ２５および保持部３２ｄの厚さの和）以上に設定される。
【００４４】
さらに、実施形態では、フィルタ２５を、低圧ＥＧＲ管１６に取り付けているが、排ガス配管５の他の適当な部位、例えば高圧ＥＧＲ管１５に取り付けてもよい。また、実施形態では、ＤＰＦ２３側のフランジ３１が、そのケーシング２３ａから突出する接続管２８に設けられているが、ケーシング２３ａに直接、設けてもよい。さらに、実施形態では、ガスケット３２は、積層された複数のシート３２ａで構成されているが、本発明の要件を満たすシール部および保持部を有するように、一体に形成してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【００４５】
さらに、実施形態は、本発明を車両に搭載されたディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン（内燃機関）
６  吸気管（吸気配管）
１０  ターボチャージャ（過給機）
１１  ターボチャージャのコンプレッサ
１６  低圧ＥＧＲ管（排ガス配管）
２１  ターボチャージャのタービン
２３  ＤＰＦ（浄化装置）
２５  フィルタ
２５ｂ  フィルタの取付部（フィルタの外縁部）
２８  接続管（配管部材）
３１  フランジ
３２  ガスケット
３２ｂ  ガスケットのシール部
３２ｃ  ガスケットの延出部
３２ｄ  ガスケットの保持部
３２ｅ  ガスケットの覆い部
３３  フレーム
ｔｓ  シール部の厚さ
ｔｈ  保持部の総厚さ
Ｇ  上流側の延出部とフィルタの間の隙間
【図１】
0005535715.tif 000002
【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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