(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量タービンのノズルベーンを回動させて該ノズルベーンの翼角を変化せしめるアクチュエータをアクチュエータ制御弁を介して給排される作動油により駆動するアクチュエータ駆動装置において、エンジンのメインギャラリーに接続される作動油導入路を介して該メインギャラリー内の潤滑油が導入され該潤滑油を増圧して前記作動油を生成し作動油供給路を通して前記アクチュエータに供給する増圧装置を前記アクチュエータ制御弁の上流側油路に設け、
前記増圧装置は、前記作動油導入路に接続される入口油室及び前記アクチュエータの作動油入口油路に接続される出口油室をシリンダ内に形成するとともに、前記入口油室に臨む大ピストン及び該大ピストンと一体に前記出口油室に臨んで設けられかつ外径部が該大ピストンよりも小径に形成された小ピストンをシリンダ内に夫々往復動可能に嵌合し、前記大ピストンの断面積と小ピストンの断面積との比により前記メインギャラリーからの潤滑油を増圧して前記作動油を生成するように構成されてなることを特徴とする可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置。
【請求項２】
前記入口油室と出口油室とを該入口油室側から出口油室に向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁を介して連通してなることを特徴とする請求項１記載の可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置。
【請求項３】
前記入口油室に該入口油室の圧力を所定圧力に保持するアキュムレータ及びリリーフ弁を接続したことを特徴とする請求項１記載の可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置。
【請求項４】
前記増圧装置出口の作動油供給路を複数の前記アクチュエータ制御弁及びアクチュエータに接続し、１台の前記増圧装置により複数台の可変容量タービン用アクチュエータに作動油を供給可能に構成してなることを特徴とする請求項１記載の可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられる可変容量タービンのノズルベーンの翼角を変化させるアクチュエータをアクチュエータ切換弁を介して給排される作動油により駆動するようにした、可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロールからタービンロータに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量タービンを備えた過給機が、近年多く用いられている。
かかる可変容量タービンを備えた過給機において、ノズルベーンの翼角を変化させて該タービンの容量を変化させるアクチュエータを駆動する駆動源として油圧を用いるものの一例を図４に示す。
【０００３】
図４において、１はエンジン、３０は図３に示されるような可変容量タービンにおけるノズルベーンの翼角を変化させるアクチュエータで、該アクチュエータ３０の出力端であるアクチュエータロッド３１が前記可変容量タービンの可変ノズル機構に連結されている。０２は該エンジンに直結駆動されるオイルポンプ、５はオイルタンク、３は前記アクチュエータ３０のストローク制御を行うアクチュエータ制御弁である。
【０００４】
前記アクチュエータ３０の詳細を示す図５において、３８はシリンダで、該シリンダ３８内には大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び該大ピストン３６ｃよりも小面積で該大ピストン３６ｃの反対側にスプリングの座面として設けられた小ピストン３２が往復動自在に嵌合されている。該大ピストン３６ｃ及び小ピストン３２は前記アクチュエータロッド３１と一体化されている。
シリンダ３８及び大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃにはそれぞれストローク制限用のストッパ３９ｄ、３９ｅ、３９ｆが設けられている。
また前記シリンダ３８内は前記大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃが臨む大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、前記小ピストン３２が臨む小油室３４が夫々設けられている。３５は前記大ピストン３６ｃ及び小ピストン３２の戻し用のスプリング、３９ｄはシリンダ３８と一体の、また３９ｅ、３９ｆは夫々大ピストン３６ａ、３６ｂと一体のストローク制限用のストッパである。３７は大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃ及び小油室３４の漏れを防止するシールである。
【０００５】
かかる可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置において、エンジンに直結駆動されるオイルポンプ０２により加圧された作動油は、作動油管４１を通して前記アクチュエータ３０の小油室３４に送られ小ピストン３２にベース圧として作用するとともに、作動油管４２を通して前記アクチュエータ制御弁３に送られる。
【０００６】
そして前記アクチュエータ制御弁３によって、作動油管４３を介して前記大油室３３への作動油を給排制御することにより、前記大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃに作用する油圧による力と前記小ピストン３２へのベース圧及びスプリング３５によるばね力との差を変化させて該大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び大ピストン３６ｃと小ピストン３２に固着されたアクチュエータロッド３１のストロークを変化させ、該アクチュエータロッド３１に連結される可変ノズル機構を駆動制御する。ストッパ３９ａ、３９ｂ、３９ｃと３９ｄ、３９ｅ、３９ｆの夫々の間のストロークを自由に設定することにより、実際に必要なストローク及びその間の段階ごとのストロークを調整することが可能である。
前記アクチュエータ３０の不作動時には、前記アクチュエータ制御弁３により戻り通路を全開し、大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃの圧力を戻り油管４４へ開放する。これにより、アクチュエータロッド３１は小ピストン３２へのベース圧及びスプリング３５のばね力によりストッパ３９ｆの位置、また大ピストン３６ａ、３６ｂはストッパ３９ｄ、３９ｅの位置つまりアクチュエータ３０の不作動位置まで戻される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示される従来のアクチュエータ駆動装置にあっては、アクチュエータロッド３１のストロークを急激に減じて可変容量タービンにおけるノズルベーンの翼角を減じるときの応答性を高く維持するため、常時オイルポンプ０２から作動油管４１を介して小油室３４に作動油を供給し、スプリング３５のばね力に加えて小ピストン３２にベース圧を付与している。
【０００８】
このため、かかる従来技術にあっては、アクチュエータ３０の作動時及び不作動時に拘わらず常時エンジン１によりオイルポンプ０２を運転する必要があり、アクチュエータ３０の作動時には該オイルポンプ０２の駆動動力によるエンジン１の動力損失が増大する。
また、前記のように常時オイルポンプ０２を運転しオイル（作動油）を循環させているため、該オイルポンプ０２自体が熱発生源となってオイル温度の上昇を招いて、オイルの粘度低下による漏れの増大やオイルの劣化により、アクチュエータ３０の作動精度低下の要因となる。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、アクチュエータ作動油生成用のオイルポンプを不要として該オイルポンプの駆動によるエンジンの動力損失を皆無とするとともに、アクチュエータ作動油の温度上昇を抑制して該作動油温度上昇に伴うアクチュエータの作動精度低下を防止し得る可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、可変容量タービンのノズルベーンを回動させて該ノズルベーンの翼角を変化せしめるアクチュエータをアクチュエータ制御弁を介して給排される作動油により駆動するアクチュエータ駆動装置において、エンジンのメインギャラリーに接続される作動油導入路を介して該メインギャラリー内の潤滑油が導入され該潤滑油を増圧して前記作動油を生成し作動油供給路を通して前記アクチュエータに供給する増圧装置を前記アクチュエータ制御弁の上流側油路に設けたことを要旨とする可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置を提案する。
【００１１】
請求項１記載の発明は前記増圧装置の具体的構成に係り、前記増圧装置は、前記作動油導入路に接続される入口油室及び前記アクチュエータの作動油入口油路に接続される出口油室をシリンダ内に形成するとともに、前記入口油室に臨む大ピストン及び該大ピストンと一体に前記出口油室に臨んで設けられかつ外径部が該大ピストンよりも小径に形成された小ピストンをシリンダ内に夫々往復動可能に嵌合し、前記大ピストンの断面積と小ピストンの断面積との比により前記メインギャラリーからの潤滑油を増圧して前記作動油を生成するように構成してなることを特徴とする。
請求項１において、好ましくは請求項２に記載のように、前記入口油室と出口油室とを該入口油室側から出口油室に向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁を介して連通するのがよい。
【００１２】
請求項３記載の発明は請求項１に加えて、前記入口油室に該入口油室の圧力を所定圧力に保持するアキュムレータ及びリリーフ弁を接続したことを特徴とする。
また、請求項４記載の発明は請求項１において、前記増圧装置出口の作動油供給路を複数の前記アクチュエータ制御弁及びアクチュエータに接続し、１台の前記増圧装置により複数台の可変容量タービン用アクチュエータに作動油を供給可能に構成してなることを特徴とする。
【００１３】
かかる発明によれば、エンジンの運転中、該エンジンのメインギャラリーからの潤滑油は増圧装置に導入され、該増圧装置において、入口油室に臨む大ピストンの断面積と出口油室に臨む該大ピストンと一体の小ピストンの断面積との比により前記メインギャラリーからの潤滑油を増圧して所要圧力の作動油を生成する。
該増圧装置からの作動油はアクチュエータ制御弁及び小ピストン側のベース圧形成用として直接アクチュエータに送り込まれ、該アクチュエータ制御弁によって、アクチュエータにおける大ピストン側の油圧力と小ピストン側の油圧力及び戻しばね力との差を変化させてアクチュエータロッドのストロークを変化させ該アクチュエータロッドに連結される可変ノズル機構を駆動制御する。
また、アクチュエータの不作動時には、アクチュエータ制御弁によりオイルタンクへの戻り通路を全開して大ピストン側の油圧力を開放し、アクチュエータロッドを小ピストンのベース圧及び戻しばね力によりアクチュエータの不作動位置まで戻す。
【００１４】
従って、かかる発明によれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油を増圧装置にて所要圧力に増圧し作動油を生成してアクチュエータ制御弁及びアクチュエータに送り込み、従来のものと同様にアクチュエータを作動させて可変ノズル機構の駆動制御を行うことができ、またアクチュエータの不作動時には該アクチュエータの作動油をエンジンと共通のオイルタンクに戻すことができるので、従来技術のようなアクチュエータ作動油生成用のオイルポンプが不要となる。
これにより、前記オイルポンプの駆動動力によるエンジンの動力損失が皆無となるとともに、前記オイルポンプの装備に起因するアクチュエータ作動油の温度上昇が回避されて該作動油温度上昇に伴うアクチュエータの作動精度の低下を防止できる。
【００１５】
また、請求項４のように構成すれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油の圧力を、アキュムレータを用いてアクチュエータ作動油圧力まで容易に高めることができるとともに、リリーフ弁を併用することによりアクチュエータ作動油圧力を所要圧力に正確に調整できる。さらに増圧装置からアクチュエータに至る作動油系のオイル漏れがあっても、アキュムレータによる作動油補充によりアクチュエータを支障なく作動せしめることが可能となる。
【００１６】
また、請求項５のように構成すれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油を増圧装置により所要の作動油圧力に上昇せしめた作動油により、複数台の可変容量タービン用アクチュエータを高精度で以って作動させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００１８】
図１は本発明の実施例に係る可変容量タービン用アクチュエータ駆動装置の構成を示す系統図、図２は増圧装置及びその近傍の構成図である。図3は本発明が適用される可変容量タービン可変ノズル機構駆動部の要部正面図である。
【００１９】
本発明が適用される可変容量タービンの可変ノズル機構駆動部の構造を示す図３において、１０１は過給機、１００は可変ノズル機構、３０はアクチュエータで、該アクチュエータ３０の駆動力がアクチュエータロッド３１、駆動レバー２６及びレバー組立品２２を介してタービンロータ（図示省略）の回転軸心廻りに回転駆動せしめられるリング組立品２３を回転させることにより該リング組立品２３に連結されるノズルベーン２１を回転させてその翼角を変化させるようになっている。２７は可変ノズルの全開ストッパ、２８は全閉ストッパである。
かかる可変ノズル機構駆動部の構造は従来のものと同様である。
【００２０】
本発明の実施例を示す図１〜２において、１はエンジン、２は該エンジン１の潤滑供給主路であるメインギャラリーである。
３０は図３に示される可変容量タービンにおけるノズルベーン２１の翼角を変化させるアクチュエータ、３１は該アクチュエータ３０の出力端であるアクチュエータロッドで、前記のように該アクチュエータロッド３１が駆動レバー２６を介して前記可変ノズル機構１００に連結されている。３は前記アクチュエータ３０のストローク制御を行うアクチュエータ制御弁である。
該アクチュエータ制御弁３の入口ポートは作動油管４２を介して後述する増圧装置１０に接続され、出口ポート（制御ポート）は作動油管４３を介してアクチュエータ３０の大油室３３に接続され、さらに排油ポートは戻り油管４４を介してオイルタンク５に接続されている。
【００２１】
前記アクチュエータ３０の詳細を示す図５において、３８はシリンダで、該シリンダ３８内には大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び該大ピストン３６ｃよりも小面積で該大ピストン３６ｃの反対側にスプリングの座面として設けられた小ピストン３２が往復動自在に嵌合されている。該大ピストン３６ｃ及び小ピストン３２は前記アクチュエータロッド３１と一体化されている。
シリンダ３８及び大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃにはそれぞれストローク制限用のストッパ３９ｄ、３９ｅ、３９ｆが設けられている。
また前記シリンダ３８内は前記大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃが臨む大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、前記小ピストン３２が臨む小油室３４が夫々設けられている。３５は前記大ピストン３６ｃ及び小ピストン３２の戻し用のスプリング、３９ｄは３８シリンダと一体の、また３９ｅ、３９ｆは夫々大ピストン３６ａ、３６ｂと一体のストローク制限用のストッパである。３７は大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃ及び小油室３４の漏れを防止するシールである。
かかるアクチュエータ３０自体の構造は従来のものと同様である。
【００２２】
１０は増圧装置で次のように構成されている。
１７はシリンダ、該シリンダ１７内には入口油室１１及び出口油室１２が形成されている。
該入口油室１１は作動油導入管９を介して前記エンジン１のメインギャラリー２に接続されている。また前記出口油室１２は作動油管４１を介して前記アクチュエータ３０の小油室３４に接続されるとともに作動油管４２を介して前記アクチュエータ制御弁３の導入ポートに接続されている。
１３は前記入口油室１１に臨んで設けられた大ピストン、１４は前記出口油室に臨んで設けられた外径部（断面積Ａ２）が該大ピストン１３の外径部（断面積Ａ１）よりも小径に形成された小ピストンであり、該大ピストン１３及び小ピストン１４は一体に形成されて前記シリンダ１７内に夫々往復動可能に嵌合されている。
【００２３】
前記小ピストン１４は中空の円筒体１４ｃに構成され、前記大ピストン１３の側面が中空部１４ａの入口を構成し、また該中空部１４ａの後部には該中空部１４ａと前記出口油室１２とを連通する連通孔１４ｂが穿孔されている。
また前記円筒体１４ｃの該中空部１４ａ入口には前記入口油室１１側から該中空部１４ａを経て前記出口油室１２側に向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁１６が設けられている。１５は前記大ピストン１３と前記シリンダ１７の肩部支持面１７ａとの間に架設された大ピストン１３及び小ピストン１４戻し用のスプリングである。
【００２４】
４は前記入口油室１１に接続されたアキュムレータ、７は入口油室１１の圧力を調整するリリーフ弁で、該リリーフ弁７の逃がし口は戻り管６を介してオイルタンク５に接続され、該アキュムレータ４及びリリーフ弁７により前記入口油室１１の圧力を所定圧力に保持するとともに該入口油室１１内に常時所要の作動油量を維持するようになっている。
８は前記入口油室１１と作動油導入管９との接続部に設けられた入口チェック弁で、該作動油導入管９側から入口油室１１側に向かう作動油の流れのみを許容するようになっている。
さらに、前記増圧装置１０出口の作動油管４１及び４２は、図１に示すように、該増圧装置１０出口から分岐して複数の前記アクチュエータ制御弁３及びアクチュエータ３０に接続されており、これにより１台の前記増圧装置１０で複数台の可変容量タービン用アクチュエータ３０に作動油を並行して供給可能となっている。
【００２５】
かかる構成からなる可変容量タービンのアクチュエータ駆動装置において、エンジン１の運転中、該エンジン１のメインギャラリー２からの潤滑油は作動油導入管９を通して増圧装置１０のチェック弁８を押し開けて入口油室１１に流入する。
該増圧装置１０において、前記入口油室１１と出口油室１２とは該入口油室１１側から出口油室１２側に向かう作動油の流れのみを許容するチェック弁１６を介して連通され、かつ前記のように小ピストン１４の断面積Ａ２が大ピストン１３の断面積Ａ１よりも小さな径に形成されているので、前記戻し用のスプリング１５のばね力を無視すれば、該増圧装置１０出口の作動油圧力Ｐ２は、入口油室１１の圧力即ちをメインギャラリー２の潤滑油圧力をＰ1とすると、
Ｐ２＝Ｐ1（Ａ１／Ａ２）
となり、メインギャラリー２からの潤滑油は、大ピストン１３の断面積Ａ１と小ピストン１４断面積Ａ２の断面積との比により増圧されて出口油室１２から作動油供給管４０に送出されることとなる。
【００２６】
該増圧装置１０にて増圧された作動油は作動油供給管４０から作動油管４１及び４２に分岐して、複数台（この例では２台）の可変容量タービン用可変ノズル機構１００のアクチュエータ３０及びアクチュエータ制御弁３に供給される。
即ち該増圧装置１０にて増圧され作動油供給管４０から作動油管４１及び４２に分岐した作動油は、作動油管４１を通して前記アクチュエータ３０の小油室３４に送られ小ピストン３２にベース圧として作用するとともに、作動油管４２を通して前記アクチュエータ制御弁３に送られる。
【００２７】
そして前記アクチュエータ制御弁３によって、作動油管４３を介して前記大油室３３への作動油を給排制御することにより、前記大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃに作用する油圧による力と前記小ピストン３２へのベース圧及びスプリング３５によるばね力との差を変化させて該大ピストン３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び大ピストン３６ｃと小ピストン３２に固着されたアクチュエータロッド３１のストロークを変化させ、該アクチュエータロッド３１に連結される可変ノズル機構を駆動制御する。ストッパ３９ａ、３９ｂ、３９ｃと３９ｄ、３９ｅ、３９ｆの夫々の間のストロークを自由に設定することにより、実際に必要なストローク及びその間の段階ごとのストロークを調整することが可能である。
前記アクチュエータ３０の不作動時には、前記アクチュエータ制御弁３により戻り通路を全開し、大油室３３ａ、３３ｂ、３３ｃの圧力を戻り油管４４へ開放する。これにより、アクチュエータロッド３１は小ピストン３２へのベース圧及びスプリング３５のばね力によりストッパ３９ｆの位置、また大ピストン３６ａ、３６ｂはストッパ３９ｄ、３９ｅの位置つまりアクチュエータ３０の不作動位置まで戻される。
【００２８】
即ち、かかる実施例によれば、エンジン１のメインギャラリー２からの潤滑油を増圧装置１０にて所要圧力に増圧し作動油を生成してアクチュエータ制御弁３及びアクチュエータ３０に送り込み、従来のものと同様にアクチュエータ３０を作動させて可変ノズル機構１００の駆動制御を行うことができ、またアクチュエータ３０の不作動時には該アクチュエータ３０の作動油をエンジン１と共通のオイルタンク５に戻すことができるので、従来技術のようなアクチュエータ作動油生成用のオイルポンプは不要となる。
これにより、前記オイルポンプ２の駆動動力によるエンジン１の動力損失が皆無となるとともに、前記オイルポンプの装備に起因するアクチュエータ３０用作動油の温度上昇が回避されて該作動油温度上昇に伴うアクチュエータの作動精度の低下を防止できる。
【００２９】
また、エンジン１のメインギャラリー２からの潤滑油の圧力を、アキュムレータ４を用いてアクチュエータ作動油圧力まで容易に高めることができるとともに、リリーフ弁７を併用することによりアクチュエータ３０作動油圧力を所要圧力に正確に調整できる。
さらに増圧装置１０からアクチュエータ３０に至る作動油系のオイル漏れがあっても、アキュムレータ４による作動油補充によりアクチュエータ３０を支障なく作動せしめることが可能となる。
さらに、エンジン１のメインギャラリー２からの潤滑油を増圧装置１０により所要の作動油圧力に上昇せしめた作動油により、複数台の可変容量タービン用アクチュエータ３０を高精度で以って作動させることが可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油を増圧装置にて所要圧力に増圧して作動油を生成してアクチュエータ制御弁及びアクチュエータに送り込み、従来のものと同様にアクチュエータを作動させて可変ノズル機構の駆動制御を行うことができるとともに、アクチュエータの不作動時には該アクチュエータの作動油をエンジンと共通のオイルタンクに戻すことができるので、従来技術のようなアクチュエータ作動油生成用のオイルポンプが不要となる。
これにより、オイルポンプの駆動動力によるエンジンの動力損失が皆無となるとともに、該オイルポンプの装備に起因するアクチュエータ作動油の温度上昇が回避されて作動油温度上昇に伴うアクチュエータの作動精度の低下を防止できる。
【００３１】
また、請求項４のように構成すれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油の圧力を、アキュムレータを用いてアクチュエータ作動油圧力まで容易に高めることができるとともに、リリーフ弁を併用することによりアクチュエータ作動油圧力を所要圧力に正確に調整できる。さらに増圧装置からアクチュエータに至る作動油系のオイル漏れがあっても、アキュムレータによる作動油補充によりアクチュエータを支障なく作動せしめることが可能となる。
【００３２】
さらに請求項５のように構成すれば、エンジンのメインギャラリーからの潤滑油を増圧装置により所要の作動油圧力に上昇せしめた作動油により、複数台の可変容量タービン用アクチュエータを高精度で以って作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係る可変容量タービン用アクチュエータ駆動装置の構成を示す系統図である。
【図２】  増圧装置及びその近傍の構成図である。
【図３】  本発明が適用される可変容量タービン可変ノズル機構駆動部の要部正面図である。
【図４】  従来技術を示す図１対応図である。
【図５】  アクチュエータの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  メインギャラリー
３  アクチュエータ制御弁
４  アキュムレータ
５  オイルタンク
６  戻り管
７  リリーフ弁
８  入口チェック弁
９  作動油導入管
１０  増圧装置
１７  シリンダ
１１  入口油室
１２  出口油室
１３  大ピストン
１４  小ピストン
１５  スプリング
１６  チェック弁
３０  アクチュエータ
３１  アクチュエータロッド
３２  小ピストン
３３  大油室
３４  小油室
３５  スプリング
３６  大ピストン
３８  シリンダ
４０  作動油供給管
４１、４２、４３  作動油管
４４  戻り油管
１００  可変ノズル機構
【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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