(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動部材（８）がシリンダ部材（１４）内を駆動部（６，７）の駆動に従い往復動することで、前記シリンダ部材（１４）内の先端側に形成されたポンプ室（１３）でポンプ作用を行い、前記ポンプ室（１３）に連通した吸入口（５ａ）及び吐出口（５ｂ）により液体の吸入及び吐出を行う往復動ポンプ（１００）であって、
前記ポンプ室（１３）内に前記吸入口（５ａ）からの前記液体を導入する吸入路（１５）と、前記ポンプ室（１３）内で圧縮された前記液体を前記吐出口（５ｂ）へ向けて吐出する吐出路（１６）と、を備え、
前記吸入路（１５）は、前記往復動部材（８）の軸線方向に延びて前記ポンプ室（１３）へ連通しており、前記吸入口（５ａ）側から順に吸入弁（２１）及び吸入弁サック（２２）を有し、
前記吐出路（１６）は、前記吸入路（１５）のうち前記吸入弁（２１）と前記ポンプ室（１３）との間の空間に対して前記吸入路（１５）と直角に連通しており、
前記吸入弁サック（２２）は、前記空間であって前記吐出路（１６）が連通した部分に配置されると共に前記シリンダ部材（１４）により前記軸線方向に押圧固定されており、前記シリンダ部材（１４）に対向する底壁（２２ａ）と、前記底壁（２２ａ）の周縁から前記吸入弁（２１）側へ向けて延び当該吸入弁サック（２２）の軸線を囲繞するように設けられた側壁（２２ｂ）と、前記底壁（２２ａ）に形成され前記軸線方向に前記液体を通液させる第１の開口部（２２ｃ）と、前記側壁（２２ｂ）に形成され前記吸入弁（２１）が開とされたときに前記吸入弁（２１）からの前記液体を前記側壁（２２ｂ）の内側から外側へ通液させる第２の開口部（２２ｇ）と、前記側壁（２２ｂ）に形成され前記液体を前記側壁の内外に通液させる第３の開口部（２２ｈ）と、を有する、往復動ポンプ（１００）。
【請求項２】
前記シリンダ部材（１４）による前記吸入弁サック（２２）の押圧が、前記シリンダ部材（１４）と前記吸入弁サック（２２）との間に配置されたコイルバネ（２３）を介してなされている、請求項１記載の往復動ポンプ（１００）。
【請求項３】
前記吸入弁サック（２２）は、前記第１の開口部（２２ｃ）の周囲において、当該吸入弁サック（２２）の軸線を中心とした径の外側から内側に向けて凹むように段違いに形成された段部（２２ｉ）を有し、
前記コイルバネ（２３）の一方の端部は、前記段部（２２ｉ）のうち前記ポンプ室（１３）に対向する面（２２ｍ）に当接している、請求項２記載の往復動ポンプ（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、往復動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、往復動部材が駆動部の駆動に従いシリンダ部内を往復動することにより、当該シリンダ部内の先端側に形成されたポンプ室で例えば水等の液体のポンプ作用を行う往復動ポンプが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような往復動ポンプは、ポンプ室内に吸入口からの液体を導入する吸入路と、ポンプ室内で圧縮された液体を吐出口へ向けて吐出する吐出路とを備えており、吸入路には、吸入口側から順に吸入弁及び吸入弁サックが設けられ、吐出路には、ポンプ室側から順に吐出弁及び吐出弁サックが設けられているのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−４７１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような往復動ポンプでは、吸入路又は吐出路における部材の構造上、ポンプ室に出入りする液体の流路が狭かったり流れが複雑になる等、流体抵抗が大きくなる傾向があった。流体抵抗が大きいと、ポンプの脈動を誘発して体積効率の低下をもたらしやすい。また、流体の流れが複雑であると、弁周りの液体の流れが乱れて弁の動きが不均一になりやすく、これにより弁の開閉の不具合や偏摩耗を来すおそれがある。
【０００５】
そこで本発明は、流体抵抗が低減され、且つ弁の開閉の不具合や偏摩耗を抑制できる往復動ポンプ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】
【０００６】
本発明は、往復動部材（８）がシリンダ部材（１４）内を駆動部（６，７）の駆動に従い往復動することで、シリンダ部材（１４）内の先端側に形成されたポンプ室（１３）でポンプ作用を行い、ポンプ室（１３）に連通した吸入口（５ａ）及び吐出口（５ｂ）により液体の吸入及び吐出を行う往復動ポンプ（１００）であって、ポンプ室（１３）内に吸入口（５ａ）からの液体を導入する吸入路（１５）と、ポンプ室（１３）内で圧縮された液体を吐出口（５ｂ）へ向けて吐出する吐出路（１６）と、を備え、吸入路（１５）は、往復動部材（８）の軸線方向に延びてポンプ室（１３）へ連通しており、吸入口（５ａ）側から順に吸入弁（２１）及び吸入弁サック（２２）を有し、吐出路（１６）は、吸入路（１５）のうち吸入弁（２１）とポンプ室（１３）との間の空間に対して吸入路（１５）と直角に連通しており、吸入弁サック（２２）は、空間であって吐出路（１６）が連通した部分に配置されると共にシリンダ部材（１４）により軸線方向に押圧固定されており、シリンダ部材（１４）に対向する底壁（２２ａ）と、底壁（２２ａ）の周縁から吸入弁（２１）側へ向けて延び当該吸入弁サック（２２）の軸線を囲繞するように設けられた側壁（２２ｂ）と、底壁（２２ａ）に形成され軸線方向に液体を通液させる第１の開口部（２２ｃ）と、側壁（２２ｂ）に形成され吸入弁（２１）が開とされたときに吸入弁（２１）からの液体を側壁（２２ｂ）の内側から外側へ通液させる第２の開口部（２２ｇ）と、側壁（２２ｂ）に形成され液体を側壁の内外に通液させる第３の開口部（２２ｈ）と、を有する往復動ポンプ（１００）を提供する。
【０００７】
上記構成によれば、液体の吸入時には、吸入弁（２１）が開となり吸入口（５ａ）から吸入弁サック（２２）の内側へと吸入された液体は、吸入弁サック（２２）の第２の開口部（２２ｇ）から吸入弁サック（２２）の外側へ移動し、続いて第３の開口部（２２ｈ）から再び吸入弁サック（２２）の内側へ移動し、続いて第１の開口部（２２ｃ）から吸入弁サック（２２）の外側へ移動して、ポンプ室（１３）内に導入される。ここで、吸入弁サック（２２）の内側から第１の開口部（２２ｃ）を通ってポンプ室（１３）に連通する流路では液体が直進することができるため、吸入時の流体抵抗が低減される。一方、液体の吐出時には、ポンプ室（１３）内で圧縮された液体は、ポンプ室（１３）を出た後、吸入弁サック（２２）の第１の開口部（２２ｃ）から吸入弁サック（２２）の内側へ移動し、続いて第３の開口部（２２ｈ）から吸入弁サック（２２）の外側へ移動する。吸入弁サック（２２）の外側には、吸入弁サック（２２）と直交する吐出路（１６）が配置されているため、吸入弁サック（２２）の外側へ移動した液体は、直ちに吐出路（１６）内を移動して、吐出口（５ｂ）から吐出される。ここで、吸入弁サック（２２）の底壁（２２ａ）に形成された第１の開口部（２２ｃ）は、往復動部材（８）の軸線方向に液体を通液させるため、液体の吐出時、圧縮された液体がポンプ室（１３）を出たとき、液体は直進を保ったまま吸入弁サック（２２）の内側へ移動することができるため、流体抵抗が低減される。また、吸入弁サック（２２）は、吸入路（１５）と吐出路（１６）とが交差する部分に配置されているため、吸入弁サック（２２）の第３の開口部（２２ｈ）から吸入弁サック（２２）の外側に移動した液体は、直ちに吐出路（１６）へ向うことができ、これにより、吐出時の流体抵抗が低減される。また、吸入路（１５）においては、往復動部材（８）の軸線方向に沿ってポンプ室（１３）、吸入弁サック（２２）及び吸入弁（２１）が並んでいるため、液体の吐出時、上記のように直進して吸入弁サック（２２）の内側へ移動した液体は、吸入弁（２１）に正対して均一に当たる。このため、吸入弁（２１）に対して液体が偏向して不均一に当たる場合に比べて、弁の動きが均一になり、これにより弁の開閉の不具合や偏摩耗が抑制される。
【０００８】
本発明では、シリンダ部材（１４）による吸入弁サック（２２）の押圧が、シリンダ部材（１４）と吸入弁サック（２２）との間に配置されたコイルバネ（２３）を介してなされていることが好ましい。これによれば、シリンダ部材（１４）と吸入弁サック（２２）との間のコイルバネ（２３）の巻線間に液体の流路となる隙間が生じ、この隙間から液体を通液させることができ、流路を増大できる。
【０００９】
また、吸入弁サック（２２）の押圧がコイルバネ（２３）を介してなされているとき、吸入弁サック（２２）は、第１の開口部（２２ｃ）の周囲において、当該吸入弁サック（２２）の軸線を中心とした径の外側から内側に向けて凹むように段違いに形成された段部（２２ｉ）を有し、コイルバネ（２３）の一方の端部は、段部（２２ｉ）のうちポンプ室（１３）に対向する面（２２ｍ）に当接していることが好ましい。これによれば、当該段部（２２ｉ）を利用することでコイルバネ（２３）の組み付けが容易となり、且つコイルバネ（２３）の巻線間の隙間の流路を増大できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流体抵抗が低減され、且つ弁の開閉の不具合や偏摩耗を抑制できる往復動ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】吸入弁サックの底面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図３の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る往復動ポンプを示す縦断面図、図２は、図１の部分拡大図である。
【００１３】
まず、往復動ポンプの全体構成について説明する。図１に示されるように、往復動ポンプ１００は概略図示右側から左側へ向ってクランクケース１、プレート２、シールケース３、シリンダパイプ４及びマニホルド５をこの順に連結して備えている。クランクケース１の内部には、クランク軸６、コンロッド７が配置され、クランクケース１からプレート２及びシリンダパイプ４に亘る内部には、クランクケース１側の第１のプランジャ８ａとシリンダパイプ４側の第２のプランジャ８ｂとを連結してなる往復動部材８が配置される。第１のプランジャ８ａは、クランクケース１側の端部がコンロッド７を介してクランク軸６に連結され、クランク軸６の回転駆動に従い、往復動部材８がシリンダパイプ４内を往復動する。
【００１４】
クランクケース１内には、注油口９から潤滑油が充填されており、往復動部材８が通る位置には、当該往復動部材８に摺接しクランクケース１内の潤滑油が漏洩することを防止するためのオイルシール１０が配設される。クランクケース１内の潤滑油は、オイルゲージ１１により視認可能とされ、必要に応じてドレインプラグ１２により排出可能である。
【００１５】
シールケース３は、プレート２及びシリンダパイプ４の内部においてこれらの間に跨がって往復動部材８を包囲するように配置されている。シールケース３の内部には、往復動部材８に液密に摺接する低圧シール３ａが配置されている。低圧シール３ａは、例えば合成ゴム等を供える環状体である。
【００１６】
マニホルド５は、図２に示されるように、シリンダパイプ４側へ向けて小径の開口部５ｃ及びこれに連設して拡径された大径の開口部５ｄを有すると共に、後述するポンプ室１３内に使用液体（以降「液体」と呼ぶ）を導入する吸入口５ａとポンプ室１３内で圧縮された液体を吐出する吐出口５ｂとを有している。なお、吐出口５ｂは、紙面の奥側に向けて連通して設けられており、図には現れていない。更に、マニホルド５は、ポンプ室１３内に吸入口５ａからの液体を導入する吸入路１５と、ポンプ室１３内で圧縮された液体を吐出口５ｂへ向けて吐出する吐出路１６とを収容しており、吸入路１５には吸入弁２１が、吐出路１６には吐出弁３１がそれぞれ設けられている。
【００１７】
シリンダパイプ４の内部には、連通管（シリンダ部材）１４が内挿され、プレート２及びシールケース３を介してマニホルド５側に押圧固定されている。図２に示されるように、連通管１４のマニホルド５側は、その端部外周側が他の部位よりも小径とされた小径部１４ｂを有し、この小径部１４ｂがマニホルド５の小径の開口部５ｃに差し込まれて嵌合する。このとき、連通管１４の小径部１４ｂとこれより後ろ側の大径部１４ｃとの間の段部と、マニホルド５の開口部における小径部５ｃと大径部５ｄとの間の段部とが突き当たり、連通管１４の差し込み深さが規制される。連通管１４のクランクケース１側の内部は大径化されており、大径化された部分の内面には、往復動部材８に液密に摺接する高圧シール１４ａが配置されている。高圧シール１４ａは、例えば合成ゴム等を供える環状体である。
【００１８】
連通管１４内部の先端側には、往復動部材８の先端が上死点及び下死点を限界点として往復する空間として、ポンプ室１３が形成されている。往復動部材８が連通管１４内を図１及び図２中の左右方向に往復動することでポンプ室１３が往復動部材８によって加圧／減圧される構成とされている。
【００１９】
具体的には、往復動部材８がクランク軸６側に向かって（下死点に向かって）移動すると、ポンプ室１３が減圧され、マニホルド５に設けられた吸入弁２１及び吐出弁３１が各々開及び閉となり、液体が吸入口５ａから吸入路１５を通ってポンプ室１３へ吸入される。一方、往復動部材８がクランク軸６と反対側に向かって（上死点に向かって）移動すると、ポンプ室１３が加圧され、吸入弁２１及び吐出弁３１が各々閉及び開となり、ポンプ室１３の液体が吐出路１６を通って、吐出口５ｂへ吐出される。このように、ポンプ室１３は液体を吸入し吐出するポンプ作用を行う構成とされている。
【００２０】
次に、往復動ポンプ１００の弁構造について説明する。上述のとおり、マニホルド５には、吸入路１５及び吐出路１６が形成され、吸入路１５は、吸入口５ａの側から往復動部材８の軸線方向に延びてポンプ室１３へ連通しており、吸入路１５には、吸入口５ａ側から順に吸入弁２１及び吸入弁サック２２が配置されている。吸入弁２１は、略中央に軸線方向に流路を有する弁座２１ａ、及び弁座２１ａの開口に蓋をする弁体２１ｂからなる。
【００２１】
吸入弁サック２２のクランクケース１側は、マニホルド５の小径の開口部５ｃに差し込まれた連通管１４の端部である小径部１４ｂ及びポンプ室１３と対向している。そして、吸入弁サック２２と連通管１４の端部１４ｂとの間には、圧縮コイルバネ２３が介在しており、吸入弁サック２２は圧縮コイルバネ２３の付勢力により押圧されている。更に、吸入弁サック２２の吸入口５ａ側の端部は弁座２１ａに当接しており、圧縮コイルバネ２３の付勢力により、弁座２１ａ及び吸入弁サック２２は吸入路１５内に固定配置されている。
【００２２】
また、吸入弁２１と吸入弁サック２２内部との間にはコイルバネ２４が介在しており、吸入弁２１の弁体２１ｂは、吸入弁サック２２を間に介して連通管１４の端部１４ｂ及びポンプ室１３と対向している。弁体２１ｂは、通常時、コイルバネ２４により弁座２１ａへ押圧されて吸入弁２１が閉とされている。このように、弁座２１ａ、弁体２１ｂ、コイルバネ２４及び吸入弁サック２２は一体型の組立て弁を構成し、これらが圧縮コイルバネ２３により吸入路１５に組み付けられている。
【００２３】
一方、吐出路１６は、吸入路１５のうち吸入弁２１とポンプ室１３との間の空間に対して吸入路１５と直角に連通しており、吸入弁サック２２は、この空間であって吐出路１６が連通した部分に配置されている。吐出路１６には、吸入弁サック２２から離れる順に、弁座３１ａと弁体３１ｂからなる吐出弁３１、コイルバネ３４、及び吐出弁サック３２が配置されている。
【００２４】
次に、吸入弁サック２２について説明する。図３は吸入弁サック２２の底面図、図４は図３の側面図、図５は図３の斜視図である。吸入弁サック２２は、底壁２２ａと、底壁２２ａの周縁から立ち上がる側壁２２ｂを有する部材であり、吸入路１５内に配置された状態では、底壁２２ａが連通管１４及びポンプ室１３に対向し、側壁２２ｂは吸入弁２１側へ向けて延びている。
【００２５】
図３及び図５に示されるように、底壁２２ａには、吸入弁サック２２の軸線と交差する部分を中心とする円形の第１の開口部２２ｃが形成されている。また、図３〜図５に示されるように、側壁２２ｂは、周方向に四等配の位置で底壁２２ａから高さ方向（軸線方向）に延びる四つの支柱２２ｄ、支柱２２ｄの底壁２２ａとは反対側の端部を四つの支柱２２ｄをつなぐように周方向に延びる桁２２ｅ、及び、高さ方向の中央付近において四つの支柱２２ｄをつなぐように周方向に延びる桁２２ｆを備えている。そして、桁２２ｅと桁２２ｆと支柱２２ｄとの間に周方向に沿って四つの開口が第２の開口部２２ｇとして形成され、また、桁２２ｆと底壁２２ａと支柱２２ｄとの間に周方向に沿って四つの開口が第３の開口部２２ｈとして形成されている。
【００２６】
また、底壁２２ａは、第１の開口部２２ｃの周囲（支柱２２ｄの基端となる位置）において、吸入弁サック２２の軸線を中心とした径の外側から内側に向けて凹むように段違いに形成された段部２２ｉを有する。そして、吸入弁サック２２と連通管１４の端部との間に介在している圧縮コイルバネ２３の吸入弁サック２２側の端部は、図２に示されるように、段部２２ｉのうち連通管１４及びポンプ室１３に対向する面２２ｍに当接することにより、前述のように吸入弁サック２２を押圧する構成とされている。
【００２７】
次に、往復動ポンプ１００の動作及びこれにより奏される効果について説明する。上記のように構成された往復動ポンプ１００によれば、液体の吸入時には、ポンプ室１３が減圧となり、コイルバネ２４が縮んで弁体２１ｂが図示右側に移動して吸入弁２１が開となり、吸入口５ａ側の液体が吸入弁サック２２の内側へと吸入される。このとき、弁体２１ｂは吸入弁サック２２の段部に当接して吸入弁サック２２を蓋し、液体が第２の開口部２２ｇよりポンプ室１３側へ直進するのを阻止する。一方、弁体２１ｂより吸入口５ａ側に流入した液体は、吸入弁サック２２の第２の開口部２２ｇから吸入弁サック２２の外側へ移動し（図２の矢印Ａ１）、続いて第３の開口部２２ｈから再び吸入弁サック２２の内側へ移動し（図２の矢印Ａ２）、続いて第１の開口部２２ｃから吸入弁サック２２の外側へ移動して、ポンプ室１３内に導入される（図２の矢印Ａ２）。あるいは、第２の開口部２２ｇから吸入弁サック２２の外側へ移動した液体は、圧縮コイルバネ２３の巻線間の隙間から進入して（図２の矢印Ａ３）ポンプ室１３内に導入される。
【００２８】
ここで、吸入弁サック２２の内側から第１の開口部２２ｃを通ってポンプ室１３に連通する流路では、第１の開口部２２ｃが設けられているために、液体が通液する流路域が広く、且つ、液体が直進することができる。これにより、吸入時の流体抵抗が低減され、脈動の発生も低減されるため、体積効率が向上する。また、流体温度の上昇も抑制され、流路内の各部品やポンプ全体の寿命が長くなる。
【００２９】
一方、液体の吐出時には、弁体２１ｂが弁座２１ａに着座して吸入弁２１が閉となると共に、ポンプ室１３内で加圧されて圧縮された液体は、ポンプ室１３を出た後、吸入弁サック２２の第１の開口部２２ｃから吸入弁サック２２の内側へ移動し（図２の矢印Ａ４参照）、続いて第３の開口部２２ｈ及び第２の開口部２２ｇから吸入弁サック２２の外側へ移動する（図２の矢印Ａ２参照）。吸入弁サック２２の外側には、吸入弁サック２２と直交する吐出路１６が配置されているため、吸入弁サック２２の外側へ移動した液体は、直ちに吐出路１６内を移動し、弁体３１ｂが弁体３１ａから離座して吐出弁３１が開となった吐出弁３１を介して吐出口５ｂから吐出される。あるいは、ポンプ室１３を出た液体は、圧縮コイルバネ２３の巻線間の隙間を通して吐出路１６内に移動する（図２の矢印Ａ４）。
【００３０】
ここで、吸入弁サック２２の底壁２２ａに形成された第１の開口部２２ｃは、往復動部材８の軸線方向に液体を通液させるため、液体の吐出時、圧縮された液体がポンプ室１３を出たとき、液体は直進を保ったまま吸入弁サック２２の内側へ移動することができる（図２の矢印Ａ５）。従って、吐出時の流体抵抗が低減される。
【００３１】
また、吸入弁サック２２は、吸入路１５と吐出路１６とが交差する部分に配置されているため、吸入弁サック２２の第３の開口部２２ｈ及び第２の開口部２２ｇから吸入弁サック２２の外側に移動した液体は、直ちに吐出路１６へ向うことができ、これにより、吐出時の流体抵抗が一層低減される。
【００３２】
また、吸入路１５においては、往復動部材８の軸線方向に沿ってポンプ室１３、吸入弁サック２２及び吸入弁２１が並んでいるため、液体の吐出時、上記のように直進して吸入弁サック２２の内側へ移動した液体（図２の矢印Ａ５）は、吸入弁２１に正対して均一に当たる。このため、吸入弁２１に対して液体が偏向して不均一に当たる場合に比べて、吸入弁２１の動きが均一になり、これにより吸入弁２１の開閉の不具合や偏摩耗が抑制される。
【００３３】
また、吸入弁サック２２を押圧する圧縮コイルバネ２３の一方の端部は、段部２２ｉのうち連通管１４及びポンプ室１３に対向する面２２ｍに当接しているため、当該段部２２ｉを利用することで、吸入路１５における弁座２１ａ、弁体２１ｂ、コイルバネ２４及び吸入弁サック２２からなる一体型の組立て弁を、圧縮コイルバネ２３により組み付けることが容易となり、且つ圧縮コイルバネ２３の巻線間の隙間の流路を増大できる。
【００３４】
更に、吸入弁サック２２の段部は、底壁のうち、側壁２２ｂとして残された支柱２２ｄの基端となる部分に設けられているため、圧縮コイルバネ２３による付勢力を支柱２２ｄで支えることができる。これにより、往復動ポンプ１００を長時間運転しても吸入弁サック２２が変形しにくく、吸入弁２１は正常な開閉を行うことができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施形態では吸入弁サック２２を圧縮コイルバネ２３により固定したが、吸入弁サック２２と連通管１４とは隙間なく互いに当接していてもよい。この場合、吸入弁サック２２の弾性を利用して吸入弁サック２２が固定される。また、上記実施形態では、吸入弁サック２２は、底壁２２ａのうち、その軸線と交差する部分を中心として円形の第１の開口部２２ｃが形成されているが、必ずしも中心部に第１の開口部２２ｃが設けられている必要はなく、中心からずれた位置に、中心を囲うように複数の開口部が形成されたものであってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
５…マニホルド、５ａ…吸入口、５ｂ…吐出口、８…往復動部材、１３…ポンプ室、１４…連通管（シリンダ部材）、１５…吸入路、１６…吐出路、２１…吸入弁、２２…吸入弁サック、２２ａ…底壁、２２ｂ…側壁、２２ｃ…第１の開口部、２２ｇ…第２の開口部、２２ｈ…第３の開口部、２２ｉ…段部、２３…圧縮コイルバネ、３１…吐出弁、１００…往復動ポンプ。
【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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