(57)【要約】【課題】、磁力が作用した場合に伸縮磁性弁体の弁孔が絞られるように動作する電磁バルブの提供を目的とする。【解決手段】本発明の電磁バルブ１０は、磁性粉粒体３２含有した粘弾性体３１に弁孔３０Ａを貫通形成してなる伸縮磁気弁体３０を、バルブ本体１９の流路１０Ａの途中に設け、その伸縮磁気弁体３０に対して磁力を付与する電磁石２０を備えている。伸縮磁性弁体３０に磁力が作用すると、伸縮磁性弁体３０が隔壁１８に押し付けられて変形し、弁孔３０Ａが絞られる。直流電流の増加に伴って弁孔３０Ａの弁開度は小さくなり、弁孔３０Ａを完全に閉鎖することもできる。そして、伸縮磁性弁体３０に作用する磁力が無くなると、伸縮磁性弁体３０は原形に復帰して弁孔３０Ａが元の大きさまで拡大する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性粉粒体（３２）を含有した粘弾性体（３１）に弁孔（３０Ａ）を貫通形成してなる伸縮磁性弁体（３０）を、バルブ本体（１９）に形成した流路（１０Ａ）の途中に設けて、流体が前記弁孔（３０Ａ）を通過して前記流路（１０Ａ）内を流れるように構成し、電磁石（２０）の磁力によって前記伸縮磁性弁体（３０）を弾性変形させて前記弁孔（３０Ａ）の弁開度を変更可能とした電磁バルブ（１０）において、
前記バルブ本体（１９）に、前記伸縮磁性弁体（３０）の一端面に当接した弁体端面当接部（１８）と、前記伸縮磁性弁体（３０）の側面に密着して前記伸縮磁性弁体（３０）の側面における流体の通過を防止すると共に前記伸縮磁性弁体（３０）の側方への変形を規制する弁体側面当接部（１１）とを形成し、
前記電磁石（２０）の磁力によって、前記伸縮磁性弁体（３０）を前記弁体端面当接部（１８）に押し付けて変形させることで前記弁孔（３０Ａ）が絞られるように構成したことを特徴とする電磁バルブ（１０）。
【請求項２】
前記電磁石（２０）に通電する直流電流の大きさを制御して、前記弁孔（３０Ａ）を通過する流体の流量の任意に変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁バルブ（１０）。
【請求項３】
前記電磁石（２０）は、ソレノイド（２１）の内側に鉄心（２２）を設けてなり、
前記鉄心（２２）の軸心に中心孔（２２Ａ）を貫通形成し、その中心孔（２２Ａ）で前記流路（１０Ａ）の一部を構成すると共に、前記鉄心（２２）の一端面に前記弁体端面当接部（１８）を配置して前記伸縮磁性弁体（３０）の一端面を当接させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁バルブ（１０）。
【請求項４】
前記ソレノイド（２１）の内側に磁性体で構成された支持パイプ（１１）を配置して、その支持パイプ（１１）内の一端から一端寄り位置に亘って前記伸縮磁性弁体（３０）を嵌合すると共に、前記支持パイプ（１１）内の一端寄り位置から他端に亘って前記鉄心（２２）を嵌合し、
前記ソレノイド（２１）の外側に嵌合された外筒部（１５）と、前記ソレノイド（２１）の両端面に宛がわれた１対の端面プレート部（１６，１７）とを有したヨーク（１２）を設け、
一方の前記端面プレート部（１６）が、前記鉄心（２２）のうち前記伸縮磁性弁体（３０）と反対側の端部に接続される一方、前記支持パイプ（１１）のうち前記伸縮磁性弁体（３０）が内側に嵌合された一端部（１１Ｂ）を前記ソレノイド（２１）の一端面から突出させて、その突出部分に他方の前記端面プレート部（１７）が接続されたことを特徴とする請求項３に記載の電磁バルブ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性粉粒体を含有した粘弾性体に弁孔を貫通形成してなる伸縮磁性弁体を流路の途中に備えて、弁孔の弁開度を電磁石の磁力によって変更可能な電磁バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電磁バルブとして、磁力によって伸縮磁性弁体が弾性変形した場合に弁孔が拡大するように動作するものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８７８１５号公報（段落［００７４］、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これに対し、上述した従来の電磁バルブとは逆の動作、即ち、磁力によって伸縮磁性弁体が弾性変形した場合に弁孔が絞られるように動作する新規な電磁バルブの開発が望まれていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、磁力が作用した場合に伸縮磁性弁体の弁孔が絞られるように動作する電磁バルブの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電磁バルブ（１０）は、磁性粉粒体（３２）を含有した粘弾性体（３１）に弁孔（３０Ａ）を貫通形成してなる伸縮磁性弁体（３０）を、バルブ本体（１９）に形成した流路（１０Ａ）の途中に設けて、流体が弁孔（３０Ａ）を通過して流路（１０Ａ）内を流れるように構成し、電磁石（２０）の磁力によって伸縮磁性弁体（３０）を弾性変形させて弁孔（３０Ａ）の弁開度を変更可能とした電磁バルブ（１０）において、バルブ本体（１９）に、伸縮磁性弁体（３０）の一端面に当接した弁体端面当接部（１８）と、伸縮磁性弁体（３０）の側面に密着して伸縮磁性弁体（３０）の側面における流体の通過を防止すると共に伸縮磁性弁体（３０）の側方への変形を規制する弁体側面当接部（１１）とを形成し、電磁石（２０）の磁力によって、伸縮磁性弁体（３０）を弁体端面当接部（１８）に押し付けて変形させることで弁孔（３０Ａ）が絞られるように構成したところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電磁バルブ（１０）において、電磁石（２０）に通電する直流電流の大きさを制御して、弁孔（３０Ａ）を通過する流体の流量の任意に変更可能としたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の電磁バルブ（１０）において、電磁石（２０）は、ソレノイド（２１）の内側に鉄心（２２）を設けてなり、鉄心（２２）の軸心に中心孔（２２Ａ）を貫通形成し、その中心孔（２２Ａ）で流路（１０Ａ）の一部を構成すると共に、鉄心（２２）の一端面に弁体端面当接部（１８）を配置して伸縮磁性弁体（３０）の一端面を当接させたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の電磁バルブ（１０）において、ソレノイド（２１）の内側に磁性体で構成された支持パイプ（１１）を配置して、その支持パイプ（１１）内の一端から一端寄り位置に亘って伸縮磁性弁体（３０）を嵌合すると共に、支持パイプ（１１）内の一端寄り位置から他端に亘って鉄心（２２）を嵌合し、ソレノイド（２１）の外側に嵌合された外筒部（１５）と、ソレノイド（２１）の両端面に宛がわれた１対の端面プレート部（１６，１７）とを有したヨーク（１２）を設け、一方の端面プレート部（１６）が、鉄心（２２）のうち伸縮磁性弁体（３０）と反対側の端部に接続される一方、支持パイプ（１１）のうち伸縮磁性弁体（３０）が内側に嵌合された一端部（１１Ｂ）をソレノイド（２１）の一端面から突出させて、その突出部分に他方の端面プレート部（１７）が接続されたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
［請求項１の発明］
請求項１の発明によれば、磁力が作用していない場合、伸縮磁性弁体（３０）は原形を留める。このとき弁孔（３０Ａ）の弁開度は全開であり、この弁孔（３０Ａ）を通過して流路（１０Ａ）内を流体が流れる。一方、伸縮磁性弁体（３０）に磁力が作用すると、伸縮磁性弁体（３０）が弁体端面当接部流路（１８）に押し付けられて変形する。このとき伸縮磁性弁体（３０）の側方への変形が弁体側面当接部（１１）によって規制されているので、伸縮磁性弁体（３０）を構成する粘弾性体（３１）が弁孔（３０Ａ）の内側に迫り出して弁孔（３０Ａ）が絞られる。また、伸縮磁性弁体（３０）に作用する磁力が無くなると、伸縮磁性弁体（３０）は原形に復帰して弁孔（３０Ａ）が元の大きさまで拡大する。
【００１１】
［請求項２の発明］
請求項２の発明によれば、電磁石（２０）に流す直流電流を制御することで弁孔（３０Ａ）の大きさを調節し、流体の流量を任意に変更することが可能になる。
【００１２】
［請求項３の発明］
請求項３の発明によれば、ソレノイド（２１）への通電により、鉄心（２２）と同軸上に配置された伸縮磁性弁体（３０）が鉄心（２２）に引き寄せられ、弁体端面当接部（１８）に押し付けられて変形する。ソレノイド（２１）の内側に鉄心（２２）を設けたので、鉄心（２２）を設けない場合に比べてソレノイド（２１）の内側における磁束密度が向上する。これにより、伸縮磁性弁体（３０）を変形させて弁孔（３０Ａ）を絞るために必要な電流を抑えたり、ソレノイド（２１）の軽量化を図ることができる。換言すれば、消費電力及びソレノイド（２１）の重量を増加させることなく、伸縮磁性弁体（３０）に作用する磁力を強化することができる。
【００１３】
［請求項４の発明］
請求項４の発明によれば、鉄心（２２）、支持パイプ（１１）、伸縮磁性弁体（３０）及びヨーク（１２）によってループ状の磁路が構成されるから、ヨーク（１２）を備えないものに比べて磁気回路の磁気抵抗が減少する。これにより、伸縮磁性弁体（３０）を変形させて弁孔（３０Ａ）を絞るために必要な電流を更に抑えたり、ソレノイド（２１）の更なる軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁バルブの側断面図
【図２】（Ａ）無通電時における伸縮磁気弁体の側断面図、（Ｂ）弁孔が絞られた状態の伸縮磁気弁体の側断面図、（Ｃ）弁孔が閉鎖した状態の伸縮磁気弁体の側断面図
【図３】変形例に係る電磁バルブの（Ａ）側断面図、（Ｂ）ヨーク底面図
【図４】変形例に係る電磁バルブの側断面図
【図５】変形例に係る電磁バルブの側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る電磁バルブ１０の一実施形態を、図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、電磁バルブ１０は、内部に流路１０Ａを有したバルブ本体１９を備えている。バルブ本体１９のうち流路１０Ａの両端には、流体配管に接続するための接続部１９Ａ，１９Ａを備えている。
【００１６】
バルブ本体１９の内部には、支持パイプ１１、電磁石２０及び伸縮磁性弁体３０が収容されている。支持パイプ１１は磁性体で構成され、流路１０Ａと同軸上で延びた円筒形をなしている。
【００１７】
電磁石２０は、ソレノイド２１の内側に鉄心２２を設けてなる。ソレノイド２１は、絶縁材料で形成された円筒状のボビン２３に絶縁導線を巻回して構成されている。ボビン２３は支持パイプ１１の外側に嵌合しており、支持パイプ１１の上流側端部１１Ｂを除く全体がソレノイド２１によって包囲されている。なお、図示しないが、ソレノイド２１には可変抵抗器を介して直流電源が接続されている。
【００１８】
鉄心２２は、支持パイプ１１の内面に密着した状態で嵌合されている。詳細には、鉄心２２は、支持パイプ１１の下流側端部１１Ａから上流側端部１１Ｂ寄り位置まで延びている。鉄心２２の軸心には、流路１０Ａの一部を構成する中心孔２２Ａが形成されている。中心孔２２Ａの断面は円形であり、軸方向で内径が一定になっている。なお、鉄心２２の材質は、鉄に限定するものではない。
【００１９】
ソレノイド２１は筒状のヨーク１２によって包囲されている。ヨーク１２は、ソレノイド２１の外側に嵌合された円筒形の外筒部１５と、ソレノイド２１の両端面に宛がわれた１対の端面プレート部１６，１７とから構成されている。１対の端面プレート部１６，１７は、外筒部１５の両端部から径方向内側に向かって張り出している。
【００２０】
下流側の端面プレート部１６は、鉄心２２のうち伸縮磁性弁体３０とは反対側の端部に接続されている。一方、上流側の端面プレート部１７は、ソレノイド２１から突出した支持パイプ１１の上流側端部１１Ｂに接続されている。ここで、ヨーク１２のうち、下流側の端面プレート部１６は、外筒部１５及び鉄心２２に一体形成されており、上流側の端面プレート部１７は、外筒部１５の内側にソレノイド２１を嵌合させた後で、外筒部１５の端部に溶接されている。
【００２１】
鉄心２２の先端面には隔壁１８が当接している。隔壁１８は支持パイプ１１の内周面から中心に向かって張り出した円板状をなしている。隔壁１８は非磁性体（例えば、樹脂）で構成され、支持パイプ１１に一体形成又は支持パイプ１１とは別部品で構成されている。隔壁１８の中心部には、中心孔２２Ａと略同径の連通孔１８Ａが貫通形成されている。また、連通孔１８Ａのうち次述する伸縮磁性弁体３０側の開口縁はＲ面取り形状になっている。なお、隔壁１８は、本発明の「弁体端面当接部」に相当する。
【００２２】
支持パイプ１１の上流側端部１１Ｂ側、即ち、隔壁１８を挟んで鉄心２２とは反対側には円柱状の弁体受容空間が形成され、ここに伸縮磁性弁体３０が嵌合されている。伸縮磁性弁体３０は、粘弾性体３１（例えば、シリコーンゴム又はシリコーンゲル）に磁性粉粒体３２（例えば、カルボニル鉄又はフェライト）を均一に分散させかつ固定化したものである。詳細には、液状にした粘弾性体３１と磁性粉粒体３２とを所定の比率で減圧脱泡しながら均一に撹拌し、その混合物を成形型に充填して加熱硬化させることで製造されたものである。なお、粘弾性体３１は、シリコーンゴム又はシリコーンゲルに限定されるものではなく、磁性粉粒体３２は、カルボニル鉄又はフェライトに限定されるものではない。
【００２３】
伸縮磁性弁体３０の原形は、弁体受容空間に対応して円柱構造をなしており、その外周面が支持パイプ１１の内周面に密着して伸縮磁性弁体３０の側面における流体の通過を防止している。また、伸縮磁性弁体３０の軸方向の一端面は隔壁１８に密着している。なお、支持パイプ１１（詳細には、伸縮磁性弁体３０が嵌合した上流側端部１１Ｂ）は、本発明の「弁体側面当接部」に相当する。
【００２４】
ここで、伸縮磁性弁体３０の脱落や位置ずれを防止するために、伸縮磁性弁体３０の外周面を接着剤によって支持パイプ１１の内周面に固着させてもよいし、伸縮磁性弁体３０の端面を接着剤によって隔壁１８に固着させてもよい。
【００２５】
伸縮磁性弁体３０の軸心には流体が通過可能な弁孔３０Ａが貫通形成されている。伸縮磁性弁体３０が原形のときの弁孔３０Ａの断面は円形であり、その内径は伸縮磁性弁体３０の軸方向で一定でかつ中心孔２２Ａ及び連通孔１８Ａより小径になっている。
【００２６】
そして、伸縮磁性弁体３０は電磁石２０の磁力が作用すると、次述するように弾性変形する。以上が、電磁バルブ１０の構成に関する説明である。
【００２７】
次に、電磁バルブ１０の動作について説明する。ソレノイド２１への通電が行われていない場合、伸縮磁性弁体３０に磁力が作用しないので、伸縮磁性弁体３０は原形を留める。このとき、伸縮磁性弁体３０の弁孔３０Ａは、図２（Ａ）に示すように全開である。
【００２８】
ソレノイド２１への通電が行われると、支持パイプ１１内を軸方向に貫通した磁束が発生する。このとき、鉄心２２、支持パイプ１１、伸縮磁性弁体３０及びヨーク１２がループ状の磁路を構成し、磁束は、鉄心２２の軸方向に延びて支持パイプ１１内を貫き、伸縮磁性弁体３０、支持パイプ１１、上流側の端面プレート部１７、外筒部１５、下流側の端面プレート部１６を通って鉄心２２に帰還する。
【００２９】
このとき、伸縮磁性弁体３０を鉄心２２側に引き寄せる磁力が発生し、伸縮磁性弁体３０は隔壁１８に押し付けられて弾性変形する。詳細には、伸縮磁性弁体３０は、径方向外側への変形が支持パイプ１１によって規制されているので、図２（Ｂ）に示すように、隔壁１８に近づくに従って弁孔３０Ａの内側に迫り出すように弾性変形して、弁孔３０Ａの下流端が絞られる。
【００３０】
ここで、連通孔１８Ａのうち、伸縮磁性弁体３０側の開口縁はＲ面取り形状になっているので、隔壁１８に押し付けられた伸縮磁性弁体３０に連通孔１８Ａの開口縁が食い込むことを防止することができ、延いては、伸縮磁性弁体３０の傷付きを防止することができる。
【００３１】
弁孔３０Ａの収縮部分（下流端）における内径（以下、「弁開度」という）は、ソレノイド２１に流す直流電流の大きさで変更することができる。即ち、直流電流を減少させることで弁孔３０Ａの弁開度を大きくすることができる一方、直流電流を増加させることで弁孔３０Ａの弁開度を小さくすることができる。そして、直流電流を所定値以上に大きくすると、図２（Ｃ）に示すように、弁孔３０Ａの下流端が閉鎖される。即ち、伸縮磁性弁体３０によって流量を制御すると共に、流体の流れを遮断することができる。ソレノイド２１への通電が停止して伸縮磁性弁体３０に磁力が作用しなくなると、粘弾性体３１の弾発力により伸縮磁性弁体３０が原形に復帰し、弁孔３０Ａが全開状態に戻される（図２（Ａ）参照）。
【００３２】
このように本実施形態によれば、磁力が作用していない場合、伸縮磁性弁体３０は原形を留め、弁孔３０Ａが全開となる。一方、伸縮磁性弁体３０に磁力が作用すると、伸縮磁性弁体３０が隔壁１８に押し付けられて変形し、弁孔３０Ａが絞られる。直流電流の増加に伴って弁孔３０Ａの弁開度は小さくなり、弁孔３０Ａを完全に閉鎖することもできる。そして、伸縮磁性弁体３０に作用する磁力が無くなると、伸縮磁性弁体３０は原形に復帰して弁孔３０Ａが元の大きさまで拡大する。
【００３３】
また、ソレノイド２１に流す直流電流の大きさを制御することで弁孔３０Ａの弁開度を制御することができ、弁孔３０Ａを通過する流体の流量及び流体圧を任意に変更することができる。さらに、ソレノイド２１の中心に鉄心２２が挿入されたので鉄心２２を設けない場合に比べて支持パイプ１１内における磁束密度が向上する。これにより、伸縮磁性弁体３０を変形させて弁孔３０Ａを絞るために必要な直流電流を抑えたり、ソレノイド２１の軽量化を図ることができる。換言すれば、消費電力及びソレノイド２１の重量を増加させることなく、伸縮磁性弁体３０に作用する磁力を強化することができる。
【００３４】
なお、ソレノイド２１に流す直流電流が抑えられると、ソレノイド２１の発熱が軽減され、ソレノイド２１に対する強制冷却手段を省くことが可能になる。また、磁力を強化することができれば、より粘弾性の高い（硬い）粘弾性体３１を伸縮磁性弁体３０に使用することが可能となり、粘弾性体３１の選択の自由度が高まる。また、粘弾性の高い粘弾性体３１を伸縮磁性弁体３０に使用することで耐圧性の向上を図ることができる。
【００３５】
さらに、鉄心２２、支持パイプ１１、ヨーク１２及び伸縮磁性弁体３０によりループ状の磁路が構成されるから、磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、伸縮磁性弁体３０を変形させて弁孔３０Ａを絞るために必要な直流電流を更に抑えたり、ソレノイド２１の更なる軽量化を図ることができる。
【００３６】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３７】
（１）前記実施形態では、鉄心２２が支持パイプ１１の内面に密着した状態で嵌合され、鉄心２２を貫通した中心孔２２Ａ内を流体が通過可能となっていたが、図３（Ａ）に示すように、鉄心２２を支持パイプ１１内に遊嵌する細軸状にして、支持パイプ１１の内周面と鉄心２２の外側面との間の隙間を流体が通過するようにすると共に、同図（Ｂ）に示すように端面プレート部１６に流体が通過可能な流体通過孔１３を貫通形成してもよい。
【００３８】
（２）上記実施形態では、鉄心２２の先端と伸縮磁性弁体３０との間に、「弁体端面当接部」としての隔壁１８を備えていたが、隔壁１８を設けずに鉄心２２の先端を伸縮磁性弁体３０に当接させた構成にしてもよい。この場合、鉄心２２の先端が本発明の「弁体端面当接部」に相当する。
【００３９】
（３）前記実施形態では、伸縮磁性弁体３０に突き合わされた鉄心２２の先端部がソレノイド２１の内側に没入していたが、例えば、図４に示すように、鉄心２２の両端部をソレノイド２１の両端面から突出させて、そのソレノイド２１から突出した一方の端部に伸縮磁性弁体３０を重ねて配置してもよい。
【００４０】
（４）図５に示すように、バルブ本体１９にＬ字状に屈曲した流路１０Ａを形成して、Ｌ字における一方の直線部の途中に伸縮磁性弁体３０を配設すると共に、隔壁１８及び流路１０Ａの屈曲部を挟んで伸縮磁性弁体３０とは反対側に電磁石２０を配置し、磁力によって伸縮磁性弁体３０を電磁石２０側に引き寄せ、隔壁１８側に押し付けて変形させることで、弁孔３０Ａが絞られるようにように構成してもよい。
【００４１】
（５）前記実施形態では、鉄心２２を備えていたが、鉄心２２を備えていなくてもよい。
【００４２】
（６）前記実施形態では、ヨーク１２を備えていたがヨーク１２を備えていなくてもよい。
【００４３】
（７）前記実施形態では、弁孔３０Ａ、連通孔１８Ａ、中心孔２２Ａがそれぞれ１つずつであったが、鉄心２２に、その軸方向に沿って延びたに複数の貫通孔を設けると共に、それら各貫通孔に対応させて、弁孔３０Ａ及び連通孔１８Ａをそれぞれ複数ずつ設けてもよい。
【００４４】
（８）前記実施形態では、伸縮磁性弁体３０が上流側に配置されるように電磁バルブ１０を流体配管に接続した場合を例示したが、伸縮磁性弁体３０が下流側に配置されるように電磁バルブ１０を流体配管に接続してもよい。但し、伸縮磁性弁体３０が磁力で引き寄せられる方向と、弁孔３０Ａに流れ込む流体の流れの方向とが一致するように配置すること、即ち、前記実施形態のように、伸縮磁性弁体３０が上流側になるように配置することが好ましい。
【００４５】
（９）上記実施形態では、連通孔１８Ａのうち伸縮磁性弁体３０側の開口縁がＲ面取り形状になっていたが、テーパー状の面取り形状にしても、伸縮磁性弁体３０への開口縁の食い込みを防止することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０    電磁バルブ
１０Ａ    流路
１１    支持パイプ（弁体側面当接部）
１２    ヨーク
１５    外筒部
１６，１７    端面プレート部
１８    隔壁（弁体端面当接部）
１９    バルブ本体
２０    電磁石
２１    ソレノイド
２２    鉄心
２２Ａ    中心孔
３０    伸縮磁性弁体
３０Ａ    弁孔
３１    粘弾性体
３２    磁性粉粒体
【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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