(57)【要約】【課題】高い耐久性を維持したまま小型化することができるシューを提供する。【解決手段】シュー３０は、斜板５に当接する接触面１３８を有する底部３２と、凹部１３に当接するバンド部１３１を有する頂部３１と、前記頂部３１と前記底部３２との間に設けられた中間部１３６，１３７と、を有している。前記中間部１３６，１３７は、前記頂部３１から前記底部３２に向かう方向で直径が小さくなる第一中間部１３６と、前記頂部３１から前記底部３２に向かう方向で直径が大きくなる第二中間部１３７と、を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する斜板とピストン凹部を有するピストンとの間に設けられたシューであって、
前記斜板に当接する接触面を有する底部と、
前記ピストン凹部に当接するバンド部を有する頂部と、
前記頂部と前記底部との間に設けられた中間部と、
を備え、
前記中間部は、前記頂部から前記底部に向かう方向で直径が小さくなる第一中間部と、前記頂部から前記底部に向かう方向で直径が大きくなる第二中間部と、を有することを特徴とするシュー。
【請求項２】
前記第一中間部は、断面において、前記頂部から前記底部に向かう方向で直線状に直径が小さくなり、
前記第二中間部は、断面において、前記頂部から前記底部に向かう方向で直線状に直径が大きくなることを特徴とする請求項１に記載のシュー。
【請求項３】
前記第一中間部と前記第二中間部との境界部における直径は、前記第二中間部の直径及び前記バンド部の直径よりも小さくなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のシュー。
【請求項４】
前記第一中間部の高さと前記第二中間部の高さとは略同一であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシュー。
【請求項５】
前記第二中間部の高さは前記第一中間部の高さ以上となっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシュー。
【請求項６】
前記第一中間部の面内方向における直径と前記底部の前記接触面の直径とが略同一となることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシュー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板とピストンとの間に設けられるシューに関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式圧縮機は、ハウジングと、ハウジング内に設けられ、回転する回転軸と、回転軸の周縁に傾斜して設けられ、回転軸とともに回転する斜板と、斜板を外周縁近傍で挟み、斜板が回転することによって回転軸方向に往復するピストンと、斜板とピストンとの間に設けられたシューとを有している。なお、シューは、斜板に当接する平坦面と、ピストンに設けられた凹部内で揺動自在に保持された球面とを有している。
【０００３】
シューの軽量化を図るために、中空状に形成するとともに、平坦面の肉厚が略同一厚さであり、球面の肉厚が頂部に向かって次第に薄くなるように形成されているものが知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、膜厚を均一にするために特許文献１に示すように中空の形を変えると、シューの強度が小さくなってしまい、小型化されたシューでは耐久性が乏しく、実用化することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３９０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高い耐久性を維持したまま小型化することができるシューを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるシューは、
回転する斜板とピストン凹部を有するピストンとの間に設けられたシューであって、
前記斜板に当接する接触面を有する底部と、
前記ピストン凹部に当接するバンド部を有する頂部と、
前記頂部と前記底部との間に設けられた中間部と、
を備え、
前記中間部が、前記頂部から前記底部に向かう方向で直径が小さくなる第一中間部と、前記頂部から前記底部に向かう方向で直径が大きくなる第二中間部と、を有してもよい。
【０００８】
本発明によるシューにおいて、
前記第一中間部は、断面において、前記頂部から前記底部に向かう方向で直線状に直径が小さくなり、
前記第二中間部は、断面において、前記頂部から前記底部に向かう方向で直線状に直径が大きくなってもよい。
【０００９】
本発明によるシューにおいて、
前記第一中間部と前記第二中間部との境界部における直径は、前記第二中間部の直径及び前記バンド部の直径よりも小さくなってもよい。
【００１０】
本発明によるシューにおいて、
前記第一中間部の高さと前記第二中間部の高さとは略同一であってもよい。
【００１１】
本発明によるシューにおいて、
前記第二中間部の高さは前記第一中間部の高さ以上となってもよい。
【００１２】
本発明によるシューにおいて、
前記第一中間部の面内方向における直径と前記底部の前記接触面の直径とが略同一となってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明において、中間部が、頂部から底部に向かう方向で直径が小さくなる第一中間部と、頂部から底部に向かう方向で直径が大きくなる第二中間部とを有する態様を採用した場合には、第一中間部では頂部から底部に向かう方向で潤滑油をスムーズに取り込むことができ、同様に、第二中間部では底部から頂部に向かう方向で潤滑油をスムーズに取り込むことができる。このため、頂部と底部との間での潤滑油の流れをスムーズにすることができ、シューの頂部と凹部との間に発生する摩擦力及びシューの底部と斜板との間に発生する摩擦力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機の動作方法を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューと斜板との関係を示す側方図。
【図３】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図４】本発明の実施の形態による斜板式圧縮機用シューと仮想球面との関係等を示す側方図。
【図５】本発明の実施の形態の変形例による斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【図６】従来の斜板式圧縮機用シューを示す側方図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態
《構成》
以下、本発明に係る斜板式圧縮機及び斜板式圧縮機用シュー３０（以下「シュー３０」という。）の実施の形態について、図面を参照して説明する。本実施の形態によるシュー３０は、例えば自動車等のエアーコンプレッサ等に用いることができる。本実施の形態では、シュー３０の底部３２から頂部３１に向かう方向及び頂部３１から底部３２に向か方向（図３の上下方向）をシュー３０の厚み方向と呼び、厚み方向を法線する面内方向（図３の左右方向及び紙面の表裏方向）を「面内方向」と呼ぶ。
【００１６】
図１に示すように、斜板式圧縮機は、ハウジング２０と、ハウジング２０内に設けられ、（図１の矢印Ｃ方向に）回転する回転軸２と、回転軸２の周縁に傾斜して設けられて回転軸２とともに回転する斜板５と、斜板５を外周縁近傍で挟み、斜板５が回転することによって回転軸２の延在する方向に往復するピストン７と、斜板５とピストン７との間に設けられたシュー３０とを有している。なお、図１におけるシュー３０は模式的に示している。
【００１７】
このうち、ハウジング２０は、図１に示すように、ピストン７を周縁から覆う一対のシリンダブロック１ａ，１ｂと、シリンダブロック１ａ，１ｂの一端に連結されたフロントカバー９と、シリンダブロック１ａ，１ｂの他端に連結されたリアカバー１１とを有している。なお、シリンダブロック１ａ，１ｂとフロントカバー９との間には、第一バルブプレート８ａが設けられ、シリンダブロック１ａ，１ｂとリアカバー１１との間には、第二バルブプレート８ｂが設けられている。また、一対のシリンダブロック１ａ，１ｂは、ボルト（図示せず）によって連結されている。
【００１８】
なお、図１に示すように、第一バルブプレート８ａには、冷凍冷媒（例えば、フロンガス等）を吐出する吐出管（図示せず）に連結した第一吐出弁２１ａと、冷凍冷媒が供給される吸入管（図示せず）に連結した第一吸入弁２２ａが設けられている。 また、第二バルブプレート８ｂには、冷凍冷媒を吐出する吐出管（図示せず）に連結した第二吐出弁２１ｂと、冷凍冷媒が供給される吸入管（図示せず）に連結した第二吸入弁２２ｂが設けられている。なお、冷凍冷媒にはミスト状の潤滑油が少量包含されている。そして、この潤滑油は、斜板５とシュー３０との間及びシュー３０とピストン７との間に供給される。
【００１９】
また、図１に示すように、回転軸２は、シリンダブロック１ａ，１ｂに軸受け３，４を介して回転自在に保持されている。また、回転軸２は、回転軸２を駆動する駆動部（図示せず）に連結されている。
【００２０】
また、図１に示すように、一対のシリンダブロック１ａ，１ｂと、第一バルブプレート８ａと、第二バルブプレート８ｂと、回転軸２とによって、回転軸２方向に往復移動するピストン７が収納された圧縮室６が形成されている。
【００２１】
また、図２に示すように、斜板５とピストン７との間に設けられたシュー３０は、斜板５に当接する底部３２と、ピストン７に当接する頂部３１とを有している。
【００２２】
図２に示すように、ピストン７には凹部１３が設けられ、当該ピストン７の凹部１３内で、シュー３０は揺動自在に保持されている。具体的には、図１（ａ）（ｂ）に示すように、シュー３０の頂部３１がピストン７の凹部１３内で揺動自在に保持されている。なお、図１においてシュー３０は概略形状で示されている。
【００２３】
また、図３に示すように、シュー３０の頂部３１は、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で、ピストン７の凹部１３と接触する接触面１３１ａを有するバンド部１３１と、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で凹部１３と接触しない非接触面１３２ａを有する非接触部１３２とを有している。頂部３１は切頭形状となり、バンド部１３１の上面は平坦面１３３を有してもよい。このような態様を採用することで、シュー３０を軽量化できるだけではなく、頂部３１側において、凹部１３とシュー３０との間に潤滑油を効率よく取り込むことができる。なお、図３及び図４において、バンド部１３１は疑似的に斜線で示されているが、他の部分と同じ態様となっている。但し、これに限られることはなく、バンド部１３１に溝を設けたり凹凸を設けたりする等、バンド部１３１の形状を他の部分と異なる形状とするようにしてもよい。また、平坦面１３３の周縁部は面取りされてもよいが、平坦面１３３の周縁部は凹部１３との接触面積を極力大きくするように面取りされていない態様を採用してもよい。
【００２４】
図３に示すように、シュー３０の底部３２の外周縁部は頂部３１側に向かって傾斜してもよい。この態様を採用する場合には、底部３２は、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で斜板５と接触する接触面１３８と、斜板式圧縮機が駆動されていない静止状態で斜板５と接触しない非接触面１３９とを有することになる。
【００２５】
図４に示すように、シュー３０は、凹部１３の内周面に合致する半径Ｒを有する仮想球面に収まる形状となっている。より具体的には、バンド部１３１の外周面は仮想球面に合致し、その他の部分は仮想球面よりも内方に位置づけられることになる。
【００２６】
図３に示すように、シュー３０は頂部３１と底部３２との間に設けられた中間部１３６，１３７を有してもよい。中間部１３６，１３７は、頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が連続的に小さくなる第一中間部１３６と、頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が連続的に大きくなる第二中間部１３７と、を有してもよい。
【００２７】
第一中間部１３６は、断面において、頂部３１から底部３２に向かう方向で直線状に直径が小さくなってもよい。第二中間部１３７は、断面において、頂部３１から底部３２に向かう方向で直線状に直径が大きくなってもよい。
【００２８】
第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２は、第二中間部１３７の直径ｄ３及びバンド部１３１の直径ｄ１よりも小さくなってもよい。図３に示すように、第二中間部１３７の直径ｄ３はバンド部１３１の直径ｄ１よりも大きくなってもよいし、第二中間部１３７の直径ｄ３はバンド部１３１の直径ｄ１よりも小さくなってもよい。また、図３に示すように、第一中間部１３６の直径ｄ５は底部３２の接触面１３８の直径ｄ４よりも小さくなってもよいが、図５に示すように、第一中間部１３６の直径ｄ５は底部３２の接触面１３８の直径ｄ４よりも大きくなってもよい。
【００２９】
図４に示すように、第一中間部１３６の高さＨ１と第二中間部１３７の高さＨ２とは略同一であってもよい。本実施の形態において「略同一」とは、両者の差が大きさの大きい方の値の１０％以内であることを意味している。このため、第一中間部１３６の高さＨ１が第二中間部１３７の高さＨ２以上となる場合を想定すると、第一中間部１３６の高さＨ１と第二中間部１３７の高さＨ２が略同一であるとはＨ１−Ｈ２≦Ｈ１×０．１となることを意味している。
【００３０】
第二中間部１３７の高さＨ２は第一中間部１３６の高さＨ１以上になってもよい（図４及び図５参照）。但し、これに限られることはなく、第一中間部１３６の高さＨ１は第二中間部１３７の高さＨ２より大きくなってもよい。
【００３１】
なお、本実施の形態の中間部１３６，１３７は、一例として、従前から用いられている図６に示すようなシュー３０の外周部を凹局面で除去した側面絞り形状とすることで形成される。図６に示すようなシュー３０は、球形素材を使用してプレス加工し、研削加工し、磨き加工を順次行うことから製造されている。他方、本実施の形態によるシュー３０では、材料として球形素材を用いるのではなく線材を使用することがポイントになる。本実施の形態によるシュー３０は、一例として、線材を切断して円筒形材料を形成し、この円筒形材料を鍛造加工することで素材形状を成形し、次いでプレス加工、研削加工及び磨き加工を順次行うことから製造されている。
【００３２】
《効果》
次に、このような構成からなる本実施の形態の効果について述べる。
【００３３】
まず、回転軸２に連結したモータ等の駆動部（図示せず）が、回転軸２を（図１（ａ）の矢印Ｃ方向に）回転駆動する。このように、回転軸２が回転駆動されることによって、回転軸２に傾斜して設けられた斜板５が回転する（図１（ａ）参照）。この際、斜板５は、ピストン７の凹部１３内に設けられたシュー３０の底部３２に接触しながら回転する（図１（ａ）参照）。
【００３４】
また、このように斜板５が回転することによって、ピストン７が回転軸２方向の一方向（図１（ａ）の矢印Ｍ1方向）に直線運動する（図１（ａ）参照）。この際、ピストン７の凹部１３内に配置されたシュー３０の頂部３１は、ピストン７の凹部１３内を図１（ａ）の矢印Ｃ1方向に揺動する（図１（ａ）参照）。
【００３５】
このように、ピストン７が回転軸２方向の一方向に直線運動する際、ピストン７と第二バルブプレート８ｂとの間で圧縮された冷凍冷媒の圧力が、第二バルブプレート８ｂに連結された吐出管（図示せず）内の冷凍冷媒の圧力より大きくなると、圧縮室６内の冷凍冷媒が第二吐出弁２１ｂを介して吐出管に吐出される（図１（ａ）参照）。また、圧縮室６の一端に設けられた第一吸入弁２２ａを介して、吸入管（図示せず）から圧縮室６内にミスト状の潤滑油を含有する冷凍冷媒が吸入される（図１（ａ）参照）。なお、この際、第一バルブプレート８ａに設けられた第一吐出弁２１ａ及び第二バルブプレート８ｂに設けられた第二吸入弁２２ｂは、閉鎖している（図１（ａ）参照）。
【００３６】
次に、回転軸２に連結した駆動部が、さらに（図１（ｂ）の矢印Ｃ方向に）回転軸２を回転駆動すると、回転軸２に傾斜して設けられた斜板５がさらに回転される（図１（ｂ）参照）。この際、斜板５は、ピストン７の凹部１３内に設けられたシュー３０の底部３２に接触しながら回転する（図１（ｂ）参照）。
【００３７】
また、このように斜板５がさらに回転することによって、ピストン７が回転軸２方向であって上述とは反対側の方向（図１（ｂ）の矢印Ｍ2方向）に直線運動する（図１（ｂ）参照）。この際、ピストン７の凹部１３内に配置されたシュー３０の頂部３１は、ピストン７の凹部１３内を矢印Ｃ2方向に揺動する（図１（ｂ）参照）。
【００３８】
このように、ピストン７が回転軸２方向の他方向に直線運動する際、ピストン７と第一バルブプレート８ａとの間で圧縮された冷凍冷媒の圧力が、第一バルブプレート８ａに連結された吐出管内の冷凍冷媒の圧力より大きくなると、圧縮室６内の冷凍冷媒が第一吐出弁２１ａを介して吐出管に吐出される（図１（ｂ）参照）。また、圧縮室６の他端に設けられた第二吸入弁２２ｂを介して、吸入管から圧縮室６内にミスト状の潤滑油を含有する冷凍冷媒が吸入される（図１（ｂ）参照）。なお、この際、第二バルブプレート８ｂに設けられた第二吐出弁２１ｂ及び第一バルブプレート８ａに設けられた第一吸入弁２２ａは、閉鎖している（図１（ｂ）参照）。
【００３９】
その後は、上述の工程を順次繰り返して行う。上述のように、回転軸２が駆動部によって回転することによって斜板５が回転し、ピストン７を往復運動させることができる。このため、斜板式圧縮機は、圧縮室６内で冷凍冷媒を圧縮して吐出するとともに、吸入管から圧縮室６内に冷却冷媒を吸入することができる。
【００４０】
上述のようにピストン７が往復運動されている間、中間部１３６，１３７と凹部１３との間に潤滑油が供給されることになる。中間部１３６，１３７が、頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が小さくなる第一中間部１３６と、頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が大きくなる第二中間部１３７とを有する態様を採用した場合には、第一中間部１３６では頂部３１から底部３２に向かう方向で潤滑油をスムーズに取り込むことができ、同様に、第二中間部１３７では底部３２から頂部３１に向かう方向で潤滑油をスムーズに取り込むことができる。このため、頂部３１と底部３２との間での潤滑油の流れをスムーズにすることができ、シュー３０の頂部３１と凹部１３との間に発生する摩擦力及びシュー３０の底部３２と斜板５との間に発生する摩擦力を低減することができる。
【００４１】
このような効果を得る観点からは、第一中間部１３６が頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が連続的に小さくなり、第二中間部１３７が頂部３１から底部３２に向かう方向で直径が連続的に大きくなる態様を採用することが有益である。連続的に直径が小さくなる態様としては直線状に直径が小さくなる態様の他に曲線状に直径が小さくなる態様や段階的に直径が小さくなる態様が含まれている。連続的に直径が大きくなる態様としては直線状に直径が大きくなる態様の他に曲線状に直径が大きくなる態様や段階的に直径が大きくなる態様が含まれている。
【００４２】
従来のシュー３０の外周除去部からなる中間部１３６，１３７を設けることによってピストン７の凹部１３内での空間を確保することで、潤滑油の保持能力が高まり潤滑効果を期待できる。この結果、頂部３１と凹部１３が焼き付くことを防止することができ、かつ、底部３２と斜板５とが焼き付くことを防止することができる。
【００４３】
なお、頂部３１と底部３２との間に筒形状からなる筒状部を有する態様を採用することも考えられるが、このような筒状部を有する態様と比較して、本実施の形態のような中間部１３６，１３７を有する態様を採用する場合の方が、シュー３０の軽量化を格段に図ることができ、また潤滑油の保持能力を格段に高めることができる点で有益である。
【００４４】
また、図３乃至図５に示すように、第一中間部１３６が断面において頂部３１から底部３２に向かう方向で直線状に直径が小さくなり、第二中間部１３７が断面において頂部３１から底部３２に向かう方向で直線状に直径が大きくなる態様を採用した場合には、第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部において潤滑油による対流を効果的に生じさせることでも、頂部３１と底部３２との間での潤滑油の流れをよりスムーズにすることができることも期待できる。
【００４５】
第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２が第二中間部１３７の直径ｄ３及びバンド部１３１の直径ｄ１よりも小さくなる態様を採用した場合には、シュー３０を軽量化できる点で有益である。
【００４６】
第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２を、第一中間部１３６の面内方向における直径ｄ５の７０％以上の大きさとしてもよい。潤滑油を保持する観点からは第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２をより小さくすることが考えられるが、第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２があまり小さすぎると斜板５とピストン７とから受ける力（シュー３０の厚み方向における圧縮荷重）にシュー３０が耐えることができない。第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部における最小の直径ｄ２を、第一中間部１３６の面内方向における直径ｄ５の７０％以上とすることで、斜板５とピストン７とから受ける力により確実に耐えることができるシュー３０を提供できる。
【００４７】
第一中間部１３６の高さＨ１が第二中間部１３７の高さＨ２とは略同一である態様を採用した場合には、頂部３１側からの潤滑油の流れと底部３２側からの潤滑油の流れをシュー３０の厚み方向（図４の上下方向）の中間位置で衝突させることにより、第一中間部１３６と第二中間部１３７との境界部において潤滑油による対流を効果的に生じさせ、頂部３１と底部３２との間での潤滑油の流れをよりスムーズにすることを期待できる。
【００４８】
第一中間部１３６の面内方向における直径ｄ５と底部３２の接触面１３８の直径ｄ４とは略同一となってもよい。このような態様を採用した場合には、頂部３１側で潤滑油が流れ込みやすくなる第一中間部１３６の頂部３１側の端部位置と、底部３２側で潤滑油が流れ込みやすくなる接触面１３８の最外周位置とを合致させることができる。なお、底部３２の接触面１３８の直径ｄ４が第一中間部１３６の面内方向における直径ｄ５以上となる場合を想定すると、第一中間部１３６の面内方向における直径ｄ５と底部３２の接触面１３８の直径ｄ４が略同一であるとはｄ４−ｄ５≦ｄ４×０．１となることを意味している。
【００４９】
また、頂部３１の接触面１３１ａの面積と底部３２の接触面１３８の面積とが略同一となってもよい。この態様を採用する場合には、凹部１３と頂部３１との間に働く単位面積当たりの押圧力と底部３２と斜板５との間に働く単位面積当たりの押圧力を概ね等しくすることができ、ひいては、シュー３０３１の揺動をバランスよく行うことができる。なお、頂部３１の接触面１３１ａの面積Ｓ１が底部３２の接触面１３８の面積Ｓ２以上となる場合を想定すると、頂部３１の接触面１３１ａの面積Ｓ１と底部３２の接触面１３８の面積Ｓ２が略同一であるとはＳ１−Ｓ２≦Ｓ１×０．１となることを意味している。頂部３１の接触面１３１ａの面積は例えばバンド部１３１の高さによって調整することができる。
【００５０】
線材を使用して鍛造加工する工程を用いてシュー３０を製造する態様を採用した場合には、従来であれば球状素材を使うことでランダムであった材料のファイバーフローを、線材からの圧造加工によって同一方向に揃えることができる。このため、製造されたシュー３０の耐摩耗性が均一化できる。また、従来の球状素材を使う態様では、特殊素材であることから素材調達コストがそれなりにかかっていたが、そのコストを低減することができる。
【００５１】
上述した各実施の形態の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。
【符号の説明】
【００５２】
５        斜板
７        ピストン
１３      凹部
３０      シュー
３１      頂部
３２      底部
１３１    バンド部
１３６    第一中間部（中間部）
１３７    第二中間部（中間部）
【図１】
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【図２】
2019127828.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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