(57)【要約】【課題】発熱部材及び伝熱抑制部を有しつつも、媒体の温度が上がった際に早急にロッドを前進させることができる、サーモアクチュエータを提供すること。【解決手段】サーモアクチュエータ（２０）は、ケース（２１）と、このケース（２１）に収納されワックス（２３）が充填されたワックス収納体（６０）と、ワックス（２３）が膨張することによって前進するロッド（３０）と、このロッド（３０）を後退する方向に付勢しているリターンばね（３９）と、ワックス（２３）を温めることが可能な発熱部材（８０）と、ケース（２１）及びワックス収納体（６０）の間に形成されこれらの間における伝熱を抑制する伝熱抑制部（７１）と、を有する。発熱部材（８０）は、ワックス収納体（６０）の底である収納体底部に当接している。ワックス収納体（６０）の先端の外周には、媒体の熱をワックス（２３）に伝えるための伝熱部材（９０）が当接している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケースと、このケースに収納された有底筒状のワックス収納体と、このワックス収納体に収納され温度によって体積が変化するワックスと、このワックスが膨張することによって前進するロッドと、このロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねと、前記ワックス収納体に当接し発熱することにより前記ワックスを温めることが可能な発熱部材と、前記ケース及び前記ワックス収納体の間に形成されこれらの間における伝熱を抑制する伝熱抑制部と、前記ケースに接続され前記ケースの内部に媒体を導入可能な媒体導入部と、この媒体導入部から導入された媒体が排出されるよう前記ケースに接続された媒体排出部と、を有するサーモアクチュエータにおいて、
前記発熱部材は、前記ワックス収納体の底である収納体底部に当接し、
前記ワックス収納体の先端の外周には、前記媒体の熱を前記ワックスに伝えるための伝熱部材が当接していることを特徴とするサーモアクチュエータ。
【請求項２】
前記ワックス収納体に収納され、前記ワックスと前記ロッドとを隔てていると共に前記ワックスの圧によって潰れるスリーブを有し、
前記伝熱部材は、前記スリーブの外周を囲っていることを特徴とする請求項１記載のサーモアクチュエータ。
【請求項３】
前記伝熱部材は、前記媒体導入部の先端に重なる位置まで配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のサーモアクチュエータ。
【請求項４】
前記媒体導入部の先端は、前記発熱部材に対してオフセットされていることを特徴とする請求項３記載のサーモアクチュエータ。
【請求項５】
前記収納体底部は、凹状に形成された凹部を有し、
前記発熱部材は、前記凹部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載のサーモアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワックスを温めることが可能な発熱部材を有するサーモアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一部の車両には、排気ガスの熱によって媒体を温める排熱回収装置が搭載されている。媒体の温度が所定の温度に達すると、サーモアクチュエータによって排気ガスの流路を切り替え、熱交換器を避けたバイパス路に排気ガスを流す。バイパス路に排気ガスを流すことにより、排気ガスと媒体との熱交換を終える。媒体の温度が下がると、サーモアクチュエータによって再び排気ガスの流路が切り替えられ、排気ガスの熱によって媒体を温める。
【０００３】
寒冷地において使用される車両は、排気ガスの流路内が凍結することがある。このため、寒冷地において用いられる排熱回収装置に、発熱部材を有するサーモアクチュエータが搭載されることが知られている。サーモアクチュエータは、発熱部材を作動させ、ワックスを温める。ワックスが温められることにより、サーモアクチュエータが作動し、排気ガスは、バイパス路内を流れる。熱交換が行われていない高温の排気ガスによって、凍結した部位を早急に融解させることができる。このようなサーモアクチュエータに関する従来技術として特許文献１に開示される技術がある。
【０００４】
図４を参照する。図４には、特許文献１に開示されたサーモアクチュエータが示されている。特許文献１に示されるような、サーモアクチュエータ１２０は、筒状のケース１２１と、このケース１２１に収納された有底筒状のワックス収納体１６０と、このワックス収納体１６０に収納されたワックスが膨張することによって前進するロッド１３２と、このロッド１３２を後退する方向に付勢しているリターンばね１３９と、ワックス収納体１６０に当接し発熱することによりワックスを温めることが可能な発熱部材１８０と、ケース１２１及びワックス収納体１６０の間に形成されこれらの間における伝熱を抑制する伝熱抑制部１７１と、ケース１２１に接続されケース１２１の内部に媒体を導入可能な媒体導入部１４２と、この媒体導入部１４２から導入された媒体が排出されるようケース１２１に接続された媒体排出部１４３と、を有している。
【０００５】
発熱部材１８０を作動させることにより、早急にワックスを温めることができ、結果、任意にロッド１３２を前進させることができる。
【０００６】
一方、発熱部材１８０を作動させて所定時間が経過したら、発熱部材１８０を停止させる。停止後しばらくすると、ケース１２１内部に導入された媒体の温度によって、ワックス収納体１６０内のワックスは収縮する。リターンばね１３９の付勢力によってロッド１３２が後退する。
【０００７】
サーモアクチュエータ１２０によれば、ワックス収納体１６０が伝熱抑制部１７１によって囲われているため、発熱部材１８０の熱を媒体に奪われることが抑制される。このため、より早急にロッド１３２を前進させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−２０５５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
サーモアクチュエータは、媒体の温度が上がった場合には、ワックスが膨張しロッドが前進する。このとき、媒体の温度が所定の温度に達した後は、早急にロッドが前進することが望まれる。例えば、サーモアクチュエータが排熱回収装置に採用されている場合には、ロッドを前進させ、排気ガスの流路を切り替える。これにより、熱交換を終える。熱交換を終えるのに時間がかかると、媒体の沸騰を招く虞がある。
【００１０】
しかし、特許文献１によるサーモアクチュエータ１２０によれば、伝熱抑制部１７１によって媒体の熱がワックスに伝わりにくいため、媒体の温度が上がった場合であってもロッド１３２を早急に前進させることが困難である。
【００１１】
本発明は、発熱部材及び伝熱抑制部を有しつつも、媒体の温度が上がった際に早急にロッドを前進させることができる、サーモアクチュエータの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１による発明によれば、筒状のケースと、このケースに収納された有底筒状のワックス収納体と、このワックス収納体に収納され温度によって体積が変化するワックスと、このワックスが膨張することによって前進するロッドと、このロッドを後退する方向に付勢しているリターンばねと、前記ワックス収納体に当接し発熱することにより前記ワックスを温めることが可能な発熱部材と、前記ケース及び前記ワックス収納体の間に形成されこれらの間における伝熱を抑制する伝熱抑制部と、前記ケースに接続され前記ケースの内部に媒体を導入可能な媒体導入部と、この媒体導入部から導入された媒体が排出されるよう前記ケースに接続された媒体排出部と、を有するサーモアクチュエータにおいて、
前記発熱部材は、前記ワックス収納体の底である収納体底部に当接し、
前記ワックス収納体の先端の外周には、前記媒体の熱を前記ワックスに伝えるための伝熱部材が当接していることを特徴とするサーモアクチュエータが提供される。
【００１３】
請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記ワックス収納体に収納され、前記ワックスと前記ロッドとを隔てていると共に前記ワックスの圧によって潰れるスリーブを有し、
前記伝熱部材は、前記スリーブの外周を囲っている。
【００１４】
請求項３に記載のごとく、好ましくは、前記伝熱部材は、前記媒体導入部の先端に重なる位置まで配置されている。
【００１５】
請求項４に記載のごとく、好ましくは、前記媒体導入部の先端は、前記発熱部材に対してオフセットされている。
【００１６】
請求項５に記載のごとく、好ましくは、前記収納体底部は、凹状に形成された凹部を有し、
前記発熱部材は、前記凹部に嵌め込まれている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明では、ワックス収納体の先端の外周には、媒体の熱をワックスに伝えるための伝熱部材が当接している。伝熱部材が伝熱抑制部に位置することによって、媒体及びワックスの間での熱交換が行われやすくなる。
【００１８】
一方、発熱部材は、ワックス収納体の底である収納体底部に当接し、伝熱部材は、ワックス収納体の先端に配置されている。発熱部材及び伝熱部材が離間して配置されることにより、発熱部材が媒体の熱の影響を受けることを抑制することができる。
【００１９】
このため、発熱部材を作動させた場合、及び、媒体の温度が急激に上昇した場合の両方において、ロッドを早急に前進させることができる。発熱部材及び伝熱抑制部を有しつつも、媒体の温度が上がった際に早急にロッドを前進させることができる、サーモアクチュエータを提供することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明では、伝熱部材は、スリーブの外周を囲っている。スリーブは、ワックスとロッドとを隔てている。このため、伝熱部材によってロッド近傍のワックスを温めることができる。これにより、サーモアクチュエータをより早急に作動させることができる。
【００２１】
請求項３に係る発明では、伝熱部材は、媒体導入部の先端に重なる位置まで配置されている。温度が高くなった媒体は、媒体導入部からケースの内部に導入される。媒体導入部の近傍に伝熱部材を配置することにより、より媒体の熱を早急にワックスに伝えることができる。これにより、より早急にロッドを前進させることができる。
【００２２】
請求項４に係る発明では、媒体導入部の先端は、発熱部材に対してオフセットされている。発熱部材は、媒体導入部の先端から離れた位置に配置される。循環する媒体の温度から受ける影響をより小さくすることができる。
【００２３】
請求項５に係る発明では、発熱部材は、収納体底部に形成された凹部に嵌め込まれている。発熱部材のガタツキを抑制し、より確実に発熱部材をワックス収納体に当接させることができる。このため、発熱部材の熱をより確実にワックスに伝達させることができ、早急にロッドを前進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例によるサーモアクチュエータが搭載された排熱回収装置の斜視図である。
【図２】図１に示されたサーモアクチュエータの断面図である。
【図３】図２に示されたサーモアクチュエータの作用を説明する図である。
【図４】従来の技術の基本構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは左、Ｒｉは右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例＞
【００２６】
図１を参照する。本発明によるサーモアクチュエータ２０は、例えば、排熱回収装置１０に搭載される。排熱回収装置１０は、エンジンの排気系に設けることができる。
【００２７】
排熱回収装置１０は、排気ガスが導入される導入口１１と、この導入口１１から分岐され排気ガスが通過可能な熱交換路１２及び迂回路１３と、これらの熱交換路１２及び迂回路１３の下流側の端部が接続された合流部１４と、この合流部１４の内部に配置され迂回路１３の端部を開閉可能なバルブ１５と、このバルブ１５に接続されているサーモアクチュエータ２０と、を有する。
【００２８】
熱交換路１２には、内部に媒体が流され排気ガスと熱交換を行う熱交換器１２ａが配置されている。
【００２９】
迂回路１３は、熱交換路１２を迂回している。迂回路１３を通過する排気ガスは、熱交換を行わない。
【００３０】
バルブ１５は、バルブ軸１５ａを中心に回転可能に設けられている。サーモアクチュエータ２０によってバルブ軸１５ａが回転され、迂回路１３の下流側の端部が開閉される。迂回路１３が開放されている場合には、排気ガスは、導入口１１から直線的に延びる迂回路１３を通過する。迂回路１３が閉じられている場合には、排気ガスは、熱交換路１２を通過する。排気ガスは、熱交換路１２を通過する際に熱交換器１２ａにおいて媒体と熱交換を行う。
【００３１】
図２を参照する。サーモアクチュエータ２０は、筒状のケース２１と、このケース２１の内部に設けられた有底筒状の隔壁部材５０と、この隔壁部材５０に収納されワックス２３が充填されているワックス収納体６０と、このワックス収納体６０に嵌め込まれ発熱可能な発熱部材８０と、ワックス収納体６０の先端に設けられケース２１内部を通過する媒体２６の熱をワックス２３に伝達する伝熱部材９０と、ワックス収納体６０に収納されワックス２３が膨張した際にワックス２３によって押し潰されるスリーブ２８と、このスリーブ２８に被せられ周縁がワックス収納体６０にかしめられることによりスリーブ２８の抜けを防止している抜け止め部２９と、この抜け止め部２９を貫通しケース２１の軸線ＣＬに沿って進退可能なロッド３０と、隔壁部材５０に被せられボルト３４及びナット３５を介して隔壁部材５０に締結されたカバー部材３６と、このカバー部材３６の先端に固定されロッド３０に沿って延びる補助部材３７と、この補助部材３７及びカバー部材３６によって形成された空間に収納され進退するロッド３０をガイドするガイド部材３８と、補助部材３７によって一端が受けられロッド３０を後退する方向に付勢するリターンばね３９と、一端がカバー部材３６に嵌め込まれ他端がロッド３０に嵌め込まれたブーツ４１と、ケース２１に接続されケース２１の内部に媒体２６を導入可能な媒体導入部４２と、この媒体導入部４２から導入された媒体２６が排出されるようケース２１に接続された媒体排出部４３と、を有する。
【００３２】
ケース２１は、筒状を呈し、両端が共に隔壁部材５０によって閉じられている。ケース２１には、媒体導入部４２が差し込まれた媒体導入穴２１ａ、及び、媒体排出部４３が差し込まれた媒体排出穴２１ｂが空けられている。
【００３３】
隔壁部材５０は、媒体２６がワックス収納体６０の外周面に直接的に接触することを防止している。隔壁部材５０は、円盤状の隔壁底部５１と、この隔壁底部５１から軸線ＣＬに沿って延びた筒状の隔壁本体５２と、この隔壁本体５２の先端から径方向に広がっている隔壁フランジ部５３と、を有する。
【００３４】
隔壁底部５１には、１つの丸穴５１ａが空けられている。
【００３５】
隔壁本体５２の外周面には、ケース２１の一端が接合されている。
【００３６】
隔壁フランジ部５３には、ケース２１の他端が接合されている。
【００３７】
ワックス収納体６０は、底である収納体底部６１と、この収納体底部６１から軸線ＣＬに沿って延びる収納体筒部６２と、この収納体筒部６２の先端から径方向に広がっている収納体フランジ部６３と、この収納体フランジ部６３から突出しかしめられたかしめ部６４と、を有する。即ち、ワックス収納体６０は、収納体底部６１及び収納体筒部６２によって構成された有底筒状の部位を含む。
【００３８】
収納体底部６１は、底面から収納体筒部６２に向かって凹状に形成された凹部６１ａを有している。凹部６１ａは、軸線ＣＬ上に形成されている。
【００３９】
収納体筒部６２は、隔壁本体５２に対して所定の隙間を介して略平行に設けられている。
【００４０】
収納体筒部６２及び隔壁本体５２の間に形成された隙間は、密閉されている。この密閉された隙間は、媒体２６の熱がワックス２３に伝わることを抑制する伝熱抑制部７１ということができる。伝熱抑制部７１は、ケース２１及びワックス収納体６０の間に形成されこれらの間における伝熱を抑制する。
【００４１】
収納体フランジ部６３は、隔壁フランジ部５３に載せられている。収納体フランジ部６３は、収納体筒部６２に比べて肉厚に形成されている。
【００４２】
ワックス２３は、温度が上昇することにより膨張し、温度が下降することにより収縮する。即ち、ワックス２３は、ワックス収納体６０に収納され温度によって体積が変化する。
【００４３】
発熱部材８０は、凹部６１ａに嵌め込まれたキャップ部８１に、ゴム製の弾性支持部８２と、この弾性支持部８２に支持され通電を行うための一対の通電部８３、８４と、これらの通電部８３、８４が接続され通電されることにより発熱するヒータ８５と、このヒータ８５に密着しヒータ８５の熱を効率よくワックス２３に伝えるための伝熱補助部材８６と、が収納されている。
【００４４】
キャップ部８１は、凹部６１ａに密着している。即ち、発熱部材８０は、ワックス収納体に密着している。キャップ部８１は、軸線ＣＬに向かって凹状に形成され弾性支持部８２に噛み込んだ噛み込み部８１ａを有する。
【００４５】
弾性支持部８２は、弾性変形した状態で隔壁部材５０内に収納されている。これにより、弾性支持部８２は、隔壁底部５１に密着していると共に、キャップ部８１を凹部６１ａに向かって付勢している。つまり、発熱部材８０は、ワックス収納体６０に向かって付勢されている。
【００４６】
なお、弾性支持部８２は、隔壁部材５０の外部まで突出した弾性支持部突出部８２ａを一体的に備えていても良い。その場合、発熱部材８０は、径方向の位置を規制することができる。このため、ワックス収納体６０は、収納体底部６１を廃止することができる。
【００４７】
通電部８３、８４は、隔壁底部５１に形成された丸穴５１ａから外部に露出している。通電部８３、８４は、外部に配置された電源に接続される。
【００４８】
伝熱部材９０は、一端が収納体フランジ部６３に当接し、他端が軸線ＣＬに垂直な方向を基準として媒体導入部４２の先端に重なる位置に配置されている。伝熱部材９０は、隔壁本体５２及び収納体筒部６２の両方に密着している。
【００４９】
伝熱部材９０は、収納体筒部６２の外周に嵌め込まれた伝熱部材本体部９１と、この伝熱部材本体部９１から外周に向かって突出し先端が隔壁本体５２に当接している伝熱部材当接部９２と、を有する。
【００５０】
伝熱部材当接部９２は、伝熱抑制部７１の内周面に当接し、それぞれ所定の間隔を空けて複数形成されている。伝熱部材当接部９２は、軸線方向に容易に変形させることができ、隔壁部材５０の組み付け性を向上できる。また、伝熱部材当接部９２の数を調整することで接触面積を調整することができる。
【００５１】
カバー部材３６は、隔壁フランジ部５３と共に収納体フランジ部６３を挟み込んでいる。換言すれば、ワックス収納体６０は、隔壁フランジ部５３及びカバー部材３６によって挟み込まれている。
【００５２】
図２を参照する。ロッド３０は、後退限を基準としてスリーブ２８に収納されたピストン３１と、このピストン３１の端部に当接しピストン３１が前進することにより押し出されて前進するロッド本体３２と、このロッド本体３２の先端に固定されバルブ軸１５ａ（図１参照）に接続されるフック部３３と、を有している。
【００５３】
次に、本発明によるサーモアクチュエータ２０の作用を説明する。
【００５４】
図３（ａ）を参照する。しばらくエンジンを停止していると、媒体２６は、大気温と同じ温度となる。また、エンジンの停止中において、発熱部材８０は、停止されている。この場合において、ワックス２３は、収縮している。ワックス２３が収縮している際には、リターンばね３９の付勢力によって、ロッド３０は後退限まで後退させられている。
【００５５】
例えば、イグニッションスイッチをオンにすることにより、発熱部材８０が作動する。発熱部材８０が作動することにより生じた熱は、ワックス収納体６０を介してワックス２３に伝わる。これにより、ワックス２３は、温められる。高温になることにより、ワックス２３は膨張する。
【００５６】
図３（ｂ）を参照する。ワックス２３が膨張することにより、スリーブ２８は押し潰され、ピストン３１が押し出される。ピストン３１の力によって、ロッド３０は、リターンばね３９の付勢力に抗して前進する。
【００５７】
図１を参照する。ロッド３０が前進することにより、迂回路１３は開放される。排気ガスは、熱交換を行わずに、排熱回収装置１０内を通過する。寒冷地において使用される車両は、しばらくエンジンを停止することにより、排気ガスの流路内が凍結することがある。熱交換が行われていない高温の排気ガスによって、凍結した部位を早急に融解させることができる。
【００５８】
図３（ｂ）を参照する。所定時間経過後に発熱部材８０を停止させる。発熱部材８０からの加熱を終えることにより、ワックス２３の熱が徐々に下がる。熱が下がることにより、ワックス２３は収縮する。ワックス２３が収縮することにより、ロッド３０は、リターンばね３９の付勢力により後退する。
【００５９】
図１を参照する。ロッド３０が後退することにより、迂回路１３は、閉じられる。これにより、排気ガスは、熱回収路１２を通過する。熱回収路１２には、熱交換器１２ａが設けられている。熱交換器１２ａ内において、媒体は、排気ガスによって温められる。
【００６０】
図３（ｂ）を参照する。媒体２６が温められることにより、徐々にワックス２３が温められる。ワックス２３が膨張することにより、ロッド３０は、リターンばね３９の付勢力に抗して前進する。
【００６１】
以後、車両の走行中において、ロッド３０は、媒体２６の温度によって前進及び後退を繰り返す。
【００６２】
以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。
【００６３】
ワックス収納体６０の先端の外周には、媒体２６の熱をワックス２３に伝えるための伝熱部材９０が当接している。伝熱部材９０が伝熱抑制部７１に位置することによって、媒体２６及びワックス２３の間での熱交換が行われやすくなる。
【００６４】
一方、伝熱部材９０は、ワックス収納体６０の先端に配置され、発熱部材８０は、ワックス収納体６０の底である収納体底部６１に当接している。発熱部材８０及び伝熱部材９０が離間して配置されることにより、発熱部材８０が媒体２６の熱の影響を受けることを抑制することができる。
【００６５】
このため、発熱部材８０を作動させた場合、及び、媒体２６の温度が急激に上昇した場合の両方において、ロッド３０を早急に前進させることができる。発熱部材８０及び伝熱抑制部７１を有しつつも、媒体２６の温度が上がった際に早急にロッド３０を前進させることができる、サーモアクチュエータ２０を提供することができる。
【００６６】
さらに、スリーブ２８は、ワックス収納体６０に収納され、ワックス２３とピストン３１（ロッド３０）とを隔てていると共にワックス２３の圧によって潰れる。伝熱部材９０は、スリーブ２８の外周を囲っている。このため、伝熱部材９０によってロッド近傍のワックス２３を温めることができる。これにより、サーモアクチュエータ２０をより早急に作動させることができる。
【００６７】
さらに、伝熱部材９０は、媒体導入部４２の先端に重なる位置まで配置されている（線Ｌ１参照）。温度が高くなった媒体２６は、媒体導入部４２からケース２１の内部に導入される。媒体導入部４２の近傍に伝熱部材９０を配置することにより、より媒体２６の熱を早急にワックス２３に伝えることができる。これにより、より早急にロッド３０を前進させることができる。
【００６８】
さらに、媒体導入部４２の先端は、発熱部材８０に対してオフセットされている。発熱部材８０は、媒体導入部４２の先端から離れた位置に配置される。循環する媒体２６の温度から受ける影響をより小さくすることができる。
【００６９】
さらに、発熱部材８０は、収納体底部６１に形成された凹部６１ａに嵌め込まれている。発熱部材８０のガタツキを抑制し、より確実に発熱部材８０をワックス収納体６０に当接させることができる。このため、発熱部材８０の熱をより確実にワックス２３に伝達させることができ、早急にロッド３０を前進させることができる。
【００７０】
尚、本発明のサーモアクチュエータは、実施の形態では排熱回収装置に適用したが、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）クーラやコージェネレーションシステム、熱電発電装置への適用も可能である。さらに、これらのように、排気ガスの熱と媒体との間で熱交換を行うもの以外の物にも適用が可能である。
【００７１】
本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のサーモアクチュエータは、排熱回収装置に好適である。
【符号の説明】
【００７３】
２０…サーモアクチュエータ
２１…ケース
２３…ワックス
２８…スリーブ
３０…ロッド
３９…リターンばね
４２…媒体導入部
４３…媒体排出部
６０…ワックス収納体
６１…収納体底部
６１ａ…凹部
７１…伝熱抑制部
８０…発熱部材
９０…伝熱部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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