(57)【要約】【課題】弁体の往復移動時の作動音を抑制可能な電磁弁を提供する。【解決手段】プランジャ２０−１は、スプリング２１の付勢力を受けて弁座１３側へ移動し、ソレノイド部の電磁吸引力を受けてピン１９側へ移動する。プランジャ２０−１の端面に設けられたゴム製の弁体２３は、弁座１３に当接する面に突部２３ａが形成され、ピン１９に当接する面に突部２３ｂが形成され、当接時に突部２３ａ，２３ｂが弾性変形することにより当接音（作動音）が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路に設けられた弁座と、
前記弁座に接離して前記流体通路を開閉するゴム製の弁体と、
コイルへの通電によりコアに電磁吸引力を発生するソレノイド部と、
前記電磁吸引力とは反対の方向に付勢力を発生するスプリングと、
前記弁体とで構成され、前記電磁吸引力および前記付勢力により前記流体通路を開閉する方向に往復移動するプランジャと、
前記弁体の前記弁座に接離する面とは反対の面に当接して、前記プランジャの移動を規制するピンとを備え、
前記弁体は、前記弁座に接離する面および前記ピンに当接する面のそれぞれに突部を有することを特徴とする電磁弁。
【請求項２】
前記弁体は、前記弁座に接離する面および前記ピンに当接する面のうちの少なくとも一方に前記ゴムの肉厚部を有することを特徴とする請求項１記載の電磁弁。
【請求項３】
前記弁体は、前記ゴムの肉厚部内に骨格構造を有することを特徴とする請求項２記載の電磁弁。
【請求項４】
前記コアは、前記弁体と前記ピンとが当接した状態のときに前記プランジャの内側に入り込む形状の突部を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電磁弁。
【請求項５】
前記プランジャは、前記ソレノイド部に形成された中空部内に前記往復移動が可能なクリアランスをもって設置され、前記クリアランスがあることにより生じる前記プランジャの傾き角度は、前記プランジャの全長を前記往復移動の方向に伸ばしていったときにがたつき音が許容音量以下になる角度であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の電磁弁。
【請求項６】
前記ソレノイド部の外壁に穴が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の電磁弁。
【請求項７】
流体通路に設けられた弁座と、
前記弁座に接離して前記流体通路を開閉するゴム製の弁体と、
コイルへの通電によりコアに電磁吸引力を発生するソレノイド部と、
前記電磁吸引力とは反対の方向に付勢力を発生するスプリングと、
前記弁体とで構成され、前記電磁吸引力および前記付勢力により前記流体通路を開閉する方向に往復移動するプランジャと、
前記弁体の前記弁座に接離する面とは反対の面に当接して、前記プランジャの移動を規制するピンとを備え、
前記弁体は、前記弁座に接離する面に突部を有し、
前記コアは、前記弁体と前記ピンとが当接した状態のときに前記プランジャの内側に入り込む形状の突部を有することを特徴とする電磁弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体通路を開閉する電磁弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃費向上および排ガス規制の強化により、ガソリン車から環境負荷の少ないクリーン自動車（例えば、ＨＥＶ；Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）へシフトする傾向にある。そのため、アイドルストップおよびモータ駆動モード等によりエンジン作動頻度が減少し、エンジン負圧を利用した蒸散ガス処理システムでは蒸散ガスの処理タイミングが減少している。その対応として、蒸散ガスの流通を制御する電磁弁の大流量化が求められている。
【０００３】
電磁弁を大流量化するためには、弁部の開口量の増大（シール径拡大、ストローク増大）が必要である。しかし、シール径を拡大した場合には電磁弁のサイズアップによりレイアウト性が悪化したり、ストロークを増大した場合には作動音が上昇したりするため、商品性の悪化が懸念される。そこで、例えば特許文献１では、作動音を抑制するために、弁体のＯＮ側のゴム部分に断面半円形の３つの突起を形成して衝撃を緩和している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−００７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の場合、各々の突起の出来栄え等によっては、ＯＮ時に可動鉄心が傾き、がたつき音（作動音）が上昇する懸念があった。また、弁体のＯＦＦ側のゴム形状はシール性を重視した形状であり、当接時の緩衝効果は期待できない。このように、従来の電磁弁では、弁体の往復移動時の作動音を充分に抑制できないという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、弁体の往復移動時の作動音を抑制可能な電磁弁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】
【０００７】
この発明に係る電磁弁は、流体通路に設けられた弁座と、弁座に接離して流体通路を開閉するゴム製の弁体と、コイルへの通電によりコアに電磁吸引力を発生するソレノイド部と、電磁吸引力とは反対の方向に付勢力を発生するスプリングと、弁体とで構成され、電磁吸引力および付勢力により流体通路を開閉する方向に往復移動するプランジャと、弁体の弁座に接離する面とは反対の面に当接して、プランジャの移動を規制するピンとを備え、弁体は、弁座に接離する面およびピンに当接する面のそれぞれに突部を有するものである。
【０００８】
この発明に係る電磁弁は、流体通路に設けられた弁座と、弁座に接離して流体通路を開閉するゴム製の弁体と、コイルへの通電によりコアに電磁吸引力を発生するソレノイド部と、電磁吸引力とは反対の方向に付勢力を発生するスプリングと、弁体とで構成され、電磁吸引力および付勢力により流体通路を開閉する方向に往復移動するプランジャと、弁体の弁座に接離する面とは反対の面に当接して、プランジャの移動を規制するピンとを備え、弁体は、弁座に接離する面に突部を有し、コアは、弁体とピンとが当接した状態のときにプランジャの内側に入り込む形状の突部を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、弁体の弁座に接離する面およびピンに当接する面のそれぞれに突部を形成したので、弁体が往復移動して弁座およびピンに当接するときに各突部が弾性変形して作動音を抑制する。
【００１０】
この発明によれば、弁体の弁座に接離する面に突部を形成したので、弁体が弁座に当接するときに突部が弾性変形して作動音を抑制する。また、弁体とピンとが当接した状態のときにプランジャの内側に入り込む形状の突部を、コアに形成したので、プランジャの径方向の電磁吸引力が上昇することによって軸方向（往復移動方向）の電磁吸引力が低減され、弁体がピンに当接するときの作動音が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁弁を用いた蒸散ガス処理システムの全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係る電磁弁の内部構成を示す断面図であり、閉弁状態である。
【図３】実施の形態１に係る電磁弁のうちのプランジャを拡大した断面図であり、図３（ａ）は閉弁状態、図３（ｂ）は開弁状態を示す。
【図４】この発明の実施の形態２に係る電磁弁のうちのプランジャを拡大した断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る電磁弁のうちのプランジャを拡大した断面図である。
【図６】実施の形態３のプランジャの変形例を示す断面図である。
【図７】実施の形態３のプランジャの別の変形例を示す断面図である。
【図８】実施の形態３のプランジャの別の変形例を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態４に係る電磁弁のうちのプランジャとコアを拡大した断面図である。
【図１０】実施の形態４において、コアの突部が有る場合と無い場合の電磁力曲線を示すグラフである。
【図１１】実施の形態４のプランジャの摺動部とコアの突部との間に働く電磁吸引力を説明する図である。
【図１２】実施の形態４のコアの突部の変形例を示す断面図である。
【図１３】実施の形態４のコアの突部の別の変形例を示す断面図である。
【図１４】実施の形態４のコアの突部の別の変形例を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態５に係る電磁弁のうちのプランジャを拡大した断面図である。
【図１６】実施の形態５において、摺動部の全長と傾き角度との関係を示すグラフである。
【図１７】実施の形態５において、摺動部の傾き角度とがたつき音との関係を示すグラフである。
【図１８】この発明の実施の形態６に係る電磁弁の外観を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、自動車における蒸散ガス処理システムを示した全体構成図である。ガソリンは揮発性が非常に高く、密閉状態の燃料タンク１内部では圧が高くなるため、キャニスタ２と呼ばれる活性炭を詰めた装置に蒸散ガス成分のみを一時的に吸着させた後、蒸散ガス成分が除去された気体を大気中へ放出する。エンジン５の始動後、インテークマニホールド４に生じる負圧により、空気と蒸散ガスとの混合気体がキャニスタ２からエンジン５へ流れ込み燃焼が起きる。エンジン５に導入される混合気体の量は、電磁弁３が制御する。
【００１３】
図２は、電磁弁３の内部構成を示した断面図であり、閉弁状態である。図３は、プランジャ２０−１を拡大した断面図であり、図３（ａ）は閉弁状態、図３（ｂ）は開弁状態を示す。バルブシート１０には、キャニスタ２に連通するポート１１と、エンジン５に連通するポート１２とが形成され、ポート１１とポート１２をつなぐ通路に弁座１３が形成されている。弁座１３は円形状の開口である。ソレノイド部１４は、コイル１５と、コア１６と、プレート１７と、ヨーク１８とで構成される。非磁性体のピン１９は、コア１６の端部からソレノイド部１４の中空部１４ａへ向かって突出するように設置され、突出したピン１９の外周側にプランジャ２０−１とスプリング２１とが設置されている。
【００１４】
プランジャ２０−１は、磁性体の摺動部２２と、ゴム材の弁体２３とから構成されている。摺動部２２は、有底の円筒形状であって、ソレノイド部１４の中空部１４ａ内に往復移動が可能なクリアランスをもって設置される。
【００１５】
コイル１５に通電されていないとき（ＯＦＦ時）、スプリング２１の閉弁力（付勢力）によりプランジャ２０−１が弁座１３の方向に付勢されて弁体２３が弁座１３に当接し、ポート１１，１２をつなぐ流路が閉塞される。
コイル１５に通電することで（ＯＮ時）、磁性体であるコア１６とプレート１７とヨーク１８とに磁界が発生し、スプリング２１の閉弁力（付勢力）より大きな開弁力（電磁吸引力）が働くことで、磁性体であるプランジャ２０−１がコア１６に引き寄せられ弁体２３が弁座１３から離れ、ポート１１，１２をつなぐ流路が確保される。このとき、エンジン５で発生する負圧により、蒸散ガスがバルブシート１０内を流通する。また、弁体２３がピン１９に当接することにより、プランジャ２０−１のコア１６側への移動が規制される。
【００１６】
弁体２３の弁座１３に当接する側（ＯＦＦ側）には、円環状の突部２３ａが形成されている。一方、弁体２３のピン１９に当接する側（ＯＮ側）には、ゴム材を肉抜きして円環状の突部２３ｂが形成されている。弁体２３のＯＦＦ側、ＯＮ側の両方に突部２３ａ，２３ｂを形成することにより、弁座１３およびピン１９に当接する面積が縮小し、当接したときに積極的に弾性変形しやすくなる。これにより、ゴムの撓み量が増大し、緩衝効果が向上して、当接音（作動音）が抑制される。
【００１７】
なお、図３の構成例では、弁体２３のＯＮ側を肉抜きすることによって突部２３ｂを形成したが、肉抜きせずにＯＦＦ側と同じような突部を突設してもよい。
また、突部２３ａ，２３ｂの先端の曲率を大きく（曲率半径を小さく）することにより、弁座１３およびピン１９に当接する面積がより縮小し、当接したときにより積極的に弾性変形しやすくなるため、緩衝効果が向上する。
【００１８】
以上より、実施の形態１によれば、電磁弁３の弁体２３は、弁座１３に接離する面およびピン１９に当接する面のそれぞれに突部２３ａ，２３ｂを有する構成にしたので、弁体２３が弁座１３およびピン１９に当接するときに各突部２３ａ，２３ｂが弾性変形して作動音を抑制する。
【００１９】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る電磁弁３のうち、プランジャ２０−２を拡大した断面図である。プランジャ２０−２以外の電磁弁３の構成は、図２と同様である。
図４の構成例では、弁体２３のＯＦＦ側、ＯＮ側の両方のゴム材の厚みを増し、肉厚部２３ｃ，２３ｄを形成している。肉厚部２３ｃ，２３ｄを形成することにより、弁体２３が、弁座１３およびピン１９に当接したときに積極的に弾性変形しやすくなり、緩衝効果がさらに向上する。
【００２０】
なお、図４では、弁体２３のＯＦＦ側とＯＮ側の両方に肉厚部２３ｃ，２３ｄを形成したが、ＯＦＦ側とＯＮ側のいずれか一方だけでも構わない。
【００２１】
実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る電磁弁３のうち、プランジャ２０−３を拡大した断面図である。プランジャ２０−３以外の電磁弁３の構成は、図２と同様である。
弁体２３に肉厚部２３ｃ，２３ｄを形成した場合、ゴム材が燃料等により膨潤することにより、ストローク劣化による流量低下が懸念される。また、ゴム材のヒケが発生しやすくなり、ゴム材の非粘着処理等の表面処理への影響が懸念される。そこで、図５の構成例では、摺動部２２の穴２２ａの開口面積を、図４の穴に比べて縮小する。この穴２２ａは、摺動部２２に弁体２３を成形するときのゴム材の通し穴である。
【００２２】
図５は図４に対し、穴２２ａを縮小することでゴム量を低減しており、これによって軸方向のゴム膨潤を抑制でき、ストローク劣化による流量低下を防止できる。また、表面処理後のゴム材のヒケを低減できるので、表面処理の密着性改善（ゴム部材と表面処理材との収縮率の差によるシワ等の抑制）にも繋がる。
【００２３】
具体例として、弁体２３のＯＦＦ側の直径φＤに対し、穴２２ａの直径φｄを下式（１）の条件に設定することで、膨潤およびヒケ量を低減することができる。ただし、穴２２ａの直径φｄの最小値は、ゴム材の成形が可能な値とする。
０．０５≦（φｄ／φＤ）２＜０．１７      （１）
【００２４】
ここで、図６〜図８に、実施の形態３のプランジャ２０−３の変形例を示す。
図６の変形例では、摺動部２２を変形した骨格構造として、穴２２ａの周縁部からＯＦＦ側に突出した突部２２ｂを設ける。これにより、弁体２３の軸方向に加えて径方向にもゴム膨潤およびヒケ量を低減できる。
図７の変形例では、突部２２ｂに曲げ部２２ｃを追加した骨格構造にする。これにより、ゴム材の膨潤およびヒケ量をさらに低減できる。
図８の変形例では、穴２２ａの周縁部からＯＦＦ側に突出した突部２２ｂに加え、ＯＮ側に突出した突部２２ｄを設ける。これにより、ＯＦＦ側、ＯＮ側ともにゴム材の膨潤およびヒケ量を低減できる。また、突部２２ｂ，２２ｄに曲げ部２２ｃを追加することも可能である。
【００２５】
以上より、実施の形態３によれば、弁体２３の肉厚部２３ｃ，２３ｄ内に、摺動部２２を変形した骨格構造（例えば、突部２２ｂ，２２ｄ、曲げ部２２ｃ）を設けるようにしたので、ゴム材の膨潤およびヒケを低減でき、電磁弁３の性能劣化を抑制できる。
なお、骨格構造の形状は図示例に限定されるものではない。また、図示例では摺動部２２を変形することによって骨格構造を形成したが、別部材で形成しても構わない。
【００２６】
実施の形態４．
図９は、実施の形態４に係る電磁弁３のうち、プランジャ２０−４とコア１６−４を拡大した断面図である。プランジャ２０−４とコア１６−４以外の電磁弁３の構成は、図２と同様である。また、プランジャ２０−４の弁体２３は、図３〜図８のいずれの構成でもよい。
図９の構成例では、コア１６−４のプランジャ２０−４側の端部に突部１６ａを形成している。開弁時（ＯＮ時）に、この突部１６ａがプランジャ２０−４の内側に入り込むことにより、径方向の電磁吸引力Ｆ２を上昇させ、軸方向の電磁吸引力Ｆ１を低減して当接時の衝撃力を低減する。これにより、プランジャ２０−４とピン１９との当接音（作動音）が抑制される。
【００２７】
図１０に、コア１６−４の突部１６ａが有る場合と無い場合の電磁力曲線のグラフを示す。グラフの縦軸は軸方向の電磁吸引力Ｆ１、横軸はプランジャ２０−４とコア１６−４のとのエアギャップＧである。プランジャ２０−４はＯＮ位置とＯＦＦ位置との間を可動する。また、図１１は、プランジャ２０−４の摺動部２２とコア１６−１の突部１６ａとの間に働く電磁吸引力Ｆ１〜Ｆ３を説明する図である。
【００２８】
コア１６−４に突部１６ａが無い場合、プランジャ２０−４とコア１６−４とのエアギャップＧが短くなるにつれて軸方向の電磁吸引力Ｆ１が上昇する。
これに対し、コア１６−４に突部１６ａが有る場合、プランジャ２０−４と突部１６ａとの距離が短くなると、軸方向の電磁吸引力Ｆ１に斜め方向の電磁吸引力Ｆ３が加わることにより、一時的に軸方向の電磁吸引力Ｆ１が上昇する。さらに距離が短くなってプランジャ２０−４の内側に突部１６ａが入り込むと、径方向の電磁吸引力Ｆ２が働いて軸方向の電磁吸引力Ｆ１を低減する。これにより、図１０のグラフに矢印で示すように、ＯＮ位置での軸方向の電磁吸引力Ｆ１が低減されて衝撃力が低減される。
【００２９】
ここで、図１２〜図１４に、実施の形態４のコア１６−４の変形例を示す。
図１２の変形例では、コア１６−４の端部に、先端に向かって段階的に径が細くなる形状の突部１６ｂを突設する。図１３の変形例では、コア１６−４の端部に、先端に向かって滑らかに径が太くなる逆テーパ状の突部１６ｃを突設する。図１４の変形例では、コア１６−４の端部に、先端に向かって滑らかに径が細くなるテーパ状の突部１６ｄを突設する。
突部１６ｂ〜１６ｄも、突部１６ａと同様に径方向の電磁吸引力Ｆ２を上昇させ、軸方向の電磁吸引力Ｆ１を低減して衝撃力を低減できる。また、突部１６ａ〜１６ｄの形状を変更することにより、軸方向の電磁吸引力Ｆ１の電磁力曲線を調整できる。
【００３０】
以上より、実施の形態４によれば、電磁弁３の弁体２３は、弁座１３に接離する面に突部２３ａを有し、コア１６−４は、弁体２３がピン１９に当接した状態のときにプランジャ２０−４の内側に入り込む形状の突部１６ａを有する構成にした。このため、弁体２３が弁座１３に当接するときに突部２３ａが弾性変形して作動音を抑制する。また、プランジャ２０−４の径方向の電磁吸引力が上昇することによって軸方向の電磁吸引力が低減され、弁体２３がピン１９に当接するときの作動音が抑制される。
なお、コア突部の形状は図示例に限定されるものではなく、径方向に力（サイドフォース）が発生する形状であればよい。
【００３１】
なお、コア１６−４に突部１６ａを形成したことにより、弁体２３がピン１９に当接するときの作動音を抑制できるため、弁体２３のピン１９に当接する面に突部２３ｂが無くてもよい。
【００３２】
実施の形態５．
図１５は、実施の形態５に係る電磁弁３のうち、プランジャ２０−５を拡大した断面図である。プランジャ２０−５以外の電磁弁３の構成は、図２と同様である。また、プランジャ２０−５の弁体２３は、図３〜図８のいずれの構成でもよい。
図１５の構成例では、プランジャ２０−５の摺動部２２とソレノイド部１４の中空部１４ａとの間の摺動クリアランスにより発生する傾き角度θを、摺動クリアランスを維持したまま摺動部２２の全長Ｌを往復移動方向に長くすることによって低減させ、動作時のがたつき音（作動音）を抑制する。
【００３３】
図１６は、摺動部２２の全長Ｌと傾き角度θとの関係を示すグラフである。図１７は、摺動部２２の傾き角度θとがたつき音との関係を示すグラフである。摺動部２２の全長Ｌを長くすると、傾き角度θが小さくなり、がたつき音も小さくなる。傾き角度θ１付近を境にがたつき音が急激に小さくなるため（許容音量以下になるため）、摺動部２２の全長Ｌを、傾き角度θ１以下になるような全長Ｌ（≧Ｌ１）にすることが好ましい。
【００３４】
以上より、実施の形態５によれば、プランジャ２０−５は、ソレノイド部１４に形成された中空部１４ａ内に往復移動が可能なクリアランスをもって設置され、クリアランスがあることにより生じるプランジャ２０−５の傾き角度θは、プランジャ２０−５の全長Ｌを往復移動方向に伸ばしていったときにがたつき音が許容音量以下になる角度（つまり、傾き角度θ１以下）にするようにしたので、がたつき音（作動音）を抑制できる。
【００３５】
実施の形態６．
図１８は、実施の形態６に係る電磁弁３の外観を示す平面図であり、図２と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。
図１８の構成例では、電磁弁３の外周を覆うヨーク１８−６に１個以上の肉抜き穴１８ａを設けている。電磁弁３の動作時の振動は、ヨーク１８−６等に伝達されて放射音（作動音）となるので、肉抜き穴１８ａを設けることにより振動の伝達部分の面積を縮小し、放射音を抑制する。なお、肉抜き穴１８ａを形成する部材は、ヨーク１８−６に限定されるものではなく、外部へ振動を伝達する部材（例えば、ソレノイド部１４の外壁）であればよい。
【００３６】
以上より、実施の形態６によれば、ソレノイド部１４の外壁に肉抜き穴１８ａを形成するようにしたので、振動伝達部位の表面積の低減により放射音（作動音）を抑制できる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１〜６の電磁弁３は、ソレノイド部１４の電磁吸引力により開弁し、スプリング２１の付勢力により閉弁する構成であったが、反対に、ソレノイド部１４の電磁吸引力により閉弁し、スプリング２１の付勢力により開弁する構成であってもよい。
【００３８】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  燃料タンク、２  キャニスタ、３  電磁弁、４  インテークマニホールド、５  エンジン、１０  バルブシート、１１，１２  ポート、１３  弁座、１４  ソレノイド部、１４ａ  中空部、１５  コイル、１６，１６−４  コア、１６ａ〜１６ｄ  突部、１７  プレート、１８，１８−６  ヨーク、１８ａ  肉抜き穴、１９  ピン、２０−１〜２０−５  プランジャ、２１  スプリング、２２  摺動部、２２ａ  穴、２２ｂ，２２ｄ  突部（骨格構造）、２２ｃ  曲げ部（骨格構造）、２３  弁体、２３ａ，２３ｂ  突部、２３ｃ，２３ｄ  肉厚部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2015218810.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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