(57)【要約】  液冷式の内燃機関（２０）において、ヘッドガスケット（４８）は、シリンダヘッド（２８）とブロック（２２）との間でクランプ締めされると、燃焼室（２４）のまわりにシールを形成するよう作用する。冷媒流路（３２）は機関（２０）を通り、部分的に、液体冷媒の正常な方向への流れに対応するためにヘッドガスケット（４８）に形成された対応する流通開口部（５４）を用いて、シリンダヘッド（２８）およびブロック（２２）を通って方向付けられる。ヘッドガスケット（４８）は、正常な方向の冷媒の流れを可能にする一方で、流通開口部（５４）によって異常な逆方向の液体冷媒の流れを妨げるために流通開口部（５４）に位置決めされた、一方向弁（５８）を含む。一方向弁（５８）は、通常の閉じた状態で弁座（６４）に反して付勢される可動ゲート（６６）を含む。一方向弁（５８）は、自動ロック保持クリップによって流通開口部（５４）に保持されるルーズピースの製造部品として作ることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関においてシリンダヘッドとブロックとの間にクランプ締めで保持されるヘッドガスケットを含み、前記ヘッドガスケットは、
ガスケット本体と、
前記ガスケット本体に形成された少なくとも１つのシリンダボア開口部と、
液体冷媒が遠回りの正常な方向に流れているときにシリンダヘッドとブロックとの間に液体冷媒を通すために前記ガスケット本体に配置された、少なくとも１つの冷媒流通開口部と、
異常な方向の液体冷媒の流れを妨げるために前記冷媒流通開口部を自動的に閉じる、ガスケット本体上に配置される一方向弁とを含む、ヘッドガスケット。
【請求項２】
前記一方向弁は、前記ガスケット本体に固定的に連結されたフレームを含む、請求項１に記載のヘッドガスケット。
【請求項３】
前記フレームは自動ロック保持クリップを含む、請求項２に記載のヘッドガスケット。
【請求項４】
前記フレームは弁座を含む、請求項２に記載のヘッドガスケット。
【請求項５】
前記一方向弁は、前記弁座に向かったり離れたりして動くよう前記フレームにヒンジで連結されたゲートを含む、請求項４に記載のヘッドガスケット。
【請求項６】
前記一方向弁は、前記ゲートを前記弁座に向かって付勢するための付勢部材を含む、請求項５に記載のヘッドガスケット。
【請求項７】
前記冷媒流通開口部に形成された弁座をさらに含み、前記一方向弁は前記弁座に向かったり離れたりする動きができるゲートを含む、請求項１に記載のヘッドガスケット。
【請求項８】
前記一方向弁は、前記ゲートを前記弁座に向かって付勢するための付勢部材を含む、請求項７に記載のヘッドガスケット。
【請求項９】
前記ゲートはプレートを含む、請求項８に記載のヘッドガスケット。
【請求項１０】
前記ゲートはボールを含む、請求項８に記載のヘッドガスケット
【請求項１１】
液冷式の内燃機関であって、前記機関は、
少なくとも１つの燃焼室がそこに形成されたブロックと、
前記ブロックに固定され、前記燃焼室を覆うシリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドおよび前記ブロックを通過する液体冷媒のために遠回りの流路を含む冷却システムと、
前記冷却システム内の液体冷媒が正常な方向に循環する動きに影響を及ぼすための、前記流路と連通するポンプと、
前記冷却システムの部分内の液体冷媒の循環を選択的に妨げるために前記流路に配置された少なくとも１つの流れ制御弁と、
前記シリンダヘッドと前記ブロックとの間で圧縮されるガスケット本体とを含み、前記ガスケット本体は、前記燃焼室と位置合わせされる少なくとも１つのシリンダボア開口部と、前記流路と位置合わせされる少なくとも１つの冷媒流通開口部とを含み、さらに、
正常な方向の液体冷媒の流れを可能にする一方で、異常な方向の液体冷媒の流れを妨げるために冷媒流通開口部を自動的に閉じる、ガスケット本体上に配置される一方向弁を含む、機関。
【請求項１２】
前記一方向弁は、前記ガスケット本体に固定的に連結されたフレームを含む、請求項１１に記載の機関。
【請求項１３】
前記フレームは、前記ガスケット本体を握持する自動ロック保持クリップを含む、請求項１２に記載の機関。
【請求項１４】
前記一方向弁は、前記シリンダヘッドから前記ブロックへの前記流通開口部を通る正常な冷媒流れを可能にし、かつ前記ブロックから前記シリンダヘッドへの異常な液体冷媒の流れを妨げるよう位置決めされる、請求項１１に記載の機関。
【請求項１５】
前記冷媒流通開口部について形成された弁座をさらに含み、前記一方向弁は、前記弁座に向かったり離れたりして動くよう前記フレームにヒンジで連結されたゲートを含む、請求項１４に記載の機関。
【請求項１６】
前記一方向弁は、前記ゲートを前記弁座に向かって付勢するための付勢部材を含む、請求項１５に記載の機関。
【請求項１７】
前記冷媒流通開口部について形成された弁座をさらに含み、前記一方向弁は前記弁座に向かったり離れたりして動くことができるゲートを含む、請求項１４に記載の機関。
【請求項１８】
前記一方向弁は前記ゲートを前記弁座に向かって付勢するための付勢部材を含む、請求項１７に記載の機関。
【請求項１９】
前記ゲートはプレートを含む、請求項１８に記載の機関。
【請求項２０】
前記ゲートはボールを含む、請求項１８に記載の機関。
【請求項２１】
内燃機関中の異常な冷媒流れを妨げる方法であって、前記方法は、
シリンダヘッドとブロックとを通過する遠回りな冷媒流路を有する機関を与えるステップと、
液体冷媒を流路を通って正常な方向に循環させるステップと、
燃焼ガスを収容するためにシリンダヘッドとブロックとの間でヘッドガスケットを圧縮するステップと、
正常な方向の液体冷媒の動きを可能にするために流路と位置合わせされる冷媒流通開口部をヘッドガスケットに形成するステップと、
機関を通る異常な方向の冷媒の流れを妨げるために、ヘッドガスケット上に配置された一方向弁を用いて流通開口部を自動的に閉鎖するステップとを含む、方法。
【請求項２２】
液体冷媒を流路を通って正常な方向に循環させる前記ステップは、液体冷媒をシリンダヘッドからブロックに動かすことを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
一方向弁を用いて流通開口部を自動的に閉鎖する前記ステップは、一方向弁を閉じた状態に付勢するステップと、流路を通る正常な方向の液体冷媒の動きに応答して、前記付勢するステップに打ち勝つステップとを含む、請求項２１の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この特許出願は、２００４年６月２２日に出願された米国仮特許出願連続番号第６０／５８１８９８号の優先権を主張する。
【０００２】
発明の技術分野
この発明は、内燃機関における異常な冷媒流れを防ぐ方法およびアセンブリに関し、より特定的には、一体型の一方向流れ制御弁を有する向上したヘッドガスケットに向けられる。
【背景技術】
【０００３】
関連技術の説明
ヘッドガスケットは、シリンダヘッドと内燃機関ブロックとの間でクランプ締めされると、シリンダボアのまわりにシールを形成するよう作用する。ヘッドガスケットはまた冷媒流路およびシリンダヘッドとブロックとの間の潤滑通路に開口部を与える。先行技術には、シリンダヘッドとブロックとの間の液体の流れを制御するために、ガスケット本体上に取付けた機械的にまたは温度自動調節式で動作する弁を組込んだヘッドガスケットの様々な構成が含まれる。そのような先行技術のガスケットは、ガスケット本体上に取付けた逆止弁を含むことでも知られ、それはシリンダヘッドに向かう潤滑剤の流れを可能にする一方で、低起動時の潤滑を補助するためにヘッド内に油を保持する目的で、ブロックに向かう潤滑剤の流れを妨げる。
【０００４】
先行技術はさらに、クランクケースを通気する目的で、リード型ブリーザ弁を含むシリンダヘッドガスケットの例を含む。これらのブリーザ弁は、通常、クランクケースをロッカアーム室に接続し、クランクケースの吸気弁への通気を助ける。
【０００５】
輸送機器の適用例におけるほとんどの内燃機関は液体冷却システムを含み、システムは、シリンダヘッドとブロックとの間を効果的に通るいくつかの通路を伴った、機関全体にわたる遠回りの流路によって特徴づけられる。このような冷却システムは、機関の運転温度を適切に管理するための外的な熱交換装置をも含み、客室に熱を与える。現代の機関では、冷却システムの様々な位置に複数の流れ制御弁を組込むことが一般的である。例えば、気温の低い天候での始動時に冷媒がラジエータを通って循環するのでなく機関ブロックを通って循環できるように、温度感知式弁、すなわち温度自動調節器を流路に位置決めすることができる。他の状況では、冷媒がヒータコアを通って循環するが、規定の温度が達成されるまでは機関ブロックの中で循環しないように、ある弁を閉じるのが望ましい場合がある。冷却システム中に複数の流れ制御弁を組込むことによって、他の進歩した流れ制御状況も可能である。始動される流れ制御弁の組合せに依存して、冷却システムを通る冷媒流れの異常な方向を不注意に確立してしまうことがあり得る。この異常な流れ方向は、時に冷媒の逆流と呼ばれ、機関設計に依存して、シリンダヘッドとブロックとの間の領域に発生し得る。冷媒の逆流は望ましくなく、状況によっては機関の構成要素に損傷を生じる結果となり得る。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明の概要と利点
主題の発明は、内燃機関においてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間にクランプ締めで保持されるヘッドガスケットを含む。ヘッドガスケットは、ガスケット本体に少な
くとも１つのシリンダボア開口部が形成されたガスケット本体を含む。液体冷媒が遠回りの正常な方向に流れているときにシリンダヘッドとブロックとの間に液体冷媒を通すために、少なくとも１つの冷媒流通開口部がガスケット本体に配置される。この改良はガスケット本体上に配置される一方向弁を含み、一方向弁は、異常な方向の液体冷媒の流れを妨げるために冷媒流通開口部を自動的に閉じる。
【０００７】
主題の発明は、正常な方向の冷媒流れを可能にするが異常な方向の冷媒流れを妨げるように働く一方向弁をガスケット本体上に直接与えることにより、冷媒の逆流の望ましくない発生を克服する。
【０００８】
この発明の別の局面によれば、液冷式の内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室が形成されたブロックを含む。シリンダヘッドはブロックに固定され、燃焼室を覆う。冷媒システムはブロックおよびシリンダヘッドに一体化される。冷媒システムは、シリンダヘッドとブロックとを通過する遠回りの流路を含む。流路と連通するポンプは、冷媒システム内の液体冷媒が正常な方向に循環する動きに影響を及ぼす。冷媒システムの部分内の液体の循環を選択的に妨げるために、少なくとも１つの流れ制御弁が流路に配置される。ガスケット本体は、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間で圧縮される。ガスケット本体は、燃焼室と位置合わせされる少なくとも１つのシリンダボア開口部と、流路と位置合わせされる少なくとも１つの冷媒流通開口部とを含む。この改良は、ガスケット本体上に配置される一方向弁を含み、一方向弁は、正常な方向の液体冷媒の流れを可能にする一方で、異常な方向の液体冷媒の流れを妨げるために冷媒流通開口部を自動的に閉じる。
【０００９】
この発明のさらに別の局面によれば、内燃機関内の異常な冷媒流れを妨げるための方法が与えられる。方法は、シリンダヘッドとブロックとを通過する遠回りの冷媒流路を有する機関を与えるステップと、液体冷媒を流路を通って正常な方向に循環させるステップと、燃焼ガスを収容するためにシリンダヘッドとブロックとの間のヘッドガスケットを圧縮するステップと、正常な方向の冷媒の動きを可能にするために流路と位置合わせされる冷媒流通開口部をヘッドガスケットに形成するステップと、機関を通る異常な方向の冷媒流れを妨げるために、ヘッドガスケット上に配置された一方向弁を用いて流通開口部を自動的に閉鎖するステップとを含む。
【００１０】
この発明のこれらの、および他の特徴および利点は、以下の詳細な説明と添付の図面とに関して考慮すると、より容易に認識される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
好ましい実施例の詳細な説明
図を参照して、いくつかの図の全体にわたって同じ番号は同じ部分または対応する部分を表示し、液体の冷却された内燃機関の単純化された概略図は一般に２０として図１に示される。機関２０は、複数の燃焼室２４が形成されたブロック２２を含む。ピストン２６は各燃焼室２４において、２行程または４行程で往復運動して燃焼プロセスを通じて電力を生成し、副生成物として相当な熱を生じる。シリンダヘッド２８はブロック２２に固定され、燃焼ガスを封止するよう燃焼室２４の各々を覆う。
【００１２】
燃焼プロセスを通じて生成される相当な熱を管理するために、ブロック２２およびシリンダヘッド２８に一体化される部分を有する、３０として一般に表示される冷却システムが与えられる。冷却システム３０は、液体冷媒がポンプ３４の影響下でシリンダヘッド２８からシリンダブロック２２へと通る、遠回りの流路３２を含む。液体冷媒中の過剰な熱は熱交換ラジエータ３６によって除去することができる。始動時または非常に寒い天候の場合など、機関２０の温度が低いときは、温度自動調節器３８の形をした流れ制御弁が、液体冷媒がラジエータ３６へと循環することを選択的に妨げる。温度自動調節器３８は、
この方法によって冷却システム３０における液体冷媒の運転温度の管理を助ける。
【００１３】
冷却システム３０は、分岐ライン４０がヒータコア４２に液体冷媒を導く、ヒータコア回路を含むことができる。ヒータファン４４は、対流を用いてヒータコア４２から輸送機器の客室に熱を転送する。ヒータコア４２への液体冷媒の流れを制御する目的で、分岐ライン４０または別の有利な位置にヒータバルブ４６を組入れることができる。例えば暑い天候での動作中など、ヒータコア４２へのいかなる液体冷媒の流れも妨げるのが望ましいことがある。
【００１４】
示されないが、機関温度および冷媒システムに包含される熱エネルギをよりよく管理するために、他の流れ制御弁が流路３２の異なる位置において組込まれてもよい。例えば流路３２は、液体冷媒がシリンダヘッド２８内またはブロック２２の燃焼室２４のまわりを循環することなくヒータコア４２を通って循環することを可能にするような流れ制御弁を与えるよう、設計することができる。このような状態の動機となり得るのは、利用可能な熱エネルギをすべてヒータコア４２に導き、客室の暖房を最優先で行えるように望む場合である。さらに高度な他の流れ制御方策が同様に実現されてもよい。
【００１５】
しかしながら、流路３２を通る液体冷媒の動きをこのように高度に制御する間、冷媒流れのあり得る望ましくない逆転が起り得る。この冷媒の逆流または異常な流れの方向によって、機関温度の適切な管理が損なわれ、極端な場合は機関構成要素に損傷をもたらしかねない。
【００１６】
４８として一般に表示されるヘッドガスケットは、燃焼室２４内の燃焼ガスを収容するために、シリンダヘッド２８とブロック２２との間で圧縮される。ヘッドガスケット４８は、図２から図４に最もよく示されるガスケット本体５０を含む。ガスケット本体５０はほぼ平らな構造であり、公知の材料のいずれか、例えば多層鋼（ＭＬＳ）、グラファイト、ファイバ、鋼エラストマなどから製造される。ガスケット本体５０の形状は、当該技術で一般に公知であるように、ブロック２２およびシリンダヘッド２８の形状に対応するよう設計される。ガスケット本体５０は、エンジンサイクル中に空気／燃料および燃焼ガスを包含するために各燃焼室２４に関連付けられるシリンダボア開口部５２を含む。少なくとも１つの冷媒流通開口部５４がガスケット本体５０に形成され、シリンダヘッド２８とブロック２２との間を通過する流路３２のその部分と位置合わせされる。このように、ガスケット本体５０の流通開口部５４は、液体冷媒が流路３２を通って動くにつれて、自由な流れに対応する。ガスケット本体５０はさらに、シリンダヘッド２８とブロック２２との間の潤滑油の流れ、プッシュロッド、固定ボルトなど、様々な目的のための付加的な開口部５６をさらに含んでもよい。
【００１７】
最も近代的な機関では、液体冷媒は流通開口部５４を通ってシリンダヘッド２８からブロック２２へと正常な方向に循環する。この正常な方向は重力を利用し、機関内の最低温度の液体冷媒を最高温度の構成要素に近接して配置する。しかしながら、流通開口部５４を通る正常な流れ方向がブロック２２からシリンダヘッド２８に向かうように機関２０を設計することも同様に可能である。流路３２を通る異常な方向への冷媒流れ、すなわちこの例においてはブロック２２からシリンダヘッド２８への流れを妨げるために、５８として一般に表示される一方向弁がガスケット本体５０上に配置される。一方向弁５８は、正常な方向の液体冷媒の流れを可能にする一方で、異常な方向の液体冷媒の流れを妨げるために冷媒流通開口部５４を自動的に閉じる。このように、冷媒システム３０の様々な流れ制御弁が、冷媒の逆回路２８での循環を許すかまたは不注意に促進し得るような構成に設定された場合、一方向弁５８はガスケット本体５０を通る流通開口部５４を自動的に閉じて、それにより、この望ましくない異常な流れ方向を阻止する。
【００１８】
一方向弁５８は、図２から図７において１つの例示的な形式で示され、ガスケット本体５０に形成される冷媒流通開口部５４にほぼ一致する形状を有する、ルーズピース（loose piece）として形成された一片のフレーム６０を含む。フレーム６０は、一連の自動ロック保持クリップ６２を介してガスケット本体５０に固定的に連結される。保持クリップ６２は、フレーム６０が作動位置に達したときに、フレーム６０の流通開口部５４への挿入に応答してそれをしっかりした握持状態に弾力的に嵌め込む、係止終端部を有する。フレーム６０は射出成型されたプラスチック材料からできていてほぼ剛性であるか、または代替的に弾力のあるエラストマ材料からできていてその機構が圧縮可能かつ弾性であることができる。代替的には、フレーム６０は、別個のサブアセンブリ構成要素動作を必要とせずにガスケット本体５０と一体型であることができる。
【００１９】
フレーム６０にヒンジで連結される可動ゲート６６用の係合面を確立するために、弁座６４がフレーム６０に形成される。ゲート６６は、ヒンジ６８を中心に回転して、弁座６４に向かったり離れたりして揺動する。ゲートヒンジ６８は、通常は弁座６４に向かってゲート６６を押圧するようフレーム６０に対して作用を及ぼす、ねじりばねの形の付勢部材７０を支持する。この条件では、液体冷媒が正常な方向に流れている場合、その静圧および速度圧がねじりばねの付勢力に打ち勝ち、それにより、流通開口部５４を通って冷媒流れに対し一方向弁５８を開く。しかしながら、液体冷媒の静圧および／または速度圧が正常な方向でねじりばねに打ち勝つのに十分でない場合、一方向弁５８は閉じた状態に押圧され、そのため液体冷媒のいかなる異常な流れをも妨げる。
【００２０】
一方向弁１５８の代替的変形例は図８Ａおよび図８Ｂに示され、便宜上、前の例で用いられた参照番号に接頭辞「１」をつけて対応する機構が表される。この第１の代替実施例では付勢部材はなくなり、ヒンジゲート１６６は液体冷媒の圧力のみに反応して開位置と閉位置との間で動く。図８Ｂでは正常な方向の流れが矢印によって表される。
【００２１】
主題の一方向弁の第２の代替例実施例は図９Ａおよび図９Ｂに示される。ここで、以前に確立された参照番号に接頭辞「２」が用いられ、この第２の代替的設計の構成要素が区別される。ここでは、付勢部材２７０が単純な圧縮ばねを含む一方で、ゲート２６６が球状のボールの形をとる。この逆止弁スタイル構成では、ゲート２６６は、正常な方向に流れる液体冷媒の圧力により（図９Ｂ）、付勢部材２７０に反して、かつ弁座２６４から離れるように押圧される。しかしながら、液体冷媒が流れていない、または異常な方向に流れている場合、付勢部材２７０はゲート２６６を閉位置（図９Ａ）へと動かし、それにより、機関ブロック内の望ましくない流れの状態を妨げる。
【００２２】
主題の一方向弁の第３の代替実施例は図１０Ａおよび図１０Ｂに示される。ここでは、以前に導入された参照番号との関連で接頭辞「３」が用いられ、同じまたは対応する部分を表わす。ここで、ゲート３６６は、圧縮ばねの形をした付勢部材３７０に反して支持されるプレートを含む。正常な方向の冷媒流れに応答して（図１０Ｂ）、ゲート３６６は弁座３６４から離れて平行移動し、流れを開放された状態にする。しかしながら、流れがないときまたは逆流の間は、付勢部材３７０は一方向弁３５８を閉じ、それにより自動的に冷媒流通開口部３５４を閉じて、そのために異常な方向の液体冷媒の流れを妨げる。
【００２３】
主題の方法は、次のステップによって内燃機関２０内の異常な冷媒流れを妨げる。シリンダヘッド２８およびブロック２２を通過する遠回りの冷媒流路３２を有する機関２０を与えるステップである。液体冷媒はポンプ３４の影響下で流路３２を通って正常な方向に循環する。ヘッドガスケット４８は、燃焼ガスを収容するために、シリンダ２８とブロック２２との間で圧縮される。冷媒流通開口部５４がヘッドガスケット４８に形成され、流路３２と位置合わせされて、そこを通る正常な方向の液体冷媒の動きを可能にする。方法は、機関２０を通る異常な方向の冷媒流れを妨げるために、ヘッドガスケット４８上に配
置された一方向弁５８により、流通開口部５４を自動的に閉鎖するステップを有利に含む。典型的には、液体冷媒は、液体冷媒をシリンダヘッド２８からブロック２２に向かって動かすことを含む方向に流路３２を通って循環するので、一方向弁５８は、逆方向の液体冷媒の流れを自動的に妨げる。任意に、一方向弁５８を用いて流れ開口部を自動的に閉鎖するステップは、一方向弁５８を閉じた状態に付勢し、流路３２を通る正常な方向の液体冷媒の動きに応答してこれに打ち勝つステップを含んでもよい。
【００２４】
この発明の他の修正および変形が当業者によって容易に認識される。例えば一方向弁はいかなる数の異なる形をとってもよく、ここに記載された新規な流れ制御機能を依然としてもたらすことができる。したがって、この発明は添付の請求項によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】冷却システムを有する内燃機関の単純化された概略図である。
【図２】主題の発明による、シリンダヘッドガスケットの斜視図である。
【図３】閉じた状態の一方向弁を含むヘッドガスケットの部分を示す断片的な斜視図である。
【図４】開いた状態の一方向弁の断片的な斜視図である。
【図５】仮に開いた状態のゲートを示す、主題の一方向弁の断面斜視図である。
【図６】一方向弁の下側の斜視図である。
【図７】一方向弁のヒンジおよびねじりばね構成を示す、拡大斜視図である。
【図８Ａ】閉位置で示される一方向弁の代替実施例の単純化された断面図である。
【図８Ｂ】開位置で示される一方向弁の代替実施例の単純化された断面図である。
【図９Ａ】閉位置で示される一方向弁の第２の代替実施例の単純化された断面図である。
【図９Ｂ】開位置で示される一方向弁の第２の代替実施例の単純化された断面図である。
【図１０Ａ】閉位置で示される一方向弁の第３の代替実施例の単純化された断面図である。
【図１０Ｂ】開位置で示される一方向弁の第３の代替実施例の単純化された断面図である。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
2008503691.tif 000011
【図９Ｂ】
2008503691.tif 000012
【図１０Ａ】
2008503691.tif 000013
【図１０Ｂ】
2008503691.tif 000014
【国際調査報告】
2008503691.tif 000015