(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関に燃料を供給する燃料供給系に用いられる燃料フィルタ装置に備えられ、濾材の厚さ方向に通過する前記燃料を濾過する濾過体（２２）を有する燃料フィルタ用フィルタエレメント（２０）であって、
前記濾過体は、
平板状の第１濾材（２２１）と、
波板状の第２濾材（２２２）とを有し、
前記第２濾材は、前記第１濾材よりも広く、
前記第２濾材は、前記第１濾材よりも目が細かく形成されて濾過性能が高く、
前記第１濾材（２２１）と前記第２濾材（２２２）とが接合されて、底部が閉塞された内部空間と外部の外部空間とを形成する有底のチューブ状濾材を形成しており、
前記燃料が前記内部空間と前記外部空間との間で移動する際に、前記燃料は前記第１濾材および前記第２濾材の両方それぞれを通過して濾過され、
低温環境下で固化した粒径が小さい固体粒子を多量に含む燃料を濾過した際に、前記第２濾材が目詰まりしたとしても、前記第１濾材は目詰まりし難いことを特徴とする燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項２】
前記燃料は軽油であることを特徴とする請求項１に記載の燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項３】
前記固体粒子は、パラフィン成分であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項４】
前記第１濾材の配設領域と前記第２濾材の配設領域との比率は、１：１．２〜１．５であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項５】
前記第１濾材および前記第２濾材は、レーヨン樹脂繊維の不織体から構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項６】
前記第１濾材を構成する前記レーヨン樹脂繊維をフィブリル化した前記レーヨン樹脂繊維により前記第２濾材を構成していることを特徴とする請求項５に記載の燃料フィルタ用フィルタエレメント。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１つに記載の燃料フィルタ用フィルタエレメントと、
前記燃料フィルタ用フィルタエレメントを内部に収容するハウジング（１０）と、を備え、
前記燃料フィルタ用フィルタエレメントで前記ハウジング内を通過する前記燃料を濾過することを特徴とする燃料フィルタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両の内燃機関に供給される燃料等の流体を濾過するフィルタエレメントおよびフィルタエレメントを備えるフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、濾過体を有するフィルタエレメントを備え、濾過体を濾材厚さ方向に通過する燃料を濾過するフィルタ装置がある。このような装置としては、濾材の拡がり方向において燃料の通過領域の全域を同一の濾材で構成するものが知られている（例えば、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２００９−１０６８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のフィルタ装置では、フィルタエレメントの濾過性能向上を目的として濾過体を目の細かい濾材で構成すると、粒径が小さい粒子を多量に含む流体を濾過した際には、目詰まりを発生し易いという問題がある。例えば、流体である燃料が軽油であり、低温環境下で軽油中のパラフィン成分が凝固して粒径の小さな粒子となったとき等に、濾材が一様に目詰まりして閉塞してしまうという不具合を発生する場合がある。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、濾過体に目の細かい濾材を用い、粒径が小さい粒子を多量に含む流体を濾過したとしても、濾過体が目詰まりして閉塞することを防止することが可能なフィルタエレメントおよびそれを備えるフィルタ装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明では、車両の内燃機関に燃料を供給する燃料供給系に用いられる燃料フィルタ装置に備えられ、濾材の厚さ方向に通過する燃料を濾過する濾過体（２２）を有する燃料フィルタ用フィルタエレメント（２０）であって、濾過体は、平板状の第１濾材（２２１）と、波板状の第２濾材（２２２）とを有し、第２濾材は、第１濾材よりも広く、第２濾材は、第１濾材よりも目が細かく形成されて濾過性能が高く、第１濾材（２２１）と第２濾材（２２２）とが接合されて、底部が閉塞された内部空間と外部の外部空間とを形成する有底のチューブ状濾材を形成しており、燃料が内部空間と外部空間との間で移動する際に、燃料は第１濾材および第２濾材の両方それぞれを通過して濾過され、低温環境下で固化した粒径が小さい固体粒子を多量に含む燃料を濾過した際に、第２濾材が目詰まりしたとしても、第１濾材は目詰まりし難いことを特徴としている。
【０００７】
これによると、濾過体の流体通過領域の一部を第２濾材よりも目の粗い第１濾材とし、残部に第１濾材よりも目が細かい第２濾材を用いている。したがって、粒径が小さい粒子を多量に含む流体を濾過した際に、目が細かく濾過性能が高い第２濾材が目詰まりしたとしても、第２濾材よりも目が粗い第１濾材は目詰まりし難い。
【０００８】
すなわち、流体通過領域の全部を目が細かく濾過性能が高い第２濾材で構成した濾過体では目詰まりして閉塞してしまうような場合であっても、本発明の濾過体では第１濾材に流体を通過させることが可能であり、濾過体が一様に目詰まりして閉塞してしまうことを防止することができる。このように、濾過体に目の細かい濾材を用い、粒径が小さい粒子を多量に含む流体を濾過したとしても、濾過体が目詰まりして閉塞することを防止することができる。
【０００９】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態における燃料フィルタ装置１の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、濾過体２２のみを図示している。
【図３】濾過体２２の２層分を拡大図示した斜視図であり、一部断面を示している。
【図４】濾過体２２の燃料通過状態を示す模式図であり、通常環境下における通油状態を示している。
【図５】濾過体２２の燃料通過状態を示す模式図であり、低温環境下における通油状態を示している。
【図６】濾過体の濾過効率を示すグラフである。
【図７】低温環境下における濾過体の圧力損失の変化を示すグラフである。
【図８】第２の実施形態における濾過体２２Ａの一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明を適用した第１の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００１３】
図１に示す燃料フィルタ装置１は、例えば、内燃機関であるディーゼルエンジンに燃料を供給するコモンレールシステムに用いられる。燃料フィルタ装置１は、例えば、車両のエンジンルーム内等に図１に示す姿勢で搭載されて、燃料タンク内の燃料を高圧ポンプに供給する燃料供給経路に介装され、燃料中から水分や異物等を除去するものである。本実施形態において、燃料フィルタ装置１がフィルタ装置に相当し、燃料が流体に相当する。
【００１４】
図１に示すように、燃料フィルタ装置１は、ハウジング１０、フィルタエレメント２０、導入パイプ３０および導出パイプ４０等を備えている。フィルタエレメント２０は、ハウジング１０内に収容されている。導入パイプ３０は、ハウジング１０の上面に設けられており、ハウジング１０内に燃料を導入するためのものである。導出パイプ４０もハウジング１０の上面に設けられており、ハウジング１０内から燃料を導出するためのものである。
【００１５】
ハウジング１０は、ケース１１とキャップ１２とにより構成されている。ケース１１は、外殻を構成するカップ状（有底筒状）の部材であり、キャップ１２は、ケース１１の上方開口端に取り付けられる部材である。ケース１１およびキャップ１２は、いずれも例えばポリアミド樹脂からなる。ケース１１の上端部から径外方向に張り出したフランジ部とキャップ１２の外周縁部とを、例えば溶着により相互に接合して、ケース１１にキャップ１２が取り付けられている。
【００１６】
フィルタエレメント２０は、中心円筒であるセンタパイプ２１、濾過体２２、パッキン２４および接着剤２５等により構成されている。濾過体２２は、例えばレーヨン樹脂繊維の不織体からなる。センタパイプ２１は、例えばポリアミド樹脂製であり、濾過体２２の中心を上下方向に貫通するように配設されている。センタパイプ２１の内部には、上下方向（後述する筒状部１１１の軸線方向）に貫通する貫通路２１１が形成されている。パッキン２４は、センタパイプ２１の上端面に設けられている。接着剤２５は、濾過体２２の外周面の上部に設けられている。
【００１７】
パッキン２４は、センタパイプ２１の上端とキャップ１２の下面との間を、導入パイプ３０の下流開口を取り囲むように周状にシールするシール部材である。また、接着剤２５は、濾材２２の外周面とケース１１の後述する筒状部１１１の内周面との間をシールするシール部材である。パッキン２４は、センタパイプ２１の上端とキャップ１２の下面との間をシールするものであれば、例えば２色成形等によりキャップ１２側に予め設けるものであってもよい。また、接着剤２５は、濾材２２の外周面と筒状部１１１の内周面との間をシールするものであれば、例えば２色成形等によりケース１１側に予め設けるものであってもよい。
【００１８】
ケース１１は、上下方向に延びる例えば円筒状の筒状部１１１と筒状部１１１の下方端を閉塞するように設けられた底面部１１２とが一体成形されている。フィルタエレメント２０は、ハウジング１０内において筒状部１１１の内側の比較的上部に配設されて、外周面が筒状部１１１の内周面に沿って、全周に亘って接している。ハウジング１０内には、フィルタエレメント２０の濾材２２よりも上方に上部空間１０ａが形成されるとともに、フィルタエレメント２０よりも下方には、上部空間よりも大きな下部空間１０ｂが形成されている。
【００１９】
この下部空間１０ｂは、ハウジング１０内を通過する燃料から分離された水を貯留するための水溜室１３をなしている。筒状部１１１の最下部には水溜室１３に貯留した水をハウジング１０外に排出するためのドレン口１１３が形成されている。ドレン口１１３には、ドレン口１１３を開閉するためのドレンコック１４が装着されている。
【００２０】
図２に示すように、図示を省略した芯材をなすセンタパイプ２１の周囲には、シート状の濾過体２２が巻かれて、フィルタエレメント２０の主要部を構成している。図２および図３に示すように、濾過体２２は、平板状の第１濾材２２１と波板状の第２濾材２２２とを接着してシート体としている。本実施形態の第２濾材２２２は、半円状の円弧が連続する断面を有する波板状であり、隣り合う円弧間の折り返し部が第１濾材２２１と接着している。なお、図３に示す濾過体２２は、図示上方側が図１における下方側となる。
【００２１】
第１濾材２２１と第２濾材２２２とは、濾過性能が異なる濾材により形成されている。第２濾材２２２は、第１濾材２２１よりも目が細かく形成されて、第１濾材２２１に対して濾過性能が高くなっている。
【００２２】
具体的には、第１濾材２２１を構成するレーヨン樹脂繊維に対して、例えば叩いて解れを発生させる叩解処理を施してフィブリル化したレーヨン樹脂繊維により、第２濾材２２２を構成している。ここで、フィブリル化とは、繊維の外表面に毛羽立ちやささくれ等の分岐構造を形成することである。第２濾材２２２は、フィブリル化した繊維が絡み合うことにより、フィブリル化されていない繊維が絡み合う第１濾材２２１よりも、目が細かくなっている。
【００２３】
図３に示すように、濾過体２２は、第１濾材２２１と第２濾材２２２とが接着されて、内部に内部空間２８を形成している。内部空間２８は、横断面（筒状部１１１の軸線に直交する断面）が半円状の空間であり、上下方向に延びて、図３図示下方端の底部（図１においては天井部）が接着剤２２３により閉塞されている。したがって、濾過体２２は、半円柱状の空間（所謂かまぼこ型の空間）である内部空間２８を形成する有底のチューブ状濾材２３が一列に並び、並列に接続されてなるシート体である。
【００２４】
このシート体をなす濾過体２２をセンタパイプ２１の周囲に巻回する際に、隣接する層の第１濾材２２１と第２濾材２２２との間に接着剤２２４を介在させて接着することで、濾過体２２は一体化される。これにより、隣接する層の第１濾材２２１と第２濾材２２２との間に、内部空間２８を形成する有底のチューブ状濾材２３にとって外部となる外部空間２９が形成される。接着剤２２４は、有底のチューブ状濾材２３の開口側の端部近傍（図３図示上方側の端部近傍）で隣接する層の第１濾材２２１と第２濾材２２２とを接着している。接着剤２２４よりも図３図示下方側の空間が外部空間２９となっている。
【００２５】
上述の構成の燃料フィルタ装置１では、導入パイプ３０を介してハウジング１０内へ導入された燃料は、センタパイプ２１の貫通路２１１を流れて下部空間１０ｂへ流入する。下部空間１０ｂでは流入した燃料中から凝集した水分等が沈降し、水溜室１３に貯留される。下部空間１０ｂに流入した燃料は、フィルタエレメント２０の濾過体２２中を通過し、その際に微細な水滴の凝集や異物の除去が行われる。
【００２６】
上述した濾過体構造により、一体化された濾過体２２に、図１図示下方側の端面（図３図示上方側の端面）から流入した燃料は、全て図２および図３に示す内部空間２８内へ流入する。そして、第１濾材２２１および第２濾材２２２のいずれかを通過する際に濾過されて、外部空間２９へ流出する。濾過体２２を通過して水分や異物が除去された燃料は、外部空間２９から図１に示す上部空間１０ａを流れて導出パイプ４０を介してハウジング１０外へ導出される。
【００２７】
例えば燃料である軽油が常温である通常環境下では、図４に示すように、内部空間２８から外部空間２９へ燃料が移動する際には、燃料は第１濾材２２１および第２濾材２２２の両方を通過する。燃料中の水滴の凝集や異物の除去は、第１濾材２２１および第２濾材２２２の両者により行われる。
【００２８】
これに対して、例えば燃料である軽油が低温となる低温環境下では、軽油中のパラフィン成分が凝固して固体の微粒子（固体ワックス粒子）となる。内部空間２８から外部空間２９へ燃料が移動する際には、このパラフィン成分の微粒子により、比較的目の細かい第２濾材２２２が目詰まりしてしまう場合がある。このような場合には、図５に示すように、燃料は比較的目の粗い第１濾材２２１を通過する。燃料中の水滴の凝集や異物の除去は、第１濾材２２１により行われる。
【００２９】
上述の構成の燃料フィルタ装置１によれば、濾材の厚さ方向に燃料が通過する濾過体２２は、濾材の拡がり方向における燃料通過領域の一部に設けられた第１濾材２２１と、燃料通過領域の残部に設けられた第２濾材２２２とにより構成されている。そして、第１濾材２２１よりも第２濾材２２２の方が目が細かく形成されて濾過性能が高くなっている。
【００３０】
ここで、濾材の拡がり方向とは、燃料が通過する濾材の厚さ方向に対して交差する方向に、濾材が延在する方向である。平板状の第１濾材２２１においては、平板が拡がる方向であり、波板状の第２濾材２２２においては、波板が半円弧形状を繰り返しつつ拡がる方向である。
【００３１】
したがって、１つのチューブ状濾材２３では、図３に示すように、半円柱状の内部空間２８を取り囲む平板状部（第１濾材２２１からなる部分）および曲板状部（第２濾材２２２からなる部分）の各部において、濾材の厚さ方向に直交する方向が濾材の拡がり方向である。チューブ状濾材２３の曲板状部では、濾材の厚さ方向に直交して曲面が延在する方向が、濾材の拡がり方向である。
【００３２】
このように、濾材の拡がり方向を定義したときに、濾材の拡がり方向において燃料が通過する領域の一部に第１濾材２２１が設けられ、濾材の拡がり方向において燃料が通過する領域の残部に第２濾材２２２が設けられていることになる。
【００３３】
これによると、例えば低温環境下で固化したパラフィン成分のような粒径が小さい固体粒子を多量に含む燃料を濾過した際に、目が細かく濾過性能が高い第２濾材２２２が目詰まりしたとしても、第２濾材２２２よりも目が粗い第１濾材２２１は目詰まりし難い。
【００３４】
すなわち、燃料通過領域の全部を目が細かく濾過性能が高い第２濾材２２２で構成した濾過体では目詰まりして閉塞してしまうような場合であっても、本実施形態の濾過体２２では第１濾材２２１に燃料を通油させることができる。したがって、濾過体２２が一様に目詰まりして閉塞してしまうことを防止することができる。このようにして、濾過体２２に目の細かい第２濾材２２２濾材を用い、粒径が小さい粒子を多量に含む燃料を濾過したとしても、濾過体２２が目詰まりして閉塞することを防止することができる。
【００３５】
また、通常環境下では、第１濾材２２１と、比較的濾過性能が高い第２濾材２２２とで、燃料を濾過することができる。したがって、濾過体２２を比較的高い濾過効率を有するものとすることができる。
【００３６】
また、燃料の通過領域のうち第１濾材２２１の配設領域よりも第２濾材２２２の配設領域の方が広くなっている。したがって、燃料通過領域の一部に第１濾材２２１を用いても、濾過性能の低下を抑制することができる。第１濾材２２１の配設領域と第２濾材２２２の配設領域との比率は、１：１．２〜１．５であることが好ましい。
【００３７】
図６および図７では、本例の濾過体２２を実線で示し、比較例として全部を第２濾材２２２と同一の高効率濾紙で構成した濾過体を破線で示し、比較例として全部を第１濾材２２１と同一の通常濾紙で構成した濾過体を一点鎖線で示している。また、図７では、比較例として、全体の濾過効率が本例の濾過体２２と同一となる濾紙を全部に用いた濾過体を、細かい破線で示している。
【００３８】
図６に結果を示した濾過効率の評価試験は、ＩＳＯ１９４３８に準拠したものである。燃料にはＭＩＬ  Ｈ  ５６０６を用い、流量は２．０Ｌ／ｍｉｎ．としている。燃料に添加したダストは、ＩＳＯ１２１０３−１  Ａ３  Ｍｅｄｉｕｍ  ｄｕｓｔであり、ダスト濃度は１０ｍｇ／Ｌとしている。
【００３９】
図６に示すように、本例の濾過体２２によれば、全てを通常濾紙で構成した濾過体よりも高い濾過効率を得ることが可能である。濾過体２２は、５μｍ以上の粒径の粒子を９８％以上捕捉することができる比較的高性能な濾過体である。
【００４０】
一方、図７に結果を示した低温環境下における濾過体の目詰まりによる圧力損失（すなわち、通油抵抗）の評価試験は、以下の条件で行っている。燃料にはＪＩＳ２号軽油に添加剤を加えたものを用いている。燃料の流量は、１．２Ｌ／ｍｉｎ．であり、燃料温度は−１０℃としている。
【００４１】
図７に示すように、本例の濾過体２２によれば、全てを高効率濾紙で構成した濾過体よりも、目詰まりによる圧力損失が大きくなり難い。そればかりでなく、全体の濾過効率が濾過体２２と同一となる濾紙を全部に用いた濾過体よりも、圧力損失が大きくなり難い。
【００４２】
本実施形態のフィルタエレメント２０では、第１濾材２２１は平板状であり、第２濾材２２２は波板状であり、第１濾材２２１と第２濾材２２２とが接合されて濾過体２２が形成されている。これによると、燃料の通過領域のうち第１濾材２２１の配設領域よりも第２濾材２２２の配設領域の方が広い構成を容易に形成することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図８に基づいて説明する。
【００４４】
第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、濾過体の構成が異なる。なお、第１の実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第２の実施形態において説明しない他の構成は、第１の実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
図８に示すように、本実施形態の濾過体２２Ａは、燃料の通過領域の全域に例えば平板状の濾過基材２２ｂが設けられている。濾過基材２２ｂには、部分的に例えば平板状の高性能濾材２２ｃが重層されている。高性能濾材２２ｃは、濾過基材２２ｂよりも目が細かく濾過性能が高い濾材である。濾過基材２２ｂには、例えば第１実施形態の第１濾材２２１と同様の濾材を用いることができる。また、高性能濾材２２ｃには、例えば第１実施形態の第２濾材２２２と同様の濾材を用いることができる。
【００４６】
濾過体２２Ａのうち、濾過基材２２ｂのみからなる部分が、本実施形態の第１濾材２２１Ａである。また、濾過体２２Ａのうち、濾過基材２２ｂに高性能濾材２２ｃが重ねて配置された部分が、本実施形態の第２濾材２２２Ａである。本実施形態の濾過体２２Ａにおいても、第１濾材２２１Ａの形成領域よりも第２濾材２２２Ａの形成領域の方が広いことが好ましい。
【００４７】
本実施形態の構成によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、濾過体２２Ａは、燃料通過領域の一部が濾過基材２２ｂからなる第１濾材２２１Ａであり、残部が濾過基材２２ｂと高性能濾材２２ｃとを重層してなる第２濾材２２２Ａである。これによると、燃料通過領域の全域に設けた濾過基材２２ｂに部分的に高性能濾材２２ｃを重ねることにより、濾過体２２Ａの燃料通過領域の一部を第２濾材２２２Ａよりも目の粗い第１濾材２２１Ａとし、残部を第１濾材２２１Ａよりも目が細かい第２濾材２２２Ａとする構成を容易に形成することができる。
【００４９】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
【００５０】
上記各実施形態では、第１濾材の配設領域よりも第２濾材の配設領域を広くしていたが、これに限定されるものではない。所望の濾過効率が得られるものであれば第１濾材の配設面積が第２濾材の配設面積以上であってもかまわない。
【００５１】
また、上記各実施形態では、平板状の濾材と波板状の濾材とを接着して濾過体を形成していたが、これに限定されるものではない。例えば、円筒状のチューブ状濾材を複数組み合わせて濾過体を形成するものであってもよい。比較的目の粗いチューブ状濾材と比較的目の細かいチューブ状濾材とを組み合わせて濾過体としてもかまわない。濾材同士の接合方法も接着に限定されず、例えば溶着であってもかまわない。
【００５２】
また、濾過体は、複数のチューブ状の濾材からなるものに限定されるものではない。例えば、シート状の濾材を折り曲げて濾過体を形成してもかまわない。また、濾過体の形状や、燃料の流通方向等も上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
また、上記各実施形態では、燃料フィルタ装置１は、ディーゼルエンジンに燃料を供給するコモンレールシステムに用いられるものであったが、これに限定されるものではない。例えば、分配型ポンプを用いたディーゼルエンジンへの燃料供給系に採用するものであってもよいし、ガソリンエンジンへの燃料供給系に採用するものであってもかまわない。
【００５４】
また、本発明を適用するフィルタ装置は燃料フィルタ装置に限定されるものではない。すなわち、濾過体により濾過される流体は燃料に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５５】
１  燃料フィルタ装置（フィルタ装置）
２０  フィルタエレメント
２２、２２Ａ  濾過体
２２１、２２１Ａ  第１濾材
２２２、２２２Ａ  第２濾材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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