(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダにプランジャを変位可能に収め、前記プランジャの背部から加わるエンジンオイルの油圧により前記プランジャがエンジンのタイミングチェーンへ向け突出するテンショナと、前記タイミングチェーンの伸び状態を検出するチェーン伸び検出装置とを備えるチェーンテンショナ装置であって、
前記チェーン伸び検出装置は、
油圧を検知する油圧センサと、
前記プランジャが所定量以上に突き出たとき、前記プランジャに加わるエンジンオイルの一部を外部へ導出させる導出部と、
前記導出部から導出されたエンジンオイルを前記油圧センサへ導く導出路と、
前記油圧センサで検知されるエンジンオイルの油圧により、前記タイミングチェーンの伸び状態を判定する判定部と、
前記判定部の判定にしたがい前記タイミングチェーンが過度に伸びた状態であることを報知する報知部と、を有し、
前記判定部は、前記エンジンが所定回転数以上で、かつ暖機を終えているときに前記タイミングチェーンの伸び状態の判定を行なう
ことを特徴とするチェーンテンショナ装置。
【請求項２】
前記導出部は、前記シリンダの壁面に前記導出路を兼ねる第１通孔を有し、前記シリンダの壁面と向き合うプランジャの壁面に前記シリンダ内と連通する第２通孔を有し、前記第１通孔と前記第２通孔が、前記プランジャが所定量以上に突き出たとき、連通する位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のチェーンテンショナ装置。
【請求項３】
前記第１通孔の入口は、前記第２通孔の出口よりも、前記プランジャの変位方向に対して大きくしてあることを特徴とする請求項２に記載のチェーンテンショナ装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記油圧センサで検知されるエンジンオイルの油圧が所定値以上のとき、タイミングチェーンが所定量以上に伸びた状態と判定するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のチェーンテンショナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テンショナを用いて、タイミングチェーンの伸び状態を検出可能としたチェーンテンショナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車（車両）に搭載されるレシプロ式エンジンは、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するために、無端状のタイミングチェーンが用いられている。こうしたエンジンのタイミングチェーンの多くは、定期的（一定の期間や一定の走行距離など）な交換が不要な無交換タイプ（例えばローラチェーンで構成されるサイレントチェーンなど）が用いられる。
【０００３】
ところで、エンジンには、吸気ポートへ燃料を噴射するポート噴射式だけでなく、気筒内へ燃料を直接、噴射する直噴式がある。
無交換式のタイミングチェーンは、特に直噴式のエンジンの場合、過度な伸びを招くことがある（空燃比が希薄かつ不均一であるため燃焼により煤が発生しやすく、その煤がエンジンオイルに混入し、チェーン各部を摩耗させることなどが要因）。過度にタイミングチェーンが伸びると、エンジンは、種々の問題をもたらす。
【０００４】
そこで、特許文献１，２に開示されるチェーンテンショナ装置のように、タイミングチェーンを張る機器であるテンショナを利用したチェーン伸び検出装置を用いて、タイミングチェーンの伸び状態を検出する技術が提案されている。
具体的には、チェーンテンショナ装置のテンショナは、シリンダに、突出方向に付勢されるプランジャを収めて構成され、プランジャがタイミングチェーンへ向け突き出る動きにより、タイミングチェーンに張りを与える。
【０００５】
引用文献１のチェーン伸び検出装置は、このテンショナのプランジャに、検知バー部材を設けて、検知バー部材の変位具合を目視で観察することにより、タイミングチェーンが所定量以上に伸びたことが判る構造としている。
引用文献２チェーン伸び検出装置は、タイミングチェーンと共にエンジンの前端部を覆うカバー部材の一部に、プランジャと共に変位する特定部分を露呈させるための窓部を設けて、タイミングチェーンが所定量以上に伸びると、窓部内に特定部分が表れ出る。つまり、目視により、窓部に特定部分が表れることで、タイミングチェーンが過度に伸びた状態であることが判る構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７８８６０号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４６８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、いずれのチェーン伸び検出装置も、乗員の目視観察により、タイミングチェーンが所定量以上に伸びた状態であることを認識する構造である。このため、タイミングチェーンの伸びを検出するためには、乗員は、エンジンフードを開け、エンジンルーム内のテンショナが付いている部位を開放して、検知バー部材や窓部内の状況を注意深く観察しないと、タイミングチェーンが所定量以上に伸びたことを確認することは難しい。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、面倒な作業をせずに、タイミングチェーンが所定量以上に延びた状態であることを的確かつ速やかに確認し得るチェーンテンショナ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様は、シリンダにプランジャを変位可能に収め、プランジャの背部から加わるエンジンオイルの油圧によりプランジャがエンジンのタイミングチェーンへ向け突出するテンショナと、タイミングチェーンの伸び状態を検出するチェーン伸び検出装置とを備えるチェーンテンショナ装置であって、チェーン伸び検出装置は、油圧を検知する油圧センサと、プランジャが所定量以上に突き出たとき、プランジャに加わるエンジンオイルの一部を外部へ導出させる導出部と、導出部から導出されたエンジンオイルを油圧センサへ導く導出路と、油圧センサで検知されるエンジンオイルの油圧により、タイミングチェーンの伸び状態を判定する判定部と、判定部の判定にしたがいタイミングチェーンが過度に伸びた状態であることを報知する報知部とを有し、判定部は、エンジンが所定回転数以上で、かつ暖機を終えているときにタイミングチェーンの伸び状態の判定を行なうものとした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、タイミングチェーンが所定量以上に伸びると、テンショナのプランジャが所定量以上に突き出る。すると、タイミングチェーンの伸び量が所定量以上になった時点で、プランジャに加わるエンジンオイルが、導出部、導出路を通じて、油圧センサに至り、同エンジンオイルの油圧が油圧センサで検知される。エンジンが所定回転数以上、かつ暖機を終えているときに、判定部にて、検知された油圧から、タイミングチェーンの伸び状態が判定され、伸びが所定量以上となると、報知部により、タイミングチェーンが過度に伸びた状態であることが報知される。
【００１１】
したがって、乗員は、エンジンフードを開けたり、エンジンルーム内を注意深く観察したりするといった、面倒な作業を必要とせずに、的確かつ速やかにタイミングチェーンが所定量以上に延びた状態であることを確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るチェーンテンショナ装置の各部を、同装置が組み付けられたエンジンと共に示す正面図。
【図２】テンショナの各部を示す断面図。
【図３】タイミングチェーンの伸びによりテンショナのプランジャが突き出たときを示す断面図。
【図４】タイミングチェーンが所定量以上に延びたことを検出する制御を説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を図１から図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１中１は、レシプロ式のエンジン、例えばＤＯＨＣの直噴式エンジン（以下、単にエンジンという）の前端側を示している。エンジン１の主な構成を説明すると、エンジン１は、下部にクランクシャフト３を有し、中段に吸・排気弁の付いた気筒、上記クランクシャフトとつながるピストン、燃料を噴射する燃料噴射ノズル（いずれも図示しない）を有し、上段に上記吸・排気弁を駆動する吸気カムシャフト５および排気カムシャフト７を有している。図１は、これらクランクシャフト３、吸気カムシャフト５、排気カムシャフト７の端面部だけが示されている。クランクシャフト端には駆動スプロケット９が組み付き、吸・排気カムシャフト端には従動スプロケット１１ａ，１１ｂが組み付いている。
【００１４】
駆動スプロケット９、従動スプロケット１１ａ，１１ｂ間には、無端状のタイミングチェーン１３が掛け渡されている。このタイミングチェーン１３により、クランクシャフト３から出力される矢印方向ａの回転を吸・排気カムシャフト５，７へ伝達して、吸・排気カムシャフト５，７に形成されている吸・排気カム（図示しない）を、ピストンの動きに連携した所定の位相で駆動し、所定の燃焼行程（ここでは吸気、圧縮、膨張、排気のサイクル）が得られるようにしている。
【００１５】
また下部の駆動スプロケット９と上部の従動スプロケット１１ａ，１１ｂとの間のタイミングチェーン部分１２ａ，１２ｂを挟んだ、張り側となるタイミングチェーン部分１２ｂには、固定式のチェーンガイド１５が設けられている。固定式のチェーンガイド１５は、駆動スプロケット９と従動スプロケット１１ｂ間のタイミングチェーン部分１２ｂと摺接（外側から）して、同チェーン部分１２ｂをガイドする機器である。
【００１６】
反対側の弛み側のタイミングチェーン部分１２ａには、可動式のレバー部材１７が設けられている。レバー部材１７は、タイミングチェーン部分１２ａの外側に配置される部品である。例えばレバー部材１７は、上部を固定点として、下部側をタイミングチェーン１３へ向かい変位可能とした可動レバーで構成される。このレバー部材１７と隣接した外側の地点にはテンショナ１９が設けられている。テンショナ１９は、レバー部材１７を介して、タイミングチェーン部分１２ａに張力を与える機器である。テンショナ１９には、油圧式構造、例えば図２，３にも示されるように有筒底筒形のシリンダ２１内に有底筒形のプランジャ２３を突出可能（変位可能）に収め、エンジン１のエンジンオイルの油圧で、プランジャ２３を背部から付勢する構造が用いられる。
【００１７】
具体的にはテンショナ１９のシリンダ２１は、例えば図２および図３に示されるようにシリンダ２１の周壁部の底側に、給油孔２５および同給油孔２５を開閉する逆止弁２７を有する。プランジャ２３は、周壁部の先端側にオイルリーク孔２９を有し、内部にオイルリーク孔２９からのリーク量を調整する部品、例えばベントディスク３１が収められる。またプランジャ２３の内部である、ベントディスク３１とシリンダ２１の底壁部との間にはスプリング部材３３（圧縮状態）が介装される。そして、給油孔２５は、エンジン１のオイルギャラリィ（図示しない）と連通接続される。これにより、プランジャ２３は、スプリング部材３３の弾性力と、給油孔２５から内部へ供給されるエンジンオイルの油圧とにより付勢され、シリンダ端から突出される。さらに述べれば、プランジャ２３は、オイルリーク孔２９からのエンジンオイルのリークにより、所定の油圧に調整されながら、タイミングチェーン１３側へ突き出る。このプランジャ２３の先端部が、レバー部材１７の下部に形成したプランジャ受け座１７ａ（図１に図示）と向き合うように配置され、プランジャ２３が突き出ると、レバー部材１７を押圧し、タイミングチェーン１３を押さえ付ける。つまり、テンショナ１９は、プランジャ２３の背部に加わる油圧により、弛んだチェーン部分を押さえ付け、タイミングチェーン１３を弛みの無い状態に保ち続ける。
【００１８】
ちなみにテンショナ１９は、突き出たプランジャ２３が戻ることがないよう、図２，３に示されるようにラチェット機構部、例えばプランジャ２３の外周面に軸方向に沿って配置したラック形の歯３５と、シリンダ２１の開口端部に配置され上記歯３５と係脱する歯部３９とからプランジャ２３の前進方向へのみ変位を許す機構とした、ラチェット機構４１が付いている。図中３６は、シリンダ２１を、エンジン１に取り付ける設置座を示している（図１のみ図示）。
【００１９】
こうしたテンショナ１９に、タイミングチェーン１３の伸び状態を検出する伸び検出装置４３（本願のチェーン伸び検出装置に相当）が組み付けられ、伸び検出機能を有したチェーンテンショナ装置４５を構成している。
伸び検出装置４３は、図１〜図３に示されるようにテンショナ１９に設けたオイル導出系５１、油圧センサ５３、マイクロコンピュータで構成される制御部５５（本願の判定部に相当）、警報ランプ５７（本願の報知部に相当）を組み合わせた構造が用いられている。
【００２０】
具体的には、オイル導出系５１は、プランジャ２３が所定量以上に突き出たとき、すなわちタイミングチェーン１３が過度に（所定量以上）伸びたときに、プランジャ２３に加わるエンジンオイルの一部を外部へ導出させる開閉部５９（本願の導出部に相当）と、導出されたエンジンオイルを油圧センサ５３へ導く導出路６１とを有している。特に開閉部５９は、シリンダ２１の周壁部の内壁面に、導出路６１を兼ねる貫通孔でなる通孔６３を設け、プランジャ２３の外壁面に、プランジャ内部（シリンダ内部）と連通する通孔６５を設けて、図３に示されるようにプランジャ２３が所定量以上まで突き出ると、通孔６３と通孔６５同士が連通する構造が用いられる。すなわち通孔６３と通孔６５は、予めプランジャ２３が所定量以上まで突き出ると一致する位置（連通する位置）に配置されていて、タイミングチェーン１３が所定量以上、すなわち過度に伸びると、エンジンオイルの一部がプランジャ２３外に導出される構造となっている。
【００２１】
そして、シリンダ２１の外周面に臨む貫通孔端、具体的には通路６３の開口端でなる通孔６３の出口に、上記油圧センサ５３が出口を塞ぐように設置されている。この油圧センサ５３にて、プランジャ２３から導出されるエンジンオイルの油圧が検知される。つまり、油圧センサ５３によるエンジンオイルの油圧検知にて、タイミングチェーン１３の伸びた状態、すなわちタイミングチェーン１３が所定量以上に伸びた状態、つまり過度にタイミングチェーン１３が伸びたことが判る構造にしている。
【００２２】
特に、ラチェット機構４１の動き、すなわち所定ピッチ毎に突き出る動きに影響されずに、適切に通孔６３と通孔６５とが確実に連通するよう、図２に示されるように通孔６３の入口開口は、通孔６５の出口開口よりも、プランジャ２３が変位する方向に対して大きく、すなわち符号Ｓだけ拡大させてある。符号６３ａは、拡大した入口部分を示している。
【００２３】
また制御部５５は、油圧センサ５３で検知される油圧にしたがい、タイミングチェーン１３が所定量以上に延びた状態、すなわちタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態である、と判定する判定機能が設定されている。具体的には、テンショナ１９は、シリンダ２１の内径とプランジャ２３の外径との公差がもたらすオイルリークがある。そのため、制御部５５は、同リークを考慮した判定用閾値が設定され、油圧センサ５３で検知された油圧センサ値が判定用閾値以上（所定値以上）のときだけ、タイミングチェーン１３が過度に伸びた状態であると判定する機能をもつ。
【００２４】
この他、制御部５５は、過度に伸びた状態の判定が、エンジンオイルの油圧状況や、エンジンオイルの粘性などオイルの状態の影響されないよう、油圧が一定に保たれるエンジン状態、具体的にはエンジン回転数で検知されるエンジン１の回転数が所定回転数以上のときで、かつエンジンオイルの粘性が潤滑に適した一定レベルとなる、暖機を終えた状態、例えば油温センサで検知されるエンジンオイルの油温が所定温度以上（例えば油温が５０℃以上）のときにだけ、判定が開始される設定にしてある。むろん、冷却水の温度が所定温度以上のときでも構わない。
【００２５】
また制御部５５には、判定機能により、タイミングチェーン１３が過度（所定量以上）に伸びた状態であると判定されるとき、乗員に警報する報知機能も設定されている。ここでは、例えば速度計６７やエンジン回転計６９などが配置された計器盤７１（運転席の前方に配置）に警報ランプ５７が設けられていて、警報ランプ５７の点灯の有無で、乗員にタイミングチェーン１３が所定量以上に伸びた状態である旨（交換時期）を知らせる。
【００２６】
図４のフローチャートには、このように構成されたチェーンテンショナ装置４５の制御が示されている。
この制御を説明する前に、テンショナ１９の作用について説明する。
通常、エンジン１は、クランクシャフト３から出力される駆動力が、タイミングチェーン１３を介して、吸・排気カムシャフト５，７に伝達され、吸・排気弁（図示しない）を、所定のタイミングで開閉させ、所定のタイミングで燃料が燃料噴射ノズル（図示しない）から気筒内へ噴射されて圧縮、燃焼されることにより、エンジン１は運転される。
【００２７】
このとき、クランクシャフト３の回転方向に伴い、タイミングチェーン部分１２ａ側は弛み側となり、タイミングチェーン部分１２ａ側は張り側となる。
ここで、エンジン１のオイルギャラリからは、エンジンオイルがテンショナ１９へ供給される。具体的には、図２に示されるようにオイルギャラリからのエンジンオイルが給油孔２５から、シリンダ２１、プランジャ２３内に供給され、プランジャ２３をレバー部材１７側へ、スプリング部材３３の弾性力と共に突出させる。このとき、プランジャ２３の背部に加わる油圧は、オイルリーク孔２９からのリークにより一定となるよう調整される。
【００２８】
このプランジャ２３に加わる油圧が、レバー部材１７を介して、タイミングチェーン部分１２ａへ加わり、同チェーン部分１２ａを外側から押さえ付け、タイミングチェーン１３を弛みの無い状態にする。
つまり、タイミングチェーン１３の伸び具合にしたがい、ラチェット機構４１の歯部３９毎のピッチで、プランジャ２３がシリンダ２１から徐々に突き出て、タイミングチェーン１３の弛みを抑える（図２）。タイミングチェーン１３の伸び量が所定の範囲、つまりプランジャ２３の突き出し量が所定量以下の場合は、プランジャ２３の通孔６５は、シリンダ２１の内壁面にて閉じられているから、プランジャ２３内のエンジンオイルは、プランジャ２３外へは向かわない。
【００２９】
一方、タイミングチェーン１３の摩耗がさらに進行し、タイミングチェーン１３が所定量以上に伸びると、プランジャ２３が所定量以上に突き出される。このとき、図３に示されるようにプランジャ２３の通孔６５は、シリンダ２１の通孔６３と連通する。つまり、タイミングチェーン１３の伸び量が所定量以上となった時点で、プランジャ２３の通孔６５とシリンダ２１の通孔６３とが連通された状態となり、エンジンオイルが通孔６３に流れる。なお、通孔６３の入口は、拡大（Ｓ）しているので、たとえラチェット機構４１のピッチと合わなくとも、タイミングチェーン１３の伸び量が所定量以上となれば、通孔６５は通孔６３と連通する。
【００３０】
これにより、プランジャ２３の背部に加わるエンジンオイルは、連通する通孔６５，６３を通じて、プランジャ２３外へ導出し、油圧センサ５３へ導かれる。そして、油圧センサ５３にて、このエンジンオイルの油圧が検出される。
制御部５５は、油圧センサ５３で検出した油圧センサ値にしたがい、タイミングチェーン１３の伸び状態を判定する。
【００３１】
ここで、判定は、正確性を期するため、エンジンオイルの油圧が所定圧力に達していること、エンジンオイルの粘性が適切な粘性に達していることが求められる。もちろん、シリンダ２１の内径とプランジャ２３の外径との公差がもたらすオイルリークを考慮することも求められる。
図４のフローチャートは、こうした点を配慮して判定する制御である。
【００３２】
同制御を説明すると、制御部５５には、エンジン１の運転時におけるエンジン回転数値（エンジン回転数センサ）、エンジンオイルの油温値（油温センサ）が入力されている。
このとき制御部５５は、ステップＳ１のようにエンジン回転数が所定回転数以上であるか否か、ステップＳ３のように油温値からエンジン１の暖機が終えた状態であるか否かを判定している。
【００３３】
ここでは、ステップＳ３のようにエンジンオイルの油圧のばらつきの少ない安定した油圧が確保されるとき、すなわちエンジン１の回転数が所定回転数以上のときで、続くステップＳ５のようにエンジンオイルの油温が所定温度以上のときだけ（適切な粘性が確保されるとき）、ステップＳ５の判定へ進むことが許される。このルーチンにより、テンショナ１９へ供給されるエンジンオイルを要因とした判定の誤りは解消される。
【００３４】
ステップＳ５へ進むと、今度は、テンショナ１９自体の公差を鑑み、油圧センサ５３で検知された油圧値が判定用閾値以上（所定値以上）のときだけ、タイミングチェーン１３が所定量以上に延びた状態、すなわちタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態であると判定する。これにより、テンショナ１９自身の公差を要因とした判定の誤りは解消される。
【００３５】
こうしたルーチンにより、タイミングチェーン１３が過度に伸びた状態である、と正しく判定される。そして、ステップＳ７へ至る。
続くステップＳ７では、この判定を受けて、計器盤７１上の警報ランプ５７を点灯させる。この警報ランプ５７の点灯により、乗員にタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態である旨を知らせ、乗員にタイミングチェーン１３を交換すべき旨の警告を与える。
【００３６】
したがって、プランジャ２３に加わるエンジンオイルの油圧を、プランジャ２３外に導出し、油圧センサ５３で検出し、同油圧センサ値からタイミングチェーン１３の伸び状態を判定、さらには同タイミングチェーン１３が所定量以上に延びた状態、すなわちタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態である旨を報知したことにより、乗員は、従来のようにエンジンフードを開けたり、エンジンルーム内を注意深く観察したりするといった、面倒な作業を必要とせずに、的確かつ速やかにタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態であることを確認することができる。
【００３７】
しかも、プランジャ２３内からのエンジンオイルの導出には、シリンダ２１の内壁面に、通路を兼ねる通孔６３を設け、プランジャ２３の外壁面に、プランジャ２３が所定量以上に突き出たとき、通孔６３と連通する通孔６５を設けた構造を用いたので、簡単かつコンパクトな構造ですむ。特に通孔６３内に油圧センサ５３を設けると、一層、コンパクトな構造ですむ。
【００３８】
そのうえ、シリンダ２１の通孔６３の入口を、プランジャ２３の通孔６５の出口よりも大きくしたことにより、たとえラチェット機構４１によりプランジャ２３の突出具合がばらついたとしても、拡大した通孔６３の入口が同ばらつきを許容するので、常に正しい判定が行える。
加えて、制御部５５で行う、タイミングチェーン１３が所定量以上に伸びたことの判定は、油圧センサ値が所定値以上のときにタイミングチェーン１３が所定量以上に伸びた状態と判定したことで、たとえテンショナ１９に油圧をばらつかせる公差があったとしても、的確にタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態であると判定できる。
【００３９】
特にタイミングチェーン１３が伸びた状態の判定は、エンジン１の回転数が所定回転数以上で、暖機を終えているときだけ行うことにしたので、エンジン１側でのエンジンオイルの挙動のばらつきにも影響されずにすみ、より正確にタイミングチェーン１３が過度に伸びた状態であるとの判定ができる。
なお、上述した一実施形態における各構成およびそれの組合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であることはいうまでもない。また本発明は、一実施形態によって限定されることはなく、「特許請求の範囲」によってのみ限定されることはいうまでもない。例えば一実施形態では、シリンダに油温センサを設ける構造を用いたが、これに限らず、シリンダにチューブなどを接続して、シリンダとは異なる位置に設けた油圧センサへエンジンオイルを導出させてもよい。また一実施形態では、警告ランプを用いて乗員にタイミングチェーンに過度な伸びが生じていることを乗員に知らせたが、これに限らず、警告音などを発する機器を用いた報知部で報知するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１３  タイミングチェーン
１９  テンショナ
２１  シリンダ
２３  プランジャ
４３  伸び検出装置（チェーン伸び検出装置）
４５  チェーンテンショナ装置
５３  油圧センサ
５５  制御部（判定部）
５７  警報ランプ（報知部）
５９  開閉部（導出部）
６１  導出路
６３  通孔（第１通孔）
６５  通孔（第２通孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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