(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクコンバータアセンブリであって、
回転軸線と、
該回転軸線に沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、
カバーと、
インペラシェルを含むインペラであって、前記インペラシェルは、第１の球面を含む第１の球面部分と、曲がり部分と、前記カバーまで延びておりかつ該カバーと接続されるように配置された端部を含む円筒状部分とを有し、前記第１の球面は、第１の曲率を規定する半径と、第１の球面中心と、第１の摩擦面とを有する、インペラと、
タービンシェルを含むタービンであって、前記タービンシェルは、第２の球面を含む第２の球面部分を有し、前記第２の球面は、前記第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する前記半径と、第２の球面中心と、第２の摩擦面とを有する、タービンと、を備え、
前記第１および第２の摩擦面は、摩擦係合のために配置されており、前記第１および第２の摩擦面が係合しているとき、前記第２の球面中心は前記第１の球面中心とほぼ同じかまたは等しく、前記第１および第２の摩擦面が係合していないとき、前記第２の球面中心は前記第１の球面中心からずれていることを特徴とする、トルクコンバータアセンブリ。
【請求項２】
前記第１の球面は、前記半径と前記第１の球面中心とを有する大円をさらに含み、該大円に沿った摩擦係合のために前記第１および第２の摩擦面が配置されている、請求項１記載のトルクコンバータアセンブリ。
【請求項３】
摩擦材料をさらに含み、前記第１または第２の摩擦面は前記摩擦材料に配置されている、請求項１または２記載のトルクコンバータアセンブリ。
【請求項４】
前記摩擦材料は、接着面と、反対側の面とを有する、請求項３記載のトルクコンバータアセンブリ。
【請求項５】
前記反対側の面は、凸状である、請求項４記載のトルクコンバータアセンブリ。
【請求項６】
前記インペラシェルは、第１の内側球面と、リヤカバー外面と、第１の厚さとを有する第１の球面部分を含む、請求項１から５までのいずれか１項記載のトルクコンバータアセンブリ。
【請求項７】
前記インペラシェルは、第１および第２のテーパ部分と、前記第１の厚さよりも大きい第２の厚さとをさらに有する、請求項６記載のトルクコンバータアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、球面クラッチ配列を有するトルクコンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１５／００２１１３７号には、インペラクラッチを開放させる弾性要素を備える２パス多機能トルクコンバータが説明されている。
【０００３】
参照により本明細書に援用される米国特許出願公開第２０１２／０１５２６８０号は、第１の摩擦面が、第１の内径と第１の外径との間の摩擦面の部分において軸方向膨張部を有しており、この軸方向膨張部は、内径と外径との間の半径方向距離よりも少なくとも一桁大きい半径を有する円弧によって規定されている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
例示的な態様は、広くは、クラッチアセンブリにおいて、回転軸線と、回転軸線に沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、第１の球面を有する第１の部材であって、第１の曲率を規定する半径と、第１の球面中心と、第１の摩擦面とを有する、第１の部材と、第２の球面を有する第２の部材であって、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径と、第２の球面中心と、第２の摩擦面とを有する、第２の部材と、を備える、クラッチアセンブリを含む。１つの例示的態様では、クラッチが係合しているとき、第２の球面中心は第１の球面中心とほぼ同じかまたは等しい。１つの例示的態様では、クラッチが係合していないとき、第２の球面中心は第１の球面中心からずれている。１つの例示的態様では、第１の球面は、半径と第１の球面中心とを有する大円をさらに含み、この大円に沿った摩擦係合のために第１および第２の摩擦面が配置されている。１つの例示的態様では、第１または第２の部材は摩擦材料を含み、第１または第２の摩擦面は摩擦材料に配置されている。１つの例示的態様では、摩擦材料は、接着面と、反対側の面とを有する。１つの例示的態様では、反対側の面は凸面状である。
【０００５】
その他の例示的態様は、広くは、トルクコンバータにおいて、回転軸線と、回転軸線に沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、第１の内側球面を有するインペラシェルを含むインペラであって、第１の曲率を規定する半径と、第１の球面中心と、第１の摩擦面とを有する、インペラと、第２の内側球面を有するタービンシェルを含むタービンであって、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径と、第２の球面中心と、第２の摩擦面とを有する、タービンと、を備え、第１および第２の摩擦面は、摩擦係合のために配置されている、トルクコンバータを含む。１つの例示的態様では、インペラシェルまたはタービンシェルは摩擦材料を含み、第１または第２の摩擦面は摩擦材料に配置されている。１つの例示的態様では、摩擦材料は、接着面と、反対側の面とを有する。１つの例示的態様では、反対側の面は凸面状である。１つの例示的態様では、インペラシェルは、第１の内側球面と、後側カバー外面と、第１の厚さとを有する第１の球面部分を含む。１つの例示的態様では、インペラシェルは、第１および第２のテーパ部分と、第１の厚さよりも大きい第２の厚さとをさらに有する。１つの例示的態様において、インペラシェルは、端部を有しかつカバーまで延びかつカバーと接続されるように配置された円筒状部分と、インペラシェルトーラス部分まで延びかつインペラシェルトーラス部分に一体に取り付けられた曲がり部分とをさらに含む。１つの例示的態様では、タービンシェルは、第２の内側球面と、外側タービンシェル面とを有する第２の球面部分を含む。１つの例示的態様では、タービンシェルは、タービンシェルトーラス部分まで延びかつタービンシェルトーラス部分に一体に取り付けられた半径方向壁部をさらに含む。１つの例示的態様では、第１の球面は、半径と第１の球面中心とを有する大円をさらに含み、この大円に沿った摩擦係合のために第１および第２の摩擦面が配置されている。
【０００６】
その他の例示的態様は、広くは、トルクコンバータにおいて、回転軸線と、回転軸線に沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、カバーと、インペラシェルを含むインペラであって、インペラシェルは、第１の内側球面を含む第１の球面部分と、曲がり部分と、カバーまで延びておりかつ該カバーと接続されるように配置された端部を含む円筒状部分とを有し、第１の球面は、第１の曲率を規定する半径と、第１の球面中心と、第１の摩擦面とを含む、インペラと、タービンシェルを含むタービンであって、タービンシェルは、第２の内側球面を含む第２の球面部分を有し、第２の内側球面は、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径と、第２の球面中心と、第２の摩擦面とを有する、タービンと、を備え、第１および第２の摩擦面は、摩擦係合のために配置されており、クラッチが係合しているときは第２の球面中心は第１の球面中心とほぼ同じかまたは等しく、クラッチが係合していないときは第２の球面中心は第１の球面中心からずれている、トルクコンバータを含む。１つの例示的態様では、第１の球面は、半径と第１の球面中心とを有する大円をさらに含み、この大円に沿った摩擦係合のために第１および第２の摩擦面が配置されている。１つの例示的態様では、第１または第２の球面部分は摩擦材料を含み、第１または第２の摩擦面は摩擦材料に配置されている。
【０００７】
ここで、本発明の性質および動作モードを、添付の図面とともに本発明の以下の詳細な説明においてより完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリを有するトルクコンバータの部分的な側方断面図を示している。
【図２】１つの例示的態様による、回転軸線Ａを中心に回転される、図１のトルクコンバータの側方断面図を示している。
【図３】１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリを有するトルクコンバータの、図１の四角Ｂによって示された、部分的な側面図を示している。
【図４】クラッチが係合しているときの、１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリの部分的な側面図を示している。
【図５】クラッチが分離しているときの、１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリの部分的な側面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に、異なる図面に現れる同じ図面番号は、同じかまたは機能的に類似の構造要素を識別していることが認識されるべきである。さらに、本発明は、本明細書に説明された特定の実施の形態、方法、材料および変更に限定されるのではなく、したがって、もちろん変更されてよいことが理解される。本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明する目的のためだけのものであり、本発明の範囲を限定することが意図されたものではなく、本発明の範囲は添付の請求項のみによって限定されることも理解される。
【００１０】
別段の定めがない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者に一般的に理解される意味と同じ意味を有する。本明細書において説明されたものと同様のまたは均等のあらゆる方法、装置または材料を、発明の実施または試験において使用することができるが、ここでは、以下の例としての方法、装置および材料が説明される。
【００１１】
本明細書に開示される球面クラッチ配列は、不整合の補償などの利点を提供しつつ、同時にトーラスサイズを減少させる。球面クラッチアセンブリは、例えばトルクコンバータにおける使用に適している。動作中の構成部材の不整合は、望ましくないトルク変動につながる恐れがある。本明細書に説明される球面クラッチはセルフセンタリングする。トルクコンバータのトーラスサイズを減じること、ひいては、アセンブリの総重量をも減じることは、例えば燃料経済性を高めるために現代の自動車では望ましい。
【００１２】
以下の説明は、図１〜図５を参照して行われる。図１は、１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリを備えるトルクコンバータの部分的な側方断面図を示している。トルクコンバータ１０は、本明細書では互換的にトルクコンバータアセンブリと称される。トルクコンバータ１０は、スタッド１１を介して内燃機関のクランクシャフトに接続するためのフロントカバー１２と、インペラ１８のための、本明細書では互換的にインペラシェルとも称されるリヤカバー１６と、を有する。インペラは、当該技術分野では互換的に「ポンプ」とも称される。フロントカバー１２およびリヤカバー１６は、溶接部１４によって互いに固定されている。カバー１２はカバーパイロット部分９０を有する。トルクコンバータ１０は、タービン２０、タービンシェル２２、およびタービン２０とインペラ１８との間のステータ３２をも有する。タービンおよびインペラは、当該技術分野において公知のように、複数のブレードを有する。トルクコンバータ１０は、図１に示すように、破線の間のタービン２０およびインペラ１８を含む流体連結部分と一般的に称される、トーラス部分７５を有する。
【００１３】
トルクコンバータ１０は、ステータ３２を支持しかつ内レース８８、ローラ９２、および外レース９４を有する一方向クラッチ３０を備える。側板３６は、一方向クラッチ３０をステータ３２内の所定の位置に保持している。トルクコンバータ１０はダンパアセンブリ４０も備える。ダンパアセンブリ４０は、タービン２０に接続されており、タービン２０によって駆動可能であり、タービン２０とフロントカバー１２との間に位置決めされている。ダンパアセンブリ４０は、ばね４２、フランジ４６、およびダンパアセンブリ４０へタービンシェル２２に固定された駆動タブ４４を有する。
【００１４】
図３〜図５においてより詳細に説明するように、トルクコンバータ１０はクラッチアセンブリ５０を有する。図１に示すように、トルクコンバータ１０は、フランジ４６に固定されたハブ８０、ブシュ８６、溶接部９６、およびハブ９８をさらに有する。図１は、トランスミッション構成部材スプライン７８、入力軸８２、およびステータ軸８４も示している。ハブ８０は入力軸８２にスプライン結合されており、内レース８８は、スプライン７８においてステータ軸８４にスプライン結合されている。ブシュ８６はタービンシェル２２を軸８２に位置決めし、少なくとも部分的にシールしている。
【００１５】
トルクコンバータ１０は、単に軸線Ａとも称される回転軸線Ａ、球面中心６０、および半径６５を有する。トルクコンバータ１０の構成部材は球面を有しており、幾何学的に言えば、特定の構成部材の輪郭または表面形状が、少なくとも球の一部に近似しているかまたは等しく、この球は中心と半径とによって規定される。球面中心６０は回転軸線Ａ上に位置決めされており、半径６５は軸線Ａと交差する。半径６５は、球面中心６０からクラッチアセンブリ５０の部分までの距離である。より具体的に言えば、半径６５は、球面中心６０からクラッチアセンブリ５０の第１の球面までの距離であり、この第１の球面は、図３〜図５においてより詳細に示されている。第１の軸方向ＡＤ１は、第２の軸方向ＡＤ２とは反対である。
【００１６】
図２は、１つの例示的態様による、回転軸線Ａを中心に回転される、図１のトルクコンバータの側方断面図を示している。図２は、図１に示したトルクコンバータエレメントを示しており、大円７０をも含む。大円７０は、球面中心６０および半径６５を有する球の円を示している。大円７０を通る平面は、球を２つの等しい部分に分割している。クラッチアセンブリ５０は、大円７０に沿って係合するように配置されている。
【００１７】
図３〜図５は、１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリを有するトルクコンバータの、図１の四角Ｂによって示された、部分的な側面図を示している。球面中心６０および半径６５は拡大図３〜５には示されていないが、球面中心および半径エレメントは、図１に示したように存在し、図３〜図５は単に、明瞭にするための図１の拡大図である。球面クラッチアセンブリは、本明細書では互換的にクラッチアセンブリとも称される。図３は、第１の部材、または１つの例示的態様ではリヤカバー１１６を有するクラッチアセンブリ１５０を示している。第１の部材またはリヤカバー１１６は、第１の球面部分１５２、曲がり部分１５４、および端部１５８を有する円筒状部分１５６を有する。端部１５８は、当該技術分野において公知のように溶接部１１４においてカバー１１２に接続されている。球面部分１５２は、本明細書では互換的に第１の内側球面とも称される第１の球面１６０を有し、第１の球面１６０の一部は、第１の摩擦面１６２を有する。球面部分１５２は、第１の内側球面１６０とは反対側の、リヤカバー外面１６４をさらに有する。クラッチアセンブリ１５０は、第２の部材を有し、または１つの例示的態様では、第２の球面部分１６６および半径方向壁部１６８を含むタービンシェル１２２の延長部をも有する。球面部分１６６は、本明細書では互換的に第２の内側球面とも称される第２の球面１７０を有しており、第２の球面１７０は第２の摩擦面１７２を有する。図３〜図５は、フランジ１４８およびばね１４２の部分も示している。
【００１８】
全体として図１〜図５を、より具体的に図４〜図５を参照すると、クラッチアセンブリ２５０，３５０は、回転軸線Ａと、回転軸線に沿って位置決めされた第１および第２の球面中心とを有する。図４は、クラッチが係合しているときの１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリ２５０の部分的な側面図を示しているのに対し、図５は、クラッチが分離しているときの１つの例示的態様による球面クラッチアセンブリ３５０の部分的な側面図を示している。明瞭にするために、クラッチアセンブリ３５０の分離距離は誇張されている。クラッチ係合状態に応じて、第２の球面中心は、軸線Ａ上で、第１の球面中心６０にあるかまたは第１の球面中心の近くにある。言い換えれば、クラッチアセンブリ２５０が係合している状態では、第２の球面中心は第１の球面中心６０と同じ位置に位置決めされる。さらに、クラッチアセンブリ３５０が係合していないまたは分離している状態では、第２の球面中心は、第１の球面中心から軸線Ａに沿って第１の球面中心６０に対して第２の軸方向ＡＤ２にずれている。すなわち、クラッチが分離しているとき、第２の球面中心は、トーラス部分７５から軸方向に離れるように軸線Ａに対して平行な方向へ移動する。第２の球面中心は図示されていない。なぜならば、軸方向移動の規模は比較的小さく、数ミリメートルの移動の単位で考えることができ、このため、図１および図２における球面中心の識別は区別不能であるからである。
【００１９】
再び図１〜図５を参照すると、１つの例示的態様では、クラッチアセンブリ１５０は、回転軸線Ａと、第１および第２の球面中心と、第１の球面１６０を有する第１の部材１１６とを備えており、第１の球面１６０は、第１の曲率を規定する半径６５と、第１の球面中心６０とを有しており、第１の球面１６０は、第１の摩擦面１６２を有する。クラッチアセンブリ１５０は、第２の球面１７０を有する第２の部材１２２も備えており、第２の球面１７０は、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径６５と、第２の球面中心とを有する。第２の球面中心は、クラッチ係合モードでは球面中心６０と一致してもよく、またはクラッチ分離モードでは、トーラス部分７５から離れる軸方向ＡＤ２において軸線Ａに沿って球面中心６０に対してずれている。言い換えれば、クラッチが係合しているとき、第２の球面中心は第１の球面中心とほぼ同じかまたは等しく、クラッチが係合していないとき、第２の球面中心は第１の球面中心からずれている。球面１７０は第２の摩擦面１７２を有する。
【００２０】
第１の球面１６０は、半径６５と第１の球面中心６０とを有する大円７０をさらに含み、この大円７０に沿った摩擦係合のために第１および第２の摩擦面１６２，１７２が配置されている。大円７０に沿ってクラッチ係合を提供することにより、クラッチアセンブリ１５０はセルフセンタリングし、これにより、一貫したトルク性能と、摩擦面における均一な接触とを提供する。トランスミッション入力軸８２と回転軸線Ａとの不整合が補償され、このときクラッチ構成部材が大円７０内で位置合わせされる。
【００２１】
第２の部材、１つの例示的態様ではタービンシェル１２２は、接着面１７６と反対側の面１７８とを有する摩擦材料１７４を含む。第２の部材は、摩擦材料１７４を含むように本明細書に示されかつ説明されているが、当業者が認識するように、摩擦材料１７４は第２の部材に限定されず、第１または第２の部材のいずれかに組み込むことができる。言い換えれば、摩擦材料１７４を有する第１の部材が、例えばインペラシェルの内面に固定されることも考えられる。第２の摩擦面１７２は摩擦材料１７４上に配置されている。第２の摩擦面１７２は、１つの例示的態様では、反対側の面１７８上に配置されている。
【００２２】
ダイを用いて部材に摩擦材料を取り付けるという技術分野において公知のように、摩擦材料１７４の厚さと、摩擦材料が取り付けられる部材の形状とを調整することによって、反対側の面１７８の形状を調整することが可能である。１つの例示的実施形態では、部材１２２は、タービンシェル外面１８４と、タービンシェル内面１８６とを有する。１つの例示的態様では、摩擦材料１７４を取り付ける前は内面１８６の形状は球状または平坦であってもよいが、いずれの場合にも、第２の内側球面１７０は球状である。これは、以下のようにして達成される。面１８６が平坦である例では、球面１７０が球状に維持されることを保証するために、摩擦材料１７４は凸状の厚さ輪郭を有する。言い換えれば、反対側の面１７８は凸状である。面１８６が球状であるさらに別の例示的実施形態では、摩擦材料１７４は均一な厚さを有しており、したがって、面１７０も、面１８６に取り付けられたときに球状である。
【００２３】
別の例示的態様では、球面クラッチアセンブリを有するトルクコンバータが本明細書において提供される。トルクコンバータ１０は、回転軸線Ａと、回転軸線Ａに沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、第１の内側球面１６０を有するインペラシェル１６，１１６を含むインペラ１８であって、第１の内側球面１６０は、第１の曲率を規定する半径６５と、第１の球面中心６０と、第１の摩擦面１６２とを有する、インペラ１８と、第２の内側球面１７０を有するタービンシェル２２，１２２を含むタービン２０であって、第２の内側球面１７０は、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径６５と、第２の球面中心（クラッチ分離モードの場合には軸方向ＡＤ２にずれており、クラッチ係合モードでは第１の球面中心６０と一致する）と、第２の摩擦面１７２とを有する、タービン２０と、を備え、第１および第２の摩擦面１６２，１７２は、摩擦係合のために配置されている。第２の部材２２，１２２は摩擦材料１７４を有しており、第２の摩擦面１７２は摩擦材料１７４に配置されている。摩擦材料１７４は、接着面１７６と、反対側の面１７８とを有する。反対側の面１７８は、１つの例示的態様では、凸状である。１つの例示的態様では、第１の球面１６０は、半径６５と第１の球面中心６０とを有する大円７０をさらに含み、この大円７０に沿った摩擦係合のために第１および第２の摩擦面１６２，１７２が配置されている。
【００２４】
１つの例示的態様では、第１の部材１１６は、第１の内側球面１６０と、リヤカバー外面１６４と、第１の厚さｔ１とを有する第１の球面部分１５２を含む。１つの例示的態様では、第１の部材１１６は、第１および第２のテーパ部分１８０，１８２と、第２の厚さｔ２とをさらに有しており、ｔ２はｔ１と少なくとも等しいかまたはそれよりも大きい。第１の球面部分１５２はテーパ状にされる必要はなく、球面部分１５２と、隣接部分円筒状部分１５６と、曲がり部分１５４との間の移行領域の構成または配列は、変化してもよい。１つの例示的態様では、第１の部材は円筒状部分１５６を有しており、円筒状部分１５６は、端部１５８を有しており、カバー１１２まで延びておりかつカバー１１２と接続されるように配置されている。１つの例示的態様では、第１の部材は、曲がり部分１５４を有する。曲がり部分１５４は、インペラシェルトーラス部分とも称される、インペラシェル１１６のトーラス部分７５まで延びており、かつこのトーラス部分７５に一体に取り付けられている。
【００２５】
１つの例示的態様では、第２の部材１２２は、第２の球面部分１６６を有しており、この第２の球面部分１６６は、第２の内側球面１７０と、タービンシェル外面１８４とを有する。１つの例示的態様では、第２の部材１２２は、半径方向壁部１６８をさらに有しており、この半径方向壁部１６８は、タービンシェルトーラス部分とも称される、タービンシェル１２２のトーラス部分７５まで延びておりかつこのトーラス部分７５に一体に取り付けられている。
【００２６】
さらに別の例示的態様では、トルクコンバータ１０は、回転軸線Ａと、回転軸線Ａに沿って位置決めされた第１および第２の球面中心と、カバー１２，１１２と、インペラシェル１６，１１６を含むインペラ１８であって、インペラシェル１６，１１６は、第１の内側球面１６０を有する球面部分１５２と、曲がり部分１５４と、カバー１２，１１２まで延びておりかつカバー１２，１１２と接続されるように配置された端部１５８を含む円筒状部分１５６とを有し、第１の内側球面１６０は、第１の曲率を規定する半径６５と、第１の球面中心６０と、第１の摩擦面１６２とを有する、インペラ１８と、タービンシェル２２，１２２を含むタービン２０であって、タービンシェル２２，１２２は、第２の内側球面１７０を有し、第２の内側球面１７０は、第１の曲率とほぼ同じかまたは等しい第２の曲率を規定する半径６５と、第２の球面中心（クラッチ分離モードの場合には軸方向ＡＤ２にずれており、クラッチ係合モードでは第１の球面中心６０と一致する）と、第２の摩擦面１７２とを有する、タービンと、を備え、第１および第２の摩擦面１６２，１７２は、摩擦係合のために配置されている。言い換えれば、クラッチが係合しているとき（図４）、第２の球面中心は第１の球面中心６０とほぼ同じかまたは等しく、クラッチが係合していないとき（図５）、第２の球面中心は第１の球面中心６０からずれている。１つの例示的態様では、第１の球面１６０は、半径６５と第１の球面中心６０とを有する大円７０をさらに含み、この大円７０に沿ったまたは大円７０と整合した摩擦係合のために第１および第２の摩擦面１６２，１７２が配置されている。１つの例示的態様では、第２の部材２２，１２２は摩擦材料１７４を有しており、第２の摩擦面１７２は摩擦材料１７４に配置されている。
【００２７】
もちろん、本発明の上記の例に対する改変および変更は、請求項に記載の発明の思想または範囲から逸脱することなく、当業者にとって容易に明らかとなるべきである。特定の好適なおよび／または例としての実施の形態を参照することによって本発明が説明されているが、請求項に記載の発明の範囲または思想から逸脱することなく変更をなし得ることは明らかである。
【図１】
0006605507.tif 000002
【図２】
0006605507.tif 000003
【図３】
0006605507.tif 000004
【図４】
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【図５】
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