(57)【要約】【課題】アルコール混合燃料使用時にも、アルコールによるシリンダブロックの腐食を生じさせない。【解決手段】シリンダブロック１０を備えたエンジンにおいて、延出部３６を有するヘッドガスケット３０をシリンダブロック１０へ装着させ、シリンダライナ２１からアッパーデッキ１０Ａまでのシリンダ壁面を延出部３６の壁面３６Ｓによって構成する。すなわち、燃焼室１８を構成する壁面を、シリンダライナ２１のライナ内面２１Ｓと、延出部３６の壁面３６Ｓを含むヘッドガスケット３０の壁面３０Ｓとによって構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ壁面の一部として形成される耐腐食性をもった第１の壁面を有し、前記シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置されるシリンダライナと、
シリンダ壁面の一部としてシリンダボアに沿って形成されるとともに、前記第１の壁面と前記シリンダブロックの上面との間に渡って形成される耐腐食性をもった第２の壁面を有する腐食保護部材と
を備えることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記腐食保護部材が、前記シリンダブロックの上面に設置されるヘッドガスケットと一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項３】
前記腐食保護部材が、前記シリンダボアに合わせて前記ヘッドガスケットに形成される燃焼ガスシール穴に沿ってヘッドガスケット下面から延出し、前記第２の壁面を有する延出部を有することを特徴とする請求項２に記載のエンジン。     
【請求項４】
前記腐食保護部材が、前記シリンダブロックの上面に配置されるヘッドガスケットと前記腐食保護部材の形状に合わせて前記シリンダブロックの上面に形成される凹部との間に配置されるスペーサであって、前記第２の壁面を有する少なくとも一つの環状部分を備えたスペーサとして構成されることを特徴とする請求項１に記載のエンジン。
【請求項５】
前記環状部分がフランジ部を有し、
前記シリンダライナの端面に前記フランジ部と係合するための係合部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【請求項６】
前記シリンダブロックのシリンダボア間に冷却水通路を形成するように、隣接するシリンダボアのうち一方のシリンダ壁面を構成する前記スペーサの環状部分と、他方のシリンダ壁面を構成する前記スペーサの環状部分とが、前記凹部のシリンダボア間部分において離れていることを特徴とする請求項４に記載のエンジン。
【請求項７】
シリンダブロックのシリンダボアに合わせて燃焼ガスシール穴が形成されるプレート状本体と、
前記燃焼ガスシール穴に沿って前記プレート状本体から延びるとともに、シリンダ壁面の一部として、前記シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置されるシリンダライナの壁面と前記シリンダブロックの上面との間に形成される耐腐食性壁面を有する延出部と
を備えたことを特徴とするヘッドガスケット。
【請求項８】
請求項７に記載されたヘッドガスケットが設置されるシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置される耐腐食性の壁面を有するシリンダライナを備え、
前記ヘッドガスケットの延出部を設置するため、前記延出部の形状に合わせて前記シリンダブロックの上面に凹部が形成されていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項９】
シリンダブロック上面に設置されるヘッドガスケットとシリンダブロックとの間に設置されるスペーサであって、
シリンダボアの周方向に沿って形成される環状部分を有し、
前記環状部分が、シリンダ壁面の一部として、前記シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置されるシリンダライナの壁面と前記シリンダブロックの上面との間に形成される耐腐食性壁面を有することを特徴とするスペーサ。
【請求項１０】
請求項９に記載されたスペーサが設置されるシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置される耐腐食性の壁面を有するシリンダライナを備え、
前記スペーサを設置するため、前記スペーサの形状に合わせて前記シリンダブロックの上面に凹部が形成されていることを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルコール混合燃料を使用可能なエンジンに関し、特に、シリンダブロックの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化、耐熱性等の理由から、アルミ合金製のシリンダブロックが使用されており、差圧（吸引）鋳造法などのアルミ鋳造法によってシリンダブロックが製造される。アルミニウムの耐摩耗性が低いことから、クロムメッキなどを施したシリンダライナが、鋳込み、圧入によってシリンダボアに装着される。また、プラズマ溶射などによってシリンダライナの内面、あるいはシリンダボア内面を減摩材料で被覆することも可能である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、最近では、エタノール混合ガソリンなどのアルコール混合燃料がＦＦＶ（Flexible Fuel Vehicle）自動車で使用可能であるが、アルコール混合燃料を使用すると、ギ酸溶液が燃焼室内に生成されやすい。強い酸性をもつギ酸は、シリンダの壁面を腐食させやすく、特に、ピストン停止時にはシリンダ壁面の腐食が促進される。これを防ぐため、ピストンとの摺動面の一部を、耐腐食性のある層によって被覆する（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２１０１７７号公報
【特許文献２】特開平５−１８３１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピストンとの摺動面を耐腐食性の材料によって被覆しても、シリンダブロック上面（アッパーデッキ）付近のシリンダ壁面は、シリンダブロックを構成する腐食に弱いアルミ合金が燃焼室に対して露出する。また、シリンダライナを鋳込んで装着した場合であっても、シリンダライナとアッパーデッキとの間のシリンダ壁面はアルミ合金が露出する。そのため、アルコール混合燃料を使用すると、シリンダブロックの露出部分が燃焼付着などによって腐食し、劣化する。このことは、エンジンの剛性、寿命に悪影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のエンジンは、火花点火式エンジンなどのエンジンであって、アルコール混合燃料（純アルコール燃料も含む）が使用可能なエンジンである。エンジンを構成するシリンダブロックには、シリンダ壁面（シリンダボア内面）の一部として形成される第１の壁面を備えたシリンダライナが設けられる。ここで、シリンダライナとしては、鋳込み、圧入方式などによって別途成形された状態からシリンダボア内面に装着されるライナだけでなく、シリンダボア内面に対して減摩材料などを被覆させた筒状の層もシリンダライナとして含まれる。
【０００６】
シリンダライナの第１の壁面は、耐腐食性をもつ。耐腐食性は、アルコールの含まれる燃料を使用したときにも腐食しにくい性能を表し、例えば、鉄、チタン、クロムなどを素材として第１の壁面を形成すればよい。耐腐食性をもつ任意の素材が使用可能である。また、シリンダライナは、（シリンダボアの軸に沿って）シリンダブロック上面との間隔を設けて設置される。すなわち、第１の壁面はシリンダブロックの上面まで達していない。
【０００７】
本発明では、シリンダブロックとは異なる部材（以下では、腐食保護部材という）がエンジンに設けられ、例えば腐食保護部材は、シリンダブロックの上面とシリンダライナとの間に設けられる。腐食保護部材は、シリンダ壁面の一部としてシリンダボアの周方向に沿って形成される第２の壁面を有する。第２の壁面は、耐腐食性をもち、シリンダライナの端部まで延びる第１の壁面とシリンダブロックの上面との間に渡って形成される。これにより、シリンダ壁面のシリンダブロック上面は、第１の壁面と第２の壁面によって構成される。シリンダブロックは、シリンダ壁面、すなわち燃焼室に対して露出せず、例えばアルミ合金製等のアルコールによる腐食に弱いシリンダブロックであってもギ酸による腐食が生じない。
【０００８】
第２の壁面は、壁面だけ耐腐食性をもたせるようにしてもよく、また、腐食保護部材全体に耐腐食性能を持たせてもよい。例えばシリンダライナがピストンの往復移動範囲に合わせて設けられた場合、第２の壁面はピストンとの摺動面の端からシリンダブロック上面までの間に形成される。また、腐食保護部材の形状は第２の壁面を有する限り任意である。
【０００９】
腐食保護部材がシリンダブロック上面付近に設置されることを考慮し、シリンダブロックの上面に設置されるヘッドガスケットと腐食保護部材を一体的に形成するように構成するのが望ましい。例えば、腐食保護部材として、シリンダボアに合わせて形成されるヘッドガスケットの穴（以下では、燃焼ガスシール穴という）に沿ってヘッドガスケット下面（シリンダブロック上面との接触面）から延出し、第２の壁面を有する延出部を設ける。ヘッドガスケットをシリンダブロックに装着することによって、シリンダブロック上面までのシリンダ壁面が形成される。
【００１０】
あるいは、従来のヘッドガスケットを使用しながら容易に腐食保護部材を設置できるようにするため、腐食保護部材をスペーサとして構成してもよい。スペーサは、ヘッドガスケットと、腐食保護部材の形状に合わせてシリンダブロックの上面に形成される凹部との間に配置され、第２の壁面を有する少なくとも環状部分を備える。気筒数に合わせた数の環状部分を設ければよい。その場合、複数の環状部分を繋げて一体的に形成することもできる。スペーサの位置決め精度をよくするため、環状部分にフランジ部を設け、シリンダライナの端面にフランジ部と係合するための係合部を形成するのがよい。
【００１１】
多気筒エンジンの場合、冷却性能を上げるためにはシリンダボア間に冷却水を流す冷却水通路を形成するのが望ましい。したがって、隣接するシリンダボアのうち一方のシリンダ壁面を構成する環状部分と、他方のシリンダ壁面を構成する環状部分とが、凹部のシリンダボア間部分において離れているのが望ましい。
【００１２】
本発明のガスケットは、シリンダブロックのシリンダボアに合わせて燃焼ガスシール穴が形成されるプレート状本体と、燃焼ガスシール穴に沿ってプレート状本体から延びるとともに、シリンダ壁面の一部として、シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置されるシリンダライナの壁面とシリンダブロックの上面との間に形成される耐腐食性壁面を有する延出部とを備えたことを特徴とする。また、ヘッドガスケットが設置されるシリンダブロックは、シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置される耐腐食性の壁面を有するシリンダライナと、ヘッドガスケットの延出部を設置するため、延出部の形状に合わせてシリンダブロックの上面に凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明のスペーサは、シリンダブロック上面に設置されるヘッドガスケットとシリンダブロックとの間に設置されるスペーサであって、シリンダボアの周方向に沿って形成される環状部分を有し、環状部分が、シリンダ壁面の一部として、シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置されるシリンダライナの壁面とシリンダブロックの上面との間に形成される耐腐食性壁面を有することを特徴とする。スペーサが設置されるシリンダブロックは、シリンダブロックの上面から間隔を設けて設置される耐腐食性の壁面を有するシリンダライナを備え、スペーサを設置するため、スペーサの形状に合わせてシリンダブロックの上面に凹部が形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アルコール混合燃料使用時にも、アルコールによるシリンダブロックの腐食がなく、エンジンの信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるエンジンについて説明する。
【００１６】
図１は、第１の実施形態であるエンジンのシリンダブロックおよびシリンダヘッドの一部を概略的に示した平面図である。図２は、上面から見たヘッドガスケット、側面から見たヘッドガスケット、および下面から見たヘッドガスケットを示した図ある。
【００１７】
第１の実施形態であるエンジンは、エタノール混合ガソリンなどアルコール混合燃料を使用可能な火花点火式の直列多気筒エンジンであり、例えばＦＦＶといった自動車に搭載される。図１には、エンジンを構成するアルミ合金製のシリンダブロック１０が図示されており、一方向に沿って複数のシリンダボア２０が形成されている。シリンダボア２０内には、シリンダライナ（ここでは、図示せず）が鋳込み方式によって挿入されており、また、シリンダブロック１０の内部には、シリンダボア２０の周囲に沿ってウォータジャケット（図示せず）が形成されている。
【００１８】
図２に示すヘッドガスケット３０には、シリンダボア２０の径Ｌおよび位置に合わせて複数の燃焼ガスシール穴３２が形成されており、また、ボルトを挿通するための複数の固定穴３４が周囲に形成されている。固定穴３４の位置は、シリンダブロック１０に形成される複数の固定穴１４（図１参照）の位置に合わせて形成されている。
【００１９】
ヘッドガスケット３０のプレート状本体３０Ｂには、燃焼ガスシール穴３４に沿って環状の延出部３６が形成されており（図２（ｂ）参照）、本体３０Ｂの下面３０Ｄから所定の長さｈだけ延びている。また、延出部３６は、所定の厚さｔを有する。一方、図１に示すように、シリンダブロック１０のアッパーデッキ１０Ａ（シリンダブロック上面）には、延出部３６と嵌合するための溝１０Ｇがシリンダボア２０の周囲に形成されている。ヘッドガスケット３０は、スチールなどの耐腐食性をもつ素材によって構成されており、延出部３６は、ガスケット本体３０Ｂと一体的に形成されている。
【００２０】
エンジンの組立時において、ヘッドガスケット３０がシリンダブロック１０のアッパーデッキ１０Ａに設置され、その上から図１に示すシリンダヘッド１２がシリンダボア２０の軸Ｕに対して同軸的に装着される。ヘッドガスケット３０の固定穴３４およびシリンダブロック１０の固定穴１４にシリンダヘッド１２の側からボルトが挿通され、ボルトが締め付けられることによってシリンダヘッド１２がシリンダブロック１０に固定される。
【００２１】
ヘッドガスケット３０には、冷却水、エンジンオイル用の穴（図示せず）が形成されており、シリンダブロック１０のアッパーデッキ１０Ａ、シリンダヘッド１４の下面にも、冷却水、エンジンオイル用の穴（図示せず）が形成されている。エンジンの動作中、冷却水、エンジンオイルがそれぞれヘッドガスケット３０の冷却水、エンジンオイル用の穴を通って流れる。一方、ヘッドガスケット３０は、燃焼ガスとともに冷却水、エンジンオイルを漏れないように密封する。
【００２２】
図３は、シリンダブロック１０、ヘッドガスケット３０、シリンダヘッド１２を装着して組み立てたエンジンの一部断面図であって、図１、２に示すラインIII−IIIに沿った断面図である。
【００２３】
シリンダブロック１０のシリンダボア２０各々には、ピストン１６が収納されており、ピストン１６はコンロッド（図示せず）を介してクランクシャフト（図示せず）に接続されている。ピストン１６の周囲には所定間隔で３本の溝１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが形成され、コンプレッションリング１７Ａ、１７Ｂ、およびオイルリング１７Ｃが、それぞれ溝１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃに嵌められる。
【００２４】
シリンダライナ２１は、シリンダ壁面を構成するライナ内面２１Ｓを有し、ライナ内面２１Ｓは、鉄などの耐摩耗性、耐腐食性の素材によって構成されている。シリンダライナ２１は、シリンダブロックの剛性確保などの理由により、アッパーデッキ１０Ａよりもシリンダボア２０の奥側、すなわちアッパーデッキ１０Ａから離れた位置に装着されている。ここでは、シリンダボア２０の軸Ｕに沿って距離ｈだけブロック内部に位置する。シリンダブロック１０に形成された溝１０Ｇはシリンダライナ２１の端面までの深さをもつ。また、シリンダライナ２１の位置は、ピストン１６のストローク範囲に従う。ピストンの往復運動中、コンプレッションリング１７Ａ、１７Ｂ、およびオイルリング１７Ｃの表面は、ライナ内面２１Ｓとだけ摺動する。図３の左側に示すピストン１６の位置は、上死点付近を表す。
【００２５】
ヘッドガスケット３０の延出部３６の側面３６Ｓは、シリンダライナ２１の端部からアッパーデッキ１０Ａまでの間に渡ってシリンダ壁面を構成する。そして、側面３６Ｓを含むヘッドガスケット３０の側面３０Ｓは、シリンダヘッド１２の燃焼室内面１２Ｓまで繋がる。すなわち、シリンダライナ２１のライナ内面２１Ｓ、ヘッドガスケット３０の側面３０Ｓがシリンダヘッド１２と繋がり、燃焼室１８のシリンダ壁面を構成する。ただしここでは、ピストン１６が上死点位置にあるときのピストンヘッドから上に形成される内部空間だけでなく、燃焼が生じる内部空間も燃焼室と表す。
【００２６】
このように第１の実施形態によれば、延出部３６を備えたヘッドガスケット３０をシリンダブロック１０へ装着することにより、シリンダライナ２１からアッパーデッキ１０Ａまでのシリンダ壁面が延出部３６の壁面３６Ｓによって構成される。アルコール混合燃料が使用された場合、燃焼ガスには水蒸気、ギ酸、未燃焼のアルコール蒸気が含まれており、エンジン停止などによって燃焼室１８が冷えると、腐食性の高いギ酸溶液が凝縮、生成される。しかしながら、シリンダブロック１０の表面は燃焼室１８に対して露出しておらず、延出部３６を含むヘッドガスケット３０の側面３０Ｓは、耐腐食性をもつ。そのため、ギ酸によって腐食劣化が生じず、エンジンの剛性が維持される。
【００２７】
また、延出部３６を設けたヘッドガスケット３０を構成することにより、ヘッドガスケット３０とは異なる部材を別途設ける必要なく、エンジンを組み立てることができる。さらに、延出部３６が溝１０Ｇに嵌る構成であるため、ヘッドガスケットの組み付けが容易となり、ヘッドガスケット３０の剛性が向上する。
【００２８】
次に、図４〜図６を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、ヘッドガスケットとシリンダブロックとの間にスペーサが設けられる。それ以外の構成については、実質的に第１の実施形態と同じである。
【００２９】
図４は、スペーサを上から見た平面図である。図５は、第２の実施形態におけるヘッドガスケットとスペーサの側面図である。
【００３０】
スペーサ５０は、一方向に沿って並んだ複数のシリンダボア２０を囲むように、複数の環状部分５０Ｒが連なって形成されており、シリンダボア間には、隣接する環状部分５０Ｒを繋ぐ接続部５２が設けられている。環状部分５０Ｒのサイズは、各シリンダボア２０のサイズに合わせて定められており、所定の厚さｔｎを有する。また、環状部分５０Ｒ各々には、シリンダブロック１０への装着、組み付けを容易にするため、フランジ部５６が環状部分５０Ｒに沿って形成されている。スペーサ５０は、例えばスチールなど耐腐食性をもつ素材によって成形されている。
【００３１】
接続部５２には、冷却水の流れる冷却水通路６０が形成されており、冷却水通路６０はシリンダボア２０の周囲に形成されたウォータジャケットと連通する。また、接続部５２の表面中央付近に形成された穴６０Ｒを通じて、シリンダヘッド１２の冷却水通路と連通する。接続部５２の両端部５２Ａ，５２Ｂには、凹部５２Ｋが形成されており（図５参照）、隣接する環状部分は両端部５２Ａ，５２Ｂによって一体的に繋がり、また、凹部５２Ｋを通って冷却水通路６０を通った冷却水がウォータジャケットへ流れる。
【００３２】
第２の実施形態におけるヘッドガスケット３０’は、全体的に平らな下面３０’Ｄを有し、燃焼ガスシール穴３２’が形成されている。また、スペーサ５０の穴６０Ｒの位置に合わせて冷却水用のシール穴（図示せず）が形成されている。エンジン組立時において、シリンダブロック１０にスペーサ５０が装着され、その後、ヘッドガスケット３０’がスペーサ５０の上に装着される。そして、シリンダヘッド１２がヘッドガスケット３０’の上に装着される。
【００３３】
図６は、シリンダブロック１０、ヘッドガスケット３０’、スペーサ５０、シリンダヘッド１２を装着して組み立てたエンジンの一部断面図であって、ラインVI−VI（図４参照）に沿った断面図である。
【００３４】
シリンダブロック１０のシリンダボア間には、スペーサ５０を装着するための平坦な溝１０’Ｇがアッパーデッキ１０Ａから距離ｈだけ離れて形成されており、シリンダライナ２１’の端面には、スペーサ５０のフランジ部５６と係合する凹部２１’Ａがシリンダボア２０の周方向に沿って形成されている。冷却水通路６０の空間は、シリンダブロック１０の溝１０’Ｇ、ヘッドガスケット３０’、および隣接する環状部分５０Ｒによって形成され、所定の間隔Ｉをもつ。言い換えれば、所定の間隔Ｉが設けられるように環状部分５０Ｒが形成されている。
【００３５】
スペーサ５０の側面５０Ｓおよびヘッドガスケット３０’の側面３０’Ｓは、燃焼室１８の壁面を構成し、側面３０’Ｓおよび側面５０Ｓは耐腐食性をもつ。このように第２の実施形態によれば、シリンダブロック１０は燃焼室１８に対して露出しないため、シリンダブロックのアルコール混合燃料使用による腐食が生じない。
【００３６】
また、スペーサ５０の構成によって冷却水通路６０を形成することができるため、シリンダボア間が短い距離であるためにドリル加工などによって冷却水通路を作ることが困難であっても、スペーサの設置によって冷却水通路６０が形成され、シリンダボア間の冷却が可能となる。したがって、シリンダの並ぶ方向に沿ったエンジンの長さを短くすることが可能となる。
【００３７】
ヘッドガスケット、スペーサの素材については、耐腐食性をもつ範囲で任意に選択可能である。また、シリンダ壁面、燃焼室を形成する側面の部分だけコーティングなどによって耐腐食性を備えるように構成してもよい。また、ヘッドガスケット、スペーサの形状は、第１、第２の実施形態以外の形状で構成してもよく、シリンダ壁面、燃焼室を形成する側面の部分を備える限り任意の形状に設定可能である。例えば、ヘッドガスケットを３層のスチール板で形成し、延出部を一層のスチール板、あるいは金属と非金属の複合材料によって形成してもよい。シリンダブロックのアッパーデッキには、その形状に合わせて凹部を形成すればよい。
【００３８】
シリンダライナは圧入式など他の方法によって装着してもよく、あるいは、シリンダボア面にコーティング材料を溶射して形成される層を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１の実施形態であるエンジンのシリンダブロックおよびシリンダヘッドの一部を概略的に示した平面図である。
【図２】上面から見たヘッドガスケット、側面から見たヘッドガスケット、および下面から見たヘッドガスケットを示した図ある。
【図３】シリンダブロック、ヘッドガスケット、シリンダヘッドを装着して組み立てたエンジンの一部断面図であって、図１、２に示すラインIII−IIIに沿った断面図である。
【図４】第２の実施形態におけるスペーサを上から見た平面図である。
【図５】第２の実施形態におけるヘッドガスケットとスペーサの側面図である。
【図６】シリンダブロック、ヘッドガスケット、スペーサ、シリンダヘッドを装着して組み立てたエンジンの一部断面図であって、図４に示すラインVI−VIに沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  シリンダブロック
１０Ａ  アッパーデッキ（シリンダブロック上面）
１０Ｇ、１０’Ｇ  溝（凹部）
１２  シリンダヘッド
１６  ピストン
１８  燃焼室
２０  シリンダボア
２１、２１’  シリンダライナ
２１’Ａ  係合部
２１Ｓ、２１’Ｓ  ライナ内面（第１の壁面、耐腐食性の壁面）
３０、３０’  ヘッドガスケット
３０Ｂ  ガスケット本体
３０Ｄ、３０’Ｄ  ガスケット下面
３２  燃焼ガスシール穴
３６  延出部
３６Ｓ  壁面（第２の壁面、耐腐食性壁面）
５０  スペーサ
５０Ｒ  環状部分
５０Ｓ  壁面（第２の壁面、耐腐食性壁面）
５２  接続部
５６  フランジ部
６０  冷却水通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008232068.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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