(57)【要約】【課題】可変容量型斜板式圧縮機において、斜板の振動による騒音を効果的に低減させる。【解決手段】駆動軸７と、駆動軸７の回転に同期するスラストフランジ１７と、スラストフランジ１７に連結機構を介して傾斜角度が変位可能に連結され、一体をなすヒンジ部２０ａを介して駆動軸７に対して摺動可能に外嵌された斜板２０と、シリンダボアに摺動可能に収容されたピストン１６とを有し、斜板２０の揺動運動をピストン１６の往復運動に変換し、クランク室６の圧力を制御することで斜板２０の傾斜角度を変化させ、ピストンストロークを可変させるようにしている圧縮機において、ピストンストロークが小さくなる方向に向かって駆動軸７とヒンジ部２０ａとの間のクリアランスを小さくするように変化させる。駆動軸７と斜板２０との間にヒンジボールが介在される圧縮機においては、斜板２０の傾斜角度が最小となる場合にヒンジボールと斜板とを圧接させる手段を設ける。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、前記クランク室に配されて前記駆動軸の回転に同期して回転する動力伝達部材と、前記動力伝達部材に連結機構を介して前記駆動軸と垂直な面に対する傾斜角度が変位可能に連結され、一体をなすヒンジ部を介して前記駆動軸に対して摺動可能に外嵌された斜板と、前記ハウジングに設けたシリンダボアに摺動可能に収容されたピストンとを有し、前記斜板の揺動運動を前記ピストンの往復運動に変換し、前記クランク室の圧力を変化させることで前記斜板の傾斜角度を変化させてピストンストロークを変化させるようにしている可変容量型斜板式圧縮機において、
前記ピストンストロークが小さくなる方向に向って前記駆動軸と前記ヒンジ部との間のクリアランスを小さくするように変化させるクリアランス調整手段を設けたことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項２】
前記クリアランス調整手段は、前記駆動軸の前記ヒンジ部が摺動する範囲の全域に亘って、前記ピストンのストローク量が小さくなるにつれて前記駆動軸の外径を徐々に大きくすることで構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項３】
前記クリアランス調整手段は、前記駆動軸の前記ヒンジ部が摺動する範囲の一部を、ピストンストロークが小さくなるにつれて前記駆動軸の外径を徐々に大きくすることで構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項４】
クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、前記クランク室に配されて前記駆動軸の回転に同期して回転する動力伝達部材と、前記駆動軸に対して摺動可能に外嵌されたヒンジボールと、前記動力伝達部材に連結機構を介して前記駆動軸と垂直な面に対する傾斜角度が変位可能に連結され、前記ヒンジボールに摺動可能に外嵌された斜板と、前記ハウジングに設けたシリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、前記ヒンジボールと前記動力伝達部材との間に前記ピストンのストロークをデストロークさせる方向に付勢力を与える付勢手段とを有し、前記斜板の揺動運動を前記ピストンの往復運動に変換し、前記クランク室の圧力を変化させることで前記斜板の傾斜角度を変化させて前記ピストンのストローク量を変化させるようにしている可変容量型斜板式圧縮機において、
前記斜板の傾斜角度が最小となる場合に前記ヒンジボールと前記斜板とを圧接させる制振手段を設けたことを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項５】
前記付勢手段による付勢力は、前記ヒンジボールに与えられ、前記制振手段は、前記斜板の傾斜角度が最小となった場合に、前記斜板を当接部材に当接させて位置決めすることで前記斜板と前記ヒンジボールとの圧接状態を形成するものであることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【請求項６】
前記付勢手段による付勢力は、前記斜板に与えられ、前記制振手段は、前記斜板の傾斜角度が最小となった場合に、前記斜板を前記ヒンジボールに当接させて位置決めすることで前記斜板と前記ヒンジボールとの圧接状態を形成するものであることを特徴とする容量可変型斜板式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、車両用空調装置などに用いられる容量可変型斜板式圧縮機に関し、特に、斜板とこの斜板を回転自在に支持する部材との間のクリアランスを調節可能とした圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、ハウジングに設けられたシリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、クランク室に配されて駆動軸の回転に同期して回転する動力伝達部材と、動力伝達部材に連結機構を介して傾斜角度が変位可能に連結された斜板とを備え、この斜板の揺動運動をピストンの往復運動に変換するように構成された可変容量型斜板式圧縮機にあっては、斜板をその内縁に一体に設けたヒンジ部を介して直接駆動軸に摺動可能に外装し、クランク室の圧力によって斜板の傾斜角度を制御するものや、斜板と駆動軸との間に駆動軸に対して摺動可能に外嵌されたヒンジボールを介在させ、斜板の傾斜角度をこのヒンジボールを介して行うものなどが知られている。
【０００３】
ところで、圧縮機の吐出容量は、斜板が駆動軸に直接外装される圧縮機であれば、上述した斜板を、駆動軸上を摺動させると共に傾斜角度を変化させて調節されるので、このような斜板の動きを確保するために斜板と駆動軸との間にある程度のクリアランスを持たせてあるが、斜板の傾斜角度（駆動軸と垂直となる面に対する角度）が大きくなれば、このようなクリアランスを予め設けておいても、ピストンから作用する圧縮荷重により駆動軸の径方向の荷重成分が大きくなるので、斜板は駆動軸に押し付けられ、当接され続けることになる。このため、駆動軸の径方向に外部から振動が加わった場合でも、斜板と駆動軸とのがたつきは発生せず、騒音などの問題は生じない。
【０００４】
しかしながら、斜板の傾斜角度（駆動軸と垂直となる面に対する角度）が減少し、ピストンストロークが小さくなると、ピストンから作用する圧縮荷重の駆動軸の径方向成分が小さく、又は、無くなるので、斜板を駆動軸に押し付ける付勢力がなくなり、駆動軸の径方向に外部から振動が加わった場合には、斜板と駆動軸とのがたつきが生じて騒音等を生じる不都合がある。
【０００５】
このため、従来においては、駆動軸に嵌装された斜板と駆動軸との間にテーパ面を有する座金によって構成された調芯部材を介在させ、この調芯部材によって斜板を調芯し、斜板と駆動軸との間のクリアランスを吸収することで、騒音などを防止する構成が考えられている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３２６３０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成においては、斜板と座金のテーパ面の接触部は斜板の傾動に伴って変位するので、接触部分の摩擦抵抗により、斜板の傾角変位が阻害される不都合が生じる。
【０００８】
また、座金が挿入されたことにより、斜板の傾斜角度を減少させる傾角減少バネ（デストローキングスプリング）の構成が困難になり、軸長が長くなったり、部品構成が複雑化する不都合があった。
【０００９】
そして、以上のような不都合は、斜板と駆動軸との間に駆動軸に摺動可能に外嵌されたヒンジボールを介在させ、斜板をこのヒンジボールに摺動可能に嵌装させる構成においても同様に生じる。
【００１０】
そこで、この発明においては、上述した不都合を解消し、斜板の振動による騒音を効果的に低減することが可能な可変容量型斜板式圧縮機を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明にかかる可変容量型斜板式圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、前記クランク室に配されて前記駆動軸の回転に同期して回転する動力伝達部材と、前記動力伝達部材に連結機構を介して前記駆動軸と垂直な面に対する傾斜角度が変位可能に連結され、一体をなすヒンジ部を介して前記駆動軸に対して摺動可能に外嵌された斜板と、前記ハウジングに設けたシリンダボアに摺動可能に収容されたピストンとを有し、前記斜板の揺動運動を前記ピストンの往復運動に変換し、前記クランク室の圧力を変化させることで前記斜板の傾斜角度を変化させてピストンストロークを変化させるようにしている構成において、前記ピストンストロークが小さくなる方向に向かって前記駆動軸と前記ヒンジ部との間のクリアランスを小さくするように変化させるクリアランス調整手段を設けたことを特徴としている（請求項１）。
【００１２】
したがって、ピストンがデストロークして圧縮動作をしていない場合や吐出容量が小さくなると、駆動軸と垂直な面に対する斜板の傾斜角度が小さくなるが、このような場合には、クリアランス調整手段により駆動軸と斜板のヒンジ部との間のクリアランスが小さくなるので、駆動軸と垂直方向に外部から振動が加わった場合でも駆動軸と斜板との振動を低減又は無くすことが可能となる。
【００１３】
ここで、クリアランス調整手段は、駆動軸のヒンジ部が摺動する範囲の全域に亘って、ピストンストロークが小さくなる方向へ変化するにつれて駆動軸の外径を徐々に大きくするものや、駆動軸のヒンジ部が摺動する範囲の一部を、ピストンストロークが小さくなる方向へ変化するにつれて駆動軸の外径を徐々に大きくするものであってもよい（請求項２，３）。
【００１４】
また、この発明にかかる可変容量型斜板式圧縮機は、クランク室を貫通してハウジングに回転自在に支持された駆動軸と、前記クランク室に配されて前記駆動軸の回転に同期して回転する動力伝達部材と、前記駆動軸に対して摺動可能に外嵌されたヒンジボールと、前記動力伝達部材に連結機構を介して前記駆動軸と垂直な面に対する傾斜角度が変位可能に連結され、前記ヒンジボールに摺動可能に外嵌された斜板と、前記ハウジングに設けたシリンダボアに摺動可能に収容されたピストンと、前記ヒンジボールと前記動力伝達部材との間に前記ピストンのストロークをデストロークさせる方向に付勢力を与える付勢手段とを有し、前記斜板の揺動運動を前記ピストンの往復運動に変換し、前記クランク室の圧力を変化させることで前記斜板の傾斜角度を変化させて前記ピストンのストローク量を変化させるようにしている構成において、前記斜板の傾斜角度が最小となる場合に前記ヒンジボールと前記斜板とを圧接させる制振手段を設けるようにしてもよい（請求項４）。
【００１５】
このような構成においても、ピストンがデストロークして圧縮動作をしていない場合や吐出容量が小さくなると、駆動軸と垂直な面に対する斜板の傾斜角度が小さくなるが、このような場合には、制振手段により斜板とヒンジボールとが圧接されるので、駆動軸と垂直方向の外部から振動が加わった場合でも駆動軸と斜板との振動を低減又は無くすことが可能となる。
【００１６】
ここで、制振手段は、付勢手段による付勢力をヒンジボールに与える場合には、斜板の傾斜角度が最小となった場合に、斜板を当接部材に当接させて位置決めすることで斜板とヒンジボールとの圧接状態を形成するものであっても（請求項５）、付勢手段による付勢力を斜板に与える場合には、斜板の傾斜角度が最小となった場合に、斜板をヒンジボールに当接させて位置決めすることで斜板とヒンジボールとの圧接状態を形成するものであってもよい（請求項６）。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。図１において、圧縮機の一例として冷凍サイクルに用いられる可変容量型斜板式圧縮機が示されている。この圧縮機は、シリンダブロック１と、このシリンダブロック１のリア側（図中、右側）にバルブプレート２を介して組み付けられたリアヘッド３と、シリンダブロック１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド４とを有して構成されている。これらフロントヘッド４、シリンダブロック１、バルブプレート２、及び、リアヘッド３は、締結ボルト５により軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。
【００１８】
フロントヘッド４とシリンダブロック１とによって画設されるクランク室６には、一端がフロントヘッド４から突出する駆動軸７が収容されている。この駆動軸７のフロントヘッド４から突出した部分には、車両のエンジンにベルトを介して連結される図示しない駆動プーリが固定される。また、この駆動軸７の一端側は、フロントヘッド４との間に設けられた軸封部材１０を介してフロントヘッド４との間が気密よく封じられている。そして、駆動軸７の一端側は、フロントヘッド４の軸封部材１０よりもクランク室側に収容されたラジアル軸受１１にて回転自在に支持され、駆動軸７の他端側は、シリンダブロック１に収容されたラジアル軸受１２にて回転自在に支持されている。
【００１９】
シリンダブロック１には、前記ラジアル軸受１２が収容される支持孔１３と、この支持孔１３を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア１５とが形成されており、それぞれのシリンダボア１５には、片頭ピストン１６が往復摺動可能に挿入されている。この片頭ピストン１６は、シリンダボア１５内に挿入される頭部１６ａと、クランク室６に突出する係合部１６ｂとを軸方向に接合して中空に形成されている。
【００２０】
前記駆動軸７には、クランク室６内において、該駆動軸７と一体に回転するスラストフランジ１７が固定されている。このスラストフランジ１７は、駆動軸７に対して略垂直に形成されたフロントヘッド４の内壁面に対してスラスト軸受１８を介して回転自在に支持されている。そして、このスラストフランジ１７は、リンク部材１９を介して斜板２０が連結されている。
【００２１】
斜板２０は、駆動軸７に摺動可能に外嵌されているもので、中央に駆動軸７を挿通させる通孔２１が形成され、この通孔２１の内周面には、駆動軸７の周面に摺接し、駆動軸７と垂直をなす面に対する斜板２０の傾斜角度を連続的に変化させるヒンジ部２０ａが一体に形成されている。したがって、斜板２０は、ヒンジ部２０ａを中心に傾動し、また、ヒンジ部２０ａを介して駆動軸７上を摺動できるようになっている。そして、斜板２０は、リンク部材１９を介してスラストフランジ１７の回転に同期して一体に回転するようになっており、その周縁部分が前後に配された一対のシュー２２を介して片頭ピストン１６の係合部１６ｂに係留されている。
【００２２】
したがって、駆動軸７が回転すると、これに伴って斜板２０が回転し、この斜板２０の回転運動がシュー２２を介して片頭ピストン１６の往復直線運動に変換され、シリンダボア内の片頭ピストン１６とバルブプレート２との間に形成された圧縮室２３の容積が変更されるようになっている。
【００２３】
リアヘッド３には、吸入室２４とこの吸入室２４の周囲に連続的に形成された吐出室２５とが画成され、バルブプレート２には、吸入室２４と圧縮室２３とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔２６と、吐出室２５と圧縮室２３とを図示しない吐出弁を介して連通する吐出孔２７とが形成されている。また、リアヘッド３には、吐出室２５とクランク室６との連通状態を制御し、クランク室圧を制御する圧力制御弁３０が装着されており、この圧力制御弁３０によってクランク室圧を制御することで斜板２０の傾動角度が調節され、ピストンストロークが変化するようになっている。
【００２４】
また、前記斜板２０は、スラストフランジ１７との間にデストローキングスプリング３１が介装され、このデストローキングスプリング３１によってスラストフランジ１７から遠ざかる方向、即ち、傾斜角度（駆動軸７と垂直になる平面に対する角度）を小さくする方向に常時付勢されている。
【００２５】
したがって、圧力制御弁３０によりクランク室圧を減少させると、クランク室圧とピストン１６の背圧（圧縮室圧）との圧力差が大きくなり、デストローキングスプリング３１のばね力に抗して斜板２０がスラストフランジ１７に近づく方向へ摺動され、斜板２０の傾斜角度が大きくなり、ピストンストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。これに対し、圧力制御弁３０によりクランク室圧を増加させると、クランク室圧とピストン１６の背圧（圧縮室圧）との圧力差が小さくなり、デストローキングスプリング３１の付勢力により斜板２０がスラストフランジ１７から遠ざかる方向へ動かされ、斜板２０の傾斜角度が小さくなり、ピストンストロークが小さくなって吐出容量が小さくなる。
【００２６】
以上の構成において、斜板２０のヒンジ部２０ａが摺動する駆動軸７の部分（図２においてＬ１で示される駆動軸７と斜板２０との摺動領域）は、その全域に亘ってスラストフランジ１７から遠ざかるにつれて、即ち、ピストンストロークが小さくなるにつれて駆動軸７の外径が連続的に大きくなっており、この駆動軸７の外周面を円錐形状にしている。この円錐形状の部分により、スラストフランジ１７から遠ざかる方向、即ち、ピストンストロークが小さくなる方向に向かって駆動軸７とヒンジ部２０ａとの間のクリアランスを小さくするように変化させるクリアランス調整手段が構成されている。
【００２７】
このため、斜板２０の傾斜角度が小さくなって斜板２０のヒンジ部２０ａがスラストフランジ１７から遠ざかると、ピストン１６から作用する圧縮荷重の径方向成分が小さくなってくるが、斜板２０の傾斜角度が小さくほど駆動軸７とヒンジ部２０ａとの間のクリアランスが小さくなるので、駆動軸７に対して外部から垂直方向の振動が加わった場合でも駆動軸７と斜板２０とのがたつきを低減又は無くすことができ、がたつきに起因して発生する騒音等を低減することが可能となる。
【００２８】
尚、上述した構成においては、クリアランス調整手段を、斜板２０のヒンジ部２０ａが摺動する部分の全域に亘って駆動軸７の外径を連続的に大きくすることで構成するようにしたが、図３に示されるように、ヒンジ部が摺動する駆動軸７の範囲の一部（図３においてＬ２で示される駆動軸７と斜板２０との摺動領域）を、ピストンストロークが小さくなるにつれて駆動軸の外径を徐々に大きくして構成するようにしてもよい。
【００２９】
図４及び図５に可変容量型斜板式圧縮機の他の構成例が示されている。この圧縮機は、斜板２０が直接駆動軸上を摺動するのではなく、駆動軸７に対して摺動可能にヒンジボール３３が外嵌され、スラストフランジ１７に連結機構１９を介して連結された斜板２０をヒンジボール３３に摺動可能に外嵌した構成となっている。即ち、斜板２０は、その中央に駆動軸７を挿通させる通孔２１が形成され、この通孔２１の内周面には、ヒンジボールを収容する球面状のヒンジボールポケット２０ｂが形成され、斜板２０をヒンジボール３３を中心に傾動させることができるようになっている。そして、ヒンジボール３３とスラストフランジ１７との間にデストローキングスプリング３１が配設され、このデストローキングスプリング３１によりヒンジボール３３をスラストフランジ１７から遠ざかる方向、即ち、斜板２０の傾斜角度を小さくする方向に常時付勢するようにしている。
【００３０】
また、斜板２０のシリンダブロック側の端面には、通孔２１の周縁をシリンダブロック側へ突出する突起２０ｃが形成され、駆動軸７の周囲には、斜板２０の傾斜角度が最小となった場合に、突起２０ｃが当接して斜板２０を位置決めする当接部材３４が外装されている。尚、その他の構成については、前記構成例と同様であるので、同一箇所に同一番号を付して説明を省略する。
【００３１】
したがって、斜板２０が突起２０ｃを介して当接部材３４に当接されて位置決めされた状態にあっては、デストローキングスプリング３１によって付勢されたヒンジボール３３が斜板２０のヒンジボールポケット２０ｂのシリンダブロック側の端部（図５の破線円で示す位置）に圧接され、斜板２０とヒンジボール３３との圧接状態が形成される。
【００３２】
このため、斜板２０の傾斜角度が小さくなると、ピストン１６から作用する圧縮荷重の径方向成分が小さくなるが、このような場合には、斜板２０とヒンジボール３３との圧接状態がヒンジボール３３のシリンダブロック側の端部で形成されるので、駆動軸７と垂直方向の振動が外部から加わった場合でも駆動軸７と斜板２０とのがたつきを低減又は無くすことができ、がたつきに起因して生じる騒音等を低減することが可能となる。
【００３３】
以上の構成においては、デストローキングスプリング３１の付勢力をヒンジボール３３で受けて、当接部材３４に当接した斜板２０をこのヒンジボール３３によって押圧する構成であったが、図６及び図７に示されるように、押圧部材３５をヒンジボール３３のスラストフランジ側において斜板２０に当接するように配置し、押圧部材３５とスラストフランジ１７との間に介装されたデストローキングスプリング３１の付勢力を押圧部材３５を介して斜板２０で受けとめ、この斜板２０によってヒンジボール３３を押圧し、斜板２０の傾斜角度が最小となった場合に、斜板２０とヒンジボール３３とをヒンジボールポケット２０ｂのスラストフランジ側の端部（図７の破線円で示す位置）で圧接するようにしてもよい。
【００３４】
したがって、斜板の傾斜角度が小さくなると、ピストン１６から作用する圧縮荷重の径方向成分が小さくなるが、このような場合には、斜板とヒンジボール３３との圧接状態がヒンジボール３３のスラストフランジ側の端部に形成されるので、駆動軸７と垂直方向の振動が外部から加わった場合であっても駆動軸７と斜板２０とのがたつきを低減又は無くすことが可能となり、がたつきに起因して生じる騒音等を低減することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、ピストンストロークが小さくなる方向に向かって駆動軸とヒンジ部との間のクリアランスを小さくするように変化させるクリアランス調整手段を設けたので、ピストンがデストロークして圧縮動作をしていない場合や吐出容量が小さくなるような場合でも、クリアランス調整手段により駆動軸と斜板のヒンジ部との摺接部分でのクリアランスを小さくすることが可能となり、駆動軸と垂直方向に外部から振動が加わった場合でも駆動軸と斜板との振動を低減又は無くすことができ、振動による騒音を効果的に低減させることが可能となる。
【００３６】
また、駆動軸にヒンジボールを介して斜板が設けられる構成においては、斜板の傾斜角度が最小となる場合にヒンジボールと斜板とを圧接させる制振手段を設けたので、ピストンがデストロークして圧縮動作をしていない場合や吐出容量が小さくなるような場合でも、ヒンジボールと斜板との圧接状態が維持されるので、駆動軸と垂直方向に外部から振動が加わった場合でも駆動軸と斜板との振動を低減又は無くすことが可能となり、振動による騒音を効果的に低減させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機の構成例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１で示す圧縮機の駆動軸と斜板との摺動部分の構成例を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、図１で示す圧縮機の駆動軸と斜板との摺動部分の他の構成例を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機の他の構成例を示す断面図である。
【図５】図５は、図４で示す圧縮機のヒンジボールや斜板の周辺を示す拡大断面図である。
【図６】図６は、本発明に係る可変容量型斜板式圧縮機のさらに他の構成例を示す断面図である。
【図７】図７は、図６で示す圧縮機のヒンジボールや斜板の周辺を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダブロック
２  バルブプレート
３  リアヘッド
４  フロントヘッド
６  クランク室
７  駆動軸
１５  シリンダボア
１６  ピストン
１７  スラストフランジ
２０  斜板
２０ａ  ヒンジ部
３３  ヒンジボール
３４  当接部材
３５  押圧部材
【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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