(57)【要約】【課題】より簡易な構成で摺動面に対する潤滑油の安定した供給を可能とするカムシャフトを提供する。【解決手段】潤滑油通路１２の内周面に突出する突起部１４をカムシャフト１０と一体に形成し、その突起部１４の頂部に同潤滑油通路１２に対する油孔１３の開口を設けることで、潤滑油通路１２の内周面に堆積するスラッジの油孔１３への侵入を抑制する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの内部に設けられた潤滑油通路を流通する潤滑油をカムの周面に穿設された油孔から流出させて摺動面の潤滑を行うカムシャフトにおいて、
前記油孔の前記潤滑油通路に対する開口が、前記シャフトと一体形成されて前記潤滑油通路の内周面に突出する突起部の頂部に設けられてなる
ことを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
前記突起部が、略球面状の形状を有して形成されてなる請求項１に記載のカムシャフト。
【請求項３】
前記突起部が、前記頂部を頂点として前記潤滑油通路の内周面側に徐々に拡径された略円錐もしくは多角錐形状を有して形成されてなる請求項１に記載のカムシャフト。
【請求項４】
前記突起部は、その頂部が前記潤滑油通路の軸心近傍まで延設されてなる
請求項１〜３のいずれかに記載のカムシャフト。
【請求項５】
前記油孔は、前記カムの周面のうちのベース円部に設けられてなる
請求項１〜４のいずれかに記載のカムシャフト。
【請求項６】
前記カムは、内燃機関の機関バルブを開閉駆動するためのローラーロッカーアームを揺動駆動するものである
請求項１〜５のいずれかに記載のカムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内燃機関の動弁系に用いられるカムシャフトに関し、特にそれら動弁系を潤滑するための潤滑油をシャフト内部からカム周面に穿設された油孔を介して供給するカムシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関にあっては周知のように、出力軸であるクランクシャフトの回転に基づいて吸気・排気バルブ（機関バルブ）を開閉駆動するカムシャフトが設けられている。こうしたカムシャフトにあって、カムが摺動するカム摺動面には通常、それらバルブの開閉が円滑に行われるように、潤滑油が供給されている。そして、こうした潤滑油を供給する方法としては、カムシャフトの内部に設けられた潤滑油通路から、カムのベース円に設けられた油孔を介して、カム摺動面に潤滑油を供給するベース円給油が知られている。特に、ロッカーアームとカムとの間にローラーを介在させるようなローラーロッカーアーム式の動弁系では、そのローラーの軸受けにも潤滑油を供給する必要があることから、こうしたベース円給油が広く行われている。図６にこうしたローラーロッカーアーム式の動弁系について、その一例を示す。
【０００３】
ローラーロッカーアーム式の動弁系は通常、同図６に示されるように、図中上下方向に往復移動可能に支持されたバルブ１が、バルブスプリング２によって常に図中上方向に付勢されている。そして、そのバルブ１（正確にはバルブステム）の先端にそれと対向するかたちでロッカーアーム３の先端が当接されるようになっている。なお、同図６では便宜上図示を割愛したが、このバルブ１は、機関燃焼室と吸気、もしくは排気ポートとの間に配設されて該ポートの開閉を行う機関バルブである。
【０００４】
一方、ロッカーアーム３は、その他端に設けられたアーム支持部４を支点に揺動可能となっている。そして同ロッカーアーム３には、このアーム支持部４と上記バルブ１に当接される先端部との間のアームなかほどに、カムシャフト２０に設けられたカム２１と摺動されるローラ５が回転可能に軸支されている。
【０００５】
他方、上記カム２１は、カムシャフト２０の軸心を中心として形成された半円状のベース円部２１ａと、そのベース円部２１ａの端からカムシャフト２０と離間する方向に突き出すかたちで形成されたノーズ部２１ｂとを備えて構成されている。そのため、カム２１のベース円部２１ａがローラ５と摺動している間は、上記バルブスプリング２の付勢力によって、バルブ１は上記ポートを塞ぐ位置（図６に図示される位置）に保持されることとなる。その一方、ノーズ部２１ｂがローラ５と摺動している間は、その突き出し分だけロッカーアーム３が図中下方に揺動されるため、バルブスプリング２の付勢力に抗してバルブ１が図中下方向に移動される。すなわち、上記ポートが開放された状態となる。
【０００６】
さらに、図６に示すローラーロッカーアーム式の動弁系では、カムシャフト２０のシャフト部分が中空に形成されており、この中空部分が潤滑油通路２２となっている。この潤滑油通路２２内には、ポンプ（図示略）等の潤滑油供給系から潤滑油が供給され、潤滑油が流通されるようになっている。そしてこの潤滑油の一部は、カム２１のベース円部２１ａに設けられている油孔（図６では図示略）を介して摺動面に流出されて、カム２１が摺動するカム摺動面及び上記ローラ５とその支軸との摺動面を潤滑している。
【０００７】
ここで、上記カム２１のベース円部２１ａに設ける油孔の径が大きすぎると、潤滑油通路２２から上記摺動面に流れ出る潤滑油量が増大し、カムシャフト２０の先端側、あるいは更にその先の他部位へ潤滑油が行き渡らないようになってしまう。すなわち、それら潤滑油が行き渡らない部位での摩耗・焼付けを招く等の不具合が生じてしまう。また、そうした摩耗・焼付け等を抑制すべく、多量の潤滑油を供給することとすれば、自ずとポンプ容量の増大が必要となり、燃費の悪化を招くこととなる。
【０００８】
そこで従来は、図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図として例えば図７に示されるように、上記潤滑油通路２２を流れる潤滑油を摺動面に供給するための油孔２３の内部にプラグ（チップ）２４を挿入して、潤滑油の流出量を調整するようにしたカムシャフトなども提案されている（例えば、特許文献１参照）。ちなみにこのプラグ２４は、上記ベース円部２１ａの外周側に徐々に縮径された中空部を有する略円筒形の形状を有している。このためこうしたカムシャフトによれば、上記プラグ２４によっていわば絞り機構が形成されることとなり、油孔２３の径が大きく形成される場合であっても、好適な潤滑油量を確保することができるようになる。
【０００９】
ところで、こうした潤滑系にあっては一般に、潤滑油通路内を不溶性の分解生成物であるスラッジが流動することがある。そして、上記カムシャフトの内部に潤滑油通路が形成される場合、こうしたスラッジの多くは、該カムシャフトの回転に伴う遠心力によって、潤滑油通路の内周面に堆積されるようになる。このため、図７に例示したカムシャフト２０にあっては、こうしたスラッジＳＧが油孔２３に侵入してしまうこともあり、このスラッジＳＧの侵入によって油孔２３に詰まりが生じる可能性も高い。そして、油孔２３にこのような詰まりが生じる場合には、潤滑油の供給に支障を来たすようになる。
【００１０】
このため近年は、図７と同様、図６のＢ−Ｂ線に沿った断面として図８に示すように、先端に絞りの設けられた略円筒形のプラグ２５の絞りの部分が潤滑油通路２２に突出するように、同プラグ２５を油孔２３に装着したカムシャフトも提案され、実用されている。こうしたカムシャフトによれば、スラッジＳＧの堆積する潤滑油通路２２の内周面から油孔２３の開口が離間されて形成されるかたちとなるため、油孔２３へのスラッジＳＧの侵入を好適に抑制することができるようになる。
【００１１】
【特許文献１】
実開昭５８−１７３７０８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このように、潤滑油の流出量の調整を行うプラグ２５の先端（絞り部）を潤滑油通路２２内に突出させることによって、油孔２３内部へのスラッジの侵入は確かに抑制される。しかしながら、こうしたカムシャフトでは、通常のカムシャフトの製造工程に加え、プラグ２５を別途加工したり、プラグ２５を油孔２３に圧入するなどの工程が必要となる。このため、部品点数の増加も含め、カムシャフトとしての製造コストの高騰が無視できないものとなっている。
【００１３】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、より簡易な構成で摺動面に対する潤滑油の安定した供給を可能とするカムシャフトを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、シャフトの内部に設けられた潤滑油通路を流通する潤滑油をカムの周面に穿設された油孔から流出させて摺動面の潤滑を行うカムシャフトにおいて、前記油孔の前記潤滑油通路に対する開口が、前記シャフトと一体形成されて前記潤滑油通路の内周面に突出する突起部の頂部に設けられてなることを要旨とする。
【００１５】
上記構成によれば、潤滑油通路の内周面に突出する突起部の頂部に同潤滑油通路に対する油孔の開口が設けられるため、潤滑油通路内周面と油孔の開口とが突起部の高さに相当する分だけ離間されて形成されるようになる。そのため、上記潤滑油通路の内周面に堆積するスラッジの油孔への侵入が好適に抑制されることとなる。そして、このように油孔へのスラッジの侵入が抑制されることにより、摺動面に対しても安定した量の潤滑油が供給されるようになる。また、こうした突起部は、カムシャフトと一体に形成されることから、別途プラグ等を設けなくとも、油孔に対するスラッジの侵入を好適に防ぐことができる。従って、より簡易な構成で摺動面に供給する潤滑油量を確保することができる。しかも同構成の場合、プラグ等を設ける場合に比べて油孔の径そのものを小径とすることができるため、カム周面の該油孔が形成された部分が摺接される場合であれ、油孔摺接部（縁部）の摩耗等が最小限に抑制されるようにもなる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカムシャフトにおいて、前記突起部が、略球面状の形状を有して形成されてなるものとして同カムシャフトを構成する。
【００１７】
請求項２に記載のこうしたカムシャフトによれば、油孔の上記潤滑油通路に対する開口から同潤滑油通路の内周面に向けてなだらかな球面を有するかたちで突起部が形成される。こうした球面では、そもそもスラッジが付着しにくく、また仮に付着したとしても、カムシャフトの回転に伴う遠心力により、この付着したスラッジは潤滑油通路の内周面側にいわば強制移動されるようになる。そのため、潤滑油通路から油孔へのスラッジの侵入をより好適に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のカムシャフトにおいて、前記突起部が、前記頂部を頂点として前記潤滑油通路の内周面側に徐々に拡径された略円錐もしくは多角錐形状を有して形成されてなるものとして同カムシャフトを構成する。
【００１９】
請求項３に記載のこうしたカムシャフトによっても、上述と同様、突起部の側面はスラッジが付着しにくい形状となる。したがってこの場合も、潤滑油通路から油孔へのスラッジの侵入をより好適に抑制することができるようになる。
【００２０】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載のカムシャフトにおいて、前記突起部は、その頂部が前記潤滑油通路の軸心近傍まで延設されてなることとする。
【００２１】
上述のように、カムシャフトの回転に伴う遠心力により、スラッジは潤滑油通路の内周面に堆積されるようになる。したがって、油孔の上記潤滑油通路に対する開口が同潤滑油通路の軸心（カムシャフトの軸心）近傍に位置されるようにする請求項４に記載のこうした構造によれば、同油孔に対するスラッジの侵入抑制効果を更に向上させることができる。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のカムシャフトにおいて、前記油孔は、前記カムの周面のうちのベース円部に設けられてなることを要旨とする。
【００２３】
上記構成によれば、油孔が潤滑油通路に最も近いベース円部に位置することとなるため、油孔の長さを最短とすることができ、より安定した潤滑油の供給が可能となる。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載のカムシャフトにおいて、前記カムは、内燃機関の機関バルブを開閉駆動するためのローラーロッカーアームを揺動駆動するものであるとする。
【００２５】
ロッカーアームを構成するローラーでは、そのローラーの軸受けにも安定して潤滑油を供給する必要があるものの、こうした軸受けは通常、カム等の他の部材によって囲まれており、外部からの潤滑油の供給が困難となっている。そのため、こうしたローラーロッカーアーム式の動弁系を採用する内燃機関に上記各請求項に記載のカムシャフトを適用することで、こうした部位にも安定して潤滑油を供給することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるカムシャフトを具体化した一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
【００２７】
この実施の形態にかかるカムシャフトも、先の図６に例示したカムシャフトと同様、ローラが設けられたロッカーアームを介して吸気・排気バルブ（機関バルブ）を開閉するローラーロッカーアーム式の動弁系に採用されるものを想定している。
【００２８】
はじめに図１を参照して、こうしたローラーロッカーアーム式の動弁系の構造並びに動作を簡単に説明する。
同図１に示されるように、ローラーロッカーアーム式の動弁系は前述のように、図中上下方向に往復移動可能に支持されたバルブ１がバルブスプリング２によって常に図中上方向に付勢されている。そして、そのバルブ１（正確にはバルブステム）の先端にそれと対向するかたちでロッカーアーム３の先端が当接されるようになっている。なお、同図１においても便宜上図示を割愛したが、このバルブ１は、機関燃焼室と吸気、もしくは排気ポートとの間に配設されて該ポートの開閉を行う機関バルブである。
【００２９】
一方、ロッカーアーム３は、その他端に設けられたアーム支持部４を支点に揺動可能となっている。そして同ロッカーアーム３には、このアーム支持部４と上記バルブ１に当接される先端部との間のアームなかほどに、カムシャフト１０に設けられたカム１１と摺動されるローラ５が回転可能に軸支されている。
【００３０】
他方、上記カム１１は、カムシャフト１０の軸心を中心として形成された半円状のベース円部１１ａと、そのベース円部１１ａの端からカムシャフト１０と離間する方向に突き出すかたちで形成されたノーズ部１１ｂとを備えて構成されている。そのため、カム１１のベース円部１１ａがローラ５と摺動している間は、上記バルブスプリング２の付勢力によって、バルブ１は上記ポートを塞ぐ位置（図１に図示される位置）に保持されることとなる。その一方、ノーズ部１１ｂがローラ５と摺動している間は、その突き出し分だけロッカーアーム３が図中下方に揺動されるため、バルブスプリング２の付勢力に抗してバルブ１が図中下方向に移動される。すなわち、上記ポートが開放された状態となる。
【００３１】
さらに、カムシャフト１０においても、そのシャフト部分は中空に形成されており、この中空部分を潤滑油通路１２としている。この潤滑油通路１２内には、ポンプ（図示略）等の潤滑油供給系から潤滑油が供給され、潤滑油が流通されるようになっている。そして、この潤滑油の一部がカム１１のベース円部１１ａに設けられている油孔（図１では図示略）を介して摺動面に流出されて、カム１１が摺動するカム摺動面及び上記ローラ５とその支軸との摺動面を潤滑している。ちなみに、こうしたローラーロッカーアーム式の動弁系では、上記ローラ５とその軸受け（支軸）にも安定して潤滑油を供給する必要があるものの、この軸受けは通常、上記カム１１等の他の部材によって囲まれており、外部からの潤滑油の供給が困難となっている。この点、同実施の形態のカムシャフト１０のような潤滑構造を採用することで、上記軸受け等にも安定して潤滑油を供給することが可能となる。
【００３２】
次に、上記カム１１のベース円部１１ａに設けられる油孔の形状について、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である図２を参照して詳細に説明する。
同図２に示されるように、カムシャフト１０の内部には潤滑油が流通する潤滑油通路１２が設けられており、その潤滑油を摺動面に噴出すべくカム１１のベース円部１１ａには油孔１３が穿設されている。こうした油孔１３をベース円部１１ａに設けられることによって、油孔１３の長さが最短となり、摺動面に対する潤滑油の安定した供給が可能となる。
【００３３】
また、上記油孔１３が形成されたベース円部１１ａ近傍の潤滑油通路１２には、球面状の形状を有する突起部１４がカムシャフト１０と一体形成されている。この突起部１４は、潤滑油通路１２の軸心（カムシャフト１０の軸心）近傍にその頂部が位置するように延設され、その頂部に油孔１３の潤滑油通路１２に対する開口が形成されている。
【００３４】
前述したように、潤滑油通路１２には一般にスラッジＳＧが流動することがあり、こうしたスラッジＳＧの多くがカムシャフト１０の回転に伴う遠心力によって該潤滑油通路１２の内周面に堆積されている。この点、本実施の形態のカムシャフト１０では、油孔１３の潤滑油通路１２側の開口が、軸心近傍まで延設された上記突起部１４の頂部に形成されているため、スラッジＳＧが堆積する潤滑油通路１２の内周面と該油孔１３の開口は、この突起部１４の高さに相当する分だけ離間されている。しかも、突起部１４はその頂部から潤滑油通路１２の内周面に向けてなだらかな球面を有している。このため、該突起部１４には上記スラッジＳＧが付着しにくく、また仮にスラッジＳＧが付着したとしても、この付着したスラッジＳＧは、カムシャフト１０の回転に伴う遠心力により、その球面に沿って強制的に潤滑油通路１２の内周側に移動されるようになる。そのため、潤滑油通路１２から油孔１３へのスラッジＳＧの侵入は、好適に抑制されるようになる。
【００３５】
また、こうした突起部１４がカムシャフト１０と一体に形成されることから、前述したプラグ等を別途加工したり、該加工したプラグを油孔に圧入するなどの工程が不要となり、製造コストの高騰を抑えることもできる。しかも、同実施の形態のカムシャフトの場合、プラグ等を設ける場合に比べて油孔１３の径そのものを小径とすることができるため、カム周面の該油孔１３が形成された部分が上記ローラ５と摺接される場合であれ、油孔摺接部（油孔縁部）の摩耗等が最小限に抑制されるようにもなる。
【００３６】
なお、このようなカムシャフトは、例えば以下のような手順、すなわち、
（イ）カムシャフトの中空部分を形成する潤滑油通路１２及び該潤滑油通路１２に突出される突起部１４に対応した形状の中子を型等を用いて形成する。
（ロ）カム１１及びシャフト部分が一体形成されたカムシャフトの鋳型に上記中子を収めて溶湯を流し込む。
（ハ）カムシャフトを鋳型から取り出し、該カムシャフトの内部にある中子を除去する。
（二）こうして形成されたカムシャフトのカム１１やその他必要部分を研磨等により整形する。
（ホ）整形されたカム１１のベース円部１１ａから上記突起部１４の頂部に向けて油孔１３を穿設する。
といった手順にて製造することができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態のカムシャフトによれば、以下に列記するような効果を得ることができる。
（１）この実施の形態では、潤滑油通路１２の内周面に突出する突起部１４がカムシャフト１０と一体形成されて、その頂部に同潤滑油通路１２に対する油孔１３の開口が設けられる。このため、簡易な構成で潤滑油通路１２の内周面に堆積するスラッジＳＧの油孔１３への侵入を抑制することができ、ひいては安定して摺動面に対する潤滑油の供給を行うことができる。
【００３８】
（２）この実施の形態では、潤滑油の流出量を調整するプラグ等を設ける場合に比べて油孔１３の径そのものを小径とすることができる。そのため、カム周面に形成された該油孔１３の開口縁部がローラ５に摺接される場合であっても、該摺接部分の摩耗等は最小限に抑制されるようになる。
【００３９】
（３）この実施の形態では、上記突起部１４を略球面状の形状として形成している。そのため、スラッジＳＧが付着しにくく、仮に付着したとしても、カムシャフト１０の回転に伴って強制的に潤滑油通路１２の内周面に移動されるようになる。
【００４０】
（４）さらにこの実施の形態では、突起部１４の頂部が潤滑油通路１２の軸心近傍まで延設されているため、上記（１）〜（３）の効果をより顕著に奏することができる。
【００４１】
（５）また、潤滑油通路１２に最も近いカム１１のベース円部１１ａに油孔１３が設けられるため、油孔１３の長さが最短となり、より安定した潤滑油の供給が可能になる。
【００４２】
（６）また、この実施の形態では、ロッカーアーム３を構成するローラ５及びその軸受け（支軸）といった、通常、潤滑油の供給が困難な部位にも安定して潤滑油を供給することができる。
【００４３】
なお、この発明にかかるカムシャフトは、上記実施の形態に限定されるものではなく、同実施の形態を適宜変更した、例えば次のような形態として実現することもできる。
【００４４】
・上記実施の形態では、突起部１４の形状を略球面状としたが、必ずしもそうした形状である必要はない。すなわち、先の図２と同様、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図として例えば図３に示すように、上記突起部１４に代えて、油孔１３の開口が形成される頂部を頂点として潤滑油通路１２の内周面側に徐々に拡径する略円錐状もしくは多角錐状の突起部１５としてもよい。こうした構成によっても、突起部１５の側面にはスラッジＳＧが付着しにくくなるため、油孔１３へのスラッジＳＧの侵入を好適に抑制することができる。
【００４５】
・さらに、図２あるいは図３と同様、図１のＡ−Ａ線に沿った断面として図４に示すように、上記突起部１４に代えて、油孔１３の開口が形成される頂部を頂面として潤滑油通路１２の内周面側に延設される円柱状の突起部１６としてもよい。こうした構成によっても、油孔１３の開口は潤滑油通路１２の内周面からその高さ分だけ離間されることから、油孔１３へのスラッジＳＧの侵入を抑制することは十分に可能である。
【００４６】
・上記実施の形態では、油孔１３をカム１１のベース円部１１ａに形成したが、こうした油孔１３は、ベース円部１１ａに限らずカム摺動面状に形成されればどこにあってもよい。また、カム１１の形状も任意である。
【００４７】
・また、上記実施の形態では、ローラ５が設けられたロッカーアーム３を介してバルブ１を開閉するローラーロッカーアーム式の動弁系にこの発明にかかるカムシャフトを適用した場合について説明した。しかし、この発明のカムシャフトは、こうしたローラ５が設けられないロッカーアーム式の動弁系にも同様に適用することができる。
【００４８】
・さらに、この発明にかかるカムシャフトは、例えば図５に例示するような直動型の動弁系に適用することもできる。こうした直動型の動弁系に適用されるカムシャフト１０では、そのカム１１が、バルブリフタ６を介して直接、バルブ１を開閉駆動するようになる。このような直動型の動弁系にあっても、上記潤滑油通路１２及び油孔１３を介して摺動面に対する安定した潤滑油の供給を行うことはできる。
【００４９】
・また、機関動弁系以外であっても、摺動面に潤滑が必要とされるカムシャフトであれば、この発明にかかるカムシャフトを適用することはできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるカムシャフトの一実施の形態についてその一部側部断面構造を示す部分断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図３】同実施の形態のカムシャフトの変形例を示す断面図。
【図４】同実施の形態のカムシャフトの他の変形例を示す断面図。
【図５】同実施の形態のカムシャフトを直動型の動弁系に適用した場合の一部側部断面構造を示す部分断面図。
【図６】従来のカムシャフトの一部側部断面構造を示す部分断面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図８】図６のＢーＢ線に沿った断面図。
【符号の説明】
１…バルブ、２…バルブスプリング、３…ロッカーアーム、４…アーム支持部、５…ローラ、６…バルブリフタ、１０、２０…カムシャフト、１１、２１…カム、１１ａ、２１ａ…ベース円部、１１ｂ、２１ｂ…ノーズ部、１２、２２…潤滑油通路、１３、２３…油孔、１４、１５、１６…突起部、２４、２５…プラグ、ＳＧ…スラッジ。
【図１】
2004183545.tif 000003
【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】
2004183545.tif 000009
【図８】
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