(57)【要約】【課題】  内燃機関に補機をコンパクトに配置するとともに内燃機関の振動を抑制可能な内燃機関を提供する。【解決手段】  クランク軸３の回転を第一の巻掛伝動手段２０で中間軸９ａへ伝達し、前記中間軸の回転を第二の巻掛伝動手段２７でカム軸４、５へと伝達する伝達機構６を備えた内燃機関１において、前記伝達機構が前記クランク軸に連結されるトランスミッション１２と前記内燃機関との間に設けられ、前記中間軸が前記トランスミッションのケース１２ａより前記カム軸寄りに配置されている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸の回転を第一の巻掛伝動手段で中間軸へ伝達し、前記中間軸の回転を第二の巻掛伝動手段でカム軸へと伝達する伝達機構を備えた内燃機関において、
前記伝達機構が前記クランク軸に連結されるトランスミッションと前記内燃機関との間に設けられ、前記中間軸が前記トランスミッションのケースより前記カム軸寄りに配置されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記第二の巻掛伝動手段は、前記第一の巻掛伝動手段より前記トランスミッション寄りに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記伝達機構により前記クランク軸の回転が伝達される複数の補機を備え、
前記複数の補機のうち一部は、前記トランスミッションケースより前記カム軸寄りに前記トランスミッション側から前記内燃機関側へ駆動軸を突出させて配置され、
前記複数の補機のうち残りは、前記中間軸より前記クランク軸寄りに前記内燃機関側から前記トランスミッション側に駆動軸を突出させて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記複数の補機のうち前記内燃機関側から前記トランスミッション側に駆動軸が突出している補機は、前記内燃機関の前記クランク軸方向の中央付近に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記伝達機構により前記クランク軸の回転が伝達される補機を備え、
前記中間軸として前記補機の駆動軸が設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記補機としてウォータポンプが設けられ、
前記中間軸として、前記ウォータポンプの駆動軸が設定されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記ウォータポンプが、前記内燃機関の冷却水取入れ口付近に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記ウォータポンプの吐出口と前記冷却水取入れ口とが直結されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記補機としてオルタネータが設けられ、
前記オルタネータは、前記トランスミッションケースより前記カム軸寄りに配置されていることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記補機としてオルタネータが設けられ、
前記伝達機構は、前記クランク軸の回転を前記オルタネータに伝達する第三の巻掛伝動手段を備えていることを特徴とする請求項３〜８に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記第三の巻掛伝動手段がベルトであることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関。
【請求項１２】
前記オルタネータが前記トランスミッションケースよりも前記カム軸寄りに配置され、
前記第三の巻掛伝動手段は、前記中間軸の回転を前記オルタネータに伝達していることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関。
【請求項１３】
前記補機としてコンプレッサが設けられ、
前記コンプレッサは、前記クランク軸付近に配置されていることを特徴とする請求項３〜１２のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク軸の回転を中間軸へチェーン等の第一の巻掛伝動手段で伝達し、さらに中間軸の回転をチェーン等の第二の巻掛伝動手段でカム軸へ伝達する伝達機構を備えた内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの後方であるトランスミッション側のスペースに補機を配置可能とした補機駆動装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【特許文献１】特開平５−３３２１５６号公報
【特許文献２】特開平５−１８２６４号公報
【特許文献３】特開平５−３０６６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の装置では、駆動装置によってカム軸が駆動されていない。また、補機を実際に配置する位置に関して記述がない。そのため、補機の配置位置によっては例えば内燃機関を設置するための設置容積を増加させるおそれがある。また、配置した補機によって内燃機関の振動が増幅されるおそれもある。
【０００４】
そこで、本発明は、内燃機関に補機をコンパクトに配置するとともに内燃機関の振動を抑制可能な内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内燃機関は、クランク軸の回転を第一の巻掛伝動手段で中間軸へ伝達し、前記中間軸の回転を第二の巻掛伝動手段でカム軸へと伝達する伝達機構を備えた内燃機関において、前記伝達機構が前記クランク軸に連結されるトランスミッションと前記内燃機関との間に設けられ、前記中間軸が前記トランスミッションのケースより前記カム軸寄りに配置されていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００６】
本発明の内燃機関によれば、内燃機関とトランスミッションとの間に伝達機構を設け、この伝達機構の第二の巻掛伝動手段でカム軸へ回転を伝達するので、トランスミッションと連結される側に対して反対側のクランク軸の端（以降、クランク軸の先端と記述する。）へ取り付ける機器を減少させ、クランク軸の先端を軽くすることができる。そのため、クランク軸の長手方向の振動を抑制することができる。また、伝達機構の中間軸をトランスミッションケースよりカム軸寄りに配置したので、内燃機関とトランスミッションとの間を中間軸の長さより狭くすることができる。そのため、内燃機関とトランスミッションとを接近させて配置することができる。
【０００７】
本発明の内燃機関において、前記第二の巻掛伝動手段は、前記第一の巻掛伝動手段より前記トランスミッション寄りに配置されていてもよい（請求項２）。この場合、第二の巻掛伝動手段がトランスミッションケースの周辺に配置されるので、伝達機構とトランスミッションとの干渉を抑えることができる。また、内燃機関とトランスミッションとの隙間を小さくできるので、内燃機関とトランスミッションとを合わせた全長を短くできる。
【０００８】
本発明の内燃機関は、前記伝達機構により前記クランク軸の回転が伝達される複数の補機を備え、前記複数の補機のうち一部は、前記トランスミッションケースより前記カム軸寄りに前記トランスミッション側から前記内燃機関側へ駆動軸を突出させて配置され、前記複数の補機のうち残りは、前記中間軸より前記クランク軸寄りに前記内燃機関側から前記トランスミッション側に駆動軸を突出させて配置されていてもよい（請求項３）。このように補機を配置することで、内燃機関とトランスミッションとの間周辺に補機をコンパクトに配置するとともにこの周辺に質量を集中させることができる。また、内燃機関側とトランスミッション側とに補機を分散して配置させることによって質量の偏りを抑えることができる。そのため、質量の偏りに起因する振動を抑制することができる。
【０００９】
本発明の内燃機関は、前記複数の補機のうち前記内燃機関側から前記トランスミッション側に駆動軸が突出している補機は、前記内燃機関の前記クランク軸方向の中央付近に設けられていてもよい（請求項４）。このように補機を配置することで、質量を内燃機関の中央付近に集中させることができる。そのため、内燃機関のクランク軸回りの振動いわゆるローリング振動等を抑制することができる。
【００１０】
本発明の内燃機関は、前記伝達機構により前記クランク軸の回転が伝達される補機を備え、前記中間軸として前記補機の駆動軸が設定されていてもよい（請求項５）。このように補機の軸を中間軸に設定することで、中間軸を新たに設ける必要がない。そのため、伝達機構の構成部品を低減させることができる。
【００１１】
本発明の内燃機関は、前記補機としてウォータポンプが設けられ、前記中間軸として、前記ウォータポンプの駆動軸が設定されていてもよい（請求項６）。このようにウォータポンプの駆動軸を中間軸に設定することで、伝達機構の構成部品が低減できる。また、慣性の低いウォータポンプの駆動軸を中間軸として機能させるので、第二の巻掛伝動手段の駆動を阻害しない。
【００１２】
本発明の内燃機関は、前記ウォータポンプが、前記内燃機関の冷却水取入れ口付近に配置されてもよく（請求項７）、また、前記ウォータポンプの吐出口と前記冷却水取入れ口とが直結されていてもよい（請求項８）。このように冷却水取入れ口付近にウォータポンプを配置することで、ウォータポンプと内燃機関との距離を短縮させ、圧力損失を低減させることができる。また、ウォータポンプの吐出口と内燃機関の冷却水取入れ口とを直結させることにより、さらに圧力損失を低減させることができる。これにより、ウォータポンプを駆動するための消費エネルギが低減できるので、内燃機関のエネルギ効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の内燃機関は、前記補機としてオルタネータが設けられ、前記オルタネータは、前記トランスミッションケースより前記カム軸寄りに配置されていてもよい（請求項９）。このようにオルタネータをトランスミッションケースよりカム軸寄りに配置することで、オルタネータの水没を防止することができる。
【００１４】
本発明の内燃機関は、前記補機としてオルタネータが設けられ、前記伝達機構は、前記クランク軸の回転を前記オルタネータに伝達する第三の巻掛伝動手段を備えていてもよい（請求項１０）。オルタネータは、ウォータポンプやコンプレッサなどのオルタネータ以外の補機よりも慣性モーメントが大きいため、トルク変動が大きい。この態様によれば、オルタネータとオルタネータ以外の補機とをそれぞれ別の巻掛伝動手段で駆動させることができるので、オルタネータのトルク変動がオルタネータ以外の補機に与える影響を抑えることができる。そのため、オルタネータ以外の補機の動作をスムーズにし、内燃機関の振動を抑制することができる。また、前記第三の巻掛伝動手段がベルトであってもよい（請求項１１）。この場合、ベルトがダンパーとして作用するため、オルタネータ以外の補機へのオルタネータのトルク変動の影響をさらに抑えることができる。そのため、内燃機関の振動をさらに抑制することができる。そして、前記オルタネータが前記トランスミッションケースよりも前記カム軸寄りに配置され、前記第三の巻掛伝動手段は、前記中間軸の回転を前記オルタネータに伝達していてもよい（請求項１２）。中間軸はトランスミッションケースよりもカム軸寄りに配置されている。また、オルタネータもトランスミッションのケースよりもカム軸寄りに配置されているため、この態様によれば第三の巻掛伝動手段をトランスミッションのケースよりもカム軸寄りに配置することができる。そのため、内燃機関とトランスミッションとの間を広げることなく、第三の巻掛伝動手段を設けることができる。
【００１５】
本発明の内燃機関は、前記補機としてコンプレッサが設けられ、前記コンプレッサは、前記クランク軸付近に配置されていてもよい（請求項１３）。コンプレッサはオルタネータやウォータポンプと比較して重いので、コンプレッサをクランク軸付近に配置することにより、内燃機関の重心を下げることができる。また、重量のあるコンプレッサをクランク軸付近に配置することで、ローリング振動を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、内燃機関とトランスミッションとを接近させるとともに補機を内燃機関へコンパクトに配置できる。そのため、例えば内燃機関の車両等への設置容積を低減させることができる。また、補機を内燃機関とトランスミッションとの間周辺に集中させてクランク軸の先端の重量を低減させたので、内燃機関の振動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、本発明の第一の実施形態に係る内燃機関の要部の斜視図を示す。また、図２に図１の内燃機関を上から見た場合の図を、図３に図１の内燃機関を右側（図２の下側）から見た場合の図を、それぞれ示す。図１において内燃機関１は複数の気筒２を有するオーバーヘッドカム（ＯＨＣ）式エンジンであり、クランク軸３と、各気筒２の吸気バルブを開閉させるための吸気側カム軸４と、各気筒２の排気バルブを開閉させるための排気側カム軸５と、クランク軸３の回転をカム軸４、５へ伝達するための回転伝達機構６とを備えている。また、内燃機関１には、オルタネータ７と、コンプレッサ８と、ウォータポンプ９と、ターボチャージャ１０と、燃料ポンプ１１とが設けられている。クランク軸３は、トランスミッション１２の入力軸（不図示）と連結されている。また、吸気側カム軸４には、バルブの動弁特性を制御するための可変バルブ機構（ＶＶＴ）１３が設けられている。
【００１８】
図４に、回転伝達機構６をトランスミッション１２側から見た場合の図を示す。図４に示したように、回転伝達機構６は、クランク軸３の回転をオルタネータ７、コンプレッサ８及びウォータポンプ９へ伝達する一次伝達機構１４と、ウォータポンプ９の駆動軸９ａの回転をカム軸４、５へ伝達する二次伝達機構１５とを備えている。このようにウォータポンプ９の駆動軸９ａを介して一次伝達機構１４の回転が二次伝達機構１５へ伝達されることにより、駆動軸９ａは本発明の中間軸として機能する。
【００１９】
一次伝達機構１４は、クランク軸３に設けられたクランクスプロケット１６と、オルタネータ７の駆動軸に取り付けられたオルタネータ駆動スプロケット１７と、コンプレッサ８へ回転を伝達するための中間スプロケット１８と、駆動軸９ａに取り付けられたウォータポンプ駆動スプロケット１９と、スプロケット１６、１７、１８、１９に巻き掛けられ、クランク軸３の回転をスプロケット１７、１８、１９へ伝達する第一の巻掛伝動手段としてのプライマリチェーン２０と、プライマリチェーン２０の張力を調整するためのチェーンテンショナ２１と、を備えている。なお、中間スプロケット１８は、同軸上に取り付けられて中間スプロケット１８とともに回転するドライブギヤ２２と、コンプレッサ８の駆動軸に取り付けられてドライブギヤ２２と噛み合うドリブンギヤ２３とを介して、コンプレッサ８を駆動する。
【００２０】
二次伝達機構１５は、駆動軸９ａに取り付けられてウォータポンプ駆動スプロケット１９とともに回転するドリブンスプロケット２４と、吸気側カム軸４に取り付けられた吸気側カムスプロケット２５と、排気側カム軸５に取り付けられた排気側カムスプロケット２６と、スプロケット２４、２５、２６に巻き掛けられ、駆動軸９ａの回転を吸気側及び排気側カムスプロケット２５、２６へ伝達する第二の巻掛伝動手段としてのセカンダリチェーン２７と、セカンダリチェーン２７の張力を調整するためのブレードテンショナ２８とを備えている。図１及び図４に示したように、二次伝達機構１５は、一次伝達機構１４よりトランスミッション１２寄りに配置されている。
【００２１】
次に回転伝達機構６によってクランク軸３の回転が伝達される各補機の配置位置を説明する。ウォータポンプ９は、図１及び図３に示したように内燃機関１の冷却水取入れ口１ａ付近に配置される。ウォータポンプ９の吐出口９ｂは、圧力損失が低減されるように冷却水取入れ口１ａと直結される。また、図３に示したように、ウォータポンプ９はトランスミッション１２のケース１２ａより上に駆動軸９ａを内燃機関１側に向けて設けられている。そして、駆動軸９ａはケース１２ａよりカム軸４、５寄りに配置される。
【００２２】
オルタネータ７は、図２及び図３に示したように本体７ａが水没しないようにトランスミッション１２のケース１２ａよりカム軸４、５寄りに、駆動軸を内燃機関１側に向けて配置される。コンプレッサ８は、図１及び図４に示したようにウォータポンプ９の駆動軸９ａよりクランク軸３寄りに駆動軸をトランスミッション１２側に向けて配置される。また、コンプレッサ８は、オルタネータ７やウォータポンプ９よりも重量があるため、内燃機関１の重心が下がるようにクランク軸３付近にクランク軸３に近付けて配置される。さらに、コンプレッサ８は、内燃機関１のクランク軸３方向の中央付近に配置される。
【００２３】
このように内燃機関１とトランスミッション１２との間に回転伝達機構６を設け、またクランク軸３の回転が伝達される各補機を上述したように取り付けたことにより、駆動系を中心に補機がコンパクトに配置できる。また、補機がコンパクトに配置されるとともにクランク軸３の先端３ａを軽くすることができたので、内燃機関１の振動を抑制することができる。
【００２４】
図５及び図６は、本発明の第二の実施形態に係る内燃機関１を示している。図５はこの実施形態の内燃機関１の斜視図を示し、図６はこの実施形態の回転伝達機構６をトランスミッション１２側から見た図を示している。なお、図５及び図６において図１〜図４と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は省略する。図５及び図６に示したように、この実施形態では、回転伝達機構６がクランク軸３の回転をウォータポンプ９の駆動軸９ａを介してオルタネータ７に伝達するベルト伝達機構３０を備えている点が第一の実施形態と異なる。そのため、この実施形態においては、一次伝達機構１４のプライマリチェーン２０が、クランクスプロケット１６、中間スプロケット１８及びウォータポンプ駆動スプロケット１９に巻き掛けられている。なお、図７に示したように一次伝達機構１４の回転はウォータポンプ９の駆動軸９ａを介して二次伝達機構１５に伝達されるので、この実施形態においても駆動軸９ａが本発明の中間軸として機能する。
【００２５】
図７は、ベルト伝達機構３０を内燃機関１側から見た図を示している。図７に拡大して示したように、ベルト伝達機構３０は、ウォータポンプ９の駆動軸９ａに設けられる中間プーリ３１と、オルタネータ７の駆動軸７ｂに設けられるオルタネータ駆動プーリ３２と、中間プーリ３１及びオルタネータ駆動プーリ３２に巻き掛けられる第三の巻掛伝動手段としてのベルト３３とを備えている。中間プーリ３１は駆動軸９ａと一体に回転するように設けられ、オルタネータ駆動プーリ３２は駆動軸７ｂと一体に回転するように設けられる。また、図５に示したように中間プーリ３１はドリブンスプロケット２４よりもトランスミッション１２側の駆動軸９ａ上に設けられる。オルタネータ駆動プーリ３２は、中間プーリ３１及びオルタネータ駆動プーリ３２にベルト３３が曲がることなく巻き掛けられるように駆動軸７ｂ上に設けられる。なお、巻き掛けるベルト３３の数や材質などはオルタネータ７性能及び内燃機関１の性能などに基づいて適宜設定される。
【００２６】
オルタネータ７は、トランスミッション１２のケース１２ａよりもカム軸４、５寄りに、かつトランスミッション１２側から内燃機関１側に向けて駆動軸７ｂを突出するように配置される。また、ウォータポンプ９の駆動軸９ａもトランスミッション１２のケース１２ａよりもカム軸４、５寄りに配置される。そのため、図６に示したようにベルト伝達機構３０はトランスミッション１２のケース１２ａよりもカム軸４、５寄りに配置される。
【００２７】
この実施形態では、一次伝達機構１４及び二次伝達機構１５とは別のベルト伝達機構３０によってオルタネータ７のみに駆動軸９ａの回転が伝達される。オルタネータ７はウォータポンプ９やコンプレッサ８などの補機よりも慣性モーメントが大きいためトルク変動が大きいが、このようにウォータポンプ９及びコンプレッサ８などの補機にクランク軸３の回転を伝達する一次伝達機構１４とは別のベルト伝達機構３０によってオルタネータ７を駆動するため、オルタネータ７のトルク変動が他の補機の動作に与える影響を抑えることができる。そのため、補機の動作をスムーズにして内燃機関１の振動を抑制することができる。また、ベルト３３がダンパーとして作用するため、駆動軸９ａに伝達されるオルタネータ７のトルク変動を低減させることができる。そのため、他の補機へのオルタネータ７のトルク変動の影響を抑えて内燃機関１の振動をさらに抑制することができる。なお、ウォータポンプ９の駆動軸９ａの回転をオルタネータ７に伝達するための巻掛伝動手段はベルトに限らず、チェーンを使用してもよい。また、クランク軸３にプーリを設け、このプーリとオルタネータ駆動プーリ３２とにベルト３３を巻き掛けてクランク軸３の回転をオルタネータ７に伝達してもよい。このようにオルタネータ７と他の補機とをそれぞれ別の巻掛伝動手段によって駆動することで、オルタネータ７のトルク変動が他の補機に及ぼす影響を抑えることができるので、内燃機関１の振動を抑制することができる。
【００２８】
図６に示したように、ベルト伝達機構３０はトランスミッション１２のケース１２ａよりもカム軸４、５側に配置される。そのため、内燃機関１とトランスミッション１２との間隔を広げることなくベルト伝達機構３０を設けることができる。
【００２９】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、クランク軸の回転をカム軸へ伝達するための巻掛伝動手段はチェーンに限定されず、ベルトでもよい。本発明が適用される内燃機関は、気筒が直列に配置される直列式のものに限定されない。Ｖ型内燃機関に本発明を適用してもよい。Ｖ型内燃機関に本発明を適用した場合も補機をコンパクトに配置でき、振動を抑制することができる。
【００３０】
本発明が適用される補機は、上述した補機に限定されない。クランク軸によって駆動される種々の補機に本発明は適用される。例えば、燃料ポンプへ回転伝達機構を介してクランク軸の回転が伝達されてもよい。また、燃料ポンプの駆動軸とＶＶＴが設けられていない方のカム軸とを接続させてクランク軸の回転を伝達してもよい。このように回転伝達機構を介して燃料ポンプへ回転を伝達することで、回転伝達機構とは別に設けられていた燃料ポンプを駆動させるための機構を無くし、補機をコンパクトに配置することができる。また、オイルポンプへ回転伝達機構を介してクランク軸の回転を伝達してもよい。ドライサンプ式の内燃機関に本発明を適用した場合は、内燃機関のオイルパンに溜まった潤滑油を潤滑油タンクへ送るポンプ（スカベンジングポンプ）に回転伝達機構を介してクランク軸の回転が伝達されてもよい。なお、オイルポンプやスカベンジングポンプはコンプレッサの下辺り即ち内燃機関のオイルパンに近い側に配置してもよい。このような位置にオイルポンプやスカベンジングポンプを配置することでオイルパンとの距離を短くし、圧力損失を低減させる。これらの補機のうち重い補機を内燃機関のクランク軸の中央付近に配置してもよい。このように重い補機を内燃機関の中央付近に集中させることで、内燃機関の振動が抑制できる。
【００３１】
中間軸として設定される軸はウォータポンプの駆動軸に限定されない。トランスミッションケースよりカム軸寄りに配置される他の補機の駆動軸を利用してもよいし、補機の駆動軸とは別に中間軸を設けて一次伝達機構の回転を二次伝達機構へ伝達させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る内燃機関の要部の斜視図。
【図２】図１の上から見た場合の内燃機関を示す図。
【図３】図１の右側から見た場合の内燃機関を示す図。
【図４】トランスミッション側から見た場合の内燃機関の回転伝達機構を示す図。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る内燃機関の要部の斜視図。
【図６】トランスミッション側から見た場合の第二の実施形態の内燃機関を示す図。
【図７】内燃機関側から見たベルト伝達機構の拡大図を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１  内燃機関
１ａ  冷却水取入れ口
３  クランク軸
４  吸気側カム軸
５  排気側カム軸
６  回転伝達機構
７  オルタネータ
８  コンプレッサ
９  ウォータポンプ
９ａ  駆動軸（中間軸）
９ｂ  吐出口
１２  トランスミッション
１２ａ  トランスミッションケース
２０  プライマリチェーン（第一の巻掛伝動手段）
２７  セカンダリチェーン（第二の巻掛伝動手段）
３３  ベルト（第三の巻掛伝動手段）
【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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