(57)【要約】【課題】所望の周波数を減衰させることのできると共に、簡易な構成であって重量も軽量な消音器を備えたエンジンの消音装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジンの消音装置は、エンジン１１５に排気管１２１を介して接続される消音器２００と、前記消音器２００に排気管１２２を介して接続されるマフラ１２３と、を備えるエンジンの消音装置１２０であって、前記消音器２００は、内部空間を仕切り部材２３０によって区画される共鳴室２５１が設けられ、前記共鳴室２５１は、前記仕切り部材２３０によって形成される大断面空間２５１ａと小断面空間２５１ｂとを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに排気管を介して接続される消音器と、
前記消音器に排気管を介して接続されるマフラと、を備えるエンジンの消音装置であって、
前記消音器は、内部空間を仕切り部材によって区画される共鳴室が設けられ、
前記共鳴室は、前記仕切り部材によって形成される大断面空間と小断面空間とを有することを特徴とするエンジンの消音装置。
【請求項２】
前記仕切り部材は、クランク形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの消音装置。
【請求項３】
前記仕切り部材は、消音器本体の長手方向に平行に配置され前記エンジンからの排気ガスが通過する連通孔が形成される中壁部と、前記中壁部の両端からそれぞれ互いに相反する方向に突出する第１の壁部および第２の壁部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの消音装置。
【請求項４】
前記消音器は、前記消音器本体の長手方向における両端の開口を第１の蓋および第２の蓋によって閉塞することで構成され、
前記大断面空間は、前記第１の壁部、前記消音器本体および第１の蓋によって囲まれた空間であり、
前記小断面空間は、前記中壁部、前記消音器本体および前記第２の壁部によって囲まれた空間であることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの消音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車や自動車などのエンジンの消音装置に関するものである。特に、エンジンに排気管を介して接続される消音器を有するエンジンの消音装置に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに排気管を介して接続される消音器では、消音器内の空間を仕切り板としてのバッフルで複数の部屋に区画し、一部を排気流路である膨張室として使用する一方、排気流路とならない部屋をレゾネータ室とする構造が知られている（特許文献１参照）。このような消音器によれば、レゾレータ室によって特定の周波数を減衰することができる。
【０００３】
特許文献１に示すようなレゾネータ室を形成する場合、一般的にプレートにレゾネータパイプを溶接したバッフルを消音器内に固定することで構成される。そして、設計者はレゾネータ室の容量、レゾネータ室に挿通するレゾネータパイプの管長などを調整することで所望の周波数を減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０５２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のバッフルを製造するためには、レゾネータパイプを支持するための十分な厚みのあるプレートを使用する必要があることに加え、レゾネータパイプを溶接する加工に手間が掛かる問題がある。さらに、設計者が減衰させたい所望する周波数によっては、レゾネータパイプの管長を長くしたり短くしたりする必要がある。レゾネータパイプの管長が通常よりも長い場合、レゾネータパイプを支持するのが困難であり、レゾネータパイプが通常よりも短い場合、プレートに溶接することが困難である。したがって、レゾネータパイプを固定できるような管長に設計しなければならず、所望の周波数を減衰させることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、所望の周波数を減衰させることができると共に、簡易な構成であって重量も軽量な消音器を備えたエンジンの消音装置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】
【０００７】
本発明のエンジンの消音装置は、エンジンに排気管を介して接続される消音器と、前記消音器に排気管を介して接続されるマフラと、を備えるエンジンの消音装置であって、前記消音器は、内部空間を仕切り部材によって区画される共鳴室が設けられ、前記共鳴室は、前記仕切り部材によって形成される大断面空間と小断面空間とを有することを特徴とする。
また、前記仕切り部材は、クランク形状に形成されていることを特徴とする。
また、前記仕切り部材は、消音器本体の長手方向に平行に配置され前記エンジンからの排気ガスが通過する連通孔が形成される中壁部と、前記中壁部の両端からそれぞれ互いに相反する方向に突出する第１の壁部および第２の壁部と、を有することを特徴とする。
また、前記消音器は、前記消音器本体の長手方向における両端の開口を第１の蓋および第２の蓋によって閉塞することで構成され、前記大断面空間は、前記第１の壁部、前記消音器本体および第１の蓋によって囲まれた空間であり、前記小断面空間は、前記中壁部、前記消音器本体および前記第２の壁部によって囲まれた空間であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、消音器の共鳴室が仕切り部材によって形成される大断面空間と小断面空間とを有することから、所望の周波数を減衰させることができる上に、消音器を簡易に構成でき、重量も軽量化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る自動二輪車の右側面図である。
【図２】本実施形態に係る消音装置とエンジンの右側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る消音器の断面図である。
【図４】第１の実施形態に係る消音器の断面斜視図である。
【図５Ａ】本実施形態に係る仕切り部材の斜視図である。
【図５Ｂ】本実施形態に係る仕切り部材の断面斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る消音器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づき、本発明に係るエンジンの消音装置の好適な実施形態について説明する。本実施形態では、消音装置を自動二輪車に適用する場合について説明する。
図１は、自動二輪車の全体構成を示す右側面図である。なお、以下の説明で用いる各図では、必要に応じて車体の前方を矢印Ｆｒにより、車体の後方を矢印Ｒｒにより示す。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１に示すように、自動二輪車１００は鋼製或いはアルミニウム合金材でなるメインフレーム１０１の前部に、ステアリングヘッドパイプ１０２によって左右に回動可能に支持された左右２本のフロントフォーク１０３が設けられる。フロントフォーク１０３の上端には左右方向に沿ってハンドルバー１０４が固定されている。フロントフォーク１０３の下部には前輪１０５が回転可能に支持されている。前輪１０５はフロントフェンダ１０６によって覆われている。
【００１２】
メインフレーム１０１は、ステアリングヘッドパイプ１０２の後部に接続され、さらに後方に向けて左右に分岐し、それぞれが後下がりに傾斜して延出している。メインフレーム１０１の後部付近には、後斜め上方に適度に傾斜したシートレール１０１Ａが延出されている。シートレール１０１Ａは、シート１０７を支持している。メインフレーム１０１の後部にはスイングアーム１０８が揺動可能に結合されている。メインフレーム１０１とスイングアーム１０８との間にはリヤショックアブソーバ１０９が装架されている。
【００１３】
スイングアーム１０８の後端には後輪１１０が回転可能に支持されている。後輪１１０は、後述するエンジンの動力を伝達するチェーン１１１が巻回されたドリブンスプロケット１１２を介して、回転駆動されるようになっている。後輪１１０の直近周囲には、その前上部付近を覆うインナフェンダ１１３が配置されると共に、そのインナフェンダ１１３の上方にはリヤフェンダ１１４が配置されている。
【００１４】
メインフレーム１０１にはエンジン１１５（図１に示す破線を参照）が搭載支持されている。本実施形態において、エンジン１１５は例えば４サイクル多気筒、典型的には４気筒エンジンが用いられている。図２は、エンジン１１５周辺の構成を示す右側面図である。図２に示すように、エンジン１１５は、クランクケース１１５Ａと、クランクケース１１５Ａから前傾して延設されるシリンダブロック１１５Ｂと、シリンダブロック１１５Ｂの上部に配設されるシリンダヘッド１１５Ｃとが一体的に結合されている。エンジン１１５は、複数のエンジンマウントを介してメインフレーム１０１に懸架されることでメインフレーム１０１と一体的に結合されている。
【００１５】
また、図１に示すように、エンジン１１５の上方にはドーム状もしくは甲羅状を呈する燃料タンク１１６が搭載されている。燃料タンク１１６は、メインフレーム１０１の上側全体を上部から蓋うようにメインフレーム１０１上に支持されている。エンジン１１５と燃料タンク１１６との間には、エンジン１１５に清浄空気を供給するためのエアクリーナ１１７が配置されている。エアクリーナ１１７によって清浄化された空気は図示しない吸気装置によって吸気され、インテークパイプ１１８内にて燃料が混合され、混合気としてエンジン１１５に供給される。エンジン１１５において混合気を燃焼して発生した排気ガスは、消音装置１２０を介して消音された後、排気される。
【００１６】
車両外装において、車両の前部および側部は、フェアリング１２４およびサイドカウル１２５によって覆われている。また、シート１０７の周囲は、シートカウル１２６によって覆われている。流線型を有する車両の外観フォルムは、フェアリング１２４、サイドカウル１２５およびシートカウル１２６などの外装部材によって形成されている。
【００１７】
次に、本実施形態に係る消音装置１２０について、図２を参照して説明する。消音装置１２０は、エンジン側排気管１２１、消音器２００、マフラ側排気管１２２、マフラ１２３を備えている。エンジン側排気管１２１は、シリンダヘッド１１５Ｃの各気筒に繋がる図示しないエキゾーストポートに接続されている。各エンジン側排気管１２１は、エンジン１１５の下側にて結合されている。消音器２００は、エンジン側排気管１２１に結合され、前後方向に長い円柱状に形成されている。消音器２００は、エンジン側排気管１２１から流入された排気ガスのうち特定の周波数の音波を減衰する。消音器２００の構成については後述する。マフラ側排気管１２２は、消音器２００とマフラ１２３に接続されている。マフラ側排気管１２２は、消音器２００から排出された排気ガスをマフラ１２３に流入させる。マフラ１２３は、マフラ側排気管１２２を介して消音器２００から後斜め上方に延設されている。マフラ１２３は、消音器２００から流入された排気ガスをさらに消音した後、外部に排気する。
【００１８】
次に、本実施形態に係る消音装置１２０における消音器２００について図３および図４を参照して詳細に説明する。図３は鉛直方向に切断した消音器の断面図であり、図４は鉛直方向に切断した消音器の斜視図である。
消音器２００は、略円柱状であって前後方向に長く形成された消音器本体２０１、消音器本体２０１の後部を覆う後蓋（第１の蓋）２１０、消音器本体２０１の前部を覆う前蓋（第２の蓋）２２０、消音器本体２０１内を前後に区画する仕切り部材２３０を備えている。
【００１９】
消音器本体２０１は、消音器２００の主要な意匠を構成する外筒２０２と、この外筒２０２内側に沿って配置され全体に多数の小孔が設けられた内筒２０３と、外筒２０２と内筒２０３との間に配置された吸音材２０４を備えている。外筒２０２および内筒２０３の上部であって前側には、それぞれ開口２０５、２０６が設けられている。上述したマフラ側排気管１２２は、開口２０５、２０６を貫通し、消音器本体２０１内に突入するような状態で、開口２０５、２０６に溶接により固定されている。
【００２０】
上述した後蓋２１０は、前方に向けて開口する略お椀形状に形成されている。後蓋２１０の前端部２１０ａ（開口の端部）は、外筒２０２と内筒２０３との間に挿入されて配置されている。後蓋２１０は、後蓋２１０の前端部２１０ａの外周面と外筒２０２の内周面および前端部２１０ａの内周面と内筒２０３の外周面をそれぞれ溶接することで、消音器本体２０１に固定される。
【００２１】
同様に、前蓋２２０は、後方に向けて開口する略お椀形状に形成されている。前蓋２２０の後端部２２０ａ（開口の端部）は、外筒２０２と内筒２０３との間に挿入されて配置されている。前蓋２２０は、前蓋２２０の後端部２２０ａの外周面と外筒２０２の内周面、および後端部２２０ａの内周面と内筒２０３の外周面をそれぞれ溶接することで、消音器本体２０１に固定される。また、前蓋２２０の底部２２０ｂには、開口２２０ｃが設けられている。上述したエンジン側排気管１２１は、開口２２０ｃを貫通し消音器本体２０１内に突入するような状態で、開口２２０ｃに溶接により固定されている。
このように、消音器本体２０１は、長手方向の両端が後蓋２１０と前蓋２２０とによって閉塞されることで内部空間が形成される。
【００２２】
仕切り部材２３０は、消音器本体２０１の内部空間の長手方向略中央に配置されることにより前側を膨脹室２５０、後側を共鳴室２５１として区画形成されている。
ここで、仕切り部材２３０の詳細な形状について図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明する。図５Ａは仕切り部材を前方から見た斜視図であり、図５Ｂは仕切り部材の一部断面斜視図である。図５Ａおよび図５Ｂに示すように、仕切り部材２３０は、単一の平板を後側屈曲部２３１と前側屈曲部２３２との２箇所で折り曲げて形成されている。このように折り曲げることで、仕切り部材２３０には、仕切り部材２３０の後下部を形成する上下方向に略平行な下壁部（第１の壁部）２３３と、前後方向に平行な中壁部２３４と、前上部を形成する上下方向に略平行な上壁部（第２の壁部）２３５とが形成される。すなわち、仕切り部材２３０は、中壁部２３４と、中壁部２３４の両端からそれぞれ互いに相反する方向に突出する下壁部２３３および上壁部２３５と、を有している。したがって、図５Ｂに示すように、仕切り部材２３０は、側断面視において略クランク形状に形成されている。
【００２３】
中壁部２３４は、その中央部に膨脹室２５０と共鳴室２５１とを連通する連通孔２３６が形成されている。また、仕切り部材２３０の外周縁は、その全周に亘って前方および下方に向けて折り曲げられ、内筒２０３と溶接するためのフランジ部２３７が形成されている。なお、下壁部２３３の前面には、全面に小孔２４０ａ（図５Ｂを参照）が設けられたパンチングプレート２４０が配置されている。このパンチングプレート２４０と仕切り部材２３０との間には、図３に示すように吸音材２４１が配置されている。
【００２４】
上述した仕切り部材２３０を、消音器本体２０１内に配置することで膨脹室２５０内に、前後方向と直交する径方向の断面積が大きい大断面空間２５０ａと、大断面空間２５０ａよりも断面積が小さい小断面空間２５０ｂとが形成される。大断面空間２５０ａは、膨脹室２５０内であって前側屈曲部２３２よりも前方の空間である。小断面空間２５０ｂは、膨脹室２５０内であって前側屈曲部２３２よりも後方の空間である。
【００２５】
同様に、共鳴室２５１内には、前後方向と直交する径方向の断面積が大きい大断面空間２５１ａと、大断面空間２５１ａよりも断面積が小さい小断面空間２５１ｂとが形成される。大断面空間２５１ａは、共鳴室２５１内であって後側屈曲部２３１よりも後方の空間である。小断面空間２５１ｂは、共鳴室２５１内であって後側屈曲部２３１よりも前方の空間である。すなわち、大断面空間２５１ａは、下壁部２３３、内筒２０３および後蓋２１０によって囲まれた空間である。また、小断面空間２５１ｂは、中壁部２３４、内筒２０３および上壁部２３５によって囲まれた空間である。
【００２６】
次に、消音器２００における排気ガスの流通経路について説明する。エンジン１１５から排出された排気ガスは、各エンジン側排気管１２１を通って、消音器２００内に流入する。まず、排気ガスは、膨脹室２５０内の大断面空間２５０ａに流入する。このとき、排気ガスは、大断面空間２５０ａ内で膨脹することから、大断面空間２５０ａの周囲に設けられている吸音材２０４によって吸音される。
【００２７】
次に、排気ガスは、そのままマフラ側排気管１２２を通ってマフラ１２３に流入する排気ガスと、仕切り部材２３０の前側屈曲部２３２などによって下方に案内され、大断面空間２５０ａから小断面空間２５０ｂに流入する排気ガスとに分かれる。
大断面空間２５０ａから小断面空間２５０ｂに流入した排気ガスは、小断面空間２５０ｂの内周に設けられている吸音材２０４によって吸音される。また、小断面空間２５０ｂの突き当りには、パンチングプレート２４０を介して吸音材２４１が配置されているため、排気ガスは吸音材２４１によっても吸音される。
【００２８】
次に、膨脹室２５０の小断面空間２５０ｂに流入した排気ガスは、仕切り部材２３０の中壁部２３４に設けられた連通孔２３６を通過して共鳴室２５１の小断面空間２５１ｂに流入する。共鳴室２５１の小断面空間２５１ｂに流入した排気ガスは、小断面空間２５１ｂの内周に設けられている吸音材２０４によって吸音される。
次に、排気ガスは、共鳴室２５１の小断面空間２５１ｂから大断面空間２５１ａに流入する。このとき、排気ガスは、大断面空間２５１ａ内で膨脹することから、大断面空間２５１ａの周囲に設けられている吸音材２０４によって吸音される。
【００２９】
その後、共鳴室２５１の大断面空間２５１ａに流入した排気ガスは、再び小断面空間２５１ｂに流入した後、仕切り部材２３０の連通孔２３６を通過して、膨脹室２５０の小断面空間２５０ｂから大断面空間２５０ａに戻る。このとき、排気ガスは、小断面空間２５０ｂ、大断面空間２５０ａに流入するときに、吸音材２０４、２４１によって再び吸音される。
【００３０】
また、共鳴室２５１では、共鳴室２５１の大断面空間２５１ａ内の容積、小断面空間２５１ｂの全長（図３に示す長さＬ）および小断面空間２５１ｂの断面形状などに応じて、特定の周波数の音波を有する排気ガスを膨脹室２５０に戻すことができる。したがって、特定の周波数で膨脹室２５０に戻ってきた排気ガスと各エンジン側排気管１２１から消音器２００の膨脹室２５０に流入した排気ガスとが、互いに共鳴し、特定の周波数の音波を打ち消すことにより減衰され、高い消音効果を得ることができる。
その後、特定の周波数の音波が減衰された排気ガスは、マフラ側排気管１２２を通ってマフラ１２３に流入され、さらに消音された後、外部に排気される。
【００３１】
上述したように、消音器２００の共鳴室２５１では、消音したい特定の周波数の音波を有する排気ガスを膨脹室２５０に戻すことで、各エンジン側排気管１２１から消音器２００の膨脹室２５０に流入した排気ガスと共鳴させ、消音効果を得ることができる。しかしながら、使用するエンジンなどによっても発生する排気ガスの周波数が異なってくる。そのため、消音器２００では、使用するエンジンに応じて発生する周波数のうち、消音したい周波数の音波の排気ガスが膨脹室２５０に戻るように構成しなければならない。
【００３２】
従来の消音器では、消音させたい特定の周波数を変更する場合、上述したようにレゾネータ室の容量や、レゾネータ室に挿通するレゾネータパイプの管長を調整することにより行っていた。しかしながら、レゾネータパイプが極端に長い場合、レゾネータパイプをプレート以外でも支持する必要が生じてしまう。また、レゾネータパイプが極端に短い場合、レゾネータパイプをプレートに溶接して固定するのが困難となる。
これに対して、本実施形態に係る消音器２００は、消音器本体２０１内に仕切り部材２３０を配置して共鳴室２５１を形成している。そして、仕切り部材２３０は、後側屈曲部２３１と前側屈曲部２３２とを有する略クランク形状に形成されているので、共鳴室２５１内に大断面空間２５１ａと小断面空間２５１ｂとを形成することができる。
【００３３】
ここで、共鳴室２５１内の小断面空間２５１ｂは、従来の消音器のレゾネータパイプの機能を有している。また、共鳴室２５１内の大断面空間２５１ａは、従来の消音器のレゾネータ室の機能を有している。すなわち、大断面空間２５１ａの容積、小断面空間２５１ｂの全長、小断面空間２５１ｂの断面形状を変更することで、共鳴室２５１から膨脹室２５０に戻る排気ガスを所望の周波数の音波に変化させることができる。
【００３４】
このとき、大断面空間２５１ａおよび小断面空間２５１ｂは、仕切り部材２３０によって形成されている。したがって、例えば小断面空間２５１ｂの全長（図３に示す長さＬ）を長くしたり短くしたりする場合、仕切り部材２３０の後側屈曲部２３１と前側屈曲部２３２との間の距離、すなわち中壁部２３４の長さを変更した仕切り部材を形成し、消音器本体２０１に取り付ければよい。
また、例えば小断面空間２５１ｂの断面形状を変更する場合、下壁部２３３および上壁部２３５の形状を変更した仕切り部材を形成し、消音器本体２０１に取り付ければよい。このように、仕切り部材２３０の形状を変更するだけで共鳴室２５１から膨脹室２５０に戻る排気ガスを所望する周波数の音波に変化させることができる。さらに、管状のレゾネータパイプを備えていないことから、消音器２００自体の重量を軽量化することもできる。
【００３５】
また、小断面空間２５１ｂの全長が極端に長い場合や短い場合であっても、仕切り部材２３０の外周縁であるフランジ部２３７を内筒２０３に溶接して固定しているために、仕切り部材２３０の支持が容易であると共に強固に固定することができる。
【００３６】
このように、本実施形態の消音器２００によれば、消音器本体２０１内に仕切り部材２３０を配置するという簡易で軽量な構造によって、共鳴室２５１内に大断面空間２５１ａおよび小断面空間２５１ｂを形成することができる。共鳴室２５１内に大断面空間２５１ａおよび小断面空間２５１ｂを形成したことで、消音器２００では所望する周波数の音波を減衰させることができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、図６は第２の実施形態に係る消音器の断面図を示している。なお、第１の実施形態と同一又は対応する部材には同一符号を用いるものとする。第２の実施形態では、前蓋２２０の底部２２０ｂに、２つの開口２２０ｃ、２２０ｄが設けられている。開口２２０ｃには、第１の実施形態と同様に、エンジン側排気管１２１が消音器本体２０１内に突入するような状態で溶接により固定されている。一方、開口２２０ｄには、マフラ側排気管１２２が消音器本体２０１内に突入するような状態で溶着されている。したがって、第２の実施形態の消音器２００では、エンジン側排気管１２１とマフラ側排気管１２２とが略平行に配設されている。
【００３８】
このように構成される消音器２００であっても、第１の実施形態と同様に、共鳴室２５１から特定の周波数の音波で膨脹室２５０に戻ってきた排気ガスと各エンジン側排気管１２１から消音器２００の膨脹室２５０に流入した排気ガスとが、互いに共鳴し、特定の周波数の音波を打ち消すことにより減衰され、高い消音効果を得ることができる。その後、特定の周波数の音波が減衰された排気ガスは、マフラ側排気管１２２を通ってマフラ１２３に流入され、さらに消音された後、外部に排気される。
【００３９】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限
定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、上述した各実施形態では、仕切り部材２３０は、中壁部２３４が略水平状態になるように消音器本体２０１に固定されているがこの場合に限られない。仕切り部材２３０は、中壁部２３４が水平状態から傾いた状態で消音器本体２０１に固定されていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００：自動二輪車  １２０：排気装置  １２１：エンジン側排気管  １２２：マフラ側排気管  １２３：マフラ  ２００：消音器  ２０１：消音器本体  ２０２：外筒  ２０３：内筒  ２０４：吸音材  ２１０：後蓋  ２２０：前蓋  ２３０：仕切り部材  ２３１：後側屈曲部  ２３２：前側屈曲部  ２３３：下壁部  ２３４：中壁部  ２３５：上壁部  ２３６：連通孔  ２３７：フランジ部  ２４０：パンチングプレート  ２４１:吸音材  ２５０：膨脹室  ２５０ａ：大断面空間  ２５０ｂ：小断面空間  ２５１：共鳴室  ２５１ａ：大断面空間  ２５１ｂ：小断面空間
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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