(57)【要約】      （修正有）【課題】弁内部に異物が進入し、絞りの穴を塞いだり、ピストンの摺動性悪化やシール部材のシール不良を引き起こすことを防止するエアバイパスバルブを提供する。【解決手段】エアバイパスバルブ１０は弁本体１１と、前記弁本体１１に搭載されたバルブ本体１２と、前記バルブ本体１２に内蔵されたピストン部１３と、前記ピストン部１３の上部に位置するパイロット部１４と、から構成される。また、バルブ本体１２の内周面に係着する段付円筒形状のピストンケーシング１５は、その小径部２０にピストン１６の外周面を案内する突起２１が円周方向に少なくとも３個以上がピストン１６の長手方向に指向して設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ本体に取り付けられた凸形状のバルブケーシングと、
前記バルブ本体の大内径部に嵌挿されたピストン部と、
前記ピストン部に係合して前記バルブ本体内に嵌挿されたパイロット弁部と、
を備え、  前記ピストン部は、前記バルブ本体の内周面に係着する段付円筒形状のピストンケーシングと、  前記バルブ本体の内周面に係着する段付円筒形状のピストンケーシングと、  前記ピストンケーシングの最内径の内径面に嵌挿され底面を有する円筒形のピストンと、  前記ピストンケーシングの内周面に装着され前記ピストンの外周面に蜜に接触するシール部材と、  前記ピストンケーシングの大内径部に収納され、かつ該ピストンケーシングの上面及び前記バルブ本体内に嵌挿される断面凹凸状のケーシングと、
前記ケーシングの外周部に装着され、かつ前記ピストン内周面の装着された第一のばね部材と、から形成し、
前記パイロット弁部は、前記バルブ本体に装着され該バルブ本体に一体的に形成された断面Ｕ字状の固定鉄心と、前記固定鉄心の外周面に嵌挿されたボビン、前記ボビンの巻装されたコイル、前記コイルの内径部に嵌挿されたヨークと、  前記ヨークの内周面に嵌挿された可動鉄心と、前記可動鉄心の略軸芯に嵌挿され上端が前記固定鉄心の下面に係着する第二のばね部材、前記ヨークの下面に接触するシートホルダと、  前記シートホルダに嵌着された弁座及び前記可動鉄心の凹部に係着されたボール部材と、から形成し、
前記ピストンケーシングは小径部に前記ピストンの外周面を案内する突起が円周方向に少なくとも３個以上が該ピストンの長手方向に指向して設けられていることを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項２】
請求項１記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記ピストンの上端部に径方向の溝を少なくとも１本以上設けることにより、作動時のピストンストロークエンドでの応答遅れを防止することを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項３】
請求項１または２記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記ピストンの後端部にテーパ形状を設けることにより、前記シール部材の組付性が良くすることを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記ピストンの下面または前記弁座と前記シートホルダの凹面との間に１つのフィルタ
が装着されたことを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記パイロット弁部の弁座をピストン側に位置させることにより、ピストン室の容積を小さくすることによって、ＯＮ応答、ＯＦＦ応答が向上することを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記絞りは軸方向の両端周辺の少なくとも一端を突起状に形成したことを特徴とするエアバイパスバルブ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエアバイパスバルブにおいて、
前記シール部材は断面Ｌ字状を形成し、軸方向は内側は前記ピストンの外周面に接触ささせ、上下面はピストンケーシング及びケーシングにより挟持されたことを特徴とするエアバイパスバルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアバイパスバルブに関し、さらに詳細には自動車用ターボチャージャの過給圧逃がし弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のエアバイパスバルブとしては、過給装置の圧力側１２（特許文献１に記載されている符号を示す。以下、同じ）と吸込側１４との間のバイパス通路８内に配置された内燃機関用の制御装置であって、電磁弁４と、ニューマチック式に操作可能な弁閉鎖体１０を有するバイパス弁２と、制御圧室２４とを有しており、電磁弁４への給電により、バイパス弁２の開放過程中に、過給装置の圧力側１２と吸込側１４との間に制御圧室２４を介して流体接続が形成可能である内燃機関用の制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１３−５３０３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、バイパス弁入口よりバイパス弁内部に異物が進入し、絞りの穴を塞いだり、ピストンの摺動性悪化やシール部材のシール不良を引き起こす場合があった。また、弁閉鎖体（＝ピストン）のガイド長さが足りず、心ずれによるピストン閉じ不良、シール部材との同軸のずれによるシール不良が発生する。
さらに、電磁弁の弁閉鎖体が樹脂のため高温環境下では、変形してシール不良が発生し、電磁弁の弁閉鎖体が、ピストンと反対方向にあり、制御圧室の容積が大きく、圧力変化が緩慢になり応答が遅くなる。
また、ピストン先端がエッジ形状であり、シール部材を組み付けにくく、ピストンつばが円筒形状であり、ピストンストロークエンド時に、ピストンによって制御圧室が分離され、応答不良になる等の問題があった。
【０００５】
さらに、使用環境下では空気中に油分が含まれる。そのため、圧力側に含まれる油分がピストン（１０）に付着し、その油分がピストン底面を伝わって補償開口（絞り）３６が詰り動作不良を起こす問題点がある。
さらに、弁閉鎖体１０と電磁弁ケーシング２８はシール部材（パッキン）４０によりシールされている。シール部材４０の線膨張係数は電磁弁ケーシング２８よりも大きいため、高温、例えば２２０℃になると電磁弁ケーシング２８が膨らみ、シール部材４０がそれ以上に膨らもうとするが、電磁弁ケーシング２８に倣うことでシール性を保っている。しかしながら、高温のためシール部材４０の外径が、電磁弁ケーシング２８の内径に合わせて、クリープ変形する。
そのため、高温から常温に戻った際、電磁弁ケーシング２８、シール部材４０の線膨張係数の違いで、該シール部材４０の外径の収縮量と該電磁弁ケーシング２８の収縮量に差が発生し、
電磁弁ケーシング２８とシール部材４０に隙間が発生し、それにより、電磁弁ケーシング２８とシール部材４０との間から空気の漏れが増加し性能が低下する。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、弁内部に異物が進入し、絞りの穴を塞いだり、ガイド長不足によるピストンの摺動性悪化やシール要素のシール不良、応答性悪化を引き起こすことを防止するエアバイパスバルブを提供することを目的とする。
さらに、本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、ピストンに形成する絞り孔周辺の形状を突起させることにより、ピストン表面から伝わる油分が該絞り孔に侵入にくい構造にして該絞り穴の目詰まりを防止するエアバイパスバルブを提供することを目的とする。
また、本発明はパッキン外径側の上下面を相手部材であるケーシング、ピストンケーシングで挟み込むことにより、温度が変化してもパッキンとピストンケーシングの熱収縮性の違いによる空気の漏れを防止したエアバイパスバルブ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】
【０００６】
前記課題を解決するための発明は、
バルブ本体に取り付けられた凸形状のバルブケーシングと、
前記バルブ本体の大内径部に嵌挿されたピストン部と、
前記ピストン部に係合するパイロット弁部と、を備え、
前記ピストン部は、前記バルブ本体の内周面に嵌挿された段付円筒形状のピストンケーシングと、前記ピストンケーシングの最内径の内径面にされ底面を有する段付円筒形状のピストンと、  前記ピストンケーシングの最内径の内径面に嵌挿され底面を有する円筒形のピストンと、  前記ピストンに穿設され前記バルブ本体の過給機吐出側に連通する絞りと、  前記ピストンケーシングの中内径部に装着され前記ピストンの外周面に蜜に接触するシール部材と、  前記ピストンケーシングの大内径部に収納され、かつ該ピストンケーシングの上面及び前記バルブケーシング内に係着される断面凹凸状のケーシングと、
前記ケーシングの凸形状外周部に装着され、かつ前記ピストンの内周穴に装着された第一のばね部材と、  から形成し、  前記パイロット弁部は、前記バルブ本体に装着され該バルブ本体に一体的に形成された断面Ｕ字状の固定鉄心と、  前記固定鉄心の外周面に嵌挿されたボビンと、  前記ボビンの巻装されたコイルと、  前記コイルの内径部に嵌挿されたヨークと、  前記ヨークの内周面に嵌挿された可動鉄心と、  前記可動鉄心の略軸芯に嵌挿され上端が前記固定鉄心の下面に係着する第二のばね部材と、
前記ヨークの下面に接触し、かつ前記ケーシングに内径穴に摺動自在に係合するシートホルダと、  前記シートホルダに嵌着された弁座及び前記可動鉄心の凹部に係着されたボール部材と、から形成し、
前記ピストンケーシングは小径部に前記ピストンの外周面を案内する突起が円周方向に少なくとも３個以上が該ピストンの長手方向に指向して設けられていること、
を特徴とする。
本発明によれば、ピストンのガイド長が確保でき、摺動性悪化を防止しながらピストン開口時の径方向開口面積を確保してバルブ流量が確保でき、さらにガイド長不足によるピストン芯ずれによるシール要素のシール不良を防止できる。
【０００７】
前記ピストンの上端部の径方向の溝を少なくとも１本以上設けることにより、作動時のピストンストロークエンドから閉じ応答遅れを防止するので、好適である。
さらに、前記ピストンの後端部にテーパ形状を設けることにより、前記シール部材の組付性が良くなるので、好適である。
【０００８】
前記ピストンの下面または前記弁座の下面とシートホルダとの凹面には少なくとも１つのフィルタが装着されたことにより、ピストン部の絞りやパイロット弁部への異物やごみの侵入が防止でき、動作不良を防止することができる。
【０００９】
また、前記パイロット弁部の弁座をピストン側に位置させることにより、ピストン室の容積を小さくすることによって、ＯＮ応答、ＯＦＦ応答が向上するので、好適である。
【００１０】
さらに、前記絞りは軸方向の両端周辺を突起状に形成したので、ピストンの表面から伝わる油分が浸入にくい構造となり、絞りの目詰まりを防ぐことができる。
【００１１】
さらに、シール部材は断面Ｌ字状を形成し、軸方向は内側は前記ピストンの外周面に接触させ、上下面はピストンケーシング及びケーシングにより挟持されたので、温度が変化してもパッキンとピストンケーシングの熱収縮性の違いによるパッキン外径側からの空気の漏れを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、ピストンのガイド長が確保でき、摺動性悪化を防止しながらピストン開口時の径方向の開口面積を確保してバルブ流量が確保でき、さらにガイド長不足によるピストンの芯ずれによるシール要素のシール不良を防止することができる。
さらに、パイロット弁部の弁座をピストン側に位置させることによりピストン室の容積を小さくすることができる。
また、ピストンストーク時のピストン室への空気の吸入、吐出量が小さくなりＯＮ応答、ＯＦＦ応答をよくすることができる。
さらにまた絞り孔への油分の浸入を防ぎ、温度が変化してもパッキンとピストンケーシングの熱収縮によるパッキン外径側からの空気の漏れを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一の実施の形態のエアバイパスバルブの概略構造を示す略縦断面図である。
【図２】図１のエアバイパスバルブの斜視図である。
【図３】図１のピストンのストロークエンドでのケーシングとの係合状態を示す略拡大断面図である。
【図４】図１のピストンのシール要素とシール部材との係合状態を示す断面図である。
【図５】図１のピストンの斜視図である。
【図６】本発明の第二実施の形態のエアバイパスバルブの概略構造を示す略縦断面図である。
【図７】図６のＡ部の拡大詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係るエアバイパスバルブにつき好適な実施の形態を挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、エアバイパスバルブ１０は弁本体１１と、前記弁本体１１に搭載されたバルブ本体１２と、前記バルブ本体１２に内蔵されたピストン部１３と、前記ピストン部１３の上部に位置するパイロット弁部１４を主たる構成部品として構成される。
【００１５】
前記ピストン部１３は、前記バルブケーシング１２の内周面１２ａに係着する段付円筒形状のピストンケーシング１５と、ピストンケーシング１５の小内径部１５ａに嵌挿された段付円筒形状のピストン１６と、ピストンケーシング１５の中内径部１５ｂに装着されピストン１６の外周面に蜜に接触する断面Ｕ字状のシール部材１７と、ピストンケーシング１５の大内径部１５ｃに収納され、かつ該ピストンケーシング１５の上面及びバルブケーシング１２内に嵌挿される断面凹凸状のケーシング１８と、を備える。
【００１６】
ピストン１６はピストンケーシング１５の小内径部１５ａに摺動自在に支持されており、かつピストンケーシング１５の小径部２０に形成された爪（突起）２１によりガイドされている。
この場合、爪２１は図２に示すように、ピストンケーシング１５の小内径部１５ａの円周方向の複数個、少なくとも３個以上（望ましくは６個）を設けるとよい。
さらに、爪２１はピストン１６に接触する内径側は摺動抵抗の低減のため、Ｒ形状に形成している。
【００１７】
また、図３及び図５に示すように、ピストン１６の先端部（図３及び図５で上端部）には、鍔部１６ｃが形成され、該鍔部１６ｃに径方向に溝１６ｄを１本以上、好ましくは２本を設けることにより、作動時のピストン１６のストロークエンドでの応答遅れを防止している。
さらに、ピストン１６の後端部（図３及び図５で下端部）は前記シール部材１７の内径より小さい円筒部とそれに連続するテーパ係状１６ｂを形成し、シール部材１７がテーパ形状１６ｂに倣って容易に組み付けされるようになっている。
また、ピストン１６の下面には、少なくとも１個の絞り３５が設けられていて、ピストン室３９及び４０と過給機吐出側３４とを接続している。
【００１８】
ケーシング１８はバルブ本体１２の内周面１２ａ及びピストンケーシング１５の大内径部１５ｃに嵌挿されており、該ケーシング１８の大径部１８ｂには連通穴３７を介してピストン室３９及び４０に連通するドレーンポート２２が径方向に一箇所ないし二箇所に穿設されている。
参照符号１９は第一のばね部材を示しており、両端がピストン１６の内径穴１６ａの底面とケーシング１８の大径部１８ａの端面にて支持され、かつ該大径部１８ａの外周部に装着されており、該第一のばね部材１９の弾発力により、ピストン１６のシール要素１６をバルブ本体１１に接触させている。
【００１９】
一方、パイロット弁部１４は、バルブケーシング１２に装着され該バルブケーシング１２に一体的に形成され鍔部２３ａを有する断面Ｕ字状の固定鉄心２３と、前記固定鉄心２３の外周面に２３ｂに嵌挿されたボビン２４と、前記ボビン２４の内径に巻装されたコイル２５と、前記コイル２５の内径部に嵌挿されたヨーク２６と、前記ヨーク２６の内周面に嵌挿された可動鉄心２７と、前記可動鉄心２７の略軸芯に嵌挿され上端が該固定鉄心２７の下面に係着する第二のばね部材２８と、ヨーク２６の下面に接触し、かつケーシング１８に内径穴に摺動自在に係合するシートホルダ２９と、前記シートホルダ２９の上部に嵌挿された弁座３０及び可動鉄心２７に係着された鋼球のボール部材３１と、を備える。
そして、パイロット弁部１４の弁座３０の位置をピストン１６側に位置させることにより、ピストン室３９及び４０の容積を最小にでき、パイロット弁部１４の開閉に対するピストン部１３の応答時間を短縮することができる。
【００２０】
弁座３０には、シートホルダ２９に形成された連通穴３７に接続する開口穴３８が設けられている。ボール部材３１は、パイロット弁部１４のシール部材として機能する。このため、ボール部材３１は可動鉄心２７に形成された凹部３６に嵌挿後、該可動鉄心２７に圧入またはカシメで一体化されている。弁座３０のシール面は断面円錐形または半球状に形成してボール部材３１の球面と弁座３０の内周面との係合を面シールでなく、線シールにするため、シール性が良く異物に強い。
【００２１】
なお、ボール部材３１に対するシートホルダ２９に形成された開口穴３８の穴径の比は、０．５〜０．７５にすると好適である。
さらに、ピストン１６の下面及び弁座３０とシートホルダ２９の凹面との間には、異物やごみの侵入を防止する第一，第二のフィルタ３２ａ、３２ｂが装着されている。第一のフィルタ３２ａは超音波溶着によりピストン１６に固定され、第二のフィルタ３２ｂは溶接、カシメ、インサート成形等により弁座３０に一体化される。
また、第二のフィルタ３２ｂは弁座３０と分離してシートホルダ２９の底面２９ａに超音波溶着により固定してもよい。
【００２２】
また、第一、第二のフィルタ３２ａ，３２ｂは、少なくともいずれか一方があればよい。
さらに、図１に示すようにエアバイパスバルブ１０を閉弁し、パイロット弁部１４の非励磁時に、ピストン１６の絞り３５を介して、ピストン室３９及び４０の圧力と、バルブ本体１１の過給機吐出側３４の圧力は等しくなり、ピストン１６に働く圧力に関する力の平衡が保たれている。
これにより、ピストン１６は、第一のばね部材１９の弾発力により図１に示すように下方に押圧されピストン１６の下面のシール要素１６ｂがバルブ本体１１の過給氣吐出側３４の開口部に接触して該過給氣吐出側３４と過給氣吸込側３３との連通を遮断する。
【００２３】
パイロット弁部１４の通電時には、可動鉄心２７電磁力によって図１の上方に変位する。
ボール部材３１は可動鉄心２７と一体化しており、ボール部材３１が弁座３０より離れる。
このため、ピストン室３９及び４０とドレーンポート２２が接続され、ピストン室３９及び４０の圧力は低下する。
ピストン室３９及び４０の圧力とバルブ本体１１の過給機吐出側３４の圧力の差による力がピストン１６に作用して、第一のばね部材１９の弾発力に打ち勝って、ピストン１６が図１の上方にストロークして、エアバイパスバルブ１０は開弁する。
このとき、ピストン１６のストロークは前記圧力差と第一のばね部材１９の弾発力によって決まる。
【００２４】
図３に示すようにストロークエンドした場合には、ケーシング１８とピストン１６で形成される溝１６ｄによりピストン室３９とピストン室４０間は接続されて。ピストン室３９と４０の間に空気の吸入、吐出ができるため、ピストン１６のストロークエンドからの閉じ応答性が良好になる。
参照符号４２は、非磁性体のスペーサを示すものであり、可動鉄心２７の底面とシートバルブ２９の上面との間に設けられ、可動鉄心２７とシートバルブ２９との接触を遮断している。
【００２５】
本実施の形態に係るエアバイパスバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に動作について説明する。
パイロット弁部１４に通電されると、可動鉄心（プランジャ）２７は電磁力によって図１で上方へ移動し、可動鉄心２７と一体となったボール部材３１は弁座３０から離れ、ピストン室３９及び４０とドレーンポート２２が接続される。
ピストン室３９及び４０の圧力は過給機吸込側３３の圧力よりも高く、ピストン室３９及び４０の気体はドレーンポート２２から流出する。このとき、ピストン１６の絞り３５からピストン室３９及び４０の気体が流入するが、絞り３５の断面積に比べて、可動鉄心２７のストロークと弁座３０の開口３８によって決まるパイロット弁部１４の開口面積（図３参照）が大きいため、ピストン室３９及び４０から流出する気体の方が多い。
したがって、ピストン室３９及び４０の圧力は低下し、ピストン室３９及び４０とバルブ本体１１の過給機吐出側３４の圧力差によってピストン１６の上方への力が発生する。
このため、ピストン１６のシール要素１６ｂはバルブ本体１１より離れ、エバイパスバルブ１０は開弁し、過給機吐出側３４と過給機吸込側３３は接続される。
【００２６】
パイロット弁部１４が非通電となった場合には、該パイロット弁部１４の電磁力はなくなり、第二のばね部材２８の弾発力によって可動鉄心２７は図１で下方に移動し、該可動鉄心２７に一体化されたボール部材３１が弁座３０に着座する。これによって、ピストン室３９及び４０とドレーンポート２２は遮断される。
よって、ピストン室３９及び４０にはピストン１６の絞り３５から気体が流入し過給機吐出側３４の圧力とピストン室３９及び４０の圧力の差は小さくなり、第一のばね部材１９の弾発力によりピストン１６は下方に移動し、ピストン１６のシール要素１６ｂはバルブ本体１１に着座する。
【００２７】
前述したように本実施例のエアバイパスバルブ１０では、パイロット弁部１４が開いた際に、ピストン室３９及び４０に空気が流出し、過給氣吐出側３４とピストン室３９及び４０の圧力差が大きくなることによって、第一のばね部材１９に打ち勝ってピストン１６は図１で上方に移動する。
パイロット弁部が閉じた際に、ピストン室３９及び４０に空気が流入し、過給機吐出側３４とピストン室３９及び４０の圧力差が小さくなることによって、第一のばね部材１９の弾発力によってピストン１６が図１で下方に移動する。
このとき、パイロット弁部１４の弁座３０がピストン１６側に位置することにより、ピストン室３９及び４０の容積を小さくすることでき、ピストンストローク時にピストン室  ３９及び４０との間で流入、流出する空気の量が小さくて済む。
このため、本実施例のエアバイパスバルブ１０では、パイロット弁部１４の弁座３０の位置をピストン１６側に位置させることにより、ピストン室３９及び４０の容積を小さくすることによってＯＮ応答、ＯＦＦ応答が向上する。
【００２８】
図６は本発明の第二の実施の形態を示すエアバイパスバルブの概略構造を示す略縦断面図で、図６中、第１図の構成要素と同一の構成要素は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図７に示すように、絞り５１は軸方向の両端周辺の少なくとも一端を突起状に形成することにより、ピストン１６の表面、もしくは、ピストン１６の底面から伝わる油分が絞り５１に浸入にくい構造となり、該絞り５１の目詰まりを防ぐことができる。
【００２９】
シール部材５２は断面Ｌ字状を形成し、軸方向の内側はピストン１６の外周面に接触ささせ、上下面はケーシング１８及びピストンケーシング１５により挟持されている。
これにより、温度が変化してもパッキンとピストンケーシングの熱収縮性の違いによるパッキン外径側からの空気の漏れを防ぐことができる。
なお、図６のように、鍔部１６ｃを形成しないで、ピストン１６の先端部に溝１６ｄを設けてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０、５０  エアバイパスバルブ        １１  バルブ本体
１２  バルブケーシング                １３  ピストン部
１４  パイロット弁部                  １５  ピストンケーシング
１６  ピストン                        １７、５２  シール部材
１８  ケーシング                      １９，２８  ばね部材
２１  爪                              ２２  ドレーンポート
２３  固定鉄心                        ２７  可動鉄心
２９  シートホルダ                    ３０  弁座
３１  ボール部材                      ３２ａ，３２ｂ  フィルタ
３３  過給氣吸込                      ３４  過給氣吐出側
３５、５１  絞り                      ３６  凹部
３７  連通穴                          ３８  開口穴
３９、４０  ピストン室                ４１  スペーサ
【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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