(57)【要約】【課題】スクロール通路の内面を基準面とするシュラウド部の加工を適正に行うことのできるコンプレッサハウジングの製造方法を提供する。【解決手段】コンプレッサハウジングは、ディフューザ通路の一部を構成する内壁部とインペラ室とスクロール通路とが一体形成されてなり、ベアリングハウジングと組み合わせた状態において同ハウジングと上記内壁部との間に生じる間隙によってディフューザ通路を形成する。その製造に際しては先ず、鋳物粗材が形成される（工程１）。鋳物粗材は、ベアリングハウジングとの組み合わせ部における開口部分よりも外周側の部分とスクロール通路の内部とを連通する連通孔を有する。その後、連通孔に基準部材が挿入されて、スクロール通路の内面における基準部材の先端が当接した部分が基準面とされる（工程２）。その後、基準面を加工基準とする鋳物粗材への加工を通じてシュラウド部に加工が施される（工程３および工程４）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラに一体の回転シャフトを支持するベアリングハウジングと組み合わされ、前記インペラが収容されるインペラ室と同インペラ室の周囲に位置するスクロール通路と前記インペラ室および前記スクロール通路を全周にわたって連通するディフューザ通路とを有するコンプレッサを構成するコンプレッサハウジングであって、
前記ディフューザ通路の一部を構成する内壁部と前記インペラ室と前記スクロール通路とが一体形成されてなり、前記ベアリングハウジングと組み合わせた状態において同ベアリングハウジングと前記内壁部との間に生じる間隙によって前記ディフューザ通路を形成するコンプレッサハウジングの製造方法であって、
中子を用いた金型成形により、前記ベアリングハウジングとの組み合わせ部における開口部分よりも外周側の部分と前記スクロール通路の内部とを連通する連通孔を有する粗材を形成する第１工程と、
前記連通孔に基準部材を挿入して、前記スクロール通路の内面における前記基準部材の先端が当接した部分を基準面とする第２工程と、
前記基準面を加工基準とする前記粗材への加工を通じて、前記ディフューザ通路の内壁および前記インペラ室の内壁に加工を施す第３工程と、を含むコンプレッサハウジングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過給機に用いられるコンプレッサハウジングの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
過給機のコンプレッサは、インペラが収容されるインペラ室と、同インペラ室の周囲全周にわたって渦巻形状で延びるスクロール通路と、それらインペラ室およびスクロール通路を全周にわたり連通するディフューザ通路とを有している。
【０００３】
特許文献１には、過給機に用いるコンプレッサハウジングとして、インペラ室と、スクロール通路と、ディフューザ通路の一部を構成する内壁部とを一体形成したものが開示されている。詳しくは、特許文献１に記載の過給機では、インペラに一体の回転シャフトを支持するベアリングハウジングとコンプレッサハウジングとが組み合わされて、コンプレッサが構成される。そして、コンプレッサハウジングとベアリングハウジングとを組み合わせた状態において同ベアリングハウジングとディフューザ通路の内壁部との間に生じる間隙によって上記ディフューザ通路が形成されている。
【０００４】
このコンプレッサハウジングは、図８に示すように、インペラ室１０２とディフューザ通路１０４の内壁部１０４Ａとスクロール通路１０３とが一体形成されている。このコンプレッサハウジング３００では、インペラ室１０２の内壁におけるインペラ１０１の周囲を囲う部分１０２Ａとディフューザ通路１０４の内壁部１０４Ａとによってシュラウド部３０２が構成されている。そして、コンプレッサハウジング３００は、ベアリングハウジングとの組み合わせ部３０１において開口する開口部３０３を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、コンプレッサハウジングは金型成形によって形成される。そして、スクロール通路は金型の内部に中子を配置することによって形成される。こうした金型成形では、金型の内部における中子の位置に誤差が生じることが避けられず、スクロール通路の形成位置にも誤差が生じてしまう。そして、この場合には、スクロール通路とシュラウド部との相対位置が所望の位置からずれるため、コンプレッサの内部における実際の空気の流れと予め想定している空気の流れとがずれてしまい、コンプレッサの性能低下を招くおそれがある。そうした性能低下を抑えるためには、コンプレッサハウジングの製造に際してスクロール通路とシュラウド部との相対位置のずれを抑えることが重要になる。
【０００７】
コンプレッサハウジングの製造方法としては、次のような製造方法を採用することが考えられる。すなわち先ず、中子を用いた金型成形によってスクロール通路とシュラウド部とを有する粗材を形成する。その後、この粗材のシュラウド部に対して、スクロール通路の内面を基準面にして、旋盤加工などの機械加工を施す。こうした製造方法を採用することにより、スクロール通路の形成位置を基準にシュラウド部を形成することができるため、スクロール通路とシュラウド部との相対位置を精度よく定めることが可能になる。
【０００８】
上記製造方法において、スクロール通路の内面を基準面にするためには、同内面に接触する部材（基準部材）を、粗材の外部からスクロール通路の内面まで延びる態様で設ける必要がある。通常、スクロール通路とシュラウド部とが一体形成されたコンプレッサハウジングでは、ベアリングハウジングとの組み合わせ部に開口部が形成されており、同開口部の内部においてスクロール通路が開口しているため（図８参照）、その開口を介して基準部材を設けることが可能である。ただし、このスクロール通路の開口は、コンプレッサハウジングの機能上の制限から狭くなっている。そのため、そうしたスクロール通路の開口に挿入可能な形状のものを上記基準部材として採用すると、同基準部材が過度に薄くなったり細くなったりして、基準部材の適切な強度が得られなくなるおそれがある。そして、この場合には基準部材を適正に機能させることができないために、スクロール通路の内面を基準面とするシュラウド部の加工を行うことができず、スクロール通路とシュラウド部との相対位置を精度よく定めることができない。
【０００９】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクロール通路とシュラウド部との相対位置を精度よく定めることのできるコンプレッサハウジングの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するための製造方法が適用されるコンプレッサハウジングは、前記インペラに一体の回転シャフトを支持するベアリングハウジングと組み合わされて、インペラが収容されるインペラ室と同インペラ室の周囲に位置するスクロール通路と前記インペラ室および前記スクロール通路を全周にわたって連通するディフューザ通路とを有するコンプレッサを構成する。コンプレッサハウジングは、前記ディフューザ通路の一部を構成する内壁部と前記インペラ室と前記スクロール通路とが一体形成されてなり、前記ベアリングハウジングと組み合わせた状態において同ベアリングハウジングと前記内壁部との間に生じる間隙によって前記ディフューザ通路を形成する。そして、このコンプレッサハウジングの製造方法は、中子を用いた金型成形により、前記ベアリングハウジングとの組み合わせ部における開口部分よりも外周側の部分と前記スクロール通路の内部とを連通する連通孔を有する粗材を形成する第１工程を含む。また、この製造方法は、前記連通孔に基準部材を挿入して、前記スクロール通路の内面における前記基準部材の先端が当接した部分を基準面とする第２工程と、前記基準面を加工基準とする前記粗材への加工を通じて、前記ディフューザ通路の内壁および前記インペラ室の内壁に加工を施す第３工程と、を含む。
【００１１】
スクロール通路の内面を基準面とする加工を粗材に施すべく、十分に高い強度の基準部材を粗材に設けるためには、基準部材を設けるための専用の孔（連通孔）を設けることが考えられる。こうした連通孔を設けることにより、粗材の組み合わせ部に設けられた開口部分の内部の狭い隙間（スクロール通路の開口）の形状に制限されることなく、基準部材が挿通される部分（詳しくは、連通孔）の形状を定めることができるため、同部分の形状、ひいては基準部材の形状を高い自由度で定めることが可能になる。そして、粗材の組み合わせ部における開口部分よりも外周側の部分は、シュラウド部やディフューザ通路から離間しており、連通孔を形成したとしてもシュラウド部やディフューザ通路における空気の流れに対する影響が小さいため、上記連通孔を形成することの可能な部分であると云える。
【００１２】
上記製造方法によれば、その第１工程において、中子を用いた金型成形により、組み合わせ部における開口部分よりも外周側の部分、すなわちシュラウド部における空気の流れに対する影響が小さい部分に基準部材を設けるための専用の孔（連通孔）を有するものが、コンプレッサハウジングの粗材として形成される。こうした構造の粗材を採用することにより、基準部材の形状を高い自由度で定めることができるようになるため、基準部材の形状を十分に強度の高い形状にすることが可能になる。そのため、第２工程において、基準部材を連通孔に挿入して同基準部材の先端がスクロール通路の内面（基準面）に接触した状態にすることにより、粗材が基準部材によって安定した状態で支持されるようになる。そして、第３工程において、そうした基準部材を利用して、上記基準面を加工基準とする粗材への加工を通じてディフューザ通路の内壁およびインペラ室の内壁（シュラウド部）を加工することにより、スクロール通路の内面を基準面とするシュラウド部の加工を適正に行うことができ、スクロール通路とシュラウド部との相対位置を精度よく定めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態の製造方法によって製造されたコンプレッサハウジングを有するコンプレッサの断面図。
【図２】同コンプレッサハウジングの側面図。
【図３】同コンプレッサハウジングの断面図。
【図４】同コンプレッサハウジングの製造工程を示すフローチャート。
【図５】同コンプレッサハウジングの製造過程における鋳物粗材の断面図。
【図６】同コンプレッサハウジングの製造過程における鋳物粗材の断面図。
【図７】ベアリングハウジングの斜視図。
【図８】従来の製造方法によって製造されたコンプレッサハウジングの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、コンプレッサハウジングの製造方法の一実施形態について説明する。
図１に示すように、コンプレッサ１０は、インペラ１１が収容されるインペラ室１２と、同インペラ室１２の周囲全周にわたって渦巻形状で延びるスクロール通路１３とを備えている。またコンプレッサ１０は、インペラ室１２とスクロール通路１３とを全周にわたって連通するディフューザ通路１４を備えている。
【００１５】
また、コンプレッサ１０は、インペラ１１に一体の回転シャフト１５を支持するベアリングハウジング２０と、インペラ１１を収容するコンプレッサハウジング３０とが組み合わされることによって構成されている。そして、それらハウジング２０，３０を組み合わせた状態で、コンプレッサハウジング３０の内壁における上記ディフューザ通路１４の内壁にあたる部分（内壁部１４Ａ）とベアリングハウジング２０の内壁における上記ディフューザ通路１４の内壁にあたる部分（内壁部２０Ａ）との間に生じる間隙によって、ディフューザ通路１４は構成されている。
【００１６】
図１〜図３に示すように、コンプレッサハウジング３０は、インペラ室１２と、スクロール通路１３と、内壁部１４Ａとが一体に形成されている。このコンプレッサハウジング３０では、インペラ室１２の内壁におけるインペラ１１の外周を囲う部分（内壁部１２Ａ）とディフューザ通路１４の内壁（上記内壁部１４Ａ）とからなる部分が、シュラウド部３２になっている。そして、コンプレッサハウジング３０は、上記ベアリングハウジング２０に組み合わされる組み合わせ部３１（図１における右側の部分）に開口部３３を有している。
【００１７】
本実施形態では、コンプレッサハウジング３０の製造に際して、スクロール通路１３の内面を基準面にして、同コンプレッサハウジング３０（詳しくは、その鋳物粗材）のシュラウド部３２に旋盤加工などの機械加工を施すようにしている。これにより、スクロール通路１３とシュラウド部３２との相対位置のずれが抑えられて、コンプレッサ１０の性能低下が抑えられる。
【００１８】
ここで、スクロール通路１３の内面を機械加工の基準面として用いるためには、同内面に接触する部材（基準部材）を、コンプレッサハウジング３０の外部からスクロール通路１３の内面まで延びる態様で取り付ける必要がある。上記コンプレッサハウジング３０では、開口部３３の内部においてスクロール通路１３が開口しているため、それら開口部３３およびスクロール通路１３の開口を介して、スクロール通路１３の内面に接触するように基準部材を設けることは可能である。ただし、開口部３３内におけるスクロール通路１３の開口の幅（図３の隙間ＯＰ）は、コンプレッサハウジング３０の機能上の制限から狭くなっているため、同開口を介して基準部材を設けるようにすると、基準部材が過度に薄くなったり細くなったりして、同基準部材の適切な強度が得られなくなるおそれがある。
【００１９】
そこで本実施形態では、コンプレッサハウジング３０に、基準部材を設けるための専用の孔（連通孔３４）を設けるようにしている。この連通孔３４は、断面円形状でインペラ１１の回転軸心Ｌ１の延伸方向に直線状に延びて、コンプレッサハウジング３０の組み合わせ部３１における開口部３３よりも外周側の位置とスクロール通路１３の内部とにおいてそれぞれ開口している。この連通孔３４の直径は開口部３３内におけるスクロール通路１３の開口幅（図３の隙間ＯＰ）よりも大きくなっている。また、連通孔３４は回転軸心Ｌ１の周りにおいて、等角度（１２０°）間隔で、３箇所に設けられている。さらにコンプレッサハウジング３０には、連通孔３４を上記回転軸心Ｌ１の延伸方向においてスクロール通路１３の内面に投影した部分に、同内面が部分的に平面状に形成された部分（平面部３６）が形成されている。
【００２０】
こうした連通孔３４を設けることにより、開口部３３の内部の狭い隙間（スクロール通路１３の開口）の形状に制限されることなく、基準部材が挿通される部分（具体的には、連通孔３４）の形状を定めることができるため、同部分の形状、ひいては基準部材の形状を高い自由度で定めることが可能になる。したがって、基準部材の形状を十分に強度の高い形状にすることが可能になる。なお、コンプレッサハウジング３０の組み合わせ部３１における開口部３３よりも外周側の部分は、シュラウド部３２（ディフューザ通路１４［図１参照］）から離間しており、連通孔３４を形成したとしてもシュラウド部３２（ディフューザ通路１４）における空気の流れに対する影響が小さいため、上記連通孔３４を形成するのに適した部分である。
【００２１】
以下、コンプレッサハウジング３０の製造工程について詳細に説明する。
図４に示すように、コンプレッサハウジング３０の製造に際しては、先ず、工程１が実行される。この工程１では、図５に示すように、中子３５を用いた金型成形により、スクロール通路１３とシュラウド部３２と開口部３３と連通孔３４と平面部３６とを有する鋳物粗材３０Ａが形成される。本実施形態では、この工程１が第１工程に相当する。
【００２２】
図４に示すように、こうした工程１の後には、工程２が実行される。この工程２では、連通孔３４に基準部材３７が挿入されて、スクロール通路１３の内面における基準部材３７の先端が当接する部分（平面部３６）が基準面とされる。本実施形態では、この工程２が第２工程に相当する。
【００２３】
具体的には、図６に示すように、基準部材３７の先端がスクロール通路１３の内面における平面部３６に接触した状態になるように、同基準部材３７の３つの挿入部３８（図６には１つのみ図示）が鋳物粗材３０Ａの３つの連通孔３４に挿入される。なお、基準部材３７の各挿入部３８は上記連通孔３４の直径よりも若干小さい直径の円柱形状に形成されている。そのため、工程２では、基準部材３７の各挿入部３８が鋳物粗材３０Ａの各連通孔３４にそれぞれ嵌合した状態になる。このように本実施形態では、鋳物粗材３０Ａが基準部材３７に３箇所で支持されるため、１箇所（あるいは２箇所）で支持される場合と比較して、鋳物粗材３０Ａが安定した状態で支持されるようになる。
【００２４】
図４に示すように、こうした工程２の後には、工程３が実行される。この工程３では、基準部材３７の先端が接触している平面部３６を加工基準とする機械加工により、鋳物粗材３０Ａの外面に周面部３９が形成される。具体的には、先ず、基準部材３７を利用して平面部３６を基準面にした状態で、鋳物粗材３０Ａの組み合わせ部３１側の部分が加工機のチャックによって把持される。そして、この加工機による旋盤加工により、図６に示すように、インペラ室１２の空気導入口１６側の外周面に周方向全周にわたって延びる周面部３９が形成される。
【００２５】
図４に示すように、こうした工程３の後には、工程４が実行される。この工程４では、周面部３９を加工基準とする機械加工によって、鋳物粗材３０Ａのシュラウド部３２に加工が施される。本実施形態では、工程３および工程４が第３工程に相当する。具体的には、上記周面部３９を基準面として、鋳物粗材３０Ａにおける組み合わせ部３１と反対側の部分、すなわち空気導入口１６側の部分が加工機のチャックによって把持される。そして、この加工機による旋盤加工によってシュラウド部３２の表面が加工される。なお、コンプレッサハウジング３０の製造に際しては、こうした周面部３９を基準面とする加工として、シュラウド部３２の加工の他にも、組み合わせ部３１の加工や開口部３３の内周面の加工などが行われる。
【００２６】
以下、こうした工程１〜工程４を通じてコンプレッサハウジング３０を製造することによる作用について説明する。
本実施形態の工程１で形成されるコンプレッサハウジング３０の鋳物粗材３０Ａは、その組み合わせ部３１における開口部３３よりも外周側の部分、すなわちシュラウド部３２における空気の流れに対する影響が小さい部分に、基準部材３７を設けるための専用の連通孔３４を有している。
【００２７】
こうした構造の鋳物粗材３０Ａを採用することにより、開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口を介して基準部材を設けるものと比較して、基準部材３７が挿通される部分の形状を高い自由度で定めることができる。そして、これにより、基準部材３７の形状を高い自由度で定めることができるようになるため、基準部材３７の形状を十分に強度の高い形状にすることが可能になる。
【００２８】
そのため、工程２において、そうした基準部材３７を連通孔３４に挿入して、同基準部材３７の先端がスクロール通路１３の内面における平面部３６に接触した状態にすることにより、鋳物粗材３０Ａが基準部材３７によって安定した状態で支持されるようになる。そして、工程３において基準部材３７を利用して平面部３６を基準面とした旋盤加工を通じて鋳物粗材３０Ａに周面部３９を形成し、工程４において同周面部３９を基準面とする旋盤加工を通じて鋳物粗材３０Ａのシュラウド部３２に加工を施することにより、スクロール通路１３の内面を基準面とするシュラウド部３２の加工を適正に行うことができる。そして、この加工を通じて、スクロール通路１３とシュラウド部３２との相対位置を精度よく定めることができる。
【００２９】
また本実施形態では、鋳物粗材３０Ａに基準部材３７を設ける際に、開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口が用いられない。そのため、十分な強度を有する基準部材３７を鋳物粗材３０Ａに設けるために、開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口幅（図３の隙間ＯＰ参照）を敢えて大きくする必要がない。したがって、開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口に基準部材３７を挿入するものと比較して、同スクロール通路１３の開口幅を小さくすることが可能になる。
【００３０】
通常、コンプレッサ１０では、ディフューザ通路１４の径方向（図６における上下方向）長さが長いほど、空気の圧縮度合いを大きくすることが可能になるために、性能向上を図ることができる。このことから、コンプレッサハウジング３０の開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口幅を小さくすることができれば、その分だけディフューザ通路１４の外周側の端部を外周側（図６における下方側）の位置まで延ばすことができるため、コンプレッサ１０の性能を向上させることが可能になると云える。この点、本実施形態では、上述のようにコンプレッサハウジング３０の開口部３３内部におけるスクロール通路１３の開口幅を小さくすることが可能であるため、これによるコンプレッサ１０の性能向上を図ることができる。
【００３１】
さらに図１および図７に示すように、ベアリングハウジング２０の組み合わせ部２１には、円柱形状で突出する形状の凸部２２が設けられている。この凸部２２は、コンプレッサハウジング３０の連通孔３４の直径よりも若干小さい直径の円柱形状で突出しており、インペラ１１の回転軸心Ｌ１の周りにおいて等角度（１２０°）間隔で３箇所に設けられている。これら凸部２２は、過給機の組立に際してコンプレッサハウジング３０とベアリングハウジング２０とを正しい位置で組み付けたときに、コンプレッサハウジング３０の各連通孔３４にそれぞれ嵌合する位置に形成されている。
【００３２】
ここで、上記連通孔３４は、コンプレッサハウジング３０の製造に際しては必要な構成であるが、コンプレッサ１０の機能上は不要な構成である。そして、コンプレッサ１０を組み付けた際に連通孔３４が開口したままであると、連通孔３４を介してコンプレッサ１０内部から外部に空気が漏れてしまったり、連通孔３４がスクロール通路１３内部における空気の流れに乱れを生じさせてしまうなど、コンプレッサ１０の性能低下を招くおそれがある。
【００３３】
この点、本実施形態では、コンプレッサハウジング３０とベアリングハウジング２０との組み付けに際して、ベアリングハウジング２０の各凸部２２とコンプレッサハウジング３０の各連通孔３４とがそれぞれ嵌合して、それら連通孔３４が塞がれるようになる。そのため、連通孔３４を塞ぐための特段の作業が不要になる。しかも、ベアリングハウジング２０の各凸部２２とコンプレッサハウジング３０の各連通孔３４とを嵌合させることによって、ベアリングハウジング２０とコンプレッサハウジング３０との相対位置が定まるために、その位置決めを容易に行うことができる。このように本実施形態では、ベアリングハウジング２０に凸部２２を設けることにより、コンプレッサ１０の組付けを容易に行うことができる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）スクロール通路１３の内面を基準面とするシュラウド部３２の加工を適正に行うことができ、スクロール通路１３とシュラウド部３２との相対位置を精度よく定めることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・スクロール通路１３の内面に平面部３６を形成しなくてもよい。この場合にも、スクロール通路１３の内面に先端を接触させた状態の基準部材３７を利用して同内面を基準面とすることができ、その基準面を加工基準とする鋳物粗材３０Ａへの加工を通じてシュラウド部３２に加工を施すことができる。
【００３６】
・コンプレッサハウジング３０の鋳物粗材３０Ａに４つ以上の連通孔３４を設けてもよい。また、基準部材３７の先端とスクロール通路１３の内面との接触を通じて鋳物粗材３０Ａの姿勢が規制される構造になっている等、加工機に対する鋳物粗材３０Ａの不要な傾きが抑えられるのであれば、連通孔３４を１箇所のみに設けたり、２箇所のみに設けたりしてもよい。
【００３７】
・スクロール通路１３の内面（例えば平面部３６）を基準面とする旋盤加工によってシュラウド部３２に加工を施すようにしてもよい。
・第３工程においてシュラウド部３２に施す加工は、旋盤加工以外の切削加工や、研削加工など、任意の機械加工を採用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０…コンプレッサ、１１…インペラ、１２…インペラ室、１２Ａ…内壁部、１３…スクロール通路、１４…ディフューザ通路、１４Ａ…内壁部、１５…回転シャフト、１６…空気導入口、２０…ベアリングハウジング、２０Ａ…内壁部、２１…組み合わせ部、２２…凸部、３０…コンプレッサハウジング、３０Ａ…鋳物粗材、３１…組み合わせ部、３２…シュラウド部、３３…開口部、３４…連通孔、３５…中子、３６…平面部、３７…基準部材、３８…挿入部、３９…周面部。
【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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【図８】
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