(57)【要約】【課題】ピストンリングの強度の低下を招くことなく、燃焼室のガスのシールを維持しながら、焼付きの発生を抑制可能なピストンリングの潤滑構造を提供する。【解決手段】ピストンリングの潤滑構造は、ピストン２０と、ピストンの外周に設けられたリング溝に嵌装され、外周面がシリンダライナー３０の内側面３０ａに摺接され、上面が燃焼室のガスによる圧力を受けるピストンリング１０とを備え、ピストンリング１０の下面１０ｂに、所定の断面積及びピストン２０の半径方向に沿う所定長さを有する導油部１２が設けられ、導油部１２は、潤滑油を収容可能な空間を有し、内周側の一端部１２ａが、ピストンリング１０の内周面１０ｄに至らないように、リング溝２２の外周側端部２２ｃの位置より内周方向に延びており、外周側の他端部１２ｂが、少なくともリング溝２２の外周側端部２２ｃに至るまで外周方向に延びている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
対をなす上面及び下面並びに外周面及び内周面を有し、前記ピストンの外周に設けられたリング溝に嵌装され、前記外周面がシリンダライナーの内側面に摺接され、前記上面が燃焼室のガスによる圧力を受ける、ピストンリングと、を備え、
前記ピストンリングの下面または該下面に対向する前記リング溝の下面に、所定の断面積及び前記ピストンの半径方向に沿う所定長さを有する導油部が設けられ、
前記導油部は、
少なくとも潤滑油を収容可能な空間を有し、
内周側の一端部が、前記ピストンリングの内周面又は前記リング溝における該内周面に対応する位置に至らないように、前記リング溝の外周側端部の位置より内周方向に延びており、
外周側の他端部が、少なくとも前記リング溝の外周側端部に至るまで外周方向に延びている、
ピストンリングの潤滑構造。
【請求項２】
前記導油部は、所定幅及び所定深さを有する前記ピストンの半径方向に沿う溝である、請求項１に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項３】
前記導油部は、前記ピストンリングの下面に設けられている、請求項２に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項４】
前記導油部は、外周側の他端部が前記ピストンリングの外周面に至らないように延びている、請求項３に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項５】
前記導油部は、前記ピストンリングの下面に一つ設けられている、請求項３または４に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項６】
前記導油部は、前記ピストンリングの周方向にわたって複数設けられている、請求項３または４に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項７】
前記導油部は、前記リング溝の下面に設けられている、請求項２に記載のピストンリングの潤滑構造。
【請求項８】
前記導油部は、多孔質の材料により形成されている、請求項１に記載のピストンリングの潤滑構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンリングの潤滑構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等の内燃機関において、ピストンの外周にピストンリングが設けられている。ピストンリングは、ピストンの外周に設けられたリング溝に嵌装されており、シリンダライナーの内側面に摺接することにより、燃焼室のガスをシールする。従来、排気上死点から吸気行程にかけてピストンリングに作用する慣性力により、ピストンリングがリング溝の下面から浮き上がり、リング溝の下面とピストンリングの下面との間に隙間が生じ、この隙間に潤滑油が導入され油膜が形成されることにより、ピストンリングの焼付きの防止を図っていた。例えば、下面の全周にわたって環状溝が設けられたピストンリングが知られている（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】特開２０００−１７０６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、燃費を向上するために、エンジンを高Ｐｍｅ（正味平均有効圧力）化することが求められている。エンジンを高Ｐｍｅ化した場合、シリンダ内圧が高くなるため、ピストンリングをリング溝下面に押しつける力が高くなり、ピストンリング下面とピストンのリング溝下面との間に隙間が生じ難くなる。このため、ピストンリングとリング溝との間の油膜が切れやすくなり、焼付きが発生しやすくなっていた。また、燃費改善のための内燃機関のダウンスピーディングは、ピストンリングに発生する慣性力を弱めることとなるため、ピストンリング下面とピストンのリング溝下面との間に隙間を生じ難くくし、焼付きが発生しやすい状況を招来していた。また、特許文献１に記載されたピストンリングのように、全周にわたって溝が設けられた場合には、ピストンリングの強度の低下を招いていた。
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、ピストンリングの強度の低下を招くことなく、燃焼室のガスのシールを維持しながら、焼付きの発生を抑制可能なピストンリングの潤滑構造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】
本発明に係るピストンリングの潤滑構造は、ピストンと、対をなす上面及び下面並びに外周面及び内周面を有し、ピストンの外周に設けられたリング溝に嵌装され、外周面がシリンダライナーの内側面に摺接され、上面が燃焼室のガスによる圧力を受ける、ピストンリングと、を備え、ピストンリングの下面または該下面に対向するリング溝の下面に、所定の断面積及びピストンの半径方向に沿う所定長さを有する導油部が設けられ、導油部は、少なくとも潤滑油を収容可能な空間を有し、内周側の一端部が、ピストンリングの内周面又はリング溝における該内周面に対応する位置に至らないように、リング溝の外周側端部の位置より内周方向に延びており、外周側の他端部が、少なくともリング溝の外周側端部に至るまで外周方向に延びている。
【０００７】
この潤滑構造では、ピストンリングの下面またはその下面に対向するリング溝の下面に潤滑油を収容可能な空間を有する導油部が設けられるので、ピストンリングがリング溝の下面から浮き上がらなくとも、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間の一部に潤滑油が導かれる。そして、リング溝に嵌装されたピストンリングが、ピストンの動作時にピストンの軸回りに回転することにより、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間の全周にわたって油膜の形成が促進されるので、焼付きの発生を抑制できる。また、導油部の内周側がピストンリングの内周面又はリング溝におけるピストンリングの内周面に対応する位置に至らないので、ピストンリングの下面側の空間と上面側の空間とが連通しない。これにより、燃焼室のガスのシールが維持される。また、導油部が、所定の断面積及び所定長さでピストンの半径方向に沿って設けられているので、導油部はピストンリングの全周を占めないこととなる。従って、導油部が設けられることによるピストンリングの強度の低下が防止される。
【０００８】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、所定幅及び所定深さを有するピストンの半径方向に沿う溝であってもよい。
【０００９】
この潤滑構造によれば、導油部が溝として形成されているので、潤滑油が十分に収容される。これにより、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間の油膜の形成が十分に促進される。
【００１０】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、ピストンリングの下面に設けられていてもよい。
【００１１】
この潤滑構造によれば、ピストンリングの下面に溝として形成される導油部が設けられるので、容易な加工により、潤滑構造を実現できる。
【００１２】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、外周側の他端部がピストンリングの外周面に至らないように延びていてもよい。
【００１３】
この潤滑構造によれば、導油部の外周側の他端部がピストンリングの外周面まで至らないので、ピストンリングの外周面側におけるシリンダライナーとの摺接面積が、導油部が設けられることに起因して減少することがない。これにより、ピストンリングの強度が維持される。
【００１４】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、ピストンリングの下面に一つ設けられていてもよい。
【００１５】
この潤滑構造によれば、ピストンリングに設けられる導油部が一つであるので、導油部が設けられることに起因するピストンリングの強度の低下が非常に少ない。そして、リング溝に嵌装されたピストンリングが、ピストンの動作時にピストンの軸回りに回転することにより、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間に十分な油膜を形成できる。
【００１６】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、ピストンリングの周方向にわたって複数設けられていてもよい。
【００１７】
この潤滑構造によれば、複数の導油部が設けられるので、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間に、より潤沢に潤滑油を導入することができる。
【００１８】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、リング溝の下面に設けられていてもよい。
【００１９】
この潤滑構造によれば、従来のピストンリングを採用しながら、ピストン側への容易な加工により、潤滑構造を実現できる。
【００２０】
また、本発明に係るピストンリングの潤滑構造では、導油部は、多孔質の材料により形成されていてもよい。
【００２１】
この潤滑構造によれば、多孔質材料が有する空間に潤滑油が十分に収容されるので、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間に、十分に潤滑油を導入することができる。これにより、ピストンリングの下面とリング溝の下面との間の油膜の形成が十分に促進される。また、導油部が多孔質材料により構成されるので、導油部が溝、即ち空間として設けられる場合と比較して、導油部の形成に起因するピストンリングまたはピストンの強度低下が抑制される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ピストンリングの強度の低下を招くことなく、燃焼室のガスのシールを維持しながら、焼付きの発生を抑制可能なピストンリングの潤滑構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るピストンリングの潤滑構造を示す縦断面図である。
【図２】ピストンリングを示す図であり、図２（ａ）は、ピストンリングの下面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示したピストンリング下面の一部（破線部分）を拡大した拡大図である。
【図３】図１におけるピストンリングの部分を拡大して示す拡大図である。
【図４】実施形態に係るピストンリングの潤滑構造による奏される作用及び効果を説明する図である。
【図５】ピストンリングに設けられた導油部の他の例を示す図である。
【図６】導油部が設けられたピストンリングの他の例を示す図である。
【図７】導油部がリング溝に設けられた、ピストンリングの潤滑構造の例を示す図である。
【図８】導油部が多孔質の材料により形成された、ピストンリングの潤滑構造の例を示す図であり、図８（ａ）は、リング溝の下面に形成された導油部の例を示し、図８（ｂ）は、ピストンリングの下面に形成された導油部の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本明細書において、「上」、「下」等の方向は、図面に示す状態に基づく便宜的なものである。
【００２５】
図１は、実施形態に係るピストンリングの潤滑構造を示す縦断面図である。具体的には、図１は、ピストンに嵌装されたピストンリングを示している。図２は、ピストンリングを示す図であり、図２（ａ）は、ピストンリングの下面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示したピストンリング下面の一部（破線部分）を拡大した拡大図である。図３は、図１に示した縦断面図におけるピストンリングの部分を拡大して示す拡大図である。図４は、実施形態に係るピストンリングの潤滑構造による奏される作用及び効果を説明する図である。
【００２６】
本実施形態のピストンリングの潤滑構造１は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダに備えられる。ピストンリングの潤滑構造１は、ピストン２０とピストンリング１０とを備えている。
【００２７】
ピストン２０は、ピストンリング１０が嵌装されるリング溝２２を外周に沿って有する。ピストンリング１０が嵌装されたピストン２０は、シリンダライナー３０に収容されている。ピストンリング１０は、対をなす上面１０ａ及び下面１０ｂ並びに外周面１０ｃ及び内周面１０ｄを有する。ピストンリング１０の外周面１０ｃは、シリンダライナー３０の内側面３０ａに摺接される。ピストンリング１０の上面１０ａは、ピストン２０の上面上の燃焼室のガスによる圧力を受ける。
【００２８】
本実施形態のピストンリングの潤滑構造１では、所定の断面積及びピストンの半径方向に沿う所定長さを有する導油部１２が設けられている。図１〜図３に示す例では、導油部１２は、ピストンリング１０の下面１０ｂに設けられている。なお、後述するように、導油部１２は、リング溝２２の下面２２ａに設けられていてもよい。
【００２９】
本来的には、内燃行程における排気上死点から吸気行程にかけてピストンリングに作用する慣性力により、ピストンリングがリング溝の下面から浮き上がり、リング溝の下面とピストンリングの下面との間に隙間が生じ、この隙間に潤滑油が導入され油膜が形成されることにより、ピストンリングの焼付きの防止を図っていた。しかしながら、燃費を向上するために高Ｐｍｅ化されたエンジンでは、シリンダ内圧が高くなるため、ピストンリングをリング溝下面に押しつける力が高くなり、ピストンリング下面とピストンのリング溝下面との間に隙間が生じ難くなる。このため、ピストンリングとリング溝との間の油膜が切れやすくなり、焼付きが発生しやすくなっていた。
【００３０】
本実施形態のピストンリング１０に設けられた導油部１２は、少なくとも潤滑油を収容可能な空間を有している。具体的には、図２及び図３に示すように、所定幅及び所定深さを有する前記ピストンの半径方向に沿う溝として構成されている。
【００３１】
また、導油部１２は、内周側の一端部１２ａが、ピストンリング１０の内周面１０ｄに至らないように、リング溝２２の外周側端部２２ｃの位置より内周方向に延びており、外周側の他端部１２ｂが、少なくともリング溝２２の外周側端部２２ｃに至るまで外周方向に延びている。導油部１２がこのような構造を有することにより、図４に示すように、矢印Ｒにより示される方向へピストン２０が下降しているときには、ピストンリング１０の下面１０ｂがシリンダライナー３０の内側面３０ａに付着した潤滑油Ｏを掻く。そして、掻かれた潤滑油Ｏは、導油部１２に流れ込む。導油部１２は、溝として設けられているので、潤滑油Ｏを十分に収容することができる。潤滑油Ｏは、リング溝２２の外周側端部２２ｃの位置より内周方向に延びる導油部１２を通って、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に供給される。そして、リング溝２２に嵌装されたピストンリング１０が、ピストン２０の動作時にピストン２０の軸回りに回転することにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の全周にわたって油膜の形成が促進されるので、焼付きの発生を抑制できる。
【００３２】
また、導油部１２の内周側の一端部１２ａがピストンリング１０の内周面１０ｄに至らないので、ピストンリングの下面側の空間と上面側の空間とが連通しない。これにより、燃焼室のガスのシールが維持される。
【００３３】
また、導油部１２は、所定の断面積及び所定長さでピストンの半径方向に沿って設けられた溝であるので、導油部がピストンリング１０の全周を占めないこととなる。従って、導油部１２が設けられることによるピストンリングの強度の低下が防止される。
【００３４】
また、図３に示すように、導油部１２は、外周側の他端部１２ｂがピストンリング１０の外周面１０ｃに至らないように延びている。導油部１２がこのような構造を有することにより、ピストンリング１０の外周面１０ｃ側におけるシリンダライナー３０との摺接面積が、導油部１２が設けられることに起因して減少することがない。これにより、ピストンリング１０の強度が維持される。
【００３５】
また、図２に示す例のように、導油部１２は、ピストンリング１０の下面に一つ設けられていてもよい。このような潤滑構造１によれば、ピストンリング１０に設けられる導油部１２が一つだけであるので、導油部１２が設けられることに起因するピストンリング１０の強度の低下が非常に少ない。そして、リング溝２２に嵌装されたピストンリング１０が、ピストン２０の動作時にピストン２０の軸回りに回転することにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に十分な油膜を形成できる。
【００３６】
図５は、ピストンリング１０に設けられた導油部１２の他の例を示す図である。図５に示すように、導油部１２は、外周側の他端部１２ｂがピストンリング１０の外周面１０ｃに至るように延びていてもよい。この場合には、溝として形成される導油部１２の他端部１２ｂが、ピストンリング１０の外周面１０ｃに露出することとなるので、ピストンリング１０に導油部１２を形成するための加工が容易である。
【００３７】
図６は、導油部１２が設けられたピストンリングの他の例を示す図である。図６に示すように、複数（例えば、７）の導油部１２がピストンリング１０Ａに設けられることとしてもよい。このように、複数の導油部１２が設けられた場合には、ピストンリング１０Ａ（１０）の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に、より潤沢に潤滑油を導入することができる。
【００３８】
図７は、導油部がリング溝２２に設けられた、ピストンリングの潤滑構造の例を示す図である。図７に示すように、導油部２４は、リング溝２２の下面２２ａに設けられてもよい。具体的には、図７に示す導油部２４は、所定幅及び所定深さを有する、ピストン２０の半径方向に沿う溝として、リング溝２２の下面２２ａ上に構成されている。導油部２４は、溝として構成されているので、潤滑油を収容可能な空間を有する。
【００３９】
導油部２４は、内周側の一端部２４ａが、リング溝２２におけるピストンリング１０の内周面１０ｄに対応する位置２２ｄに至らないように、リング溝２２の外周側端部２２ｃの位置より内周方向に延びており、外周側の他端部２４ｂが、少なくともリング溝２２の外周側端部２２ｃに至るまで外周方向に延びている。
【００４０】
導油部２４がこのような構造を有することにより、導油部２４を有する潤滑構造１は、図４を参照して説明した、図３に示す潤滑構造の作用及び効果と同様の作用及び効果を奏することができる。
【００４１】
即ち、ピストン２０が下降しているときには、ピストンリング１０の下面１０ｂがシリンダライナー３０の内側面３０ａに付着した潤滑油Ｏを掻く。そして、掻かれた潤滑油Ｏは、導油部２４に流れ込む。導油部２４は、溝として設けられているので、潤滑油Ｏを十分に収容することができる。潤滑油Ｏは、リング溝２２の外周側端部２２ｃの位置より内周方向に延びる導油部２４を通って、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に供給される。そして、リング溝２２に嵌装されたピストンリング１０が、ピストン２０の動作時にピストン２０の軸回りに回転することにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の全周にわたって油膜の形成が促進されるので、焼付きの発生を抑制できる。
【００４２】
また、導油部２４の内周側の一端部２４ａが、リング溝２２におけるピストンリング１０の内周面１０ｄに対応する位置２２ｄに至らないので、ピストンリングの下面側の空間と上面側の空間とが連通しない。これにより、燃焼室のガスのシールが維持される。
【００４３】
また、導油部２４は、所定の断面積及び所定長さでピストンの半径方向に沿って設けられた溝であるので、導油部２４がリング溝２２の全周を占めないこととなる。従って、導油部２４が設けられることによるリング溝２２の強度の低下が防止されると共に、リング溝２２がピストンリング１０を適切に保持できる。
【００４４】
図８は、導油部が多孔質の材料により形成された、ピストンリングの潤滑構造の例を示す図である。図８（ａ）は、リング溝２２の下面２２ａに、所定の断面積でピストンの半径方向に所定長さを有するように、多孔質の材料により形成された導油部２４Ａの例を示す図である。即ち、図７に示す例では、導油部が溝、即ち空間により形成されていたが、図８（ａ）に示す例では、空間に代えて、多孔質の材料により導油部２４Ａが形成されている。導油部２４Ａを構成する多孔質の材料は、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）である。導油部２４Ａは、例えば、リング溝２２の下面２２ａに多孔質の材料を溶射することにより、形成できる。
【００４５】
多孔質の材料は、空間を有するので、その空間に潤滑油を含むことができる。従って、導油部２４Ａが多孔質の材料により構成されることにより、導油部２４Ａに十分な潤滑油を収容することが可能となり、図７に示した導油部２４を有する潤滑構造１と同様に、図８（ａ）に示した導油部２４Ａを有する潤滑構造においても、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に、十分に潤滑油を導入することができる。これにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の油膜の形成が十分に促進される。また、導油部２４Ａが多孔質材料により構成されるので、導油部が溝、即ち空間として設けられる場合と比較して、導油部の形成に起因するピストンの強度低下が抑制される。
【００４６】
図８（ｂ）は、ピストンリング１０の下面１０ｂに、所定の断面積でピストンの半径方向に所定長さを有するように、多孔質の材料により形成された導油部１２Ａの例を示す図である。即ち、図３に示す例では、導油部１２が溝、即ち空間により形成されていたが、図８（ｂ）に示す例では、空間に代えて、多孔質の材料により導油部１２Ａが形成されている。導油部１２Ａを構成する多孔質の材料は、例えばジルコニア（ＺｒＯ２）である。導油部１２Ａは、例えば、ピストンリング１０の下面１０ｂに多孔質の材料を溶射することにより、形成できる。
【００４７】
導油部１２Ａが多孔質の材料により構成されることにより、導油部１２Ａに十分な潤滑油を収容することが可能となり、図３に示した導油部１２を有する潤滑構造１と同様に、図８（ｂ）に示した導油部１２Ａを有する潤滑構造においても、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間に、十分に潤滑油を導入することができる。これにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の油膜の形成が十分に促進される。また、導油部１２Ａが多孔質材料により構成されるので、導油部が溝、即ち空間として設けられる場合と比較して、導油部の形成に起因するピストンリングの強度低下が抑制される。
【００４８】
以上説明したように、ピストンリングの潤滑構造１では、ピストンリング１０の下面１０ｂまたはその下面１０ｂに対向するリング溝２２の下面２２ａに潤滑油を収容可能な空間を有する導油部１２または導油部２４が設けられるので、ピストンリング１０がリング溝２２の下面２２ａから浮き上がらなくとも、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の一部に潤滑油が導かれる。そして、リング溝２２に嵌装されたピストンリング１０が、ピストン２０の動作時にピストン２０の軸回りに回転することにより、ピストンリング１０の下面１０ｂとリング溝２２の下面２２ａとの間の全周にわたって油膜の形成が促進されるので、焼付きの発生を抑制できる。また、導油部１２または導油部２４の内周側がピストンリング１０の内周面１０ｄ又はリング溝２２におけるピストンリング１０の内周面１０ｄに対応する位置２２ｄに至らないので、ピストンリング１０の下面１０ｂ側の空間と上面１０ａ側の空間とが連通しない。これにより、燃焼室のガスのシールが維持される。また、導油部１２または導油部２４が、所定の断面積及び所定長さでピストン２０の半径方向に沿って設けられているので、導油部１２または導油部２４はピストンリングまたはリング溝２２の全周を占めないこととなる。従って、導油部１２または導油部２４が設けられることによるピストンリング１０またはリング溝２２の強度の低下が防止される。
【００４９】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１…潤滑構造、１０，１０Ａ…ピストンリング、１２，１２Ａ，２４，２４Ａ…導油部、２０…ピストン、２２…リング溝、３０…シリンダライナー。
【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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