(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ軸線が略水平になるように前傾搭載されるエンジンにおいてクランク軸の前方下方にオイルフィルタを配置し、前記クランク軸により同期駆動されるバランサシャフトが、前記オイルフィルタおよび前記クランク軸の間に配置される内燃機関において、
クランクケースの左右側壁に装着された前記バランサシャフトの両端を支持する軸受よりも車体幅方向内側で前記バランサシャフトの前方にこれと並列してオイルポンプを設けると共に、このオイルポンプと前記バランサシャフトとを、前記オイルポンプよりも車体幅方向内側で前記バランサシャフトの長手方向の中間部適所位置で伝動部材を介して連結することを特徴とする内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造。
【請求項２】
前記クランク軸を挟んで前記バランサシャフトの対向側に、第２のバランサシャフトが配置されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造。
【請求項３】
前記バランサシャフトに複数のウェイトを設け、該ウェイト相互間にクランクウェブを付設し、前記ウェイトの回転軌道と前記クランクウェブの回転軌道が重なるように各軸を配したことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造。
【請求項４】
前記ウェイト相互間の前記バランサシャフトの軸上に、前駆クランクウェブに対向するように前記伝動部材を配したことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造。
【請求項５】
前記バランサシャフトと前記クランク軸とを連結するギヤを、前記オイルポンプとは反対側で前記軸受よりも車体幅方向内側に設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクータ型車両等を含む自動二輪車の内燃機関における特にバランサシャフトまわりの配置構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の車両に搭載される内燃機関では、クランクシャフトの回転バランスを向上するためにバランサシャフトが設けられる。このバランサシャフトはクランクケースの左右両側壁で回転自在に軸支され、クランクシャフトのドライブギヤによって駆動されるドリブンギヤの他に、ウォータポンプあるいはオイルポンプ等の補機類を駆動するためのドライブギヤ等が付設される。
【０００３】
たとえば特開平２００１−２３４９７８号公報に記載のバランサ取付構造において、クランク軸の上下に一対のバランサ軸を有し、下側クランク軸の下方にポンプ駆動軸が平行に架設され、下側クランク軸の右クランクケースから突出した右端にドライブスプロケットが嵌着される。このドライブスプロケットと、ポンプ駆動軸の右端に嵌着されたドリブンスプロケットとの間にチェーンが架け渡され、クランク軸の回転でバランサ軸を介してポンプ駆動軸を回転させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来では、上述した例のようにオイルポンプ等の補機類を駆動するための駆動機構は、基本的にはクランクシャフトの軸端側に配置構成される。このため補機類等を配置する際、スペースあるいは他部材との配置関係において制約を受けざるを得なかった。また、かかる配置構成ではエンジン特にクランクケースまわりの設計自由度も制限される等の問題があった。
【０００５】
本発明はかかる実情に鑑み、構成部材の有効かつ効率的な配置構成を実現する内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造は、シリンダ軸線が略水平になるように前傾搭載されるエンジンにおいてクランク軸の前方下方にオイルフィルタを配置し、前記クランク軸により同期駆動されるバランサシャフトが、前記オイルフィルタおよび前記クランク軸の間に配置される内燃機関において、クランクケースの左右側壁に装着された前記バランサシャフトの両端を支持する軸受よりも車体幅方向内側で前記バランサシャフトの前方にこれと並列してオイルポンプを設けると共に、このオイルポンプと前記バランサシャフトとを、前記オイルポンプよりも車体幅方向内側で前記バランサシャフトの長手方向の中間部適所位置で伝動部材を介して連結することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造において、前記クランク軸を挟んで前記バランサシャフトの対向側に、第２のバランサシャフトが配置されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造において、前記バランサシャフトに複数のウェイトを設け、該ウェイト相互間にクランクウェブを付設し、前記ウェイトの回転軌道と前記クランクウェブの回転軌道が重なるように各軸を配したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造において、前記ウェイト相互間の前記バランサシャフトの軸上に、前駆クランクウェブに対向するように前記伝動部材を配したことを特徴とする。
また、本発明による内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造において、前記バランサシャフトと前記クランク軸とを連結するギヤを、前記オイルポンプとは反対側で前記軸受よりも車体幅方向内側に設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、オイルポンプとバランサシャフトとを、該バランサシャフトの長手方向の中間部適所位置で伝動部材を介して連結する。このようにオイルポンプ等の補機類をバランサシャフトの中央部付近に対応配置することができ、特にクランクケース下部の車幅方向寸法を実質的に小さくし、エンジンのコンパクト化を図ることができる。
【００１１】
この場合、バランサシャフトの長手方向の中間部適所に適用可能であるため、補機類等を配置する際、スペースあるいは他部材との配置関係における制約を大幅に減少し、構成部材を有効かつ効率的に配置することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明による内燃機関におけるバランサシャフト周辺構造の好適な実施の形態を説明する。
本発明は自動二輪車あるいは四輪自動車に搭載される各種のガソリンエンジンに対して有効に適用可能であり、この実施形態ではたとえば図１および図２に示すように所謂、スクータ型車両におけるエンジンの例とする。
【００１３】
ここで先ず、本実施形態に係るスクータ型車両１０の全体構成を説明する。図１において、鋼製あるいはアルミニウム合金材でなる車体フレームの前部には、ステアリングヘッドパイプによって左右に回動可能に支持された２本のフロントフォーク１１が設けられる。フロントフォーク１１の上端にはハンドル１２が固定され、ハンドル１２の両端にグリップ１３を有する。フロントフォーク１１の下部には前輪１４が回転可能に支持されるとともに、前輪１４の上部を覆うようにフロントフェンダ１５が固定される。前輪１４は、前輪１４と一体回転するブレーキディスク１６を有している。
【００１４】
車体フレームの後部には、左右スイングアーム１７が揺動可能に設けられるとともに、車体フレームとスイングアーム１７の間にリヤショックアブソーバ１８が装架される。なお、一方（左側）のスイングアーム１７は、複数のギヤ列で構成される動力伝達機構を兼用している。スイングアーム１７の後端には後輪１９が回転可能に支持され、後輪１９は上述した動力伝達機構を介して、回転駆動されるようになっている。後輪１９の上部を覆うようにリヤフェンダ２０が固定される。
【００１５】
車体フレームに搭載されたエンジンユニット２１には、図示しないエアクリーナから混合気が供給されるとともに、燃焼後の排気ガスが排気管２２を通って排気される。エンジンユニット２１はそのシリンダ軸線が略水平にかつ僅かに前方に上方傾斜するように搭載され、後述するようにフロアトンネル部内に配置されるとともに、フロアトンネルカバーによって覆われる。エンジンユニット２１の前側にはラジエタ装置２３が配置され、またエンジンユニット２１の後方で運転者用シート２４の下方には燃料タンク２５が配設される。燃料タンク２５の前側にはバッテリ２６が搭載される。なお、運転者用シート２４の後側にタンデムシート２７が連設される。
【００１６】
エンジンユニット２１等を含む車両の主用構成部材は、車体カバーによって覆われ、図２のように車両の外観構成は一体感のあるすっきりしたものとなっている。すなわち車体前部においてアッパフロントカウル２８およびロアフロントカウル２９が連接され、アッパフロントカウル２８に埋設されるかたちでヘッドランプ３０が配置される。ロアフロントカウル２９の下側にはアンダカバー３１が連接される。
【００１７】
フロントフォーク１１あるいはハンドル１２等を含む前輪操舵装置と運転者用シート２４の間には、低床の左右足載せ部３２が設けられ、運転者はこの足載せ部３２に足を載せて運転者用シート２４に着座することができる。左右足載せ部３２の相互間には、上方に突出するフロアトンネル部が形成され、エンジンユニット２１はこのフロアトンネル部内に配置され、フロアトンネルカバー３３によって覆われる。足載せ部３２およびフロアトンネルカバー３３の前縁には、レッグシールド３４が連接する。
【００１８】
アッパフロントカウル２８の上部にはウィンドスクリーン３５が立設される。このウィンドスクリーン３５や前述したアッパフロントカウル２８およびロアフロントカウル２９は、運転者の少なくとも上半身およびハンドル１２まわりを含めた車体前部を前方から覆うように配置構成される。
【００１９】
また、車体後部もしくは後部寄りにおいてフロアトンネルカバー３３の後縁に連接し、運転者用シート２４の下縁に向って立ち上がる立上り部３６ａを有するフロントフレームカバー３６を備える。立上り部３６ａの略中央には、前方に開口する排気孔が開設３８される。フロントフレームカバー３６の後側には左右のサイドフレームカバー３７等が連接する。
【００２０】
上述した各種車体カバーは基本的には、合成樹脂により成形され、車体フレームに直接にまたはブラケット等の支持部材を介して間接に取付固定される。エンジンユニット２１等は車体カバーの内側に収容されるが、走行時、車体カバーの内側には車両前部から後部へと流れる空気流路が形成される。
【００２１】
ここで、エンジンユニット２１は図３に示されるように、複数のエンジンマウント部３９を介して車体フレーム４０の所定部位に搭載支持される。なお、前述したように車体フレーム４０の前部には、ステアリングヘッドパイプ４１を介してフロントフォーク１１が回動可能に支持される。エンジンユニット２１の後部には変速ユニット４２等が一体的に構成され、これらにより車両を走行駆動するためのパワーユニットを構成する。
【００２２】
図４は、エンジンユニット２１まわりの構成例を示している。エンジンユニット２１は、エンジン部１００とラジエタ装置２３を含む。エンジン部１００においてクランクケース１０１、シリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０３およびシリンダヘッドカバー１０４が一体的に結合し、またこの例では水冷エンジンであるため、シリンダヘッドカバー１０４の前側にラジエタ装置２３を備える。このラジエタ装置２３において、インレットホース２０２およびアウトレットホース２０３を介して、ラジエタ本体２０１がエンジン部１００側と接続し、これにより所定のエンジン冷却系が構成される。
【００２３】
エンジン部１００において図５に示されるように、クランクシャフト１０５がその左右両側で軸受１０６，１０７によってクランクケース１０１に回転自在に支持される。このクランクシャフト１０５にはコンロッド１０８を介してピストン１０９が連結する。クランクシャフト１０５の一端側（右側）にはワンウェイクラッチ１１０が装着され、クランクケース１０１に搭載されたスタータモータ１１１とその出力軸に連結するギヤ群１１２が該ワンウェイクラッチ１１０を介してクランクシャフト１０５と連結する。また、クランクシャフト１０５の他端側（左側）には、ジェネレータコイル１１３のまわりを回動するジェネレータロータ１１４が装着される。
【００２４】
ワンウェイクラッチ１１０まわりの部材、あるいはジェネレータロータ１１４まわりの部材は、クランクケース１０１の外側に一体的に結合するカバー１１５あるいはカバー１１６によって形成されるスペース１１７，１１８内にそれぞれ収容される。この場合、これらのスペースは図５から分かるように、クランクシャフト１０５の軸受１０６，１０７間寸法の１／２以下程度に設定され、この分だけクランク軸方向に突出する。
【００２５】
クランクシャフト１０５にはコンロッド１０８の大端部との連結部（クランクピン部）に対向して、図６にも示されるようにたとえばイチョウの葉状のクランクウェブ１０５ａを有する。なお、この例は並列２気筒エンジンとし、図５あるいは図７に示すようにクランクシャフト１０５は２つのピストン１０９と連結する。クランクケース１０１の前部にてクランクシャフト１０５の前方下方にオイルフィルタ／クーラ１１９が設けられ、このオイルフィルタ／クーラ１１９には後述するオイルポンプ１２０からオイルが供給されるようになっている。
【００２６】
図６に示されるようにクランクシャフト１０５の斜め前下方には、該クランクシャフト１０５と平行にバランサシャフト１２１が配置される。バランサシャフト１２１はその両端で、図５あるいは図７に示すようにクランクケース１０１の左右側壁に装着された軸受１２２，１２３によって回転自在に支持される。これらの軸受１２２，１２３はクランクケース１０１の左右側壁において、クランクシャフト１０５の軸受１０６，１０７と略同一面上に配置される。軸受１０７の至近位置でクランクシャフト１０５に取り付けられたギヤ（平歯車）１２４と、軸受１２３の至近位置でバランサシャフト１２１に取り付けられたギヤ（平歯車）１２５とを噛合させることにより、バランサシャフト１２１はクランクシャフト１０５に対して所定の位相関係で連結する。
【００２７】
バランサシャフト１２１は、図６にも示されるようにたとえばイチョウの葉状のバランスウェイト１２１ａを有し、バランスウェイト１２１ａは、コンロッド１０８の大端部に対応配置される。この例では図５のように相互に隔置された２つのバランスウェイト１２１ａを有し、これらのバランスウェイト１２１ａ相互間にクランクウェブ１０５ａが配置される。この場合、図６から分かるようにバランスウェイト１２１ａの回転軌道（外形線）とクランクウェブ１０５ａの回転軌道（外形線）が側面視で重なるように、クランクシャフト１０５およびバランサシャフト１２１が配設される。
【００２８】
また、クランクシャフト１０５を挟んでバランサシャフト１２１の対向側に、すなわちクランクシャフト１０５の斜め後上方に第２のバランサシャフト１２６が配置される。クランクシャフト１０５および上下のバランサシャフト１２１，１２６は図６に示されるように、同一平面上に並列配置される。この第２のバランサシャフト１２６は実質的にバランサシャフト１２１と同様に構成され、つまりその両端でクランクケース１０１の左右側壁に装着された軸受によって回転自在に支持される。また、クランクシャフト１０５に取り付けられたギヤ１２４と、第２のバランサシャフト１２６に取り付けられたギヤ（平歯車）１２７とを噛合させることにより、第２のバランサシャフト１２６はクランクシャフト１０５に対して所定の位相関係で連結する。
【００２９】
さらに第２のバランサシャフト１２６は、図６にも示されるようにたとえばイチョウの葉状のバランスウェイト１２６ａを有する。この場合、相互に隔置された２つのバランスウェイト１２６ａを有し、これらのバランスウェイト１２６ａ相互間にクランクウェブ１０５ａが配置される。バランスウェイト１２６ａの回転軌道とクランクウェブ１０５ａの回転軌道が側面視で重なるように、第２のバランサシャフト１２６が配設される。
【００３０】
前述したようにクランクシャフト１０５の前方下方にオイルフィルタ／クーラ１１９を配し、クランクシャフト１０５により同期駆動されるバランサシャフト１２１は、オイルフィルタ／クーラ１１９およびクランクシャフト１０５の間に配置される。そしてバランサシャフト１２１の前方には、これと並列してオイルポンプ１２０が設けられ、このオイルポンプ１２０とバランサシャフト１２１とは該バランサシャフト１２１の長手方向の中間部適所位置で、伝動部材としてのチェーン１２８を介して連結される。オイルポンプ１２０の下方には、クランクケース１０１の下部によりオイルパン１２９が形成される。なお、図６はバランサシャフト１２１をその中間部で切断して示す図であるが、便宜上ギヤ１２５が細実線により追加図示されており、実際にはチェーン１２８がギヤ１２５よりも図６の紙面裏側に位置している。
【００３１】
この例では図７に示されるように２つのバランスウェイト１２１ａ相互間のバランサシャフト１２１の軸上に、クランクウェブ１０５ａに対向するようにチェーン１２８が配設される。この場合、バランサシャフト１２１に設けたドライブスプロケット１３０と、オイルポンプ１２０の回転軸１３１に設けたドリブンスプロケット１３２との間にチェーン１２８が巻回装架される。なお、チェーンガイド等の部材等は設けていない。オイルポンプ１２０はたとえばトロコイドポンプであってよく、クランクケース１０１に固定されたケーシング１３３に回転軸１３１が回転自在に支持され、該回転軸１３１はチェーン１２８を介して回転駆動される。そして、インレットポート１３４から入ったオイルをアウトレットポート１３５から吐出するようになっている。
【００３２】
ここで、クランクケース１０１はレフトクランクケース１０１Ｌおよびライトクランクケース１０１Ｒからなり、オイルポンプ１２０はこれら左右ケースの合せ面１０１ａ（図５参照）付近のクランクケース１０１内に収容される。この実施形態では図７に示されるようにレフトクランクケース１０１Ｌ内にオイルポンプ１２０が収容される。オイルポンプ１２０の上流側にはフィルタを有するストレーナ１３６が設けられるが、このストレーナ１３６は図８に示されるようにレフトクランクケース１０１Ｌの下部、特にマグネト室を形成するためのスペース１１８との隔壁下部に一体に設けられる。オイルフィルタ／クーラ１１９は、レフトクランクケース１０１Ｌの下部前面の左側に位置する。
【００３３】
ストレーナ１３６およびオイルポンプ１２０間はオイル通路１３７により接続され（図８、矢印Ｃ）、オイルポンプ１２０およびオイルフィルタ／クーラ１１９間はオイル通路１３８により接続される（図８、矢印Ｄ）。また、オイルフィルタ／クーラ１１９に供給されたオイルは、オイル通路１３９を経て（図８、矢印Ｅ）エンジン各部に給送される。これらのオイル通路１３７，１３８，１３９はレフトクランクケース１０１Ｌに一体的に設けられ、いずれも左側のエンジンマウント部３９の下方で僅かに内側に配置される。
【００３４】
また、オイルポンプ１２０の回転軸１３１とバランサシャフト１２１は、クランクケース１０１におけるオイルパン１２９のオイル静油面付近に軸心が位置するように配置され、すなわちオイルパン１２９のオイルに半分ほど浸かった状態で収容される。そのためチェーン１２８はオイルパン１２９のオイルに半分ほど浸かるが、エンジン作動時には油面が下がるためオイルパン１２９のオイルを掻き回すことはない。
【００３５】
上記構成において、スタータモータ１１１によりエンジンが始動し、ピストン１０９の往復動がコンロッド１０８を介してクランクシャフト１０５の回転運動に変換される。クランクシャフト１０５が回転することでギヤ１２５，１２７を介して、バランサシャフト１２１および第２のバランサシャフト１２６がそれぞれ回転駆動される。これらのバランサシャフト１２１および第２のバランサシャフト１２６の回転によりエンジンは低速回転域から高速回転域まで円滑作動することができる。
【００３６】
オイルポンプ１２０はバランサシャフト１２１の回転により、チェーン１２８を介して回転駆動される。これにより該オイルポンプ１２０の作動によってストレーナ１３６からオイルパン１２９のオイルを吸引し、そのオイルはオイルフィルタ／クーラ１１９を通って、オイル通路１３９からエンジン各部に給送される。
【００３７】
特に本発明によれば、バランサシャフト１２１の前方に並列してオイルポンプ１２０を設け、このオイルポンプ１２０とバランサシャフト１２１とをバランサシャフト１２１の長手方向の中間部適所位置で、チェーン１２８を介して連結することで、エンジン部１００の下部の車幅方向寸法を小さくすることができる。このように車幅方向寸法を小さくすることで、車両走行時のバンク角度を大きく確保することが可能になる。また、オイルポンプ１２０まわりはクランクケース１０１の中央部付近に配置されるため、車両バンク時にオイル油面が変動するのを抑制することができる。その場合、オイルフィルタ／クーラ１１９とオイルポンプ１２０が近接配置されているため、オイル通路１３７，１３８，１３９等が実質的に短くて済む。
【００３８】
また、第２のバランサシャフト１２６を設けることでバランサシャフト１２１の設定に自由度が得られる。これによりバランサシャフト１２１に並設されるオイルポンプ１２０等の補機類の占有スペースを大きく確保することができ、補機類を最適位置に適正配置することが可能になる。
【００３９】
さらに、クランクシャフト１０５のクランクウェブ１０５ａやバランサシャフト１２１あるいは第２のバランサシャフト１２６のバランスウェイト１２１ａあるいはバランスウェイト１２６ａなどの回転体の突部の回転軌跡を互い違いに配設することで、それらの占有面積を有効に小さくすることができる。特にこれらの部材の前後方向寸法を抑えることで、かかる突部に対応する軸の細径部に伝動部材を配して補機類を接続する。これにより新たにその占有スペースを必要とせず、エンジン全体をコンパクトに構成することができる。
【００４０】
以上、本発明を種々の実施形態とともに説明したが、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。
たとえば上記実施形態ではスクータ型車両の例で説明したが、必ずしもこれに限定されず、スクータ型ではなく所謂、通常の自動二輪車や四輪車等に対して有効に適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、この種の内燃機関において補機類をバランサシャフトの中央部付近に対応配置することができ、特にクランクケース下部の車幅方向寸法を実質的に小さくし、エンジンのコンパクト化を図ることができる。この場合、バランサシャフトの長手方向の中間部適所に適用可能であるため、補機類等を配置する際、スペースあるいは他部材との配置関係における制約を大幅に減少し、構成部材を有効かつ効率的に配置することができる等の利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施形態に係るスクータ型車両の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明における実施形態に係るスクータ型車両の全体構成を示す外観側面図である。
【図３】本発明の実施形態におけるエンジンユニットまわりを示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるエンジンユニットのエンジン部まわりを示す側面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の実施形態におけるエンジンユニットのエンジン部のクランクシャフトまわりを示す側面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるエンジンユニットのエンジン部のレフトクランクケースまわりを示す側面図である。
【符号の説明】
１０    スクータ型車両
１１    フロントフォーク
１２    ハンドル
１４    前輪
１７    スイングアーム
１８    リヤショックアブソーバ
１９    後輪
２１    エンジンユニット
２３    ラジエタ装置
２４    運転者用シート
２５    燃料タンク
２６    バッテリ
２８    アッパフロントカウル
２９    ロアフロントカウル
３２    載せ部
３３    フロアトンネルカバー
３４    レッグシールド
３５    ウィンドスクリーン
３６    フロントフレームカバー
３６ａ  立上り部
３８    排気孔
１００    エンジン部
１０１    クランクケース
１０２    シリンダブロック
１０３    シリンダヘッド
１０４    シリンダヘッドカバー
１０５    クランクシャフト
１０８    コンロッド
１００９    ピストン
１１０    ワンウェイクラッチ
１１１    スタータモータ
１１３    ジェネレータコイル
１１４    ジェネレータロータ
１１５，１１６    カバー
１１９    オイルフィルタ／クーラ
１２０    オイルポンプ
１２１    バランサシャフト
１２６    第２のバランサシャフト
１２８    チェーン
１２９    オイルパン
１３０    ドライブスプロケット
１３２    ドリブンスプロケット
１３６    ストレーナ
【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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