(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータージャケット内に該ウォータージャケットを各気筒毎に隔てる隔壁を備え、該隔壁に、燃焼室側に冷却水を流通可能な冷却水開口と、該冷却水開口よりも上方側にエアを流通可能なエア抜き開口とを有するシリンダヘッドであって、
前記隔壁は、前記ウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の前記気筒間に対応する位置において、連結部を残して該ウォータージャケット用中子を前記各気筒毎に分離するよう該ウォータージャケット用中子に形成された分離空間に、前記シリンダヘッドを鋳造成形する際の溶湯が流れ込むことにより形成されてなり、
前記冷却水開口は、前記シリンダヘッドを鋳造成形する際に、前記連結部により前記ウォータージャケットの前記各気筒間を連通するよう形成された孔であり、
前記エア抜き開口は、前記ウォータージャケット用中子の前記隔壁に対応する位置に設けた巾木によるコアホールに加工を施して前記ウォータージャケットの上壁に対応する位置よりも下方側に底面を有する有底中空部を形成するとともに、前記コアホールの開口部に蓋をすることによって、前記ウォータージャケットの各気筒間を連通するよう形成された孔である
シリンダヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダヘッドを備え、前記ウォータージャケット内を流れる冷却媒体を用いて構成部品の少なくとも一部を冷却する内燃機関。
【請求項３】
ウォータージャケット内に該ウォータージャケットを各気筒毎に隔てる隔壁を備え、該隔壁に、燃焼室側に冷却水を流通可能な冷却水開口と、該冷却水開口よりも上方側にエアを流通可能なエア抜き開口とを有するシリンダヘッドの製造方法であって、
（ａ）前記ウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の前記気筒間に対応する位置において、連結部を残して該ウォータージャケット用中子を前記各気筒毎に分離するよう該ウォータージャケット用中子に分離空間を形成するとともに、該分離空間に対応する位置に巾木を設け、
（ｂ）前記シリンダヘッドを鋳造成形する鋳造型内に、前記ウォータージャケット用中子を前記巾木により位置決めした状態で設置し、
（ｃ）前記鋳造型内に溶湯を流し込んで凝固させてから前記ウォータージャケット用中子を取り除くことで、前記連結部による前記冷却水開口と前記巾木によるコアホールを形成し、
（ｄ）前記ウォータージャケットの上壁に対応する位置よりも下方側に底面を有する有底中空部となるよう前記コアホールに加工を施し、
（ｅ）該コアホールの上部を蓋することで前記エア抜き開口を形成する
シリンダヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行うことのできるシリンダヘッドおよびこれを備える内燃機関、およびシリンダヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシリンダヘッドとしては、ウォータージャケット内に、ウォータージャケットを各気筒毎に隔てる隔壁を設け、この隔壁の燃焼室側に冷却水通路孔を形成するとともに、隔壁の上端側にエア抜き孔を形成するものが提案されている。
このシリンダヘッドでは、燃焼室側を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行うものとしている。
【特許文献１】実開昭５８−１３７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうしたシリンダヘッドでは、隔壁に冷却水通路孔やエア抜き孔等の開口を形成しようとすると、形成する開口の数だけ中子を用いる必要があり、その製造が複雑なものとなる。
【０００４】
本発明のシリンダヘッド、これを備える内燃機関およびシリンダヘッドの製造方法は、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行う構造を簡易に確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】
本発明のシリンダヘッドは、ウォータージャケット内に該ウォータージャケットを各気筒毎に隔てる隔壁を備え、該隔壁に、燃焼室側に冷却水を流通可能な冷却水開口と、該冷却水開口よりも上方側にエアを流通可能なエア抜き開口とを有するシリンダヘッドであって、
前記隔壁は、前記ウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の前記気筒間に対応する位置において、連結部を残して該ウォータージャケット用中子を前記各気筒毎に分離するよう該ウォータージャケット用中子に形成された分離空間に、前記シリンダヘッドを鋳造成形する際の溶湯が流れ込むことにより形成されてなり、
前記冷却水開口は、前記シリンダヘッドを鋳造成形する際に、前記連結部により前記ウォータージャケットの前記各気筒間を連通するよう形成された孔であり、
前記エア抜き開口は、前記ウォータージャケット用中子の前記隔壁に対応する位置に設けた巾木によるコアホールに加工を施して前記ウォータージャケットの上壁に対応する位置よりも下方側に底面を有する有底中空部を形成するとともに、前記コアホールの開口部に蓋をすることによって、前記ウォータージャケットの各気筒間を連通するよう形成された孔であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のシリンダヘッドでは、シリンダヘッドを鋳造する際に鋳包まれてウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の隔壁に対応する位置に設けた巾木により形成されるコアホールを利用して、コアホールに加工を施して、このコアホールの上部を蓋するだけであるから、エア抜き開口を簡易に確保できる。また、ウォータージャケット用中子に形成した分離空間に溶湯を流し込むだけで隔壁を形成することができるとともに、ウォータージャケット用中子とは別の中子を用いることなく冷却水開口を形成することができる。この結果、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行う構造を簡易に確保することができる。
ここで、コアホールとは、シリンダヘッドを鋳造する鋳造型内にウォータージャケット用中子を設置する際の位置決めとしてウォータージャケット用中子に形成した巾木が溶湯に鋳包まれることにより形成される孔であり、砂出し用としても用いられるものである。
【０００８】
また、本発明の内燃機関は、上記記載のシリンダヘッドを備え、ウォータージャケット内を流れる冷却媒体を用いて構成部品の少なくとも一部を冷却することを要旨とする。
こうすれば、上述の本発明のシリンダヘッドを搭載するから、本発明のシリンダヘッドが奏する効果、例えば、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行う構造を簡易に確保することができる効果と同様な効果を奏することができる。
【０００９】
また、本発明のシリンダヘッドの製造方法は、ウォータージャケット内に該ウォータージャケットを各気筒毎に隔てる隔壁を備え、該隔壁に、燃焼室側に冷却水を流通可能な冷却水開口と、該冷却水開口よりも上方側にエアを流通可能なエア抜き開口とを有するシリンダヘッドの製造方法であって、
（ａ）前記ウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の前記気筒間に対応する位置において、連結部を残して該ウォータージャケット用中子を前記各気筒毎に分離するよう該ウォータージャケット用中子に分離空間を形成するとともに、該分離空間に対応する位置に巾木を設け、
（ｂ）前記シリンダヘッドを鋳造成形する鋳造型内に、前記ウォータージャケット用中子を前記巾木により位置決めした状態で設置し、
（ｃ）前記鋳造型内に溶湯を流し込んで凝固させてから前記ウォータージャケット用中子を取り除くことで、前記連結部による前記冷却水開口と前記巾木によるコアホールを形成し、
（ｄ）前記ウォータージャケットの上壁に対応する位置よりも下方側に底面を有する有底中空部となるよう前記コアホールに加工を施し、
（ｅ）該コアホールの上部を蓋することで前記エア抜き開口を形成することを要旨とする。
【００１０】
本発明のシリンダヘッドの製造方法では、シリンダヘッドを鋳造する際に鋳包まれてウォータージャケットを形成するウォータージャケット用中子の隔壁に対応する位置に設けた巾木により形成されるコアホールを利用してエア抜き開口を形成する。すなわち、燃焼室側に冷却水を流通する冷却水開口とエア抜きのためのエア抜き開口とのうち、少なくともエア抜き開口を形成するための中子を必要としない。この結果、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行う構造を簡易に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、エンジンの正面側から視た縦断面構成図である。
エンジン１は、シリンダブロック２上にシリンダヘッド３が設けられ、シリンダヘッド３の上面にロッカーカバー４が設けられている。
シリンダブロック２内にはピストン５が配設されており、シリンダヘッド３内には、燃焼室６を開閉させるための排気通路側および吸気通路側のバルブ７ａ，７ｂが設けられており、このバルブ７ａ，７ｂは、それぞれカム８ａ，８ｂの回転により上下動するバルブリフター９ａ，９ｂに連結されている。
【００１２】
また、シリンダヘッド３内には、冷却水を通すウォータージャケット１０が形成されており、このウォータージャケット１０の部分の要部拡大図を図２に示す。
また、図３には、ウォータージャケット１０の部分の側面側の縦断面構成図を示す。
なお、図２は、図３におけるＡ−Ａ線断面を示している。
【００１３】
図２および図３に示すように、シリンダヘッド３の下部部位には、第１気筒の燃焼室６ａと、第２気筒の燃焼室６ｂと、第３気筒の燃焼室６ｃと、第４気筒の燃焼室６ｄがそれぞれ形成されている。各燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの上方に冷却水が流れるウォータージャケット１０が形成されており、このウォータージャケット１０内には、ウォータージャケット１０を各気筒毎に隔てる隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成してあり、各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの下部に、冷却水が通る冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃが開口されている。
【００１４】
ウォータージャケット１０上面のアッパーデッキ３ａには、各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置に、上方へ突出して円形状の円形突部１３ａ，１３ｂ，１３ｃが一体形成してあり、この各円形突部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ内には、底面が各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上部まで達する有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’が形成されている。そして、この有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’の上方よりプラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃをそれぞれ嵌め込むことで、各プラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの下端と各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’の底面との間にエア抜き用のエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。
なお、図中３ｂは、シリンダヘッド３内部を補強する円柱であり、複数間隔をおいて一体形成されている。また、図２における３ｃは、ボルト孔であって、シリンダヘッド３とシリンダブロック２を締結するためのボルトを通すことができるものである。
【００１５】
このような構造のシリンダヘッド３においては、ウォータージャケット１０内を流れる冷却水を、各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより各燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに向かってよどみなく流すことができ、冷却水が各冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃを通る時に流速が増大し、冷却水による熱伝達が向上して、燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに対する冷却能力が向上するものとなっている。
また、冷却水中に含まれるエアは冷却水とともに流れて、各エア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを通って良好にエア抜きされるため、エアがウォータージャケット１０の上部に閉じ込められることがない。従って、各燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを効果的に冷却しながらウォータージャケット１０内のエア抜きを良好に行うことができるものとなっている。
【００１６】
次に、この図２および図３に示すシリンダヘッドを鋳造成形するための鋳造型について説明する。
シリンダヘッドの鋳造型２０は、図４に縦断面図で示すように、上型２１と、下型２２と、フロント型２３と、リア型２４の内部に、ウォータージャケット１０を成形するためのウォータージャケット用中子２５と、上中子２６と、複数のチャンバー入子２７とから構成されており、ウォータージャケット用中子２５の上面のアッパーデッキ成形面２５ａと上中子２６の下面とで、シリンダヘッド３のアッパーデッキ３ａを成形するアッパーデッキ用空間Ｓ１を形成し、ウォータージャケット用中子２５の下面と複数のチャンバー入子２７の上面とで、シリンダヘッド３の燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを成形する燃焼室用空間Ｓ２を形成する。
【００１７】
ウォータージャケット用中子２５には、シリンダヘッド３の複数の円柱３ｂを成形するための上下に貫通する複数の貫通孔２５ｂと、各気筒間のほぼ中央に位置する部分に連結部２５ｃを残して上面から下方に向かって切り欠いた隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ成形用の隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃと、アッパーデッキ成形面２５ａ上であって隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃに対応する位置にアッパーデッキ成形面２５ａから上方へ一体状に突出した円筒状の巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃとが形成されている。
【００１８】
隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃは、図５の要部拡大斜視図で示すように、ウォータージャケット用中子２５を気筒列方向に対して直角な方向に貫通して形成されており、その形状は、気筒列方向から見てほぼ四角形（実施例では、長方形）をなしている。ここで、隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃは、気筒間に対応する位置において連結部２５ｃを残してウォータージャケット用中子２５を各気筒毎に分離する分離空間を形成している。
【００１９】
巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃは、上中子２６に対するウォータージャケット用中子２５の位置決め用に設けられたものであり、上中子２６の下面に複数形成されている円筒状の円筒凹部２６ａ内にそれぞれ位置決めされる。また、巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃには、隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃに対応する位置に、隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃと同じ方向に隔壁延出部用切欠き２９Ｐがそれぞれ形成されている。即ち、隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃと隔壁延出部用切欠き２９Ｐとは、連続した切欠きとして形成されている。ここで、巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃには、隔壁延出部用切欠き２９Ｐを形成しなくても良いが、ウォータージャケット用中子２５に隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃを、例えば、フライスなどによる切削加工により形成するものとした場合、隔壁延出部用切欠き２９Ｐを形成した方が隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃは形成し易いものとなる。
【００２０】
こうして形成されたウォータージャケット用中子２５を、シリンダヘッド３の鋳造型２０内に巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃにより位置決めした状態で設置し、鋳造型２０内に溶湯を流し込む。そして、溶湯が凝固してからウォータージャケット用中子２５を取り除く。これにより、図６に要部拡大斜視図で、図７に正面縦断面構成図で、また図８に側面縦断面構成図で示すように、各気筒間のほぼ中央位置に各隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃによる各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの下方に形成された連結部２５ｃによる冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、各巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃの外周と上中子２６の各円筒凹部２６ａ内周面とにより形成された各円筒突部１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃによるコアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃとを備えるシリンダヘッド３を得ることができる。ここで、コアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、ウォータージャケット用中子２５の除去する際の砂出し用として利用される。
【００２１】
この図６，図７，図８に示したシリンダヘッド３に対し、図９の正面縦断面構成図で、また図１０の側面縦断面構成図で示すように、各コアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃにドリルＤを通して、各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’を形成させる。
ドリルを用いて各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’を形成させる際に、上方よりドリルＤをコアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃ内の隔壁延出部１１Ｐに当てて、先ず隔壁延出部１１Ｐを削り取り、さらにドリルＤを下降させて、アッパーデッキ３ａの底面よりも下方側まで達する各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’を各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上端部位に形成させる。
【００２２】
この各コアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃに形成した各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’に対し、図２および図３に示すように、それぞれプラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃを螺合あるいは圧入により嵌め込んで、各コアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃを各プラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃで蓋することができ、各プラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃの下端と各隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃのそれぞれの上端間にエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成させることができる。
【００２３】
このように、シリンダヘッド３を鋳造する際に鋳包まれてウォータージャケット１０を成形するウォータージャケット用中子２５の、隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃに対応する位置に設けた巾木２８ａ，２８ｂ，２８ｃにより成形されるコアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃを利用して、ドリル等の工具を用いて加工してエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成することができるものである。
【００２４】
即ち、エア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを成形するための中子を必要とせず、ウォータージャケット用中子２５には冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃを成形するための連結部２５ｃを設けておけば良く、比較的簡単な構造のウォータージャケット用中子２５を用いて鋳造型２０内でシリンダヘッド３を成形することができ、ドリル等による簡単な加工で良好にエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成できるものとなる。
【００２５】
このように本例のシリンダヘッド３では、ウォータージャケット用中子２５に形成した隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃに溶湯を流し込むだけで、隔壁１１ａ，１１ｂ，１１ｃを成形することができ、同時に、冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃを成形することができ、また、ドリル等による加工を施すことにより、ウォータージャケット用中子２５とは別の中子を用いることなくエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを成形することができ、複雑な鋳造型を用いることなく良好にシリンダヘッド３に冷却水開口１０ａ，１０ｂ，１０ｃとエア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成させて、燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを効果的に冷却水で冷却しながらウォータージャケット１０内の冷却水のエア抜きを良好に行うことのできるシリンダヘッド３を容易に加工することができる。
【００２６】
なお、本例では、ガソリンエンジン用のシリンダヘッド３について例示しているが、ディーゼルエンジン用のシリンダヘッドにおいても、同様な鋳造方法およびコアホールの加工により、燃焼室を効果的に冷却しながらウォータージャケット内のエア抜きを良好に行う構造を確保することができるものである。
【００２７】
なお、本例では、各エア抜き開口１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成するために、各コアホール１５ａ，１５ｂ，１５ｃに形成させた各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’をプラグ１４ａ，１４ｂ，１４ｃで蓋するように構成したが、プラグに限らず他の蓋部材を用いて各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’を蓋する構成であっても良い。
また、各有底中空部１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’を形成させるためにドリルＤ以外の工具を用いることも可能である。
【００２８】
本例では、隔壁用切欠き２９ａ，２９ｂ，２９ｃは、気筒列方向から見てほぼ四角形をなすものとしたが、図１１の変形例のウォータージャケット用中子２５０に示すように、
隔壁用切欠き２９０ａ，２９０ｂ，２９０ｃは、気筒列方向から見て下方中央部に連結部２５０ｃによる凹み部分を有する下方凹形状をなすものとしても構わない。この場合、連結部２５０ｃによる凹み部分は、燃焼室６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのうち最も冷却したい部分に設けるものとすることもできる。こうすれば、冷却性の向上が図れる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】エンジンの正面側から視た縦断面概略構成図である。
【図２】図１のエンジンのシリンダヘッド３のウォータージャケット部分の要部拡大構成図であり、図３のＡ−Ａ線断面を示す。
【図３】シリンダヘッドの側面側から視た縦断面構成図である。
【図４】シリンダヘッドを鋳造成形するための鋳造型の縦断面構成図である。
【図５】鋳造型内に設置されるウォータージャケット用中子の要部拡大斜視図である。
【図６】図５のウォータージャケット用中子を用いて鋳造成形されたシリンダヘッドの要部拡大斜視図である。
【図７】図４の鋳造型内で鋳造成形されたシリンダヘッドの正面側から視た縦断面拡大構成図である。
【図８】図４の鋳造型内で鋳造成形されたシリンダヘッドの側面側から視た縦断面拡大構成図である。
【図９】シリンダヘッドのコアホールにドリルでドリル孔を形成させた状態の正面側から視た縦断面拡大構成図である。
【図１０】シリンダヘッドのコアホールにドリルでドリル孔を形成させた状態の側面側から視た縦断面拡大構成図である。
【図１１】変形例のウォータージャケット用中子の要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  エンジン（内燃機関）
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
３ａ  アッパーデッキ
３ｂ  円柱
３ｃ  ボルト孔
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  燃焼室
１０  ウォータージャケット
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  冷却水開口
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  隔壁
１１Ｐ  隔壁延出部
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  エア抜き開口
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  円筒突部
１３ａ’，１３ｂ’，１３ｃ’  有底中空部
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  プラグ（蓋部材）
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  コアホール
２０  シリンダヘッドの鋳造型
２１  上型
２２  下型
２５  ウォータージャケット用中子
２６  上中子
２６ａ  円筒凹部
２７  チャンバー入り子
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  巾木
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ  隔壁用切欠き（分離空間）
Ｓ１  アッパーデッキ用空間
Ｓ２  燃焼室用空間
Ｄ  ドリル
ＤＨ  ドリル孔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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