(57)【要約】【課題】例えば内燃機関の状態に対応して潤滑油圧を切り替える内燃機関の油圧制御装置において、効率良く触媒暖機を行いつつ、内燃機関の状態に対応して油圧を適切に切り替える。【解決手段】油圧制御装置（１００）は、油圧を段階的又は連続的に変更可能としつつ内燃機関（１０）にオイルを循環させることが可能なポンプ（１３）と、内燃機関の排気を浄化する触媒（２３）の温度に応じて、油圧を変更するようにポンプを制御する制御手段（４０）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧を段階的又は連続的に変更可能としつつ内燃機関にオイルを循環させることが可能なポンプと、
前記内燃機関の排気を浄化する触媒の温度に応じて、前記油圧を変更するように前記ポンプを制御する制御手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の油圧制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記触媒の温度が第１温度閾値より低い場合に、前記油圧を高めるように前記ポンプを制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記触媒の温度が前記第１温度閾値より高い場合に、前記油圧を低めるように前記ポンプを制御することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記オイルの温度が第２温度閾値より高いことを条件として、前記触媒の温度に応じて前記油圧を高めるように前記ポンプを制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記内燃機関における状態が所定基準に照らして始動時期を終えたものと判定されることを条件に、前記触媒の温度に加えて前記内燃機関の運転状態に応じて、前記油圧を変更するように前記ポンプを制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記触媒の温度が第３温度閾値より高いこと及び前記オイルの温度が第４温度閾値より高いことのうち少なくとも一方を前記条件として、前記ポンプを制御することを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の油圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば内燃機関の状態に対応して潤滑油圧を切り替える内燃機関の油圧制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の油圧制御装置として、例えばターボチャージャ付の内燃機関の冷間始動時に、非過給領域でリリーフバルブを作動させ、油圧を、過給領域での油圧よりも低い値に制御することで、オイルポンプの駆動損失の増大を回避するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、例えばメインオイルポンプ及びサブオイルポンプを備え、低速域で、メインオイルポンプにおける吐出流量を低下させると共に、サブオイルポンプを駆動させることで、低／中速域でメインオイルポンプの駆動抵抗を小さくするものもある（特許文献２参照）。
【０００４】
更に、例えば内燃機関の冷間始動時に、所定油圧に達すると、リリーフ弁を開弁させることで、オイルポンプの負荷を低減させるものもある（特許文献３参照）。
【０００５】
また、油圧制御装置に係る装置として、例えば油圧の切り替え動作の作動時間に応じて、内燃機関の出力のダウン率を設定し、次回の切り替え動作時に、設定されたダウン率で内燃機関の出力を低下させるものがある（特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１５９０２９号公報
【特許文献２】特開２００４−６８６８０号公報
【特許文献３】特開２００７−１０７４８５号公報
【特許文献４】特開平６−１０１４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１から４によれば、油圧を切り替える各々の制御により、燃費向上を図る一方、触媒暖機性について考慮されていない。本願発明者の知るところによれば、例えば冷間始動時に、油圧が低く設定されると、オイルポンプにおけるフリクションが低下される。これに伴って燃料噴射量が低減されるため、触媒暖機の熱源である排気熱も低減されるので、触媒暖機が十分に行われず、冷間始動時の排気浄化率が低迷してしまいかねないという技術的問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、例えば効率良く触媒暖機を行いつつ、内燃機関の状態に対応して油圧を適切に切り替え可能な内燃機関の油圧制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る内燃機関の油圧制御装置は上記課題を解決するために、油圧を段階的又は連続的に変更可能としつつ内燃機関にオイルを循環させることが可能なポンプと、前記内燃機関の排気を浄化する触媒の温度に応じて、前記油圧を変更するように前記ポンプを制御する制御手段とを備える。
【００１０】
本発明の内燃機関の油圧制御装置によれば、適用される内燃機関として、例えば希薄燃焼エンジンが使用される。内燃機関は、例えば弁機構やカムシャフト等を配置するためのシリンダヘッド、ピストンやクランクシャフト等を配置するためのシリンダブロック、潤滑油を溜めるオイルパン、潤滑油の圧力を切り替える油圧切替手段、並びに内燃機関の各部及び各手段の少なくとも一部を制御するＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備える。本発明の油圧制御装置は、例えば潤滑経路に潤滑油を供給し、カムやクランク等の回転部、及び弁機構やシリンダ壁面等の摺動部におけるフリクションを低減させる。
【００１１】
ポンプは、典型的には、ギア式やロータリー式のオイルポンプであって、例えば上述した油圧切替手段等の一要素である。ポンプは、例えばクランクシャフトにより駆動されることで、段階的又は連続的に油圧を変更する。ここで「段階的に変更」は、例えば低圧及び高圧の少なくとも二段階に変更されることであり、「連続的に変更」は、例えば徐々に油圧を上昇又は下降させることである。ポンプは、例えばオイルパンからオイルを汲み上げると共に、汲み上げたオイルを潤滑経路に沿って圧送する。潤滑経路には、例えば上述した回転部や摺動部の各部が配置されている。潤滑経路は、例えば潤滑油としての役目を終えたオイルをオイルパンに戻して循環させるための循環路である。オイルが、上述した回転部や摺動部の各部に対し、より大量に供給されることで、該各部におけるフリクションは相対的に低められ、逆に、より少量だけ供給されることで、該各部におけるフリクションは相対的に高められる。
【００１２】
制御手段は、例えば、プロセッサやメモリ等を含んでなるＥＣＵ等の一部から構成され、触媒の温度に応じて、油圧を変更させる。ここで「触媒」は、例えば酸化触媒、三元触媒、及びＮＯｘ吸蔵触媒等の少なくとも一つである。制御手段は、例えば、触媒の温度を測定する測定手段からの測定出力を参照することで、触媒の温度が所定閾値を超えるか否かを判定する。ここで「所定閾値」は、例えば、実験、シミュレーション等により触媒暖機が完了されたのを示す温度として求められ、予め設定される。
【００１３】
ここで本願発明者の研究によれば、次のことが判明している。即ち、ポンプのフリクション（言い換えれば、ポンプ出力）が増大されればされる程、より高圧の（即ち、より大量の）オイルが循環される。これに伴って、即ちオイルポンプを動作させるのに必要なエネルギが増大する分に対応する、内燃機関による要求出力の上昇に伴って、燃料噴射量が増大される。よって、内燃機関から触媒暖機の熱源である排気熱も増大されるので、結局、オイルの油圧を高めれば、触媒暖機が促進されることが判明している。逆に、ポンプのフリクションが低下されればされる程、より低圧の（即ち、より少量の）オイルが循環される。これに伴って、即ちオイルポンプを動作させるのに必要なエネルギが減少する分に対応する、内燃機関による要求出力の低下に伴って、燃料噴射量が低減される。即ち、オイルの油圧を低めれば、ポンプ自体におけるエネルギ消費の低減と共に内燃機関の燃焼における燃料消費の低減に繋がる、即ち燃費が向上することも判明している。
【００１４】
そこで本発明では、制御手段による制御下で、触媒暖機を優先させるべき場合に、典型的には冷間始動時などの触媒の温度が低い場合に、油圧を高めるようにポンプを制御すれば、ポンプのフリクションが増大される分だけ、燃料噴射量を増大されることができ、よって、触媒暖機を促進させることが可能となる。例えば、例えば測定手段による測定結果により、触媒の温度が所定閾値より低い場合に、触媒暖機を優先して行うべき場合として、油圧を高めるようにポンプのギア又はロータが移動又は回転されればよい。
【００１５】
他方、制御手段による制御下で、触媒暖機を優先させることなく燃費向上を優先させるべき場合に、典型的には冷間始動完了後などの触媒の温度が高い場合に、油圧を低めるようにポンプを制御すれば、燃費を向上させることが可能となる。例えば、例えば測定手段による測定結果により、触媒の温度が所定閾値より高い場合に、触媒暖機が完了されたとして、油圧を低めるようにギア又はロータが移動又は回転されればよい。この際に、内燃機関では、例えば空燃比がストイキ又はリーンであるストイキ燃焼又はリーン燃焼が行われる。
【００１６】
以上のように、触媒の温度に応じてオイルの油圧を変更することで、触媒暖機を優先させるべき場合に触媒暖機を優先させることができ、燃費を優先させるべき場合に燃費を優先させることができる。
【００１７】
本発明に係る内燃機関の油圧制御装置の一態様では、前記制御手段は、前記触媒の温度が第１温度閾値より低い場合に、前記油圧を高めるように前記ポンプを制御する。
【００１８】
この態様によれば、「第１温度閾値」は、例えば、実験結果等により、触媒が活性状態となる温度として予め設定されている。第１温度閾値は、例えば摂氏２００度である。具体的には、例えば触媒の温度が摂氏２００度より低い場合に、触媒暖機が完了されていないとして、即ち、触媒暖機を優先させるべき場合として、油圧を高めることで、触媒暖機が行われる。これにより、内燃機関の冷間始動時に、効率良く触媒暖機を行うことができる。
【００１９】
この態様では、前記制御手段は、前記触媒の温度が前記第１温度閾値より高い場合に、前記油圧を低めるように前記ポンプを制御してもよい。
【００２０】
このように構成すれば、例えば触媒の温度が摂氏２００度より高い場合に、触媒暖機が完了されたとして、油圧を低めることで、燃費を向上させることができる。
【００２１】
本発明による内燃機関の油圧制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記オイルの温度が第２温度閾値より高いことを条件として、前記触媒の温度に応じて前記油圧を高めるように前記ポンプを制御する。
【００２２】
この態様によれば、「第２温度閾値」は、例えば、実験結果等により、オイルの温度、即ち油温が最も上昇された限界温度として予め検知されている。第２温度閾値は、例えば摂氏１００度である。典型的には、例えばオイルの温度が限界温度に達した時点で、オイルの粘性が低下されている。また、該時点では、触媒暖機が既に完了されている。具体的には、例えば、オイルの温度が摂氏１００度より高い場合であって、触媒の温度が比較的高温である場合に、ポンプから高圧のオイルが循環され、高圧のオイルにより潤滑部が冷却される。一方、オイルの温度が摂氏１００度より高い場合であって、触媒の温度が比較的低温である場合に、ポンプから低圧のオイルが循環され、低圧のオイルにより潤滑部が冷却される。
【００２３】
このように、オイルの温度が第２温度閾値より高い際に、触媒の温度に応じて油圧を高めることで、触媒暖機させる機能と燃費を向上させる機能とを、オイルの温度に応じて適宜に維持することが可能となる。
【００２４】
本発明に係る内燃機関の油圧制御装置の他の態様では、前記制御手段は、前記内燃機関における状態が所定基準に照らして始動時期を終えたものと判定されることを条件に、前記触媒の温度に加えて前記内燃機関の運転状態に応じて、前記油圧を変更するように前記ポンプを制御する。
【００２５】
この態様によれば、「所定基準」は、例えば触媒が活性状態となる活性温度であったり、オイルが最も上昇される限界温度等である。「所定基準に照らして」は、例えば触媒の温度の実測値を活性温度と比較したり、オイルの温度（即ち、油温）の実測値を限界温度と比較することであり、「始動時期」は、典型的には、例えば内燃機関が冷えている状態で始動されてから、少なくとも触媒暖機が完了するまでの時期（言い換えれば、冷間始動時又は冷間始動時期）である。「運転状態」は、例えば回転数及び負荷、燃料噴射量等を示す。この場合に、例えば、触媒の温度が、活性温度である摂氏２００度より高くなった後に、オイルの温度が、限界温度である摂氏１００度に達すると、内燃機関について始動時期が終わったと判定される。すると、運転状態として、空燃比がリッチであるリッチ燃焼（即ち、高回転、高負荷、燃料噴射量：多）が行われる場合に、高温の排気が排出されるのに伴って、触媒の温度が高温になる。これに対応して、ポンプから高圧のオイルが循環され、高圧のオイルにより潤滑部が冷却される。一方で、始動時期が終わったと判定されると、例えば、運転条件として、空燃比がリーンであるリーン燃焼（即ち、低回転、低負荷、燃料噴射量：少）が行われる場合に、リッチ燃焼時より低い温度の排気が排出されるのに伴って、触媒の温度がリッチ燃焼時より低下される。これに対応して、ポンプから低圧のオイルが循環され、低圧のオイルにより潤滑部が冷却される。
【００２６】
このように、内燃機関における状態が始動時期を終えた際には、触媒の温度に加えて内燃機関の運転状態に応じて油圧を変更することで、オイルによる潤滑という、オイル本来の機能を、いずれの運転状態においても高く維持することが可能となる。
【００２７】
この態様では、前記制御手段は、前記触媒の温度が第３温度閾値より高いこと及び前記オイルの温度が第４温度閾値より高いことのうち少なくとも一方を前記条件として、前記ポンプを制御してもよい。
【００２８】
このように構成すれば、「第３温度閾値」は、例えば第１温度閾値と異なる値とする摂氏２１０度であって、触媒が活性状態となる活性温度より高い暖機完了温度に設定されている。暖機完了温度は、例えば触媒全体が活性状態となるように触媒暖機が十分に行われたことを示す温度である。「第４温度閾値」は、例えば第２温度閾値と異なる値とする摂氏９０度であって、オイルの温度、即ち油温が最も上昇された限界温度より低い低粘性温度に設定されている。低粘性温度は、例えば潤滑に支障をきたさない程度に、オイルの粘性が低下されたことを示す温度である。この場合に、例えば、触媒の温度が、暖機完了温度である摂氏２１０度より高くなった後に、油温が、低粘性温度である摂氏９０度に達すると、内燃機関について始動時期が終わったと判定される。このように、第３及び第４温度閾値を設定して、始動時期の終わりを判定することで、触媒暖機をより確実に行いつつ、油圧をより適切に切り替えることができる。
【００２９】
尚、「条件」は、上述したように、内燃機関における状態が所定基準に照らして始動時期を終えたものとして判定されることである。ここで「所定基準」は、例えば始動からの走行時間や走行距離に基づいて設定されてもよい。この場合に、例えば、走行距離が所定距離に達すると、内燃機関について始動時期が終わったと判定される。このように、触媒やオイルの温度の代わりに、走行時間や走行距離に応じて始動時期の終わりを判定することもできる。
【００３０】
このように、触媒の温度及びオイルの温度に従って始動時期を終えたか否かを比較的簡単に判別でき、これにより始動時期を終えた際における制御を確実に行うことが可能となる。
【００３１】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。
【００３３】
先ず、本実施形態に係る内燃機関の油圧制御装置の構成について図１を参照して説明する。ここに図１は、本実施形態に係る内燃機関の油圧制御装置の概要を示す概略的平面図である。
【００３４】
図１において、本実施形態に係る内燃機関１０の油圧制御装置１００は、潤滑経路１、オイルパン１１、オイルストレーナ１２、オイルポンプ１３、油温測定部１４、ピストンジェット１５、触媒温度測定部２３及びＥＣＵ４０を備えている。油圧制御装置１００は、潤滑経路１に沿って潤滑油であるオイルを循環させることで、内燃機関１０の潤滑、緩衝、気密性保持、冷却、清浄等の役割を果たす。油圧制御装置１００及び内燃機関１０は、ＥＣＵ４０により総括的に制御される。
【００３５】
潤滑経路１は、オイルパン１１に溜まったオイルを、内燃機関１０の内部に循環させるための経路である。潤滑経路１には、上流側から、オイルストレーナ１２、オイルポンプ１３、油温測定部１４、及びピストンジェット１５が配置されている。尚、潤滑経路１上の矢印は、オイルの流れを示す。
【００３６】
オイルストレーナ１２は、オイルポンプ１３に吸引されるオイルを濾過する。オイルポンプ１３は、本発明に係る「ポンプ」の一例として、不図示のクランクシャフトにより駆動される。オイルポンプ１３は、オイルパン１１からオイルストレーナ１２を介してオイルを吸引すると共に、吸引したオイルを潤滑経路１に圧送する。オイルポンプ１３は、ＥＣＵ４０の制御により、低圧又は高圧の二段階に油圧を切り替える。
【００３７】
油温測定部１４は、オイルポンプ１３から圧送されるオイルの温度を測定すると共に、測定の結果をＥＣＵ４０に送信する。
【００３８】
ピストンジェット１５は、ピストン２０に対して、その底面側からオイルを吹き付ける。ピストン２０は、気筒２１の燃焼室を形成している。気筒２１には、排気通路２２が接続されている。排気通路２２上の矢印は、排気の流れを示す。排気通路２２には、三元触媒２３が配置されている。三元触媒２２の内部には、触媒温度測定部２４が配置されている。
【００３９】
触媒温度測定部２４は、三元触媒２２の触媒の温度を測定すると共に、測定の結果をＥＣＵ４０に送信する。
【００４０】
ＥＣＵ４０は、本発明に係る「制御手段」の一例として、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＡ／Ｄ変換器等を含んで構成される。ＥＣＵ４０は、触媒の温度に応じて、油圧を切り替えるようにオイルポンプ１１を制御する。
【００４１】
次に、ＥＣＵ４０による油圧切替制御について図２を参照して説明する。ここで図２は、内燃機関における車速、オイルの温度、及び触媒の温度、並びに油圧制御について、始動からの時間的推移を示すグラフである。
【００４２】
図２において、縦軸に示される、車速、オイルの温度（油温）、及び触媒の温度（触媒温度）は、本発明に係る「内燃機関における状態」の一例を示している。図２に示すように、触媒温度は、原点（即ち、「０」で示す）から段階的（上昇の初期）又は連続的（上昇の終期）に、車速が比較的高い速度Ｖｔに達する時点まで上昇され、それ以降、下降される。触媒温度の上昇過程では、触媒温度が摂氏２００度（即ち、２００℃）に達した時点で、触媒が活性状態となる。本実施形態では、触媒を活性状態にするための活性温度が、本発明に係る「第１温度閾値」の一例として、摂氏２００度に設定されている。
【００４３】
油温は、原点からなだらかに上昇して摂氏１００度に達し、それ以降、該摂氏１００度を維持する。本実施形態では、油温が最も上昇される限界温度が、本発明に係る「第２温度閾値」の一例として、摂氏１００度に設定されている。
【００４４】
ＥＣＵ４０は、本実施形態では、始動時期及び始動時期後で、異なる油圧切替制御を行う。図２において、始動時期は、原点から、油温が限界温度（即ち、摂氏１００度）になるまでの時期である。始動時期後は、始動時期より後の時期である。
【００４５】
ＥＣＵ４０は、始動時期に、触媒温度に応じて、油圧を切り替えるための制御を行う。具体的には、触媒温度が活性温度より低い場合に、触媒暖機をより優先して行うために、オイルポンプ１３により高圧のオイルを圧送させる（即ち、高油圧制御）。一方、触媒温度が活性温度より高い場合に、オイルポンプ１３の負荷を低減するために、即ち、これに伴う燃費向上をより優先して行うために、オイルポンプ１３により低圧のオイルを圧送させる（即ち、低油圧制御）。
【００４６】
ＥＣＵ４０は、触媒温度及び油温に基づいて、始動時期を終えたものと判定する。具体的には、先ず触媒温度の実測値が活性温度より高い場合に、触媒が活性状態にあり、触媒暖機が完了したと判断する。この後、油温の実測値が、限界温度に達した場合に、オイルの粘性が十分に低下したと判断する。これら２つの判断により、ＥＣＵ４０は、始動時期を終えたと判定する。
【００４７】
ＥＣＵ４０は、始動時期後に、内燃機関１０の運転状態に応じて、油圧を切り替えるための制御を行う。具体的には、始動時期後に、空燃比がリッチであるリッチ燃焼が行われる場合に、高回転、高負荷、及び燃料噴射量の増大に対応して、オイルポンプ１３により高圧のオイルを圧送させる（即ち、高油圧制御）。一方、空燃比がリーンであるリーン燃焼が行われる場合に、低回転、低負荷、及び燃料噴射量の減少に対応して、オイルポンプ１３により低圧のオイルを圧送させる（即ち、低油圧制御）。基本的には、内燃機関１０が高回転である程、その潤滑のためのオイルはより大量に必要となり、内燃機関１０が低回転である程、その潤滑のためのオイルはより少量だけ必要となる。このため、回転数等に応じて、オイルの供給量が増減される。
（油圧制御動作処理）
【００４８】
次に、本実施形態の制御手段による油圧制御の動作処理について図３を参照しつつ説明する。ここで図３は、本実施形態に係る制御手段の油圧制御動作処理の概要を示すフローチャートである。
【００４９】
図３において、先ずＥＣＵ４０により、内燃機関１０の運転状態が読み込まれ（ステップＳ４１）、触媒温度測定部２４による触媒温度、及び油温測定部１４による油温が測定される。続いて、触媒温度が摂氏２００度より高いか否かが判定される（ステップＳ４２）。この判定の結果、摂氏２００度以下である場合に（ステップＳ４２：ＮＯ）、触媒暖機が完了されていないとして、高油圧制御が行われ（ステップＳ４３）、一連の油圧制御動作処理が終了される。この後、再びステップＳ４１からの処理が行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ４２の判定の結果、触媒温度が摂氏２００度より高い場合に（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、触媒暖機が完了されたとして、油温が摂氏１００度より低いか否かが判定される（ステップＳ４４）。この判定の結果、摂氏１００度以上である場合に（ステップＳ４４：ＮＯ）、始動時期が終わったとして、触媒温度に応じて高油圧制御が行われ（ステップＳ４３）、一連の油圧制御動作処理が終了される。この後、再びステップＳ４１からの処理が行われる。
【００５１】
一方、ステップＳ４４の判定の結果、油温が摂氏１００度より低い場合に（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、未だ始動時期であるとして、低油圧制御が行われ（ステップＳ４５）、一連の油圧制御動作処理が終了される。この後、再びステップＳ４１からの処理が行われる。
【００５２】
このように、ＥＣＵ４０により、触媒の温度が、触媒暖機が完了されていないことを示す温度である場合に、高油圧に設定して触媒暖機を行うと共に、触媒の温度が、触媒暖機が完了されたことを示す温度である場合に、低油圧に設定してオイルポンプ１３の負荷を軽減するので、始動時期に、効率良く触媒暖機を行いつつ、油圧を適切に切り替えて燃費を向上させることができる。
【００５３】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態に係る内燃機関の油圧制御装置を示す概要的なブロック図である。
【図２】実施形態における内燃機関の状態、及び該状態に対応する油圧制御の時間的推移を示すグラフである。
【図３】実施形態における制御手段による油圧制御動作処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…内燃機関、１３…オイルポンプ、４０…ＥＣＵ、１００…油圧制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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