(57)【要約】【課題】インタークーラ内の吸気の漏出を抑えつつ、インタークーラから凝縮水を排出することができる内燃機関のインタークーラ凝縮水排出装置を提供する。【解決手段】インタークーラ１１から凝縮水を排出するためのインタークーラ凝縮水排出装置１２において、凝縮水を蓄える貯水槽１６と、貯水槽１６から吸込路２４を介して凝縮水を取り込んで排出路２５に排出するポンプ装置１４とを有し、ポンプ装置１４は、吸込路２４と排出路２５との間に設けられたポンプ室２３と、ポンプ室２３の容積を拡大させる吸込位置とポンプ室２３の容積を減少させる排出位置との間をインタークーラ１１の内圧の高低に応じて変位するピストン１９と、ポンプ室２３から吸込路２４を介して貯水槽１６に向かう流れを阻止する第１逆止弁３０と、排出路２５からポンプ室２３に流入する流れを阻止する第２逆止弁３７と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給機にて圧縮された吸気を冷却するインタークーラを備えた内燃機関に適用され、前記インタークーラから凝縮水を排出するためのインタークーラ凝縮水排出装置において、
前記凝縮水を蓄える集積部と、前記集積部から吸込路を介して前記凝縮水を取り込んで排出路に排出するポンプ手段とを有し、
前記ポンプ手段は、前記吸込路と前記排出路との間に設けられたポンプ室と、前記ポンプ室の容積を拡大させる吸込位置と前記ポンプ室の容積を減少させる排出位置との間を前記インタークーラの内圧の高低に応じて変位する弁体と、前記弁体の前記吸込位置への移動に連係して前記排出路を閉じる一方で前記吸込路を開き、前記弁体の前記排出位置への移動に連係して前記排出路を開く一方で前記吸込路を閉じる流路選択手段と、
を備えたインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項２】
前記弁体は、前記インタークーラの内圧が所定の基準圧以下の場合には前記吸込位置に、前記内圧が前記基準圧を超えた場合には前記排出位置にそれぞれ移動するように設けられている請求項１に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項３】
前記流路選択手段は、前記集積部から前記吸込路を介して前記ポンプ室に向かう流れを許容する一方でその逆方向への流れを阻止する第１逆止弁と、前記ポンプ室から前記排出路を介して流出する流れを許容する一方でその逆方向の流れを阻止する第２逆止弁とを備えている請求項２に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項４】
前記吸込路上に設けられた弁室内の浮動体が該弁室内の水位の減少に応じて弁座に密着することにより前記吸込路を閉鎖する浮動式開閉弁をさらに備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項５】
前記排出路には、前記ポンプ室から排出された凝縮水を中和する中和剤が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項６】
前記排出路に交換可能なケースが設けられ、前記ケース内に中和剤が収容されている請求項５に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項７】
前記排出路には、前記ポンプ室から排出された凝縮水を伝わせる導水部材が設けられ、前記中和剤は前記導水部材の外周に取付けられ、前記導水部材と前記中和剤との接合部には、前記凝縮水を前記中和剤の周囲に拡散させる拡散部材が設けられている請求項５又は６に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【請求項８】
前記中和剤の限度を超える消費を検出する検出手段と、前記検出手段が前記限度を超える消費を検出したことをユーザに報知する報知手段と、を備えた請求項５〜７のいずれか一項に記載のインタークーラ凝縮水排出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インタークーラで生成した凝縮水をインタークーラから排出するための内燃機関のインタークーラ凝縮水排出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インタークーラ凝縮水排出装置として、インタークーラ下部と排気通路とを結ぶ排出路に電磁開閉弁を設け、その電磁開閉弁の開弁時にインタークーラの内圧にてインタークーラ下部に溜まった凝縮水を排気通路に排出する装置が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２〜６が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開第３６６６５８３号公報
【特許文献２】特開平８−１７７６４６号公報
【特許文献３】特開平７−３２４６５３号公報
【特許文献４】特開平９−２５６９１５号公報
【特許文献５】特開平７−２６９４１７号公報
【特許文献６】特開２００５−２５６６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の装置では、電磁開閉弁の開弁時にインタークーラの内部と排気通路とが連通するため、インタークーラ内の吸気が排気通路に漏出するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、インタークーラ内の吸気の漏出を抑えつつ、インタークーラから凝縮水を排出することができる内燃機関のインタークーラ凝縮水排出装置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】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置は、過給機にて圧縮された吸気を冷却するインタークーラを備えた内燃機関に適用され、前記インタークーラから凝縮水を排出するためのインタークーラ凝縮水排出装置において、前記凝縮水を蓄える集積部と、前記集積部から吸込路を介して前記凝縮水を取り込んで排出路に排出するポンプ手段とを有し、前記ポンプ手段は、前記吸込路と前記排出路との間に設けられたポンプ室と、前記ポンプ室の容積を拡大させる吸込位置と前記ポンプ室の容積を減少させる排出位置との間を前記インタークーラの内圧の高低に応じて変位する弁体と、前記弁体の前記吸込位置への移動に連係して前記排出路を閉じる一方で前記吸込路を開き、前記弁体の前記排出位置への移動に連係して前記排出路を開く一方で前記吸込路を閉じる流路選択手段と、を備えたことにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置によれば、弁体の吸込位置への移動に連係して排出路を閉じる一方で吸込路を開くので、ポンプ室の容積の拡大に伴って集積部から吸込路を介してポンプ室に凝縮水が取り込まれる。また、弁体の排出位置への移動に連係して排出路を開く一方で吸込路を閉じるので、ポンプ室の容積の減少に伴ってインタークーラの内部とポンプ室との間を遮断した状態でポンプ室内の凝縮水が排出路に押し出される。これにより、インタークーラ内の吸気の漏出を抑えつつ、インタークーラから凝縮水を排出することができる。
【０００８】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置の一形態において、前記弁体は、前記インタークーラの内圧が所定の基準圧以下の場合には前記吸込位置に、前記内圧が前記基準圧を超えた場合には前記排出位置にそれぞれ移動するように設けられてもよい（請求項２）。この形態によれば、インタークーラの内圧が所定の基準圧以下の場合に、集積部の凝縮水をポンプ室に取り込み、インタークーラの内圧がその基準圧を超えた場合に、ポンプ室の凝縮水を排出することができる。
【０００９】
上記の形態において、前記流路選択手段は、前記集積部から前記吸込路を介して前記ポンプ室に向かう流れを許容する一方でその逆方向への流れを阻止する第１逆止弁と、前記ポンプ室から前記排出路を介して流出する流れを許容する一方でその逆方向の流れを阻止する第２逆止弁とを備えてもよい（請求項３）。この形態によれば、流路選択手段として第１逆止弁及び第２逆止弁を用いることができる。
【００１０】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置の一形態において、前記吸込路上に設けられた弁室内の浮動体が該弁室内の水位の減少に応じて弁座に密着することにより前記吸込路を閉鎖する浮動式開閉弁をさらに備えてもよい（請求項４）。この形態によれば、浮動式開閉弁によって弁室内の水位の減少に応じて吸込路を閉鎖するので、凝縮水の減少によるインタークーラ内の吸気の漏出の懸念を排除することができる。
【００１１】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置の一形態において、前記排出路には、前記ポンプ室から排出された凝縮水を中和する中和剤が設けられてもよい（請求項５）。この形態によれば、ポンプ室から排出された凝縮水を中和剤によって無害化することができる。
【００１２】
上記の形態においては、前記排出路に交換可能なケースが設けられ、前記ケース内に中和剤が収容されてもよい（請求項６）。この形態によれば、消費された中和剤を交換することができるので、中和剤としての機能を保持することができる。
【００１３】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置の一形態において、前記排出路には、前記ポンプ室から排出された凝縮水を伝わせる導水部材が設けられ、前記中和剤は前記導水部材の外周に取付けられ、前記導水部材と前記中和剤との接合部には、前記凝縮水を前記中和剤の周囲に拡散させる拡散部材が設けられてもよい（請求項７）。この形態によれば、導水部材によりポンプ室から排出された凝縮水を確実に中和剤まで導くことができる。さらに、中和剤に導かれた凝縮水が拡散部材にて中和剤の周囲に拡散されるので、中和剤の導水部材との接合部が先に消費されて中和剤が導水部材から脱離することを防止することができる。
【００１４】
本発明のインタークーラ凝縮水排出装置の一形態においては、前記中和剤の限度を超える消費を検出する検出手段と、前記検出手段が前記限度を超える消費を検出したことをユーザに報知する報知手段とを備えてもよい（請求項８）。この形態によれば、ユーザは中和剤の交換時期を容易に知ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のインタークーラ凝縮水排出装置によれば、弁体の吸込位置への移動に連係して排出路を閉じる一方で吸込路を開くことによって、ポンプ室の容積の拡大に伴って集積部から吸込路を介してポンプ室に凝縮水が取り込まれる。また、弁体の排出位置への移動に連係して排出路を開く一方で吸込路を閉じることによって、ポンプ室の容積の減少に伴ってインタークーラの内部とポンプ室との間を遮断した状態でポンプ室内の凝縮水が排出路に押し出される。これにより、インタークーラ内の吸気の漏出を抑えつつ、インタークーラから凝縮水を排出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の形態）
図１は、本発明に係るインタークーラ凝縮水排出装置を内燃機関（以下、エンジンと呼ぶことがある。）に適用した一形態を示している。エンジン１は、車両の走行用駆動源として搭載されるものであって、ディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン１には、エンジン本体２の複数（図では４つ）の気筒３のそれぞれに吸気を導くための吸気通路４と、気筒３からの排気が導かれる排気通路５と、吸気を過給するための過給機６とが設けられている。過給機６は、一例として排気通路５のタービン６ａにて排気エネルギを回収し、そのエネルギで吸気通路４のコンプレッサ６ｂを駆動するターボチャージャである。排気通路５のタービン６ａよりも下流側には排気浄化装置７が設けられている。排気浄化装置７の下流にはＥＧＲ通路８の一端部が接続され、そのＥＧＲ通路８の他端部はコンプレッサ６ｂよりも上流側にて吸気通路４に接続されている。ＥＧＲ通路８には、ＥＧＲクーラ９及びＥＧＲ弁１０が設けられている。さらに、吸気通路４において、コンプレッサ６ｂの下流側には、コンプレッサ６ｂにて圧縮された吸気を冷却するインタークーラ１１が設けられている。インタークーラ１１には、インタークーラ凝縮水排出装置１２が組み合わされている。
【００１７】
インタークーラ凝縮水排出装置１２には、インタークーラ１１内で発生した凝縮水を集積する集積部１３と、その集積された凝縮水を排出するポンプ手段としてのポンプ装置１４とが設けられている。図２に示すように、集積部１３は、インタークーラ１１の下部の吸気出口部１５の底面から突き出すように形成された貯水槽１６を有している。
【００１８】
図３に示すように、ポンプ装置１４には、貯水槽１６の底面から突き出すように形成された第１シリンダ１７と、第１シリンダ１７の底面から突き出すように形成された第２シリンダ１８と、これら両シリンダ１７、１８と摺動可能な状態で挿入される弁体としてのピストン１９とが設けられている。第１シリンダ１７の底面には、ピストン１９をインタークーラ１１の方向に付勢するバネ２０が取付けられている。第１シリンダ１７には、第１シリンダ１７の壁面とピストン１９とから外気室２１が形成され、その外気室２１に外気を導く外気路２２が設けられている。これにより、ピストン１９には基準圧としての外気圧を作用させることができる。第２シリンダ１８には、第２シリンダ１８の壁面とピストン１９とからポンプ室２３が形成される。ピストン１９は、ポンプ室２３の容積を拡大させる吸込位置（図３参照）とポンプ室２３の容積を減少させる排出位置（図４参照）との間を移動する。
【００１９】
ポンプ室２３には、貯水槽１６の凝縮水をポンプ室２３に導く吸込路２４と、ポンプ室２３からの凝縮水が導かれる排出路２５とが接続されている。吸込路２４には、浮動弁室２６内の浮動体２７が浮動弁室２６内の水位の減少に応じて浮動弁座２８に密着することにより吸込路２４を閉鎖する浮動式開閉弁２９と、貯水槽１６からポンプ室２３に向かう流れを許容する一方でその逆方向への流れを阻止する第１逆止弁３０とが設けられている。浮動式開閉弁２９は、貯水槽１６の底面と吸込路２４との接合部に配置されている。浮動体２７は球体に形成されており、その比重は凝縮水の比重よりも小さく設定されている。浮動弁室２６内には、浮動体２７の貯水槽１６への侵入を阻止するネット３１が設けられている。ネット３１は、凝縮水を通過させる開口部３２を有している。浮動式開閉弁２９が吸込路２４を閉鎖した状態を図５に示す。第１逆止弁３０は、例えば、第１弁室３３内の支持バネ３４に支持された第１弁体３５がポンプ室２３から貯水槽１６に向かう流れに応じて第１弁座３６に密着することにより吸込路２４を閉鎖するように形成される。排出路２５には、ポンプ室２３から排出路２５を介して流出する流れを許容する一方でその逆方向の流れを阻止する第２逆止弁３７が設けられている。第２逆止弁３７は、第１逆止弁３０と同じように形成してよい。これら、第１逆止弁３０と第２逆止弁３７とが流路選択手段に相当する。
【００２０】
以上の構成のインタークーラ凝縮水排出装置１２においては、インタークーラ１１内にて生じた凝縮水がインタークーラ１１内を流れ落ちて吸込路２４を満たして貯水槽１６に集められる。コンプレッサ６ｂが停止してインタークーラ１１の内圧が外気圧以下になった場合、外気室２１内の外気圧によりピストン１９が吸込位置に押し上げられポンプ室２３の容積が拡大する。ポンプ室２３の容積が拡大すると、吸込路２４及び排出路２５に対してポンプ室２３に向かう方向の流れがそれぞれ生じ、貯水槽１６の凝縮水が吸込路２４を介してポンプ室２３に導かれると共に第２逆止弁３７が排出路２５からポンプ室２３に流入する流れを阻止する。そして、外気圧がインタークーラ１１の内圧及びバネ２１の復元力の合力と釣合う位置でピストン１９は停止する。次に、コンプレッサ６ｂが駆動してインタークーラ１１の内圧が外気圧を超えた場合、インタークーラ１１の内圧によってピストン１９が排出位置に押し下げられポンプ室２３の容積が減少する。ピストン１９が押し下げられると、吸込路２４にはポンプ室２３から貯水槽１６に向かう流れが、排出路２５にはポンプ室２３から排出路２５に流出する流れがそれぞれ生じる。これにより、第１逆止弁３０が閉鎖されると共にポンプ室２３内の凝縮水が排出路２５に排出される。よって、インタークーラ１１内の吸気の漏出を抑えつつ、インタークーラ１１から凝縮水を排出することができる。
【００２１】
本形態のインタークーラ凝縮水排出装置１２によれば、吸込路２４内の凝縮水が浮動弁室２６よりも減少すると、浮動体２７が浮動弁座２８に密着して吸込路２４を閉鎖するので、凝縮水の減少によるインタークーラ１１内の吸気の漏出の懸念を排除することができる。
【００２２】
（第２の形態）
次に、図６を参照して本発明の第２の形態を説明する。この形態は、排出路２５に対してポンプ室２３から排出された凝縮水を中和する中和部３８を設けた点が相違しており、それ以外は第１の形態と同一の構成を有している。以下、本形態の特徴部分を説明し第１の形態と共通する部分の説明を省略する。
【００２３】
図６に示すように、中和部３８は、球状に形成された複数の中和剤３９と、それら中和剤３９を収容する中和室４０と、中和室４０の下部に接続され、中和剤３９にて中和された凝縮水を排出する排出管４１とを備えている。以下、中和された凝縮水を中和水と呼ぶことがある。中和剤３９は、中和室４０内に層状（図６では３段）に配置されている。中和剤３９としては、例えば、炭酸カルシウム又は炭酸カルシウムを主成分とした物質を利用することができる。中和室４０の上面の中央部には凹部４２が形成されており、その凹部４２の底部には排出路２５が接続されている。
【００２４】
この形態によれば、ポンプ室２３から押し出された凝縮水が、排出路２５を介して中和室４０内に流入し中和剤３９に流れ落ちる。中和剤３９に達した凝縮水が中和剤３９の表面に沿って放射状に拡散しつつ中和室４０の底面に流れ落ちる。これにより、凝縮水が中和剤と接触して中和水が生成される。中和室４０の底面に達した中和水は、排出管４１に排出される。よって、ポンプ室２３から排出された凝縮水を無害化することができる。また、例えば車両整備を行う場合には、作業者が凝縮水に触れることを防止することができる。
【００２５】
（第３の形態）
次に、図７を参照して本発明の第３の形態を説明する。この形態は第２の形態における中和部３８の変形例に相当する。そのため、第２の形態と共通する部分の説明は省略する。図７に示すように、中和室４０の凹部４２と底面との間には、ポンプ室２３から排出された凝縮水を伝わせる導水部材４３が設けられ、中和剤３９は導水部材４３の外周に取付けられ、導水部材４３と中和剤３９との上側の接合部には、凝縮水を中和剤３９の周囲に拡散させる拡散部材４４が設けられている。導水部材４３としては、例えばチェーン等を利用することができる。図７では、中和剤が１つのみ取付けられた例を示している。
【００２６】
この形態によれば、ポンプ室２３から押し出された凝縮水が、排出路２５を介して中和室４０内に流入し導水部材４３を伝って拡散部材４４に導かれる。拡散部材４４に達した凝縮水は拡散部材４４の表面に沿って広がり、中和剤３９の表面全体に拡散する。これにより、凝縮水が中和剤３９と接触して中和水が生成される。導水部材４３と中和剤３９との下側の接合部に達した中和水は、導水部材４３を伝って中和室４０の底面まで導かれ、排出管４１に排出される。よって、ポンプ室２３から排出された凝縮水を確実に中和剤に導くことができる。また、中和剤３９が導水部材４３との接合部から消費されて導水部材４３から脱離することを防止することができる。従って、中和剤３９を効率的に使用することができる。
【００２７】
（第４の形態）
次に、図８を参照して本発明の第４の形態を説明する。この形態は第３の形態の変形例に相当する。そのため、第３の形態と共通する部分の説明は省略する。図８に示すように、中和部３８には交換可能なケース４５が追加され、そのケース４５内には図７で示した中和剤３９、導水部材４３、拡散部材４４、中和室４０、排出管４１に加えて、このケース４５の取り付け時に排出路２５と凹部４２とを連通する連通管４６が収容されている。これにより、消費された中和剤３９を交換することができるので、中和剤３９としての機能を保持することができる。
【００２８】
（第５の形態）
次に、図９及び図１０を参照して本発明の第５の形態を説明する。この形態は第４の形態の変形例に相当する。そのため、第４の形態と共通する部分の説明は省略する。本形態においては、第４の形態に対して中和剤３９の限度を超える消費を検出する検出手段としての検出装置４７と、その検出装置４７が限度を超える消費を検出したことをユーザに報知する報知手段としてのエンジンコントロールユニット４８（ＥＣＵ）とが組み込まれている。図９に示すように、検出装置４７は、導水部材４３の中央部に形成された固定板４９と、その固定板４９を挟むように設けられた接触板５０と、各接触板５０の上部と中和室４０との間をそれぞれ結び、接触板５０を移動可能に支持する支持部材５１と、各支持部材５１の中和室４０側の端部の間をケース４５の外側を介して接続する導線５２と、支持部材５１と導線５２とを介して接触板５０に電流を流すための電源５３と、導線５２に流れる電流に対応した信号を出力する電流計５４とを備えている。接触板５０は、固定板４９と接触するような状態で中和剤３９の内部に配置されている。固定板４９と接触板５０と支持部材５１とは、導電材料で形成されている。電源５３は直流電源であって、例えばバッテリによって形成される。ＥＣＵ４８はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。
【００２９】
ＥＣＵ４８は、電流計５４の出力信号を参照して電流値を取得する。続いて、ＥＣＵ４８は取得された電流値が限界電流値を超えている否かを判断する。限界電流値は、中和剤３９が限度を超えて消費されたか否かを判別するために使用される値であって、予め定められてＥＣＵ４８のＲＯＭに書き込まれている。取得された電流値が限界電流値を超えていると判断された場合、ＥＣＵ４８は中和剤３９が存在していると認識する（図９参照）。一方、取得された電流値が限界電流値よりも小さいと判断された場合、ＥＣＵ４８は中和剤３９が限度を超えて消費されたと認識し、そのことをユーザに知らせる（図１０参照）。これにより、ユーザは中和剤３９の交換時期を容易に知ることができる。
【００３０】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。ポンプ装置１４は、インタークーラ１１の内圧が外気圧以下の場合には排出位置に、その内圧が外気圧を超えた場合には吸込位置にそれぞれ移動するようにピストン１９を配置できるように構成してもよい。ポンプ装置１４は、基準圧として外気圧を用いる例に限らない。例えば、外気路２２を省略してバネ２０の復元力を基準圧として利用してもよい。また、ポンプ装置１４は、弁体としてピストン１９を用いた例に限られない。その変形例として、ピストン１９をダイヤフラムに代えて設けてもよい。流路選択手段は、電磁弁を用いてもよい。浮動式開閉弁２９は、吸込路２４内の凝縮水の減少に伴って浮動弁室２６内の水位が減少し浮動体２７が浮動弁座２８に密着できる範囲である限り吸込路２４上の自由な位置に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の形態に係るインタークーラ凝縮水排出装置が適用された内燃機関を示す図。
【図２】図１のインタークーラの拡大図。
【図３】ピストンの吸込位置を示す図。
【図４】ピストンの排出位置を示す図。
【図５】浮動式開閉弁を説明するための図。
【図６】本発明の第２の形態を示す図。
【図７】本発明の第３の形態を示す図。
【図８】本発明の第４の形態を示す図。
【図９】本発明の第５の形態に係る中和剤が存在する状態を示す図。
【図１０】本発明の第５の形態に係る中和剤が限度を超えて消費された状態を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１  内燃機関
４  吸気通路
５  排気通路
６  過給機
１１  インタークーラ
１２  インタークーラ凝縮水排出装置
１４  ポンプ手段
１６  貯水槽（集積部）
１９  ピストン（弁体）
２３  ポンプ室
２４  吸込路
２５  排出路
２９  浮動式開閉弁
３０  第１逆止弁（流路選択手段）
３７  第２逆止弁（流路選択手段）
３９  中和剤
４３  導水部材
４４  拡散部材
４７  検出手段
４８  エンジンコントロールユニット（報知手段）
【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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