(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に複数の流体室を形成する仕切壁を備えた回転伝達部材としての環状ハウジングと、吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシャフトと、前記カムシャフトに取り付けられ前記流体室を区画するベーンと、前記カムシャフトと前記ベーンとの間に配置され前記ベーンを前記カムシャフトの径方向外側に付勢する弾性部材と、前記ベーンで区画される流体室をそれぞれ流体作動室とし該流体作動室への流体圧により前記環状ハウジングと前記カムシャフトとの位相を可変とする弁開閉時期制御装置において、前記弾性部材を中央に湾曲部を持ち両端がカールされた板バネとし、前記板バネを前記ベーンに設けた凹部に収容し、前記湾曲部を前記ベーンとは反対側である前記カムシャフト側へ張り出したことを特徴とする弁開閉時期制御装置。
【請求項２】
前記板バネは両端に対向した屈曲部を形成したことを特徴とする請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項３】
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前記板バネは前記カムシャフトと前記ベーンとの間に挿入されたことを特徴とする請求項１記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項４】
前記板バネは挿入方向に屈曲した複数の屈曲部を形成したことを特徴とする請求項３記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項５】
前記板バネは第１の屈曲部を備えた第１片と第２の屈曲部を備えた第２片とから形成されたことを特徴とする請求項４記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項６】
前記板バネは第１片と第２片とが２層構造となったことを特徴とする請求項５記載の弁開閉時期制御装置。
【請求項７】
前記板バネは第１片と第２片とが横方向に並列配置されることを特徴とする請求項６記載の弁開閉時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用の弁開閉時期制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイミングプーリとカムシャフトとのタイミングを制御する弁開閉時期制御装置は多数紹介されており、その一例としてベーンタイプの弁開閉時期制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、ベーンタイプの弁開閉時期制御装置には、特開平１−９２５０４号に開示されたものがある。
【０００４】
この公報に開示された技術を図９及び図９のＣ−Ｃ断面図である図１０により説明すると、１はタイミングプーリで図示しない内燃機関のクランクプーリを駆動源とし、環状ベルト、環状チェーン又はギア等によって回転力が伝えられるようになっている。４はカムシャフトでエンジンのシリンダーヘッド１４に支承されており、ベーン２が内部ロータ３を介してカムシャフト４に固定されている。ベーン２にはカムシャフト４の軸方向に２つのスプリング受容孔２ａ，２ｂが形成されており、受容孔２ａ，２ｂにはコイルスプリング２５ａ，２５ｂが収容され、ベーン２をタイミングプーリ１の方向に付勢している。また、タイミングプーリ１のタイミングプーリ内周部１ａには仕切壁１ｂが形成されており、仕切壁１ｂ、１ｂの間に油圧室８が形成されている。この油圧室８にはそれぞれベーン２が挿入され、該ベーン２と外側版５とにより圧力作動室９，９ａが形成され、かつ外側板５はプレート２１及び固定ボルト２０とにより位置決めされている。すなわち、ベーン２を含むカムシャフト４側と、油圧室８を含むタイミングプーリ１の側とは、相対回転可能に支承されている。また、この相対回転は、ベーン２がタイミングプーリ内周部に設けられた油圧室８の範囲で回転することによって達成され、その角度は図１０に示すθの角度だけ回転することができる。カムシャフト４とタイミングプーリ１との相対回転は、ベーン２の両側に設けられた圧力作動室９，９ａへ吸排する油圧によって、ベーン２を回転することによって行われている。なお、図１０に矢印で示す回転方向に対して、ベーン２よりも上流側を圧力作動室９とし、ベーン２よりも下流側を圧力作動室９ａとした。この油圧は図示しないオイルポンプを油圧源とし、その制御を切換バルブ１５の制御によって行っている。この切換バルブ１５は、ソレノイド１３へ通電することによって弁スプール１８をスプリング１６に抗して図示右方向へ摺動させるものであり、オイルポンプから排出されたオイルを油路１２から切換バルブ１５へ採り入れ、油路１０、１１を介してベーン２の両側の油圧作動室９，９ａの油圧を調節するものである。
【０００５】
このような構造の従来技術の作動は、油路１０は圧力作動室９へ連通しており、油路１１は圧力作動室９ａへ連通している。切換バルブ１５を制御して油路１０へオイルを供給し圧力作動室９の油圧を高めると、ベーン２が図８の矢印で示す方向に回転し、カムシャフト４の位相がタイミングプーリ１に対してベーン２の回転分だけ進ませることができ、カムシャフト４に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを進ませることができる。また、逆に切換バルブ１５を制御して油路１１へオイルを供給し圧力作動室９ａの油圧を高めると、ベーン２が図８の矢印と逆方向に回転し、カムシャフト４の位相がタイミングプーリ１に対してベーン２の回転分だけ遅らせることができ、カムシャフト４に回転に伴って開閉する吸気弁又は排気弁の開閉タイミングを遅らせることができる。
【０００６】
なお、図１０に示す２２はノックピンで、内部ロータ３に設けた穴２４内にスプリング２３の付勢力により挿入されている。この穴２４の位置は、ベーン２のオイル溝８内の相対回転可能範囲の端部であり、タイミングプーリ１の回転方向に対して最も遅れた位置に設けられている。また、２２ａもノックピンでありノックピン２２と対称位置に設けられており、図９に示す状態から角度θだけ相対回転すると、ノックピン２２ａは穴２４ａにスプリング２３ａの付勢力により挿入されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術においては、ベーン２を径方向（タイミングプーリ１の方向）へ付勢するためにコイルスプリング２５ａ，２５ｂを採用しており、コイルスプリングが横方向への捩じれに弱いため組付け時に慎重な作業が必要となり組付けに時間を必要とする。
【０００８】
詳細には、上記の従来技術の弁開閉時期制御装置の組付けは、カムシャフト４の外周にタイミングプーリ１を取付け、そしてベーン受容溝３ａを備えたロータ３を取付け、その後コイルスプリング２５ａ，２５ｂをスプリング受容孔２ａ，２ｂに挿入したベーン２をベーン受容溝３ａにカムシャフト４の軸方向に押し込んで固定する。コイルスプリング２５ａ，２５ｂはベーン２をロータ３側からタイミングプーリ１側へ押しつけるものであることから、スプリング受容孔２ａ，２ｂに挿入された状態のコイルスプリング２５ａ，２５ｂの自由長はスプリング受容孔２ａ，２ｂから突出している。従って、ベーン２をベーン受容溝３ａ内に押し込むときにコイルスプリング２５ａ，２５ｂがベーン受容溝３ａにひっかかったり、捩じれたりする可能性があり、組付け性と信頼性が著しく低下する。
【０００９】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決した弁開閉時期制御装置を開示するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために出願人らは、ベーンを径方向に付勢する弾性手段として板バネを用いて組付け性の向上を図ることに着目した。
【００１１】
請求項１の発明において講じた手段は、内周部に複数の流体室を形成する仕切壁を備えた回転伝達部材としての環状ハウジングと、吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシャフトと、前記カムシャフトに取り付けられ前記流体室を区画するベーンと、前記カムシャフトと前記ベーンとの間に配置され前記ベーンを前記カムシャフトの径方向外側に付勢する弾性部材と、前記ベーンで区画される流体室をそれぞれ流体作動室とし該流体作動室への流体圧により前記環状ハウジングと前記カムシャフトとの位相を可変とする弁開閉時期制御装置において、前記弾性部材を中央に湾曲部を持ち両端がカールされた板バネとし、前記板バネを前記ベーンに設けた凹部に収容し、前記湾曲部を前記ベーンとは反対側である前記カムシャフト側へ張り出したことである。従って、板バネを用いることによりベーンがカムシャフトの軸方向に移動するときに大きな抵抗が発生することがなく、非常に簡単に弁開閉時期制御装置を組付けることが可能となる。また、板バネをベーンに設けた凹部に収容されるので、カムシャフトにベーンを容易に取り付けることが可能になる。
【００１４】
請求項２の発明において講じた手段は、板バネは両端に対向した屈曲部を形成したことである。従って、凹部に収容された板バネの両端の屈曲部で板バネの長さ方向に突っ張って凹部に板バネが固定され、屈曲片によってカムシャフトの径方向にベーンを付勢することが可能となる。
【００１５】
請求項３の発明において講じた手段は、板バネはカムシャフトとベーンとの間に挿入されたことである。従って、カムシャフトとベーンとを仮組付けした後にカムシャフトとベーンとの間に板バネを挿入することで組付けを容易にすることが可能となる。
【００１６】
請求項４の発明において講じた手段は、板バネは挿入方向に屈曲した複数の屈曲部を形成したことである。従って、板バネの屈曲が板バネの挿入方向に屈曲することになり、板バネをカムシャフトとベーンとの間に容易に挿入することが可能となる。
【００１７】
請求項５の発明において講じた手段は、板バネは第１の屈曲部を備えた第１片と第２の屈曲部を備えた第２片とから形成されたことである。板バネを分割することにより複数の屈曲部の屈曲方向を一致させることができ、板バネをカムシャフトとベーンとの間に容易に挿入することが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明において講じた手段は、板バネは第１片と第２片とが２層構造となったことである。従って、肉厚の薄いベーンに対して２つの屈曲片でカムシャフトとベーンとの間で付勢力を発生することが可能となる。
【００１９】
請求項７の発明において講じた手段は、板バネは第１片と第２片とが横方向に並列配置されることである。従って、挿入を容易にし、２つの屈曲片でカムシャフトとベーンとの間で付勢力を発生し、第１片と第２片とを一体とすることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る第１の実施の形態を図１〜３に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本発明を用いた第１の実施の形態の弁開閉時期制御装置３０を示す図面である。弁開閉時期制御装置３０は図１に示すようにＤＯＨＣエンジンに適用したものである。シリンダヘッド３２には、回転可能に支持された吸気バルブ用カムシャフト３４と排気ハルブ用カムシャフト３６が取り付けられている。吸気バルブ用カムシャフト３４の外周には相対回転可能に取り付けられたギヤ３８と、排気ハルブ用カムシャフト３６の外周には相対回転不能に取り付けられたギヤ４０とがそれぞれ取り付けられており、ギヤ３８とギヤ４０とが噛み合うことにより吸気バルブ用カムシャフト３４と排気ハルブ用カムシャフト３６とが連結している。本実施の形態の弁開閉時期制御装置３０は、吸気バルブ用カムシャフト３４（回転軸、以下、カムシャフト３４という）に取り付けられている。
【００２２】
タイミングプーリ４２は、シリンダーヘッド３２から突出したカムシャフト３４の端部にボルト４４によって固定され、ストッパピン４６によって位置決めされ相対回転不能に固定されている。
【００２３】
カムシャフト３４の外周には、ギヤ３８、フロントプレートハウジング４８、環状ハウジング５０、リアプレートハウジング５２がボルト５４によって一体に締結され回転伝達部材５６を形成し、カムシャフト１４と相対回転可能に装着されている。フロントプレートハウジング４８とリアプレートハウジング５２に挟まれた環状ハウジング５０の内部には、図２に示すように仕切壁５８、５８の間に５つの油圧室（圧力室）６０と、環状ハウジング５０の外側から切削した支持孔６２が設けられている。
【００２４】
一方、カムシャフト３４の外表面には、内周ロータ６４がピン６６によって相対回転不能に固定されており、ナット６５によって内周ロータ６４をカムシャフト３４に対して締めつけ固定している。５つのベーン６８は、内周ロータ６４に形成されたベーン受容溝７０に内周側の端部を係止して放射方向に延びている。ベーン６８の内周側には凹部７２が形成されており、この凹部７２には板バネ７４が収容されている。ベーン６８は、それぞれの油圧室６０を進角油圧室７６と遅角油圧室７８とに区画している。カムシャフト３４の内部には、進角油圧室７６と遅角油圧室７８とにそれぞれ連通した進角油路８０と遅角油路８２が形成されている。進角油路８０と遅角油路８２とは、それぞれカムシャフト３４とシリンダーヘッド３２との間に形成した進角油路接続リング８４と遅角油路接続リング８６を介して制御バルブ９０へ連通している。制御バルブ９０は、９０ａ、９０ｂ、９０ｃの３つの室を備えた電磁弁であり、エンジンの回転数やエンジンの出力等の情報を受ける中央制御装置（ＥＣＵ）９２からの信号によって作動し、オイルパン９４からオイルポンプ９６を介して油圧を導入する通路９８とオイルパン９４へ油圧を排出する通路１００とに連結されている。なお、１０２は位相保持機構であり、環状ハウジング５０の支持孔６２内に段付ピン１０４がスプリング１０６によって内周ロータ６４側へ付勢されて配置されており、環状ハウジング５０と内周ロータ６４との位相変化により、段付ピン１０４が内周ロータ６４に設けた受容孔１０８と一致したとき（最遅角状態）に環状ハウジング５０と内周ロータ６４との位相を固定する。また、段付ピン１０４の係合は、進角油路８０の油圧によって、スプリング１０６の付勢力に抗して受容孔１０８から排出される。
【００２５】
上記の弁開閉時期制御装置３０の作動について説明する。図示しないタイミングプーリの回転がチェーンベルト等を介してタイミングプーリ４２に伝達されると、タイミングプーリ４２と一体となったカムシャフト３４を図２に矢印で示す方向に回転させると共に、内周ロータ６４、ベーン６８、回転伝達部５６（ギヤ３８、フロントプレートハウジング４８、環状ハウジング５０、リアプレートハウジング５２）、ギヤ４０を介して吸気バルブ用カムシャフト３６も回転させる。
【００２６】
ここで、ベーン６８は油圧室６０内で回動可能であり、カムシャフト３４の位相変化が可能である。エンジンの回転数やエンジンの出力状態によってＥＣＵ９２によって制御バルブ９０を切り換えて、カムシャフト３４の回転位相と吸気バルブ用カムシャフト３６の回転位相を変化させる。具体的には、制御バルブ９０を図１に示すように室９０ａにして通路７０のオイルを進角油路８０へ供給すると共に、遅角油路８２のオイルを通路７２を介してオイルパン９４へ排出する。このとき、進角油路８０へ供給されたオイルは、進角油圧室７６へ供給されると共に、その一部は段付ピン１０４の内周側に作用し、段付ピン１０４をスプリング１０６の付勢力に抗して受容孔１０８から排出する。段付ピン１０４が受容孔１０８から排出されることによって、カムシャフト３４と環状ハウジング５０との相対回転が可能となる。そして、進角油圧室７６供給されるオイルの油圧によってベーン６８を図２に示す矢印の方向へ回転させて、吸気バルブ用カムシャフト３６の回転に比べてカムシャフト３４の回転を進角させる。
【００２７】
逆に、制御バルブ９０を室９０ｃに切り換えて、遅角油路８２を介して遅角油圧室７８へオイルを供給し、進角油圧室７６のオイルを進角油路８０を介してオイルパン９４へ排出して、ベーン６８を図２に示す矢印の逆方向へ回転させて、吸気バルブ用カムシャフト３６の回転に比べてカムシャフト３４の回転を遅角させることができる。なお、制御バルブ９０を室９０ｂに切り換えて、ベーン６８を挟む進角油圧室７６と遅角油圧室７８との油圧を保持して、ベーン６８を所望の位置で保持することもできる。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、オイルによる油圧で弁開閉時期制御装置３０の位相を変換しているが、オイル以外にエアー等の流体によって位相を変換することも可能である。
【００２９】
図３に基づき、第１の実施の形態の板バネ７４の詳細について説明する。図３は、第１の実施の形態の弁開閉時期制御装置３０の要部を拡大した図面である。凹部７２に収容された板バネ７４は湾曲部７４ｂを備えており、板バネ７４の両端部７４ａと７４ｃが凹部７２の長さ方向（凹部７２の壁７２ａ、７２ｃに対して）で突っ張って凹部７２内に固定され、湾曲部７４ｂが内周ロータ６４側へ張り出すことによってベーン６８をカムシャフト３４の径方向へ付勢している。板バネ７４を凹部７２に収容することにより、ベーン６８と板バネ７４とを一体化することができ、組付時にベーン６８をベーン受容溝７０に容易に挿入することができる。
【００３０】
図４は図３に対応する第２の実施の形態を示す図面である。第２の実施形態に用いた板バネ１１０は、図５に単品図を示したように２つの屈曲部１１２、１１４を備えている。屈曲部１１２と屈曲部１１４との間隔は、凹部７２の長さ（凹部７２の壁７２ａと７２ｃとの間隔）よりも若干大きくなっており、板バネ１１０が凹部７２に収容されたときに凹部７２の長さ方向に突っ張って凹部７２内に保持される。板バネ１１０は、屈曲部１１２、１１４の外側を内周ロータ６４側へ張り出す２枚の押し返し片１１６、１１８としており、押し返し片１１６、１１８によってベーン６８をカムシャフト３４の径方向へ付勢している。板バネ１１０は、第１の実施の形態の板バネ７４と比べて、２枚の押し返し片１１６、１１８でベーン６８をカムシャフト３４の径方向へ付勢するので、確実な付勢力を確保できる。また、２枚の押し返し片１１６、１１８が適宜の間隔を有しているので、ベーン６８に対する付勢力を均一化することができる。
【００３１】
図６は図３に対応する第３の実施の形態を示す図面である。第３の実施形態においては、ベーン６８に設けた凹部７２の代わりに、ベーン６８の大きさをベーン６８の一片７３と内部ロータ６４との間に隙間７５を形成する大きさとしている。そして、この隙間７５に板バネ１２０を図６の左側から挿入している。板バネ１２０は、図７に単品図を示したように屈曲部１２２を備えた小型板バネ１２４と屈曲部１２６を備えた大型板バネ１２８とを接合している。小型板バネ１２４の押し返し片１２４ａと大型板バネ１２８の押し返し片１２８ａが内周ロータ６４側へ張り出しており、ベーン６８をカムシャフト３４の径方向へ付勢する。上記のように、板バネ１２０は、屈曲部１２２と屈曲部１２６の屈曲方向が同じであることから、隙間７５に板バネ１２０を容易に挿入することができ、組付け工数を低減することができる。
【００３２】
また、図８には、図７に示した板バネ１２０の変形例である板バネ１３０の単品図面を示している。板バネ１３０は一枚板に２ヵ所の屈曲部１３２、１３６を形成し、押し返し片１３４、１３８を形成しているので、板バネ１２０のように小型板バネ１２４と大型板バネ１２８とを接合する必要はなく、一連のプレス工程のみで成形することができる。
【００３３】
なお、図７に示した板バネ１２０および図８に示した板バネ１３０の隙間７５への挿入は、図６に示す上下関係を逆にし、押し返し片がベーン６８側に付勢するように挿入されていてもよい。
【００３４】
更に、図１および図３に示した板バネ７４や図５に示した板バネ１１０を、ベーン６８の形状を変更し図６に示す隙間７５へ挿入することもできる。この場合には、板バネ７４の両端の７４ａ、７４ｃを、面取りして鋭角になった部分を除去したり、湾曲部７４ｂの湾曲方向と逆の方向にカールさせるなどして板バネ７４が挿入しやすい形状とすることが好ましい。
【００３５】
【発明の効果】
上記した請求項１の発明によれば、内周部に複数の流体室を形成する仕切壁を備えた回転伝達部材としての環状ハウジングと、吸気弁又は排気弁を開閉させるカムシャフトと、前記カムシャフトに取り付けられ前記流体室を区画するベーンと、前記カムシャフトと前記ベーンとの間に配置され前記ベーンを前記カムシャフトの径方向外側に付勢する弾性部材と、前記ベーンで区画される流体室をそれぞれ流体作動室とし該流体作動室への流体圧により前記環状ハウジングと前記カムシャフトとの位相を可変とする弁開閉時期制御装置において、前記弾性部材を中央に湾曲部を持ち両端がカールされた板バネとし、前記板バネを前記ベーンに設けた凹部に収容し、前記湾曲部を前記ベーンとは反対側である前記カムシャフト側へ張り出したので、組付け時のベーンをカムシャフトの軸方向に移動させるときに大きな抵抗が発生することがなく、非常に簡単に弁開閉時期制御装置を組付けることができる。また、板バネをベーンに設けた凹部に収容されるので、カムシャフトにベーンを容易に取り付けることが可能になる。
【００３８】
請求項２の発明によれば、板バネは両端に対向した屈曲部を形成したので、凹部に収容された板バネの両端の屈曲部で板バネの長さ方向に突っ張って凹部に板バネが固定され、屈曲片によってカムシャフトの径方向にベーンを付勢することができる。
【００３９】
請求項３の発明によれば、板バネがカムシャフトとベーンとの間に挿入されているので、カムシャフトとベーンとを仮組付けした後にカムシャフトとベーンとの間に板バネを挿入することで組付けを容易にすることができる。
【００４０】
請求項４の発明によれば、板バネが挿入方向に屈曲した複数の屈曲部を形成したので、板バネの屈曲が板バネの挿入方向に屈曲することになり、板バネをカムシャフトとベーンとの間に容易に挿入することができる。
【００４１】
請求項５の発明によれば、板バネは第１の屈曲部を備えた第１片と第２の屈曲部を備えた第２片とから形成したので、板バネを分割することにより複数の屈曲部の屈曲方向を一致させることができ、板バネをカムシャフトとベーンとの間に容易に挿入することができる。
【００４２】
請求項６の発明によれば、板バネは第１片と第２片とが２層構造としたので、肉厚の薄いベーンに対して２つの屈曲片でカムシャフトとベーンとの間で付勢力を発生することができる。
【００４３】
請求項７の発明によれば、板バネは第１片と第２片とが横方向に並列配置されるので、挿入を容易にし、２つの屈曲片でカムシャフトとベーンとの間で付勢力を発生し、第１片と第２片とを一体とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である弁開閉時期制御装置の断面を示したものである。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図を示したもので、カムシャフトが最進角位置にある状態を示したものである。
【図３】図１の要部である板バネ配置の状態を拡大して示したものである。
【図４】本発明の第２の実施の形態である弁開閉時期制御装置の図３に対応する板バネの配置の状態を示したものである。
【図５】本発明の第２の実施の形態である板バネの単品図を示したものである。（ａ）は上視図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態である弁開閉時期制御装置の図３に対応する板バネの配置の状態を示したものである。
【図７】本発明の第３の実施の形態である板バネの単品図を示したものである。（ａ）は上視図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態である板バネの変形例の単品図を示したものである。（ａ）は上視図、（ｂ）は断面図である。
【図９】本発明の従来技術の弁開閉時期制御装置の断面を示したものである。
【図１０】図９のＣ−Ｃ断面図を示したものである。
【符号の説明】
３０・・・弁開閉時期制御装置
３４・・・カムシャフト
５８・・・仕切壁
６０・・・流体室
６８・・・ベーン
５０・・・環状ハウジング
７２・・・凹部
７４，１１０，１２０，１３０・・・板バネ（弾性部材）
７４ｂ・・・湾曲部
７６，７８・・・流体作動室
１１２，１１４，１２２，１２６，１３２，１３６・・・屈曲部
１２４・・・小型板バネ（第１片）
１２８・・・大型板バネ（第２片）
【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】
0003787899.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003787899.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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