(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸、
変速歯車列を保持する変速機のメイン軸、
同メイン軸の軸線上に配置されるクラッチ、
同メイン軸の軸線上に配置されるカム式トルクダンパー、および
前記変速歯車列と噛合する歯車列を保持する変速機のカウンタ軸を水平方向に備え、
クランク軸、クラッチ、カム式トルクダンパー、メイン軸、カウンタ軸の順に動力が伝達される内燃機関において、
前記クランク軸の下方且つクランクケースの内部に前記メイン軸と前記カム式トルクダンパーを配置し、
クランクケースの内部に、クランクケースの延長部により形成されたメイン軸保持部を設け、同メイン軸保持部に前記メイン軸を支持するとともに、前記メイン軸をクランク軸全長幅内に配置したことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記クラッチの出力軸が前記カム式トルクダンパーを介して前記変速機のメイン軸に接続されるとともに、前記クラッチの出力軸の軸端が前記変速機のメイン軸に前記カム式トルクダンパーにおいて嵌合されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記クラッチと前記カム式トルクダンパーの間に設けられる軸受を、軸受保持部材を介してクランクケースに固定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。
【請求項４】
前記メイン軸の一端を前記メイン軸保持部に挿通させ、他端を軸受および軸受保護部材を介して、クランクケースに支持し、前記クラッチの出力軸をメイン軸の挿通方向と反対側から挿通させてメイン軸に嵌合させたことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クランク軸を車両の前後方向に向けて自動二輪車に搭載されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項６】
Ｖ型内燃機関であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用動力装置として好適な内燃機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許第２８５８０１７号に、自動二輪車に用いる従来の内燃機関が示されている。従来の内燃機関では、クランク軸中心線を、車体の中心面に前後方向に向けて配置し、クランク軸下方の左右何れか一側にクラッチと変速装置を配置し、他側に始動モータ、発電機などを含む補機駆動系を配置してある。また変速用歯車群を備えた変速装置のメイン軸およびカウンタ軸はクランク軸と平行であるが、軸方向位置はクランク軸より後方に配置され、これらを収納するミッションケースは、クランクケースの後部に接続されている。
【０００３】
【解決しようとする課題】
従来の内燃機関においては、変速用歯車群を備えた変速装置のメイン軸およびカウンタ軸はクランク軸と平行であるが、軸方向位置はクランク軸より後方に配置され、これらを収納するミッションケースは、クランクケースの後部に接続されている。このため、自動二輪車に、クランク軸を前後方向に向けて搭載しようとするとホイールベースが大きくなるので好ましくなかった。
【０００４】
内燃機関クランク軸方向全長を短縮するには、クランク軸とメイン軸等変速機軸との軸方向位置をほぼ同じ位置にする必要があり、このため、変速機軸や、メイン軸軸線上に配置されるカム式トルクダンパーもクランクケース内に収納される必要がある。本発明は、特に、カム式トルクダンパーの長さを短縮し、上記の条件をみたすようにして、内燃機関軸方向全長の短縮を図り、車両への搭載性を高め、さらに、その他の改良を加えて、組立作業性などの向上等も図ろうとするものである
【０００５】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明は上記課題を解決したものであって、請求項１に記載の発明は、クランク軸、変速歯車列を保持する変速機のメイン軸、同メイン軸の軸線上に配置されるクラッチ、同メイン軸の軸線上に配置されるカム式トルクダンパー、および前記変速歯車列と噛合する歯車列を保持する変速機のカウンタ軸を水平方向に備え、クランク軸、クラッチ、カム式トルクダンパー、メイン軸、カウンタ軸の順に動力が伝達される内燃機関において、
前記クランク軸の下方且つクランクケースの内部に前記メイン軸と前記カム式トルクダンパーを配置し、
クランクケースの内部に、クランクケースの延長部により形成されたメイン軸保持部を設け、同メイン軸保持部に前記メイン軸を支持するとともに、前記メイン軸をクランク軸全長幅内に配置したことを特徴とする内燃機関である。
【０００６】
請求項１の発明は、このように、クランク軸の下方且つクランクケースの内部に、メイン軸をクランク軸全長幅内で配置しているので、クランク軸後方にメイン軸を配置してある特許第２８５８０１７号に記載の内燃機関に比して、内燃機関のクランク軸方向の全長を短くすることが出来る。また、クランク軸の下方にメイン軸を配置するので、メイン軸およびこれに連なる変速装置をクランクケース内に収納することができ、ミッションケースを設ける必要がなくなる。さらに、クランク軸下方にメイン軸とカム式トルクダンパーがあるので、ピストンやクランクを潤滑して落ちてきたオイルを、メイン軸の歯車やカム式トルクダンパーの潤滑に利用することができる。また、クランクケースの延長部により形成されたメイン軸保持部にメイン軸を支持するので、メイン軸の支持構造を簡単化でき、クランク軸下方のスペースを有効利用してメイン軸を簡単かつ強固に支持できる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記クラッチの出力軸が前記カム式トルクダンパーを介して前記変速機のメイン軸に接続されるとともに、前記クラッチの出力軸の軸端が前記変速機のメイン軸に前記カム式トルクダンパーにおいて嵌合されることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の内燃機関において、前記クラッチと前記カム式トルクダンパーの間に設けられる軸受を、軸受保持部材を介してクランクケースに固定したことを特徴とする。かかる構成により、軸受保持部材を取り外した状態で、クランクケースに開口した軸受保持部材取りつけ穴からカム式トルクダンパーの組付けを行うことができるので、カム式トルクダンパーの組付け作業性が向上する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関において、前記メイン軸の一端を前記メイン軸保持部に挿通させ、他端を軸受および軸受保護部材を介して、クランクケースに支持し、前記クラッチの出力軸をメイン軸の挿通方向と反対側から挿通させてメイン軸に嵌合させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の内燃機関において、前記クランク軸を車両の前後方向に向けて自動二輪車に搭載されることを特徴とする。かかる構成によって、内燃機関はクランク軸方向全長が短いので、クランク軸を車両前後方向に向けて搭載すると、車両のホイールベースを短くすることができる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の内燃機関がＶ型内燃機関であることを特徴とする。この構成により、内燃機関中心部の上下高さを低くできるので、車両への搭載性が良くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の内燃機関を搭載した自動二輪車１の側面図である。車体のフレームの前部には、フロントフォーク２が回動可能に支持され、同フロントフォーク２の下部には前輪３が軸支され、上部にはハンドル４が設けてある。フレームの後部に接続されたスイングアーム５には、後輪６が軸支されている。フレームの上部には、燃料タンク７およびシート８が設けてある。フレームの下部には、スタンド９が設けてある。フレームの中央部には、内燃機関10が支持され、フェアリング11によって覆われている。内燃機関10は、挟角９０度で左右にＶ字状に開くシリンダ列を備えたＶ型４気筒４ストロークサイクル内燃機関であり、クランク軸中心線Ｌは車両の前後方向に向いている。内燃機関10は、下部に変速機構部12を備え、更に内燃機関中央部から後方へ湾曲して向かう排気管13、およびその後端に連なるマフラ14を備えている。
【００１３】
図２は、クランクケース前カバーを除いた状態で上記内燃機関10を前から見た図である。この内燃機関10の中央部にクランク軸20があり、同クランク軸20は、その下側のクランクケース21とその上側のシリンダブロック23とに挟まれて支持されている。クランクケース21の下部はオイルパン22で塞がれている。シリンダブロック23には、挟角９０度で左右上方に向き、かつ左右それぞれに前後一対のシリンダ孔が、いずれもクランク軸20の中心線に向けて設けてある。シリンダブロック23の左右の上部には、それぞれシリンダヘッド24が連なっている。各シリンダヘッド24の上部にはそれぞれシリンダヘッドカバー25が連なっている。クランク軸20の上方に交流発電機28が設けてある。図に向かって左やや下に冷却水ポンプ29が設けてある。これはクランク軸20から駆動される。
【００１４】
クランクケース21中央前部のクランク軸20の直下に、大径の多板摩擦式クラッチ30が設けてあり、その入力部はクランク軸20から歯車によって駆動される。同クラッチ30の出力軸は、クラッチ中央から後方へむけて設けてある。
【００１５】
図３は、クランクケース後カバーを除いた状態で上記内燃機関10を後から見た図である。中央部にクランク軸20があり、その直下に変速装置のメイン軸32があり、その隣にカウンタ軸33、その斜め上に出力軸34がある。また、メイン軸32とカウンタ軸33の中間下方にシフトドラム35が設けてある。これらによって常時噛合い式歯車変速装置が構成される。
【００１６】
クランク軸20の左下には、クランク軸20によってチェーン駆動されるオイルポンプ36が設けてある。クランク軸20の右上にはスタータ37が設けてある。クランク軸20の直上には、交流発電機28が設けてあり、これはクランク軸20から歯車40、41、42、43を介して駆動される。
【００１７】
図４は図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、内燃機関10の一方のシリンダ列とクランクケースの縦断面を示している。矢印Ｆは前方を指す。一点鎖線Ｌはクランク軸中心線である。内燃機関10の本体は、下端面にオイルパン22が結合されているクランクケース21と、左右にシリンダ列を備え、クランクケース21の上端面に結合されるシリンダブロック23と、左右のシリンダ列にそれぞれ結合される左右一対のシリンダヘッド24と、上記両シリンダヘッド24にそれぞれ結合される左右一対のシリンダヘッドカバー25と、前記クランクケース21とシリンダブロック23の前面に結合されるクランクケース前カバー26と、前記クランクケース21とシリンダブロック23の後面に結合されるクランクケース後カバー27とからなっている。
【００１８】
図４では、クランクケース21とシリンダブロック23との結合面は、クランク軸中心線Ｌの位置にある。シリンダブロック23には４個のシリンダ孔23ｈがその中心線をクランク軸中心線Ｌの方向に向けて、左右に交互に並べて形成され、左右一対のシリンダ列がＶ字状をなしている。図にはそのうちの２個のシリンダ孔23ｈが示してある。なお、本実施形態の以下の説明において、上下、左右、および前後は、自動二輪車を基準とした方向を示すものである。
【００１９】
クランクケース21とシリンダブロック23の下部によって、クランク室45が形成される。クランクケース21とシリンダブロック23のクランク室45内の部分には、それぞれ上下の対応する部分が共同してクランク軸前部保持部46、クランク軸中間保持部47、クランク軸後部保持部48が形成され、これらの軸保持部にそれぞれ保持される滑り軸受を介して、クランク軸20が回転自在に支持されている。クランク軸20にはコンロッド49を介してピストン50が接続され、各シリンダ孔23ｈ内で往復動するようになっている。クランク軸20はこのピストン50の往復動によって回転駆動される。
【００２０】
クランク軸直下の前方に多板摩擦式クラッチ30が設けてある。このクラッチ30は、クラッチ出力軸31を、ボールベアリング51を介して軸受保持部材52で保持し、同保持部材52をクランクケース21にボルト53で取りつけることによってクランクケース21に支持されている。
【００２１】
図５は上記軸受保持部材52の拡大図であり、図(ａ)は同軸受保持部材52を後方から見た図であり、図(ｂ)は、図(ａ)のＡ-Ａ断面図に、ボールベアリング51、押え板55、および押え板取付けボルト56を書き加えた図である。押え板55はリング状の板である。ボールベアリング51のアウタレースは、軸受保持部材52にボルト56で取りつけられた押え板55によって軸受保持部材52に固定され，脱落が防止されている。軸受保持部材52を介在させた軸保持構造によって、本発明の構成においては、軸受保持部材52を取り外した状態で、クランクケース21に開口した軸受保持部材取りつけ穴からカム式トルクダンパー72の組付けを行うことができるので、カム式トルクダンパーの組付け作業性が向上する。
【００２２】
図４において、多板摩擦式クラッチ30は、クランク軸20から変速機構へ伝達される動力を断・続する装置である。多板摩擦式クラッチ30は、クランク軸20に固定された歯車60に噛合い上記クラッチの出力軸31の回りに自由回転可能に設けられた入力歯車61、同入力歯車61が接続されているクラッチアウタ62、上記クラッチの出力軸31に固定されているクラッチインナ63、クラッチアウタ62の内側に軸方向摺動可能に設けられた複数の摩擦板64、クラッチインナ63の外側に軸方向摺動可能かつ前記クラッチアウタの摺動板64と交互に配置された複数の摩擦板65、上記交互に配置された摩擦板64、65をコイルバネ66の付勢力によって相互に密着するよう軸方向へ押す押圧板67、押圧板67をコイルバネ66の付勢力に抗して押すために出力軸31とメイン軸32の中心孔の中に設けられた押し棒68、クランクケース後カバーに設けられた油圧装置69、同油圧装置69内に設けられ前記押し棒68の端に接続された油圧ピストン70、および同油圧装置に圧油を供給する油圧接続口71から構成されている。このクラッチは通常時には接続しているが、車両のハンドルに設けられたクラッチレバーを操作して圧油を油圧装置69へ送り、押し棒68を介して押圧板67を動かし、摩擦板64、65の接触状態を解除すると、クラッチは切断状態となる。
【００２３】
クラッチ出力軸31には変速装置のメイン軸32が、カム式トルクダンパー72を介して接続されている。同トルクダンパー72は、傾斜面で噛合う一対のカム73、74とコイルバネ75からなり、負荷トルクが急増した時、カム73がコイルバネ75の付勢力に抗して後退し緩衝作用を行うものである。
【００２４】
変速装置のメイン軸32は、前後２箇所で支持されている。メイン軸32の前部は、クランクケースに設けてあるクランク軸中間保持部47の下方延長部にメイン軸前部保持部78を設け、ボールベアリング79を介して支持されている。メイン軸32の後部は、ボールベアリング80を介して軸受保持部材81で保持し、同保持部材81をクランクケース21の後端部にボルト82で取りつけることによってクランクケース21に支持されている。
【００２５】
図６は、多板摩擦式クラッチの出力軸31に連なるメイン軸32、カウンタ軸33、および出力軸34の展開図である。カウンタ軸33の前部はボールベアリング83を介してクランクケース21に支持されている。カウンタ軸33の後部および出力軸34の前部は、それぞれボールベアリング84、85を介して、メイン軸32の後部と同じ軸受保持部材81に支持され、同軸受保持部材81はボルト82によってクランクケース21に取りつけられている。出力軸34の後部はボールベアリング86を介してクランクケース後カバー27に支持されている。
【００２６】
メイン軸32にはｍ１〜ｍ５からなる歯車群88、カウンタ軸33には上記歯車群88のそれぞれに対応するｃ１〜ｃ５からなる歯車群89および駆動歯車90が設けてある。出力軸34には上記駆動歯車90に噛合う従動歯車91が設けてある。上記歯車群において、ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｍ５は１速用、２速用、３速用、４速用、５速用に対応している。同様に歯車群ｃ１〜ｃ５も１速用〜５速用に対応している。
【００２７】
歯車群88、89のうち、歯車ｍ１、ｍ２は軸に固定されている固定歯車、歯車ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｍ４、ｍ５は軸方向に移動できないが、周方向には拘束されていないので自由回転できる歯車である。以下これを遊動歯車と呼ぶ。歯車ｍ３、ｃ４、ｃ５は軸にスプライン嵌合され、周方向には軸に拘束されているが、軸方向には摺動可能な歯車である。以下これを摺動歯車と呼ぶ。摺動歯車ｍ３にはシフトフォーク92ａ、摺動歯車ｃ４にはシフトフォーク92ｂ、摺動歯車ｃ５にはシフトフォーク92ｃが係合している。これらシフトフォークは後述のシフト操作機構部によって操作される。
【００２８】
図７はシフト操作機構部の展開図である。シフトフォーク92ａ，92ｂ，92ｃは支持軸93によって軸方向に摺動可能に保持されている。支持軸93は前部をクランクケース21に後部を軸受保持部材81に固定されている。支持軸93の隣に支持軸93に平行にシフトドラム94が、前部をクランクケース21に、後部を軸受保持部材81に回動可能に保持されている。同シフトドラム94の溝95に各シフトフォークに突設されているシフトピン96が係合している。シフトドラム94は、車両のハンドルに装着された変速レバー（図示せず）の操作によって回動させられるシフトスピンドル97に連動して回動し、溝95に嵌合しているシフトピン96を介してシフトフォーク92の何れかを動かし、各シフトフォークは係合している摺動歯車の何れかを動かす。
【００２９】
図６において、メイン軸32と一体に回転する摺動歯車ｍ３はシフトフォーク92ａによりメイン軸32上で軸方向に移動して、遊動歯車ｍ４と遊動歯車ｍ５のいずれか一方に選択的に係合し、係合した遊動歯車がメイン軸と一体に回転する。遊動歯車ｍ４またはｍ５は、カウンタ軸33において対応して噛合っている中立位置の摺動歯車ｃ４またはｃ５を駆動し、４速または５速の変速が行われる。
【００３０】
同様に、カウンタ軸33と一体に回転する摺動歯車ｃ４はシフトフォーク92ｂによりカウンタ軸33上で軸方向に移動して、遊動歯車ｃ１と遊動歯車ｃ３のいずれか一方に選択的に係合し、係合した遊動歯車がカウンタ軸33と一体に回転する。
遊動歯車ｃ１または遊動歯車ｃ３は、対応して噛合っているメイン軸32の固定歯車ｍ１または中立位置にある摺動歯車ｍ３に駆動され、１速または３速の変速が行われる。
【００３１】
さらに、カウンタ軸33と一体に回転する摺動歯車ｃ５はシフトフォーク92ｂによりカウンタ軸33上で軸方向に移動して、遊動歯車ｃ２に係合すると、同遊動歯車ｃ２はカウンタ軸と一体に回転し、対応して噛合っているメイン軸32の固定歯車ｍ２に駆動されて、２速の変速が行われる。
【００３２】
変速されたカウンタ軸33の回転は、駆動歯車90とそれに噛合う従動歯車91によって出力軸34へ伝達され、最終的には車両の後輪を駆動する。
【００３３】
図８は図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図であり、クランクケース21とクランク軸20の直上にある交流発電機28を示す縦断面図である。交流発電機28は図３に示したように、クランク軸に固定されている歯車40から、歯車41、42、43に連なる歯車列によって駆動される。図８には歯車41は図示省略し、他の歯車40、42、43は図示してある。これらの歯車列はシリンダブロック23とクランクケース後カバー27との間に設けてある。歯車43の回転は、ダンパー付き継ぎ手98を介して交流発電機28の回転軸99に伝達され、発電が行われる。
【００３４】
クランクケース前カバー26のクランク軸中心線Ｌの近くにクランクパルサー44が取りつけてある。内燃機関の前面における位置は、図２に２点鎖線で示してある。この装置は、クランクの位置およびクランク軸の回転数を検知する装置である。前カバー26の前面から取りつけられるので、メンテナンス性が良い。
【００３５】
本実施形態は、上述のような構成となっているので、次のような作用および効果がある。
（1）本実施形態においては、クランク軸の下方且つクランクケースの内部にメイン軸とカム式トルクダンパーを配置しているので、クランク軸後方にメイン軸を配置してある内燃機関に比して、内燃機関のクランク軸方向の全長を短くすることが出来る。
（2）クランク軸の下方にメイン軸を配置してあるので、メイン軸およびこれに連なる変速装置をクランクケース内に収納することができるので、ミッションケースを設ける必要がなくなる。さらに、クランク軸下方にメイン軸とカム式トルクダンパーがあるので、ピストンやクランクを潤滑して落ちてきたオイルを、メイン軸の歯車やカム式トルクダンパーの潤滑に利用することができる。
（3）クラッチとカム式トルクダンパーの間にあるクラッチ出力軸支持軸受を、軸受保持部材を介してクランクケースに固定しているので、軸受保持部材を取りつける前に、大きい軸受保持部材取りつけ穴からカム式トルクダンパーの組付けを行うことができ、カム式トルクダンパーの組付け作業性が向上する。
（4）本実施形態の内燃機関は、クランク軸方向全長が短いので、軸を車両前後方向に向けて搭載すると、車両のホイールベースを短くすることができる。
（5）本実施形態の内燃機関は、Ｖ型内燃機関として構成されているので、内燃機関中心部の上下高さを低くでき、車両への搭載性が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の内燃機関を搭載した自動二輪車の側面図である。
【図２】  クランクケース前カバーを除いた状態で上記内燃機関を前から見た図である。
【図３】  クランクケース後カバーを除いた状態で上記内燃機関を後から見た図である。
【図４】  図３のＩＶ−ＩＶ断面図であり、内燃機関の一方のシリンダ列とクランクケースの縦断面を示している。
【図５】  多板摩擦式クラッチの出力軸を支える軸受保持部材の拡大図であり、図(ａ)は同軸受保持部材を後方から見た図であり、図(ｂ)は、図(ａ)のＡ-Ａ断面図に、ボールベアリング、押え板、および押え板取付けボルトを書き加えた図である。
【図６】  多板摩擦式クラッチの出力軸に連なるメイン軸、カウンタ軸、および出力軸の展開図である。
【図７】  シフト操作機構部の展開図である。
【図８】  図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図であり、クランクケースとクランク軸直上にある交流発電機を示す縦断面図である。
【符号の説明】
Ｌ…クランク軸中心線、１…自動二輪車、２…フロントフォーク、３…前輪、４…ハンドル、５…スイングアーム、６…後輪、７…燃料タンク、８…シート、９…スタンド、10…内燃機関、11…フェアリング、12…変速機構部、13…排気管、14…マフラ、20…クランク軸、21…クランクケース、22…オイルパン、23…シリンダブロック、23ｈ…シリンダ孔、24…シリンダヘッド、25…シリンダヘッドカバー、26…クランクケース前カバー、27…クランクケース後カバー、28…交流発電機、29…冷却水ポンプ、30…多板摩擦式クラッチ、31…多板摩擦式クラッチの出力軸、32…メイン軸、33…カウンタ軸、34…出力軸、35…シフトドラム、36…オイルポンプ、37…スタータ、40…歯車、41…歯車、42…歯車、43…歯車、44…クランクパルサー、45…クランク室、46…クランク軸前部保持部、47…クランク軸中間保持部、48…クランク軸後部保持部、49…コンロッド、50…ピストン、51…ボールベアリング、52…軸受保持部材、53…ボルト、55…押え板、56…押え板取付けボルト、60…歯車、61…入力歯車、62…クラッチアウタ、63…クラッチインナ、64…クラッチアウタの摩擦板、65…クラッチインナの摩擦板、66…コイルバネ、67…押圧板、68…押し棒、69…油圧装置、70…油圧ピストン、71…油圧接続口、72…カム式トルクダンパー、73…カム、74…カム、75…コイルバネ、78…メイン軸前部保持部、79…ボールベアリング、80…ボールベアリング、81…軸受保持部材、82…ボルト、83…ボールベアリング、84…ボールベアリング、85…ボールベアリング、86…ボールベアリング、88…歯車群、89…歯車群、90…駆動歯車、91…従動歯車、92…シフトフォーク、93…シフトフォーク支持軸、94…シフトドラム、95…溝、96…シフトピン、97…シフトスピンドル、98…ダンパー付き継ぎ手、99…交流発電機の回転軸。
【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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