(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に径方向移動可能に設けられたカムリングと、このカムリング内で前記ハウジングに回転可能に支持され同カムリングの内面と摺動可能に当接する複数のベーンを放射方向に移動可能に保持するロータと、前記ハウジングまたはこれに固定された部材に形成された吸入ポートおよび吐出ポートと、前記吐出ポートを吐出口に連通する吐出通路の途中に設けたオリフィスを有し、前記カムリングの外周に前記オリフィスの前側の内圧と後側の負荷圧をそれぞれ導入する第１作用室と第２作用室を前記カムリングの移動方向において互いに対向させて形成し、先端部が前記第２作用室内に入り込んで前記カムリングに当接するカム押付ピストンを介して前記カムリングを前記ロータに対する偏心量が最大となる前記第１作用室側に向けて弾性的に付勢してなる可変容量形ポンプにおいて、前記カム押付ピストンの先端部内に前記負荷圧が導入された前記第２作用室内の圧力が所定のレリーフ圧を越えれば同第２作用室内の圧力をレリーフするパイロット形レリーフ弁を設けたことを特徴とする可変容量形ポンプ。
【請求項２】
前記ハウジングに形成した弁孔内に軸線方向移動可能に嵌合した差圧制御バルブと前記ハウジングの間にそれぞれ内圧作用室と負荷圧作用室を形成するとともに同差圧制御バルブをバルブ押付用スプリングにより前記内圧作用室側に付勢し、前記差圧制御バルブは前記内圧作用室側に押し付けられているときは前記第１作用室に低い圧力を導入するとともに前記負荷圧作用室側に移動すれば同第１作用室に前記内圧を導入し、前記第２作用室にはパイロットオリフィスを介して前記負荷圧を導入したことを特徴とする請求項１に記載の可変容量形ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用動力舵取装置などに使用するのに適した可変容量形ポンプ、特にポンプ回転速度が上昇しても吐出流量が所定値以上にならないようにした可変容量形ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような可変容量形ポンプとしては、特公平２−６１６３８号公報に開示された技術がある。これは、ベーンポンプのロータ中心に対する偏心量が可変となるようにボデーに支持したカムリングをスプリングにより偏心方向に付勢するとともに、吐出通路に設けたオリフィス前後の差圧により作動するピストンのロッドを前記スプリングに抗してカムリングを移動させる向きに当接させ、また、吐出通路に設けたオリフィス前側の内圧に応動する切換弁により高圧（内圧）または低圧が選択的に導入される油圧ピストンにより、カムリングを直接付勢している前記スプリングの初期荷重を変化させている。この技術によれば、ポンプ回転速度が増大してポンプ吐出流量がある限度値に達すればポンプ回転速度がそれより増大しても吐出流量はそれより増大しないようにポンプの回転数に応じたポンプ吐出流量特性の制御を行うことができる。
【０００３】
上述した従来技術の可変容量形ポンプは、吐出口に生じる負荷圧が過度に増大した場合にこの負荷圧をリザーバにレリーフして、負荷圧減少させるレリーフ弁を備えていないが、このようなレリーフ弁を備えた可変容量形ポンプとしては、図５に示すような構造のものがある。これは、ベーンポンプ部２のカムリング２ａをロータ２ｂの中心に対する偏心量が可変となるようにピン２ｃを介してハウジング１に揺動可能に支持し、吐出ポート２ｄを吐出口３に連通する吐出通路３ａの途中にカムリング２ａの偏心量に応じて開口面積が変化する可変オリフィス３ｂを設け、カムリング２ａの外周には可変オリフィス３ａの前側の内圧と後側の負荷圧をそれぞれ導入する第１作用室４ａと第２作用室４ｂをカムリング２ａの移動方向において互いに対向させて形成し、カムリング２ａはその外周面に先端部が当接するカム押付ピストン５を介してカム押付用スプリング５ａによりロータ２ｂに対する偏心量が最大となる第１作用室４ａ側に付勢したものであり、連通管路５０を介して吐出通路３ａをリザーバ５１に連通するレリーフ通路９には直動形のレリーフ弁９ａが設けられている。
【０００４】
なお図５に示すものは、ハウジング１に形成した弁孔６内に軸線方向移動可能に嵌合した差圧制御バルブ７とハウジング１の間にそれぞれ内圧作用室８ａと負荷圧作用室８ｂを形成するとともに差圧制御バルブ７をバルブ押付用スプリング７ａにより内圧作用室８ａ側に付勢し、差圧制御バルブ７は内圧作用室８ａ側に押し付けられているときは第１作用室４ａに低い圧力を導入するとともに負荷圧作用室８ｂ側に移動すれば第１作用室５ａに内圧を導入するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図５に示す構造のものは、負荷圧をリザーバ５１にレリーフするのに直動形のレリーフ弁９ａを用いているので、ポンプ吐出流量がレリーフ弁９ａのクラッキング圧を越えてからポンプ吐出流量が０になるまでの特性が図３の破線Ｂに示すようになり、圧力オーバライドＤが大きくなってレリーフ特性が悪くなり、作動条件によってはチャタリング等の発振現象を生じるなどの問題が生じることもある。また、レリーフ弁９ａを取り付けるためにプラグ９ｂなどのアダプタを必要とするので、部品点数が増えてコストアップをまねくという問題もある。本発明はこのような各問題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による可変容量形ポンプは、ハウジング内に径方向移動可能に設けられたカムリングと、このカムリング内でハウジングに回転可能に支持され同カムリングの内面と摺動可能に当接する複数のベーンを放射方向に移動可能に保持するロータと、ハウジングまたはこれに固定された部材に形成された吸入ポートおよび吐出ポートと、吐出ポートを吐出口に連通する吐出通路の途中に設けたオリフィスを有し、カムリングの外周にオリフィスの前側の内圧と後側の負荷圧をそれぞれ導入する第１作用室と第２作用室をカムリングの移動方向において互いに対向させて形成し、先端部が第２作用室内に入り込んでカムリングに当接するカム押付ピストンを介してカムリングをロータに対する偏心量が最大となる第１作用室側に向けて弾性的に付勢してなる可変容量形ポンプにおいて、カム押付ピストンの先端部内に負荷圧が導入された第２作用室内の圧力が所定のレリーフ圧を越えれば同第２作用室内の圧力をレリーフするパイロット形レリーフ弁を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
前項の発明は、ハウジングに形成した弁孔内に軸線方向移動可能に嵌合した差圧制御バルブとハウジングの間にそれぞれ内圧作用室と負荷圧作用室を形成して、差圧制御バルブをバルブ押付用スプリングにより内圧作用室側に付勢し、差圧制御バルブは内圧作用室側に押し付けられているときは第１作用室に低い圧力を導入するとともに負荷圧作用室側に移動すれば第１作用室に内圧を導入し、第２作用室にはパイロットオリフィスを介して負荷圧を導入することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図４により、本発明による可変容量形ポンプの実施の形態の説明をする。この実施の形態の可変容量形ポンプは動力舵取装置の作動流体供給源として使用するものであり、エンドカバー１１により液密に覆われたハウジング１０と、ハウジング１０内に設けられてポンプ軸２６により回転駆動されるロータ２２および径方向に移動可能なカムリング２１を有するベーンポンプ部２０と、カムリング２１の移動を制御する差圧制御バルブ３１と、ベーンポンプ部２０の吐出通路４３ａ，４３ｂ，４３ｃの途中に設けられた可変オリフィス４４を主な構成部材としている。
【０００９】
図１および図２に示すように、ハウジング１０とこれにねじ止め固定されたエンドカバー１１には、ポンプ軸２６の中間部および後端部がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。ポンプ軸２６と同軸的にハウジング１０に形成された円筒状の内面１０ａには、奥側に円盤状のサイドプレート１２が、また手前側に筒状のアダプタ１３が、何れも回転しないように嵌合支持され、これらエンドカバー１１とサイドプレート１２とアダプタ１３の間には次に述べるベーンポンプ部２０が設けられている。ハウジング１０から突出するポンプ軸２６の先端にはエンジンからの動力が伝達されるプーリ２９が固定されている。
【００１０】
ベーンポンプ部２０は、アダプタ１３内に設けられたカムリング２１と、ポンプ軸２６の中間部に同軸的にスプライン結合されたロータ２２と、ロータ２２に形成された複数の半径方向スリットに摺動自在に保持されてカムリング２１の円筒状の内面に常に当接されているベーン２３よりなり、これら各部材２１〜２３の側面はエンドカバー１１およびサイドプレート１２の端面に摺動可能に当接されている。ベーンポンプ部２０の吸入ポート２４はエンドカバー１１の端面に形成され、吸入通路１４および吸入口１５を介してリザーバ５１からの作動流体が供給されている。また吐出ポート２５はサイドプレート１２の端面に形成されて裏側に位置する圧力室１６に連通され、この圧力室１６は後述する可変オリフィス４４を途中に設けた吐出通路４３ａ，４３ｂ，４３ｃを通って、ハウジング１０に形成された吐出口４５に導かれている。
【００１１】
ポンプ軸２６と平行に設けられて両端がエンドカバー１１およびサイドプレート１２に支持されたピン１７は、中間部の外周の一部がアダプタ１３の内面と係合されている。カムリング２１は、外周面の一部に形成した凹部２１ａがピン１７に係合され、ピン１７を中心として揺動することによりカムリング２１の径方向に移動可能であり、カムリング２１の外周面の凹部２１ａと反対側となる部分は、アダプタ１３の内面に形成した溝内に設けられてゴムによりバックアップされたテフロンのシール部材４０により摺動自在にシールされている。アダプタ１３との間となるカムリング２１の外周には、このピン１７とシール部材４０により区画されて、カムリング２１の移動方向において互いに対向する第１作用室４１ａと第２作用室４１ｂが形成されている。
【００１２】
カムリング２１の移動方向で第２作用室４１ｂ側となるハウジング１０にはポンプ軸２６方向に向かう円筒孔１０ｂが形成され、この円筒孔１０ｂに液密にねじ込み固定されたプラグ１８の円筒部１８ａには、軸線方向摺動自在にカム押付ピストン２７が嵌合されてカム押付用スプリング２８によりポンプ軸２６方向に付勢されている。このカム押付ピストン２７の先端部は隙間をおいてアダプタ１３を通り抜けて第２作用室４１ｂ内に入り、カムリング２１の外周面に当接してカムリング２１をロータ２２の中心に対する偏心量が最大となる第１作用室４１ａ側に弾性的に付勢している。第２作用室４１ｂ内に入り込んだカム押付ピストン２７の先端部内には、後述するように負荷圧が導入される第２作用室４１ｂ内の圧力が所定のレリーフ圧を越えた場合に、圧力をレリーフさせるパイロット形レリーフ弁５５が設けられている。すなわち、カム押付ピストン２７の先端には、第２作用室４１ｂに開口する中心孔２７ａが形成され、この中心孔２７ａは通常スプリング５６により付勢されたパイロット形レリーフ弁５５にて閉塞されている。負荷圧がレリーフ圧を越えると、パイロット形レリーフ弁５５が押動され、圧力がカム押付ピストン２７の小穴２７ｂ、カム押付ピストン２７の外周のハウジング１０内に形成された環状室５２、レリーフ通路５３および連通管路５０を介して、第２作用室４１ｂ内の圧力をリザーバ５１にレリーフさせる。
【００１３】
可変オリフィス４４は、プラグ１８の円筒部１８ａに形成した連通孔１８ｂとカム押付ピストン２７の後縁により形成され、カムリング２１が第２作用室４１ｂ側に移動してカム押付ピストン２７がカム押付用スプリング２８に抗して後退するにつれて連通孔１８ｂがカム押付ピストン２７の後縁により次第に塞がれて開口面積が減少するようになっている。可変オリフィス４４は吐出通路の一部分４３ｂとこれに続く部分４３ｃの間に設けられ、ベーンポンプ部２０からの作動流体はこのように可変オリフィス４４が設けられた吐出通路４３ａ，４３ｂ，４３ｃを通って吐出口４５から吐出される。この可変容量形ポンプが作動して作動流体が流れている状態では、可変オリフィス４４の前後で圧力が降下して差圧が生じ、可変オリフィス４４の後側の吐出通路４３ｃおよび吐出口４５内の圧力は作動流体供給先の機器の作動状態により与えられる負荷圧であり、可変オリフィス４４の前側の吐出通路４３ａ，４３ｂおよび圧力室１６内の圧力はポンプの内圧である。この内圧は可変オリフィス４４による差圧の分だけ負荷圧より大であり、従って負荷圧が変動すれば内圧もそれと同じように変動する。通常の作動状態では、この差圧は内圧または負荷圧に比してかなり小さい値である。
【００１４】
主として図１に示すように、ポンプ軸２６と立体的に直交するようにハウジング１０に形成した弁孔３０には、差圧制御バルブ３１が図において左側となる一方向から挿入されて軸線方向移動自在に嵌合され、差圧制御バルブ３１は弁孔３０の奥底との間に介装したバルブ押付用スプリング３３により、弁孔３０の挿入側に液密にねじ込み固定されたプラグ１９に向けて付勢されている。差圧制御バルブ３１の両端とハウジング１０の間にはそれぞれ作用室４２ａ，４２ｂが形成され、プラグ１９側となる内圧作用室４２ａにはポンプ内圧導入路４８を介して圧力室１６内の内圧が常に導入され、バルブ押付用スプリング３３側となる負荷圧作用室４２ｂにはパイロットオリフィス４９を設けた負荷圧導入路４９ａを介して吐出口４５内の負荷圧が常に導入されている。
【００１５】
差圧制御バルブ３１の外周には軸線方向に間をおいて、弁孔３０と嵌合する１対のランド部３１ａ，３１ｂが形成され、この両ランド部３１ａ，３１ｂと弁孔３０との間には環状空間３１ｃが形成されている。この環状空間３１ｃは、連通管路５０を介して常にリザーバ５１に連通されている。プラグ１９側となるランド部３１ａは、環状空間３１ｃ側となる一部を僅かに小径とすることにより段部３１a1を形成している。
【００１６】
ハウジング１０の一部に形成されて、差圧制御バルブ３１のランド部３１ａ付近において弁孔３０に一端が開口された第１導入路４６ａは、差圧制御バルブ３１の移動により、第１作用室４１ａをリザーバ５１に連通された環状空間３１ｃと内圧が導入される内圧作用室４２ａに選択的に連通するものである。この第１導入路４６ａは、差圧制御バルブ３１がバルブ押付用スプリング３３によりプラグ１９に押し付けられた不作動状態ではランド部３１ａの段部３１a1と弁孔３０の間の隙間を介して環状空間３１ｃと連通され、内圧作用室４２ａとは連通されない（図１および図４(a) 参照）。しかし、可変オリフィス４４前後の差圧により差圧制御バルブ３１がバルブ押付用スプリング３３に抗して負荷圧作用室４２ｂ側に移動し始めればすぐに内圧作用室４２ａと連通され、その直後に段部３１a1と弁孔３０の間の隙間を介しての環状空間３１ｃとの連通が遮断されるようになっている（図４(b) 参照）。この第１導入路４６ａの他端は、アダプタ１３に形成したダンピングオリフィス４７ａを介してカムリング２１の外周一側の第１作用室４１ａに連通されている。
【００１７】
負荷圧作用室４２ｂ側となるハウジング１０の一部に形成した第２導入路４６ｂは、常に負荷圧作用室４２ｂ内に開口する位置において弁孔３０に一端が開口され、この第２導入路４６ｂの他端はアダプタ１３に形成したダンピングオリフィス４７ｂを介してカムリング２１の外周他側の第２作用室４１ｂに連通されている。
【００１８】
可変容量形ポンプが作動されていない初期状態では、カムリング２１は、カム押付ピストン２７を介してカム押付用スプリング２８により第１作用室４１ａ側に押し付けられており、ロータ２２に対する偏心量が最大となっている。この状態で、プーリ２９に掛けた駆動ベルトを介して車両のエンジンの回転がポンプ軸２６に伝達されてベーンポンプ２０のロータ２２が回転されれば、リザーバ５１内の作動流体は吸入口１５および吸入通路１４から吸入ポート２４を介してベーンポンプ部２０の各ベーン２３の間に吸入され、吐出ポート２５から圧力室１６内に吐出され、可変オリフィス４４を設けた吐出通路４３ａ，４３ｂ，４３ｃを通って吐出口４５から動力舵取装置などの機器に供給される。可変オリフィス４４の後側に生じる負荷圧は、吐出通路４３ｃおよびパイロットオリフィス４９を設けた負荷圧導入路４９ａを通って負荷圧作用室４２ｂ内に導入され、さらに第２導入路４６ｂおよびオリフィス４７ｂを通って第２作用室４１ｂに導入される。可変オリフィス４４の前側に生じる内圧は、ポンプ内圧導入路４８を通って内圧作用室４２ａに導入される。
【００１９】
ポンプ回転速度が小さいときは、内圧作用室４２ａおよび負荷圧作用室４２ｂに導入される可変オリフィス４４前後の内圧と負荷圧の差圧が小さいので、差圧制御バルブ３１はバルブ押付用スプリング３３によりプラグ１９に押し付けられており、第１作用室４１ａはリザーバ５１に連通されている（図４(a) 参照）。この状態ではカム押付用スプリング２８に抗してカムリング２１を移動させる力は生じないので、ポンプ回転速度の如何にかかわらずカムリング２１はカム押付用スプリング２８により吐出流量が最大となる第１作用室４１ａ側に押し付けられたままである。従って、吐出通路４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して吐出口４５から吐出される作動流体は吐出流量が最大の状態に安定して保持され、ポンプ回転速度の増大にともない急激に増大する。
【００２０】
ポンプ回転速度の増大により吐出流量が増大すれば、内圧作用室４２ａおよび負荷圧作用室４２ｂに導入される可変オリフィス４４前後の内圧と負荷圧の差圧も増大し、この差圧が所定の値を越えれば差圧制御バルブ３１はバルブ押付用スプリング３３に抗して負荷圧作用室４２ｂ側に移動し始め、先ず第１導入路４６ａが内圧作用室４２ａと連通され、次いでランド部３１ａの段部３１a1と弁孔３０の間の隙間を介しての環状空間３１ｃとの連通が遮断される（図４(b) 参照）。これにより第１作用室４１ａに内圧が導入されるようになり、第２作用室４１ｂに導入された負荷圧との差圧はポンプ回転速度の増大に応じて増大する。そしてこの差圧が所定の値を越えれば、それまでは吐出流量が最大となる第１作用室４１ａ側に当接されていたカムリング２１は、ポンプ回転速度の上昇に応じて可変オリフィス４４前後の差圧を一定に維持すべく偏心量が減少されるようになる。
【００２１】
なおこの実施の形態では、カムリング２１の偏心量の減少にともない、可変オリフィス４４の絞り面積が縮小されるため、ポンプ回転速度の増大に応じてポンプ吐出流量は減少される。これにより動力舵取装置に適した、ポンプ回転速度に対する吐出流量特性が得られる。
【００２２】
以上のような作動状態において、据え切りなどのハンドル操作によって負荷圧が上昇して、第２作用室４１ｂ内に導入された負荷圧が所定のレリーフ圧を越えれば、レリーフ弁５５が作動して、第２作用室４１ｂ内の圧力は、カム押付ピストン２７の開口２７ａおよび小穴２７ｂ、ハウジング１０内に形成された環状室５２、レリーフ通路５３および連通管路５０を介して、リザーバ５１にレリーフされる。これによりパイロットオリフィス４９を通る流れが生じるので負荷圧作用室４２ｂおよび第２作用室４１ｂ内の圧力は低下し、これによりカムリング２１の両端に作用する第１作用室４１ａと第２作用室４１ｂの差圧が増大するので、カムリング２１はカム押付用スプリング２８に抗して移動してロータ２２の中心に対する偏心量が減少され、ポンプ吐出流量も減少する。この吐出流量の減少により負荷圧も急激に低下するので、図３の実線Ａに示すような圧力オーバライドＣの小さい良好なレリーフ特性が得られ、またチャタリング等の発振現象を生じることもなくなる。
【００２３】
レリーフ弁５５は、可変容量形ポンプが作動されていない初期状態に、カム押付用スプリング２８により付勢されてカムリング２１を第１作用室４１ａ側に押し付けるためのカム押付ピストン２７内に設けたので、レリーフ弁５５を取り付けるためのプラグなどのアダプタが不要となる。従って従来に比して部品点数を削減して可変容量形ポンプは小形化され、また製造コストは低減される。
【００２４】
上述した実施の形態では、ポンプ吐出流量が少ない間は第１作用室４１ａをリザーバ５１に連通し、ポンプ吐出流量が増大してから第１作用室４１ａに内圧を導入する差圧制御バルブ３１を設けており、このようにすればポンプ吐出流量が小さい間はカムリング２１は吐出流量が最大となる第１作用室４１ａ側に押し付けられているので、吐出口４５から吐出される作動流体を吐出流量が最大の状態に安定して保持することができる。しかしながら本発明は、差圧制御バルブ３１を省略し、第１作用室４１ａと第２作用室４１ｂに内圧と負荷圧を直接導入するようにして実施することもでき、そのようにしても良好なレリーフ特性、チャタリング等の発振現象の防止、可変容量形ポンプの小形化および製造コストの低減等の各効果を得ることができる。
【００２５】
なお上述した実施の形態では、差圧制御バルブ３１がプラグ１８に押し付けられた不作動状態で、リザーバ５１に連通された環状空間３１ｃに第１導入路４６ａを連通するのにランド部３１ａに形成した段部３１a1を使用したが、ランド部３１ａを同一径としてこの段部３１a1を省略し、代わりに図１の二点鎖線に示すような連通路３２を使用してもよい。この連通路３２による環状空間３１ｃと第１導入路４６ａの連通は、差圧制御バルブ３１がバルブ押付用スプリング３３に抗して負荷圧作用室４２ｂ側に移動し始めて、第１導入路４６ａが内圧作用室４２ａと連通された直後に遮断される。このような連通路３２の代わりに、段部３１a1を省略したランド部３１ａの環状空間３１ｃ側となる一部に切欠きを設けてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、第２作用室内に導入された負荷圧が所定のレリーフ圧を越えれば第２作用室内の圧力はレリーフ弁によりレリーフされて減圧し、これによりカムリングは偏心量が減少されるのでポンプ吐出流量も減少する。この吐出流量の減少により負荷圧も急激に低下するので、圧力オーバライドの小さい良好なレリーフ特性が得られ、チャタリング等の発振現象を生じることもなくなる。
【００２７】
またレリーフ弁は、本発明が前提とする可変容量形ポンプが本来備えているカム押付ピストン内に設けたので、レリーフ弁を取り付けるためのプラグなどのアダプタが不要となる。従って従来に比して部品点数を削減して可変容量形ポンプを小形化し、また製造コストを低減することができる。
【００２８】
また、差圧制御バルブが内圧作用室側に押し付けられているときは第１作用室に低い圧力を導入するとともに負荷圧作用室側に移動すれば第１作用室に内圧を導入するようにしたものによれば、ポンプ吐出流量が小さい間は吐出口から吐出される作動流体を吐出流量が最大の状態に安定して保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による可変容量形ポンプの一実施形態の全体構造を示す横断面図である。
【図２】  図１の２−２断面図である。
【図３】  本発明および従来技術による可変容量形ポンプのポンプ吐出流量特性を示す図である。
【図４】  図１に示す実施形態の作動状態を説明する部分断面図である。
【図５】  従来技術による可変容量形ポンプの一例の全体構造を示す横断面図である。
【符号の説明】
１０…ハウジング、２１…カムリング、２２…ロータ、２３…ベーン、２４…吸入ポート、２５…吐出ポート、２７…カム押付ピストン、３０…弁孔、３１…差圧制御バルブ、３３…バルブ押付用スプリング、４１ａ…第１作用室、４１ｂ…第２作用室、４２ａ…内圧作用室、４２ｂ…負荷圧作用室、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…吐出通路、４４…可変オリフィス、４９…パイロットオリフィス、５５…レリーフ弁。
【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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