(57)【要約】可動鉄心に対向する外側鉄心側を内向きに傾斜させたことにより、可動鉄心の小型化を可能とし、可動鉄心を含む可動部を軽量化して、バルブ駆動の動作の円滑かつ安定化を図ることができる。
2003021754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁路形成用鉄心と、前記磁路形成用鉄心に一部を成す可動鉄心と、通電により磁束を発生するコイルと、前記可動鉄心を端部に取り付け、電磁力およびばね力を受けて駆動する可動鉄心連結軸と、ばね力を受けて前記可動鉄心連結軸の端面に当接しているバルブ軸とを備えた電磁式バルブ駆動装置において、固定鉄心の前記可動鉄心に対向する先端部を内向きに傾斜させて小径化し、前記可動鉄心を固定鉄心の前記小径化端面と略同一寸法としたことを特徴とする電磁式バルブ駆動装置。
【請求項２】
固定鉄心は、外側鉄心と該外側鉄心内に位置する中央鉄心からなり、可動鉄心に対向する外側鉄心側の先端部を内向きに傾斜させ、その傾斜にあわせて中央鉄心の先端部を先細りに形成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項３】
可動鉄心に対向する外側鉄心の内向き傾斜部および中央鉄心の先端先細部は、コイル端面からはみ出して形成したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項４】
中央鉄心を全長度同一径とし、外側鉄心側の内向き傾斜部に対向する位置にコイルを装着したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項５】
外側鉄心側の内向き傾斜部に対向する位置に、外側鉄心の直線部に対向して装着したコイルとは別巻きのコイルを装着したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項６】
中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴と同軸に該中央鉄心に可動鉄心連結軸の軸受けを設けたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項７】
中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴と同軸に該中央鉄心に可動鉄心連結軸の軸受けを設け、前記可動鉄心連結軸挿通穴によって磁束が通らない該挿通穴を通る左右線上に対応する可動鉄心の両側縁に欠除部を形成したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項８】
第１の中央鉄心には可動鉄心連結軸挿通穴を形成し、これに対向する第２の中央鉄心は中実に形成したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項９】
第２の中央鉄心内に第２コイルばねを設け、この第２コイルばねの一端を可動鉄心で保持するようにしたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項１０】
第１の中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴によって磁束が通らない該挿通穴を通る左右線上に対応する第１、第２の外側鉄心間に間隔管理用冶具を設け、この間隔管理用冶具に対応する可動鉄心位置に逃げ凹部を設けたことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項１１】
間隔管理用冶具は、中央鉄心と非積層の非磁性材料で一体加工したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【請求項１２】
第１、第２コイルばねの鉄心側および装置本体側を大径、可動鉄心連結軸およびバルブ軸に設けられたばね受け側を小径とする円錐形に構成したことを特徴とする請求の範囲第２項記載の電磁式バルブ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明はたとえば内燃機関用の吸気バルブまたは排気用バルブを直接開閉駆動する電磁式バルブ駆動装置に関するものである。
背景技術
第１図は従来の電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図であり、図において、１０１はケース、１０２ａ，１０２ｂは対向部間に間隔１０３を設けてケース１０１の内壁面に取り付けた第１、第２の外側鉄心、１０４ａ，１０４ｂは第１、第２の外側鉄心の端面側を覆う基板部と該第１、第２の外側鉄心内に位置する中央部とからなる第１、第２の中央鉄心であり、この外側鉄心と中央鉄心とによって縦断面Ｅ字型鉄心を形成している。
１０５ａ，１０５ｂは第１、第２の中央鉄心１０４ａ，１０４ｂに取り付けた第１、第２コイル、１０６は第１、第２の外側鉄心の対向部間の間隔１０３内に位置させた可動鉄心、１０７は第１の中央鉄心１０４ａの中央に設けた貫通穴１０８に通した可動鉄心連結軸であり、この可動鉄心連結軸１０７の先端に可動鉄心１０６がねじ１０９または溶接により取り付けられている。１１０は上端を可動鉄心連結軸１０７の下端に当接させたバルブ軸で、そのバルブ軸１１０の下端にバルブ１１１を取り付けている。１１２はバルブ軸１１０に固定したばね受け、１１３は装置本体１１４とばね受け１１２との間のバルブ軸部に装着した第１コイルばね、１１５は可動鉄心連結軸１０７の下端部に固定したばね受け、１１６は第１の中央鉄心１０４ａの下面とばね受け１１５との間の可動鉄心連結軸１０７に装着した第２コイルばねである。
次に動作について説明する。
第１コイル１０５ａ、第２コイル１０５ｂに通電していないときは、第１コイルばね１１３と第２コイルばね１１６のばね力のバランスによって可動鉄心１０６は間隔１０３の所定位置に位置している。
この状態において、バルブ１１１開のために第１コイル１０５ａに通電すると、可動鉄心１０６、第１の外側鉄心１０２ａ、第１の中央鉄心１０４ａによる磁路を通る磁束による磁界により発生する電磁力と第２コイルばね１１６のばね力によって、可動鉄心１０６が第１の外側鉄心１０２ａ側に移動し、これにより、可動鉄心連結軸１０７およびバルブ軸１１０が第１コイルばね１１３に抗して下方に移動してバルブ１１１が開く。このとき、バルブ１１１の開き量は第１コイル１０５ａに対する通電量によって決まる。
次にバルブ１１１を閉じるために、第１コイル１０５ａに対する通電オフから第２コイル１０５ｂに対する通電を行うと、可動鉄心１０６、第２の外側鉄心１０２ｂ、第２の中央鉄心１０４ｂによる磁路を通る磁束による磁界により発生する電磁力と第１コイルばね１１３のばね力によって、可動鉄心１０６が第２の外側鉄心１０２ｂ側に移動し、これにより、可動鉄心連結軸１０７およびバルブ軸１１０が第１コイルばね１１６に抗して上方に移動してバルブ１１１が閉じる。
従来の電磁式バルブ駆動装置は、以上のように外側鉄心と中央鉄心とによって縦断面Ｅ字型に鉄心を形成しているため、この鉄心に対し磁路の一部を形成する可動鉄心は、Ｅ字型の鉛直方向の幅Ｗとほぼ等しい幅Ｗ’を必要とする。このため、重量を要し、バルブの開閉運動を円滑にできにくいという課題があった。
この発明は上記の課題を解消するためになされたもので、簡単安価な構成により、発生電磁力を損なわず、可動鉄心を含むと可動部の軽量化を図り、バルブの開閉運動を円滑にできるようにしたことを目的とする。
発明の開示
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、固定鉄心の可動鉄心に対向する先端部を内向きに傾斜させて小径化し、前記可動鉄心を固定鉄心の前記小径化端面と略同一寸法としたものである。
このことによって、可動鉄心は幅の狭いものが使用可能となり、可動鉄心を含む可動部の小型軽量化が行われ、円滑なバルブ開閉動作が可能となる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置の固定鉄心は、外側鉄心と該外側鉄心内に位置する中央鉄心からなり、可動鉄心に対向する外側鉄心側の先端部を内向きに傾斜させ、その傾斜にあわせて中央鉄心の先端部を先細りに形成したものである。
このことによって、外側鉄心と中央鉄心とによって形成される縦断面Ｅ字型の鉄心の端面幅を狭くすることができ、この結果、この端面に対向させて配置する可動鉄心は幅の狭いものが使用可能となり、可動鉄心を含む可動部の小型軽量化が行われ、円滑なバルブ開閉動作が可能となる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、可動鉄心に対向する外側鉄心側の内向き傾斜部および中央鉄心の先端先細部は、コイル端面からはみ出して形成したものである。
このことによって、発生電磁力を低減することなく、可動鉄心を含むと可動部の軽量化が行われ、円滑なバルブの開閉動作を円滑にできる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、中央鉄心を全長度同一径とし、外側鉄心側の内向き傾斜部に対向する位置にコイルを設けたものである。
このことによって、発生電磁力を増加させるとともに、可動鉄心を含むと可動部の軽量化が行われ、バルブの開閉作動をより円滑にできる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、外側鉄心側の内向き傾斜部に対向する位置に、外側鉄心の直線部に対向して装着したコイルとは別巻きのコイルを装着したものである。
このことによって、コイルの装着が容易となり、発生電磁力を増加させるとともに、可動鉄心を含むと可動部の軽量化が行われ、バルブの開閉運動をより円滑にできる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴と同軸に該中央鉄心に可動鉄心連結軸の軸受けを設けたものである。
このことによって、可動鉄心連結軸を可動鉄心の近くで軸受けするので、軸ブレを効率よく防止することができるとともに、可動鉄心連結軸を短くすることができ、可動鉄心を含む可動部の軽量化、駆動の安定化がより向上する。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴と同軸に該中央鉄心に可動鉄心連結軸の軸受けを設け、中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴によって磁束が通らない該挿通穴を通る左右線上に対応する可動鉄心の両側縁を欠除したものである。
このことによって、発生電磁力を低減することなく、可動鉄心が軽量化され、可動鉄心を含む可動部の軽量化、駆動の安定化が向上する。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、第２の中央鉄心を内実に形成したものである。
このことによって、バルブ閉時の保持力を向上できる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、第２の中央鉄心内に第２コイルばねを設け、この第２コイルばねの一端を可動鉄心で保持するようにしたものである。
このことによって、可動鉄心連結軸に設けていたばね受けが不要となり、それだけ可動鉄心連結軸が軽量化され、可動鉄心を含む可動部の軽量化、駆動の安定化がさらに向上する。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴によって磁束が通らない該挿通穴を通る左右線上に対応する第１、第２の外側鉄心間に間隔管理用冶具を設け、この間隔管理用冶具に対応する可動鉄心位置に逃げ凹部を設けたものである。
このことによって、発生電磁力を損なうことなく、間隔管理を簡単な構成によって精度よく行うことができる。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、間隔管理用冶具と中央鉄心を、非積層の非磁性材料で一体加工したものである。
このことによって、より高精度の間隔管理が可能である。
この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、第１、第２コイルばねの鉄心側および装置本体側を大径、可動鉄心連結軸およびバルブ軸に設けられたばね受け側を小径とする円錐形に構成したものである。
このことによって、可動鉄心連結軸およびバルブ軸に設けられたばね受け径を小さくすることができ、可動鉄心連結軸およびバルブ軸の軽量化によって、可動鉄心を含む可動部の軽量化、駆動の安定化が向上する。また、ばね力が集中的にばね受けを介して可動鉄心連結軸およびバルブ軸に作用する。
発明を実施するための最良の形態
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態を添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
第２図はこの発明の実施の形態１による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図、第３図はその要部を示す拡大図であり、図において、１はケース、２ａ，２ｂはケース１の内壁面の中間部に間隔３を設けて取り付けた固定鉄心の一部を形成する第１、第２の外側鉄心、４ａ，４ｂは第１、第２の外側鉄心の端面側を覆う基板部と該第１、第２の外側鉄心内に挿入される柱部とからなる第１、第２の中央鉄心、５ａ，５ｂは第１、第２の中央鉄心の柱部に取り付けた第１、第２コイル、６は第１、第２の外側鉄心の対向する間隔３内に位置させた可動鉄心、７は第１の中央鉄心４ａの中央に設けた貫通穴８に通した可動鉄心連結軸であり、この可動鉄心連結軸７の先端に可動鉄心６がねじ９または溶接により取り付けられている。
１０は上端を可動鉄心連結軸７の下端に当接させたバルブ軸で、その下端にバルブ１１を取り付けている。１２はバルブ軸１０に固定したばね受け、１３は装置本体１４とばね受け１２との間のバルブ軸部に装着した第１コイルばね、１５は可動鉄心連結軸７の下端部に固定したばね受け、１６は第１の中央鉄心４ａの下面とばね受け１５との間の可動鉄心連結軸７に装着した第２コイルばねである。
この発明においては、固定鉄心の一部を形成する外側鉄心側２ａ−ａの可動鉄心６に対向する先端部を内向きに傾斜させて小径化し、その傾斜にあわせて固定鉄心の他の一部を形成する中央鉄心の先端部４ａ−ａを先細りに形成し、可動鉄心６は外側鉄心側２ａ−ａの小径化端面の幅ｗとほぼ同一幅としたものである。そして、可動鉄心に対向する外側鉄心側の内向き傾斜部２ａ−ａおよび中央鉄心の先端先細部４ａ−ａは、第３図に示すように、コイル端面からはみ出して形成している。
次に動作について説明する。
第１コイル５ａ、第２コイル５ｂに通電していないときは、第１コイルばね１３と第２コイルばね１６のばね力のバランスによって可動鉄心６は間隔３の所定位置に位置している。
この状態において、バルブを開くために第１コイル５ａに通電すると、可動鉄心６、第１の外側鉄心２ａ、第１の中央鉄心４ａによる磁路を通る磁束による磁界により発生する電磁力と第２コイルばね１６のばね力によって、可動鉄心６が第１の外側鉄心２ａ側に移動し、これにより、可動鉄心連結軸７およびバルブ軸１０が第１コイルばね１３に抗して下方に移動してバルブを開く。このとき、バルブ１１の開き量は第１コイル５ａに対する通電量によって決まる。
次にバルブ１１を閉じるために、第１コイル５ａに対する通電オフから第２コイル５ｂに対する通電を行うと、可動鉄心６、第２の外側鉄心２ｂ、第２の中央鉄心４ｂによる磁路を通る磁束による磁界により発生する電磁力と第１コイルばね１３のばね力によって、可動鉄心６が第２の外側鉄心２ｂ側に移動し、これにより、可動鉄心連結軸７およびバルブ軸１０が第１コイルばね１３に抗して上方に移動してバルブ１１を閉じる。
以上のように、この実施の形態１によれば、固定鉄心の一部を形成する外側鉄心側２ａ−ａの可動鉄心６に対向する先端部を内向きに傾斜させて小径化し、その傾斜にあわせて固定鉄心の他の一部を形成する中央鉄心の先端部４ａ−ａを先細りに形成し、可動鉄心６は外側鉄心側２ａ−ａの小径化端面の幅ｗとほぼ同一幅としたので、使用する可動鉄心の小型軽量化が行われ、円滑なバルブ開閉動作が可能となる。
また、図示例のように、第１の中央鉄心４ａとは非対称に第２の中央鉄心４ｂを内実に形成したことにより、第１の中央鉄心４ａよりも第２の中央鉄心４ｂの方が可動鉄心６に対向する鉄心部分が大きいため、バルブ閉時の保持力が向上する。
実施の形態２．
第４図はこの発明の実施の形態２による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図であり、中央鉄心４ａを全長度同一径とし、外側鉄心２ａ側の内向き傾斜部２ａ−ａに対向する位置にもコイル５ａを設けたものである。コイル５ａの巻き方は、コイル５ａを絶縁を施した後、中央鉄心４ａに直巻きし、外側鉄心側の内向き傾斜部２ａ−ａのコイルスペースが小さくなっている領域では、段数を変更して階段形状になるように巻きつける。
以上のように、この実施の形態２によれば、コイル５ａ，５ｂの巻数を増やして発生電磁力を増加させるとともに、可動鉄心を含むと可動部の軽量化が行われ、バルブの開閉動作をより円滑にできる。
第５図はこの発明の実施の形態２による変形例を示す要部の縦断面図であり、実施の形態１における先端部が先細りの中央鉄心４ａに表面が同一径となる巻き枠２１を被せ、この巻き枠２１にコイル５ａを階段形状に巻きつけたもので、第４図の場合よりも外側鉄心端から中央鉄心までの距離が傾斜部４ａ−ａだけ遠くなり、この両鉄心間における漏れ磁束が軽減され、電磁力を効率よく発生することができる。
実施の形態３．
第６図はこの発明の実施の形態３による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図、第７図はこの発明の実施の形態３による変形例を示す要部の縦断面図であり、それぞれ前記第３図、第４図に示す構成において、外側鉄心側の内向き傾斜部２ａ−ａのコイルスペースが小さくなっている領城においては、別巻きコイル２２を装着したものである。
以上のように、この実施の形態３によれば、コイル５ａ，５ｂの装着が容易となるとともに、発生電磁力を増加させるとともに、可動鉄心を含むと可動部の軽量化が行われ、バルブの開閉動作がより円滑にできる。
実施の形態４．
第８図はこの発明の実施の形態４による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図、第９図は第８図の９−９線に沿う横断平面図であり、中央鉄心４ａの基部に可動鉄心連結軸挿通穴４０と同軸に可動鉄心連結軸７の軸受け２３を設けたものである。
以上のように、実施の形態４によれば、中央鉄心４ａ内に軸受け２３を設けたことにより、可動鉄心６の近くで軸受けをすることができ、軸ブレを効率よく防止することができるとともに、可動鉄心連結軸７を短くすることができ、可動鉄心６を含む可動部の軽量化、駆動の安定化が向上する。
実施の形態５．
第１０図はこの発明の実施の形態５を示すもので、第１０図（Ａ）はこの実施の形態５で用いる可動鉄心６の平面図、第１０図（Ｂ）はこの可動鉄心を適用した電磁式バルブ駆動装置の要部を示す平面図である。この実施の形態５では中央鉄心４ａに設けた可動鉄心連結軸挿通穴によって磁束が通らない該挿通穴を通る左右線上に対応する可動鉄心６の両側縁部６ａ，６ａを欠除したものである。
以上のように、実施の形態５によれば、可動鉄心６が一部を欠除したことによって軽量化され、可動鉄心を含む可動部の軽量化、駆動の安定化が向上する。なお、上記実施の形態２から実施の形態４では、外側鉄心２ａ側のみを図示して説明したが、外側鉄心２ｂ側も同一構成であって同一の作用効果が得られる。
実施の形態６．
第１１図はこの発明の実施の形態６による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図であり、第２の中央鉄心４ｂ内に第２コイルばね１６を設け、この第２コイルばね１６の一端を可動鉄心６で保持するようにしたものである。
以上のように、実施の形態６によれば、可動鉄心連結軸７に設けていたばね受けが不要となり、それだけ可動鉄心連結軸７が軽量化され、可動鉄心６を含む可動部の軽量化、動作の安定化が向上する。
実施の形態７．
第１２図はこの発明の実施の形態７による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図、第１３図は第１２図の１３−１３線に沿う横断平面図、第１４図は一部の分解斜視図であり、中央鉄心の可動鉄心連結軸挿通穴を通る左右線上に対応して外側鉄心間に間隔管理用冶具２４を設け、この間隔管理用冶具２４に対応する可動鉄心位置に逃げ凹部６ａを設けたものである。この場合、間隔管理用冶具と中央鉄心は、非積層の非磁性材料で一体加工する。また、中央鉄心の左右の外側鉄心は積層の磁性材料で加工する。
以上のように、実施の形態７によれば、発生電磁力を損なうことなく、間隔管理用冶具２４によって固定鉄心の一部を形成する外側鉄心２ａ，２ｂの対向間隔管理を簡単な構成によって精度よく行うことができる。
実施の形態８．
第１５図はこの発明の実施の形態８による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図であり、第１、第２コイルばね１３，１６の鉄心側および装置本体側を大径、可動鉄心連結軸７およびバルブ軸１０に設けられたばね受け１２，１５側を小径とする円錐形に構成したものである。
以上のように、実施の形態８によれば、円錐形コイルばね１３，１６の小径側を受ける可動鉄心連結軸７およびバルブ軸１０に設けられたばね受け１２，１５の径を小さくすることができ、それだけ可動鉄心連結軸７およびバルブ軸１０の軽量化を実現できる。よって、可動鉄心６を含む可動部の軽量化を図り、バルブ１１の開閉動作の安定化が向上する。
また、上記の円錐形コイルばね１３，１６は第１６図に示すように適用することができるとともに、この場合は可動鉄心６がばね受けを兼ねるので、円錐形ばねの大径側を可動鉄心６で受けるようにしても同様な作用効果が得られる。なお、図中２５は円錐形コイルばね１６のばね力を変化させるばね力調節冶具である。
産業上の利用可能性
以上のように、この発明に係る電磁式バルブ駆動装置は、磁気吸引力とばね力で行うバルブ駆動の動作を円滑かつ安定して行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図である。
第２図はこの発明の実施の形態１による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図である。
第３図はその要部を示す縦断面図である。
第４図はこの発明の実施の形態２による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図である。
第５図はその変形例を示す縦断面図である。
第６図はこの発明の実施の形態３による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図である。
第７図はその変形例を示す縦断面図である。
第８図はこの発明の実施の形態４による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図である。
第９図は第８図の９−９線に沿う横断面図である。
第１０図はこの発明の実施の形態５による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す平面図である。
第１１図はこの発明の実施の形態６による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図である。
第１２図はこの発明の実施の形態７による電磁式バルブ駆動装置を示す縦断面図である。
第１３図は第１２図の１３−１３線に沿う横断平面図である。
第１４図はその一部の分解斜視図である。
第１５図はこの発明の実施の形態８による電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図である。
第１６図は変形例を示す電磁式バルブ駆動装置の要部を示す縦断面図である。
【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】
2003021754.tif 000011
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
2003021754.tif 000014
【図１２】
2003021754.tif 000015
【図１３】
2003021754.tif 000016
【図１４】
2003021754.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2003021754.tif 000020
2003021754.tif 000021
2003021754.tif 000022