JP2002054513A - 自動車の燃料システムにおける蒸発ガス漏れ検出方法およびその装置 - Google Patents

自動車の燃料システムにおける蒸発ガス漏れ検出方法およびその装置

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JP2002054513A JP2001243656A JP2001243656A JP2002054513A JP 2002054513 A JP2002054513 A JP 2002054513A JP 2001243656 A JP2001243656 A JP 2001243656A JP 2001243656 A JP2001243656 A JP 2001243656A JP 2002054513 A JP2002054513 A JP 2002054513A
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フィリップ ベンジェイ ロバート
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/08—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding fuel vapours drawn from engine fuel reservoir
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動車の燃料システムにおいて、燃料蒸発ガス
の漏れを検出する。 【解決手段】 車両燃料タンク蒸発ガス貯蔵キャニスタ
のエアインレットに、遠隔操作可能な常開に付勢された
故障診断バルブを配置し、また、燃料タンク内の液体レ
ベルの上方の蒸発ガス温度を検知するサーミスタを配置
する。エンジン停止時に、このバルブは、遠隔的に作動
されて閉弁される。タンク内の燃料蒸発ガスが冷えてタ
ンク内に負圧を生じたとき、この負圧がバルブの付勢に
打勝って、遠隔的に作動解除されたとき、バルブの閉弁
を保持する。バルブ位置センサは、バルブが作動解除さ
れたとき、蒸発ガスの負圧によってバルブが閉弁状態に
保持されていることを確認する。漏れが生じている場
合、負圧は、バルブが遠隔的に作動解除された後、閉弁
を保持するのに充分ではなくなり、バルブが付勢されて
開弁し、その後、バルブ位置センサが故障表示信号を提
供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸発ガス貯蔵キャニス
タを有する形式の自動車燃料タンク蒸発ガス管理システ
ムにおける蒸発ガス漏れ検出方法およびその装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】自動車および特にガソリン等の液体燃料
を燃焼させる原動機によって動力を得る車両の製造業に
おいては、近年、車両の燃料蒸発ガスエミッション制御
システムの故障すなわち漏れを検出するための車載故障
診断システムの提供が望まれている。
【０００３】この燃料蒸発ガスエミッションシステムの
車載故障診断に対する要求は、結果として、燃料タン
ク、蒸発ガス貯蔵キャニスタおよびキャニスタパージバ
ルブ、また、燃料タンクを貯蔵キャニスタに接続する通
気導管、さらに、キャニスタをエンジンインレットに接
続して、エンジン運転中に燃料蒸発ガスを貯蔵キャニス
タからエンジンへ一掃するパージ制御バルブにおける燃
料蒸発ガスの漏れを検出する必要があるということであ
る。
【０００４】自動車エンジン用の電子制御燃料噴射装置
の登場によって、電子コントローラによるエンジンにお
ける燃焼の電気的な管理が可能になっており、運転中の
燃料蒸発ガスの貯蔵キャニスタからエンジンへの供給を
制御することを含んでいる。このため、キャニスタ上の
電気的に作動されるパージコントロールバルブが使用さ
れている。
【０００５】さらに、燃料補給作業中に燃料蒸発ガスの
漏れを最小限にする要求および車両転覆時には閉鎖され
る蒸発ガスのタンクからキャニスタへの通気の要求は、
全て、タンク、注入口およびタンクからキャニスタへの
管路のいずれの開口にもバルブ機構を介装することを必
要とする。加えて、電子的燃料噴射装置の出現は、電気
的に作動される燃料ポンプが燃料タンクの取付開口を通
して装着されるようにした。このため、燃料供給および
蒸発ガスエミッション制御システムが複雑になった結
果、多数の接続部およびシール部が存在して、振動およ
び材料の劣化によって、長年の使用において漏れ生じや
すくなっている。漏れは、特に、長期間燃料にさらされ
て、吸収および膨潤しやすくなるプラスチック材料にお
いて問題となる。
【０００６】このため、燃料および蒸発ガス通気システ
ムの保全性の不良を検出する方法の提供、すなわち、燃
料／蒸発ガスエミッション制御システムに使用されるあ
らゆる部品についての漏れを検出する能力を提供するこ
とが要求されている。特に燃料タンクがエンジン排気シ
ステムの近くに配置されている結果、周囲の状態が高温
に達すると、正圧加圧下での燃料蒸発ガスの漏れが生じ
る。高温環境状態での長時間の使用、特に、タンクが常
時、付近のエンジン排気システムによって暖められた状
態の後、冷却されることにより、システムが大気圧以下
になって、大気の燃料システム内への漏れが生じること
もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このため、車両の燃料
／燃料蒸発ガスエミッション制御システムにおけるシン
プルで比較的低コストな蒸発ガスの漏れを検出する方法
を提供し、また、車両運転者が故障状態の修理を受ける
ために、漏れの表示を提供することが望まれている。
【０００８】本発明は、エンジン停止中に燃料蒸発ガス
を貯蔵するために使用される蒸発ガス貯蔵キャニスタの
パージエア入口の電気的に制御される故障診断バルブを
提供することによって、自動車の燃料蒸発ガスエミッシ
ョン制御システムにおける漏れ検出の上述の問題を解決
する。故障診断テストバルブは、電気的に作動されて、
電子エンジン作動／エミッションコントローラによって
制御され、これにより、燃料蒸発ガスエミッション制御
システムにおける蒸発ガスの漏れを検出するための車載
故障診断能力を提供するコストを最小限にする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、遠隔作動可能
な故障診断バルブおよびタンク内に配置されてタンク内
の燃料蒸発ガスの温度を検出する温度センサを含む。エ
ンジンの停止に続いて、付勢されて開いた故障診断バル
ブが遠隔作動されて閉じられ、温度センサがタンク内の
蒸発ガスの温度が所定値まで冷却されたことを表示する
まで、閉じた状態で保持される。その後、故障診断バル
ブは、遠隔作動が解除されて、冷却によって燃料蒸発ガ
スが大気圧より充分低い圧力(負圧)になると、その大気
圧より低い圧力が故障診断バルブに作用し、付勢に打勝
って、バルブを閉弁状態に維持する。バルブ位置を検出
する手段が設けられて、電気信号をコントローラへ供給
して、大気圧より低い圧力(負圧)の存在を表示し、これ
により、蒸発ガスエミッションシステムの保全性が確認
される。しかしながら、故障診断バルブの作動解除時
に、バルブ位置検出器がばねの付勢によってバルブが開
位置に戻っていることを表示した場合、システムコント
ローラは、漏れが生じていることを決定するように作動
して、車両運転者に故障を表示する。
【００１０】現在、好ましい実施形態では、故障診断バ
ルブは、ソレノイドによって作動され、バルブ位置検出
器は、非励磁および励磁状態のソレノイドのインダクタ
ンスを電気的に決定すること、または、他の実施形態で
は、閉弁位置にあるとき、ソレノイドアーマチュアがス
イッチを作動しているか、していないかによって、ソレ
ノイドアーマチュア／バルブ位置を電気的に決定する手
段を使用する。これにより、本発明は、自動車の燃料蒸
発ガスエミッション制御システムにおける漏れの存在を
診断するための独特かつ新規で、さらに、シンプルで比
較的低コストの技術を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、本発明は、自
動車の燃料タンクについての実施形態として示され、蒸
発ガスエミッション制御システムは、燃料タンク1、蒸
発ガス貯蔵キャニスタ2、フロート型ロールオーババル
ブ3およびエンジン5のインレットに接続されて燃料蒸発
ガスの流れを制御する蒸発ガス管理バルブ4を使用す
る。一般的に、キャニスタは、導管7およびタンク1の内
部の液面の上の蒸発ガスドーム内に配置されたバルブ3
を介してタンク1に接続されている。本発明は、全体と
して符号10で示されており、電子コントローラ12、タン
ク1の上部の燃料蒸発ガス温度を検出するために接続さ
れた温度センサ14および遠隔作動される故障診断バルブ
16を含んでいる。
【００１２】現在、望ましい実施形態では、温度センサ
14は、リード線18,20によってコントローラすなわちＥ
ＣＵ12に接続されたサーミスタである。
【００１３】故障診断すなわちテストバルブ16は、リー
ド線22,24を介してコントローラ12に接続され、好まし
くは、アーマチュア28と共に移動可能なバルブ部材30に
連結されたアーマチュア28を移動させるソレノイドコイ
ル26によって作動されて、当該バルブをキャニスタ2の
入口に接続する導管32を開閉する。ばね34は、キャニス
タ2内の所望の負圧すなわち大気圧より低い圧力に関係
する所定の力によってバルブ部材30を付勢する。バルブ
16は、フィルタ36を介して大気に開放される入口を有し
ている。
【００１４】バルブ16は、導管32に接続されるポート管
37の周りに形成されたバルブ室38内のバルブボディに配
置された移動可能なバルブ部材30を有しており、これに
より、ポート管37が閉じられているとき、バルブ部材30
をバルブ室38内の流体圧力に応答させる。
【００１５】図3を参照すると、バルブボディ40が大気
入口42を有する一実施形態の故障診断バルブ16が示され
ており、大気入口42は、エアフィルタ36に接続される導
管44に接続されている。バルブボディ40には、負圧コネ
クタポート46が形成されており、コネクタポート46は、
導管32およびキャニスタ2に接続される。負圧入口46
は、バルブ室38に接続され、バルブ室38内では、ばね34
がバルブ部材30を上方位置へ、すなわち、バルブ室38の
上端部に形成された環状バルブシート50から離れる方向
へ付勢している。バルブ部材30は、ボビンおよびアーマ
チュアガイド52上に取付けられたコイル26内に受入れら
れたアーマチュア28の一端に連結されている。アーマチ
ュアガイド52の上端部は、好ましくは、閉じられて、リ
ードスイッチ54に隣接して取付けられ、アーマチュア28
が上方へ移動して、アーマチュア28の磁極がリードスイ
ッチ54に隣接し、磁力によってスイッチを閉じて、コン
トローラ12への故障表示回路(図示せず)を完成する。バ
ルブ16は、コントローラ12へのリード線22,24にそれぞ
れ接続されるコイル端子56,58を有している。リードス
イッチ54に接続するための他の端子(図示せず)が必要で
あることがわかる。
【００１６】バルブ30の上方位置すなわち開弁位置およ
びアーマチュア28の上方位置が図3において破線の外形
線で示されている。
【００１７】図4を参照すると、コントローラ12´がド
ライバ回路60を含む他の実施形態の故障診断バルブ16´
が示され、ドライバ回路60は、ソレノイドコイル26´を
遠隔的に励磁および非励磁してバルブを遠隔的に開閉す
るように作動する。コントローラ12´は、コイル26´の
励磁および非励磁状態両方のインダクタンスを測定し、
測定値を記憶値と比較して、アーマチュアの位置を決定
する第2回路62を含んでいる。これを達成する電気的な
技術は、当該技術において公知であり、簡潔のために省
略する。これにより、図4の構造は、リードスイッチ54
が符号16´の実施形態から省略されていることから、故
障診断バルブの他の実施形態であると考えることができ
る。
【００１８】図3を参照すると、バルブシート50の直径
は、バルブが作動されてバルブ部材30がシート50に着座
したとき、キャニスタ2内の大気圧より低い圧力、すな
わち、ポート46内の負圧が予め選択された値、一般的に
は約8〜10インチの水圧(2〜2.5kPa)の範囲より低い場
合、バルブ部材30に作用する圧力がばね34の付勢に打勝
つのに充分であり、バルブを閉位置に保持するようにな
っている。大気圧より低い圧力が予め選択された負圧レ
ベルより高く上昇した場合、ばね34がバルブ30を破線の
外形線で示される上方位置へ移動させて、アーマチュア
28は、リードスイッチ54を作動させる。前述のバルブ部
材30およびアーマチュア28の機能は、図4の構造と同じ
であるがわかるであろう。また、ここで説明したバルブ
位置検出器は、このアーマチュアの位置を検出するため
利用された技術だけではなく、例えば、光検出を含む光
学的検出技術を代りに利用することもできることがわか
るであろう。
【００１９】また、故障診断バルブ16はソレノイドによ
って作動されるバルブである必要はなく、例えばバイメ
タルのような他の形式のバルブオペレータを使用するこ
とができることがわかるであろう。
【００２０】図2を参照すると、本発明の故障診断シス
テム10を作動させるコントローラ12の操作がフローチャ
ートの形式で示され、ステップ60でエンジンを停止する
と、ステップ62へ進んで燃料レベルを測定し、そして、
ステップ64でタンクがエンジン停止後、満たされている
かどうかをみる。タンクに燃料が補給されており、ステ
ップ64での決定が肯定的な場合、本システムは、ステッ
プ66で遅延時間に入り、遅延時間経過後、ステップ62へ
戻る。本発明の本実施形態では、遅延時間は、約1時間
に設定されている。ステップ64での決定が否定的である
場合、本システムは、ステップ68へ進み、サーミスタ14
によって測定されたタンク内の燃料蒸発ガスの温度を読
込み、測定値T1として記憶する。
【００２１】そして、本システムは、ステップ70で約5
分間の遅延時間を経過し、ステップ72へ進み、再度、燃
料蒸発ガス温度を読込んで測定値T2として記憶する。そ
して、本システムは、ステップ74へ進み、T2がT1より低
いかをどうか、すなわち、タンク内の燃料蒸発ガスが冷
却されているかどうかをみる。ステップ74での決定が否
定的である場合、本システムは、ステップ70へ戻る。一
方、ステップ74での決定が、燃料蒸発ガスが冷却されて
いるというものである場合、本システムは、ステップ76
へ進み、故障診断バルブ16のコイル26に正すなわち順方
向の直流電流を印加し、コイル26を励磁してバルブを閉
じる。本システムは、ステップ78へ進み、タンク内の液
体燃料レベルを読込み、測定値「ｈ」として記憶する。そ
して、本システムは、ステップ80へ進み、サーミスタ14
によって検出された燃料蒸発ガスの温度を読込み、測定
値T3として記憶する。そして、本システムは、ステップ
82へ進み、タンク内の燃料蒸発ガスが充分に冷却され
て、前述のように、タンク内の燃料蒸発ガスの量が、タ
ンク内の圧力において、所望の少量に到達したかどうか
を決定する。
【００２２】図5を参照すると、本システムが、既知の
タンク寸法から計算されたタンク内の液体レベルhの関
数としての燃料蒸発ガス体積VVの値のルックアップテー
ブルから、燃料レベルの上にあるタンク内の燃料蒸発ガ
スの体積を決定するステップ82のサブルーチンが更に詳
細に示されている。そして、本システムは、ステップ86
へ進み、次式から温度T3における燃料蒸発ガス圧力PV3
を計算する。 PV3＝NRT3／VV ここで、Rは、一般的な、すなわち、リュードベリガス
定数、Nはアボガドロ数である。
【００２３】そして、本システムは、ステップ88へ進
み、温度T1における燃料蒸発ガス圧力PV1を計算し、そ
の後、ステップ90へ進み、ステップ88で計算した温度T1
における燃料蒸発ガス圧力から、ステップ86で計算した
温度T3における燃料蒸発ガス圧力を減じることによって
タンク内の圧力変化ΔPを計算する。これにより、ΔP
は、システムの漏れがない状態の温度変化によるタンク
内の予想される圧力の低下である。そして、本システム
は、ステップ92へ進み、計算された圧力差ΔPを所望の
閾値と比較する。
【００２４】図2を参照して、ステップ82の決定が否定
的である場合、本システムは、ステップ78へ戻る。一
方、ステップ82の決定が肯定的であり、タンク内の燃料
蒸発ガスが少なくとも所望の閾値まで冷却された場合、
本システムは、ステップ94へ進み、ソレノイドコイル26
への電流を遮断することによって、故障診断バルブ16の
作動を解除する。そして、本システムは、ステップ96へ
進み、スイッチ54が開いているか閉じているかを決定す
ることにより、または、代りに、図4に関して説明され
たように、測定したインダクタンス値を比較することに
より、バルブの位置を読込む。そして、本システムは、
ステップ98へ進み、故障診断バルブが閉じられているか
どうかをみて、閉じていない場合には、本システムは、
ステップ100で、故障すなわち漏れの表示を提供する。
一方、本システムは、ステップ98で、バルブが閉じた状
態に留まっていることを決定した場合、本システムは、
ステップ102へ進み、漏れが生じていないことの表示を
提供し、その後、ステップ104へ進み、ソレノイド26へ
の電流の極性を反転して、バルブ16を開弁位置へ駆動す
る。
【００２５】このようにして、本発明は、システムに漏
れが生じているかどうかを決定する燃料タンク蒸発ガス
システムの故障診断テストを実行するシンプルで比較的
低コストの方法を提供する。故障診断エアインレットバ
ルブは、所定の力で開位置へ付勢され、エンジン停止
後、閉弁位置へ遠隔作動される。タンク内の燃料蒸発ガ
スの冷却が監視される。燃料蒸発ガスが所望分だけ冷却
されたとき、燃料蒸発ガスの圧力の変化によって生じた
負圧がバルブを閉弁位置に保持するように作用する。も
し、システムに漏れが生じた場合、燃料蒸発ガスの圧力
は、予想される負圧レベルへ降下せず、ばねがバルブを
開弁位置へ押付け、このバルブの開位置がバルブ位置検
出器によって確認されて、漏れの発生を表示する。
【００２６】以上に本発明を図示の実施形態に関連して
説明してきたが、本発明は、修正および変更が可能であ
り、請求項によってのみ限定されることがわかるであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車の燃料タンク／蒸発ガスエミッション制
御システムにおいて利用される本発明の概略図である。
【図２】図1に記載されたシステムのコントローラの作
動のフローチャートである。
【図３】図1の故障診断バルブの一実施形態の縦断面図
である。
【図４】図1の故障診断バルブ用の位置検出器の他の実
施形態の概略図である。
【図５】図2のサブルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
1 タンク 2 キャニスタ 5 エンジン 12 コントローラ 14 温度センサ 16 故障診断バルブ 26 ソレノイドコイル 28 アーマチュア 30 バルブ部材 34 ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸発ガス貯蔵キャニスタを有する形式の
    自動車燃料タンク蒸発ガス管理システムにおける蒸発ガ
    ス漏れ検出方法であって、 (a)前記キャニスタの空気入口にバルブを配置し、該バ
    ルブに流体圧応答部材を設け、該部材を所定の力で開弁
    位置へ付勢し、 (b)前記タンク内の燃料蒸発ガス温度を検出し、該タン
    ク温度が所定分だけ低下したとき、前記バルブを閉弁位
    置へ遠隔作動し、 (c)タンク圧力を前記圧力応答部材に作用させて、前記
    タンク蒸発ガス圧力が特定の大気圧より低い蒸発ガス圧
    力より低いとき、前記所定の力に打勝って前記バルブの
    閉弁を保持し、前記タンク蒸発ガス圧力が前記特定の大
    気圧より低い圧力より上昇した場合、前記所定の力で前
    記バルブを開き、 (d)前記バルブの位置を検出し、これにより、前記バル
    ブが開けば、前記システムに漏れがあることを決定し、
    そして、 (e)前記漏れがあるとき、故障表示を提供することを特
    徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記所定のインターバルで前記バルブを
    閉じるステップは、前記バルブを電気的に付勢すること
    を含む請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記所定のインターバルで前記バルブを
    閉じるステップは、前記バルブを電磁的に作動させるこ
    とを含む請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記燃料蒸発ガス温度を検知するステッ
    プは、前記タンクの上部にサーミスタを配置することを
    含む請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記バルブを配置するステップは、ソレ
    ノイドで作動されるバルブを配置することを含み、前記
    バルブ位置を検知するステップは、ソレノイドアーマチ
    ュアの位置を検知することを含む請求項1に記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記バルブを配置するステップは、ソレ
    ノイドで作動されるバルブを配置することを含み、前記
    バルブ位置を検知するステップは、ソレノイドアーマチ
    ュアの電気的な接触の変動を含む請求項1に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記バルブ位置を検知するステップは、
    可動部材の電磁結合を含む請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記バルブを遠隔的に作動させて閉弁す
    るステップは、ソレノイドバルブオペレータを電気的に
    励起することを含む請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記バルブを遠隔的に作動させて閉弁す
    るステップは、一方向の直流電流によってソレノイドを
    電気的に励起することを含み、前記バルブは、所定のイ
    ンターバルの後、再開しないとき、前記一方向とは反対
    の直流電流によって前記ソレノイドを励起することを特
    徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 車両燃料タンクと、該燃料タンクの蒸
    発ガス通気バルブに接続されたエアパージ貯蔵キャニス
    タおよび車載エンジン故障診断システムを有する蒸発ガ
    スパージ制御システムとの組合わせにおいて、 (a)前記キャニスタのパージエア入口に配置された遠隔
    制御されるバルブと、 (b)前記タンク内の燃料蒸発ガスの温度を検知するため
    に配置され、検出温度を表す出力信号を供給するように
    作動する温度センサと、 (c)前記キャニスタのパージエア入口に配置され、前記
    バルブのバルブ部材が所定の力で開弁状態に付勢され
    て、遠隔作動による閉弁に応答し、かつ、前記キャニス
    タ内の燃料蒸発ガスの圧力に応答して、前記蒸発ガス圧
    力が所定の閾値に達したとき、閉弁位置に保持される遠
    隔操作される故障診断バルブと、 (d)前記バルブ部材の位置の表示を提供するように作動
    する手段と、 (e)前記温度センサ出力を受信して、前記故障診断バル
    ブを遠隔的に閉弁させ、車両エンジンが停止したとき、
    前記検知された蒸発ガス温度の低下に応答して、前記バ
    ルブを閉弁位置へ作動させて、前記蒸発ガス温度が所定
    分だけ低下するまで、前記バルブを閉弁位置へ作動させ
    て、作動状態で維持し、その後、前記バルブの遠隔作動
    を解除するコントローラとを備え、 (f)前記コントローラは、前記バルブ位置の表示に応答
    して、漏れの状態を表示し、前記蒸発ガス圧力が前記所
    定の閾値に達しないときは、前記圧力応答バルブ部材に
    作用して、前記付勢力に打勝って前記バルブを閉弁状態
    に維持することを特徴とする組合わせ。
  11. 【請求項１１】 前記バルブ部材は、ソレノイドによっ
    て作動されることを特徴とする請求項10に記載の組合わ
    せ。
  12. 【請求項１２】 前記バルブ部材の位置の表示を提供す
    るように作動する手段は、前記バルブ部材の移動によっ
    て作動されるスイッチを含んでいることを特徴とする請
    求項10に記載の組合わせ。
  13. 【請求項１３】 前記バルブ部材は、ソレノイドで作動
    され、前記バルブ部材の位置を表示するように作動する
    手段は、前記ソレノイドのインダクタンスを決定するよ
    うに作動する手段を含んでいることを特徴とする請求項
    10に記載の組合わせ。
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