JP2003172231A - 燃料噴射ポンプ - Google Patents

燃料噴射ポンプ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単であり、かつ駆動軸の焼き付きを
防止し、吐出される燃料の高圧化が可能な燃料噴射ポン
プを提供する。 【解決手段】 給送ポンプ５０から吐出された燃料は、
調量弁７０を経て加圧室３０へ給送され、吐出された燃
料の一部は、駆動軸１５と駆動軸１５を支持するブッシ
ュ４０との間を通り、プランジャ２０を駆動する駆動手
段が収容されている収容室２４に給送される。ブッシュ
４０の内壁には燃料溝４１が形成されているため、燃料
溝４１を経由して給送ポンプ５０から収容室２４に流れ
る燃料により、駆動軸１５の外壁とブッシュ４０の内壁
との間の潤滑が図られる。したがって、収容室２４を形
成するハウジングに燃料通路を形成することなく収容室
２４に燃料を供給できるので構造を簡単にすることがで
きるとともに、駆動軸１５とブッシュ４０との間の潤滑
を図ることができる。

Description

【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（以下、
内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射ポンプに
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばディーゼルエンジンに適用
されるコモンレール式の燃料噴射システムは、燃料を加
圧してコモンレールへ給送する燃料噴射ポンプを備えて
いる。燃料噴射ポンプは、エンジンのクランクシャフト
に接続されている駆動軸により駆動される。駆動軸の回
転運動は、例えばカムなどにより往復運動に変換され、
シリンダに支持されているプランジャに伝達される。プ
ランジャが往復駆動されることにより、加圧室の燃料が
加圧される。燃料噴射ポンプには、加圧室に燃料を給送
する給送ポンプが一体に構成されている。この給送ポン
プもプランジャと同様に駆動軸の回転によって駆動さ
れ、燃料タンクから燃料を吸入し加圧室へ給送してい
る。
【０００３】上記のような燃料噴射ポンプでは、カムと
プランジャとの間、あるいはプランジャとシリンダを形
成するハウジングとの間など、ハウジングの内部には複
数の摺動部が形成されている。そのため、給送ポンプか
ら吐出された燃料は、加圧室に給送されるだけでなく、
ハウジングの内部にも給送され、給送された燃料により
摺動部の潤滑が図られている。従来の燃料噴射ポンプの
場合、給送ポンプから吐出された燃料は、ハウジングを
貫いて形成されている燃料通路を経由してハウジングの
内部に供給されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
燃料噴射ポンプの場合、カムなどが収容されている収容
室へ潤滑用の燃料を供給するため、給送ポンプから収容
室までハウジングを貫く燃料供給用の細長穴を形成しな
ければならない。また、燃料通路の途中には、収容室へ
流入する燃料の流量を制限するためのオリフィスが形成
されている。そのため、燃料通路の加工は煩雑であり、
ハウジングの構造が複雑化するという問題がある。
【０００５】ところで、近年、エンジンの出力向上なら
びにエンジンから排出されるＮＯｘなどの低減を図るた
め、燃料の噴射圧力のさらなる向上が望まれている。し
かし、噴射圧力の向上にともない燃料噴射ポンプの各部
に加わる力は増大するため、燃料噴射ポンプの各部に形
成されている摺動部分では潤滑性能を向上し焼き付きを
防止する必要がある。燃料噴射ポンプの場合、駆動軸は
ハウジングに支持されているため、カムとプランジャと
の間だけでなく、駆動軸とハウジングとの間においても
潤滑を図る必要がある。
【０００６】そこで、本発明の目的は、構造が簡単であ
り、かつ駆動軸の焼き付きを防止し、吐出される燃料の
高圧化が可能な燃料噴射ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射ポンプによると、ハウジングと給送ポンプとの
間に設置されているワッシャ部材は、支持孔と吐出ポー
トとを連通する燃料通路を有している。また、ハウジン
グと駆動軸との間に設置されている筒部材には、内壁に
燃料溝が形成されている。燃料溝は、ワッシャ部材に形
成されている燃料通路と収容室とを連通している。その
ため、給送ポンプで加圧された燃料は、加圧室だけでな
く燃料溝を経由して収容室へ供給される。燃料溝は筒部
材の内壁に形成されているため、筒部材の内壁と駆動軸
の外壁との間は燃料溝を流れる燃料により潤滑される。
燃料溝には給送ポンプで加圧された燃料が流入するた
め、給送ポンプから収容部への燃料の供給は促進され
る。さらに、給送ポンプから収容室へ燃料溝を経由して
潤滑用の燃料が供給されるため、ハウジングに例えば細
長穴あるいはオリフィスなどを形成する必要がない。し
たがって、構造を簡単にすることができ、かつ駆動軸と
筒部材との間の焼き付きが防止され、吐出される燃料の
さらなる高圧化を図ることができる。
【０００８】また、筒部材の内壁部に形成されている燃
料溝は、給送ポンプから収容室へ流れる燃料の流量を制
限するオリフィスとして機能する。したがって、ハウジ
ングにオリフィスを形成する必要がなく、構造を簡単に
することができる。
【０００９】本発明の請求項２記載の燃料噴射ポンプに
よると、燃料溝は駆動軸の中心軸に対し傾斜して形成さ
れている。これにより、燃料溝はワッシャ部材側の端部
から収容室側の端部まで駆動軸を螺旋状に周回して形成
される。そのため、駆動軸は燃料溝を流れる燃料により
軸方向および周方向に全体的に潤滑される。したがっ
て、駆動軸と筒部材との間の焼き付きを防止でき、吐出
される燃料のさらなる高圧化を図ることができる。
【００１０】本発明の請求項３記載の燃料噴射ポンプに
よると、燃料溝の流路面積は燃料通路の流路面積よりも
大きく形成されている。そのため、給送ポンプから流出
した燃料は、燃料通路で流量が絞られた後、燃料溝へ流
入する。すなわち、燃料通路はオリフィスとして機能す
る。筒部材の内壁部に燃料溝を形成すると、加工時の精
度により燃料溝の流路面積にばらつきが生じやすい。一
方、ワッシャ部材の支持孔と吐出ポートとを連通する燃
料通路の形成は容易であり、流路面積のばらつきを低減
することができる。したがって、燃料通路をオリフィス
として用いることにより、給送ポンプから収容室へ流入
する燃料の流量をより高精度に制御することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
一実施例を図面に基づいて説明する。本発明の一実施例
による燃料噴射ポンプを図２に示す。燃料噴射ポンプ１
は、図１に示すコモンレール式の燃料噴射システムに適
用される。
【００１２】図２に示すように、燃料噴射ポンプ１のハ
ウジング１０は、ハウジング本体１１とシリンダヘッド
１２、１３とを有する。ハウジング本体１１はアルミ製
である。シリンダヘッド１２、１３は鉄製であり、内部
に形成されているシリンダ１２ａ、１３ａに可動部材と
してのプランジャ２０を往復移動可能に支持している。
シリンダヘッド１２ａ、１３ａの内周面と、逆止弁１４
の端面と、プランジャ２０の端面とにより加圧室３０が
形成されている。本実施例では、シリンダヘッド１２と
シリンダヘッド１３とはほぼ同一形状に形成されている
ものの、ねじ穴や燃料通路などの形成位置が異なってい
る。これに対し、ねじ穴や燃料通路などの形成位置を同
一にし、シリンダヘッド１２およびシリンダヘッド１３
の形状を同一にすることも可能である。
【００１３】駆動軸１５はジャーナル１６およびブッシ
ュ４０を介してハウジング１０に回転可能に支持されて
いる。ハウジング１０と駆動軸１５との間はオイルシー
ル１７によりシールされている。図３に示すように、断
面が円形状のカム２１は駆動軸１５に対して偏心して一
体形成されている。駆動軸１５を挟んでプランジャ２０
が配置されている。カムリング２２は外形が四角形状に
形成されており、カムリング２２とカム２１との間にカ
ムリング２２およびカム２１に摺動可能なブッシュ２３
が介在している。プランジャ２０と対向するカムリング
２２の外周面とプランジャヘッド２０１の端面とは平面
状に形成され互いに接触している。駆動軸１５、カム２
１およびカムリング２２によりプランジャ２０を駆動す
る駆動手段が構成されている。
【００１４】プランジャ２０、ならびに駆動手段を構成
する駆動軸１５、カム２１およびカムリング２２は、ハ
ウジング本体１１、シリンダヘッド１２およびシリンダ
ヘッド１３から形成される収容室２４に収容されてい
る。収容室２４は燃料である軽油により満たされてい
る。プランジャ２０は、駆動軸１５の回転にともないカ
ムリング２２を介してカム２１により往復駆動され、燃
料流入通路１８から逆止弁１４を通り加圧室３０に吸入
した燃料を加圧する。逆止弁１４は弁部材１４１を有
し、加圧室３０から燃料流入通路１８へ燃料が逆流する
ことを防止する。
【００１５】スプリング２５はカムリング２２方向へプ
ランジャ２０を付勢している。スプリング２５は、駆動
軸１５、カム２１およびカムリング２２とともに駆動手
段を構成している。カムリング２２は、カム２１の回転
にともないカム２１と摺動しながら自転することなく公
転する。これにより、摺動部を形成するカムリング２２
とプランジャ２０とは、図２の左右方向へ往復移動しな
がら摺動する。
【００１６】燃料吐出通路３１は、シリンダヘッド１２
およびシリンダヘッド１３にそれぞれ直線状に形成され
ており、加圧室３０に連通している。シリンダヘッド１
２に形成した燃料吐出通路３１の下流側には燃料吐出通
路３１よりも通路面積の大きな長孔状の燃料室３２が形
成されており、燃料室３２に逆止弁３３が収容されてい
る。燃料室３２の燃料下流側に燃料室３２よりも通路面
積の大きな収容孔３４が形成されている。収容孔３４は
シリンダヘッド１２の外周壁に開口し燃料出口を形成し
ている。燃料配管接続用の接続部材３５は収容孔３４に
ねじ止めなどにより収容されている。接続部材３５の内
部に燃料通路３６が形成されており、燃料通路３６は燃
料室３２と連通している。燃料通路３６は燃料吐出通路
３１とほぼ同一直線上に形成されている。
【００１７】シリンダヘッド１２の燃料吐出通路３１の
燃料下流側に配設されている逆止弁３３は、ボール状の
弁部材３３１と、弁部材３３１が着座可能な弁座部材３
３２と、弁部材３３１を弁座部材３３２方向へ付勢する
スプリング３３３とを有している。逆止弁３３は、逆止
弁３３の燃料下流側である燃料室３２および燃料通路３
６から燃料吐出通路３１を経由して加圧室３０に燃料が
逆流することを防止する。接続部材３５は、図１に示す
燃料配管２によりコモンレール３と接続されており、燃
料噴射ポンプ１で加圧された燃料は接続部材３５に形成
されている燃料通路３６および燃料配管２を経由してコ
モンレール３へ供給される。コモンレール３では、燃料
噴射ポンプ１から吐出された燃料が蓄圧状態で蓄えられ
る。コモンレール３にはエンジンの各気筒に設置されて
いるインジェクタ４が接続されており、コモンレール３
に蓄えられている高圧の燃料はインジェクタ４へ供給さ
れる。インジェクタ４は図示しないＥＣＵからの指令に
したがって、所定の時期に所定の期間、コモンレール３
から供給された燃料をエンジンの各気筒へ噴射する。
【００１８】シリンダヘッド１３はハウジング本体１１
の図１および図２において下方に配設されている。シリ
ンダヘッド１３にもシリンダヘッド１２と同様に図２の
図示されない位置に燃料吐出通路および収容孔などが形
成され、逆止弁および接続部材などが収容されている。
【００１９】図２に示すように、駆動軸１５の端部には
給送ポンプ５０が設けられている。給送ポンプ５０はイ
ンナーロータ５１およびアウタロータ５２を有してい
る。インナーロータ５１およびアウタロータ５２は相対
回転可能に設けられており、インナーロータ５１が駆動
軸１５とともに回転することにより、図１に示す燃料タ
ンク５から加圧室３０へ燃料が供給される。駆動軸１５
の他方の端部には伝達部１５１が形成されており、図示
しないエンジンのクランクシャフトから伝達部１５１へ
伝達された駆動力により駆動軸１５は回転駆動される。
【００２０】給送ポンプ５０は、ハウジング本体１１に
着脱可能に設けられているケーシング５３に収容されて
いる。インナーロータ５１およびアウタロータ５２、な
らびにそれらを収容しているケーシング５３からなる給
送ポンプ５０とハウジング本体１１との間にはワッシャ
部材６０が設置されている。
【００２１】ワッシャ部材６０は円板状に形成されてお
り、図４に示すように中央部に駆動軸１５が挿入される
支持孔６１が形成されている。支持孔６１の内径は駆動
軸１５の外径よりもやや大きく形成され、駆動軸１５は
支持孔６１の内部で周方向へ回転可能である。支持孔６
１の外周側には、吸入ポート６２および吐出ポート６３
が形成されている。吸入ポート６２は給送ポンプ５０に
流入した燃料が流れる低圧側のポートであり、吐出ポー
ト６３は給送ポンプ５０で加圧された燃料が流れる高圧
側のポートである。吸入ポート６２には、図１に示す燃
料タンク５から燃料噴射ポンプ１へ燃料を供給するため
の燃料通路６が連通している。一方、吐出ポート６３に
は、給送ポンプ５０で加圧された燃料を加圧室３０へ給
送するための燃料流入通路１８が連通している。給送ポ
ンプ５０と加圧室３０とを連通する燃料流入通路１８の
途中には、図１に示すように調量弁７０が設置されてい
る。調量弁７０は給送ポンプ５０から加圧室３０へ給送
される燃料の流量を調整する。燃料タンク５から吸入ポ
ート６２へ流入した燃料は、インナーロータ５１とアウ
タロータ５２との相対的な回転にともなって加圧され、
吐出ポート６３から加圧室３０へ吐出される。また、吐
出ポート６３には燃料通路６４が連通している。燃料通
路６４は、吐出ポート６３と支持孔６１とを連通してい
る。これにより、給送ポンプ５０で加圧され吐出ポート
６３を流れる燃料の一部は燃料通路６４を経由して支持
孔６１へ流れる。
【００２２】図２に示すように、ハウジング本体１１と
駆動軸１５との間には筒部材としてのブッシュ４０が設
置されている。図５に示すように、ブッシュ４０は円筒
形状に形成されている。ブッシュ４０の外壁４０ａはハ
ウジング本体１１と当接している。ブッシュ４０の内周
側には駆動軸１５が回転可能に支持されており、駆動軸
１５の外壁とブッシュ４０の内壁４０ｂとは摺接し、駆
動軸１５とブッシュ４０とは摺動可能である。ブッシュ
４０の反収容室側の端部はワッシャ部材６０と当接して
いる。
【００２３】図５および図６に示すように、ブッシュ４
０の内壁４０ｂには燃料溝４１が形成されている。燃料
溝４１は、ブッシュ４０の収容室２４側の端部からワッ
シャ部材６０側の端部まで形成されている。燃料溝４１
のワッシャ部材６０側の端部は、図６に示すようにワッ
シャ部材６０に形成されている燃料通路６４に対応する
ように位置している。これにより、燃料溝４１のワッシ
ャ部材６０側の端部は燃料通路６４と連通している。燃
料溝４１は、駆動軸１５の中心軸に対し傾斜して形成さ
れ、駆動軸１５の中心軸と所定の角度をなして形成され
ている。すなわち、図７に示すように、ブッシュ４０の
内壁４０ｂを周方向に展開した場合、燃料溝４１は駆動
軸１５とは所定の角度なして形成されている。そのた
め、ブッシュ４０の内壁４０ｂに形成されている燃料溝
４１は、図５に示すように駆動軸１５の外周側を周方向
へ螺旋状に周回する状態となる。
【００２４】ブッシュ４０の端部は収容室２４に位置し
ているため、燃料溝４１の反燃料通路側の端部は収容室
２４に連通している。これにより、給送ポンプ５０で加
圧された燃料の一部は、吐出ポート６３から燃料通路６
４および燃料溝４１を経由して収容室２４に供給され
る。燃料通路６４は吐出ポート６３に連通しているた
め、給送ポンプ５０で加圧された燃料の一部は燃料溝４
１に供給される。吐出ポート６３内の燃料は加圧されて
いるため、燃料は吐出ポート６３から燃料溝４１へ強制
的に供給される。
【００２５】燃料通路６４の流路面積は、燃料溝４１の
流路面積よりも小さく形成されている。これにより、燃
料は吐出ポート６３から燃料通路６４へ流入する際に流
量が制限された後、燃料溝４１に流入する。そのため、
燃料通路６４は燃料の流量を制限するオリフィスとして
機能する。
【００２６】次に、上記の構成の燃料噴射ポンプ１の作
動について説明する。駆動軸１５の回転にともない給送
ポンプ５０のインナーロータ５１が回転し、インナーロ
ータ５１とアウタロータ５２が相対的に回転することに
より、給送ポンプ５０が駆動される。給送ポンプ５０が
駆動されることにより、図１に示す燃料タンク５に蓄え
られている燃料は、燃料通路６を経由して給送ポンプ５
０へ流入する。給送ポンプ５０では、インナーロータ５
１とアウタロータ５２との相対的な回転により燃料が加
圧される。加圧された燃料は、吐出ポート６３に連通す
る燃料流入通路１８へ流出し加圧室３０へ給送される。
給送ポンプ５０から給送され加圧室３０へ流入する燃料
は、調量弁７０により流量が調整される。
【００２７】また、給送ポンプ５０で加圧された燃料の
一部は、ワッシャ部材６０の吐出ポート６３から燃料通
路６４を経由して支持孔６１側へ流出し、燃料通路６４
に連通する燃料溝４１に流入する。燃料溝４１に流入し
た燃料は、燃料溝４１に沿って駆動軸１５の外壁とブッ
シュ４０の内壁４０ｂとの間を収容室２４方向へ流れ
る。これにより、給送ポンプ５０で加圧された燃料の一
部は収容室２４へ流入する。さらに、このとき、燃料溝
４１を流れる燃料により駆動軸１５の外壁とブッシュ４
０の内壁４０ｂとの間には燃料による油膜が形成され
る。燃料溝４１は、駆動軸１５を螺旋状に周回して形成
されているため、駆動軸１５の外壁とブッシュ４０の内
壁４０ｂとの間には駆動軸１５の軸方向および周方向に
均一に油膜が形成される。
【００２８】調量弁７０を通過した燃料は、駆動軸１５
の回転にともないプランジャ２０がシリンダ１２ａ、１
３ａ内を下降することにより加圧室３０へ吸入される。
このとき、燃料は逆止弁１４を開弁して加圧室３０へ流
入する。プランジャ２０がシリンダ１２ａ、１３ａ内を
上昇することにより、加圧室３０の燃料は加圧される。
そして、加圧室３０の燃料が所定の圧力に達すると、加
圧室３０に連通する燃料吐出通路３１の逆止弁３３が開
弁し、加圧室３０の燃料はコモンレール３へ吐出され
る。コモンレール３では、燃料噴射ポンプ１から供給さ
れた圧力変動を含む燃料が蓄圧状態で一定圧力に保持さ
れる。
【００２９】以上、説明したように、本発明の一実施例
による燃料噴射ポンプ１によると、ブッシュ４０の内壁
４０ｂに燃料溝４１が形成されているため、給送ポンプ
５０で加圧された燃料の一部は燃料溝４１を経由して収
容室２４へ給送される。そのため、図１に示すように駆
動軸１５とブッシュ４０との間に給送ポンプ５０と収容
室２４とを連通する燃料通路が形成された状態となる。
したがって、ハウジング本体１１などに収容室２４へ連
通する燃料通路を形成する必要がなく、構造および加工
を簡単にすることができる。
【００３０】また、燃料溝４１は吐出ポート６３に連通
しているため、燃料溝４１には給送ポンプ５０で加圧さ
れた燃料が供給される。そのため、燃料溝４１の流路面
積を小さくする場合であっても、燃料は燃料溝４１へ強
制的に給送され、燃料を収容室２４へ確実に給送するこ
とができる。また、燃料溝４１を流れる燃料により駆動
軸１５とブッシュ４０との間には油膜が形成される。そ
のため、駆動軸１５とブッシュ４０との間に大きな力が
加わる場合でも、駆動軸１５とブッシュ４０との間の焼
き付きを防止することができ、さらなる燃料の吐出圧力
の向上を図ることができる。
【００３１】本発明の一実施例では、燃料通路６４の流
路面積を燃料溝４１の流路面積より小さくすることによ
り、燃料は燃料通路６４により絞られ、給送ポンプ５０
から収容室２４へ給送される燃料の流量を調整すること
ができる。すなわち、燃料通路６４は燃料の流量を調整
するオリフィスとして機能する。したがって、ハウジン
グ本体１１にオリフィスとなる細長穴の形成が不要とな
り、構造および加工を簡単にすることができる。
【００３２】また、燃料通路６４の形成は容易であるた
め、燃料通路６４の流路面積を変更することにより、燃
料通路６４を通過し収容室２４へ給送される燃料の流量
の設定が容易である。さらに、本発明の一実施例では、
燃料溝４１を駆動軸１５の中心軸に対し傾斜して形成し
ているため、駆動軸１５とブッシュ４０との間は、軸方
向および周方向の全体的に油膜が形成される。したがっ
て、駆動軸１５とブッシュ４０との間の焼き付きを防止
でき、吐出される燃料の圧力を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを適用
した燃料噴射システムを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプを示す
模式的な断面図である。
【図３】図２のIII−III線で切断した断面図であって、
カムおよびプランジャの近傍を示す図である。
【図４】図２のIV−IV線で切断した断面図である。
【図５】本発明の一実施例による燃料噴射ポンプのブッ
シュを示す模式図である。
【図６】図４の要部を拡大した図である。
【図７】図５のＯ−Ａ−Ｏと展開した模式図である。本
発明の一実施例による燃料噴射ポンプのブッシュを周方
向に展開した状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射ポンプ １０ ハウジング １１ ハウジング本体（ハウジング） １２、１３ シリンダヘッド（ハウジング） １２ａ、１３ａ シリンダ １５ 駆動軸 ２０ プランジャ（可動部材） ２１ カム（駆動手段） ２２ カムリング（駆動手段） ２４ 収容室 ２５ スプリング（駆動手段） ３０ 加圧室 ４０ ブッシュ（筒部材） ４０ｂ 内壁 ４１ 燃料溝 ５０ 給送ポンプ ６０ ワッシャ部材 ６１ 支持孔 ６２ 吸入ポート ６３ 吐出ポート ６４ 燃料通路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料を加圧する可動部材と、 駆動軸を有し、前記可動部材を駆動する駆動手段と、 前記可動部材とともに加圧室を形成し前記可動部材を往
    復移動可能に支持するシリンダ、ならびに前記駆動手段
    が収容されている収容室を有するハウジングと、 前記駆動軸により駆動され、前記加圧室に燃料を給送す
    る給送ポンプと、 前記ハウジングと前記給送ポンプとの間に設置され、前
    記駆動軸が挿入される支持孔、前記支持孔の外周側に形
    成され前記給送ポンプに吸入される燃料が流れる吸入ポ
    ート、前記支持孔の外周側に形成され前記給送ポンプに
    吸入され加圧された燃料が流れる吐出ポート、ならびに
    前記支持孔と前記吐出ポートとを連通する燃料通路を有
    するワッシャ部材と、 前記駆動軸と前記ハウジングとの間に設置され、前記駆
    動軸と摺接する内壁に前記燃料通路と前記収容室とを連
    通する燃料溝が形成されている筒部材と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ポンプ。
  2. 【請求項２】 前記燃料溝は、前記駆動軸の中心軸に対
    し傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１記
    載の燃料噴射ポンプ。
  3. 【請求項３】 前記燃料溝の流路面積は、前記燃料通路
    の流路面積より大きく形成されていることを特徴とする
    請求項１または２記載の燃料噴射ポンプ。
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