JP2006248492A - 燃料タンク - Google Patents
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Abstract
【課題】 燃料切れを効果的に抑制して容量を増加することができる燃料タンクを得る。
【解決手段】 燃料タンク10は、タンク本体12内に、サブタンク18と、サブタンク18の上端と底板16Aとの間に位置しタンク本体12内の空間を上部空間12Bと下部空間12Aとに仕切る仕切部材20と、下部空間12Aからサブタンク18への燃料の流入を可能とする連通パイプ24とが設けられて構成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 燃料タンク10は、タンク本体12内に、サブタンク18と、サブタンク18の上端と底板16Aとの間に位置しタンク本体12内の空間を上部空間12Bと下部空間12Aとに仕切る仕切部材20と、下部空間12Aからサブタンク18への燃料の流入を可能とする連通パイプ24とが設けられて構成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される燃料タンクに関する。
自動車の燃料タンク内に、該タンク内の空間を上下に仕切るセパレータを設ける技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。このセパレータによって、タンク内の燃料の流動音が抑制されるようになっている。
また、燃料ポンプの吸い込み部が配設されるサブタンクをタンク本体内に設け、自動車の斜面走行時や加速度作用時に、燃料がタンク本体内で片寄せられて燃料ポンプによる吸い込み不良(所謂燃料切れ)を生じることが抑制される燃料タンクが知られている。
実開平4−76526号公報
実開平2−48430号公報
しかしながら、上記の如き従来の技術では、燃料タンク内の燃料の残量が少ない場合に燃料がタンク本体内で片寄せられると、サブタンクに燃料が流入しなくなり、燃料切れを生じ易い。このため、従来の燃料タンクでは、燃料切れを生じないことを保証する燃料タンク内の燃料の最小残量(所謂E点)が比較的大きく設定されており、タンクの有効容量が小さくなる問題があった。
本発明は、上記事実を考慮して、燃料切れを効果的に抑制して有効容量を増加することができる燃料タンクを得ることが目的である。
上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る燃料タンクは、タンク本体の中に設けられたサブタンクと、前記タンク本体内における前記サブタンクの上端と該タンク本体の底部との間に設けられ、該タンク本体の底部との間に上部空間から流入した燃料を貯留可能な下部空間を形成する仕切部材と、前記下部空間と前記サブタンクとを連通し、該下部空間からサブタンクに燃料を流入させるための連通手段と、を備えている。
請求項1記載の燃料タンクでは、タンク本体内に注入された燃料の一部又は全部は、上部空間からの燃料の流入が可能である下部空間、及び連通手段を介して下部空間に連通しているサブタンクに貯留される。燃料タンクが水平面に対し傾斜した場合や燃料タンクに加速度が作用した場合等には、下部空間を上側から覆う仕切部材が、該下部空間の燃料が上記傾斜や加速度によって上部空間に流出して片寄せられることを抑制する(片寄せに要する時間を長くする)。すなわち、仕切部材は、下部空間の燃料を該下部空間内に保持する。
このため、上記傾斜や加速度によるサブタンク内の液面の変位に伴って、下部空間内の燃料が連通路を介してサブタンクに流入し、サブタンク内の燃料が一時的に増加するので燃料切れが生じることが防止又は抑制される。これにより、燃料タンク最小残量を比較的小さく(有効容量を大きく)設定しても、燃料タンクが水平面に対し傾斜した場合や燃料タンクに加速度が作用した場合等に燃料切れを防止することができる。
このように、請求項1記載の燃料タンクでは、燃料切れを効果的に抑制して有効容量を増加することができる。なお、下部空間の天井となる仕切部材を、最小残量として設定された量の燃料の液面高さ(水平かつ静的支持の場合の液面高さ)近傍に配置することが好ましい。
請求項2記載の発明に係る燃料タンクは、請求項1記載の燃料タンクにおいて、前記仕切部材は、前記サブタンクを全周に亘り囲む環状の前記下部空間を形成している。
請求項2記載の燃料タンクでは、タンク本体の端部以外の部位に(タンク本体の周壁との間に空間が存在するように)配置されたサブタンクの下部が、環状に形成された下部空間に全周に亘り囲まれている。このため、燃料タンクの各方向の傾斜、燃料タンクに作用する各方向の加速度に対し、燃料切れを効果的に抑制することができる。
上記目的を達成するために請求項3記載の発明に係る燃料タンクは、タンク本体の中に設けられたサブタンクと、前記タンク本体内における前記サブタンクの外側の空間を該サブタンクの上端よりも下側を境に上下に区画し、下部空間から上部空間への燃料の移動を抑制する仕切部材と、前記タンク本体の底面と前記仕切部材との間に配置され、前記下部空間と前記サブタンクとを該下部空間からサブタンクへの燃料の流入可能に連通する連通手段と、を備えている。
請求項3記載の燃料タンクでは、タンク本体内に注入された燃料の一部又は全部は、タンク本体の下部空間、及び連通手段を介して下部空間に連通しているサブタンクに貯留される。燃料タンクが水平面に対し傾斜した場合や燃料タンクに加速度が作用した場合等には、下部空間を上側から覆う仕切部材が、該下部空間の燃料が上記傾斜や加速度によって上部空間に流出して片寄せられることを抑制する(片寄せに要する時間を長くする)。すなわち、仕切部材は、下部空間の燃料を該下部空間内に保持する。
このため、上記傾斜や加速度によるサブタンク内の液面の変位に伴って、下部空間内の燃料が連通路を介してサブタンクに流入し、サブタンク内の燃料が一時的に増加するので燃料切れが生じることが防止又は抑制される。これにより、燃料タンク最小残量を比較的小さく(有効容量を大きく)設定しても、燃料タンクが水平面に対し傾斜した場合や燃料タンクに加速度が作用した場合等に燃料切れを防止することができる。
このように、請求項3記載の燃料タンクでは、燃料切れを効果的に抑制して有効容量を増加することができる。なお、下部空間の天井となる仕切部材を、最小残量として設定された量の燃料の液面高さ(水平かつ静的支持の場合の液面高さ)近傍に配置することが好ましい。
請求項4記載の発明に係る燃料タンクは、請求項3記載の燃料タンクにおいて、前記仕切部材は、前記サブタンク周壁から前記タンク本体の周壁に亘る板状部材である。
請求項4記載の燃料タンクでは、サブタンクの周壁とタンク本体の周壁との間を仕切部材にてほぼ塞ぐことで、該仕切部材と、タンク本体の底面及び周壁下部と、サブタンクの周壁下部とで囲まれた下部空間が形成されている。仕切部材を、サブタンクを貫通させる板状に形成できるので、構造が簡単である。
請求項5記載の発明に係る燃料タンクは、請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の燃料タンクにおいて、前記上部空間と前記下部空間とは、前記仕切部材に設けられた連通孔によって燃料の流通可能に連通されており、前記連通孔には、前記上部空間から下部空間への燃料の移動を許容し、前記下部空間から上部空間への燃料の移動を抑制する弁部材を設けた。
請求項5記載の燃料タンクでは、上部空間に注入された燃料が連通孔を通じて下部空間に流入する。一方、下部空間に貯留している燃料は、弁部材によって上部空間への移動が抑制される。このため、燃料タンクが水平面に対し傾斜した場合や燃料タンクに加速度が作用した場合等に、下部空間の燃料が該下部空間内に確実に保持される。
以上説明したように本発明に係る燃料タンクは、燃料切れを効果的に抑制して有効容量を増加することができる。
本発明の第1の実施形態に係る燃料タンク10について、図1乃至図5に基づいて説明する。図1には、燃料タンク10が一部切り欠いた斜視図にて示されており、図2には燃料タンク10の分解斜視図が示されている。また、図3には、図1の3−3線に沿う断面図が示されている。
これらの図に示される如く、燃料タンク10は、タンク本体12を備えている。タンク本体12は、下向きに開口したアッパタンク14と、上向きに開口したロアタンク16とが互いの開口端を突き合わせた状態で接合されて構成されている。具体的には、アッパタンク14は、略矩形平板状の天板14Aの外縁に沿って周壁14Bが全周に亘り下向きに立設されると共に、周壁14Bの下端から全周に亘りタンク外向きにフランジ14Cが延設されて構成されている。一方、ロアタンク16は、天板14Aに対応して略矩形平板状に形成された底板16Aの外縁に沿って周壁16Bが全周に亘り上向きに立設されると共に、周壁16Bの上端から全周に亘りタンク外向きにフランジ16Cが延設されて構成されている。フランジ14Cとフランジ16Cとが接合されることで、タンク本体12が形成されている。
このタンク本体12内には、サブタンク18が配設されている。サブタンク18は、略矩形平板状に形成された底板18Aの外縁に沿って周壁18Bが上向きに立設され、上向きに開口する略矩形容器状(有底角筒状)に形成されている。底板18Aの面積は、タンク本体12の底板16Aよりも十分に小さい。このサブタンク18は、タンク本体12の略中央部に配置され、底板18Aにおいて底板16Aに固着されている。この状態で、図3に示される如く、サブタンク18の開口端18C(周壁18Bの上端)は、天板14Aの下面から離間して位置している。
図示は省略するが、サブタンク18内には燃料ポンプ(の少なくとも吸い込み部)が配置されており、燃料ポンプはサブタンク18内の燃料を吸い出してエンジンに供給するようになっている。
また、燃料タンク10は、本発明における仕切部材としてのセパレータ20を備えている。図2に示される如く、セパレータ20は、その中央部にサブタンク18が嵌合又は挿通する貫通孔20Aを有する略矩形環状板とされている。このセパレータ20は、貫通孔20Aにサブタンク18を嵌合(挿通)させた状態で、タンク本体12に固定されている。具体的には、セパレータ20は、その外縁近傍の部分がアッパタンク14のフランジ14Cと、ロアタンク16のフランジ16Cとの間に挟み込まれて固定されている。
これにより、タンク本体12内の下部空間12Aは、上部空間12Bとはセパレータ20によって仕切られた(区画された)空間とされている。すなわち、下部空間12Aは、セパレータ20と、ロアタンク16の底板16A及び周壁16Bと、サブタンク18の周壁18Bとに囲まれた環状空間とされており、サブタンク18の下部を外側から囲んでいる。上部空間12Bは、図示しないフィラーパイプを介して給油口に連通されている。
セパレータ20は、燃料タンク10の水平でかつ加速度が作用しない支持状態(以下の説明では静的状態という)において、上記燃料ポンプによるサブタンク18内の燃料の吸い込み不良(燃料切れ)が生じないことを保証するタンク本体12内燃料の最小残量(設計上の残量)の液面高さに略一致して配置されている。この実施形態では、最小残量(すなわち下部空間12Aの容量)は、タンク本体12内に貯留可能な設計上の最大容量の略15%として設定されている。なお、図面(特に図3等)では、見易さのために下部空間12Aを大きめに図示している。
また、セパレータ20におけるタンク本体12内の空間をサブタンク18の外側で下部空間12Aと上部空間12Bとに仕切っている部分には、複数(この実施形態では4つ)の連通孔20Bが設けられている。各連通孔20Bは、下部空間12Aと上部空間12Bとを連通しており、上部空間12Bに注入された燃料を下部空間12Aに導入するようになっている。
図4に示される如く、セパレータ20の各連通孔20Bには、それぞれ弁22が配設されている(他の図では、図示省略)。弁22は、セパレータ20の下方に位置し連通孔20Bを閉塞可能な弁体22Aと、セパレータ20の上方に位置し連通孔20Bの通過及び閉塞が共に不能な脱落防止部22Bと、連通孔20Bに挿通され弁体22Aと脱落防止部22Bとを連結する連結部22Cとで構成されている。
弁22は、燃料に浮くフロート弁とされており、下部空間12A内の燃料が少ない状態では、脱落防止部22Bがセパレータ20における連通孔20B廻りの上面に係合して下部空間12Aへの燃料の流入を許容し、下部空間12Aが燃料で充填されると、弁体22Aがセパレータ20における連通孔20B廻りの下面に接触しつつ連通孔20Bを閉止し、下部空間12Aから上部空間12Bへ燃料が流出することを防止乃至抑止するようになっている。
さらに、燃料タンク10は、下部空間12A内の燃料をサブタンク18に流入させるための連通手段としての連通パイプ24を備えている。図1及び図2に示される如く、連通パイプ24は、その一方の端部24Aがセパレータ20の下側でサブタンク18の角部18Dの近傍に接続されると共に、その他方の端部24Bがサブタンク18の角部18Dの対角となる角部18Eの近傍で下部空間12Aに開口している。すなわち、連通パイプ24は、サブタンク18の周壁18Bの外側を略半周(180°)に亘り回り込むように配置されている。この実施形態では、連通パイプ24は、略全長に亘り、下部空間12Aの上下方向の略中央部に位置している。
以上説明した燃料タンク10は、タンク本体12(アッパタンク14、ロアタンク16)、サブタンク18、セパレータ20、連通パイプ24がそれぞれ鉄系の金属材料(合金)にて構成されており、各接合部は溶接接合とされている。特に、セパレータ20は、上記の通り、その外縁近傍部分を挟み込むアッパタンク14のフランジ14C及びロアタンク16のフランジ16Cとの重ね合わせ状態で、これらと一体に溶接接合されている。
次に、第1の実施形態の作用を説明する。
上記構成の燃料タンク10では、フィラーパイプを通じてタンク本体12の上部空間12Bに燃料を注入すると、この燃料の一部は、連通孔20Bを通じて下部空間12Aに流入し、下部空間12Aに流入した燃料はさらに連通パイプ24を通じてサブタンク18内に流入する。燃料タンク10の静的状態では、サブタンク18内における燃料の液面高さは、タンク本体12(上部空間12B)における液面高さと一致している。下部空間12Aが燃料で満たされている状態では、弁22の弁体22Aが連通孔20Bを下側から閉止する。
燃料タンク10内の燃料が上記した最小残量になった場合、すなわち、上部空間12Bには燃料が存在せず、下部空間12Aはほぼ燃料で充填されている場合には、燃料タンク10の静的状態でサブタンク18内の液面高さがセパレータ20の高さと略一致しており、燃料ポンプによる燃料の確実な吸い出しが保証される。この点は、セパレータ20を備えない燃料タンクと同じである。
一方、燃料タンク10内の燃料が上記した最小残量になった場合において、例えば燃料タンク10を搭載した自動車が傾斜路を走行したり、加速又は減速を行ったりすると、サブタンク18内の液面の変位が生じる。例えば、図5に示される如く燃料タンク10が水平面Hに対し傾斜すると、下部空間12A内の燃料は、セパレータ20によって傾斜下側(図5の左側)に片寄せられることが抑制されると共に、サブタンク18内の液面が少なくとも図5に示す液面Lsに至るまで連通パイプ24を通じてサブタンク18内に流入する。なお、液面Lsは、連通パイプ24の高位側の端部(端部24A又は端部24B)から水平に引いた線に略一致する。
また、燃料タンク10内の燃料が上記した最小残量の状態で燃料タンク10に水平方向の加速度が作用した場合には、サブタンク18内の燃量は液面が傾斜するが、下部空間12A内の燃料は殆ど流動することがなく該下部空間12A内に保持される。この加速度に伴う液面変位によって、サブタンク18内燃料の液面の一部が連通パイプ24よりも低位になると、該連通パイプ24を通じて下部空間24A内の燃料がサブタンク18に流入する。このため、サブタンク18内では、燃料の液面高が連通パイプ24(内空間の上部)と同等に保たれ、燃料切れが生じることが抑制される。
以上により、燃料タンク10では、燃料残量が最小残量の状態で傾斜したり加速度が作用したりしても、サブタンク18内の液面高さが確保されるので、燃料切れを起こすことがない。例えばセパレータ20を備えない(すなわち下部空間12Aが上部空間12Bと仕切られていない)燃料タンクの場合、燃料残量が最小残量の状態で傾斜したり加速度が作用したりすると、タンク本体12内で片寄せられた燃料の液面は図5に想像線にて示す液面Ltとなり、サブタンク18内に燃料が流入することはない。このため、サブタンク18内の液面は、図5に想像線にて示す液面Ls0のままであり、燃料切れを起こし易い。したがって、セパレータ20を備えない燃料タンク10では、燃料切れを起こさないように最小残量を多く設定する(例えば、本実施形態の15%に対し、20%等)必要があり、有効容量が小さくなる。
このように、燃料タンク10では、燃料残量が最小残量の状態で傾斜したり加速度が作用したりしても燃料切れが効果的に抑制されるため、セパレータ20を備えない構成と比較して、占有空間を増大することなく内容量を増加することができる。
特に、燃料タンク10は、下部空間12Aから上部空間12Bへの燃料の流れを制限する弁22を備えるため、燃料残量が最小残量の状態で傾斜したり加速度が作用したりした場合に連通孔20Bを通じて燃料が上部空間に移動することが抑制され、下部空間12Aから上部空間12Bに燃料が移動する時間が長くなる。したがって、下部空間の燃料は、確実に上記の如くサブタンク18に流入する。
また、サブタンク18がタンク本体12の中央部に配置され、下部空間12Aがサブタンク18を外側から囲む環状に形成されているため、燃料タンク10の水面に対する傾斜方向、加速度の作用方向に依らず、燃料切れを効果的に抑制することができる。
さらに、下部空間12Aは、平板状のセパレータ20を用いて、該セパレータ20と、タンク本体12(ロアタンク16)の底板16A及び周壁16Bと、サブタンク18の周壁18Bとで囲まれて形成されているため、構造が簡単である。特に、セパレータ20がアッパタンク14とロアタンク16とに挟まれてこれらに接合される構成であるため、溶接構造が簡素化され、燃料タンク10の製造が容易である。
また、燃料タンク10では、セパレータ20の下側である下部空間12A内の燃料は殆ど流動を生じないので、換言すれば、主に上部空間12Bに貯留されて流動する燃料が少なくなるため、燃料の流動音が低減される。
さらに、燃料タンク10では、セパレータ20が補強部材として機能するため、タンク本体12の剛性が向上する。このため、アッパタンク14及びロアタンク16の薄肉化が可能となり、質量増加を抑えながら若しくは質量増加を伴うことなくセパレータ20を設ける構成が実現される。
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態と基本的の同一の部品・部分については、上記第1の実施形態と同一の符号を付して説明及び図示を省略する場合がある。
図6には、第2の実施形態に係る燃料タンク30が図3に対応する断面図にて示されている。この図に示される如く、燃料タンク30では、サブタンク18は、セパレータ20に一体化されており、ロアタンク16には接合されていない。ロアタンク16の底板16Aとサブタンク18の底板18Aとの間には、クッション部材32が配設されている。クッション部材32は、比較的薄肉のゴム板にて構成されたクッションゴムとされている。この実施形態では、サブタンク18の周壁18Bは、セパレータ20の貫通孔20A周縁に溶接にて接合されている(図3のWは溶接部を示す)。
燃料タンク30の他の構成は、燃料タンク10の対応する構成と同じである。したがって、燃料タンク30によっても、燃料タンク10と同様の効果を得ることができる。また、燃料タンク30では、ロアタンク16とサブタンク18との溶接が不要であるため、製造工数を削減することができる。さらに、サブタンク18は、セパレータ20にのみ固定されるため、ロアタンク16とセパレータ20の双方から位置の制約を受けることがなく、寸法誤差に基づく溶接部の残留応力の発生の恐れがなくなる。
図7には、第3の実施形態に係る燃料タンク40が図3に対応する断面図にて示されている。この図に示される如く、燃料タンク40は、セパレータ20に代えて仕切部材としてのセパレータ42を備えている。セパレータ42は、底板16Aと対向する平板部42Aと、平板部42Aの外縁から下向きに立設させれた周壁42Bとを備え、下向きに開口する逆盆状に形成されている。セパレータ42の平板部42Aには、サブタンク18を嵌合又は挿通させる貫通孔20Aに対応する貫通孔42Cと、連通孔20Bに対応する複数の連通孔42Dとが形成されている。
このセパレータ42は、貫通孔42Cにサブタンク18(周壁18B)を嵌合又は挿通させた状態で、周壁42Bの下端が底板16Aに溶接等によって固着されている。これにより、燃料タンク40では、タンク本体12内におけるサブタンク18の下部の周りに下部空間12Cが形成されている。すなわち、下部空間12Cは、セパレータ42(平板部42A及び周壁42B)と、ロアタンク16の底板16Aと、サブタンク18の周壁18Bとに囲まれた空間とされている。そして、連通パイプ24の端部24Bは、下部空間12C内に開口している。また、タンク本体12は、アッパタンク14とロアタンク16とがフランジ14C、16Cにおいて直接的に溶接接合されて構成されている。なお、サブタンク18の底板18Aをロアタンク16の底板16Aに溶接する場合には、周壁42Bと底板16Aとの溶接を省略することもできる。
燃料タンク40の他の構成は、燃料タンク10の対応する構成と同じである。したがって、燃料タンク40によっても、セパレータをアッパタンク14とロアタンク16とで挟み込むことによる効果を除いて、基本的に燃料タンク10と同様の効果を得ることができる。
なお、上記した各実施形態では、連通孔20B、42Dに弁22を配設した例を示したが、本発明はこれに限定されず、上部空間12Bから下部空間12A、12Cへの燃料の移動が可能であると共に、燃料タンク10、30、40が傾いたり加速度が作用した場合には下部空間12A等からサブタンク18に燃料が流入することができる程度に該下部空間12A等から上部空間12Bへの燃料の移動を抑制(移動時間を長く)すれば足りる。したがって、連通孔20B、42Dに弁22を設けない構成としても良い。
また、上記した各実施形態では、環状に形成された下部空間12A、12Cの内外周が周壁18B、16B、42Bにて構成された例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、セパレータ20又は底板16Aを湾曲し、該セパレータ20の周縁部を底板16Aに固着して下部空間12A等を形成するようにしても良い。したがって、下部空間12A、12Cがサブタンクの外側を隙間なく囲む構成に限定されることもなく、サブタンク18と下部空間12A等とは連結パイプ24を介して連通されていれば良い。
さらに、上記した各実施形態では、連通手段として連通パイプ24を備えた例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、サブタンク18をタンク本体12の端部に配置する構成等においては、単に周壁18Bを貫通する孔を連通路として用いることも可能である。
10 燃料タンク
12 タンク本体
12A 下部空間
12B 上部空間
12C 下部空間
16A 底板(タンク本体の底部)
16B 周壁(タンク本体の周壁)
18 サブタンク
18B 周壁(サブタンクの周壁)
20 セパレータ(仕切部材)
24 連通パイプ(連通手段)
30 燃料タンク
40 燃料タンク
42 セパレータ(仕切部材)
12 タンク本体
12A 下部空間
12B 上部空間
12C 下部空間
16A 底板(タンク本体の底部)
16B 周壁(タンク本体の周壁)
18 サブタンク
18B 周壁(サブタンクの周壁)
20 セパレータ(仕切部材)
24 連通パイプ(連通手段)
30 燃料タンク
40 燃料タンク
42 セパレータ(仕切部材)
Claims (5)
- タンク本体の中に設けられたサブタンクと、
前記タンク本体内における前記サブタンクの上端と該タンク本体の底部との間に設けられ、該タンク本体の底部との間に上部空間から流入した燃料を貯留可能な下部空間を形成する仕切部材と、
前記下部空間と前記サブタンクとを連通し、該下部空間からサブタンクに燃料を流入させるための連通手段と、
を備えた燃料タンク。 - 前記仕切部材は、前記サブタンクを全周に亘り囲む環状の前記下部空間を形成している請求項1記載の燃料タンク。
- タンク本体の中に設けられたサブタンクと、
前記タンク本体内における前記サブタンクの外側の空間を該サブタンクの上端よりも下側を境に上下に区画し、下部空間から上部空間への燃料の移動を抑制する仕切部材と、
前記タンク本体の底面と前記仕切部材との間に配置され、前記下部空間と前記サブタンクとを該下部空間からサブタンクへの燃料の流入可能に連通する連通手段と、
を備えた燃料タンク。 - 前記仕切部材は、前記サブタンク周壁から前記タンク本体の周壁に亘る板状部材である請求項3記載の燃料タンク。
- 前記上部空間と前記下部空間とは、前記仕切部材に設けられた連通孔によって燃料の流通可能に連通されており、
前記連通孔には、前記上部空間から下部空間への燃料の移動を許容し、前記下部空間から上部空間への燃料の移動を抑制する弁部材を設けた請求項1乃至請求項4の何れか1項記載の燃料タンク。
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