JP5146777B2 - 触媒保持構造 - Google Patents

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Description

本発明は、エンジンの排気を浄化する触媒保持構造に関する。
従来、触媒担体を内部に直接保持した外筒を触媒ケースに収容し、外筒の一端をステーを介して触媒ケースの内面に溶接し、外筒の他端にスライド用リングを溶接し、このスライド用リングを触媒ケースの内面に摺動可能に当接させることにより、触媒担体を保持するようにした触媒保持構造が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−353635号公報
ところで、上記従来の触媒保持構造では、ステー及びスライド用リングを介して外筒を触媒ケースに固定しており、スライド用リングと触媒ケースとの間の摺動によって、外筒及び触媒ケースの熱膨張による応力を緩和することができた。しかしながら、この触媒保持構造では、ステーやスライド用リングを用いるため部品点数が増加して構造が複雑になる傾向にあった。このため、部品点数が少ない簡単な構造で外筒と触媒ケースとを摺動させることが可能な触媒保持構造が求められていた。
そこで、本発明は、部品点数が少ない簡単な構造で外筒と触媒ケースとを摺動させることが可能な触媒保持構造を提供することを目的とする。
上述課題を解決するため、本発明は、エンジンの排気口に接続された排気管と、該排気管から流れる排気を浄化する触媒担体と、該触媒担体を収容する外筒と、前記排気管に接続されるとともに内部に前記外筒を収容する触媒ケースとを備えた触媒保持構造において、前記外筒の一端を触媒ケースに固着させ、前記触媒ケースには、前記外筒の側に屈曲させて一体に形成されて、前記外筒に摺動可能に当接するスライド部を設け、前記スライド部が前記外筒に当接するように前記触媒ケースを径方向外方から押さえる押え管を設けたことを特徴とする触媒保持構造を提供する。
この構成によれば、外筒に摺動可能に当接するスライド部を、外筒を収容する触媒ケースを外筒の側に屈曲させて一体に形成したため、外筒に摺動可能に当接させるための別部材を設けることなく、触媒ケースによって外筒を摺動可能に保持できる。これにより、部品点数が少ない簡単な構造で、外筒と触媒ケースとを摺動させることが可能な触媒保持構造を実現できる。
また、押え管によって触媒ケースを径方向外方から押さえることで、スライド部を外筒に押し付けるため、スライド部による摺動可能な保持状態を保ちつつ、外筒を安定的に保持できる。
また、上記構成において、前記スライド部は、上下に開放部を有し、前記外筒を両側面から保持しても良い。
この構成によれば、スライド部は上下に開放部を有し、重力の影響により外筒の保持状態に影響を受け易い上下方向の保持部を有しておらず、外筒の両側面部を挟み込んで保持するため、外筒を安定的に保持できる。
また、前記触媒ケースは前記エンジンと、排気の消音器との中間位置に配置され、前記押え管は、前記触媒ケースと前記消音器とを接続する第2排気管であっても良い。
この場合、触媒ケースと消音器とを接続する排気管を利用して触媒ケースを径方向外方から押さえるため、触媒ケースを押さえるための別部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。
本発明に係る触媒保持構造では、外筒に摺動可能に当接するスライド部を、触媒ケースを屈曲させて一体に形成したため、外筒に摺動可能に当接させるための別部材を設けることなく、触媒ケースによって外筒を摺動可能に保持できる。これにより、部品点数が少ない簡単な構造で外筒と触媒ケースとを摺動させることが可能な触媒保持構造を実現できる。また、押え管によってスライド部を外筒に押し付けるため、スライド部による摺動可能な保持状態を保ちつつ、外筒を安定的に保持できる。
また、スライド部は上下に開放部を有し、重力の影響により外筒の保持状態に影響を受け易い上下方向の保持部を有しておらず、外筒の両側面部を挟み込んで保持するため、外筒を安定的に保持できる。
また、触媒ケースと消音器とを接続する第2排気管を利用して触媒ケースを径方向外方から押さえるため、触媒ケースを押さえるための別部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。
以下、本発明の実施の形態に係る車両について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で、上下、前後、左右の方向は、車両の運転者から見た方向をいう。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る車両としての自動二輪車1の左側面図である。
自動二輪車1は、車体フレーム11の中央部にエンジン12が配置され、車体フレーム11の前端にフロントフォーク13が操舵可能に支持され、車体フレーム11の後部下部に上下に揺動可能なスイングアーム14が支持された鞍乗り型の車両である。
車体フレーム11は、フロントフォーク13を操舵可能に支持するヘッドパイプ16と、ヘッドパイプ16の上部から後下方に延びる左右一対のメインフレーム17と、ヘッドパイプ16の下部から後下方に延びる左右一対のダウンフレーム18と、メインフレーム17の中間部から後方へ延びる左右一対のシートレール19と、シートレール19の中間部とメインフレーム17の下部との間に掛け渡された左右一対のサブフレーム25を備えて構成されている。メインフレーム17の下部には、スイングアーム14を支持するピボット軸22が挿通される左右一対のピボットプレート23が設けられている。また、ヘッドパイプ16の近傍には、ダウンフレーム18とメインフレーム17との間を繋ぐ左右一対の第1補助フレーム26が設けられ、ピボットプレート23の後方には、サブフレーム25とメインフレーム17の下部とを繋ぐ左右一対の第2補助フレーム27が設けられている。シートレール19の後部には、同乗者等が把持することができるリヤグリップ28が取り付けられている。
操行ハンドル31はフロントフォーク13の上部に取り付けられ、前輪WFはフロントフォーク13の下部に取り付けられている。燃料を貯留する燃料タンク33は、左右のメインフレーム17の上部の間に跨るように取り付けられている。乗員用のシート71は、燃料タンク33と連続するようにシートレール19に沿って後方に延在している。
スイングアーム14は、左右のアームを有し、左右のピボットプレート23を貫通するピボット軸22を回動中心として後方に延び、スイングアーム14の後端には駆動輪としての後輪WRが支持されている。また、スイングアーム14の後端とシートレール19の中間部との間には、左右一対のリヤクッション36が掛け渡されている。
エンジン12は、シリンダ軸線が前傾して設けられ、クランク軸が収容されるクランクケース42の側から順に、ピストンが内部を摺動するシリンダブロック43、シリンダヘッド44及びシリンダヘッドカバー45を備えて構成されている。クランクケース42の後部には変速機41が一体的に設けられている。クランクケース42の前部には、スタータモータ75が設けられている。
また、エンジン12は、クランクケース42の前部に形成された前ハンガ部52、53が、ダウンフレーム18の下端に取り付けられたマウントプレート39に締結されるとともに、クランクケース42の後部に形成された後ハンガ部56、57が、メインフレーム17の下部に設けられたエンジンブラケット54、55に締結されることで、車体フレーム11に固定されている。
吸気装置46は、シート71の下方に配置されたエアクリーナ63と、エアクリーナ63にコネクティングチューブ62を介して接続された燃料供給装置61と、燃料供給装置61とシリンダヘッド44の吸気口44aとを接続する吸気管59とを備えている。
排気装置80は、シリンダヘッド44の前部に開口する排気口44bに接続されて後下方に延びる排気管81(第1排気管、以下排気管という)と、排気管81に接続されてエンジン12の下方で後方に延びる触媒収容部82と、消音器としてのマフラー83と、触媒収容部82とマフラー83とを接続する押え管94とを有している。
自動二輪車1は、樹脂製の車体カバーCを有し、車体カバーCは、エンジン12の上方を覆う上サイドカバー76、エアクリーナ63の側方を覆うサイドカバー77、及び、シート71の下方を覆う後部サイドカバー78を有している。上サイドカバー76、サイドカバー77及び後部サイドカバー78は左右一対で構成されている。また、符号79はヘッドライト、65は計器ユニット、66はフロントフェンダ、67はテールライトである。
図2は、排気装置80の側面図である。図3は、図2におけるIII−III断面図である。
図2に示すように、排気管81は、排気口44b(図1)の側の端にフランジ部84が設けられ、フランジ部84を介して排気口44bに接続される。この排気管81は、排気口44bから前方に延びた後、屈曲して後下方に延び、エンジン12の前側の下部で屈曲して後方に延びている。排気管81は、排気管81よりも小径で排気管81と同様に屈曲した内パイプ85を内部に備え、2重管構造で構成されている。
フランジ部84の近傍では、排気管81の内周と内パイプ85の外周とは接合されており、排気口44bから流れる排気は内パイプ85の内部を流れるようになっている。図3に示すように、排気管81の後部は先細りに形成され、後端にはテーパ部と平行部とで構成される接続部81a(排気管81の一部)が形成されている。また、内パイプ85の後部は、先太りに形成され、その後端は接続部81aの内周面に嵌合されている。
そして、排気管81の前端と後端との間においては、排気管81の内面と内パイプ85外面との間に空間Kが形成されており、内パイプ85の内部と空間Kとは、内パイプ85の外周に複数形成された貫通孔85aを介して連通している。すなわち、内パイプ85を通過する排気の一部は貫通孔85aから空間Kに流れるため、空間Kは膨張室として機能し、排気音を低減できるとともにエンジン12の低回転時の出力を向上させることができる。
図2及び図3に示すように、排気管81の後端に接続される触媒収容部82は、筒状の外筒88内に円筒状の触媒担体86を収容し、外筒88を筒状の触媒ケース89内に収容して構成されている。ここで、触媒担体86は、金属板を折り曲げてハニカム型の筒に加工したメタル担体に、排気ガス成分を浄化する白金、ロジウム及びパラジウム等の触媒貴金属を担持させて構成されている。
図3に示すように、外筒88は、円筒状の外筒本体88aにおける前後端の内周側に、それぞれ先細り形状に形成された筒状のテーパ管88b、88cを接合し、下流側のテーパ管88cの端にマフラー83の側へ延びる後部管88dを接合して構成されている。また、触媒担体86は、前端部86aが外筒本体88aの内周面にろう付けされて外筒88内に固定されている。
触媒ケース89の前端には、接続部81aが挿入された状態で排気管81が接合され、外筒88は、触媒ケース89内に延びる接続部81aにテーパ管88bが嵌合された状態で接合されている。つまり、外筒88の一端は、排気管81の接続部81aを介して触媒ケース89に固着されている。
触媒ケース89は、排気経路においてエンジン12とマフラー83との中間位置に配置され、外筒88を外側から覆う管であり、排気管81の後部から外筒88の後部管88dの前部までの範囲を覆っている。この触媒ケース89は、外筒88との間に隙間ができるように外筒88よりも大きく形成されるとともに、その径方向の形状は、外筒88の形状に対応して形成され、前部及び後部が先細りに形成されている。
触媒ケース89は、前端部が排気管81の外周側に向けて屈曲し、この前端部が排気管81の外周に接合されている。一方、触媒ケース89の後部では、テーパ管88cに沿うように先細り形状に形成された後部テーパ部89aの端に、後方へ平行に延びる後部平行部89bが形成され、さらに、後部平行部89bからは、外筒88の後部管88dの側に屈曲して後部管88dの外周面に当接するスライド部89cが形成されている。スライド部89cにおいて後部管88dに当接する部分は、後部管88dの外周面と平行に形成されている。
また、触媒ケース89と外筒88の外周面との間の空間Lは、外筒88の内部とは連通しておらず、排気管81から外筒88を流れる全ての排気は、触媒担体86内を通過し、マフラー83の側へ流れる。これにより、触媒担体86によって排気を効果的に浄化できる。
図4は、触媒ケース89の平面図である。図5は、図4におけるV−V断面図である。ここで、図4では、後部管88dの一部を2点鎖線で示している。
図5に示すように、スライド部89cの近傍を後部側から見た断面では、スライド部89cは、断面円形の後部管88dの外周面に車幅方向の両側から当接するように形成されている。詳細には、スライド部89cはその両側面部が後部管88dの外周面に沿うように曲面状に形成され、両側面から後部管88dを挟むことで後部管88dを保持している。
一方、スライド部89cにおいて車両の上下方向、すなわち、スライド部89cの上部及び下部には、後部管88dの外周面から上方及び下方にそれぞれ逃げて形成された開放部90が形成され、この開放部90は後部管88dに当接していない。また、開放部90の上部及び下部には、外側に開口した開口部90aがそれぞれ形成されている。
このように、スライド部89cは、後部管88dの上下方向を開放部90により逃げており、重力の影響により後部管88dの保持状態に影響を受け易い上下方向の保持部を有しておらず、後部管88dの両側面部を挟み込んで保持するため、後部管88dを安定的に保持できる。
また、開放部90と後部管88dとの間には、触媒ケース89の内側の空間L(図3参照)と、押え管94と後部管88dとの間の空間M(図3参照)とを連通させる連通部90bが形成されている。
図4及び図5に示すように、触媒ケース89は、触媒ケース89の長手方向の中心線で車幅方向に2分割されて構成され、車両左側の左ケース91と車両右側の右ケース92とを組み合せて構成されている。詳細には、触媒ケース89は、右ケース92と左ケース91とが合わさる合せ部93において、左ケース91の周方向の両端が、右ケース92の周方向の両端の内側に嵌合した状態で、左ケース91と右ケース92とを接合して構成されている。また、2箇所の合せ部93は、図5に示すように、エンジン12の下方において、車両の上下方向に位置しており、自動二輪車1を側面から見た場合に合せ部93が視認されにくいため、車両の外観性を向上させることができる。
また、左ケース91及び右ケース92は、金型を用いたプレス加工により成形され、スライド部89cは、左ケース91及び右ケース92が成形加工される際に、触媒ケース89の後端が曲げ加工されて触媒ケース89と一体に形成されている。このように、左ケース91及び右ケース92をプレス加工する際にスライド部89cを形成するため、製作工数を削減できる。また、スライド部89cは触媒ケース89と一体に形成されているため、スライド部を設けるために別部品を製作する必要がなく、部品点数を削減できるとともに触媒ケース89を簡単な構造にできる。
図3に示すように、触媒ケース89の後部には、後部平行部89bの外周面に嵌合する押え管94(第2排気管)が接合されている。詳細には、押え管94は後部平行部89bの前部に位置する接合部97で接合されている。
図2に示すように、押え管94は、触媒ケース89とマフラー83とを接続する排気管である。押え管94の内部では、後部管88dが後部まで延在し、後部管88dの後端からわずかに離れた位置にはテールパイプ95が設けられている。マフラー83は押え管94の後端に接続され、テールパイプ95はマフラー83の内部に延在している。また、後部管88dとテールパイプ95とは連続していないため、後部管88dを流れる排気の一部は、押え管94の内部に流れて膨張する。従って、押え管94と後部管88dとの間の空間Mは膨張室として機能し、排気音を低減できるとともにエンジン12の低回転時の出力を向上させることができる。
さらに、空間Mと空間Lとは、連通部90b(図5参照)によって連通しており、空間Mに流入した排気の一部は空間Lに流れる。これにより、空間Lを膨張室として機能させることができ、さらに、エンジン12の排気を空間Lに流して排気の熱エネルギーによって触媒担体86を周囲から加熱できるため、触媒担体86を速やかに活性化して排気を効率良く浄化できる。
図3に示すように、押え管94は、その前端の内周面が後部平行部89bの外周面に当接することで、後部平行部89bを介してスライド部89cを径方向外方から押え付けており、これにより、スライド部89cは外筒88の後部管88dの外周面に当接するように押え付けられている。
また、押え管94と後部平行部89bとの嵌合の状態は、スライド部89cによって後部管88dを保持しつつ、スライド部89cと後部管88dの外周面とが互いに摺動できるような状態に設定されている。さらに、スライド部89cは、後部平行部89bから屈曲して形成され、接合部97から離れた位置に形成されているため、接合部97を溶接する際の熱がスライド部89cに影響することを低減でき、スライド部89cの変形を防止できるため、後部管88dを摺動可能な状態で保持できる。
すなわち、外筒88は、テーパ管88bの前端が排気管81の接続部81aを介して触媒ケース89の前端に固着されるとともに、後部管88dが触媒ケース89の後端のスライド部89cによって摺動可能に保持されることで、触媒ケース89に取り付けられている。このように、外筒88は、後部管88dがスライド部89cによって摺動可能に保持されているため、エンジン12の排気によって排気装置80が高温に加熱された場合においても長手方向に自由に膨張でき、触媒ケース89との熱膨張量の差による応力の発生を防止できる。また、スライド部89cは触媒ケース89の後端を曲げ加工して一体に形成したものであるため、外筒88を摺動可能に保持する構造を簡単な構造で実現できる。さらに、触媒ケース89とマフラー83とを接続する押え管94を利用することで、スライド部89cを後部管88dに押え付けているため、スライド部89cを押え付けるためだけの部材を用いる必要がなく、部品点数を削減できる。
ここで、図2及び図3を参照して排気装置80の組立て手順を説明する。
まず、排気管81の後端に、触媒担体86が収容された状態の外筒88を接合し、その後、左ケース91と右ケース92とで外筒88の外側を覆い、左ケース91と右ケース92とを接合して触媒ケース89を形成する。ここで、触媒ケース89の前端は排気管81の後端に固着され、触媒ケース89の後端では、スライド部89cが後部管88dに接合されずに当接している。次いで、押え管94を後部平行部89bに嵌合させた状態で外筒88に接合し、その後、押え管94から延びるテールパイプ95をマフラー83に挿入し、マフラー83を押え管94に接合することで、排気装置80が組み立てられる。
以上説明したように、本発明を適用した実施の形態によれば、外筒88の後部管88dに摺動可能に当接するスライド部89cを、外筒88を収容する触媒ケース89を外筒88の側に屈曲させて一体に形成したため、外筒88に摺動可能に当接させるための別部材を設けることなく、触媒ケース89によって後部管88dを摺動可能に保持できる。これにより、部品点数が少ない簡単な構造で、外筒88の後部管88dと触媒ケース89のスライド部89cとを摺動させることが可能な触媒保持構造を実現できる。また、部品点数が少ない簡単な構造であるため、生産性を向上できる。
また、押え管94によって触媒ケース89を径方向外方から押さえることで、スライド部89cを後部管88dに押し付けるため、スライド部89cによる摺動可能な保持状態を保ちつつ、後部管88dを安定的に保持できる。
また、スライド部89cは上下に開放部90を有し、重力の影響により後部管88dの保持状態に影響を受け易い上下方向の保持部を有しておらず、後部管88dの両側面部を挟み込んで保持するため、後部管88dを安定的に保持できる。
また、触媒ケース89とマフラー83とを接続する押え管94を利用して触媒ケース89を径方向外方から押さえるため、触媒ケース89を押さえるための別部材を設ける必要がなく、部品点数を削減できる。
なお、上記第1の実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記第1の実施の形態に限定されない。
第1の実施の形態では、触媒収容部82は排気管81とマフラー83との間に設けられるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、触媒収容部をマフラー83内に設けても良い。この場合、一例として、テールパイプ95の後端に外筒88の前端を接続し、マフラー83のケースにスライド部を一体に設け、このスライド部に後部管88dを摺動可能に保持させても良い。
また、第1の実施の形態では、押え管94を後部平行部89bに嵌合させることで、スライド部89cを径方向外方から押さえるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リング状の部材を後部平行部89bに嵌合させることで、スライド部89cを径方向外方から押さえても良い。一例として、マフラー83に触媒収容部82を設けた場合、押え管94の代わりに上記のリング状の部材を用いてスライド部を径方向外方から押さえても良い。
また、本発明は、自動二輪車1に限らず、三輪又は四輪を越える車輪数の車両に適用することができる。その他の自動二輪車1の細部構成についても任意に変更可能であることは勿論である。
[第2の実施の形態]
以下、図6を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
第1の実施の形態では、外筒88は排気管81の接続部81aを介して触媒ケース89に固着されるものとして説明したが、第2の実施の形態では、外筒188はステー185を介して触媒ケース189に固着されている。
図6は、第2の実施の形態の触媒保持構造の側断面図である。
触媒担体86は円筒状の外筒188に収容され、この外筒188は円筒状の触媒ケース189に収容されている。触媒ケース189は、円形断面を有する後端が外筒188の外周面の側に絞るように屈曲されており、外筒188の外周面に当接するスライド部189aを有している。このスライド部189aは、触媒ケース189の後端が曲げ加工されて触媒ケース189と一体に形成されている。
外筒188の前端には、外筒188の外周面に嵌合するリング状のステー185が固定されている。ステー185の外周面は外筒188の前端の内周面に接合され、外筒188の前端は、ステー185を介して触媒ケース189に固着されている。一方、外筒188の後端においては、外筒188は、外筒188の外周面が触媒ケース189のスライド部189aに嵌合することで触媒ケース189に保持されている。ここで、外筒188の後端はスライド部189aに嵌合しており、固定されていないため、スライド部189aに対して摺動することができる。
このように、外筒188は、スライド部189aによって摺動可能に保持されているため、エンジン12の排気によって高温に加熱された場合においても長手方向に自由に膨張でき、触媒ケース189との熱膨張量の差による応力の発生を防止できる。
触媒ケース189とマフラー83とを接続する押え管194は、外筒188の後部に接合されている。詳細には、押え管194は、外側に露出する触媒ケース189の外径部189bと略同一の径に形成され、外径部189bの後端に位置する接合部197で接合されている。
押え管194は接合部197において外筒188に嵌合しており、触媒ケース189を外筒188の側に押え付けている。これにより、スライド部189aは外筒188の外周面に当接するように押え付けられている。ここで、押え管194と外筒188の外周面との嵌合の状態は、スライド部189aによって外筒188を保持しつつ、スライド部189aと外筒188の外周面とが互いに摺動できるような状態に設定されている。
また、接合部197は溶接の熱がスライド部189aに影響しないようにスライド部189aから離れて位置している。
ここで、第2の実施の形態の触媒保持構造の組立て手順を説明する。
まず、触媒担体86が収容された外筒188をスライド部189aに嵌合させるとともに、ステー185によって外筒188の前端を触媒ケース189に固定する。次いで、エンジン12の排気口44bから延びる排気管181を触媒ケース189の前端に接合し、その後、押え管194を外筒188に嵌合させ、接合部197で接合すればよい。このように、第2の実施の形態では、予め外筒188が摺動可能な状態で収容された触媒ケース189に、排気管181及び押え管194を接合するだけで簡単に触媒保持構造を組み立てできる。
なお、上記第2の実施の形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記第2の実施の形態に限定されない。
第2の実施の形態では、スライド部189aは、触媒ケース189の後端に形成されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、スライド部189aを触媒ケース189の前端に形成し、ステー185を触媒ケース189の後端に設け、排気管181を触媒ケース189に嵌合させて、排気管181によってスライド部189aを外筒188の外周面に押え付けても良い。
本発明の実施の形態に係る自動二輪車の左側面図である。 排気装置の側面図である。 図2におけるIII−III断面図である。 触媒ケースの平面図である。 図4におけるV−V断面図である。 第2の実施の形態の触媒保持構造の側断面図である。
1 自動二輪車
12 エンジン
44b 排気口
81、181 排気管
83 マフラー(消音器)
86 触媒担体
88、188 外筒
88d 後部管
89、189 触媒ケース
89c、189a スライド部
90 開放部
94、194 押え管(第2排気管)

Claims (3)

  1. エンジンの排気口に接続された排気管と、該排気管から流れる排気を浄化する触媒担体と、該触媒担体を収容する外筒と、前記排気管に接続されるとともに内部に前記外筒を収容する触媒ケースとを備えた触媒保持構造において、
    前記外筒の一端を触媒ケースに固着させ、
    前記触媒ケースには、前記外筒の側に屈曲させて一体に形成されて、前記外筒に摺動可能に当接するスライド部を設け、
    前記スライド部が前記外筒に当接するように前記触媒ケースを径方向外方から押さえる押え管を設けたこと、
    を特徴とする触媒保持構造。
  2. 前記スライド部は、上下に開放部を有し、前記外筒を両側面から保持すること、
    を特徴とする請求項1記載の触媒保持構造。
  3. 前記触媒ケースは前記エンジンと、排気の消音器との中間位置に配置され、
    前記押え管は、前記触媒ケースと前記消音器とを接続する第2排気管であること、
    を特徴とする請求項1または2記載の触媒保持構造。
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