(57)【要約】【課題】製造時の工数を削減することができ、使用時における熱交換コア部の熱交換管の並び方向への膨らみを抑制することができる熱交換器を提供する。【解決手段】この発明を適用したヒータコア１は、１対のヘッダタンク2,3間に設けられ、熱交換管８、フィン９およびサイドプレート11を有する熱交換コア部４と、熱交換コア部４に取り付けられた補強部材５とを備えている。補強部材５は、熱交換管８の長手方向と直交するように熱交換コア部４に外側から巻き付けられ、かつ両端部が一方のサイドプレート11における熱交換管８の並び方向外側に位置する結束バンド15と、前記一方のサイドプレート11の外側において結束バンド15の両端部を着脱自在に連結する引っ張りばね部材16とよりなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、長手方向をヘッダタンクの長手方向と直交する方向に向けた状態でヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたフィンと、両端のフィンの外側に配置されてフィンにろう付されたサイドプレートとを備えた熱交換器であって、
熱交換コア部に補強部材が取り付けられており、補強部材が、熱交換管の長手方向と直交するように熱交換コア部に外側から巻き付けられ、かつ両端部が一方のサイドプレートにおける熱交換管の並び方向外側に位置する結束バンドと、前記一方のサイドプレートの外側において結束バンドの両端部を着脱自在に連結する引っ張りばね部材とよりなる熱交換器。
【請求項２】
補強部材が、熱交換管の長手方向に間隔をおいて複数設けられている請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
補強部材の結束バンドにおける両サイドプレート間に位置する部分に、貫通状の通風穴が長手方向に間隔をおいて複数形成されている請求項１または２記載の熱交換器。
【請求項４】
熱交換コア部のサイドプレートが、幅方向を通風方向に向けるとともに厚み方向を熱交換管の並び方向に向けた帯板状の本体部と、本体部における通風方向の両側縁部に設けられ、かつ熱交換管の並び方向外側に突出した突出壁とを有し、当該突出壁に、突出端から本体部側に向かう切り欠きが形成され、当該切り欠き内に、補強部材の結束バンドが、突出壁の突出端よりも本体部側に位置するように嵌っており、引っ張りばね部材の熱交換管の並び方向外端が、サイドプレートの突出壁の突出端よりも本体部側に位置している請求項１〜３のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
熱交換コア部の熱交換管、フィンおよびサイドプレートと、補強部材の結束バンドおよび引っ張りばね部材とが非接合状態になっている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
補強部材の結束バンドにおける前記一方のサイドプレートの外側に位置する両端部に、サイドプレートの本体部の長手方向に間隔をおいて２つの貫通穴が形成されており、引っ張りばね部材に、熱交換管の並び方向外側から貫通穴に通されている脚部と、脚部の先端に設けられかつ結束バンドにおける貫通穴よりもサイドプレートの本体部の長手方向外側部分に係合する爪部とが設けられている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば車両に搭載される車両用空調装置に用いられる熱交換器に関する。
【０００２】
この明細書および特許請求の範囲において、ろう材による接合をろう付というものとする。
【背景技術】
【０００３】
車両に搭載される車両用空調装置に用いられる熱交換器として、互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、長手方向をヘッダタンクの長手方向と直交する方向に向けた状態でヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置されかつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたフィンと、両端のフィンの外側に配置されてフィンにろう付されたサイドプレートとを備えた熱交換器が広く用いられている。
【０００４】
上述した熱交換器は、たとえば特許文献１記載の方法により製造されている。特許文献１記載の製造方法は、１対のヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートを配置した後に治具を用いて仮止めした状態で、ヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートを炉中において一括してろう付し、ついで治具を取り外すことを含む方法であって、治具が、長手方向を熱交換管の長手方向に向けた状態で両サイドプレートの外側に沿って配置され、かつ長手方向両端部がサイドプレートの長手方向両端部よりも外側に突出する１対の押圧板と、両押圧板の長手方向両端部に熱交換管の並び方向の中央部側に突出するように設けられた突出部材と、両押圧板の突出部材の突出端部どうしを連結する引っ張りばねからなるものである。
【０００５】
特許文献１記載の方法によれば、ヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートの一括ろう付時に、熱膨張や、ろう材およびフラックスの溶融に起因して熱交換管、フィンおよびサイドプレートの積層部分が熱交換管の並び方向に膨張、収縮することによる仮止め力の低下を防止することができ、その結果前記積層部分において熱交換管、フィンおよびサイドプレートがずれたり、各部材間に隙間が生じたりすることを抑制してろう付性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１３８０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、ヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートの一括ろう付後に治具を取り外す必要があるので、製造時の工数が増加するという問題がある。
【０００８】
しかも、上述した熱交換器においては、熱交換管内を流れる流体の量が増加した場合、熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らむおそれがある。
【０００９】
この発明の目的は、上記問題を解決し、製造時の工数を削減することができ、使用時における熱交換コア部の熱交換管の並び方向への膨らみを抑制することができる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記の目的を達成するために、以下の態様からなる。
【００１１】
1)長手方向を同方向に向けた状態で互いに間隔をおいて配置された１対のヘッダタンクと、両ヘッダタンク間に設けられた熱交換コア部とを備えており、熱交換コア部が、長手方向をヘッダタンクの長手方向と直交する方向に向けた状態でヘッダタンクの長手方向に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンクに接続された複数の熱交換管と、隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙および両端の熱交換管の外側に配置されて熱交換管にろう付されたフィンと、両端のフィンの外側に配置されてフィンにろう付されたサイドプレートとを備えた熱交換器であって、
熱交換コア部に補強部材が取り付けられており、補強部材が、熱交換管の長手方向と直交するように熱交換コア部に外側から巻き付けられ、かつ両端部が一方のサイドプレートにおける熱交換管の並び方向外側に位置する結束バンドと、前記一方のサイドプレートの外側において結束バンドの両端部を着脱自在に連結する引っ張りばね部材とよりなる熱交換器。
【００１２】
2)補強部材が、熱交換管の長手方向に間隔をおいて複数設けられている上記1)記載の熱交換器。
【００１３】
3)補強部材の結束バンドにおける両サイドプレート間に位置する部分に、貫通状の通風穴が長手方向に間隔をおいて複数形成されている上記1)または2)記載の熱交換器。
【００１４】
4)熱交換コア部のサイドプレートが、幅方向を通風方向に向けるとともに厚み方向を熱交換管の並び方向に向けた帯板状の本体部と、本体部における通風方向の両側縁部に設けられ、かつ熱交換管の並び方向外側に突出した突出壁とを有し、当該突出壁に、突出端から本体部側に向かう切り欠きが形成され、当該切り欠き内に、補強部材の結束バンドが、突出壁の突出端よりも本体部側に位置するように嵌っており、引っ張りばね部材の熱交換管の並び方向外端が、サイドプレートの突出壁の突出端よりも本体部側に位置している上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１５】
5)熱交換コア部の熱交換管、フィンおよびサイドプレートと、補強部材の結束バンドおよび引っ張りばね部材とが非接合状態になっている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【００１６】
6)補強部材の結束バンドにおける前記一方のサイドプレートの外側に位置する両端部に、サイドプレートの本体部の長手方向に間隔をおいて２つの貫通穴が形成されており、引っ張りばね部材に、熱交換管の並び方向外側から貫通穴に通されている脚部と、脚部の先端に設けられかつ結束バンドにおける貫通穴よりもサイドプレートの本体部の長手方向外側部分に係合する爪部とが設けられている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の熱交換器。
【発明の効果】
【００１７】
上記1)〜6)の熱交換器によれば、熱交換コア部に補強部材が取り付けられており、補強部材が、熱交換管の長手方向と直交するように熱交換コア部に外側から巻き付けられ、かつ両端部が一方のサイドプレートにおける熱交換管の並び方向外側に位置する結束バンドと、前記一方のサイドプレートの外側において結束バンドの両端部を着脱自在に連結する引っ張りばね部材とよりなるので、ヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートの一括ろう付時に、補強部材によって熱交換管、フィンおよびサイドプレートを仮止めすることができるとともに、引っ張りばね部材が伸張および収縮することによって、熱交換管、フィンおよびサイドプレートからなる積層体が熱交換管の並び方向に膨張、収縮することに起因する補強部材による仮止め力の低下を防止することができる。したがって、前記積層体において熱交換管、フィンおよびサイドプレートがずれたり、各部材間に隙間が生じたりすることを抑制してろう付性を向上させることができる。また、補強部材の結束バンドに貫通穴をあけたり、結束バンドの幅を狭くすることによって、熱交換コア部の隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を空気が通過する際の通気抵抗の増大を抑制することができるので、ヘッダタンク、熱交換管、フィンおよびサイドプレートの一括ろう付後に、補強部材を熱交換コア部から取り外す必要はなく、製造工数を削減することができる。
【００１８】
しかも、熱交換器を車両用空調装置に使用し、熱交換管内を流れる流体の量が増加した場合であっても、引っ張りばね部材がのびることによって熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らむことを抑制しつつ熱交換管やフィンの変形や破損を防止することができる。すなわち、引っ張りばね部材が無く、結束バンドの両端部が固定状に連結されている場合、熱交換器の熱交換コア部は完全に拘束された状態になり、熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らもうとした際に、熱交換管やフィンが変形したり、破損したりするおそれがある。
【００１９】
上記2)の熱交換器によれば、前記一括ろう付時に、熱交換管、フィンおよびサイドプレートを確実に仮止めすることができ、熱交換管、フィンおよびサイドプレートからなる積層体において熱交換管、フィンおよびサイドプレートがずれたり、各部材間に隙間が生じたりすることを効果的に抑制することができる。また、熱交換器を車両用空調装置に使用した際に熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らむことを効果的に抑制しつつ熱交換管やフィンの変形や破損を防止することができる。
【００２０】
上記3)の熱交換器によれば、熱交換コア部の隣り合う熱交換管どうしの間の通風間隙を空気が通過する際の通気抵抗の増大を効果的に抑制することができる。
【００２１】
上記4)の熱交換器によれば、補強部材の結束バンドを巻き付けるとともに結束バンドの両端部を引っ張りばね部材で連結した際に、補強部材による結束位置の位置ずれを防止することができる。
【００２２】
上記5)の熱交換器によれば、車両用空調装置に使用した際に熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らむことを効果的に抑制しつつ熱交換管やフィンの変形や破損を防止することができる。
【００２３】
上記6)の熱交換器によれば、補強部材の結束バンドの両端部を引っ張りばね部材により連結する際の作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の熱交換器を適用したヒータコアの全体構成を示す斜視図である。
【図２】一部を省略した図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図４】熱交換コア部に巻き付けられる前の結束バンドを示す平面図である。
【図５】熱交換コア部に巻き付けられた後の結束バンドおよび引っ張りばね部材を示す熱交換コア部を省略した斜視図である。
【図６】熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らんだ際の補強部材の状態を示す図２の一部分に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。この実施形態は、この発明による熱交換器を車両用空調装置のヒータコアに適用したものである。
【００２６】
以下の説明において、図１に矢印Ｘで示す通風方向の下流側から見た上下、左右を上下、左右というものとする。
【００２７】
また、この明細書において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００２８】
図１はこの発明による熱交換器の全体構成を示し、図２および図３は図１の熱交換器の要部の構成を示す。また、図４は補強部材の結束バンドの熱交換コア部に巻き付ける前の状態を示し、図５は熱交換コア部に巻き付けた後の結束バンドおよび引っ張りばね部材を示す。図６は熱交換コア部が熱交換管の並び方向に膨らんだ際の補強部材の状態を示す。
【００２９】
図１において、ヒータコア(1)（熱交換器）は、長手方向を左右方向に向けた状態で上下方向に間隔をおいて配置された１対のアルミニウム製ヘッダタンク(2)(3)と、両ヘッダタンク(2)(3)間に設けられた熱交換コア部(4)と、熱交換コア部(4)に取り付けられた少なくとも１つ、ここでは２つの補強部材(5)とを備えている。
【００３０】
ヒータコア(1)の一方のヘッダタンクの一端部、ここでは上側ヘッダタンク(2)の左端部に流体入口(6)が設けられ、他方のヘッダタンク(3)の一端部、ここでは下側ヘッダタンク(3)の左端部に流体出口(7)が設けられている。
【００３１】
ヒータコア(1)の熱交換コア部(4)は、幅方向を通風方向に向けるとともに長手方向を上下方向（ヘッダタンク(2)(3)の長手方向と直交する方向）に向けた状態でヘッダタンク(2)(3)の長手方向（左右方向）に間隔をおいて配置され、かつ両端部が両ヘッダタンク(2)(3)にろう付により接続された複数のアルミニウム製扁平状熱交換管(8)と、隣り合う熱交換管(8)どうしの間の通風間隙および両端の熱交換管(8)の外側に配置されて熱交換管(8)にろう付された複数のアルミニウム製コルゲート状フィン(9)と、長手方向を熱交換管(8)の長手方向（上下方向）に向けた状態で両端のフィン(9)の外側に配置されてフィン(9)にろう付されたアルミニウム製サイドプレート(11)とを備えている。
【００３２】
図１〜図３に示すように、熱交換コア部(4)のサイドプレート(11)は、幅方向を通風方向に向けるとともに厚み方向を熱交換管(8)の並び方向（左右方向）に向けた帯板状の本体部(12)と、本体部(12)における通風方向の両側縁部に一体に設けられ、かつ熱交換管(8)の並び方向（左右方向）外側（左側サイドプレート(11)では左側、右側サイドプレート(11)では右側）に突出した突出壁(13)とを有している。各サイドプレート(11)の両突出壁(13)に、突出壁(13)の突出端から本体部(12)側に向かう切り欠き(14)が、長手方向（上下方向）に間隔をおいて、補強部材(5)の数と同数形成されている。両サイドプレート(11)の両突出壁(13)に形成された上側の４つの切り欠き(14)および下側の４つの切り欠き(14)はそれぞれ同一高さ位置にある。
【００３３】
ヒータコア(1)の補強部材(5)は、熱交換管(8)の長手方向と直交するように熱交換コア部(4)に外側から巻き付けられ、かつ両端部が一方のサイドプレート(11)、ここでは左側サイドプレート(11)における熱交換管(8)の並び方向外側（左側）に位置する結束バンド(15)と、左側サイドプレート(11)の外側において結束バンド(15)の両端部を着脱自在に連結する引っ張りばね部材(16)とよりなる。補強部材(5)の結束バンド(15)および引っ張りばね部材(16)は熱交換コア部(4)にはろう付されておらず、非接合状態となっている。
【００３４】
補強部材(5)の結束バンド(15)は、図４に示すように、たとえばステンレス鋼から形成された真っ直ぐな帯状体(15A)が、長手方向を熱交換管(8)の長手方向と直交するとともに切り欠き(14)内に嵌るように、幅方向を上下方向に向けた状態で熱交換コア部(4)に外側から巻き付けられたものである。熱交換コア部(4)に巻き付けられた結束バンド(15)は、図５に示すように、熱交換コア部(4)の通風方向上流側および下流側に存在し、かつ左右方向（熱交換管(8)の長手方向と直交する方向）に延びる２つの長尺部分(15a)と、右側サイドプレート(11)の外側に存在し、かつ通風方向（熱交換管(8)の長手方向と直交する方向）に延びるとともに両長尺部分(15a)の右端部を一体に連結する短尺部分(15b)とを有する。結束バンド(15)の各長尺部分(15a)、すなわち結束バンド(15)における両サイドプレート(11)間に位置する部分に、貫通状の通風穴(17)が長手方向に間隔をおいて複数形成されている。結束バンド(15)における両サイドプレート(11)の突出壁(13)の切り欠き(14)内に嵌った部分は、突出壁(13)の突出端よりも本体部(12)側に位置している（図２および図３参照）。
【００３５】
結束バンド(15)の両長尺部分(15a)の左端部に、左側サイドプレート(11)の幅方向中央部側に突出した突出部分(15c)が一体に設けられており、両突出部分(15c)の先端部どうしが引っ張りばね部材(16)により着脱自在に連結されている。結束バンド(15)の突出部分(15c)には、サイドプレート(11)の長手方向（上下方向）に間隔をおいて２つの貫通穴(18)が形成されている。貫通穴(18)は長手方向を上下方向に向けた長方形状の長穴からなる。
【００３６】
補強部材(5)の引っ張りばね部材(16)は、長手方向を通風方向に向けるとともに幅方向を熱交換管(8)の長手方向（上下方向）に向けた金属板から形成されたものであり、その収縮幅は、熱交換コア部(4)が左右方向に膨張および収縮した際に、引っ張りばね部材(16)が弾性変形の範囲内に収まるようになっている。引っ張りばね部材(16)の通風方向の両端部に、熱交換管(8)の並び方向の外側から結束バンド(15)の突出部分(15c)の貫通穴(18)に通されている２つの脚部(19)が上下方向に間隔をおいて設けられ、脚部(19)の先端に、突出部分(15c)における貫通穴(18)よりも上下方向外側部分に係合する爪部(19a)が設けられている。爪部(19a)の上下方向の長さは、貫通穴(18)の上下方向の長さよりも短くなっている。引っ張りばね部材(16)の熱交換管(8)の並び方向外端は、サイドプレート(11)の突出壁(13)の突出端よりも本体部(12)側に位置している
上述したヒータコア(1)において、熱交換管(8)内を流れる流体の量が増加した場合には熱交換管(8)が高さ方向に膨張して熱交換コア部(4)が熱交換管(8)の並び方向に膨らむが、この場合にも、引っ張りばね部材(16)がのびることによって熱交換コア部(4)が熱交換管(8)の並び方向に過剰に膨らむことを抑制しつつ、熱交換管(8)やフィン(9)の変形および破損を防止することができる（図６参照）。また、結束バンド(15)の長尺部分(15a)の通風穴(17)の働きにより、空気が熱交換コア部(4)を通過する際の通気抵抗の増大を抑制することが可能になる。
【００３７】
上述したヒータコア(1)は、以下に述べる方法で製造される。
【００３８】
すなわち、熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)を積層状に組み立てた後、補強部材(5)の図４に示す状態の結束バンド(15)を、熱交換管(8)の長手方向と直交するとともに、サイドプレート(11)の切り欠き(14)内に嵌るように、熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)からなる積層体に外側から巻き付ける。
【００３９】
ついで、引っ張りばね部材(16)の一方の２つ脚部(19)を当該両脚部(19)の先端間の間隔が狭まるように弾性変形させた状態で、爪部(19a)を結束バンド(15)の突出部分(15c)の貫通穴(18)内に通した後、両脚部(19)に加わっている力を解除する。すると、両脚部(19)が元の形状に復帰し、両爪部(19a)が、突出部分(15c)における貫通穴(18)よりも上下方向外側部分に係合する。ついで、他方の２つの脚部(19)についても、上記と同様にして貫通穴(18)に通すとともに爪部(19a)を突出部分(15c)における貫通穴(18)よりも上下方向外側部分に係合させる。
【００４０】
このとき、熱交換管(8)とフィン(9)、およびフィン(9)とサイドプレート(11)をろう付するためのろう材やフラックスの影響によって、熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)からなる積層体における熱交換管(8)の並び方向の寸法は、出来上がったヒータコア(1)の熱交換コア部(4)における熱交換管(8)の並び方向の寸法よりも若干大きくなるので、引っ張りばね部材(16)は若干伸張させられ、引っ張りばね部材(16)に引っ張り力が生じている（図６参照）。こうして、補強部材(5)を熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)の積層体に取り付けて、当該積層体の熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)を仮止めする。この際に、引っ張りばね部材(16)の引っ張り力が結束バンド(15)を介して積層体に加わり、熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)が強固に仮止めされる。また、ヘッダタンク(2)(3)を前記積層体に仮止めする。
【００４１】
その後、熱交換管(8)、フィン(9)、サイドプレート(11)およびヘッダタンク(2)(3)からなる仮止め体を炉中に入れて一括ろう付し、ヒータコア(1)を製造する。
【００４２】
熱交換管(8)、フィン(9)、サイドプレート(11)およびヘッダタンク(2)(3)からなる仮止め体の一括ろう付時に、補強部材(5)によって熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)を仮止めすることができるとともに、引っ張りばね部材(16)が伸張および収縮することによって、熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)が熱膨張および熱収縮することにより熱交換管(8)、フィン(9)およびサイドプレート(11)の積層体が熱交換管(8)の並び方向に膨張、収縮することに起因する補強部材(5)による仮止め力の低下を防止することができる。
【００４３】
上述した実施形態は、この発明による熱交換器がヒータコア(1)に適用されているが、これに限定されるものではなく、車両用空調装置のエバポレータやコンデンサ、車両用ラジエータ、車両用オイルクーラなどにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
この発明によるヒータコア(1)は、自動車に搭載される車両用空調装置に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００４５】
(1)：ヒータコア（熱交換器）
(2)(3)：ヘッダタンク
(4)：熱交換コア部
(5)：補強部材
(8)：熱交換管
(9)：フィン
(11)：サイドプレート
(12)：本体部
(13)：突出壁
(14)：切り欠き
(15)：結束バンド
(16)：引っ張りばね部材
(17)：通風穴
(18)：貫通穴
(19)：脚部
(19a)：爪部
【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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