(57)【要約】【課題】屋外に設置され、精密な機器を有して冷却が必要な箱体構造物において、充分な冷却能力を有する構造の冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】冷却装置Ａは、箱型の筐体１内部に、内気送風機４の内気吸込口２を発熱体収納箱Ｂの内側に向けて配置し、また、外気送風機１２の外気吸込口９を外側に向けて配置し、その中間に熱交換素子５を配置する構造とする。外気吸込口９は、筐体１の開口１０と、外気送風機１２の吸込口１３と、その開口１０と吸込口１３との間に設けられる連結部材１１ａとで構成され、前記開口の中心を前記送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させることで、冷却能力の高い冷却装置が得られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に発熱体収納箱の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を有し、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、外気風路と内気風路の交点に配され外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子を設け、前記筐体の背面には外気を取り込む開口と、この開口と前記外気送風機の吸込口とを連結する連結部材を設け、前記開口の中心は前記送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させたことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記連結部材上部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記傾斜面は、下端部が外気送風機の吸込口の上面に接することを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記連結部材下部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かって傾斜面を有することを特徴とする請求項１〜３に記載の冷却装置。
【請求項５】
冷却装置が収納される発熱体収納箱のカバー前面にはルーバーが配され、前記連結部材の下部に設けた前記傾斜面は前記ルーバーと平行であることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記連結部材は、前記開口の円周から外気送風機の吸込口の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項７】
冷却装置の底面から側面にかけて、傾斜を有するガイド板を両側に設けたことを特徴とする請求項１から６いずれかひとつに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記ガイド板の形状を、冷却装置の底面と両側面に対して正接する円弧形状としたことを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
外気送風機と箱体底面との間に配置された排水用のドレンパンに排出口を設け、この排出口は、外気送風機の回転軸と直交する面に沿い、かつ、外気送風機の回転方向に排出するように経路を設けたことを特徴とする請求項７または８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれかひとつに記載の冷却装置を搭載した発熱体収納装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外に設置される箱体構造物内に設置される冷却装置と、その冷却能力向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話の基地局は、箱型の構造物（箱体）で覆われ、その内部には通信回路を搭載した制御基板などが納められている。その回路には、数十アンペア以上の電流が流れることから、ある点では発熱体とも表現される。つまり、冷却をすることがその動作を安定化させるためには極めて重要なものとなる。
【０００３】
近年、電子部品の高性能化と制御基板に対する電子部品の高密度化が進み、制御基板からの発熱量は飛躍的に増加している。これに伴い、携帯電話の基地局内（箱内）の温度は上昇する傾向にあり、制御基板上にある電子部品の動作保証、製品寿命に大きな影響を与えている。このため、箱内を冷却するために用いられる冷却装置については、その冷却能力の向上が求められている。
【０００４】
以下、その従来の冷却装置について説明する。図１２に示すように、冷却装置は筐体１０１の内部に、内気送風機１０２と同じ中心軸を持つ内気吸込口１０３より発熱体収納箱の空気を取り込んで戻す内気風路１０４と、外気送風機１０５と同じ中心軸を持つ外気吸込口１０６より外気を取り込み、また外部に排出する外気風路１０７を有し、両風路の交点に配され内気と外気の顕熱を交換する熱交換器１０８を備え、発熱体収納箱のカバーに設置する形態で、発熱体収納箱を冷却している。
【特許文献１】特開２０００−１６１８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような発熱体収納箱は、設置スペースを小さくすることが望まれ、かつ、電子部品の高密度実装化により小型化が進んでいる。その扉に設置される冷却装置は、扉の大きさによって外形寸法を制約されるため、送風機の大型化による冷却能力の向上は難しく、送風機の大きさを維持したままで冷却能力を向上させることが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、発熱体収納箱内に対して、充分な冷却作用を有する構造の冷却装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷却装置は上記目的を達成するために、筐体の前面には、発熱体収納箱の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、背面には、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を有し、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、外気風路と内気風路の交点に配され外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子を設け、前記筐体の背面には外気を取り込む開口と、この開口と前記外気送風機の吸込口とを連結する連結部材を設け、前記開口の中心は前記送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させたものである。
【０００８】
この手段により、限られた外気送風機設置空間の下端に設置された外気送風機の吸込口の回転中心軸に対し、外気を取込む筐体の開口中心を上方に偏心して拡大することによって、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を拡大した冷却装置が得られる。
【０００９】
また、他の手段は、前記連結部材上部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を設けたものである。
【００１０】
この手段により、前記開口上面から外気送風機の吸込口上部の平面までを直線の斜面で連通させ、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することで、急収縮圧力損失を低減する冷却装置が得られる。
【００１１】
また、他の手段は、前記傾斜面の下端部が外気送風機の吸込口の上面に接することを特徴とするものである。
【００１２】
この手段により、前記開口上面から外気送風機の吸込口の円弧に接する面までを傾斜で連通させることで、外気送風機の吸込口から流入する空気を整流させ、開口部圧力損失を低減する冷却装置が得られる。
【００１３】
また、他の手段は、前記連結部材下部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かって傾斜面を設けたものである。
【００１４】
この手段により、前記開口下面から外気送風機の吸込口下部の平面までを直線の斜面で連通させ、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することで、急収縮圧力損失を低減する冷却装置が得られる。
【００１５】
また、他の手段は、発熱体収納箱のカバーに配されたルーバーに対し、前記傾斜面が前記ルーバーと平行であることを特徴とするものである。
【００１６】
この手段により、前記カバーから取り込まれる空気の流れを変えることなく外気送風機に送り込むことが可能となり、開口部圧力損失を低減する冷却装置が得られる。
【００１７】
また、他の手段は、前記連結部材が前記開口の円周から外気送風機の吸込口の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を形成することを特徴とするものである。
【００１８】
この手段により、前記開口の円周から外気送風機の吸込口の円周までを斜円錐状のしぼりによって連通させることが可能となり、開口部圧力損失を大幅に低減する冷却装置が得られる。
【００１９】
また、他の手段は、冷却装置の底面から側面にかけて、傾斜を有するガイド板を両側に設けたものである。
【００２０】
この手段により、ガイド板を外気送風機の両側面に設けることで冷却装置の内壁の隅で起こる空気の乱れを抑制し、整流作用を高める冷却装置が得られる。
【００２１】
また、他の手段は、前記ガイド板の形状を、冷却装置の底面と両側面に対して正接する円弧形状としたものである。
【００２２】
この手段により、円弧状のガイド板を外気送風機の両側面に設けることで、外気送風機の最下点で最大となる圧力をガイド板の円弧に沿って徐々に開放することが可能となり、高い昇圧効果が得られる。
【００２３】
また、他の手段は、外気送風機と箱体底面との間に配置された排水用のドレンパンに排出口を設け、この排出口は、外気送風機の回転軸と直交する面に沿い、かつ、外気送風機の回転方向に排出するように経路を設けたものである。
【００２４】
この手段により、送風機の回転方向と風圧を利用することで、排水性の高い冷却装置が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、限られた外気送風機設置空間において、外気送風機の吸込口の回転中心軸に対し、外気を取込む筐体の開口中心を上方に偏心させ、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を拡大したことにより、冷却能力の高い冷却装置を提供できる。
【００２６】
また、前記開口の上面から外気送風機の吸込口上部の平面までを直線の斜面で連通させ、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することにより、急収縮圧力損失を低減し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００２７】
また、前記開口上面から外気送風機の吸込口の円弧に接する面までを傾斜で連通させることで、外気送風機の吸込口から流入する空気を整流させ、開口部圧力損失を低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００２８】
また、前記開口下面から外気送風機の吸込口下部の平面までを直線の斜面で連通させ、その平面から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することで急収縮圧力損失を低減し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００２９】
また、前記ルーバーの傾斜と連結部材下部に配される傾斜を平行とすることで、前記カバーから取り込まれる空気の流れを変えることなく外気送風機に送り込むことが可能となり、開口部圧力損失を低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００３０】
また、前記開口の円周から外気送風機の吸込口の円周までを斜円錐状のしぼりによって連通させることで、開口部圧力損失を最大限に低減しつつ風量を向上させた冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００３１】
また、ガイド板を外気送風機の設置される筐体下部の両側面に設けることで、筐体の内壁の隅で起こる空気の乱れを抑制できるために風量及び整流作用が向上し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００３２】
また、円弧状のガイド板を外気送風機の設置される筐体下部の両側面に設けることで、外気送風機の最下点で最大となる圧力をガイド板の円弧に沿って徐々に開放する昇圧効果が得られるため風量が向上し、冷却能力の高い冷却装置が得られる。
【００３３】
また、外気送風機の回転によって生じる風圧とその向きを利用することで、傾斜した排水孔から筐体の内部に侵入した雨水や粉塵を勢い良く噴出させることが可能となり、高い排水性を持つ冷却装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の請求項１に記載の冷却装置は、筐体内に発熱体収納箱の空気を取込み、また発熱体収納箱内に戻し循環させる内気風路と、外気を取込み、また外気に排出する外気風路を有し、外気風路の空気を搬送する外気送風機と、内気風路の空気を搬送する内気送風機と、外気風路と内気風路の交点に配され外気と内気の顕熱を交換する熱交換素子を設け、前記筐体には外気を取り込む開口と、この開口と前記外気送風機の吸込口とを連結する連結部材を設け、前記開口の中心は前記送風機の吸込口の中心よりも上方に偏心させたものであり、発熱体収納箱のカバーと冷却装置との限られた極小空間から外気を取り込むための有効容積を拡大することができるという作用を有する。
【００３５】
また、請求項２に記載の冷却装置は、前記連結部材上部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かう傾斜面を設けたものであり、前記開口の上面から外気送風機の吸込口上部の平面までを直線の斜面で連通させることで、ゆるやかな流入経路を確保することができ、急収縮圧力損失を低減するという作用を有する。
【００３６】
また、請求項３に記載の冷却装置は、前記傾斜面の下端部が外気送風機の吸込口の上面に接したものであり、外気送風機の吸込口から流入する空気を整流させ、開口部圧力損失を低減するという作用を有する。
【００３７】
また、請求項４に記載の冷却装置は、前記連結部材下部に、前記開口から外気送風機の吸込口に向かって傾斜面を設けたものであり、その開口から円弧状の吸込口に向かってゆるやかな流入経路を確保することで、急収縮圧力損失を低減するという作用を有する。
【００３８】
また、請求項５に記載の冷却装置は、前記傾斜面を発熱体収納箱のカバーに配されたルーバーに対して平行としたものであり、前記カバーから取り込まれる空気の流れを変えることなく外気送風機に送り込むことが可能となり、開口部圧力損失を低減するという作用を有する。
【００３９】
また、請求項６に記載の冷却装置は、前記連結部材が前記開口の円周から外気送風機の吸込口の円周に向かって斜円錐状のしぼり面を有したものであり、そのしぼりによって全周を段差なく連通させることで開口部圧力損失を大幅に低減するという作用を有する。
【００４０】
また、請求項７に記載の冷却装置は、冷却装置の底面から側面にかけて傾斜を有するガイド板を外気送風機の設置される筐体下部の両側に設けたものであり、冷却装置の内壁の隅で起こる空気の乱れを抑制して整流させるという作用を有する。
【００４１】
また、請求項８に記載の冷却装置は、前記ガイド板の形状を冷却装置の底面と両側面に対して正接する円弧形状としたものであり、外気送風機の最下点で最大となる圧力をガイド板の円弧に沿って徐々に開放することで、高い昇圧効果が得られるという作用を有する。
【００４２】
また、請求項９に記載の冷却装置は、外気送風機と箱体底面との間に配置された排水用のドレンパンに排出口を設け、この排出口は、外気送風機の回転軸と直交する面に沿い、かつ、外気送風機の回転方向に排出するように経路を設けた排水孔ものであり、送風機の回転によって生じる風圧とその向きを利用することで、高い排水性が得られるという作用を有する。
【００４３】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１〜１１を参照しながら説明する。
【００４４】
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置Ａの設置図であり、図２は本発明の実施の形態１における冷却装置Ａの室内側外観図および構成図であり、図３は本発明の実施の形態１における冷却装置Ａの室外側外観図であり、冷却装置Ａを水平方向に設置した状態を示したものである。
【００４５】
冷却装置Ａは発熱体収納箱Ｂの開閉式のカバーＣに取り付けられ、「扉一体型」に装着されている。
【００４６】
以下、冷却装置Ａの内部構成について説明する。
【００４７】
冷却装置Ａは図１〜３に示すように、箱型の筐体１内部に、内気送風機４の内気吸込口２を発熱体収納箱Ｂの内側に向けて配置し、また、外気送風機１２の外気吸込口９を外側に向けて配置し、その中間に熱交換素子５を配置する構造となっている。ここで、前面に配置される内気吸込口２はパネル８上部の四角形状の開口であり、背面に設置される外気吸込口９は、筐体１の開口１０と、外気送風機１２の吸込口１３と、その開口１０と吸込口１３との間に設けられる連結部材１１ａとで構成される。外気送風機１２の吸込口１３には、オリフィス３が設けられている。また、開口１０の中心は外気送風機１２の吸込口１３の中心よりも上方に偏心して設置されている。
【００４８】
発熱体収納箱Ｂ内の空気（以下、これを内気と称する）は内気吸込口２より内気送風機４に取込まれた後、熱交換素子５を通過し、内気吹出口６を介して、また発熱体収納箱Ｂ内に戻る循環される内気風路７を形成している。
【００４９】
一方、外気は、発熱体収納箱ＢのカバーＣに設置されているルーバー１６を介して、外気吸込口９より外気送風機１２に取込まれた後、熱交換素子５を通過し、外気吹出口１４を介して、外気に排出する外気風路１５を形成している。内気送風機４、外気送風機１２は遠心型の送風機を用いている。
【００５０】
熱交換素子５は略直方体であり、その内部は多枚数の伝熱板を積層したもので、外気と内気の顕熱を交換する独立した風路を交互に形成しており、内気風路７と外気風路１５の交点に配置されている。
【００５１】
以下、外気送風機１２周辺の詳細な構成について図３〜５を用いて説明する。
【００５２】
外気送風機１２の持つ吸込口１３とオリフィス３の開口部は同心円であり、オリフィス３は外気送風機１２の吸込口１３の前面に嵌め合うように設置される。オリフィス３と一体化した外気送風機１２は、筐体１の有する開口１０から外気を吸込むように取り付けられる。さらに、筐体１の開口１０と外気送風機１２に配したオリフィス３との間には、両者を連通させる円筒状の連結部材１１ａを配置して密着させる。
【００５３】
扉一体型の冷却装置Ａでは、箱の寸法に制約があり、筐体１の外形寸法を維持しつつ冷却能力を向上させるためには、熱交換素子を介して熱交換される処理風量を増加することが必要となり、外気を吸込む筐体の開口１０を大きくすることが望まれる。しかし、外気送風機１２は熱交換素子５との距離に制約があるため筐体１の下端に配置されており、そのまま開口１０を拡大すると、筐体１の最下部に開口が位置することとなり、筐体１の剛性が低下するという問題が生じる。そこで、筐体下端部に配置された外気送風機１２の回転中心軸に対して、筐体１の開口１０の中心軸を上方に偏心させて開口面積を拡大する構造を取り、外気を取り込める有効容積を最大限に確保したことで、外気の流入量の増加によって冷却能力の向上をはかることができる。
【００５４】
以下、連結部材１１ａについて、図５〜９を用いてさらに詳細に説明する。
【００５５】
図５に示すように、連結部材１１ａの上部には筐体の開口１０から外気送風機１２の吸込口に向かって直線の上部傾斜面１７ａを設ける。この構成によれば、筐体の開口１０から流入される空気をゆるやかに流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の上部における急収縮圧力損失を低減することができる。
【００５６】
あるいは、図６に示すように、連結部材１１ｂの上部には筐体の開口１０から外気送風機１２の吸込口１３の円弧に接する直線の上部傾斜面１７ｂを設けても良い。この構成によれば、筐体の開口１０から流入する空気を整流させる効果があり、かつ外気吸込口９の上部における開口部圧力損失及び急収縮圧力損失を低減し、風量の向上をはかることができる。
【００５７】
また、図７に示すように、連結部材１１ｃの下部には筐体の開口１０から外気送風機１２の吸込み口に向かって直線の下部傾斜面１７ｃを設ける。この構成により、筐体の開口１０から流入される空気をゆるやかに流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の下部における急収縮圧力損失を低減することができる。
【００５８】
あるいは、図８に示すように、連結部材１１ｄの下部には発熱体収納箱ＢのカバーＣが有するルーバー１６に対して平行な下部傾斜面１７ｄを設けても良い。この構成により、カバーＣから流入される外気の流れをルーバー１６の傾斜に沿ったまま流入させる経路が確保でき、外気吸込口９の下部における開口部圧力損失を低減することができる。
【００５９】
また、図９に示すように、連結部材１１ｅには、筐体の開口１０の円周から外気送風機１２の吸込口の円周までを斜円錐状のしぼりによって連通させた傾斜面１７ｅを設ける。この構成により、筐体の開口１０からの吸込面を段差なく連通させることができ、開口部圧力損失を大幅に低減させることができる。
【００６０】
次に、外気送風機付近に配されたガイド板およびドレンパンの構造とその効果について、図１０、１１を用いて説明する。
【００６１】
図１０に示すように、筐体１の底面から側面に向かった傾斜を有するガイド板１９ａを両側面に設置する。この構成によれば、回転方向２１に回転する送風機において、内壁のコーナー部２０で生じる乱流渦の発生を低減させ、整流方向２２のように整流作用を高めて熱交換素子５に流入させることが可能となり、風量の向上をはかることができる。
【００６２】
また、図１１に示すように、ガイド板１９ｂの形状は筐体１の底面から側面に向かって正接する円弧形状でも良い。この構成によれば、外気送風機１２の回転方向２１によって生まれる流れをガイド板１９ｂの円弧部分に沿わせることによって、整流作用を高めることができる。また、外気送風機１２が筐体の下端付近に配されていることでドレンパン１８とのクリアランスが狭くなっており、外気送風機１２の最下点で圧力は最大となる。そこで、両側面のガイド板１９ｂによって圧力状態を徐々に開放できる構成とすることで矢印２４に表す高い昇圧効果が生まれ、風量の向上をはかることができる。
【００６３】
また、筐体１の底面と外気送風機１２との間にはドレンパン１８が設けられ、その中央付近には、排水孔２３を設ける。排水孔２３から排水される経路は、外気送風機の回転軸と直交する面に沿って設けられ、かつ、外気送風機１２の回転方向に排出するように設けられている。すなわち、外気送風機１２から吹き出される空気は、外気送風機１２の回転方向に沿って渦巻状に拡がっていくのであるが、排水孔２３の排水経路は、この吹き出される空気の方向に沿って設けられることになる。したがって、この構成によれば、ガイド板１９ｂの傾斜によって整流された外気送風機１２の回転方向とその風圧により、スムーズな排水経路が確保され、排水作用の促進を促すことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明にかかる冷却装置は、小型で冷却能力の高いものであるので、空気調和装置にも利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における発熱体収納箱冷却装置の設置図
【図２】同実施の形態１における発熱体収納箱冷却装置の室内側外観図及び構造図
【図３】同実施の形態１における発熱体収納箱冷却装置の室外側外観図
【図４】同実施の形態１における外気送風機の偏心を示す図
【図５】同実施の形態１における連結部材１１ａの構造及び設置概略図
【図６】同実施の形態１における連結部材１１ｂの構造及び設置概略図
【図７】同実施の形態１における連結部材１１ｃの構造及び設置概略図
【図８】同実施の形態１におけるカバー及び連結部材１１ｄの構造及び設置概略図
【図９】同実施の形態１における連結部材１１ｅの構造及び外気送風機の斜視図
【図１０】同実施の形態１におけるガイド板１９ａの設置概略図
【図１１】同実施の形態１におけるガイド板１９ｂ及びドレンパンの設置概略図
【図１２】従来の発熱体収納箱冷却装置の概略図
【符号の説明】
【００６６】
Ａ      冷却装置
Ｂ      発熱体収納箱
Ｃ      カバー
１      筐体
２      内気吸込口
３      オリフィス
４      内気送風機
５      熱交換素子
６      内気吹出口
７      内気風路
８      パネル
９      外気吸込口
１０    開口
１１ａ  連結部材
１１ｂ  連結部材
１１ｃ  連結部材
１１ｄ  連結部材
１１ｅ  連結部材
１２    外気送風機
１３    吸込口
１４    外気吹出口
１５    外気風路
１６    ルーバー
１７ａ  上部傾斜面
１７ｂ  上部傾斜面
１７ｃ  下部傾斜面
１７ｄ  下部傾斜面
１７ｅ  傾斜面
１８    ドレンパン
１９ａ  ガイド板
１９ｂ  ガイド板
２０    コーナー部
２１    回転方向
２２    整流方向
２３    排水孔
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010238875.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2010238875.tif 000013
【図１２】
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