(57)【要約】【課題】コイル導体の浮遊容量に起因するディファレンシャルモードでの挿入損失が低減でき、且つコモンモードノイズを広帯域で低減できるコモンモードフィルタを実現することを目的とする。【解決手段】非磁性体からなる基板７の両面に第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を設け、前記基板７の両面の外周部にスペーサ１１を設け、前記第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の少なくとも一部に空間部８を設け、前記スペーサ１１を介して前記基板７の両面に磁性体層１を設けたコモンモードフィルタであって、前記第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を前記基板７を介してほぼ平行且つ対向して配置するとともに第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の一部が空間部に表出した構成とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体からなる基板の両面にそれぞれ第一のコイル導体と第二のコイル導体を設け、この第一のコイル導体と第二のコイル導体を設けた前記基板の両面の外周部にスペーサを設け、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体の少なくとも一部に空間部を設け、前記スペーサを介して前記基板の両面に磁性体層を設けたコモンモードフィルタであって、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体を前記基板を介してほぼ平行且つ対向して配置するとともに第一のコイル導体と第二のコイル導体の一部が空間部に表出したコモンモードフィルタ。
【請求項２】
基板の一部に貫通孔を設け、この貫通孔の内部に磁性体を設けて磁性体層と一体化した請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３】
空間部を真空とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項４】
空間部を不活性ガス雰囲気とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項５】
磁性体層と第一および第二のコイル導体を非接触とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項６】
磁性体と第一および第二のコイル導体を非接触とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項７】
第一のコイル導体と第二のコイル導体のコイルパターンを対向するように配置するとともに巻軸を同じとした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項８】
第一のコイル導体と第二のコイル導体の断面形状を矩形状とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項９】
基板の誘電率を１０以下とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１０】
磁性体層をフェライトまたは樹脂フェライトとした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１１】
磁性体をフェライトまたは樹脂フェライトとした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１２】
基板を樹脂とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１３】
樹脂を熱可塑性樹脂とした請求項１２に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１４】
スペーサを非磁性体とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１５】
スペーサを樹脂とした請求項１に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１６】
樹脂を熱可塑性樹脂とした請求項１５に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１７】
非磁性体からなる基板の両面に溝部を設け、この基板の両面に設けた溝部の内部にそれぞれ第一のコイル導体と第二のコイル導体を設け、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体の少なくとも一部に空間部を設け、前記基板の両面に磁性体層を設けたコモンモードフィルタであって、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体をほぼ並行に配置するとともに第一のコイル導体と第二のコイル導体の一部が溝部の空間部に表出したコモンモードフィルタ。
【請求項１８】
基板の一部に貫通孔を設け、この貫通孔の内部に磁性体を設けて磁性体層と一体化した請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項１９】
空間部を真空とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２０】
空間部を不活性ガス雰囲気とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２１】
磁性体層と第一および第二のコイル導体を非接触とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２２】
磁性体と第一および第二のコイル導体を非接触とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２３】
第一のコイル導体と第二のコイル導体のコイルパターンを対向するように配置するとともに巻軸を同じとした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２４】
第一のコイル導体と第二のコイル導体の断面形状を矩形状とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２５】
基板の誘電率を１０以下とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２６】
磁性体層をフェライトまたは樹脂フェライトとした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２７】
磁性体をフェライトまたは樹脂フェライトとした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２８】
基板を樹脂とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項２９】
樹脂を熱可塑性樹脂とした請求項２８に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３０】
スペーサを非磁性体とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３１】
スペーサを樹脂とした請求項１７に記載のコモンモードフィルタ。
【請求項３２】
樹脂を熱可塑性樹脂とした請求項３１に記載のコモンモードフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種デジタル機器、情報通信端末等の電子機器に用いられるコモンモードフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のコモンモードフィルタは、一つのフェライトコアに２つのコイルが巻かれた構造をしている。このコイルに電流を流すと磁束が発生し、この磁束が電流に作用することによりディファレンシャルモードは通過させるが、コモンモードは通過を阻止する特性を有するものであり、必要な信号（ディファレンシャルモード）には影響を与えず、コモンモードノイズだけを除去するのがコモンモードフィルタである。図９は従来のコモンモードフィルタの断面構造図の一例である。
【０００３】
図９に示すコモンモードフィルタの構造は磁性体からなる基板１００の上に絶縁層１０２とコイルパターン１０５，１０７とを交互に積層し、絶縁層１０２のコイルパターン１０５，１０７に囲まれた中央部及び前記コイルパターン１０５，１０７の外周領域の絶縁層１０２を除去し、最上層の絶縁層１０２の上に磁性粉を含有した樹脂１１２を設けるとともに前記絶縁層１０２を除去した部分にも磁性粉を含有した樹脂１１２を埋め込み、前記最上層の絶縁層１０２の上に設けた磁性粉を含有した樹脂１１２の平坦面に接着層１２０を介して第２の磁性基板１３０を接着した構成としている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２６０００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、コイルパターン１０５とコイルパターン１０７のコイル内に発生する浮遊容量とコイル間に発生する浮遊容量のために高い周波数帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失が大きくなり、伝送される信号波形に悪影響を与えていた。また、挿入損失低減のためにコイル導体まわりの誘電率を低く抑えるとコモンモードノイズを広帯域で抑制することができないという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、コイル導体内とコイル導体間の浮遊容量に起因する高周波帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失が低減でき、且つ、コモンモードノイズを広帯域で低減できるコモンモードフィルタを実現することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、基板の両面に第一のコイル導体と第二のコイル導体を設け、この基板の両面の外周部にスペーサを設け、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体の少なくとも一部に空間部を設け、前記スペーサを介して前記基板の両面に磁性体層を設けたコモンモードフィルタであって、前記第一のコイル導体と第二のコイル導体を前記基板を介してほぼ平行且つ対向して配置するとともに第一のコイル導体と第二のコイル導体の一部が空間部に表出した構成とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコモンモードフィルタは、コイル導体の一部を空間部に表出させることにより浮遊容量を低減することができることにより高周波帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失が低減できるとともに、コイル導体まわりが誘電率の異なる非磁性体で囲まれていることによりコモンモードノイズを広帯域で低減できるコモンモードフィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるコモンモードフィルタについて、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態１におけるコモンモードフィルタの外観斜視図であり、図２は図１の分解斜視図である。また図３は図１のＡ−Ａ部での断面図である。
【００１０】
図１〜図３において、樹脂基板などの非磁性体からなる基板７の両面に渦巻状の第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を設けており、この第一のコイル導体２と第二のコイル導体３は基板７を介して対向配置して設けるとともにその巻軸を同じとなるように形成している。
【００１１】
この第一のコイル導体２と第二のコイル導体３は銅、銀などの高導電率を有する金属材料が望ましく、Ｒｄｃを低く設計することがフィルタ特性の挿入損失特性の観点から重要である。
【００１２】
また、基板７の誘電率はより高周波帯域で使用するためには１０以下の低誘電率であることが望ましく、セラミック材料などを用いるときは８以下のガラスセラミック材料などを用いることができ、樹脂材料などを用いるときには５以下の樹脂材料がより好ましい。
【００１３】
また、この基板７の厚みは機械的強度と第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の磁気結合度の観点から決定することができるが、基板７の厚みは薄いことが望ましい。このようなコイル配置とすることにより、差動伝送において優れたフィルタ特性を示すコモンモードフィルタを実現することができる。更にこの基板７は引出電極５，６を形成していることから積層構造にすることが好ましく、図２に示すようにシート７ａ，７ｂ，７ｃを積層することによって基板７を形成している。更に、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の外周部にある一端は引出電極５を介して外部端子電極１３と電気的に導通している。また、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の芯部にあるもうひとつの一端は導電体からなるスルホール電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを介して別の外部端子電極１４と電気的に導通する引出電極６に接続している。
【００１４】
次に、このような基板７の両面の外周部に非磁性体からなるスペーサ１１を形成している。このスペーサ１１は生産性の観点から樹脂材料などを用いて射出成型することによって容易に任意の形状を有するスペーサ１１を実現することができる。また、このスペーサ１１は非磁性体であることが望ましく、湿度などの影響を受けないことから気密性を有していることがより好ましい。このスペーサ１１にはセラミック材料を用いることも可能である。
【００１５】
そして、このスペーサ１１は第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の上部に空間部８を設けるために形成しているものであり、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３のコイル内の浮遊容量とコイル間に発生する浮遊容量を低減することができるので、高周波帯域において優れた挿入損失特性を有するコモンモードフィルタを実現することができる。
【００１６】
また、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の断面形状は矩形状とすることにより空間部８に表出するコイル導体２，３の浮遊容量値を精度良く制御することとコイル間の磁気結合を高めることができる。
【００１７】
なお、スペーサ１１は基板７の両面に空間部８を対称形で設けることが望ましい。
【００１８】
次に、前記基板７の両面に設けたスペーサ１１を介して軟磁性体からなる所定の厚みを有する磁性体層１を基板７の両面に設けることによって本発明のコモンモードフィルタを構成している。この磁性体層１はフェライトまたは樹脂フェライトなどを用いることができ、１ＧＨｚ以上に用いるコモンモードフィルタとしてはＮｉＺｎフェライト、六方晶フェライトなどを主成分とするフェライトまたは樹脂フェライトを用いることが望ましい。
【００１９】
このように、前記基板７の両面に磁性体層１を設けることによって、同じ磁気結合を実現するために磁性体層１を設けていないコモンモードフィルタに対して第一のコイル導体２と第二のコイル導体３のターン数を低減することができ、小型のコモンモードフィルタを実現するとともに特性の優れたコモンモードフィルタを実現することができる。
【００２０】
このような構成を有するコモンモードフィルタは高周波帯域におけるディファレンシャルモードでの挿入損失が低減でき、且つコモンモードノイズを広帯域で低減できるという優れた特性を有することができる。
【００２１】
更に、平面コイルを形成していることから部品の低背化とアレイ化が容易に実現できるコモンモードフィルタを実現するという効果も有している。
【００２２】
また、磁性体層１と第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を非接触とすることにより高周波帯域で適用できるコモンモードフィルタとすることができる。
【００２３】
そして、前記基板７はフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等の有機高分子材料を用いることが誘電率および生産性の観点から好ましい。
【００２４】
なお、ガラスセラミック材料などからなるセラミック基板を信頼性の観点から用いることもできる。
【００２５】
また、空間部８は通常の状態であれば空気が充填されることになるが、空間部８を減圧あるいは真空にすることが誘電率の観点からより望ましい。更に、空気に代えてアルゴン、窒素等の不活性ガスを充填することも信頼性の観点から望ましい。
【００２６】
また、前記空間部８は、磁性体層１と基板７に形成された第一のコイル導体２と第二のコイル導体３およびスルホール電極４および引出電極５，６およびスペーサ１１を空気中、不活性ガス中あるいは真空中で貼り合わせることによって空間部８の内部に所定の雰囲気を実現することができる。更に、スペーサ１１の上にガス封入孔などを設けた樹脂層を形成し、その封入孔から所望の雰囲気を実現するための気体を注入した後、封入孔を封止することで実現することができる。
【００２７】
また、前記第一のコイル導体２と第二のコイル導体３は、銀や銅等の導電材料を非磁性体である基板７の上に渦巻状にめっき法により形成したり、予め形成しておいた金属膜をエッチングする方法で形成することができる。このとき、基板７の表面は絶縁性を有していることが必要である。
【００２８】
次に、本発明の実施の形態１におけるコモンモードフィルタの製造方法について説明する。
【００２９】
図２に示すように、積層することによって基板７を構成する例えばエポキシフィルタなどからなるシート７ａ，７ｂ，７ｃの所定箇所にレーザ加工、パンチング加工等で孔あけ加工し、この孔に導電性樹脂あるいはめっき電極などの電極材料を充填してスルホール電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを形成する。
【００３０】
次に、このスルホール電極２１ａが形成されたシート７ａの上面に渦巻状の第一のコイル導体２と引出電極５を形成し、スルホール電極２１ｃが形成されたシート７ｃの下面にもほぼ同様の特性を有する第二のコイル導体３を形成する。この第一のコイル導体２と第二のコイル導体３の形成は転写工法やめっき工法等により形成することができる。また、２つのコイル導体２，３に挟持されるシート７ｂには転写工法やめっき工法等で引出電極６を形成する。なお、渦巻状の第一のコイル導体２と第二のコイル導体３、引出電極５，６およびスルホール電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃの形成方法は別途用意したベース基材に所定パターン形状の導電体をめっきによって形成し、その後、この導電体を各シート７ａ，７ｂ，７ｃに転写することにより形成しても良いし、銅、銀などの金属粒子や合金粒子とエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料と複合化した導電ペーストによって印刷形成しても良い。
【００３１】
その後、これらのシート７ａ，７ｂ，７ｃを積層圧着することによってコイル導体２とコイル導体３を形成した基板７を作製することができる。
【００３２】
次に、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を形成した基板７の外周部にスペーサ１１を形成する。このスペーサ１１は基板７と接合の容易な樹脂材料で構成することにより容易に一体化することができる。例えば、熱可塑性樹脂を用いることにより圧接しながら加熱することによって接着剤などを用いずに容易に接合することができる。
【００３３】
なお、スペーサ１１は印刷によっても形成することができる。
【００３４】
次に、基板７と、スペーサ１１を介して軟磁気特性を有するシート状のＮｉＺｎフェライトを用いて磁性体層１を接着剤等を用いて接合したり、熱プレス工法などによって積層することによって図１〜図３に示したコモンモードフィルタを作製することができる。また、この磁性体層１はＦｅ2Ｏ3をベースとしたフェライト等のセラミック磁性材料あるいは樹脂中に磁性粉を分散した樹脂フェライト等でシート状に形成して用いることができる。
【００３５】
最後に、銀、銅などの電極材料を用いて外部端子電極１３，１４を形成した後、その表面にめっき法などによってＮｉめっき層を形成し、このニッケルめっき層の表面に錫、はんだ等の電極層を形成することで実装性に優れたチップ型のコモンモードフィルタを作製することができる。
【００３６】
以上のような構成を有し、チップの形状が１．２ｍｍ×１．０ｍｍ、高さが０．８ｍｍのコモンモードフィルタを作製した（実施例）。このとき、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３はいずれも銀電極を用いて４．５ターンの渦巻コイルを形成し、巻軸が同じ方向になるように対向させて配置形成しており、そのときの特性は、インダクタンス値が０．２５μＨ（１ＭＨｚ）、１ＭＨｚにおける導体抵抗値が０．５６Ω、１００ＭＨｚにおけるコモンインピーダンスが９０〜１００Ωであった。
【００３７】
一方、比較例としてセラミック基板からなる基板の内部にほぼ実施例とほぼ同じ特性を有する二つのコイル導体を内蔵する積層構造で形成し、この基板の両面にフェライト板を接合したコモンモードフィルタを作製した。
【００３８】
このような構成のコモンモードフィルタ（実施例および比較例）のフィルタ特性を図４に示す。
【００３９】
図４の特性結果から分かるように、本実施の形態１における実施例のコモンモードフィルタのフィルタ特性はディファレンシャルモードでの挿入損失を高周波領域で大幅に低減でき、且つコモンモードノイズを広帯域で低減できる特性（例えば、−２０ｄＢにおける帯域幅）を示していることが分かる。
【００４０】
また、このコモンモードフィルタは平面コイルで第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を形成していることから、高さが０．５ｍｍの低背型のコモンモードフィルタも作製することができることを確認している。
【００４１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるコモンモードフィルタについて、図面を参照しながら説明する。図５は本発明の実施の形態２におけるコモンモードフィルタの断面図であり、図６はその分解斜視図である。
【００４２】
図５および図６において、実施の形態１と大きく異なっている点は、基板７の両面に形成されるコイル導体パターン２，３に沿って凹状に溝部１５を形成し、この溝部１５の底面部に第一のコイル導体２と第二のコイル導体３を溝部１５の底面に形成した構成としていることである。図６に示すように、基板７を形成するシート７ａの上面にはコイルパターンに沿うように溝部１５を形成し、この溝部１５の底面部に第一のコイル導体２を形成する。更に、シート７ｃの下面にも同じように溝部１５（図示せず）を形成しており、この溝部１５の底面部には第二のコイル導体３を形成している。
【００４３】
このような構成とすることにより、コイル導体２，３の周囲に空間部８を形成することが可能となり、浮遊容量を低減したり、制御したりすることができ、少なくともコイル導体２，３の上面だけに空間部８を設けることによってその効果を発揮することができる。更に、この溝部１５の内壁に接触しないようにコイル導体２，３を形成することによってより低い浮遊容量のコイル導体２，３を形成することができる。
【００４４】
このように、コイル導体パターン２，３と溝部１５の間に空間部８を形成し、基板７と磁性体層１を直接接合することができる構成とすることによって、コモンモードフィルタの部品強度を大きくすることができる。更に、機械的強度に優れたアレイ部品を実現することができる。
【００４５】
このような構成のコモンモードフィルタはディファレンシャルモードでの挿入損失を低減し、コモンモードノイズを広帯域で低減することができる。
【００４６】
更に、このような構成とすることにより部品点数が少なくなることから量産工程における歩留まりの向上を実現できるという効果も有している。
【００４７】
また、図５に示すように引出電極６にも溝部１５を設けて空間部８を形成することによって浮遊容量の低減効果を更に高めることができる。
【００４８】
次に、図７は本発明の実施の形態２における別の例のコイル導体２，３の断面拡大図であり、基板７の表面に溝部１５を形成し、更にこの溝部１５の底面部にコイル導体２，３の電極幅よりも小さな溝部１６を形成しておき、この溝部１５，１６に沿ってコイル導体２，３を溝部１６を覆うように形成したものであり、コイル導体２，３の基板７と接する面に空間部１７を更に形成したものである。
【００４９】
このような構成とすることにより、更にコイル導体２，３の浮遊容量を低減することができるものである。
【００５０】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３におけるコモンモードフィルタについて、図面を参照しながら説明する。図８は本発明の実施の形態３におけるコモンモードフィルタの断面図である。
【００５１】
特に、図８において実施の形態１と大きく異なっている点は、コイル導体２，３の芯部に軟磁気特性を有する磁性体１８を設けたことである。この磁性体１８にはフェライトあるいは磁性粉を混合した樹脂フェライトを充填することにより磁性体層１と一体化することができる。このような構成とすることにより、大幅に第一のコイル導体２と第二のコイル導体３との磁気結合を上げることができ、コモンモード成分のインピーダンスを更に大きくすることができるコモンモードフィルタを実現することができる。このとき、若干磁気結合度合いは低下するが、薄い接着層を介して接合しても良い。
【００５２】
このような構成とすることにより、図３で説明したコモンモードフィルタに比較して、更にコイル導体２，３のターン数を低減することができる。従って、更に小型のコモンモードフィルタを実現するとともに、第一のコイル導体２と第二のコイル導体３のコイル内の浮遊容量とコイル間の浮遊容量を更に低減することができることから、コモンモードフィルタのディファレンシャルモードでの挿入損失を更に低減し、且つコモンモードノイズを更に広帯域で低減することができる。そして、更に小型の平面コイルを形成できることから部品の小型化とアレイ化が容易なコモンモードフィルタを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上のように、本発明にかかるコモンモードフィルタは、コイル内の浮遊容量とコイル間の浮遊容量を小さくすることができるのでディファレンシャルモードでの挿入損失を低減し、且つコイル導体の周囲が異なる誘電率を有する非磁性体で囲まれていることからコモンモードノイズを広帯域で低減できるコモンモードフィルタが実現でき、各種電子機器に使用されるノイズ対策用部品として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるコモンモードフィルタの外観斜視図
【図２】同分解斜視図
【図３】同図１のＡ−Ａ部における断面図
【図４】同電気特性を示す特性図
【図５】本発明の実施の形態２におけるコモンモードフィルタの断面図
【図６】同分解斜視図
【図７】同別の例のコイル導体の拡大断面図
【図８】本発明の実施の形態３におけるコモンモードフィルタの断面図
【図９】従来のコモンモードフィルタの断面図
【符号の説明】
【００５５】
１  磁性体層
２  第一のコイル導体
３  第二のコイル導体
５，６  引出電極
７  基板
７ａ，７ｂ，７ｃ  シート
８，１７  空間部
１１  スペーサ
１３，１４  外部端子電極
１５，１６  溝部
１８  磁性体
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  スルホール電極
【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】
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