(57)【要約】【課題】防水または塵埃処理の作業効率を向上させる。【解決手段】実施形態の車両用制御装置は、冷却ユニットと、冷却対象機器と、筐体と、弾性部材とを持つ。風洞部は、第１と第２の開口部とが形成される。冷却ユニットは、前記風洞部内に形成され、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう媒体により冷却される冷却フィンと、第１および第２の開口部の外周部に形成され、弾性部材を収納する収納部とを有する。冷却対象機器は、前記冷却ユニットの外周側に設けられ、前記冷却フィンと熱交換することで冷却される。筐体は、第３の開口部と第４の開口部とが形成され、第１と第３の開口部、および第２の開口部と第４の開口部の位置を合わせて冷却ユニットを収容する。弾性部材は、第１および第２の開口部の外周部に形成された収納部に収納され、筐体に押圧されることで、冷却ユニットの内部と筐体の内部との間で物質が流通することを阻害する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の開口部と第２の開口部とが形成された風洞部と、前記風洞部内に形成され、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう媒体により冷却される冷却フィンと、前記風洞部の第１の開口部および第２の開口部の外周部に形成され、弾性部材を収納する収納部とを有する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットの外周側に設けられ、前記冷却フィンと熱交換することで冷却される冷却対象機器と、
前記冷却ユニットを収容する筐体であって、第３の開口部と第４の開口部とが形成され、前記第１の開口部と前記第３の開口部、および前記第２の開口部と前記第４の開口部の位置を合わせて前記冷却ユニットを収容する筐体と、
前記第１の開口部および前記第２の開口部の外周部に形成された収納部に収納され、前記筐体に押圧されることで、前記冷却ユニットの内部と前記筐体の内部との間で物質が流通することを阻害する弾性部材と、
を備える車両用制御装置。
【請求項２】
前記収納部には、前記弾性部材を嵌め込む凹部が形成されている、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記筐体には、前記冷却ユニットが前記筐体に収容されたときに、前記第１の開口部および前記第２の開口部の外周部に形成された収納部に収納された弾性部材の一部を押圧する突出部が形成されている、
請求項１または２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記冷却ユニットは、第１の開口部および第２の開口部の外周部に形成された突出部を更に備え、
前記筐体は、前記第３の開口部および第４の開口部の外周部に形成され弾性部材を収納する収納部を更に備え、
前記冷却ユニットと前記筐体とのそれぞれに形成された突出部は、前記冷却ユニットが前記筐体に収容されたときに、他方の収納部に収納された弾性部材の一部を押圧する、
請求項１から３のうち何れか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
第１の開口部と第２の開口部とが形成された風洞部と、前記風洞部内に形成され前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう媒体により冷却される冷却フィンと、前記風洞部の第１の開口部および第２の開口部の外周部に形成された突出部とを有する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットの外周側に設けられ、前記冷却フィンと熱交換することで冷却される冷却対象機器と、
前記冷却ユニットを収容する筐体であって、第３の開口部と第４の開口部とが形成され、前記第１の開口部と前記第３の開口部、および前記第２の開口部と前記第４の開口部の位置を合わせて前記冷却ユニットを収容する筐体と、
前記筐体の第３の開口部と第４の開口部の外周部に形成され、弾性部材を収納する収納部と、
前記第３の開口部および前記第４の開口部の外周部に形成された収納部に収納され、前記冷却ユニットの突出部に押圧されることで、前記冷却ユニットの内部と前記筐体の内部との間で物質が流通することを阻害する弾性部材と、
を備える車両用制御装置。
【請求項６】
前記冷却対象機器は、前記冷却ユニットの上面に設けられる請求項１から５のうち何れか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
第１の開口部と第２の開口部とが形成された風洞部と、前記風洞部内に形成され、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう媒体により冷却される冷却フィンと、前記風洞部の第１の開口部および第２の開口部の外周部に形成され、弾性部材を収納する収納部とを有する冷却ユニットの前記第１の開口部と前記第２の開口部の外周に形成された収納部に弾性部材を収納し、
第３の開口部と第４の開口部とが形成された筐体に、前記弾性部材が収納された前記冷却ユニットを、前記第１の開口部と前記第３の開口部、および前記第２の開口部と前記第４の開口部の位置を合わせるとともに、前記弾性部材が前記筐体に押圧されるように収容する、
車両用制御装置の組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用制御装置、および車両用制御装置の組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の床下又は床上に搭載された箱体に収納された電動送風機と、電動送風機の吐出口側に形成された風洞と、風洞の下側に隣接され、風洞に放熱器が突き出た電気機器が収納される機器室とを備えた車両用制御装置が知られている。電動送風機により風洞内に送り込まれる空気に含まれる水分や塵埃が、機器室内に進入することを防止するためには、風洞の周囲に防水および塵埃用パッキンを取り付ける作業が必要になるが、防水および塵埃用パッキンを取り付ける箇所や部品点数が多いため、作業者の取り付け作業が煩雑になったり、取り付ける場所を間違える可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１１４１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、防水または塵埃処理の作業効率を向上させることができる車両用制御装置、および車両用制御装置の組み立て方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の車両用制御装置は、冷却ユニットと、冷却対象機器と、筐体と、弾性部材とを持つ。風洞部は、第１の開口部と第２の開口部とが形成される。冷却ユニットは、前記風洞部内に形成され、前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かう媒体により冷却される冷却フィンと、前記風洞部の第１の開口部および第２の開口部の外周部に形成され、弾性部材を収納する収納部とを有する。冷却対象機器は、前記冷却ユニットの外周側に設けられ、前記冷却フィンと熱交換することで冷却される。筐体は、前記冷却ユニットを収容する筐体であって、第３の開口部と第４の開口部とが形成され、前記第１の開口部と前記第３の開口部、および前記第２の開口部と前記第４の開口部の位置を合わせて前記冷却ユニットを収容する。弾性部材は、前記第１の開口部および前記第２の開口部の外周部に形成された収納部に収納され、前記筐体に押圧されることで、前記冷却ユニットの内部と前記筐体の内部との間で物質が流通することを阻害する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態の車両用制御装置１０が搭載される鉄道車両１を側面から見た模式図。
【図２】第１の実施形態の冷却ユニット１００の構成を説明するための図。
【図３】冷却ユニット１００を下側から見た図。
【図４】冷却ユニット１００を横側（第１の開口部１０２ａ）から見た図。
【図５】冷却ユニット１００が筐体２００に収容された状態を示す図。
【図６】第２の実施形態の車両用制御装置１０Ａにおける冷却ユニット１００Ａと筐体２００Ａとの接触部分について説明するための図。
【図７】第３の実施形態の車両用制御装置１０Ｂにおける冷却ユニット１００Ｂと筐体２００Ｂとの接触部分について説明するための図。
【図８】筐体２００Ｂに冷却ユニット１００Ｂが収容された状態を示す図。
【図９】第４の実施形態の車両用制御装置１０Ｃにおける冷却ユニット１００Ｃと筐体２００Ｃとの接触部分について説明するための図。
【図１０】筐体２００Ｃに冷却ユニット１００Ｃが固定された状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の車両用制御装置、および車両用制御装置の組み立て方法を、図面を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態の車両用制御装置１０が搭載される鉄道車両１を側面から見た模式図である。車両用制御装置１０は、例えば、鉄道車両１の底部１ａ側に配置される。集電装置２は、架線からの直流電力を車両用制御装置１０に供給する。車両用制御装置１０は、例えば、図示しない電力変換部および制御部と、後述する冷却ユニットとを備える。電力変換部は、例えば、複数の半導体素子と、複数の半導体素子をオンオフ制御するスイッチング回路とを含む。電力変換部には、制御部から走行用モータ３に発生させる牽引トルクを指示するトルク指令値が供給される。電力変換部は、トルク指令値に基づいて半導体素子をオンオフ制御することで、集電装置２から供給された直流電力または交流電力を電動モータ駆動用の交流電力に変換して、走行用モータ３に供給する。これにより、車両用制御装置１０は、走行用モータ３にトルクを発生させ、鉄道車両１を矢印方向（Ｘ方向）に走行させる。また、冷却ユニットは、複数の半導体素子等を冷却する。電力変換部、制御部、および冷却ユニットは、例えば、筐体内に収容される。
【０００９】
図２は、第１の実施形態の冷却ユニット１００の構成を説明するための図である。冷却ユニット１００は、風洞部１０１と冷却フィン１０４とを有し、略直方体状の風洞部１０１内に、冷却フィン１０４が一体に形成されている。冷却ユニット１００は、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導率の良い金属で形成される。風洞部１０１には、第１の開口部１０２ａと、第２の開口部１０２ｂとが形成されている。第１の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂは、それぞれ風洞部１０１の互いに対向する面に形成されている。
【００１０】
冷却フィン１０４は、第１の開口部１０２ａから第２の開口部１０２ｂに向かう媒体により冷却される。媒体とは、例えば空気等の気体である。
【００１１】
また、風洞部１０１の外周側には、半導体素子１２０が取り付けられている。半導体素子１２０は、風洞部１０１の下側の外周面に設けられているが、上側の外周面に設けられてもよい。半導体素子１２０は、「冷却対象機器」の一例である。半導体素子１２０は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子である。
【００１２】
また、風洞部１０１には、第１の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂの外周部に、弾性部材１３０を収納するための収納部１０６が形成されている。収納部１０６は、弾性部材１３０を嵌め込むための凹部である。弾性部材１３０は、例えば、ゴム、樹脂、またはゴムと樹脂との混合物等である。
【００１３】
例えば、弾性部材１３０を収納部１０６の凹部内に嵌め込むことで、弾性部材１３０が収納部１０６に取り付けられる。
【００１４】
弾性部材１３０の嵌め込み方向の高さは、凹部の壁部１０６ａおよび１０６ｂの高さよりも高い。そのため、弾性部材１３０は、弾性部材１３０の高さと、壁部１０６ａおよび１０６ｂの高さとの差分が、収納部１０６の先端から突き出た状態で収納部１０６に収納される。
【００１５】
図３は、冷却ユニット１００を下側から見た図である。収納部１０６に収納された弾性部材１３０は、第１の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂが形成された面において、風洞部１０１よりも突出した状態で固定される。
【００１６】
図４は、冷却ユニット１００を横側（第１の開口部１０２ａ）から見た図である。弾性部材１３０は、環状に形成されており、第１の開口部１０２ａの外周部に沿って取り付けられている。
【００１７】
また、図４に示す冷却フィン１０４は、第１の開口部１０２ａ側から見て格子状に形成されており、第１の開口部１０２ａから第２の開口部１０２ｂに向かう通風路に沿って形成されている。
【００１８】
図５は、冷却ユニット１００が筐体２００に収容された状態を示す図である。筐体２００には、冷却ユニット１００の第1の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂに対応した位置に、第３の開口部２０２ａおよび第４の開口部２０２ｂが形成された側壁２０４ａおよび２０４ｂを有している。
【００１９】
筐体２００は、第１の開口部１０２ａと第３の開口部２０２ａ、および第２の開口部１０２ｂと第４の開口部２０２ｂの位置を合わせて冷却ユニット１００を固定する。これにより、冷却ユニット１００の第１の開口部１０２ａ側と第２の開口部１０２ｂ側の収納部１０６に収納された弾性部材１３０は、筐体２００に押圧されて接触する。
【００２０】
この状態において、電動送風機３００は、例えば、外気を第１の開口部１０２ａを通じて冷却ユニット１００の内部に送り込む。電動送風機３００は、例えば、筐体２００に対して固定されている。
【００２１】
弾性部材１３０の一部は、冷却ユニット１００が筐体２００に収容されると、筐体２００により押圧される。これにより、冷却ユニット１００の内部と筐体２００の内部との間で、気体や液体、塵埃等の物質が流通することを阻害することができる。
【００２２】
例えば、電動送風機３００によって外気が冷却ユニット１００内に送り込まれると、外気に含まれる水分の影響で冷却ユニット１００内に水滴が生じる。その水滴が半導体素子１２０側に漏れると故障の要因になる可能性がある。したがって、弾性部材１３０が押圧された状態で冷却ユニット１００が筐体２００に収容されることで、水滴等による半導体素子１２０の故障を抑制することができる。
【００２３】
また、車両用制御装置１０において、半導体素子１２０は、冷却ユニット１００の上側の面に取り付けられてもよい。半導体素子１２０を冷却ユニット１００の上側の面に取り付けることで、下側の面に取り付けるときよりも水滴による影響を更に低減することができる。
【００２４】
以上説明したように、第１の実施形態の車両用制御装置１０によれば、冷却ユニット１００の開口部１０２ａ、１０２ｂの外周に弾性部材１３０を収納する収納部１０６が形成され、その収納部１０６に弾性部材１３０を取り付けた状態で筐体２００に収納することで、冷却ユニット１００の内部と筐体２００の内部との間で、気体や液体、塵埃等の物質が流通することを阻害することができる。これにより、従来は、半導体素子１２０が収納される空間に水分等が入り込まないように、冷却フィンを覆う通風ダクトを別体として取り付け、通風ダクトの取り付け部の全周について防水処理を行っていたが、第1の実施形態では、冷却ユニット１００を筐体２００に取り付けるだけで、弾性部材１３０が筐体２００に押圧されることで、外気が流れる空間と半導体素子１２０が収納される空間との防水または防塵を実現することができ、作業効率を向上させることができる。
【００２５】
また、第１の実施形態によれば、車両用制御装置１０を組み立てる作業者は、収納部１０６により弾性部材１３０を取り付ける位置を容易に把握することができるため、弾性部材１３０の取り付け位置がずれたり、弾性部材１３０の一部の取り付けを忘れることがない。そのため、作業員による弾性部材１３０の取り付け作業の効率を向上させることができる。
【００２６】
更に、冷却ユニット１００に風洞部１０１、冷却フィン１０４、および収納部１０６が一体形成されているため、冷却フィン１０４の周囲に風洞構成部品や弾性部材収納部品をボルト、リベット等の締結具を使用して組み立てる必要がなくなり、取り付け作業の効率向上、部品点数低減による信頼性向上を図ることができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、車両用制御装置の第２の実施形態について説明する。図６は、第２の実施形態の車両用制御装置１０Ａにおける冷却ユニット１００Ａと筐体２００Ａとの接触部分について説明するための図である。
【００２８】
第２の実施形態では、筐体２００Ａの側壁２０４ｂに、冷却ユニット１００Ａの弾性部材１３０に向かって突出する突出部２０６が形成されている。これにより、冷却ユニット１００が筐体２００内に収容されると、冷却ユニット１００の第１の開口部１０２ａ側と第２の開口部１０２ｂ側の収納部１０６に収納された弾性部材１３０は、筐体２００の突出部２０６に押し込まれ、変形して密閉を保つ。これにより、より確実に防水または防塵を実現することができる。
【００２９】
なお、第２の開口部１０２ｂ（第４の開口部２０２ｂ）側の構成を説明したが、この構成と同様の構成が第１の開口部１０２ａ（第３の開口部２０２ａ）側にも適用される。
【００３０】
第２の実施形態の車両用制御装置１０Ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる他、筐体の突出部２０６を弾性部材１３０に押し込む構成とすることで、より確実に防水または防塵を実現することができる。
【００３１】
（第３の実施形態）
次に、車両用制御装置の第３の実施形態について説明する。図７は、第３の実施形態の車両用制御装置１０Ｂにおける冷却ユニット１００Ｂと筐体２００Ｂとの接触部分について説明するための図である。
【００３２】
第３の実施形態では、第４の開口部２０２ｂの外周部に、弾性部材１３２を収納する収納部２１０が形成されている。収納部２１０は、例えば、凹部である。弾性部材１３２は、凹部内に嵌め込むことで固定される。また、弾性部材１３２には、切欠き部１３２ａが形成されていてもよい。
【００３３】
また、冷却ユニット１００Ｂには、第２の開口部１０２ｂを含む面から筐体２００Ｂ側に突出する突出部１０８が形成されている。
【００３４】
図８は、筐体２００Ｂに冷却ユニット１００Ｂが収容された状態を示す図である。この状態において、突出部１０８は、例えば、冷却ユニット１００Ｂが筐体２００Ｂに収容された状態で、切欠き部１３２ａ内に押し込まれる。これにより、冷却ユニット１００Ｂと、弾性部材１３２との接触する面積が広くなるため、密閉度を高くすることがきる。
【００３５】
また、切欠き部１３２ａがない場合、弾性部材１３２の表面に突出部１０８が押し込まれ、弾性部材１３２が変形して密閉を保つ。また、第１の実施形態と比較すると、突出部１０８を弾性部材１３２に押し込むフランジ構成とすることで、より確実に防水または防塵を実現することができる。
【００３６】
なお、第２の開口部１０２ｂ（第４の開口部２０２ｂ）側の構成を説明したが、この構成と同様の構成が第１の開口部１０２ａ（第３の開口部２０２ａ）側にも適用される。
【００３７】
以上説明したように、第２の実施形態の車両用制御装置１０Ｂによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる他、冷却ユニット１００Ｂと、弾性部材１３２との接触する面積が広くなるため、密閉度を高くすることがきる。また、突出部１０８を弾性部材１３２の切欠き部１３２ａに押し込むフランジ構成とすることで、より確実に防水または防塵を実現することができる。
【００３８】
（第４の実施形態）
次に、車両用制御装置の第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態の車両用制御装置１０Ｃにおける冷却ユニット１００Ｃと筐体２００Ｃとの接触部分について説明するための図である。
【００３９】
第４の実施形態では、冷却ユニット１００Ｃおよび筐体２００Ｃのそれぞれに弾性部材１３０および１３２が取り付けられている。更に、弾性部材１３０および１３２には、切欠き部１３０ａおよび１３２ａが形成されている。また、冷却ユニット１００Ｃおよび筐体２００Ｃのそれぞれには、切欠き部１３０ａにおよび１３２ａに挿入される突出部が設けられる。突出部は、例えば、収納部１０６および２１０の凹部の壁部の一部を、凹部の底面から遠い位置まで延伸することで形成される。
【００４０】
図９の例では、冷却ユニット１００Ｃは、壁部１０６ａおよび１０６ｂのうち、壁部１０６ａが突出部として弾性部材１３０よりも突出するように形成される。また、筐体２００Ｃは、壁部２１０ａおよび２１０ｂのうち、壁部２１０ｂが突出部として弾性部材１３２よりも突出するように形成される。
【００４１】
図１０は、筐体２００Ｃに冷却ユニット１００Ｃが固定された状態を示す図である。この状態において、冷却ユニット１００Ｃの突出部の突出部分は、切欠き部１３２ａ内に押し込まれる。また、筐体２００Ｃの突出部の突出部分は、切欠き部１３０ａ内に押し込まれる。これにより、弾性部材１３０および１３２がそれぞれ押圧されて接触するとともに、切欠き部１３０ａおよび１３２ａと壁部１０６ａおよび２１０ｂとが接触することで、冷却ユニット１００Ｃ側と筐体２００Ｃ側との接触する面積が広くなるため、密閉度を高くすることがきる。
【００４２】
また、切欠き部１３０ａがない場合、弾性部材１３０の表面に壁部２１０ｂの突出部分が押し込まれ、弾性部材１３０が変形して密閉を保つ。切欠き部１３２ａがない場合、弾性部材１３２の表面に壁部１０６ｂの突出部分が押し込まれ、弾性部材１３２が変形して密閉を保つ。これにより、第１および第２の実施形態と比較すると、突出部を弾性部材１３０および１３２のそれぞれの切欠き部１３０ａおよび１３２ａに押し込むダブルフランジ構成とすることで、より確実に防水または防塵を実現することができる。
【００４３】
なお、第２の開口部１０２ｂ（第４の開口部２０２ｂ）側の構成を説明したが、この構成と同様の構成が第１の開口部１０２ａ（第３の開口部２０２ａ）側にも適用される。また、第４の実施形態では、突出部部分または切欠き部１３０ａ、１３２ａの一方または双方を省略してもよい。
【００４４】
以上説明したように、第４の実施形態の車両用制御装置１０Ｃによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するほか、突出部分と切欠き部のペアを二つ持つことで、冷却ユニット１００Ｃ側と筐体２００Ｃ側との接触する面積が広くなるため、密閉度を高くすることがきる。
【００４５】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、車両用制御装置１０は、第１の開口部１０２ａと第２の開口部１０２ｂとが形成された風洞部１０１と、風洞部１０１内に形成され、第１の開口部１０２ａから第２の開口部１０２ｂに向かう媒体により冷却される冷却フィン１０４と、風洞部１０１の第１の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂの外周部に形成され、弾性部材１３０を収納する収納部１０６とを有する冷却ユニット１００と、前記冷却ユニット１００の外周側に設けられ、冷却フィン１０４と熱交換することで冷却される半導体素子１２０と、冷却ユニット１００を収容する筐体２００であって、第３の開口部２０２ａと第４の開口部２０２ｂとが形成され、第１の開口部１０２ａと第３の開口部２０２ａ、および第２の開口部１０２ｂと第４の開口部２０２ｂの位置を合わせて冷却ユニット１００を収容する筐体２００と、第１の開口部１０２ａおよび第２の開口部１０２ｂの外周部に形成された収納部１０６に収納され、筐体２００に押圧されることで、冷却ユニット１００の内部と筐体２００の内部との間で物質が流通することを阻害する弾性部材１３０とを持つことにより、防水または塵埃処理の作業効率を向上させることができる。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１０…車両用制御装置、１００…冷却ユニット、１０１…風洞部、１０２ａ…第１の開口部、１０２ｂ…第２の開口部、１０４…冷却フィン、１０６、２１０…収納部、１０８、２０６…突出部、１２０…半導体素子、１３０、１３２…弾性部材、１３０ａ、１３２ａ…切欠き部、２００…筐体、２０２ａ…第３の開口部、２０２ｂ…第４の開口部、２０４…側壁
【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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【図１０】
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