(57)【要約】      （修正有）【課題】インナーフィンの配置の自由度の向上が図られた冷却器、積層冷却器および中間プレートを提供する。【解決手段】冷却器は、外殻プレート１１０と、外殻プレート１１０と対向配置され、外殻プレート１１０と協働して、冷媒１０７が流通可能な冷媒流通空間を規定する外殻プレート１１１と、外殻プレート１１０および外殻プレート１１１の間に配置された中間プレート１１３と、冷媒流通空間内に配置された複数のインナーフィン１１４、１１５、１１６とを含み、中間プレート１１３には、複数のインナーフィン１１４、１１５、１１６を受け入れ可能な穴部１１７が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１外殻プレートと、
前記第１外殻プレートと対向配置され、前記第１外殻プレートと協働して、冷媒が流通可能な冷媒流通空間を規定する第２外殻プレートと、
前記第１外殻プレートおよび前記第２外殻プレートの間に配置された中間プレートと、
前記冷媒流通空間内に配置されたインナーフィンと、
を含み、
前記中間プレートには、前記インナーフィンを受け入れ可能な穴部が形成された、冷却器。
【請求項２】
前記穴部の内周縁部には、前記インナーフィンを支持する爪部が形成された、請求項１に記載の冷却器。
【請求項３】
前記インナーフィンは、積層するように複数設けられ、
前記インナーフィンは、前記穴部内に配置された第１インナーフィンと、前記第１インナーフィンと隣り合うように配置された第２インナーフィンと、前記第１インナーフィンに対して前記第２インナーフィンと反対側に配置された第３インナーフィンとを含み、
前記第２インナーフィンの表裏面には、前記冷媒の流通方向に延びる複数の第１溝部が形成され、
前記第３インナーフィンの表裏面には、前記冷媒の流通方向に延びる複数の第２溝部が形成され、
前記第２溝部の深さは、前記第１溝部の深さよりも深くなるように形成され、
前記第１インナーフィンには、前記第２インナーフィンから離れる退避部が形成された、請求項１または請求項２に記載の冷却器。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された冷却器が間隔をあけて複数配置された、積層冷却器。
【請求項５】
第１外殻プレートと、前記第１外殻プレートと対向配置される第２外殻プレートとの間に配置される中間プレートであって、
前記中間プレートには、インナーフィンを受け入れ可能な穴部が形成された、中間プレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却器、積層冷却器および中間プレートに関し、特に、インバータなどの電気機器を冷却する冷却器および積層冷却器と、これらの冷却器に搭載される中間プレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からインバータなどの電気機器を冷却する冷却器に関して各種提案されている。たとえば、特開２００６−５０１４号公報に記載された積層型冷却器は、電子部品を両面から冷却する。
【０００３】
この積層型冷却器は、扁平形状の複数の冷却管を含み、この冷却管は、電子部品を両面から挟持するように配置される。冷却管は、冷媒流路に冷却媒体を供給する供給ヘッダ部と、各冷媒流路から冷却媒体を排出する排出ヘッダ部とを有する。さらに、冷却管は、一対の外殻プレートと、該一対の外殻プレートの間に配された中間プレートと、該中間プレートと外殻プレートとの間に配された波形状のインナフィンとを有する。
【０００４】
特開２００９−１０５３２５号公報に記載された半導体冷却装置は、第１の外殻プレートと、第２の外殻プレートと、中間プレートとを含み、第１の外殻プレートおよび第２外殻冷却プレートが中間プレートを挟むように配置されている。そして、第１の外殻プレートと中間プレートの外周縁部とがロウ付けされ、第２の外殻プレートと中間プレートの外周縁部とがロウ付けされている。
【０００５】
そして、第１のインナーフィンと中間プレートとの間に第２の冷媒通路が形成され、中間プレートと第２のインナーフィンとの間に第３の冷媒通路が形成される。中間プレートには、透孔が形成されており、第２の冷媒通路と第３の冷媒通路が連通している。
【０００６】
特開２００８−１６６４２３号公報に記載された冷却管は、冷媒通路を構成する一対の外殻プレートと、この一対の外殻プレートの間に配置されて、冷媒流路を厚み方向に複数の流路に分割する中間プレートと、流路に配置される波形状のインナフィンとを含む。
【０００７】
この特開２００８−１６６４２３号公報に記載された冷却管においては、中間プレートと、インナフィンとは、一体成形されている。
【０００８】
特開２００７−１６５６２０号公報に記載された半導体冷却構造は、冷却管を含み、この冷却管は、一対の外殻プレートと、該一対の外殻プレートの間に配置された中間プレートと、中間プレートおよび外殻プレートの間に波形状のインナフィンを含む。
【０００９】
特開２００７−５３３０７号公報に記載された積層型熱交換器は、扁平形状の複数の流路管を含み、この流通管は、一対の外殻プレートと、該一対の外殻プレートの間に配された中間プレートと、該中間プレートと外殻プレートとの間に配された波形状のインナフィンとを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−５０１４号公報
【特許文献２】特開２００９−１０５３２５号公報
【特許文献３】特開２００８−１６６４２３号公報
【特許文献４】特開２００７−１６５６２０号公報
【特許文献５】特開２００７−５３３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特開２００６−５０１４号公報に記載された冷却管においては、中間プレートが外殻プレート間に配置されているため、インナフィンは、中間プレートと外殻プレートとの間に形成されている。このため、インナプレートは、中間プレートの上面または下面に配置せざるを得ず、インナプレートの配置の自由度が低くなっている。
【００１２】
特開２００９−１０５３２５号公報に記載された半導体冷却装置においても、透孔が中間プレートに形成されているものの、第１インナーフィンおよび第２インナーフィンは、中間プレートの上面または下面に配置されている。
【００１３】
特開２００８−１６６４２３号公報に記載された冷却管、特開２００７−１６５６２０号公報に記載された冷却管、および特開２００７−５３３０７号公報に記載された流路管においてもにおいても、中間プレートの上面または下面にインナフィンが配置されている。
【００１４】
このように、一対の外殻プレートの間に中間プレートが配置されているため、インナーフィンを配置することができる領域が制限されている。
【００１５】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、インナーフィンの配置の自由度の向上が図られた冷却器、積層冷却器および中間プレートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る冷却器は、第１外殻プレートと、第１外殻プレートと対向配置され、第１外殻プレートと協働して、冷媒が流通可能な冷媒流通空間を規定する第２外殻プレートと、第１外殻プレートおよび第２外殻プレートの間に配置された中間プレートと、冷媒流通空間内に配置されたインナーフィンとを含む。上記中間プレートには、インナーフィンを受け入れ可能な穴部が形成される。好ましくは、上記穴部の内周縁部には、インナーフィンを支持する爪部が形成される。
【００１７】
好ましくは、上記インナーフィンは、積層するように複数設けられ、インナーフィンは、穴部内に配置された第１インナーフィンと、第１インナーフィンと隣り合うように配置された第２インナーフィンと、第１インナーフィンに対して第２インナーフィンと反対側に配置された第３インナーフィンとを含む。上記第２インナーフィンの表裏面には、冷媒の流通方向に延びる複数の第１溝部が形成され、第３インナーフィンの表裏面には、冷媒の流通方向に延びる複数の第２溝部が形成される。上記第２溝部の深さは、第１溝部の深さよりも深くなるように形成され、第１インナーフィンには、第２インナーフィンから離れる退避部が形成される。本発明に係る積層冷却器は、上記冷却器が間隔をあけて複数配置される。
【００１８】
本発明に係る中間プレートは、第１外殻プレートと、第１外殻プレートと対向配置される第２外殻プレートとの間に配置される中間プレートであって、中間プレートには、インナーフィンを受け入れ可能な穴部が形成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る冷却器、積層冷却器および中間プレートによれば、インナーフィンの配置に関する自由度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る積層冷却器１００と、複数の電子部品１０２とを含む電気ユニットの正面図である。
【図２】冷却器１０１の分解斜視図である。
【図３】外殻プレート１１０の断面図である。
【図４】中間プレート１１３の平面図である。
【図５】爪部１２４および中間プレート１１３の一部を示す斜視図である。
【図６】冷却器１０１の断面図である。
【図７】冷却器１０１の第１変形例を示す断面図である。
【図８】中間プレート１１３の第１変形例を示す平面図である。
【図９】中間プレート１１３の第２変形例を示す平面図である。
【図１０】本実施の形態２に係る冷却器１０１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１から図１０を用いて、本発明に係る冷却器、積層冷却器および中間プレートについて説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る積層冷却器１００と、複数の電子部品１０２とを含む電気ユニットの正面図である。
【００２３】
図１に示すように、電気ユニットは、複数の電子部品１０２と、この電子部品１０２を冷却する積層冷却器１００とを含む。なお、電子部品１０２は、車両に搭載されるインバータやコンバータなどの高圧電子機器などである。積層冷却器１００は、扁平形状の複数の冷却器１０１と、この冷却器１０１同士を接続する供給管１０３および排出管１０４とを含む。
【００２４】
積層冷却器１００には、導入パイプ１０５および導出パイプ１０６が接続されており、導入パイプ１０５から冷媒１０７が積層冷却器１００に供給され、導出パイプ１０６から積層冷却器１００内の冷媒１０７が排出される。そして、冷却器１０１内を冷媒１０７が流通することで、積層冷却器１００は、電子部品１０２の両主表面を冷却する。
【００２５】
図２は、冷却器１０１の分解斜視図であり、図３は、外殻プレート１１０の断面図である。この図２および図３に示すように、冷却器１０１は、外殻プレート１１０と、外殻プレート１１０と対向配置された外殻プレート１１１とを備える。外殻プレート１１０および外殻プレート１１１は、互いに協働して、図３に示す冷媒流通空間１１２を形成する。冷媒１０７は、この冷媒流通空間１１２内を流れる。
【００２６】
冷却器１０１は、外殻プレート１１０と外殻プレート１１１との間に配置された中間プレート１１３と、冷媒流通空間１１２内で積層された複数のインナーフィン１１４，１１５，１１６とを含む。インナーフィン１１４，１１５，１１６は、波形形状に形成されており、各インナーフィン１１４，１１５，１１６の表裏面には溝部が形成されている。
【００２７】
本実施の形態１においては、インナーフィン１１４は、インナーフィン１１５と隣り合うように配置され、インナーフィン１１６は、インナーフィン１１５に対してインナーフィン１１４と反対側に位置するように配置されている。
【００２８】
中間プレート１１３は、板状に形成されている。中間プレート１１３には、インナーフィン１１５を受け入れ可能な穴部１１７が形成されており、この穴部１１７内にインナーフィン１１５が配置されている。
【００２９】
このように、中間プレート１１３にインナーフィンを受け入れ可能な穴部１１７が形成されているため、冷媒流通空間１１２内において、インナーフィンが配置される領域が中間プレート１１３によって区切られることが抑制されている。このため、インナーフィンを配置することができる領域の自由度が高められ、配置することができるインナーフィンの個数についても適宜変更することができる。
【００３０】
なお、この図２および図３に示す例においては、３つのインナーフィンが積層されているが、適宜４つや５つののインナーフィンを積層することができる。
【００３１】
図２において、冷却器１０１は、扁平状に形成されており、冷媒１０７の流通方向に長尺に形成されている。同様に、外殻プレート１１０および外殻プレート１１１も、長尺に形成されている。外殻プレート１１０には、外殻プレート１１０から突出するように形成された外側突出管１２０，１２１が形成されている。外側突出管１２０は、外殻プレート１１０の一方の端部側に形成されており、外側突出管１２１は他端部側に形成されている。
【００３２】
外殻プレート１１１には、外殻プレート１１１から突出するように形成された内側突出管１２２，１２３が形成されている。内側突出管１２２は、外殻プレート１１１一方の端部側に形成されており、内側突出管１２３は、外殻プレート１１１の他端部側に形成されている。
【００３３】
外側突出管１２０と内側突出管１２２とは、冷却器１０１の積層方向に配列しており、外側突出管１２１と内側突出管１２３とは、冷却器１０１の積層方向に配列している。
【００３４】
そして、図３に示すように、外側突出管１２０と、内側突出管１２２とが連結することで、供給管１０３が形成される。なお、内側突出管１２２の一部が外側突出管１２０内に入り込むことで、供給管１０３が形成される。なお、排出管１０４は、外側突出管１２１と内側突出管１２３とが連結することで形成されている。
【００３５】
図４は、中間プレート１１３の平面図である。この図４および図２に示すように、中間プレート１１３は、平板板状に形成されており、冷媒１０７の流通方向に長尺に形成されている。そして、中間プレート１１３の一方の端部側には、供給口１２７が形成され、他方の端部側には排出口１２６が形成されている。
【００３６】
供給口１２７は、中間プレート１１３のうち、外側突出管１２０および内側突出管１２２と対向する部分に形成され、排出口１２６は、中間プレート１１３のうち、外側突出管１２１および内側突出管１２３と対向する部分に形成されている。
【００３７】
中間プレート１１３の両主表面には、ロウ材１４０が塗布される。このロウ材１４０は、中間プレート１１３の外周縁部に沿って形成されている。図２に示すように、外殻プレート１１０の外周縁部には、鍔部１２８が形成されている。同様に、外殻プレート１１１の外周縁部にも、鍔部１２９が形成されている。
【００３８】
そして、中間プレート１１３が外殻プレート１１０および外殻プレート１１１によって挟み込まれると、ロウ材１４０によって、中間プレート１１３と鍔部１２８とが接着し、同様に、中間プレート１１３と鍔部１２９とが接着する。このようにして、外殻プレート１１０、中間プレート１１３および外殻プレート１１１が一体化する。
【００３９】
なお、外殻プレート１１０の内表面および外殻プレート１１１の内表面には、錆止め用の塗料が塗布されている。これにより、外殻プレート１１０および外殻プレート１１１が腐食することが抑制され、冷却器１０１内の冷媒１０７が外部に漏れることが抑制されている。中間プレート１１３に形成された穴部１１７の開口縁部には、複数の爪部１２４および爪部１２５が形成されている。
【００４０】
図５は、爪部１２４および中間プレート１１３の一部を示す斜視図である。この図５に示すように、爪部１２４は、外殻プレート１１０に向けて反り返るように形成されている。なお、爪部１２５は外殻プレート１１１に向けて反り返るように形成されている。この爪部１２４および爪部１２５は、インナーフィン１１５の外周縁部を支持し、インナーフィン１１５が位置ずれすることを抑制する。
【００４１】
図６は、冷却器１０１の断面図である。この図６において、インナーフィン１１４，１１５，１１６は、板状の金属板を波形状に加工することで形成されている。
【００４２】
インナーフィン１１５の表面のうち、インナーフィン１１６と対向する表面には、溝部１３０が形成され、インナーフィン１１４と対向する表面には、溝部１３１が形成されている。インナーフィン１１４の表面のうち、インナーフィン１１５と対向する表面には、溝部１３２が形成されており、外殻プレート１１０と対向する表面には溝部１３３が形成されている。
【００４３】
インナーフィン１１６の表面のうち、インナーフィン１１５と対向する表面には、溝部１３５が形成され、外殻プレート１１１と対向する表面には、溝部１３４が形成されている。各溝部１３０〜１３５は、冷却器１０１の延在方向に向けて延び、各インナーフィン１１４，１１５，１１６の一方の端部から他方の端部に亘って延びている。
【００４４】
ここで、外殻プレート１１０の表面と溝部１３３とによって冷媒１０７が流通可能な流路が形成され、溝部１３２および溝部１３１によって冷媒が流通可能な流路１３７が形成されている。溝部１３０および溝部１３５によって、冷媒１０７が流通可能な流路１３６が形成され、溝部１３４と外殻プレート１１１とによって、冷媒が流通可能な流路が形成される。
【００４５】
インナーフィン１１４とインナーフィン１１６との間に、インナーフィン１１５が配置されることで、インナーフィン１１４とインナーフィン１１６のみが配置された場合よりも、流路１３６および流路１３７を新たに形成することができる。
【００４６】
流路１３６内においては、冷媒が溝部１３０および溝部１３５内を行き来することができ、冷媒の上下方向の乱れが大きくなっている。
【００４７】
同様に、流路１３７内においては、冷媒が溝部１３２および溝部１３１内を行き来することで、冷媒の上下方向の乱れが大きくなっている。このように、冷媒の乱れが大きくなることで、熱吸収効率が上昇する。この結果、図１に示す電子部品１０２を効率よく冷却することができる。
【００４８】
なお、積層するインナーフィンの枚数としては、３枚に限られず、さらに多数の枚数であってもよい。図７は、冷却器１０１の第１変形例を示す断面図である。この図７に示す例においては、４枚のインナーフィンを積層している。
【００４９】
図８は、中間プレート１１３の第１変形例を示す平面図である。この図８に示す例においては、中間プレート１１３には、排出口１２６および供給口１２７の間に、複数の穴部１１７ａ，１１７ｂが形成されている。
【００５０】
そして、各穴部１１７ａ，１１７ｂには、異なるインナーフィン１１５ａ，１１５ｂが配置されている。穴部１１７ａと穴部１１７ｂとの間には梁１４１が形成されており、穴部１１７ａと穴部１１７ｂとがわけ隔てられている。
【００５１】
なお、図８に示す例においては、中間プレート１１３の長手方向に穴部１１７ａと穴部１１７ｂとが配列しているが、穴部１１７ａと穴部１１７ｂとを中間プレート１１３の幅方向に配列するように形成してもよい。
【００５２】
図９は、中間プレート１１３の第２変形例を示す平面図である。この図９に示す例においては、穴部１１７ｃは、排出口１２６および供給口１２７の機能も兼ねるように形成されている。具体的には、中間プレート１１３のうち、供給管１０３と対向する位置から排出管１０４と対向する位置に亘って延びるように形成されている。
【００５３】
そして、穴部１１７ｃの内周縁部には、インナーフィン１１５を位置決めする係止部１４２が複数形成されている。
【００５４】
（実施の形態２）
図１０を用いて、本実施の形態２に係る積層冷却器、冷却器および中間プレートについて説明する。なお、図１０に示す構成のうち、図１から図９に示す構成と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
【００５５】
図１０は、本実施の形態２に係る冷却器１０１の断面図である。この図１０に示すように、冷媒流通空間１１２内には、穴部１１７内に配置されたインナーフィン（第１インナーフィン）１５０と、インナーフィン１５０より外殻プレート１１０側に配置されたインナーフィン（第２インナーフィン）１５２と、インナーフィン１５０より外殻プレート１１１側に配置されたインナーフィン（第３インナーフィン）１５１とが配置されている。
【００５６】
インナーフィン１５１は、インナーフィン１５０に対して、インナーフィン１５２と反対側に配置されている。インナーフィン１５１，１５２は、金属製の板状部材を波形形状に加工することで形成されており、インナーフィン１５１，１５２の表裏面には、複数の溝部１５４，１５３が形成されている。溝部１５４，１５３はインナーフィン１５１，１５２の延在方向（冷媒の流通方向）に延びており、インナーフィン１５１，１５２の両端部に亘って延びている。
【００５７】
インナーフィン１５１に形成された溝部１５４の深さＤ２は、インナーフィン１５２に形成された溝部１５３の深さＤ１よりも深くなるように形成されている。さらに、溝部１５３の数は、溝部１５４の数よりも多く、溝部１５３の溝幅は、溝部１５４の溝幅よりも狭くなっている。
【００５８】
インナーフィン１５０は、中間プレート１１３に形成された穴部１１７に引っ掛けられている。インナーフィン１５０には、インナーフィン１５０の一方の端部から他方の端部に亘って延び、冷媒の流通方向に延びる退避溝１６０が形成されている。
【００５９】
インナーフィン１５０は、中間プレート１１３の穴部１１７に沿って延び、中間プレート１１３に引っ掛けられる鍔部１６３と、この鍔部１６３から垂れ下がる周壁部１６２と、周壁部１６２に連設された底部１６１とを含む。そして、周壁部１６２および底部１６１によって退避溝１６０が形成されている。
【００６０】
底部（退避部）１６１は、インナーフィン１５２から離れるように形成されている。インナーフィン１５１は、底部１６１に配置されている。このため、インナーフィン１５２とインナーフィン１５０との間に形成される流路の流路面積と、インナーフィン１５０とインナーフィン１５１との間に形成される流路の流路面積とは、互いに近似している。
【００６１】
このため、インナーフィン１５０とインナーフィン１５２との間に形成される流路を流れる冷媒の流量および流速と、インナーフィン１５０とインナーフィン１５１との間に形成される流路のを流れる流量および流速とは、近似する。
【００６２】
冷媒の流量および流速が近似または同一のときには、キメの細かい溝部が形成されたインナーフィン１５２の冷却効率の方がインナーフィン１５１の冷却効率よりも高い。
【００６３】
このため、外殻プレート１１０上に配置される電子部品１０２を積極的に冷却することができる。このため、複数の電子部品１０２のうち、重点的に冷却したい電子部品１０２がある場合には、図１０に示す冷却器１０１の外殻プレート１１０上に配置することで、当該電子部品１０２を積極的に冷却することができる。
【００６４】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、数値などは、例示であり、数値および範囲にかぎられない。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、冷却器、積層冷却器および中間プレートに適用することができ、特に、インバータなどの電気機器を冷却する冷却器および積層冷却器と、これらの冷却器に搭載される中間プレートに好適である。
【符号の説明】
【００６６】
１００  積層冷却器、１０１  冷却器、１０２  電子部品、１０３  供給管、１０４  排出管、１０５  導入パイプ、１０６  導出パイプ、１０７  冷媒、１１０  外殻プレート、１１１  外殻プレート、１１２  冷媒流通空間、１１３  中間プレート、１１４，１１５，１１６，１５１，１５２  インナーフィン、１１７，１１７ａ，１１７ｂ  穴部、１２０，１２１  外側突出管、１２２，１２３  内側突出管、１２４，１２５  爪部、１２６  排出口、１２７  供給口、１２８，１２９  鍔部、１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５  溝部、１３６，１３７  流路、１４０  ロウ材、１４１  梁、１４２  係止部、１５３，１５４  溝部、１６０  退避溝、１６１  底部、１６２  周壁部、１６３  鍔部。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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