(57)【要約】【課題】放熱性が良好であり、配索スペースを低減可能であり、配索作業が容易であるワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】扁平な形状を有する導体３が絶縁体４により被覆されて、幅方向断面が扁平状に形成されているフラットケーブル単線２を用い、３本のフラットケーブル単線２、２、２を、保護材５の内部に幅方向に並列に配置し、フラットケーブル単線２、２、２どうしが重ならないように配置してワイヤーハーネス１を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平な形状を有する導体が絶縁体により被覆されて幅方向断面が扁平状に形成されているフラットケーブル単線が、幅方向に複数本並列に配置されて、フラットケーブル単線どうしが重ならないように配置されていることを特徴とするワイヤーハーネス。
【請求項２】
前記フラットケーブル単線が、保護材の内部に収容されていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤーハーネス。
【請求項３】
前記保護材が、複数のフラットケーブル単線を収容するための一つのフラットケーブル収容空間を備え、該一つのケーブル収容空間の内部に複数のフラットケーブル単線が収容されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーハーネス。
【請求項４】
前記保護材が、一つのフラットケーブル単線を収容するための一つのフラットケーブル単線収容空間を複数備え、各フラットケーブル単線収容空間にそれぞれフラットケーブル単線が収容されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーハーネス。
【請求項５】
前記保護材が複数の保護材ユニットが連結されて構成され、前記保護材ユニットは内部に設けられたフラットケーブル収容空間と側面に設けられた連結部材とを備え、前記保護材ユニットのフラットケーブル収容空間にフラットケーブル単線が収容され、前記保護材ユニットの側面の前記連結部により該保護材ユニットどうしが連結されることで、複数のフラットケーブル単線が幅方向に並列されていることを特徴とする請求項２に記載のワイヤーハーネス。
【請求項６】
前記保護材が、ポリプロピレン系樹脂又はポリアミド系樹脂からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項７】
前記フラットケーブル単線と前記保護材との間の空隙に充填剤が充填されていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項８】
前記保護材が、厚み方向に分割された二つの部材を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項９】
前記フラットケーブル単線の外側にシールド層が設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１０】
前記シールド層が、金属編組からなることを特徴とする請求項９記載のワイヤーハーネス。
【請求項１１】
前記保護材がシールド性を備えることを特徴とする請求項２〜１０記載のワイヤーハーネス。
【請求項１２】
前記フラットケーブル単線の端部が前記保護材端末に対し外部に露出していることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１３】
前記フラットケーブル単線の絶縁体が、ポリエチレンテレフタレート樹脂であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１４】
前記フラットケーブル単線の導体が、複数の素線からなる撚り線を並べた集合体又は複数の素線を並べた集合体であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットケーブルを用いたワイヤーハーネスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の電源回路等の比較的大きな電流で使用される配線は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、断面積が１５ｍｍ２以上の導体１０３を絶縁体１０４で被覆してなる比較的太いサイズの丸線１０２（単線）を３本程度組み合わせ、シールド層１０５、外装材１０６等で周囲を覆い、丸線１０２を一纏めにしたワイヤーハーネス１０１が使用されていた。
【０００３】
近年、フラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｌａｔ  Ｃａｂｌｅ：以下、ＦＦＣということもある）が、自動車の配線材として用いられている。ＦＦＣは丸線と比較して表面積が大きいため放熱性が高い。そのため、ＦＦＣは導体サイズを小さくすることが可能である。またＦＦＣは、薄く柔軟性が高いので、配索スペースを低減可能であり、小スペースでの折り曲げが可能であるといった利点がある。
【０００４】
例えば、自動車等の電気配線に用いられるケーブルとして、複数枚のフラットケーブルが積層された積層フラットケーブル等が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１７７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＦＦＣは、表面積が大きいことから放熱性が高くなるという利点がある。しかしながら、上記特許文献１に記載されているようにＦＦＣ同士が完全に積層された構造や、一部重なっている構造では、放熱が妨げられ、導体温度が上昇し易い。そのため、ケーブル同士が積層される構造は、大きな電流が流れる用途には不向きである。
【０００７】
またＦＦＣを積層構造にしない場合であっても、ケーブルが重なって配線された場合には、放熱が妨げられる。そこでＦＦＣを配策する場合、ケーブルが重ならないように配索経路を工夫する必要があり、配索経路が制限されてしまう。また、配索作業のときにケーブルが重ならないように十分注意を払うことは、作業に非常に手間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決しようとするものであり、放熱性が良好であり、配索スペースを低減可能であり、配索作業が容易であるワイヤーハーネスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明のワイヤーハーネスは、扁平な形状を有する導体が絶縁体により被覆されて幅方向断面が扁平状に形成されているフラットケーブル単線が、幅方向に複数本並列に配置されて、フラットケーブル単線どうしが重ならないように配置されていることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のワイヤーハーネスは、扁平な形状を有する導体が絶縁体により被覆されて、幅方向断面が扁平状に形成されているフラットケーブル単線が、幅方向に複数本並列に配置されている構造を採用したことにより、従来の丸線を組み合わせたワイヤーハーネスと比較して、全体が扁平な形状なので、配索スペースを低減することが可能である。
【００１１】
また本発明は、フラットケーブル単線が、幅方向に複数本並列に配置されており、フラットケーブル単線が上下に積層された積層構造ではないので、放熱性が良好である。更にフラットケーブル単線どうしが重ならないように配置されているので、配索作業の際にフラットケーブルの配索ルートが制限されたりすることがなく、またフラットケーブル単線どうしが重なって放熱性が低下して、温度が上昇してしまう虞がなく、フラットケーブル単線からの放熱を良好に行うことができる。
【００１２】
更に本発明は、フラットケーブル単線どうしが重ならないようにすでに配置されているので、ワイヤーハーネスの配索ルートが制限されず、配索作業の際にケーブルどうしが重ならないように注意を払う必要もなく、配索作業が容易であるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明のワイヤーハーネスの一例を示し、（ａ）は幅方向断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図２】図２は図１のワイヤーハーネスの保護材を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）はフラットケーブル単線の態様を示す幅方向断面図である。
【図４】図４は本発明のワイヤーハーネスの他の例を示す幅方向断面図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明のワイヤーハーネスのその他の例を示す幅方向断面図であり、図５（ｂ）は同図（ａ）の保護材を分解した状態を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）は、保護材の他の態様を示す幅方向断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の保護材を用いたワイヤーハーネスを示す幅方向断面図である。
【図７】図７は従来のワイヤーハーネスの一例を示し、（ａ）は幅方向断面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）はΔＴが７０℃となる電流値（飽和値）の決定方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明のワイヤーハーネスの一例を示し、（ａ）は幅方向断面図であり、（ｂ）は平面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明のワイヤーハーネス１は、複数（図１に示す態様では３本）のフラットケーブル単線２、２、２が、幅方向（図１中、左右方向）に隣接して並列に配置されている。ワイヤーハーネス１は、保護材５の内部でフラットケーブル単線２どうしが重ならないように、保護材５の内部に収容されている。
【００１５】
各フラットケーブル単線２、２、２は、同一の構造を有するＦＦＣが用いられる。フラットケーブル単線２は、扁平な形状を有する導体３の周囲が絶縁体４により被覆されて構成されている。フラットケーブル単線２は、幅方向断面が扁平状に形成されている。
【００１６】
図２は図１のワイヤーハーネスの保護材を示す断面図である。保護材５は、図２に示すように、内部にフラットケーブル単線を複数本（３本）並列に配置可能な一つのフラットケーブル収容空間５０を備えている。保護材５は、幅方向断面形状が、扁平な筒状体として形成されている。保護材５のケーブル収容空間５０に、３本のフラットケーブル単線２、２、２が収容されている。
【００１７】
保護材５はフラットケーブル単線２を外部から保護すると共に、複数のフラットケーブル単線２どうしが重ならないように保持する機能を持っている。ワイヤーハーネス１は、保護材５を備えることにより、ハーネスを曲げたりしても形状が保持され、フラットケーブル単線が並列に配列された状態を維持して、重なることによる放熱性の低下を確実に防止することが出来る。
【００１８】
更に図１（a）、（ｂ）に示すワイヤーハーネス１は、フラットケーブル単線２と保護材５との間に、シールド性を付与するためのシールド層６が設けられている。またフラットケーブル単線２、２どうしの間の空隙には、液状樹脂を充填して硬化させた充填剤７が充填されていて、保護材５の内部の空隙が埋められている。ワイヤーハーネス１の内部の空隙に充填剤７が充填されていると、空気層が存在しないので、熱伝導が良くなり放熱性が向上する。
【００１９】
保護材５はコルゲートチューブ等を用いることができる。保護材５の材質としては、フラットケーブル単線２と密着性の良いものが好ましい。保護材５とフラットケーブル単線２の密着性が良好であると、保護材５とフラットケーブル単線２との間に隙間が出来にくいので、熱伝導が良くなって放熱性が向上する。保護材５の材料としては、熱可塑性樹脂等が用いられ、好ましくはポリアミド樹脂やポリプロピレン系樹脂等が挙げられる。保護材５は、上記の熱可塑性樹脂を中空状に押出成形して形成することができる。
【００２０】
図１（ｂ）に示すように、ワイヤーハーネス１の一方の端末１ａ、及びワイヤーハーネス１の他方の端末１ｂは、フラットケーブル単線２、２、２の端部が、保護材５の端末に対して外部に露出するように形成されている。更に外部に露出したワイヤーハーネスの端部は、隣り合うフラットケーブル単線２、２どうしが接合されずに分離した状態である。各フラットケーブル単線２の端部は、それぞれ自由に動くことができる。そのためフラットケーブル単線２の端末に他の端子等を接合する際に、ケーブル末端の皮剥ぎや接合等の作業を行うのが容易であるという利点がある。
【００２１】
一つのフラットケーブル単線２は、一つの導体３を備えている。この一つの導体３は、複数の素線からなる撚り線を幅方向に複数並べた撚り線の集合体、複数の素線を幅方向に並べた素線の集合体、平角導体等のような扁平な形状の単線等を用いることができる。導体３に複数の撚り線や複数の素線を並べた集合体を用いると、導体３に柔軟性を付与することができる。
【００２２】
導体３が柔軟であると、フラットケーブル単線２の柔軟性が向上する。上記したようにフラットケーブル単線２の柔軟性が向上すると、保護材５との密着性も向上し放熱性が良好になる。また、フラットケーブル単線２の柔軟性が向上すると、ワイヤーハーネス１の柔軟性も向上し、ワイヤーハーネス１を配索する際に、曲げやすく、作業が容易となる。またフラットケーブル単線２において導体３が柔軟であると、導体３自身と絶縁体４との密着性も向上する。
【００２３】
図３（ａ）、（ｂ）はフラットケーブル単線の態様を示す幅方向断面図である。フラットケーブル単線２の導体３は、複数の素線や撚り線を並べた集合体として、複数の素線や撚り線を並べたものを上下に重ねた積層体等を用いることができる。図３（ａ）に示すフラットケーブル単線２は、複数の撚り線を幅方向に並べたものを上下に重ねた積層体からなる集合体を導体３として用い、周囲を絶縁体３で被覆してなるものである。図３（ｂ）に示すフラットケーブル単線２は、幅方向断面形状が扁平な形状である平角導体からなる導体３を絶縁体で被覆してなるものである。
【００２４】
導体３は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属を用いることができる。銅、銅合金としては、例えば、無酸素銅、タフピッチ銅、リン青銅などを例示することができる。また導体３は、スズやニッケルなどの金属めっきが施されていても良い。
【００２５】
導体３の大きさは、ワイヤーハーネス１の用途や、フラットケーブル２のサイズ等に応じて適宜選択することができる。
【００２６】
シールド層６は、ワイヤーハーネス１にシールド性を持たせることが可能なものであればよく、例えば金属編組やアルミニウム等の金属薄膜層から構成することができる。金属薄膜層は、保護材の内面にアルミニウムの蒸着や、アルミニウムのフィルムを積層すること等で、形成することができる。
【００２７】
ワイヤーハーネス１にシールド性が付与されていると、高圧電力回路等に利用された場合に、周囲の機器に対する電磁波の影響を防止できる。またシールド層６に金属編組を用いると、金属は熱伝導が良いので放熱性を良くする効果がある。
【００２８】
図４は本発明のワイヤーハーネスの他の例を示す幅方向断面図である。図４に示すワイヤーハーネス１は、保護材５がシールド性を備えていて、別体のシールド層を特に設けていない。このように保護材５にシールド性を持たせると、シールド層が不要になるので部品点数を削減することができる。
【００２９】
保護材５にシールド性を持たせる手段としては、例えば、保護材５にフェライト粉末等の電磁波吸収剤を分散させる方法、保護材の内部に編組を埋設する方法等が挙げられる。保護材中にフェライト粉末を分散させるには、保護材を成形する際に、樹脂にフェライト粉末を添加して押出し成形すればよい。また、保護材を成形する際に金属編組を成形型の内部に配置して樹脂を押出し成形すれば、保護材５と編組が一体化されて、内部に編組が埋設された保護材５が得られる。
【００３０】
充填剤７は、硬化前は液状で、充填後に硬化させるとゴム状になるものが用いられる。充填剤７としては、液状シリコンゴム等を用いることができる。充填剤７は、液状の状態で、フラットケーブル単線２と保護材５との間の空隙に充填し、その後常温或いは加熱等を行い硬化させる。硬化させた後の液状シリコンゴムは、ゴム状となってフラットケーブル単線２と保護材５との間に介在し、フラットケーブル単線２からの発熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００３１】
図１に示すワイヤーハーネス１の製造方法の一例を以下に示す。予めフラットケーブル単線２を公知の手段により製造しておいて、シールド層６を設けた保護材５を準備して、フラットケーブル単線２を保護材５の内部に挿入する。次いで、保護材５とフラットケーブル単線２との間の空隙に液状シリコン樹脂等の充填剤７を充填した後、充填剤７を硬化させることで、フラットケーブル単線２が重ならないように並列に配置した状態で固定されたワイヤーハーネス１が得られる。
【００３２】
本発明のワイヤーハーネス１において、保護材５の形状は上記の態様に限定されず、フラットケーブル単線２を並列に配置した状態を保持することが可能な形状であればよい。図５（ａ）は、本発明のワイヤーハーネスのその他の例を示す幅方向断面図である。図５（ａ）に示すワイヤーハーネス１は、保護材５が、一つのフラットケーブル単線２を収容するためのフラットケーブル収容空間５１、５２、５３が形成された筒状体５ａ、５ｂ、５ｃと、該筒状体５ａと５ｂを幅方向に繋ぐ連結部５４と、前記筒状体５ｂと５ｃを幅方向に繋ぐ連結部５５を有している。保護材５の筒状部５ａ、５ｂ、５ｃのフラットケーブル収容空間５１、５２、５３の内部に、フラットケーブル単線２を収容すると、３本のフラットケーブル単線２が幅方向に配列されて保護材５に保持されたワイヤーハーネス１が得られる。
【００３３】
図５（ｂ）は同図（ａ）の保護材を分解した状態を示す断面図である。図５（ｂ）に示すように、保護材５は幅方向上下に２分割して保護材上部５６と保護材下部５７とを組み合わせて構成することもできる。このように構成されていると、収容空間５１、５２、５３に開口部が形成されるので、例えば、分割されている状態の保護材下部５７の所定の位置にフラットケーブル単線２を配置した後、上から保護材上部５６を載せて保護材下部５７と一体化すれればよい。保護材上部材５６と保護材下部材５７とを一体化するには、外側周囲の所定の箇所を結束部材等で固定する手段や、粘着剤や接着剤で接合する手段を用いることができる。保護材を上下に二分割形成すると、フラットケーブル単線２を収容空間５１、５２、５３の内部に収容するのを容易に行うことができる。
【００３４】
また保護材５は、筒状体５ａ、５ｂ、５ｃを単なる筒状の収容部として形成して、上下に分割形成できないように構成してもよい。この場合、フラットケーブル単線２は、筒状体５ａ、５ｂ、５ｃの一方の端部から、収容部５１、５２、５３にフラットケーブル単線２を挿入すればよい。
【００３５】
図６（ａ）は、保護材の他の態様を示す幅方向断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の保護材を用いたワイヤーハーネスを示す幅方向断面図である。図６（ａ）に示す保護材５は、複数の保護材ユニット１１、１２、１３が連結されて構成され、前記保護材ユニット１１、１２、１３は内部に設けられたフラットケーブル収容空間１１ａ、１２ａ、１３ａと、側面に設けられた連結部材１５、１６、１７、１８とを備えている。
【００３６】
保護材ユニット１１、１２の連結部材１５、１７は、保護材ユニット１２、１３の断面円形の凹溝として形成されている。連結部材１６、１８は前記連結部材１５、１７の凹溝が嵌合する凸条として形成されている。保護材ユニット１１の連結部材１５に保護材ユニット１２の一方の連結部材１６が嵌合し、保護材ユニット１２の他方の連結部材１７に保護材ユニットの連結部材１８が嵌合する。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、同図（ａ）に示す各保護材ユニット１１〜１３の各フラットケーブル収容空間１１ａ〜１３ａに、フラットケーブル単線２、２、２を収容し、保護材ユニットの側面の連結部１５〜１８を用いて、保護材ユニット１１、１２、１３どうしを連結すれば、複数のフラットケーブル単線２が幅方向に並列に配置されて一体化されているワイヤーハーネス１が得られる。
【００３８】
図６（ａ）に示す中央の保護材ユニット１２を複数用いて、連結部材１６と１７が嵌合するように接続して幅方向に複数組連結し、その幅方向両端に保護材ユニット１１、１３を連結することで、４本以上のフラットケーブル単線２を並列に配置したワイヤーハーネス１を形成することも可能である。
【００３９】
本発明ワイヤーハーネスにおいて、フラットケーブル単線２の数は、３本に限定されず、２本でも、４本以上でも、いずれでもよい。上記実施形態に示したワイヤーハーネスのように、フラットケーブル単線２の数が３本であると、三相モータ等のケーブルとして最適に利用できる。
【００４０】
本発明のワイヤーハーネスは、自動車の低圧電源回路や高圧電源回路に好適に用いることができる。
【実施例】
【００４１】
以下、本発明の実施例を示す。
実施例１
表１に示すように電線構造として導体の断面積が１４ｍｍ２である３本のフラットケーブル（ＦＦＣと略記した）を並列に配置したワイヤーハーネスについて、雰囲気温度と耐熱温度の差であるΔＴが７０℃となる電流値を測定した。測定結果を電線構造と合わせて表１に示す。上記電流値の測定方法は以下の通りである。図８（ａ）に示すように、例えばワイヤーハーネスにそれぞれ電流値を８０Ａ、１００Ａ、１２０Ａ通電した場合の、ワイヤーハーネスの温度（Ｔ）の上昇を測定する。時間経過と温度の関係をグラフにプロットし、各電流値の飽和温度（ＴＳ）を求めた。飽和温度（ＴＳ）から雰囲気温度（ＴＲ）を引いた温度をΔＴとした。例えば雰囲気温度（ＴＲ）が８０℃で、飽和温度が１５０℃の場合、ΔＴ＝１５０−８０＝７０℃となる。更に図８（ｂ）に示すようにΔＴと電流値の関係を示すグラフを作成し、ΔＴが７０℃となる電流値を求めた。例えばΔＴが７０℃となる電流値とは、ワイヤーハーネスが雰囲気温度が８０℃で使用された場合に、７０℃温度が上昇する電流値ということになる。この数値が大きいほど、発熱が小さく許容電流値が大きいことを意味する。
【００４２】
比較例１
比較のために実施例１と同じフラットケーブル単線を３本上下に積層した状態(表１参照)でΔＴが７０℃となる電流値を測定した。その結果、実施例１が１２６Ａであるのに対し、比較例１は９８Ａであり、実施例１が高い電流値を示した。
【００４３】
比較例２
表１に示すように、実施例１と同じフラットケーブル単線を３本使用し、フラットケーブル単線の重なる部分を電線幅の１／２ずつとして３本のフラットケーブル単線の一部が重なるようにして、ΔＴが７０℃となる電流値を測定した。その結果、電流値が１０３Ａと比較例１よりも高い数値であったが、実施例１の方が高い電流値を示した。
【００４４】
参考例１
表１に示すように、従来の丸線を３本寄せ集めて構成したワイヤーハーネスについて、ΔＴが７０℃となる電流値を測定した。電流値は実施例１とほぼ同じ１２５Ａであった。尚、参考例１は導体の断面積が２０ｍｍ２と、実施例１の導体の断面積が１４ｍｍ２に比べて大きい。これはＦＦＣを並列に配置した場合、同じ電流値で使用するのであれば、丸線と比べて導体の断面積を小さくすることが可能であることを示している。
【００４５】
実施例２
表１に示すように実施例１のＦＦＣを３本並列に配置したものをシールド層と保護材で覆いワイヤーハーネスを構成した。実施例１と同様にしてΔＴが７０℃となる電流値を測定した。電流値は１０２Ａであった。
【００４６】
参考例２
参考例１の３本の丸線を寄せ集めたものを、その周囲を実施例１と同様のシールド材と保護材で覆いワイヤーハーネスを構成し、ΔＴが７０℃となる電流値を測定した。尚、温度の測定は、表１の電線断面図に示す３箇所で測定し平均値とした。参考例２の電流値は９７Ａであり、実施例２の方が電流値が大きかった。
【００４７】
【表１】
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【符号の説明】
【００４８】
１  ワイヤーハーネス
２  フラットケーブル単線
３  導体
４  絶縁体
５  保護材
６  シールド層
７  充填剤
【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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