(57)【要約】ファンによる流体の流通路に配置される逆流防止装置及びそれを備えた電子装置。逆流防止装置はフレームと、フレームの中心のまわりに配置された複数の支持軸と、複数の支持軸にそれぞれに支持された複数の旋回可能な板部材とを備える。複数の板部材はほぼ一平面内に位置する第１の位置（逆流防止位置）と、立ち上がった第２の位置（通常作動位置）との間で動くことができる。支持軸及び板部材はほぼ同心円状又は放射状に配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンによる流体の流通路に配置される逆流防止装置であって、フレームと、該フレームの中心のまわりに配置され且つ該フレームに取りつけられた複数の支持軸と、該支持軸に支持された複数の旋回可能な板部材とを備えた逆流防止装置。
【請求項２】
前記フレームは、中央部分と、該中央部分のまわりに該中央部分から間隔をあけて位置する周辺部分と、該中央部分と該周辺部分との間に位置する連結部分とからなることを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
【請求項３】
前記支持軸は２つの連結部分に取りつけられることを特徴とする請求項２に記載の逆流防止装置。
【請求項４】
前記支持軸は該フレームの中心から放射方向に延びる線に対してほぼ垂直に延びることを特徴とする請求項３に記載の逆流防止装置。
【請求項５】
前記板部材はほぼ同心円状に配置されることを特徴とする請求項４に記載の逆流防止装置。
【請求項６】
前記支持軸は前記中央部分と前記周辺部分に放射状に取りつけられることを特徴とする請求項２に記載の逆流防止装置。
【請求項７】
前記板部材は放射状に配置されることを特徴とする請求項６に記載の逆流防止装置。
【請求項８】
前記板部材は前記支持軸によって分割される第１の板部分と第２の板部分とを有し、前記板部材の重心は該第１の板部分にあることを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
【請求項９】
前記板部材は前記第２の板部分に錘を有することを特徴とする請求項８に記載の逆流防止装置。
【請求項１０】
前記板部材は前記第１の板部分で湾曲していることを特徴とする請求項８に記載の逆流防止装置。
【請求項１１】
前記板部材はファンによって生成される空気の流れの方向に凸に湾曲していることを特徴とする請求項１０に記載の逆流防止装置。
【請求項１２】
前記板部材は前記フレームに当接するストッパ部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
【請求項１３】
前記複数の板部材はほぼ一平面内に位置する第１の位置と、軸流ファンとは反対側に立ち上がった第２の位置との間で動くことができることを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
【請求項１４】
前記板部材を第１の位置に向かって付勢する弾性部材を備えることを特徴とする請求項１３に記載の逆流防止装置。
【請求項１５】
電子部品を含む電子装置筐体と、ファンと、該ファンによる流体の流通路に配置された請求項１から１４のいずれかに記載の逆流防止装置とを備えることを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はファンユニットの吸気口側または排気口側に配置される逆流防止装置及びそのような逆流防止装置を備えた電子装置に関する。
背景技術
近年の電子装置は、電気／電子部品と、これらの電気／電子部品を冷却するために複数の軸流ファンを含む。例えば２つの軸流ファンは互いに横に並んで共通のダクトに配置される。この場合、１つの軸流ファンが故障等により停止すると、その軸流ファンが冷却風を送風できなくなるばかりでなく、他の軸流ファンから吐出された冷却風が停止した軸流ファンに逆流し、全体の冷却能力が大きく低下する。そのために、軸流ファンの流体出口側に逆流防止装置を設け、１つの軸流ファンが停止しても、他の軸流ファンから吐出された冷却風が停止した軸流ファンに逆流しないようにする提案がなされている。
例えば、特開昭５０−９５８０２号公報は、軸流ファンと、軸流ファンの流体出口側に配置されたプラスチックシートからなる逆流防止板とからなるファンユニットを開示している。逆流防止板の一部がファンユニットに固定され、逆流防止板の残りの部分は弾性的に変形可能である。軸流ファンの作動時に、逆流防止板は軸流ファンの発生する空気の流れを受けて弾性的に変形し、よって軸流ファンと逆流防止板との間に流路が形成される。軸流ファンが停止したときに、逆流防止板は軸流ファンの発生する空気の流れがなくなることにより軸流ファンを覆う位置に戻るようになっている。従って、軸流ファンを逆流しようとする空気の流れは逆流防止板によって阻止される。
この従来技術に開示された逆流防止板の場合には、軸流ファンの作動時に逆流防止板が軸流ファンの発生する空気の流れの中でバタバタとはためき、騒音を発生するという問題がある。
特開平９−１２６１９１号公報は、軸流ファンの羽根がファン本来の作用と逆流防止作用とを有するように構成された軸流ファンの構造を開示している。軸流ファンの羽根は、ヒンジ部により軸流ファンの回転軸に可動に取りつけられる。軸流ファンの作動時には、軸流ファンの羽根は、通常の概略スパイラル状の羽根の位置へ動く。軸流ファンの停止時には、軸流ファンの羽根は、回転軸に対して概略垂直な位置へ動き、軸流ファンの流路を閉じるようになっている。この従来技術に開示された軸流ファンの羽根は、実際に作るのが難しく、作った場合には、騒音やコストの問題が発生する。
特開平１１−２２６９８号公報は、軸流ファンと、ルーバー状の板部材を含む逆流防止装置とを備えたファン装置を開示している。この場合、全てのルーバー状の板部材が互いに平行に配置され、軸流ファンに対して一定の斜め方向に開口する流路を形成するので、軸流ファンが発生する空気の流れが一方向に偏向した流れになり、ファン性能の低下や騒音の増大などの問題がある。
発明の開示
本発明の目的はファンの作動時にはファンの発生する空気の流れを阻害することなく、かつ、ファンの停止時にはファンへの逆流を確実に防止することのできる逆流防止装置及び電子装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明による逆流防止装置は、ファンによる流体の流通路に配置される逆流防止装置であって、フレームと、該フレームの中心のまわりに配置され且つ該フレームに取りつけられた複数の支持軸と、該複数の支持軸にそれぞれに支持された複数の旋回可能な板部材とを備えたことを特徴とする。
この構成において、ファンの作動時には、逆流防止装置の板部材はファンの発生する空気の流れを受けて支持軸のまわりで旋回し、ファンの発生する空気の流れを許容する。複数の支持軸がフレームの中心のまわりに種々の角度で配置され、逆流防止装置の板部材はファンの発生する空気の流れを阻害することがない。ファンの停止時には、逆流防止装置の板部材はファンの発生する空気の流れがなくなることにより支持軸のまわりで旋回し、ファンへ向かう流体の逆流を阻止する。
好ましくは、前記フレームは、中央部分と、該中央部分のまわりに該中央部分から間隔をあけて位置する周辺部分と、該中央部分と該周辺部分との間に位置する連結部分とからなる。
好ましい１つの態様においては、前記支持軸は２つの連結部分に取りつけられる。この場合、好ましくは、前記支持軸は該フレームの中心から放射方向に延びる線に対してほぼ垂直に延びる。さらに、前記板部材はほぼ同心円状に配置される。
好ましいもう１つの態様においては、前記支持軸は前記中央部分と前記周辺部分に放射状に取りつけられる。この場合、好ましくは、前記板部材は放射状に配置される。
好ましくは、前記板部材は前記支持軸によって分割される第１の板部分と第２の板部分とを有し、前記板部材の重心は該第１の板部分にある。前記板部材は前記第２の板部分に錘を有する。前記板部材は前記第１の板部分で湾曲している。前記板部材は軸流ファンによって生成される冷却空気の流れの方向に凸に湾曲している。前記板部材は前記フレームに当接するストッパ部材を含む。前記板部材はほぼ一平面内に位置する第１の位置と、ファンとは反対側に立ち上がった第２の位置との間で動くことができる。前記板部材を第１の位置に向かって付勢する弾性部材を備える。
さらに、本発明は、電子部品を含む電子装置筐体と、ファンと、該ファンによる流体の流通路に配置された上記に記載の逆流防止装置とを備えることを特徴とする電子装置を提供する。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明に係わる軸流ファン及び逆流防止装置を有する電子装置を示す略斜視図である。電子装置１０はケーシング１２を有し、電気／電子部品１４がケーシング１２内に収容されている。ケーシング１２の一方の側（図１では上側）に、２つのファンユニット１６が互いに横に並べて配置されている。２つのファンユニット１６は図示しないダクトに一緒に配置される。矢印Ａはファンユニット１６によって生成されるケーシング１２を通る冷却空気の流れを示す。破線の矢印Ｂは一方のファンユニット１６のファンが停止したときに他方のファンユニット１６のファンへ向かう冷却空気の逆流を示す。本発明においては、この逆流を防止するために、逆流防止装置が設けられる。
図２は本発明の第１実施例の軸流ファン及び逆流防止装置を含む図１のファンユニット１６を示す略側面図である。ファンユニット１６は、軸流ファン１８と、軸流ファン１８の流体出口側に配置される逆流防止装置２０とを有する。軸流ファン１８は、ファンケース２２と、ファンケース２２の中央部に固定されたモータ２４と、モータ２４の回転子に結合された羽根２６とを有する。
図３は図２の軸流ファン１８が停止したときの逆流防止装置２０を示す斜視図である。図４は図２の軸流ファン１８が作動しているときの逆流防止装置２０を示す斜視図である。
図２から図４において、逆流防止装置２０は、フレーム２８と、フレーム２８の中心のまわりに配置され且つフレーム２８に取りつけられた複数の支持軸３０と、支持軸３０にそれぞれ支持された複数の旋回可能な板部材３２とを備える。図３においては、全ての板部材３２はほぼ一平面内に位置する第１の位置（逆流防止位置）にある。図４においては、全ての板部材３２は軸流ファン１８とは反対側に立ち上がった第２の位置（通常作動位置）にある。板部材３２は比較的に剛性の高い材料、例えば金属で作られる。
この構成において、軸流ファン１８の作動時には、逆流防止装置２０の板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れを受けて支持軸３０のまわりで旋回し、軸流ファン１８の発生する空気の流れを許容する（図４）。複数の支持軸３０がフレーム２８の中心のまわりに種々の角度で配置され、逆流防止装置２０の板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れを阻害することがない。軸流ファン１８の停止時には、軸流ファン１８の発生する空気の流れがなくなり、逆流防止装置２０の板部材３２は自重により支持軸３２のまわりで旋回し、軸流ファン１８へ向かう流体の逆流を阻止する（図３）。
より詳細には、フレーム２８は、中央部分２８Ａと、中央部分２８Ａのまわりに中央部分２８Ａから間隔をあけて位置する周辺部分２８Ｂと、中央部分２８Ａと周辺部分２８Ｂとの間に位置する連結部分２８Ｃとからなる。周辺羽根部材２８Ｄが周辺部分２８Ｂに取りつけられている。中央部分２８Ａは軸流ファン１８のモータ２４の上方に位置し、周辺部分２８Ｂは軸流ファン１８のファンケース２２の上方に位置する。従って、フレーム２８は軸流ファン１８の発生する空気の流れを阻害することはない。
隣接する２つの連結部分２８Ｃはほぼ扇形の空間を形成する。支持軸３０は隣接する２つの連結部分２８Ｃに取りつけられる。この場合、支持軸３０はフレーム２８の中心から放射方向に延びる線（扇形の２辺の中線）に対してほぼ垂直（概略円周方向）に延びる。実施例においては、２つの板部材３２が上記扇形の空間に配置され、全ての板部材３２はほぼ同心円状に配置される。
軸流ファン１８の発生する空気の流れは、軸流ファン１８のファンケース２２の軸線方向の成分と、半径方向外方向の成分と、円周方向の成分との組み合わせである。図４に示されるように、逆流防止装置２０の板部材３２がほぼ同心円状に配置され、軸流ファン１８とは反対側に立ち上がった状態では、板部材３２はファンケース２２の軸線方向の成分と円周方向の成分との組み合わせからなる流体の流れの方向とほぼ平行に配置されていることになり、板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れをほとんど阻害することはない。また、板部材３２は軸流ファンの発生する空気の流れの中でバタバタとはためき、騒音を発生することもない。また、逆流防止装置２０は確実に製造することができる。
図５から図８は逆流防止装置２０の板部材３２の例を示す図である。図５においては、板部材３２は平坦な板で作られる。支持軸３０は板部材３２の中心よりも偏った位置に取りつけられる。すなわち、板部材３２は支持軸３０によって分割される第１の板部分３２Ａと第２の板部分３２Ｂとを有し、板部材３２の重心Ｇは第１の板部分３２Ａにある。板部材３２が一定の幅を有する板からなる場合には、第１の板部分３２Ａの長さは第２の板部分３２Ｂの長さよりも大きい。
板部材３２は、軸流ファン１８によって生成される冷却空気の流れＡによって、支持軸３０のまわりで矢印Ｃで示されるように旋回する。面積の大きい第１の部分３２Ａが垂直方向で上を向く。支持軸３０を板部材３２の中心よりも偏った位置に取りつけることによって、板部材３２は冷却空気の流れＡによって容易に旋回することができる。例えば、支持軸３０の位置が板部材３２の中心にあると、第１の板部分３２Ａの面積と第２の板部分３２Ｂの面積が等しくなり、板部分３２の両部分は等しい圧力を受けるので、板部材３２は旋回しない。支持軸３０の位置が板部材３２の一端部にあると、板部材３２を旋回させるのに必要な回転モーメントが大きくなる。
図６は逆流防止装置２０の板部材３２の一例を示す側面図であり、図７は図６の逆流防止装置２０の板部材３２及びフレーム２８の連結部分２８Ｃを示す斜視図である。図６及び図７においては、板部材３２は支持軸３０によって分割される第１の板部分３２Ａと第２の板部分３２Ｂとを有し、板部材３２の重心は第１の板部分３２Ａにある。板部材３２は第１の板部分３２Ａで湾曲している（湾曲部３２Ｃ）。板部材３２は軸流ファン１８によって生成される冷却空気の流れの方向に凸に湾曲しており、板部材３２が風を受けて旋回しやすくしている。板部材３２は第２の板部分３２Ｂに錘３４を有する。板部材３２はその側部はフレーム２８に当接するストッパ部材３６を含む。
支持軸３０はクランプ３８によって板部材３２に取りつけられる。フレーム２８の連結部分２８Ｃは軸受穴４０を有し、支持軸３０の端部が軸受穴４０に支承される。軸受穴４０は図示しない軸受カバーによって閉じられる。ストッパ部材３６は板部材３２が垂直な位置になったときにフレーム２８の連結部分２８Ｃに当接し、板部材３２が垂直な位置に維持される。錘３４は面積の小さい第２の板部分３２Ｂに重さを加え、板部材３２の回転モーメントを小さくする。
図３から図５に示す板部材３２は図６及び図７に示す板部材３２と同様のものである。板部材３２はフレーム２８の隣接する２つの連結部分２８Ｃによって形成される扇形の空間に対応して矩形と台形とを組み合わせた形状に形成される。支持軸３０は板部材３２の台形の部分に取りつけられる。図３に示されるように板部材３２が一平面内に位置する場合には、台形の部分がフレーム２８の中央部分２８Ａの側に位置し、矩形の部分が周辺部分２８Ｂの側に位置する。１つの扇形の空間に位置する２つの板部材３２の大きさは互いに異なっており、小さい板部材３２がフレーム２８の中央部分２８Ａの側に位置し、大きい板部材３２がフレーム２８の周辺部分２８Ｂの側に位置する。このようにして、全ての板部材３２が一平面内に位置する場合に、全ての板部材３２及びフレーム２８は隙間のない１枚の板となって、逆流を防止する。ただし、全ての板部材３２及びフレーム２８はわずかな隙間を作るようにしてもよい。わずかな隙間を作ることにより、軸流ファン１８が停止しているときに、熱を逃がすことができる。
図８は逆流防止装置２０の板部材３２の一例を示す斜視図である。この板部材３２は図７の板部材３２と類似している。図８においては、ばね４２が板部材３２とフレーム２８の連結部分２８Ｃとの間に配置され、軸流ファン１８が停止したときに板部材３２がその重量ばかりでなくばね４２によって図３の位置へ戻されるようになっている。
図９から図１１は本発明の第２実施例の逆流防止装置を示す図である。図９は軸流ファン及び逆流防止装置を含む図１のファンユニットを示す略側面図である。図１０は図９の軸流ファンが停止したときの逆流防止装置を示す斜視図である。図１１は図９の軸流ファンが作動しているときの逆流防止装置を示す斜視図である。
図９から図１１において、ファンユニット１６は、軸流ファン１８と、軸流ファン１８の流体出口側に配置される逆流防止装置２０とを有する。軸流ファン１８は、ファンケース２２と、ファンケース２２の中央部に固定されたモータ（図示せず）と、モータの回転子に結合された羽根（図示せず、図２参照）とを有する。
図１０は図９の軸流ファン１８が停止したときの逆流防止装置２０を示す斜視図である。図１１は図９の軸流ファン１８が作動しているときの逆流防止装置２０を示す斜視図である。
図９から図１１において、逆流防止装置２０は、フレーム２８と、フレーム２８の中心のまわりに配置され且つフレーム２８に取りつけられた複数の支持軸３０と、支持軸３０にそれぞれ支持された複数の旋回可能な板部材３２とを備える。図１０において、全ての板部材３２はほぼ一平面内に位置する第１の位置にある。図１２においては、全ての板部材３２は軸流ファン１８とは反対側に立ち上がった第２の位置にある。
従って、この場合にも、軸流ファン１８の作動時には、逆流防止装置２０の板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れを受けて支持軸３０のまわりで旋回し、軸流ファン１８の発生する空気の流れを許容する（図１２）。複数の支持軸３０がフレーム２８の中心のまわりに種々の角度で配置され、逆流防止装置２０の板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れを阻害することがない。軸流ファン１８の停止時には、逆流防止装置２０の板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れがなくなることにより自重により支持軸３２のまわりで旋回し、軸流ファン１８へ向かう流体の逆流を阻止する（図１１）。
フレーム２８は、中央部分２８Ａと、中央部分２８Ａのまわりに中央部分２８Ａから間隔をあけて位置する周辺部分２８Ｂと、中央部分２８Ａと周辺部分２８Ｂとの間に位置する連結部分２８Ｃとからなる。中央部分２８Ａは軸流ファン１８のモータ２４の上方に位置し、周辺部分２８Ｂは軸流ファン１８のファンケース２２の上方に位置する。従って、フレーム２８は軸流ファン１８の発生する空気の流れを阻害することはない。
この実施例においては、支持軸３０はフレーム２８の中央部分２８Ａと周辺部分２８Ｂに放射状に取りつけられる。板部材３２は放射状に配置される。図１１に示されるように、逆流防止装置２０の板部材３２が放射状に配置され、軸流ファン１８とは反対側に立ち上がった状態では、板部材３２はファンケース２２の軸線方向の成分と半径方向外方向の成分との組み合わせからなる流体の流れの方向とほぼ平行に配置されていることになり、板部材３２は軸流ファン１８の発生する空気の流れをほとんど阻害することはない。また、板部材３２は軸流ファンの発生する空気の流れの中でバタバタとはためき、騒音を発生することもない。また、逆流防止装置２０は確実に製造することができる。
図９から図１１の実施例においても、板部材３２の形状及び板部材３２と支持軸３０との結合関係は図５から図８を参照した説明した特徴を含むものとすることができる。
図１２から図１４は本発明による逆流防止装置の板部材の一例を説明する側面図である。点線３２は板部材３２が垂直な位置にある状態を示す。図１２は平板からなる板部材３２の例を示す。この場合、支持部材３０は板部材３２の長さＬの１／４Ｌの位置に設けられるので好ましい。図１３は湾曲した板部材３２の例を示す。この場合、支持部材３０は板部材３２の長さＬの１／４Ｌの位置に設けられるので好ましい。図１４は流線形の板部材３２の例を示す。この場合、支持部材３０は板部材３２の長さＬの１／４Ｌの位置に設けられるので好ましい。
図１５は板部材と支持軸との関係を解析するための円弧翼をモデルとした例を示す図である。図１６は速度の成分の関係を示す図である。
図１５において、流れの速度をＵ、迎角をα、翼前縁をｘ＝−１、後縁をｘ＝１とし、円弧翼形をｙ（ｘ）とする。翼を渦の分布で置き換え、渦分布をγとすると、ξのところの渦γｄξの渦によってｘの所に生じるｙ方向の速度ｄｖおよび、全体の渦による速度ｖは次式で表される。
2003074947.tif 000003
ここで下記の変数の置き換え、およびクッタの条件を適用し、渦分布を（４）式で表す。
2003074947.tif 000004
（２），（３）および（４）式より速度ｖは（５）式で表される。
2003074947.tif 000005
Ｕとｖの合速度は翼面上では翼の方向と一致しなければならないため、αが小さいとすると（６）式が成り立つ。
2003074947.tif 000006
したがって、翼形は次式で表される。
2003074947.tif 000007
円弧翼の場合はａ２＝ａ３＝…＝０とおき、前縁、後縁での条件をあてはめると、
2003074947.tif 000008
したがって円弧翼の翼形は次式で表される。
2003074947.tif 000009
このときの、原点周りのモーメントＭ０、前縁周りのモーメントＭ１．ｅ．、空力中心周りのモーメントＭ２５％はそれぞれ次式で表される。
2003074947.tif 000010
（９），（１０）式は迎角αを含むのに対して、（１１）は式は迎角αを含まず翼形状および流速のみによって決定される。つまり流れ場の変動に対してより安定な傾向を示すことがわかる。
なお、以上の説明は円弧翼のみならず一般の翼形に対しても同様の傾向を示すものである。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明によれば、ファンの作動時にはファンの発生する空気の流れを阻害することなく、かつ、ファンの停止時にはファンへの逆流を確実に防止することのできる逆流防止装置及び電子装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
以下添付の図面に示される実施例を参照して本発明を説明する。
図面において、
図１は軸流ファン及び逆流防止装置を有する電子装置を示す略斜視図である。
図２は本発明の第１実施例の軸流ファン及び逆流防止装置を含む図１のファンユニットを示す略側面図である。
図３は図２の軸流ファンが停止したときの逆流防止装置を示す斜視図である。
図４は図２の軸流ファンが作動しているときの逆流防止装置を示す斜視図である。
図５は逆流防止装置の板部材の一例を示す側面図である。
図６は逆流防止装置の板部材の一例を示す側面図である。
図７は図６の逆流防止装置の板部材及びフレームの連結部分を示す斜視図である。
図８は逆流防止装置の板部材の一例を示す斜視図である。
図９は本発明の第２実施例の軸流ファン及び逆流防止装置を含む図１のファンユニットを示す略側面図である。
図１０は図９の軸流ファンが停止したときの逆流防止装置を示す斜視図である。
図１１は図９の軸流ファンが作動しているときの逆流防止装置を示す斜視図である。
図１２は本発明による逆流防止装置の板部材の一例を説明する側面図である。
図１３は本発明による逆流防止装置の板部材の一例を説明する側面図である。
図１４は本発明による逆流防止装置の板部材の一例を説明する側面図である。
図１５は板部材と支持軸との関係を解析するための円弧翼をモデルとした例を示す図である。
図１６は速度の成分の関係を示す図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
2003074947.tif 000022
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2003074947.tif 000027
2003074947.tif 000028
2003074947.tif 000029
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