(57)【要約】コモンモードコイル部材及びその製造方法を開示する。前記コモンモードコイル部材は、巻芯部と、第１外部電極と、第２外部電極と、第３外部電極と、第４外部電極とを含み、前記巻芯部は、一方側及び他方側にそれぞれ第１フランジ部及び第２フランジ部を有する巻線中心部を含み、前記第１外部電極及び前記第３外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第２外部電極及び前記第４外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第１線材及び前記第２線材は、前記巻芯部に巻き取られて第１巻取領域、切替領域、第２巻取領域、第３巻取領域を形成するとともに、外部電極に固定され、二層区分構造を構成する。前記製造方法により前記コモンモードコイル部材を得ることができる。コモンモードコイル部材のモード変換特性を最低限に低下させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側及び他方側にそれぞれ第１フランジ部及び第２フランジ部を有する巻線中心部を含む巻芯部と、
巻線中心部に前記第１フランジ部から前記第２フランジ部に向かって螺旋状に巻き取られ、同じターン数で前記巻線中心部に螺旋状に巻き取られる第１線材及び第２線材と、
それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記巻線中心部の周面に接触した一層目の巻取を構成する前記第１線材の一端及び他端にそれぞれに接続される第１外部電極及び第３外部電極と、
それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第１線材の隣り合うターン間に形成された凹部に巻き取られて二層目の巻取を構成する前記第２線材の一端及び他端にそれぞれに接続される第２外部電極及び第４外部電極と、
前記第２線材の第ｎターンは、前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められることで、前記第１線材と前記第２線材との間に＋０．５ターンでずれる第１巻取領域が形成され、
前記第２線材の第ｎターンは、前記第１線材の第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌められることで、前記第１線材と前記第２線材との間に−０．５ターンでずれる第２巻取領域が形成され、ｎは、自然数であり、
前記第１巻取領域と前記第２巻取領域との間に位置し、１〜３ターンの線材を有する切替領域であって、前記第１線材及び前記第２線材は、前記切替領域に交差に巻き取られ、前記第１線材のターン数は、前記第１巻取領域と前記第２巻取領域とで同じである切替領域と、
１〜３ターンの線材を有し、前記第２線材の、前記第１巻取領域でのターン数と前記第２巻取領域でのターン数とが１〜３ターン違うように、前記第２線材の前記第１巻取領域と前記第２巻取領域でのターン数の合計の差を調整するために用いられる第３巻取領域と、
を備え、
前記第１線材及び前記第２線材の総ターン数は、それぞれが前記第１巻取領域、前記第２巻取領域、前記切替領域及び前記第３巻取領域に巻き取られるターン数の合計である
ことを特徴とするコモンモードコイル部材。
【請求項２】
前記第３巻取領域において、前記第２線材の第ｎターンは、前半ターン及び後半ターンに分けられ、前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部又は第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌められ、前記第２線材の最後のターンは、前記巻線中心部の周面に直接接触して巻き取られ、又は部分的に接触して巻き取られる
請求項１に記載のコモンモードコイル部材。
【請求項３】
前記第１線材及び前記第２線材は、二重線である
請求項１に記載のコモンモードコイル部材。
【請求項４】
前記第２線材の前記第１巻取領域でのターン数は、前記第１線材の前記第１巻取領域内でのターン数よりも１〜３ターン少なく、前記第２線材の前記第２巻取領域内のターン数は、前記第１線材の前記第２巻取領域内でのターン数よりも１〜３ターン少ない
請求項１ないし３のいずれかに記載のコモンモードコイル部材。
【請求項５】
巻芯部と、第１外部電極と、第２外部電極と、第３外部電極と、第４外部電極とを含み、前記巻芯部は、一方側及び他方側にそれぞれ第１フランジ部及び第２フランジ部を有する巻線中心部を含み、前記第１外部電極及び前記第３外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第２外部電極及び前記第４外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられるコモンモードコイル部材の製造方法であって、
第１線材及び第２線材を前記第１フランジ部から前記第２フランジ部に向かって同じターン数で前記巻線中心部に螺旋状に巻き取り、前記第１線材の一端及び他端をそれぞれ前記第１外部電極及び前記第３外部電極に接続し、前記第１線材で前記巻線中心部の周面に接触した一層目の巻取を構成し、前記第２線材の一端及び他端をそれぞれ前記第２外部電極及び前記第４外部電極に接続し、前記第２線材を前記第１線材の隣り合うターン間に形成された凹部に巻き取って二層目の巻取を構成する工程と、
前記第２線材の第ｎターンを前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌めることで、前記第１線材と前記第２線材との間に＋０．５ターンでずれる第１巻取領域を形成する工程と、
前記第２線材の第ｎターンを前記第１線材の第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌めることで、前記第１線材と前記第２線材との間に−０．５ターンでずれる第２巻取領域を形成する（ｎは、自然数である）工程と、
前記第１線材のターン数を前記第１巻取領域と前記第２巻取領域とで同じとする工程と、
前記第１線材及び前記第２線材を前記第１巻取領域と前記第２巻取領域との間に交差に１〜３ターン巻き取り、切替領域を形成する工程と、
前記第２線材の、前記第１巻取領域でのターン数と前記第２巻取領域でのターン数とが１〜３ターン違うようにすることにより、１〜３ターンの線材を有する第３巻取領域を形成する工程と、
前記第１線材及び前記第２線材の総ターン数を、それぞれが前記第１巻取領域、前記第２巻取領域、前記切替領域及び前記第３巻取領域に巻き取られるターン数の合計とする工程と、を含む
ことを特徴とするコモンモードコイル部材の製造方法。
【請求項６】
前記第３巻取領域において、前記第２線材の第ｎターンを、前半ターン及び後半ターンに分け、前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部又は第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌め、前記第２線材の最後のターンを、前記巻線中心部の周面に直接接触して巻き取り、又は部分的に接触して巻き取る
請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
二重線により前記第１線材及び前記第２線材を前記巻芯部に順に巻き取る
請求項５に記載の製造方法。
【請求項８】
前記第２線材の前記第１巻取領域でのターン数を前記第１線材の前記第１巻取領域内でのターン数と同じとし、又はそれよりも１〜３ターン少なくし、あるいは、前記第２線材の前記第２巻取領域内でのターン数を前記第１線材の前記第２巻取領域内でのターン数と同じとし、又はそれよりも１〜３ターン少なくする
請求項５ないし７のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル部材の技術分野に関し、特に、コモンモードコイル部材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
巻線型コイル部材は、主に高速シリアルのデータ伝送に応用されており、差動信号を伝送する伝送線路において二本の信号線は、互いに磁気結合された一対のコイルによりコモンモードのノイズ電流を選択的に除去することができる。
【０００３】
当該コイル部材は、二群の線材により巻芯部に巻き取られて外部電極に固定された、互いに結合された一対のコイルを有する。一般的には、ターン数及び位相がいずれも同じの線材を使用する構造である。応用過程において、差分信号伝送線路に、正常な電流は、コイルを流れ、電流は、コイルで逆方向の磁界を発生させ、磁界は、相殺して低減衰を呈する。コモンモード電流がコイルを流れると、電流は、同方向に同方向の磁界を発生させてコイルの誘導リアクタンスが増大することで、フィルタリング効果を達成する。従来のコイル部材は、二群の線材の非対称性のため、使用中、差分モード信号の一部がコモンモード信号に変換され、コモンモード信号の一部が差分モード信号に変換され、「コモンモード−差分モード」又は「差分モード−コモンモード」のモード変換は、放射ノイズを引き起こし又は外乱耐性が低下する要因となっている。
【０００４】
本発明に係るコイル部材は、コイルにおける二群の線材の巻取方式を調整することによりコイルのモード変換性能を低下させることを趣とする。例えば、中国特許公開番号ＣＮ１６２４８２８Ａである特許文献１及び中国特許公開番号ＣＮ１０１４４９３４６Ａである特許文献２には、基本的に同じ構成のコイル外観が記載されており、従来のドラム型芯構造を備え、巻芯部、外部電極、二群の線材を含み、エポキシ樹脂などの粘着剤により磁気蓋板構造を巻芯部と接合して磁気回路構造を構成し、巻芯部と磁気蓋板との間の粘着部の隙間を低減させて高い実効導磁率を得て、さらに高いノイズ除去性能を得る。前記２つの特許文献では、より理想的なノイズ低下効果を得るために、二群の線材の巻線構造について検討したところ、二群の線材を、階層を分けてコイル芯部に巻き取り、第１線材は、巻芯部の巻線中心周面に巻き取って２つのフランジ部の外部電極に固定し、第１線材の各ターン間は、巻芯部の巻線中心部の表面に並列に巻き取られて一層目の巻線層を構成する。第２線材を第１線材の上面に巻き取って上下階層構造を形成し、対応するフランジ部の外部電極に固定し、第２線材の第ｎターン及び以降の各ターンは、第１線材の同一ターン及び前のターンで形成された一層目の巻線層の凹部に嵌められながら、当該一層目の巻線層と重なるように巻き取られることで、二層目の巻線層を構成し、二群の線材の各ターン及び同一ターンは、互いに隣接する。このような巻線構造により、より大きなインダクタンス値の範囲、安定した特性及び高いノイズ低下性能を効果的に得ることができる。
【０００５】
応用中、コイル部材の差分信号成分においてコモンモードノイズに変換されて出力されることを表す比率は、モード変換特性（Ｓｃｄ）である。したがって、ドラム型芯型コモンモードコイルのノイズ降圧性能を改善し、モード変換特性を低下させたものは、車載イーサネット用として最適なコモンモードコイルである。前記コモンモードコイルにおいて、信号入力周波数が高くなると、入力された差動信号成分においてコモンモードノイズに変換されて出力される比率及びモード変換特性が顕著になる。例えば、日本特許公開番号ＪＰ２０１４１２０７３０Ａである特許文献３には、第１線材と第２線材の異なるターン間に発生する浮遊容量、即ち分布容量のバランスを破壊することが主な検討する要因として挙げられ、同様に、中国特許公開番号ＣＮ１０７４３０９２３Ａである特許文献４にも、二群の線材の異なるターン間に発生する浮遊容量について検討し、二群の線材全体で傾斜容量のバランスを取り、浮遊容量の回路全体に対する影響を低減させることを目的とする。
【０００６】
発明者及び出願人は、実際の応用過程において検討したところ、モード変換特性に影響を与える浮遊容量は、以上に説明された二群の線材間に発生する浮遊容量に加えて、二群の線材と外部電極との間に発生する他の浮遊容量、コイルが実装された実装基板における配線と基準大地面との間に発生する他の浮遊容量などがあることを見出した。前記特許文献３及び４におけるコモンモードコイルは、依然としてこれらの他の浮遊容量からの影響を受けて、モード変換特性を示すため、近年、普及されつつある車載用ＬＡＮにおけるイーサネットシステムの安定性及びモード変換性能に対する高要求を満たすことができず、信号の高速イーサネットシステムでの伝送精確度に影響を直接与え、深刻には、情報誤断を引き起こしてシステム全体の運転に影響を与える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】中国特許公開番号ＣＮ１６２４８２８Ａ
【特許文献２】国特許公開番号ＣＮ１０１４４９３４６Ａ
【特許文献３】日本特許公開番号ＪＰ２０１４１２０７３０Ａ
【特許文献４】中国特許公開番号ＣＮ１０７４３０９２３Ａ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする技術的課題は、コモンモードコイル部材が二群の線材と外部電極との間、コイルが実装された実装基板における配線と基準大地面との間などに発生する他の浮遊容量から影響を受けることである。このため、コモンモードコイル部材及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、本発明は、以下の技術方案を採用する。
一方側及び他側にそれぞれ第１フランジ部及び第２フランジ部を有する巻線中心部を含む巻芯部と、
【００１０】
巻線中心部に前記第１フランジ部から前記第２フランジ部に向かって螺旋状に巻き取られ、同じターン数で前記巻線中心部に螺旋状に巻き取られる第１線材及び第２線材と、
【００１１】
それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記巻線中心部の周面に接触した一層目の巻取を構成する前記第１線材の一端及び他端にそれぞれに接続される第１外部電極及び第３外部電極と、
【００１２】
それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第１線材の隣り合うターン間に形成された凹部に巻き取られて二層目の巻取を構成する前記第２線材の一端及び他端にそれぞれに接続される第２外部電極及び第４外部電極と、
【００１３】
前記第２線材の第ｎターンは、前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められることで、前記第１線材と前記第２線材との間に＋０．５ターンでずれる第１巻取領域が形成され、
【００１４】
前記第２線材の第ｎターンは、前記第１線材の第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌められることで、前記第１線材と前記第２線材との間に−０．５ターンでずれる第２巻取領域が形成され、ｎは、自然数であり、
【００１５】
前記第１巻取領域と前記第２巻取領域との間に位置し、１〜３ターンの線材を有する切替領域であって、前記第１線材及び前記第２線材は、前記切替領域に交差に巻き取られ、前記第１線材のターン数は、前記第１巻取領域と前記第２巻取領域とで同じである切替領域と、
【００１６】
１〜３ターンの線材を有し、前記第２線材の、前記第１巻取領域でのターン数と前記第２巻取領域でのターン数とが１〜３ターン違うように、前記第２線材の前記第１巻取領域と前記第２巻取領域でのターン数の合計の差を調整するために用いられる第３巻取領域と、
を備え、
【００１７】
前記第１線材及び前記第２線材の総ターン数は、それぞれが前記第１巻取領域、前記第２巻取領域、前記切替領域及び前記第３巻取領域に巻き取られるターン数の合計である、コモンモードコイル部材。
【００１８】
巻芯部と、第１外部電極と、第２外部電極と、第３外部電極と、第４外部電極とを含み、前記巻芯部は、一方側及び他方側にそれぞれ第１フランジ部及び第２フランジ部を有する巻線中心部を含み、前記第１外部電極及び前記第３外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられ、前記第２外部電極及び前記第４外部電極は、それぞれ前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部に設けられるコモンモードコイル部材の製造方法であって、
【００１９】
前記第１線材及び前記第２線材を前記第１フランジ部から前記第２フランジ部に向かって同じターン数で前記巻線中心部に螺旋状に巻き取り、前記第１線材の一端及び他端をそれぞれ前記第１外部電極及び前記第３外部電極に接続し、前記第１線材で前記巻線中心部の周面に接触した一層目の巻取を構成し、前記第２線材の一端及び他端をそれぞれ前記第２外部電極及び前記第４外部電極に接続し、前記第２線材を前記第１線材の隣り合うターン間に形成された凹部に巻き取って二層目の巻取を構成する工程と、
【００２０】
前記第２線材の第ｎターンを前記第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌めることで、前記第１線材と前記第２線材との間に＋０．５ターンでずれる第１巻取領域を形成する工程と、
【００２１】
前記第２線材の第ｎターンを前記第１線材の第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間における凹部に嵌めることで、前記第１線材と前記第２線材との間に−０．５ターンでずれる第２巻取領域を形成する（ｎは、自然数である）工程と、
【００２２】
前記第１線材のターン数を前記第１巻取領域と前記第２巻取領域とで同じとする工程と、
前記第１線材及び前記第２線材を前記第１巻取領域と前記第２巻取領域との間に交差に１〜３ターン巻き取り、切替領域を形成する工程と、
【００２３】
前記第２線材の、前記第１巻取領域でのターン数と前記第２巻取領域でのターン数とが１〜３ターン違うようにすることにより、１〜３ターンの線材を有する第３巻取領域を形成する工程と、
【００２４】
前記第１線材及び前記第２線材の総ターン数を、それぞれが前記第１巻取領域、前記第２巻取領域、前記切替領域及び前記第３巻取領域に巻き取られるターン数の合計とする工程と、を含むコモンモードコイル部材の製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
従来技術に比べて、本発明は、以下の有益な効果を有する。
切替領域は、第１巻取領域と第２巻取領域との間に位置し、第１線材と第２線材とが交差に巻き取られてなるものであり、すると、第１線材と第２線材とは、第１線材と第２線材との第１巻取領域での位置関係が第２巻取領域での位置関係と異なるように、切替領域により位置関係を切り替えることができる。加えて、第１線材が巻線中心部の周面に巻き取られ、第２線材が第１線材の隣り合うターン間に形成された凹部に巻き取られることにより、第１線材と第２線材とを第１巻取領域で＋０．５ターンでずらし、第１線材と第２線材とを第２巻取領域で−０．５ターンでずらすことができる。第１巻取領域において、第２線材の第ｎターンは、第１線材の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間の凹部に嵌められ、第２線材の第ｎターンと第１線材の第ｎ＋１ターンとの間に「＋１」に数値化可能な傾斜容量が発生する。第２巻取領域において、第２線材の第ｎターンは、第１線材の第ｎ−１ターンと第ｎターンとの間の凹部に嵌められ、第２線材の第ｎターンと第１線材の第ｎ−１ターンとの間に「−１」に数値化可能な傾斜容量が発生する。「＋１」の傾斜容量と「−１」の傾斜容量とは、相殺することができる。第１線材及び第２線材の総ターン数は、同じであり、切替領域は、第１巻取領域と第２巻取領域との間に位置し、第１線材と第２線材とが交差に巻き取られてなる１〜３ターンの線材を有し、第３巻取領域も、１〜３ターンの線材を有し、すると、切替領域及び第３巻取領域における線材のターン数を調整することにより第２線材の第１巻取領域でのターン数と第２巻取領域でのターン数とが１〜３ターン違うようにすることができる。加えて、第１線材のターン数は、第１巻取領域と第２巻取領域とで同じであり、且つ、第１線材及び第２線材の総ターン数は、それぞれが第１巻取領域、第２巻取領域、切替領域及び第３巻取領域に巻き取られるターン数の合計であり、すると、第１巻取領域における「＋１」の傾斜容量の総数と第２巻取領域における「−１」の傾斜容量の総数とは、差値があるため、小さい傾斜容量として表れ、第３巻取領域にも小さい傾斜容量が発生する可能性があり、この二つの傾斜容量は、一部相殺する可能性があり、すべて加算する可能性もあり、これにより、二群の線材間の小さい傾斜容量の差値を形成する。当該傾斜容量の差値は、切替領域及び第３巻取領域により制御される。傾斜容量の差値は、他の浮遊容量と相殺することができ、コモンモードコイル部材のモード変換特性を最低限に低下させることができ、車載用ＬＡＮにおけるイーサネットシステムの安定性及びモード変換性能に対する高要求を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態のコモンモードコイル部材の斜視図である。
【図２】図１に示されるコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示される第１線材３１と第２線材３２との間に発生する傾斜容量を説明する断面図である。
【図４】図３に示される第１線材３１と第２線材３２との間に＋０．５ターンでずれる領域に発生する傾斜容量をより詳細に説明する等価回路図である。
【図５】図３に示される第１線材３１と第２線材３２との間に−０．５ターンでずれる領域に発生する傾斜容量をより詳細に説明する等価回路図である。
【図６】図２を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第２実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図７】図６を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第３実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図８】図７を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第４実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図９】図８を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第５実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１０】図２を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第６実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１１】図６を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第７実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１２】図７を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第８実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１３】図８を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第９実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１４】図９を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第１０実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１５】図１４を基礎として派生する巻線方式であり、本発明の第１１実施形態に係るコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態を模式的に示す断面図である。
【図１６】比較例のコモンモードコイル部材における第１線材３１及び第２線材３２の巻取状態の断面図である。
【図１７】比較例及び図７の実施例のスペクトログラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜１５を参照して、以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。強調すべきこととして、下記説明は、例示的なものに過ぎず、本発明の範囲及びその応用を制限するためのものではない。
【００２８】
本発明に係るコモンモードコイル部材は、巻芯部１と、第１外部電極２１と、第２外部電極２２と、第３外部電極２３と、第４外部電極２４と、磁気蓋板４とを含み、巻芯部１は、一方側及び他方側にそれぞれ第１フランジ部１２及び第２フランジ部１３を有する巻線中心部１１を含み、第１外部電極２１及び第３外部電極２３は、それぞれ第１フランジ部１２及び第２フランジ部１３に設けられ、第２外部電極２１及び第４外部電極２４は、それぞれ第１フランジ部１２及び第２フランジ部１３に設けられ、磁気蓋板４は、エポキシ接着剤により磁気巻芯部１に粘着される。
【００２９】
第１実施例において、図１に示されるコモンモードコイル部材における二群の線材３１及び３２の巻取状態は、図２に模式的な断面図で示される。第１線材３１と第２線材３２との区別を明確にするために、図２及び以降の図面において、第１線材３１を示す断面図にハッチングが施されている。巻き取られた巻芯部１の周囲における二群の線材３１及び３２の各部分のうち巻芯部１の手前側に位置する部分は、実線で模式的に示され、遮蔽された部分は、破線で模式的に示される。図２には、二群の線材３１及び３２は、巻芯部１を回って上下に配列され巻き取られ、第２線材３２は、大部分が第１線材３１の隣り合うターン間に形成された凹部に嵌められ、一層目の巻線層の外側を構成して二層目の巻線層を形成する。図１及び図２を参照し、第１線材３１の一端は、第２外部電極２２に接続され、第１巻取領域Ａにおいて隣り合うターンが緊密に配列された状態で第１ターンから第１６ターンまで巻き取られ、切替領域Ｃにおいて第１６ターンから第１７ターンに移行する部分にギャップが形成される。第２巻取領域Ｂにおいて、第１線材３１は、再度、隣り合うターン間にギャップが形成されない状態で第１７ターンから第３２ターンまで巻き取られる。第２線材３２の一端で、＋０．５ターンの領域でずれる第１巻取領域Ａにおいて第１ターンが第１線材３１の第１ターンと第２ターンとの間における凹部に嵌められ、即ち、第２線材３２の第ｎターンが第１線材３１の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められ、このように１５ターンまで持続的に巻き取られる。切替領域Ｃにおいて、第２線材３２は、第１５ターンに対してギャップが形成される状態で第１８ターンまで巻き取られ、巻線中心部１１の周面に接触した状態で巻き取られ、第１線材３１の第１６ターンから第１７ターンに移行する部分と２つの位置で交差する。続いて、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２の第１９ターンが第１線材３１の第１８ターンと第１９ターンとの間における凹部に嵌められ、即ち第２線材３２の第ｎ＋１ターンが第１線材３１の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められる状態で、第２線材の第１９ターンから第３１ターンまで巻き取られる。続いて、第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３２ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られて、第２線材３２の末端が第４外部電極２４に接続される。第１線材３１及び第２線材３２は、巻芯部１に巻き取られて第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ、第２巻取領域Ｂ、第３巻取領域Ｄが形成されるとともに、外部電極に固定され、二層区分構造を構成する。第１線材及び第２線材の総ターン数は、同じであり、第１線材３１及び第２線材３２の総ターン数は、それぞれの第１巻取領域Ａ、第２巻取領域Ｂ、切替領域Ｃ及び第３巻取領域Ｄに巻き取られるターン数の合計であり、第１線材３１のターン数は、第１巻取領域Ａと第２巻取領域Ｂとで同じである。
【００３０】
コモンモードコイル部材の差分信号成分がコモンモードノイズに変換されて出力される比率は、モード変換特性Ｓｃｄ２１である。モード変換特性Ｓｃｄ２１について、図３、図４及び図５におけるコモンモードコイルに対して発生する浮遊容量、即ち分布容量により説明することができる。図３は、二群の線材３１及び３２の巻取状態で一部のコイルに傾斜容量が発生する断面図であり、第１巻取領域Ａの一部及び第２巻取領域Ｂの一部を含み、断面内に表記された数値は、二群の線材３１及び３２それぞれのターン数であり、それぞれ二群の線材３１及び３２それぞれの第１ターン〜第４ターン、第２９ターン〜第３２ターンを例にする。第１巻取領域Ａは、＋０．５ターンでずれる領域であり、第１線材３１で一層目を構成し、第２線材３２の第１ターンが第１線材３１の第１ターンと第２ターンとの間における凹部に嵌められ、第２線材３２の第２ターンが第１線材３１の第２ターンと第３ターンとの間における凹部に嵌められ、このように磁性巻芯部１に巻き取られる。第２巻取領域Ｂは、−０．５ターンでずれる領域であり、第１線材３１及び第２線材３２の各ターンの相対位置は、明らかに変化し、第２線材３２の第１９ターンは、第１線材３１の第１８ターンと第１９ターンとの間における凹部に嵌められ、第２線材３２の第２０ターンは、第１線材３１の第１９ターンと第２０ターンとの間における凹部に嵌められる。
【００３１】
図４及び図５において、二群の線材それぞれの１ターンは、１つのインダクタ符号で表され、二群の線材それぞれの同じターンが磁性巻芯部１を取り囲んで配列されることを示す。図に示される浮遊容量は、第１線材３１の第１ターンと第２線材３２の第１ターンとの間に発生する浮遊容量、第１線材３１の第２ターンと第２線材３２の第１ターンとの間に発生する浮遊容量、第１線材３１の第２ターンと第２線材３２の第２ターンとの間に発生する浮遊容量などを含む。モード変換特性Ｓｃｄ２１が増加する主な原因は、二群の線材３１と３２との間に発生する浮遊容量であり、特に、二群の線材３１と３２との間の異なるターン間における浮遊容量Ｃｄ、即ち、傾斜容量Ｃｄの影響が最も大きい。
【００３２】
第１巻取領域Ａにおいて、コモンモードコイルの傾斜容量Ｃｄは、第１線材３１の第２ターンと第２線材３２の第１ターンとの間、即ち第１線材３１の第ｎ＋１ターンと第２線材３２の第ｎターンとの間に形成され、第２巻取領域Ｂにおいて、傾斜容量Ｃｄは、第１線材３２の第１８ターンと第２線材３２の第１９ターンとの間、即ち第１線材３１の第ｎターンと第２線材３２の第ｎ＋１ターンとの間に形成される。図４は、二群の線材３１及び３２のそれぞれの同じターンが上下に配列された等価回路を示し、傾斜容量Ｃｄ１は、「右斜め下」の接続方式である。図１において、第１外部電極２１から入力された信号を第３外部電極２３に出力する比率をＳ２１とし、第１外部電極２１から入力された信号を第４外部電極２４に出力する比率をＳ４１とする。また、同様に、第２外部電極２２から入力された信号を第３外部電極２３に出力する比率をＳ２３とし、第２外部電極２２から入力された信号を第４外部電極２４に出力する比率をＳ４３とすると、このとき、Ｓｃｄ２１＝（Ｓ２１−Ｓ４３）＋（Ｓ４１−Ｓ２３）である。Ｓ４１及びＳ２３は、二群の線材３１と３２との間で伝送する信号に関する特性であり、特に、二群の線材３１と３２との間に発生する浮遊容量を伝送する信号の影響を大きく受ける。傾斜容量Ｃｄの存在が、Ｓ４１及びＳ２３の伝送経路に影響を与え、Ｓ４１は、勾配が−１である傾斜容量Ｃｄの経路で伝送される信号を含む値であり、例えば、第１線材３１の第２ターンから第２線材３２の第１ターンまでの経路である。Ｓ２３は、勾配が＋１である傾斜容量Ｃｄの経路で伝送される信号を含む値であり、例えば、第２線材３２の第２ターンから第１線材３１の第３ターンまでの経路である。インダクタにおいて、通過する距離が異なれば、信号の衰減特性が異なる。したがって、Ｓ４１とＳ２３との間の非対称性が生じ、（Ｓ４１−Ｓ２３）は、０ではない。また、第１線材３１と第２線材３２の同じターン間に発生する勾配が０である浮遊容量の経路で伝送される信号も含むが、当該経路について、Ｓ４１とＳ２３とは、対称であり、（Ｓ４１−Ｓ２３）に対する影響をほぼ無視することができる。したがって、傾斜容量Ｃｄの勾配差異により生じる信号伝送性の非対称性は、Ｓ４１とＳ２３との間の信号伝送特性の非対称性をさらに大きくするため、Ｓｃｄ２１は、大きくなる。
前記傾斜容量ＣｄがＳ４１及びＳ２３に総合的に影響することについて、コモンモードコイルに対して、本発明の実施形態を説明する。
【００３３】
図４及び図５は、二群の線材の同じターンが上下に配列された等価回路図を示し、異なるターン間に発生する浮遊容量、即ち傾斜容量Ｃｄを含む。図４に示すように、第１巻取領域Ａにおいて、＋０．５ターンでずれる領域のうち、第２線材３２側から見て、二群の線材３１と３２との間における「右斜め下」の傾斜容量Ｃｄ１の勾配は、「＋１」である。図５に示すように、第２巻取領域Ｂにおいて、−０．５ターンでずれる領域のうち、第２線材３２側から見て、二群の線材３１と３２との間における「右斜め上」の傾斜容量Ｃｄ２の勾配は、「−１」である。次に、傾斜容量Ｃｄ１及びＣｄ２を数値化して示し、それぞれの大きさ及び作用を考察する。図４において、＋０．５でずれる領域Ａに示される傾斜容量Ｃｄ１は、「右斜め下」の接続姿勢を有し、傾斜容量Ｃｄ１を数値化すると、「＋」符号になり、図５において、−０．５ターンでずれる領域Ｂに示される傾斜容量Ｃｄ２は、「右斜め上」の接続姿勢を有し、傾斜容量Ｃｄ２を数値化すると、「−」符号になる。同時に、傾斜容量の発生する第１線材３１側のターン数と第２線材３２側のターン数との差が「１」である場合、例えば、第１線材３１の第２ターン及び第２線材３２の第１ターンであり、傾斜容量を「１」に絶対値化する。
【００３４】
前記内容により、＋０．５ターンでずれる領域Ａに発生する傾斜容量Ｃｄ１を「＋１」に数値化することができ、−０．５ターンでずれる領域Ｂに発生する傾斜容量Ｃｄ２を「−１」に数値化することができる。このとき、＋０．５ターンでずれる領域Ａにおける第２線材のターン数の合計をＮ＋０．５とし、−０．５ターンでずれる領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計をＮ−０．５とする。第３巻取領域Ｄにおける第２線材３２の第３２ターン及び第１線材３１の第３２ターンを微調整することにより、以上の図７に示される具体的な巻取状態で、＋０．５ターンの領域でずれる第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、−０．５ターンの領域でずれる第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１３」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、２ターン違う。このように、二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａ及び第２巻取領域Ｂに発生する傾斜容量Ｃｄの大部分が相殺し、２ターンの違により、小さい傾斜容量のみが表れ、加えて、第３巻取領域Ｄにも小さい傾斜容量が発生する可能性があり、この二部分の傾斜容量は、一部相殺する可能性があり、すべて加算する可能性もあり、二群の線材３１と３２との間における小さい傾斜容量の差値を形成する。当該傾斜容量の差値は、二群の線材３１及び３２と外部電極２１〜２４との間、コイルが実装された実装基板における配線と基準大地面との間などに発生する他の浮遊容量と相殺することができ、コモンモードコイル部材のモード変換特性を最低限に低下させることができ、車載用ＬＡＮにおけるイーサネットシステムの安定性及びモード変換性能に対する高要求を満たすことができる。
以上のほか、以下のいくつかの状況は、いずれも本発明の範囲内である。
【００３５】
次に、図６に、本発明の第２実施形態に係るコモンモードコイルを説明する。図６に示される巻線方式は、図２を基礎として派生されるものであり、同時に、繰り返し説明を省略する。
【００３６】
図６に示されるコモンモードコイルは、巻線中心部の軸線に沿うように巻線分布され、図２の巻線状況と同じである。図６において、第２実施形態における二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式が図２における第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式と同じであり、主な区別は、第３巻取領域Ｄにある。図６において、第２線材３２は、第２巻取領域Ｂに第２線材の第１９ターンから第３１ターンまで巻き取られた後、第３巻取領域Ｄに入る。続いて、第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３２ターンの前半ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られ、続いて、第２線材３２の第３２ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に。
【００３７】
以上の図６に示される具体的な巻取状態で、第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１３」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、二群が２ターン違う。
【００３８】
次に、図７において、本発明の第３実施形態に係るコモンモードコイルを説明する。図７に示される巻線方式は、図６を基礎として派生されるものであり、同時に、繰り返し説明を省略する。
【００３９】
図７に示されるコモンモードコイルは、巻線中心部の軸線に沿うように巻線分布され、図６の巻線状況と同じである。図７において、第３実施形態における二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃでの巻線方式が図６の第２実施形態における第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃでの巻線方式と同じであり、主な区別は、第２巻取領域Ｂ及び第３巻取領域Ｄを調整することにある。図７には、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２の第１９ターンが第１線材３１の第１８ターンと第１９ターンとの間における凹部に嵌められ、即ち、第２線材３２の第ｎ＋１ターンが第１線材３１の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められる状態で、第２線材の第１９ターンから第３０ターンまで巻き取られる。第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３１ターンの前半ターンは、第１線材３１の第３０ターンと第３１ターンとの間における凹部に嵌められ、続いて、第２線材３２の第３１ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に嵌められる。続いて、第２線材３２の第３２ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られる。
【００４０】
以上の図７に示される具体的な巻取状態で、第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１２」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、二群が３ターン違う。
【００４１】
次に、図８において、本発明の第４実施形態に係るコモンモードコイルを説明する。図８に示される巻線方式は、図７を基礎として派生されるものであり、同時に、繰り返し説明を省略する。
【００４２】
図８に示されるコモンモードコイルは、図７に示されるコモンモードコイルと巻線状況が同じであり、図８において、第４実施形態における二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式が図７の第３実施形態における第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式と同じであり、主な区別は、第３巻取領域Ｄを調整することにある。第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３１ターンの前半ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に嵌められ、続いて、第２線材３２の第３１ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３０ターンと第３１ターンとの間における凹部に嵌められる。続いて、第２線材３２の第３２ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られる。
【００４３】
以上の図８に示される具体的な巻取状態で、第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１２」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、二群が３ターン違う。
【００４４】
次に、図９において、本発明の第５実施形態に係るコモンモードコイルを説明する。図９に示される巻線方式は、図８を基礎として派生されるものであり、同時に、繰り返し説明を省略する。
【００４５】
図９に示されるコモンモードコイルは、図８に示されるコモンモードコイルと巻線状況が同じであり、図９において、第５実施形態における二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式が図８の第４実施形態における第１巻取領域Ａ、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂでの巻線方式と同じであり、主な区別は、第３巻取領域Ｄを調整することにある。第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３１ターンの前半ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に嵌められ、続いて、第２線材３２の第３１ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３０ターンと第３１ターンとの間における凹部に嵌められる。このとき、第２線材３２の第３２ターンの前半ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られ、続いて、第２線材３２の第３２ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に。
【００４６】
以上の図９に示される具体的な巻取状態で、第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１２」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、二群が３ターン違う。
【００４７】
次に、図１０において、本発明の第６実施形態に係るコモンモードコイルを説明する。図１０に示される巻線方式は、図２を基礎として派生されるものであり、同時に、繰り返し説明を省略する。図１０に示されるコモンモードコイルは、図２に示されるコモンモードコイルと状況が類似し、図１０の第６実施形態における二群の線材３１及び３２は、第１巻取領域Ａと第３巻取領域Ｄとで同じであり、主に切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂにおいて調整される。切替領域Ｃにおいて、第２線材３２は、第１５ターンに対してギャップが形成された状態で第１７ターンまで巻き取られ、第１６ターンから第１７ターンに移行した部分は、巻線中心部１１の周面に接触した状態で巻き取られ、第１線材３１の第１６ターンから第１７ターンに移行した部分と１つの位置で交差する。続いて、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２の第１８ターンが第１線材３１の第１７ターンと第１８ターンとの間における凹部に嵌められ、即ち第２線材３２の第ｎ＋１ターンが第１線材３１の第ｎターンと第ｎ＋１ターンとの間における凹部に嵌められる状態で、第２線材の第１８ターンから第３１ターンまで巻き取られる。
【００４８】
次に、図１１〜１４において、本発明の第７〜１０実施形態に係るコモンモードコイルを。図１１の第７実施形態の巻線方式は、図６を基礎として派生されるものであり、図１２の第８実施形態の巻線方式は、図７を基礎として派生されるものであり、図１３の第９実施形態の巻線方式は、図８を基礎として派生されるものであり、図１４の第１０実施形態の巻線方式は、図９を基礎として派生されるものであり、主な区別は、いずれも切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂの開始端を調整することにあり、切替領域Ｃ及び第２巻取領域Ｂの調整方式は、図１０における第６実施形態及び図２に示されるコモンモードコイルと類似し、繰り返し説明する部分を省略する。
【００４９】
図１５は、本発明の第１１実施形態に係るコモンモードコイルである。図１５に示されるコモンモードコイルは、図１０〜１４に示されるコモンモードコイルと状況が類似し、主な区別は、第３巻取領域Ｄを調整することにある。第３巻取領域Ｄにおいて、第２線材３２の第３０ターンの前半ターンは、第１線材３１の第２９ターンと第３０ターンとの間における凹部に嵌められ、続いて、第２線材３２の第３０ターンの後半ターンは、第１線材３１の第３０ターンと第３１ターンとの間に嵌められる。このとき、第２線材３２の第３１ターンは、第１線材３１の第３１ターンと第３２ターンとの間における凹部に嵌められ、続いて第２線材３２の第３２ターンは、第１線材３１の第３２ターンに隣り合ってギャップが形成されない状態で巻線中心部１１の周面と接触するように巻き取られる。このとき、第１巻取領域Ａにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５は、「１５」であり、第２巻取領域Ｂにおいて、第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５は、「１２」であり、このとき、第１巻取領域Ａにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ＋０．５と第２巻取領域Ｂにおける第２線材３２のターン数の合計Ｎ−０．５とは、ほぼ同じであり、二群が３ターン違う。
以下、実験によって、本発明を説明する。
【００５０】
図１６に示されるコモンモードコイル部材を比較例として、図７、即ち本発明の実施例３に示されるコモンモードコイル部材と比較する。比較例と実施例３との区別は、比較例における二群の線材間の傾斜容量が完全に相殺するが、実施例３の傾斜容量には差値が存在することにある。実験において、比較例及び実施例３のコモンモードコイル部材に同じ周波数の信号を入力し、０．１ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚであり、測定機器により信号の損失を測定する。図１７において、実線は、比較例の実験結果を表し、破線は、実施例３の実験結果を表し、２０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内で、実施例３の信号損失が比較例よりも明らかに低く、つまり、実施例３のモード変換特性Ｓｃｄ２１がより低いことが分かる。実施例３の傾斜容量の差値が前述した他の浮遊容量と相殺したためである。本発明の他の実施例と比較例との比較結論は、前記結論と一致し、ここで、説明を省略する。明らかに、本発明は、コモンモードコイルのモード変換特性を最低限に低下させることができ、車載用ＬＡＮにおけるイーサネットシステムの安定性及びモード変換性能に対する高要求を満たすことができる。
【００５１】
しかしながら、本発明における実施形態は、前記状況に限られず、前記構成は、図面に示される実施形態が備える構成のうち、ターン数方向が逆な構成は、本質的には同じ構成とは言えるので、それに関する図面を省略する。
【００５２】
以上、図面に示されるコモンモードコイル部材に係る実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明の実施は、これらの説明に限定されると理解すべきではない。当業者にとって、本発明の構想から逸脱することなく、これらの説明された実施形態に対して幾つかの置換及び変形を行うことができ、これらの置換及び変形方式は、いずれも本発明の保護範囲に属する。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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