(57)【要約】 【課題】  小型なサイズで、かつ機能同等でありながら放熱性が高く、高温環境下において、大負荷電流を通電可能なプリント基板用の電磁リレーを提供する。【解決手段】  電磁ブロックのヨーク８に、可動接点バネ１１を固定する電磁リレー１において、内部の負荷電流経路をＴ字形状あるいは十字形状に形成して、コア軸を中心とした線対称となる位置に外部固定端子部１２ａを配置することにより、負荷電流経路の導体抵抗が小さくなり、かつ、熱分布のバランスが良くなる。その結果、負荷電流を通電した時の内部の発熱が小さくなるとともに内部の熱を効率よく外部に伝達することが可能となる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁ブロックとベースブロックとにより構成される電磁リレー本体と、電磁リレー本体を収納するカバーとからなる電磁リレーであって、前記電磁ブロックは、コイルが巻回されたスプールと、前記スプールのコア用貫通孔に挿入されるコアと、前記コアを連結するためのコア用貫通孔を備えるヨークと、前記コイルの通電時に前記コアの先端部に引きつけられて、先端部が揺動するアーマチュアと、コモン端子板と可動接点を備えた可動接点バネとが一体となった板状の部材により構成され、ベースブロックは、ベースと常開固定接点端子及び常閉固定接点端子により構成され、前記板状の部材は前記ヨークに固定され、前記コアの軸の中心とした線対称となる位置にコモン端子板の外部固定端子部が配置されることにより、負荷電流経路はＴ字形状に形状されることを特徴とする電磁リレー。
【請求項２】
前記外部固定端子部を有する前記コモン端子板と、ヒンジ部を有し先端が揺動する前記可動接点バネとが一体成形された板状の部材の形状がＴ字形状であることを特徴とする請求項１記載の電磁リレー。
【請求項３】
コの字形状である前記コモン端子板の一部分とＩ字形状の前記可動接点バネにより、内部の前記負荷電流経路をＴ字形状に形成することを特徴とする請求項１記載の電磁リレー。
【請求項４】
ベースに前記コモン端子板の一部分を構成する外部固定端子を位置決めするための位置決め用突起をベース上に有することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の電磁リレー。
【請求項５】
前記コモン端子板にコイル側面を覆うような板状部を有し、その板幅が前記可動接点バネの板幅よりも広いことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の電磁リレー。
【請求項６】
前記ヨークの一端を外部固定端子として前記電磁リレー外部に導出することにより、前記電磁リレー内部の前記負荷電流経路を十字形状に形成することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の電磁リレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板などに搭載される小型の電磁リレーに関し、特に、車載用電装品に利用して有効な電磁リレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車部品のモジュール化が進み、車内に分散して実装されている電磁リレーをエンジンルーム内のジャンクションボックス内に集約するため、高温環境下で使用可能な電磁リレーの需要が高まっている。また、実装される基板の小型化に対応するため、プラグインタイプ電磁リレーから、プリント基板用電磁リレーへの置き換えが必要である。そのため、エンジンルームのような高温環境下で使用できるプリント基板用電磁リレーに対する要望が高まっている。
【０００３】
従来のプリント基板用電磁リレーとして、例えば、特許文献１に開示された電磁リレーがある。この電磁リレーは、コイル（巻線）、コア（鉄芯）、及びヨーク（継鉄）と、磁気吸引力によって揺動するアーマチュア（可動鉄片）と、このアーマチュアに復元力を作用させる可動接点バネと、前記アーマチュアに連結された可動接点と、この可動接点に対向配置された常開固定接点あるいは常閉固定接点と、常開固定接点に導通して外部に導出される外部固定端子部と、常閉固定接点に導通して外部に導出される外部固定端子部と、前記可動接点に導通して外部に導出されるコモン端子板（共通端子板）の一部である外部固定端子部とを備えて構成されている。そして、磁気吸引力と前記可動接点バネの復元力によって前記可動接点が前記常開固定接点あるいは常閉固定接点に対して開閉し、コモン端子板（共通端子板）の一部である外部固定端子部と常開固定接点あるいは常閉固定接点の導通状態が切替えられる。
【０００４】
従来のこの種の電磁リレーは、コア軸方向に、常開固定接点端子、常閉固定接点端子、コモン端子板が一直線上に構成され、図１１に示すように電磁リレー内部の負荷電流の流れ２１が一直線上であったため、電磁リレー内部の温度分布に不均一な状態が発生してしまうという欠点があった。また、大負荷電流を通電するための電磁リレーの場合には、電磁リレー全体の大きさを大きくして通電容量を大きくせざるをえなかった。しかし、電磁リレーを大型化すると、電磁リレーを実装するプリント板が大きくなるという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６０２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、エンジンルームのような８５℃から１３５℃の高温環境下で、３０Ａから４０Ａ程度の大負荷電流を通電できる小型のプリント基板用電磁リレーが要求されているが、機能同等で小型化しようとすると、コイルの温度上昇によりコイルの絶縁被膜の劣化が問題となった。たとえば、機能同等で従来の電磁リレーを比例縮小した場合、コイル消費電力の増大や可動接点バネを流れる負荷電流密度の増大などにより、電磁リレー内部の発熱量が増大する。また、電磁リレーが小型化するにつれ、プリント基板上の配線パターン幅が狭くなり、電磁リレー内部の発熱が外部（プリント基板上の配線パターンなどの導電部材）に伝達する放熱量が減少する。その結果、電磁リレー内部の温度が上昇し、最も熱的に弱い部分であるコイルの絶縁被膜が劣化し、最終的には電磁リレーが故障し問題となる。以下、この問題について、更に詳しく説明する。
【０００７】
電磁リレーの主な熱の発生箇所は、コイルと接点と可動接点バネである。コイル通電によりコイルで生じた熱は、主としてスプールを通じてコアに伝達され、ごく一部がコイルの表面から電磁リレー内部の雰囲気に拡散される。コアにその外周面から伝達された熱は、ヨークを介して外部（プリント基板上の配線パターンなどの導電部材）に伝達されるか、あるいは、ヨークを介して更にコモン端子板を介し外部（プリント基板上の配線パターンなどの導電部材）に伝達されか、あるいは、ヨーク、可動接点バネに固定される可動接点、固定接点を介し、固定端子から外部（プリント基板上の配線パターンなどの導電部材）に伝達される。
【０００８】
しかしながら、上記したコモン端子板を通じてのコイル発熱の拡散においては、電磁リレーの負荷電流経路を構成しているため、コモン端子板の電気抵抗により、さらに、可動接点と固定接点との接触部において生じる発熱により固定端子自身の温度が高くなって、電磁リレー内部の熱の放散性能が悪いという問題があった。
【０００９】
また、小型の電磁リレーに大負荷電流を通電した場合、可動接点と固定接点との接触部において生じる発熱がコイル発熱よりも極めて大きくなるため、可動接点と固定接点との接触部において生じる発熱がヨークを介してコイルに伝達し、もっとも熱的に弱い部分であるコイルの絶縁被膜が劣化し、最終的には電磁リレーが故障する問題があった。また、上述したように、従来は、コア軸方向に、常開固定接点端子、常閉固定接点端子、コモン端子板が−直線上に構成されていたため、電磁リレー内において熱の分散が均一でないという欠点があった。この欠点は、電磁リレー内の熱を外部に拡散させるための効率を悪くさせてしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は、小型なサイズで、かつ機能同等でありながら放熱性が高く、高温環境下において、大負荷電流を通電可能なプリント基板用の電磁リレー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】
【００１１】
本発明は、電磁ブロックとベースブロックとにより構成される電磁リレー本体と、電磁リレー本体を収納するカバーとからなる電磁リレーであって、前記電磁ブロックは、コイルが巻回されたスプールと、前記スプールのコア用貫通孔に挿入されるコアと、前記コアを連結するためのコア用貫通孔を備えるヨークと、前記コイルの通電時に前記コアの先端部に引きつけられて、先端部が揺動するアーマチュアと、コモン端子板と可動接点を備えた可動接点バネとが一体となった板状の部材により構成され、ベースブロックは、ベースと常開固定接点端子及び常閉固定接点端子により構成され、前記板状の部材は前記ヨークに固定され、前記コアの軸の中心とした線対称となる位置にコモン端子板の外部固定端子部が配置されることにより、負荷電流経路はＴ字形状に形状されることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、上記の電磁リレーにおいて、外部固定端子部を有するコモン端子板と、ヒンジ部を有し先端が揺動する可動接点バネとが一体成形された板状の部材の形状がＴ字形状であることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上記の電磁リレーにおいて、コの字形状であるコモン端子板の一部分とＩ字形状の可動接点バネにより、電磁リレー内部の負荷電流経路をＴ字形状に形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明は、上記の電磁リレーにおいて、ベースにコモン端子板の一部を構成する外部固定端子を精度良く位置決めするための位置決め用突起をベース上に有することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記の電磁リレーにおいて、コモン端子板にコイル側面を覆うような板状部を有し、その板幅が可動接点バネの板幅よりも広いことを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記の電磁リレーにおいて、ヨークの一端を外部固定端子として電磁リレー外部に導出することにより、電磁リレー内部の負荷電流経路を十字形状に形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の電磁リレーによれば、電磁リレー内部の負荷電流経路が、Ｔ字形状に形成されており、しかも、コモン端子板の一部を構成する複数の外部固定端子部を有し、コア軸を中心として線対称となる位置にコモン端子板の一部を構成する外部固定端部を各２本ずつ有しているので、電磁リレー内の熱の分布がほぼ均一であるとともに、コモン端子板から電磁リレー内部の熱を効率よく外部（プリント基板上のパターンなどの導電部材）に拡散させることが可能である。したがって、電磁リレーに大負荷電流を通電しても温度上昇が少なく、小型なサイズでかつ機能同等でありながら放熱性が高い、高温環境下において、大負荷電流が通電可能なプリント基板用小型の電磁リレーを提供することが可能である。
【００１８】
請求項２記載の電磁リレーによれば、コモン端子板と可動接点バネとが連結されてＴ字形状に一体成形されているので、コモン端子板と可動接点バネ間の導体抵抗が小さく、極めて発熱の少ない電磁リレーの実現が可能である。
【００１９】
請求項３記載の電磁リレーによれば、コモン端子板と可動接点バネと別々に成形されているので、部材使用率が向上するとともに、製造における簡易性が向上する。
【００２０】
請求項４記載の電磁リレーによれば、ベース上の可動接点バネ受け部にコモン端子板の外部固定端子部をはわせることにより、外部固定端子部の位置決めの簡易性が向上する。
【００２１】
請求項５記載の電磁リレーによれば、コモン端子板のコイル側面を覆うための板状部をコイルの両面に設置することにより、ケースを電磁リレー本体に嵌め込むに際して、コイルの表面に傷がつくのを防ぐことが期待できる。また、前記板状部の板幅が可動接点バネの板幅よりも広いので、電磁リレーの温度上昇の時定数を大きくすることが可能となり、負荷電流通電時間が飽和温度に達しないような短時間通電の条件に対して電磁リレーの最終到達温度の低減が期待できる。
【００２２】
請求項６記載の電磁リレーによれば、さらにヨークの一端が電磁リレーの外部に外部固定端子部として導出されているので、電磁リレー内部の負荷電流経路が十字形状に構成されることにより、電磁リレー内部の熱分布のバランスが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態である第１の実施の形態、第２の実施の形態、及び第３の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態の電磁リレーの斜視図である。図１（ａ）は上方から見た斜視図、図１（ｂ）は下方から見た斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態の電磁リレー本体の説明図であり、図２（ａ）は、斜視図であり、図２（ｂ）は平面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図３は、本発明の第１の実施の形態の電磁リレーの分解図である。図３（ａ）は分解斜視図、図３（ｂ）は、ベースブロックの平面図である。図４は、本発明の第１の実施の形態の電磁ブロックの分解斜視図である。また、図５は、本発明の第１の実施の形態の電磁リレーを実装したプリント板のパターンレイアウトの一例を示す図である。
【００２５】
図１〜図３に示すように、電磁リレー１は、電磁ブロック４とベースブロック５により構成される電磁リレー本体２と、電磁リレー本体２を収納するためのケース３とを備える。
【００２６】
図３及び図４に示すように、電磁ブロック４は、スプールブロック６と、スプールブロック６のコア用貫通孔１８ｂに挿入されるコア７と、４つのコモン端子板固定用突起８ｃとベース圧入部８ｆをヨーク嵌合孔１７ａに圧入するためのジグを押し当てる圧入用ジグ突き当て部８ｄとヨークの圧入受け部１７ｅを受ける圧入量位置決め部８ｅとヨーク固定用突起７ａにコア用貫通孔８ｇが連結されて磁気回路を構成するＬ字形状のヨーク８と、このヨーク８の先端部８ａに一端９ａが接合しコイル通電時にコア７の先端部７ｂに引き付けられて先端側９ｂが揺動するアーマチュア９と、揺動可能な板バネである可動接点バネ１１と板状部１２ｃを有するコモン端子板１２とが一体成形された板バネと、この可動接点バネ１１の可動接点固定用貫通孔１１ａに固定される可動接点１０により構成される。
【００２７】
また、コモン端子板１２は、プリント板に接続するための４つの外部固定端子部１２ａを有し、外部固定端子部１２ａは導体抵抗を小さくするために二重に折り重ねる二重成形が施されている。また、アーマチュア９の可動接点バネ固定用突起９ｃと可動接点バネのアーマチュア固定用貫通孔１１ｂがカシメ固定される。また、ヨーク固定用貫通孔１１ｄと可動接点バネ固定用突起８ｂがカシメ固定され、ヨーク固定用貫通孔１２ｂとコモン端子板固定用突起８ｃがカシメ固定される。
【００２８】
ベースブロック５は、コイル通電時に可動接点１０が圧接する常開固定接点１３と、常開固定接点１３が固定される常開固定接点端子１５と、コイル不通電時に可動接点１０が圧接する常閉固定接点１４と、常閉固定接点１４が固定される常閉固定接点端子１６と、ヨーク嵌合孔１７ａと２つのコイル端子用貫通孔１７ｂと２つのコモン端子板の外部固定端子導入用リブ１７ｃと２つのコモン端子板用貫通孔１７ｄとを有するベース１７とにより構成される。
【００２９】
スプールブロック６は、コイル２０と、コア用貫通孔１８ｂとフランジ１８ａの両側面に各２つのコイル端子嵌合孔１８ｃを有する、コイル２０を巻き付けるためのスプール１８と、プリント板に接続するための外部固定端子部１９ａとコイル線をラッピング接続し半田付けするためのコイルラッピング接続部１９ｂを有する２つのコイル端子１９とにより構成される。
【００３０】
また、可動接点バネ１１は、可撓性を確保するため、本明細書の対象としている電磁リレーでは、通常、その板厚は０．１から０．２ｍｍであり、導体抵抗が大きい。第１の実施の形態の電磁リレーでは、コモン端子板１２と可動接点バネ１１が一体成形されているので、コモン端子板１２の板厚も可動接点バネ１１と同厚であり、導体抵抗が大きい。そのため、コモン端子板１２の板幅の狭い外部固定端子部１２ａは２重に折り重ねることにより、導体抵抗を小さくしている。
【００３１】
尚、上記の構造は、ノーマルオープン接点（ＮＯ接点）とノーマルクローズ接点（ＮＣ接点）を有するいわゆる１ｃ型の電磁リレーである。尚、常閉固定接点端子１６については、常閉固定接点１４を有せずに可動接点１０及び可動接点バネ１１の変位規制部材として使用することも可能であり、この場合は、ノーマルオープン接点（ＮＯ接点）のみを有するいわゆる１ａ型の電磁リレーとなる。本構造は、どちらのタイプも容易に製造可能である。以下、１ｃ型のタイプについて説明を続ける。
【００３２】
プリント板の配線などの導電体に電気的に接続するための電磁リレーの接続用端子としては、図２に示すように、常開固定接点端子１５の３つの外部固定端子部１５ａと、常閉固定接点端子１６の外部固定端子部１６ａと、コモン端子板１２の４つの外部固定端子部１２ａと、２つのコイル端子１９の外部固定端子部１９ａとが、ベース１７から、電磁リレー外部に延びている。
【００３３】
また、導体抵抗を減らし、かつ、電磁リレー内部の熱を効率よく電磁リレー外部に放出するために、常開固定接点端子１５には３本の外部固定端子部１５ａとコモン端子板１２には４本の外部固定端子部１２ａを有する。なお、コモン端子板１２の一部を構成する外部固定端子部、常開固定接点端子１５の一部を構成する外部固定端部、常閉固定接点端子１６の一部を構成する外部固定端子部の数を増やすほど、電磁リレー内部の熱を外部に拡散させる熱量が増え、さらに、好ましい。
【００３４】
また、本構造の端子配置は、図５に示すように、プリント板のパターンレイアウトが容易である。また、各端子を電磁リレーの外側方向に折り曲げることにより、表面実装端子とすることも容易に可能である。
【００３５】
また、図２（ａ）の負荷電流の流れ２１が示すように、電磁リレー内の負荷電流の流れは、電磁リレー内を可動接点バネ１１、コモン端子板１２へとＴ字形状に流れるので、従来の電磁リレー本体の一例を示す図１１のように、可動接点バネ１１、ヨーク８へと流れるＩ字形状の負荷電流の流れ２１の場合よりも、放熱性に優れ、電磁リレー内部の熱分布のバランスが良い。
【００３６】
また、図４に示すように、コモン端子板１２に面積の広い板状部１２ｃを有するので、負荷電流通電時に電磁リレーの温度上昇の時定数を大きくすることができ、かつ導体抵抗を小さくすることが可能であり、発熱を小さくすることができる。また、図３及び図４に示すように、電磁リレー本体２をケース３に収納する時にコイル２０の表面に傷がつくのを防ぐ効果も期待できる。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態の電磁リレー本体２の斜視図である。本発明の第１の実施の形態と第２の実施の形態との異なる点は、可動接点バネ１１とコモン端子板１２が一体成形であるかないかの違いのみであるので、他の図面については省略する。
【００３８】
本発明の第２の実施の形態の電磁リレーは、可動接点バネ１１とコモン端子板１２を別々に成形するので、可動接点バネ１１とコモン端子板１２を一体成形する場合に比べ、部品点数が多くなる。また、可動接点バネ１１とコモン端子板１２間の負荷電流経路には、接触抵抗の大きいカシメ固定部を介するので、カシメ固定部付近は発熱が大きくなる。そのため、コモン端子板１２の板厚を可動接点バネ１１の板厚よりも厚くすることにより、コモン端子板１２の導体抵抗を小さくする。また、コモン端子板１２の板厚は厚いため、２重に折り重ねる必要はない。
【００３９】
次に、本発明の第３の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態の電磁リレー１の下方から見た斜視図である。図８は、本発明の第３の実施の形態の電磁リレー本体２の斜視図である。図９は、本発明の第３の実施の形態の電磁ブロック４の分解斜視図である。また、図１０は、本発明の第３の実施の形態の電磁リレー１を実装したプリント板のパターンレイアウトの一例を示す図である。
【００４０】
本発明の第２の実施の形態と第３の実施の形態との異なる点は、図７及び図９に示すように、ヨーク８に外部固定端子部８ｈを有するかどうかである。この外部固定端子部８ｈを設けることにより、電磁リレー内部の負荷電流経路が図８の負荷電流の流れ２１で示されるように十字形状になる。したがって、第２の実施の形態よりも、さらに電磁リレー内部の熱分布のバランスが向上すると共に、負荷電流経路が分散することにより電磁リレー内部の発熱の低減が期待できる。第３の実施の形態のプリント板のパターンレイアウトも、図１０に示すように容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電磁リレーの斜視図。図１（ａ）は、上方から見た斜視図、図１（ｂ）は下方から見た斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の電磁リレー本体の説明図。図２（ａ）は、斜視図、図２（ｂ）は、平面図。図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電磁リレーの分解図。図３（ａ）は、分解斜視図、図３（ｂ）は、ベースブロックの平面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の電磁ブロックの分解斜視図。
【図５】本発明の第１の実施の形態の電磁リレーを実装したプリント板のパターンレイアウトの一例を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態の電磁リレーの斜視図。
【図７】本発明の第３の実施の形態の電磁リレーの下方から見た斜視図。
【図８】本発明の第３の実施の形態の電磁リレー本体の斜視図。
【図９】本発明の第３の実施の形態の電磁ブロックの分解斜視図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の電磁リレーを実装したプリント板のパターンレイアウトの一例を示す図。
【図１１】従来例の電磁リレー本体の斜視図。
【符号の説明】
【００４２】
１    電磁リレー
２    電磁リレー本体
３    ケース
４    電磁ブロック
５    ベースブロック
６    スプールブロック
７    コア
７ａ    ヨーク固定用突起
７ｂ    先端部
８    ヨーク
８ａ    先端部
８ｂ    可動接点バネ固定用突起
８ｃ    コモン端子板固定用突起
８ｄ    圧入用ジグ突き当て部
８ｅ    圧入量位置決め部
８ｆ    ベース圧入部
８ｇ    コア用貫通孔
８ｈ    外部固定端子部
９    アーマチュア
９ａ    一端
９ｂ    先端側
９ｃ    可動接点バネ固定用突起
１０    可動接点
１１    可動接点バネ
１１ａ    可動接点固定用貫通孔
１１ｂ    アーマチュア固定用貫通孔
１１ｃ    ヒンジ部
１１d    ヨーク固定用貫通孔
１２    コモン端子板
１２ａ    外部固定端子部
１２ｂ    ヨーク固定用貫通孔
１２ｃ    板状部
１３    常開固定接点
１４    常閉固定接点
１５    常開固定接点端子
１５ａ    外部固定端子部
１６    常閉固定接点端子
１６ａ    外部固定端子部
１７    ベース
１７ａ    ヨーク嵌合孔
１７ｂ    コイル端子用貫通孔
１７ｃ    コモン端子板の外部固定端子導入用リブ
１７ｄ    コモン端子板用貫通孔
１７ｅ    ヨークの圧入受け部
１８    スプール
１８ａ    フランジ
１８ｂ    コア用貫通孔
１８ｃ    コイル端子嵌合孔
１９    コイル端子
１９ａ    外部固定端子部
１９ｂ    コイルラッピング接続部
２０    コイル
２１    負荷電流の流れ
【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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