(57)【要約】【課題】熱可塑性合成樹脂を使用した面状発熱体の柔軟性を改善し、曲面を持つ物の表面に合わせて加熱できる可撓性のある発熱体を提供する。【課題を解決する手段】  熱可塑性合成樹脂に導電性微粉末を所定量添加した混合物を成形したシート状の発熱部の両縁にそれぞれ電極線４を配置したＰＴＣ特性を持つ面状発熱体２を使用し、前記発熱部の幅方向に多数のスリット２ａを穿設して多数の紐条発熱体２ｂを形成・列設して前記発熱部を紐条発熱体２ｂの配列体として構成したスダレ形発熱体。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成樹脂に導電性微粉末を所定量添加した混合物を成形したシート状の発熱部の両縁にそれぞれ電極線を配置したＰＴＣ特性を持つ面状発熱体を使用し、
前記発熱部の幅方向に多数の切断線を穿設して紐条発熱体を形成し、前記発熱部を紐条発熱体の配列体として構成したことを特徴とするスダレ形発熱体。
【請求項２】
前記一連の紐状発熱体を、糸あるいはテープで連結あるいは編組して各紐状発熱体の配列状態を規制したことを特徴とする請求項１記載のスダレ形発熱体。
【請求項３】
前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成された紐状発熱体の間に形成される間隔を加熱量に応じて変化させ、加熱量の少ない場所に開口部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスダレ形発熱体。
【請求項４】
前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成された紐状発熱体の内、隣接する紐状発熱体の間が連結帯によって連結されていることを特徴とする請求項１記載のスダレ形発熱体。
【請求項５】
前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成した紐状発熱体の幅は、被加熱物が膨出している部分に位置するものが、膨出していない部分に比較して狭幅に形成されて変形し易くなっていることを特徴とする請求項１記載のスダレ形発熱体。
【請求項６】
前記スダレ形発熱体を熱可塑性樹脂シートからなるカバーに挿入密封したことを特徴とするシート状発熱部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体などの被加熱物の形状に合わせて発熱部が柔軟に変形できる特性と、優れたＰＴＣ特性を持ち、局部発熱に対して安全性の高い発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、人体を温めるための比較的低温で使用するヒーターの用途としては、
（ａ）電気毛布や暖房カーペット、（ｂ）寒冷時に魚釣人などが着用するベスト、更に（ｃ）人が抱いて寝る抱きまくら、（ｄ）冬季のオートバイの運転に使用する手袋などがある〔例えば、（ａ）に関する特許文献１、（ｄ）に関する特許文献２、（ｃ）に関する特許文献３参照〕。
【０００３】
また、主として住宅の床などを暖房するヒーターとしては、
（ｅ）床構造内に蛇行して配管した温水パイプに温水を供給して加熱する温水式の床暖房装置、（ｆ）耐熱性のある樹脂被覆の内部に銅線の代わりにニクロム線を配置したケーブルヒーター式床暖房装置、（ｇ）耐熱性と電気絶縁性のある合成樹脂シートの表面に金属箔を接着し、この金属箔に発熱パターンをエッチングによって形成したものがある。
【０００４】
更に薄いシート状にして被加熱部を膨出させないで加熱するヒーターとしては、
（ｈ）カーボンなどの導電性微粉末と含んだ電気伝導性塗料をポリエステルフイルムなどの耐熱性合成樹脂シートの表面に塗装して面状発熱体としたもの、（ｉ）炭素繊維などの電気抵抗性のある繊維を平行して配列したり、織布として発熱層を形成したものがある。
【０００５】
また、熱可塑性樹脂を使用し、優れたＰＴＣ特性を付与したヒーターとしては、
（ｊ）合成樹脂シート自体に導電性を持たせた床暖房装置用の面状発熱体、（ｋ）前記（ｊ）に関する面状発熱体発熱体の発熱部に開口部を明け、その開口部の面積に応じて発熱量を調節するようにしたものがある（例えば、（ｊ）に関する特許文献４、（ｋ）に関して特許文献５参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１３２０６９号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５１７７号公報
【特許文献３】特開２０００−２０１７８９号公報
【特許文献４】特公昭６１−３２４４２号公報
【特許文献５】特開２００５−２５１５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
刊行物１に記載された電気毛布に使用されている発熱体は、細いニクロム線を発熱体として使用したケーブルヒーターであるから可撓性がある。しかし、これを使用するためにはヒーターを蛇行させて発熱パターンを形成し、更に複数のケ所に温度センサーを設けて温度制御する必要がある。しかし、このヒーターは線状に狭い幅に発熱するので、低温で発熱して大量の遠赤外線を放射して加熱する用途には適していない。
【０００８】
刊行物２に記載された電気暖房式手袋は、手の形状に合わせて電熱線を内蔵したものであり、極めて局所を加熱する特殊な用途にしか使用することができない。
【０００９】
刊行物３に記載された発熱部材を入れた抱きまくらは、その内部に小型の電気毛布を配置したものであり、ヒーターがコード状で柔軟性があるものの、低温において大量の発熱をさせることができない（前記は直列抵抗体）。
【００１０】
（ＰＴＣ発熱体）
刊行物４に記載されたヒーター（面状発熱体）は、床構造であるコンクリート内に埋設する床暖房装置に関するものである。この面状発熱体は、熱可塑性合成樹脂に半導電性微粉末を混合して通常は約１ｍｍ程度の厚さを持つシート（あるいは薄板状）に成形したものである。この面状発熱体は、温度上昇に応じて抵抗値が上昇する性質（正の温度特性：ＰＴＣ特性）を持ち、温度上昇に対応して自動的に電流値を制御して発熱量を低下させる優れた性質を持っている。換言すれば、面状発熱体の全面にあたかも温度センサーを設けたような状態になっている（前記は並列抵抗体）。
【００１１】
しかし、この面状発熱体はコンクリートの中に埋設することを主体として製造されたもので、ゴムシートに比較するとかなり硬い薄板のようなもので柔軟性が余りない。従って、この状態のものは、発熱特性は優れているものの、感触がゴワゴワとして硬く、違和感があり、特に人体と接触ないし近接するような箇所に使用することはできない。
【００１２】
また、刊行物５に記載された面状発熱体は、前記刊行物４と同様な熱可塑性樹脂と半導電微粉末の混合体を押出成形したＰＴＣ特性を持つ面状発熱体を使用し、例えば、それ程の加熱を必要としない場所に「開口部」を設けることによって発熱量を減少させることを目的とするものである。
【００１３】
しかし、この面状発熱体は、本質的には刊行物４に記載されているように建造物のコンクリート構造中に埋設するもので、低温で大量の遠赤外線を放出する特性があるが、柔軟性があまりなく、特に電気絶縁性のシートからなるカバーの内部に発熱体を挿入した場合は、かなり硬く、ゴワゴワ状になる。
【００１４】
従って、人体が接触する椅子や自動車の運転席のシート、冬季に釣り人達が使用するベスト、あるいは抱きまくらなどのように、「柔軟性」と、更に特に「電気的な安全性」を必要とする用途には実質的に使用することができない。
【００１５】
（発明の課題、目的）
前記刊行物４に記載された面状発熱体は、本発明者が発明し、提案したものである。この面状発熱体は前記の如く床構造内に配置ないし埋設して発熱させるもので、柔軟性をあまり必要としない用途に主として使用される。
【００１６】
また、滅多に発生しない事故ではあるが、この面状発熱体は熱可塑性樹脂を主原料としている関係上、軟化点や融点があるので耐熱性があまりない。従って温度上昇より温度制御機能が低下した場合は、発熱温度が樹脂の融点に到達することがある。このような状態になると、発熱面の中央部の温度が高くなり、その部分が発熱体の長さ方向に溶融し、面状発熱体の表面に薄く形成されていた導電層の導通が困難となると共に、面状発熱体が長さ方向に断線してしまうという問題がある。
【００１７】
また、この面状発熱体は熱可塑性合成樹脂を使用し、発熱部の厚さが約１ｍｍ程度のものであり、更にこれを厚さが０．０５〜１．０ｍｍの耐熱性がある絶縁性の樹脂からなるシートを使用した袋体に収容した場合、かなり硬くてゴワゴワと感触のものとなる。このような硬いシート状のものは、当然、人体などの被加熱物の形状に対応して変形することができず、平坦な用途にしか使用できないという問題がある。
【００１８】
本発明は、前記刊行物４あるいは５に使用されている面状発熱体をベースとしてこれに柔軟性を与え、更に発熱面に異常発熱などにより発生しても、それは極めて限定された範囲にしか発生せず、安全性が高く、更に変形性に富んだ発熱体を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、発熱面を紐状発熱体に形成することによって前記従来の熱可塑性樹脂を使用した面状発熱体に比較すると、切断面によって表面積が増加した分だけ、遙かに放熱面積を拡大することができ、更に従来の面状発熱体に比較すると格段に変形性に優れた発熱体を提供することを目的とする。
【００２０】
更に、低温で大量の遠赤外線を放射する特性を活かし、柔軟性を与え、特に人体に対する感触を大幅に改善した発熱体、つまり、「スダレ形発熱体」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】
【００２１】
本発明に係るスダレ形発熱体は、次のように構成されている。
【００２２】
１）熱可塑性合成樹脂に導電性微粉末を所定量添加した混合物を成形したシート状の発熱部の両縁にそれぞれ電極線を配置したＰＴＣ特性を持つ面状発熱体を使用し、前記発熱部の幅方向に多数の切断線を穿設して紐条発熱体を形成し、前記発熱部を紐条発熱体の配列体として構成したことを特徴としている。
【００２３】
２）前記一連の紐状発熱体を、糸あるいはテープで連結あるいは編組して各紐状発熱体の配列状態を規制したことを特徴としている。
【００２４】
３）前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成された紐状発熱体の間に形成される間隔を加熱量に応じて変化させ、加熱量の少ない場所に開口部が形成されていることを特徴としている。
【００２５】
４）前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成された紐状発熱体の内、隣接する紐状発熱体の間が連結帯によって連結されていることを特徴としている。
【００２６】
５）前記シート状の発熱部を幅方向に切断して形成した紐状発熱体の幅は、被加熱物が膨出している部分に位置するものが、膨出していない部分に比較して狭幅に形成されて変形し易くなっていることを特徴としている。
【００２７】
６）前記スダレ形発熱体を熱可塑性樹脂シートからなるカバーに挿入密封したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係るスダレ形発熱体は、熱可塑性合成樹脂を主体し、これに半導電性微粉末を添加した混合体をシート状に押出成形して面状発熱体としたものを材料とし、これの幅方向に多数をスリットを穿設して多数本の紐状発熱体をスダレのように配列したもので、前記発熱体の低温で多量の遠赤外線を放射して人体などを加熱する特性を持っている。
【００２９】
本発明は、この特性を活かし、前記紐状発熱体を形成することによって従来の面状発熱体の本質的な欠点である、柔軟性が少ないという本質的な欠点を改善し、柔軟性のある発熱体を提供することができる。
【００３０】
また、本発明に係る紐状発熱体は、切断面が四角形であるから、放熱面がその形状の効果によって増加し、優れた発熱性を発揮して暖房効果を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、本発明に係る「スダレ形発熱体２」を使用したシート状発熱部材１の要部を示す斜視図であり、図２はカバー３の溶着部を示す断面図である。
【００３２】
このスダレ形発熱体の基礎材料を形成する面状発熱体は、例えば、特開２００３−１７２２６号公報に記載された熱可塑性材料（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などにカーボンブラックの微粉末を添加した材料）を使用して同公報に記載された押出成形法によって製造された面状発熱体Ｈを電気絶縁性カバー３内に収容したものである。なお、この発明は、本発明者などが先に発明し提案したものである。
【００３３】
本発明の基礎素材である面状発熱体Ｈは、両縁に電極線４，４を配置した面状発熱体Ｈの幅方向（好ましくは直交する方向）に、多数のスリット２ａをレーザーやプレス式カッターなどの手段で切断することによって細幅の紐状発熱体２ｂを平行して形成したスダレ形発熱体２を製造している。
【００３４】
このスダレ形発熱体２を従来の床暖房に使用する面状発熱体と同じように、合成樹脂シート製のカバー３内に収容し、電極線４あるいはこの電極線４に接続した電線を引出した状態で周囲を溶着部３ａで封止してシート状発熱部材１を構成している。
【００３５】
この発熱部材１は、発熱部を平行する多数のスリット２ａによって分割した紐状発熱体２ｂを構成していることから、この発熱部材１を取扱中に斜めになったり、反転したり、あるいは衝撃を与えた場合にはカバー３内で紐状発熱体２ｂが自由に変形して位置が変化したり重なり合ったりすることがある。
【００３６】
そこで本発明の実施の形態においては、図１及び図２に示すようにカパー３の表裏シートを溶着部５で点状あるいは線状に接合することによって、スダレ形発熱体２を両面より押圧してこれらの二つの溶着部５〜５の間の距離Ｌ内に存在する複数本の紐状発熱体２ｂを纏めた構造を採用すると安定性がある。
【００３７】
本発明のスダレ形発熱体２の素材である面状発熱体Ｈの幅は、用途に応じて決めるものであるが、この発明の出願時点の製造技術においては１５０〜５００ｍｍの範囲のものを使用する。また、前記紐状発熱体２ｂの幅は１〜２０ｍｍ、好ましくは３〜７ｍｍの範囲で、用途に応じて要求される柔軟性と変形性を考慮して決定すると良い。
【００３８】
図３は、面状発熱体Ｈを使用して加工した本発明のスダレ形発熱体２の外観の正面図であり、図４はその断面形状を示しており、更に、図５にこの発熱部の断面構造をそれぞれ示している。
【００３９】
本発明に係るスダレ形発熱体２の基礎材料である面状発熱体Ｈの製造方法の詳細な説明は省略するが、図５に示すように、半導電性微粉末の分散量が少なく、通電性が実質的に少ない中間層２ｃと、半導電性微粉末が偏在して表面に薄皮状に形成した導電層２ｄ、２ｄで構成されており、この三層構造は、絶縁性合成樹脂層である中間層２ｃの両面に薄い導電層２ｃ（導電性抵抗膜）をサンドイッチ状に張付けたような三層複合構造を有している。そして面状発熱体Ｈに通電すると温度上昇により前記中間層２ｃが次第に熱膨脹してくると、それに引張られて表面の導電層２ｄが次第に薄くなる。そして、その挙動に伴なって発熱体の表面のみに集合している導電性微粉末の間が次第に疎になり、それに伴なって抵抗値が増加してこの表面層を流れる電流量が減少して発熱量が低下してしまう特性を持っている（ＰＴＣ特性）。
【００４０】
（自動遮断性）
前記面状発熱体Ｈの発熱面にスリット加工（例えば、各種の切断線を形成できる炭酸ガスレーザーやプレス式薄刃切断機を使用するのが良い。）することによってスリット２ａの開口とともに紐状発熱体２ｂを形成する。このように発熱面が切断状態（うどんないしスダレ状）になると、レーザー切断の場合は切断面が高温で瞬時に溶融され、この部分の導電層２ｄが導電性を低下させる方向に変化する。そして隣接している発熱紐状体２ｂ同志はスリット２ａによって分離されて通電が断たれており、その結果、それぞれの紐状発熱体２ｂは独立した紐状の電気抵抗体を構成していることになる。
【００４１】
例えば、この独立した電気抵抗体を構成する紐状発熱体２ｂの内の１本が、他の紐状発熱体２ｂに比較して高温に発熱して軟化し、遂に溶融して断線状態になった時でも、前記高温に発熱した１本の紐状発熱体２ｂのみが電気的に断線するだけで、他の紐状発熱体２ｂ、特に隣接している紐状発熱体２ｂにはその影響がない。具体的には、１本の紐状発熱体２ｂが何らかの理由で溶融状態になっても、この溶融状態は隣接する、あるいは接触している紐状発熱体２ｂに前記断線状態が波及することがない。
【００４２】
従って、個々の紐状発熱体２ｂは電気的に独立して「通電自動遮断性」を有していると言える。このように個々の紐状発熱体２ｂの持つ「通電状態を自動的に遮断する特性」が本発明のスダレ形発熱体２の重要な特性であると言える。
【００４３】
図６は、電極線４Ａに「編組線」を使用した例を示している。この編組線は、細い銅線を編組して筒状に形成し、これを偏平にしたもので加撓性に富んだものである。従って、これを使用したスダレ形発熱体２は全体として変形が容易となる。また、スダレ形発熱体２を図６に示すようにＵ字形に保持し、電極線４Ａがある両縁部を直線状に保持したい場合には、この電極線４Ａに強度のあるもの（少し太い銅線を使用）を使用すると良い。
【００４４】
前記スダレ形発熱体２は図１のようにカバー３に収容されて電気的に絶縁して使用されるものであるが、このカバー３に使用する合成樹脂シートに凹凸加工を行なって柔軟性を持たせることができる。また、安全性を高める意味で、例えば、６〜３０ボルト程度の低電圧で使用するスダレ形発熱体２の場合は、これのカバー３として裏面に薄く可撓性に優れた電気絶縁性のあるフイルムを使用し、その表面にパイル布や植毛布、あるいは編織布などの人体などに優しく接触するものを使用すると良い。
【００４５】
用途によっては、隣接する紐状発熱体２ｂを局部的に連結した方が発熱紐状体２ｂの位置の安定性が良い場合がある。
【００４６】
図７は、前記用途に使用するスダレ形発熱体２Ａを示しており、この発熱体２Ａの場合は１本のスリット２を、スリット２ｅと２ｆとに二分し、これらの延長部分に非切断部２ｇを形成しておくことによって隣接する２本の紐状発熱体２Ｘと２Ｙの一部が連結された状態となる。このように２本の発熱紐状体２Ｘ、２Ｙの一部に切断しない部分２ｇを形成することによって、スダレ形発熱体２Ａに全体として柔軟性を与えながら、位置が定まり難い紐状発熱体２Ｘ、２Ｙを纏めて安定性を与えることができる。なお、この思想を活かすと、３本以上の紐状発熱体を纏めることも可能であり、その態様は用途との関係において決定される。
【００４７】
図８は、図６に示したスダレ形発熱体２を変形した発熱体２Ｂを示しており、スリット２ａによって紐状発熱体２ｂを同様に並列して形成しているが、この紐状発熱体２ｂの長さの適宜の位置に糸１０で編んで寿司巻き用のスダレのように個々の紐状発熱体２ｂを纏めたもので、この構造によって発熱体２に作用する圧力に対する抵抗性を与えながら、取扱いを容易にした例を示している。
【００４８】
この実施の形態の変形例としては、前記紐状発熱体２ｂを経糸とし、別に準備した絶縁テープを緯糸として、織物状あるいはザルのように形成することによって変形性と耐圧性を向上することができる。
【００４９】
（自動車用シート用発熱体）
例えば、自動車のシートを加熱するヒーターに使用するスダレ形発熱体２Ｓとしての場合は、図９に示すように発熱体２Ｓを全体的にＬ形に曲げ、使用者の尻部に沿って変形できるように構成する。この発熱体２Ｓは、図３に示したスダレ形発熱体２をシートに合うようにスリット２ａの間隔やスリットの長さを、使用者の体格や重量などを考慮し、背部イ、尻下部ロ、膝下部ハに合わせて形成すると良い。
【００５０】
（ベスト加熱用発熱体）
図１０は、例えば冬季に釣人や作業者が着用するベスト８に本発明に係るスダレ形発熱体２を小型化したものを使用したシート状発熱部材１Ｋを取付けたものを示しおり、この例においては背部８ａの左右に配置し、電源として電池あるいはバッテリを使用する。
【００５１】
（異形物用発熱体）
図１１は、図８に示したスダレ形発熱体２Ｂを使用して、例えば乳幼児のように全体して丸い形状のもの（被加熱物１１））に柔らかく接触し、優しく加熱する使用例を示している。
【００５２】
（抱きまくら用発熱体）
本発明のスダレ形発熱体２、２Ａ、２Ｂ（図３、図７、図８）は、発熱面をスリット２ａで切断して多数の紐状発熱体２ｂとし、これを平行して集合させた可撓性のある集合体として形成したものである。従って、従来の面状発熱体が１枚の発熱面を持っているのに対して、柔軟性に優れている上に、万一の事故で溶融状態が発生したとしても、これが広く伝播して発熱体が全体的に破壊する危険性を排除することができる点において格段に安全性に優れている。
【００５３】
特殊な枕として図１２のようにして使用する抱き枕１３が提案されている。この抱き枕１３は、図１３に示すように、枕部１４と首部１４と本体部１６と脚部１７より構成されている。本発明において、前記本体部１６の周囲に本発明に係るスダレ形発熱体２を内蔵したシート状発熱部材１を、この本体部１１６沿うように配置している。前記スダレ形発熱体２は、多数の紐状発熱体２ｂの集合体であるから、本体部１６の周囲に正確に巻きついて柔らかく、そして広く発熱することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、熱可塑性合成樹脂を原料として製造されたシート状の面状発熱体の持つ優れた「ＰＴＣ特性」を活かして必要以上の温度上昇を抑制しながら、しかも、従来の面状発熱体の硬直した感じのものと比較して、柔軟性が著しく改善された、新規なスダレ形をした発熱体を提供するものである。
【００５５】
本発明に係るスダレ形発熱体は、従来の面状発熱体が有しない柔軟性と、面状発熱体が有する広面積で均一に発熱する特性とを有しており、人体のように柔軟で変形し易い被加熱体を、熱効率の良い接触状態ないし近接状態で柔らかく加熱できる加熱体として各種の加熱用途に有効に使用することができるものである。
【００５６】
従って、前記実施例に記載した各種の用途は勿論、例えば、病院用ベッドの加熱や敷布の加熱、食品などの保温、乳幼児の介護装置への適用など、各種の遠赤外線で加熱する用途に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るスダレ形発熱体をカバーに収容した発熱部材の斜視図である。
【図２】カバーの接合部分の拡大図である。
【図３】本発明に係るスダレ形発熱体の正面図である。
【図４】図３に示したスダレ形発熱体の横断面図である。
【図５】図３に示した発熱体を拡大し、紐状発熱体を形成する状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係るスダレ形発熱体の変形状態を示す斜視図である。
【図７】図６に示したスダレ形発熱体の変形態様を示す斜視図である。
【図８】図６に示したスダレ形発熱体の変形態様を示す斜視図である。
【図９】自動車用シートを加熱する発熱体の斜視図である。
【図１０】加熱式ベストの概略図説明図である。
【図１１】異形物や乳幼児用の保温や暖房用の発熱体の側面図である。
【図１２】抱き枕の使用方法の説明図である。
【図１３】図１２に示した抱き枕に本発明の加熱装置設けたものを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１、１Ｋ  シート状発熱部材
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｓ  スダレ形発熱体
２ａ  スリット
２ｂ  紐状発熱体
２ｃ  中間層
２ｄ  導電層
３  電気絶縁性カバー
４、４Ａ  電極線
Ｈ  面状発熱体
８  ベスト
１３  抱き枕
【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】
2008192530.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008192530.tif 000011
【図１０】
2008192530.tif 000012
【図１１】
2008192530.tif 000013
【図１２】
2008192530.tif 000014
【図１３】
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