(57)【要約】【課題】発熱体から発した熱を効率良く拡散して放熱する。【解決手段】受熱部材１０は、発熱体と熱的に接続する受熱部を含む受熱面１２と受熱面１２の反対側にある放熱面１１とを有する。熱移送部材２０と放熱部材４０は放熱面にわたって設けられている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と熱的に接続される受熱面と、この受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、
前記放熱面に設けられ、前記受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、
放熱面に設けられ、前記受熱面を介して放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材と
を備えていることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記熱移送部材は、前記放熱面に沿って延びている少なくとも１本のヒートパイプを有していることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプは前記放熱面に半田で取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記冷却装置は、前記放熱面と前記ヒートパイプとを覆っている熱伝導性カバーをさらに備えており、この熱伝導性カバーは前記放熱部材と放熱面との間にあり、前記放熱部材は熱伝導性カバーに取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記熱伝導性カバーは板材で形成されていて、前記放熱面を覆っていて放熱面に密着している熱伝導性カバー平坦部と、前記ヒートパイプを覆っている凸部とを有していることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ヒートパイプの長手方向と直交する平面で切断した前記熱伝導性カバーの凸部の断面は矩形を囲んでいることを特徴とする請求項５に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記熱伝導性カバーの凸部は、前記放熱面と対向していて放熱面と平行に広がっている凸部平坦部を有しており、前記ヒートパイプはこの凸部平坦部と放熱面との間にあることを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
【請求項８】
前記ヒートパイプは、前記放熱面と対向していて平坦である第１ヒートパイプ平坦部と、前記凸部平坦部と対向していて平坦である第２ヒートパイプ平坦部とを有していることを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
前記第２ヒートパイプ平坦部は前記凸部平坦部に半田で取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記放熱部材は複数の放熱板を有していることを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１１】
前記複数の放熱板は前記放熱面と交差しており、これらの放熱板は前記熱伝導性カバーの凸部に嵌合する切欠きを有していることを特徴とする請求項１０に記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記ヒートパイプの長手方向と直交する平面で切断した前記ヒートパイプの断面は円形を囲んでいることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記熱移送部材は複数のヒートパイプを有しており、これらのヒートパイプは並列していることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記熱伝導性カバーは平板状の板材で形成されており、熱伝導性カバーの一面と前記放熱面とは互いに対向していることを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
【請求項１５】
前記ヒートパイプは、前記放熱面と対向していて平坦である第１ヒートパイプ平坦部と、前記熱伝導性カバーの一面と対向していて平坦である第２ヒートパイプ平坦部とを有していることを特徴とする請求項１４に記載の冷却装置。
【請求項１６】
前記第２ヒートパイプ平坦部は前記熱伝導性カバーの一面に半田で取り付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の冷却装置。
【請求項１７】
前記放熱部材は複数の放熱板と、それぞれの放熱板の縁に設けられていて放熱板と交差している平板状の取付板とを有しており、
取付板は前記熱伝導性カバーの他面に平行に向けられてこの他面に取り付けられていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項１８】
受熱面と、この受熱面に設けられ、発熱体と熱的に接続される受熱部と、前記受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、
前記受熱部を避けるように前記受熱面に設けられ、前記受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、
前記放熱面に設けられ、前記受熱面を介して前記放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材と
を備えていることを特徴とする冷却装置。
【請求項１９】
前記熱移送部材は、前記受熱面に沿って延びている少なくとも１本のヒートパイプを有していることを特徴とする請求項１８に記載の冷却装置。
【請求項２０】
前記ヒートパイプは、前記受熱面と対向していて平坦であるヒートパイプ平坦部を有していることを特徴とする請求項１９に記載の冷却装置。
【請求項２１】
前記ヒートパイプ平坦部は前記受熱面に半田で取り付けられていることを特徴とする請求項２０に記載の冷却装置。
【請求項２２】
前記熱移送部材は複数のヒートパイプを有していることを特徴とする請求項１８乃至２１のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項２３】
前記熱移送部材は並列している２つのヒートパイプを有しており、前記受熱部はこれら２つのヒートパイプの間にあることを特徴とする請求項２２に記載の冷却装置。
【請求項２４】
本体と、
本体に内蔵される基板と、
前記基板に実装される電子部品と、
電子部品と熱的に接続される受熱面と、この受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、
前記放熱面に設けられ、前記受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、前記放熱面に設けられ、前記受熱面を介して前記放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材と
を備えていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品を冷却する冷却装置及びこの冷却装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップなどの電子部品を冷却するために、熱を移送する部材を備えた冷却装置がよく用いられる。特許文献１には板状のヒートシンクの内部に取り付けられたヒートパイプを有する冷却装置が開示されている。ヒートシンクの一面には溝が形成されており、ヒートパイプはこの溝に入れられている。電子機器に用いられる半導体チップはヒートシンクの一面にある、所定の固定位置に固定されている。溝は、固定された半導体チップにヒートパイプが近接するように形成されている。ヒートシンクの他面にはフィンが形成されている。フィンはヒートシンクと一体的にアルミニウムにて形成されている。半導体チップから発した熱はヒートパイプにより半導体チップの固定位置から離れた位置に移送される。熱はヒートパイプに沿って移送されながらヒートシンク内に拡散しフィンにて放散する。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６１６３０７３号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にフィンはヒートシンクと一体的にアルミニウムにて形成されている。このようなフィンは切削加工あるいはダイカスト成型により製造される。放熱の効率は、フィンの厚さが薄く、フィンの間隔が狭い程高い。切削加工やダイカスト成型によりフィンを製造する場合、このようにフィンを形成できない。従って、放熱の効率を高くできない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、発熱体から発せられた熱を効率良く拡散して放熱する冷却装置と、このような冷却装置を備えた電子機器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係わる冷却装置は、
発熱体と熱的に接続される受熱面と、この受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、放熱面に設けられ、受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、放熱面に設けられ、受熱面を介して放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項１８に係わる冷却装置は、受熱面と、この受熱面に設けられ、発熱体と熱的に接続される受熱部と、受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、受熱部を避けるように受熱面に設けられ、受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、放熱面に設けられ、受熱面を介して放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材とを備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２４に係わる電子機器は、本体と、本体に内蔵される基板と、基板に実装される電子部品と、電子部品と熱的に接続される受熱面と、この受熱面の反対側にある放熱面とを有する受熱部材と、放熱面に設けられ、受熱面に伝熱された熱を移送する熱移送部材と、放熱面に設けられ、受熱面を介して放熱面に伝熱された熱を放散する放熱部材とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
このような構成により、発熱体から発せられた熱を効率良く拡散して放熱する事が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図１２を参照して、実施の形態に係わる冷却装置及び電子機器を説明する。先ず、図１〜図４を参照して第１の実施の形態に係わる冷却装置を説明する。図１は冷却装置１の斜視図である。冷却装置１は、発熱体が発する熱を吸収し拡散する受熱部材１０を有している。受熱部材１０は平板状であり、受熱面１２と受熱面１２の反対側にある放熱面１１とを有している。冷却装置１は熱を移送する熱移送部材と熱を放散する放熱部材４０とを有している。熱移送部材と放熱部材４０は放熱面１１にわたって設けられている。
【００１１】
熱移送部材は少なくとも１本のヒートパイプを有している。本実施の形態では３本のヒートパイプ２０が放熱面１１に沿って延びている。これらのヒートパイプ２０は並列している。放熱部材４０は複数のフィン部材４１で構成されている。放熱面１１とヒートパイプ２０は熱伝導性カバー３０により覆われている。
【００１２】
熱伝導性カバー３０は放熱部材４０と放熱面１１との間にあり、放熱部材４０は熱伝導性カバー３０に取り付けられている。熱伝導性カバー３０は板材で形成されていて、放熱面１１を覆っていて放熱面１１に密着している熱伝導性カバー平坦部３１と、ヒートパイプ２０を覆っている凸部３２とで構成されている。
【００１３】
図２は受熱面１２側から見た冷却装置１の平面図である。受熱面１２に含まれていて発熱体と熱的に接続する受熱部１３の上には熱を効率良く伝導させる熱接続材料５０が設けられている。発熱体から発した熱は熱接続材料５０を介して受熱部１３に伝導する。受熱部１３は受熱部１３のほぼ中央に位置している。受熱部１３はヒートパイプ２０と交差している。
【００１４】
受熱部１３に伝導した熱は、ヒートパイプ２０によりヒートパイプ２０に沿って移送される。移送される熱は、受熱部１３と交差しているヒートパイプ２０の部分からヒートパイプ２０の両端に向かって移送される。熱はヒートパイプ２０に沿って移送されながら受熱部材１０内に拡散する。ヒートパイプ２０は放熱面１１にわたって設けられているので、熱は受熱部材１０にわたって拡散する。このようにして、発熱体から発した熱は効率良く拡散する。受熱部材１０にわたって拡散した熱は、放熱部材４０が均等に加熱されるよう、放熱部材４０に伝導する。
【００１５】
本実施の形態では受熱部１３は受熱部１３のほぼ中央に位置している。受熱部１３は中央以外の位置に位置していても良い。ヒートパイプ２０は放熱面１１にわたって設けられているので、受熱部１３がどの位置にあっても受熱部１３はヒートパイプ２０と交差する。このため、受熱部１３の位置に関わりなく発熱体から発した熱は効率良く拡散する。受熱部１３の位置の自由度は高い。
【００１６】
図３は図１のＣ３−Ｃ３断面線で切断した冷却装置１の断面図である。冷却装置１はヒートパイプ２０の長手方向と直交する平面で切断されている。熱伝導性カバー３０の凸部３２の断面は矩形を囲んでいて、コの字形である。凸部３２は、放熱面１１と対向していて放熱面１１と平行に広がっている凸部平坦部３２ａを有しており、ヒートパイプ２０はこの凸部平坦部３２ａと放熱面１１との間にある。ヒートパイプ２０の断面は長円形である。ヒートパイプ２０は、放熱面１１と対向していて平坦である第１ヒートパイプ平坦部２１と、凸部平坦部３２ａと対向していて平坦である第２ヒートパイプ平坦部２２とを有している。第１ヒートパイプ平坦部２１は放熱面１１に半田５１ｂで取り付けられており、第２ヒートパイプ平坦部２２は凸部平坦部３２ａに半田５１ａで取り付けられている。
【００１７】
ヒートパイプ２０と受熱部材１０が互いに対向する面積は比較的大きいのでヒートパイプ２０に熱が伝導しやすい。同様に、ヒートパイプ２０と熱伝導性カバー３０が互いに対向する面積は比較的大きいので熱伝導性カバー３０を介して放熱部材４０に熱が伝導しやすい。このように、簡単な構成で発熱体から発した熱を効率良く拡散して放熱することができるので、製造コストを抑えることができる。
【００１８】
図４はフィン部材４１の斜視図である。フィン部材４１はコの字形の板材で形成されている。矩形である放熱板４４の縁には放熱板４４と交差している平板状の取付板４２が設けられている。放熱板４４と取付板４２にわたって、熱伝導性カバー３０の凸部３２に嵌合する切欠き４３が形成されている。反対側の縁には放熱板４４と交差している折り曲げ部４５が設けられている。取付板４２は熱伝導性カバー平坦部３１（図１及び図３参照）に平行に向けられて熱伝導性カバー平坦部３１に取り付けられている。切欠き４３は凸部３２に嵌合している。このため、放熱板４４は放熱面１１と交差している。
【００１９】
これら複数のフィン部材４１は一列に並んでおり、隣り合う放熱板４４は互いに平行である。放熱板４４の間隔は折り曲げ部４５と取付板４２により保たれている。これにより、極めて多数の放熱板４４を小さい間隔を置いて並べることができるので、放熱部材４０の表面積を大きくすることができる。従って、効率良く放熱できる。折り曲げ部４５は放熱板４４の縁を保護している。
【００２０】
次に、図５及び図６を参照して冷却装置１を備えた電子機器の実施の形態を説明する。図５は電子機器の斜視図であり、図６は電子機器の概略図である。本実施の形態ではノート型パソコンが電子機器として用いられている。ノート型パソコンの本体６０には冷却装置１と冷却ファン３が内蔵されている。さらに本体６０には基板５が取り付けられている。冷却されるのは基板５に取り付けられた電子部品であり、本実施の形態では半導体チップ４である。冷却装置１の受熱部材１０は熱接続材料５０を介して半導体チップ４と熱的に接続している。冷却ファン３が発生した冷却風は図６の矢印Ａ１に沿って冷却装置１のフィン部材４１に進み、フィン部材４１を通過する。フィン部材４１を冷却した冷却風は矢印Ａ２に沿って本体６０に設けられた排気口６１から外部に排出される。
【００２１】
電子機器の本体の形状や電子部品が取り付けられる基板の配置などに応じて、電子部品を冷却装置１の受熱部材１０に熱的に接続する接続位置が変わる。このようなことは、ノート型パソコンに冷却装置を取り付ける場合にはより顕著である。上述したように、本実施の形態の冷却装置１は接続位置に関わりなく電子部品から発した熱は効率良く拡散させることができ、接続位置の自由度は高い。従って、電子機器の設計の変更に応じて冷却装置１の設計を変更する必要は少ない。即ち汎用性が高い。
【００２２】
次に、図７を参照して第２の実施の形態に係わる冷却装置を説明する。上記第１の実施の形態に係わる冷却装置１の構成部材と実質的に同一の構成部材には、同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態の冷却装置は、ヒートパイプ２０の代わりに、ヒートパイプ２０の断面形状と異なる断面形状をもつヒートパイプ１２０を有している。図７はヒートパイプ１２０の長手方向と直交する平面で切断した冷却装置の断面図である。ヒートパイプ１２０の断面は円形を囲んでいる。ヒートパイプ１２０は中空円筒形である。ヒートパイプ１２０は長円形の断面をもつヒートパイプ２０よりも安価に製造できるので、製造コストを抑えることができる。
【００２３】
次に、図８及び図９を参照して第３の実施の形態に係わる冷却装置を説明する。上記第１の実施の形態に係わる冷却装置１の構成部材と実質的に同一の構成部材には、同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。図８はヒートパイプ２０の長手方向と直交する平面で切断した冷却装置の断面図である。本実施の形態の冷却装置は、熱伝導性カバー３０の代わりに、平板状の板材で形成されている熱伝導性カバー１３０を有している。熱伝導性カバー１３０の面１３１と放熱面１１とは互いに対向している。ヒートパイプ２０は面１３１と放熱面１１の間にある。第１ヒートパイプ平坦部２１は放熱面１１と対向しており、第２ヒートパイプ平坦部２２は面１３１と対向している。第１ヒートパイプ平坦部２１、第２ヒートパイプ平坦部２２は放熱面１１、面１３１にそれぞれ半田５２ｂ，５２ａで取り付けられている。
【００２４】
本実施の形態の冷却装置は、図４に示されたフィン部材４１と同様のフィン部材１４１を有している。図９はフィン部材１４１の斜視図である。フィン部材１４１はコの字形の板材で形成されており、放熱板１４４、取付板１４２及び折り曲げ部１４５を有している。切欠き４３は形成されていない。取付板１４２は放熱板１４４と交差しており、面１３１と反対側の熱伝導性カバー１３０の面１３２に平行に向けられて面１３２に取り付けられている。取り付けられたフィン部材１４１の放熱板１４４は面１３２と交差している。フィン部材１４１は一列に並んでおり、放熱板１４４の間隔は折り曲げ部１４５と取付板１４２により保たれている。
【００２５】
凸部３２を有する熱伝導性カバー３０の代わりに、平板状の板材で形成されている熱伝導性カバー１３０を用いたことで、フィン部材１４１に切欠き４３を形成する必要がなくなる。また、熱伝導性カバー１３０を製造する際に凸部３２を成形する必要がない。従って、製造コストを抑えることができる。
【００２６】
第１の実施の形態の冷却装置１では冷却風がフィン部材４１を通過する際に熱伝導性カバー３０の凸部３２に当たるので、冷却風がスムーズに流れにくい。これに対して、本実施の形態の冷却装置では凸部３２がないのでフィン部材１４１を通過する冷却風はスムーズに流れる。従って、効率良く熱を放散できる。
【００２７】
次に、図１０及び図１１を参照して第４の実施の形態に係わる冷却装置を説明する。上記第１の実施の形態に係わる冷却装置１の構成部材と実質的に同一の構成部材には、同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態の冷却装置は、上記第１の実施の形態の冷却装置１に設けられているものと同様の、平板状の受熱部材１０と、長円形の断面をもつ２つのヒートパイプ２０ａ，２０ｂとを有している。ヒートパイプ２０ａ，２０ｂは、受熱部材１０の受熱面１２に沿って延びていて並列している。図１０はヒートパイプ２０ａ，２０ｂの長手方向と直交する平面で切断した冷却装置の断面図である。ヒートパイプ２０ａ，２０ｂは平坦であるヒートパイプ平坦部２３ａ，２３ｂをそれぞれ有している。ヒートパイプ平坦部２３ａ，２３ｂは受熱面１２に対向していて受熱面１２に半田５３で取り付けられている。受熱部材１０の放熱面１１には、図９に示されているフィン部材１４１と同じものが取り付けられている。フィン部材１４１の放熱板１４４は放熱面１１と交差している。フィン部材１４１は一列に並んでおり、放熱板１４４の間隔は折り曲げ部１４５と取付板１４２により保たれている。
【００２８】
図１１は受熱面１２側から見た冷却装置の平面図である。発熱体と熱的に接続する受熱部１３の上には熱接続材料５０が設けられている。ヒートパイプ２０ａ，２０ｂは受熱部１３を避けるように受熱面１２にわたって設けられている。受熱部１３はヒートパイプ２０ａ，２０ｂ間にある。ヒートパイプ２０ａ，２０ｂは受熱部１３に近接しており、受熱部１３に伝導した熱はヒートパイプ２０ａ，２０ｂに伝導しやすい。
【００２９】
本実施の形態の冷却装置には上記第１乃至第３の実施の形態の冷却装置に設けられている熱伝導性カバー３０，１３０が必要ないので、構成が簡単になる。
【００３０】
次に、図１２を参照して第５の実施の形態に係わる冷却装置を説明する。上記第４の実施の形態に係わる冷却装置の構成部材と実質的に同一の構成部材には、同じ参照符号を付して詳細な説明を省略する。本実施の形態の冷却装置は、上記第４の実施の形態の冷却装置の構成部材に加えて２つのヒートパイプ２０ｃ，２０ｄをさらに有している。ヒートパイプ２０ｃ，２０ｄは受熱面１２に沿って延びている。図１２は受熱面１２側から見た冷却装置の平面図である。ヒートパイプ２０ｃ，２０ｄはヒートパイプ２０ａ，２０ｂに並列していて、ヒートパイプ２０ａ，２０ｂ間にある。ヒートパイプ２０ｃ，２０ｄは同一直線状にあり、この直線に沿って延びている。互いに対向する、ヒートパイプ２０ｃの端とヒートパイプ２０ｄの端との間に受熱部１３がある。ヒートパイプ２０ｃ，２０ｄがさらに設けられていることにより、発熱体から発した熱をより効率良く拡散することができる。
【００３１】
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】
発熱体から発した熱を効率良く拡散して放熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係わる冷却装置の斜視図。
【図２】受熱面側から見た図１の冷却装置の平面図。
【図３】図１のＣ３−Ｃ３断面線で切断した冷却装置の断面図。
【図４】図１の冷却装置に設けられているフィン部材の斜視図。
【図５】図１の冷却装置を備えた電子機器の斜視図。
【図６】図５の電子機器の概略図。
【図７】ヒートパイプの長手方向と直交する平面で切断した第２の実施の形態に係わる冷却装置の断面図。
【図８】ヒートパイプの長手方向と直交する平面で切断した第３の実施の形態に係わる冷却装置の断面図。
【図９】図８の冷却装置に設けられているフィン部材の斜視図。
【図１０】ヒートパイプの長手方向と直交する平面で切断した第４の実施の形態に係わる冷却装置の断面図。
【図１１】受熱面側から見た図１０の冷却装置の平面図。
【図１２】受熱面側から見た第５の実施の形態に係わる冷却装置の平面図。
【符号の説明】
１…冷却装置    ３…冷却ファン    ４…半導体チップ    ５…基板
１０…受熱部材    １１…放熱面    １２…受熱面    １３…受熱部
２０…ヒートパイプ（熱移送部材）    ２０ａ…ヒートパイプ（熱移送部材）
２０ｂ…ヒートパイプ（熱移送部材）    ２０ｃ…ヒートパイプ（熱移送部材）
２０ｄ…ヒートパイプ（熱移送部材）    ２１…第１ヒートパイプ平坦部
２２…第２ヒートパイプ平坦部    ２３ａ…ヒートパイプ平坦部
２３ｂ…ヒートパイプ平坦部    ３０…熱伝導性カバー
３１…熱伝導性カバー平坦部    ３２…凸部    ３２ａ…凸部平坦部
４０…放熱部材    ４１…フィン部材    ４２…取付板  ４４…放熱板
５０…熱接続材料  ６０…本体    ６１…排気口
１２０…ヒートパイプ（熱移送部材）    １３０…熱伝導性カバー
１４１…フィン部材    １４２…取付板    １４４…放熱板
【図１】
2004228484.tif 000003
【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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