(57)【要約】  本発明は、電気回路の投入または遮断を行う燃焼として点火できる火工品５と、前記火工品５を点火する手段を有する電気回路の投入／遮断装置であって、前記点火手段は前記電気回路に接続され、また前記点火手段は前記火工品５の点火を制御できる磁気作用のマイクロスイッチＭ、Ｍ’を有することを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−電気回路の接触または遮断それぞれを行うために点火する火工品５と、  
−前記火工品５を点火する手段を有する
電気回路の投入／遮断装置であって、
−前記点火手段は前記電気回路に接続され、
−前記点火手段は前記火工品５の点火を制御できる磁気作用を持ったマイクロスイッチＭ、Ｍ’を有することを特徴とする電気回路の投入／遮断装置。
【請求項２】
前記マイクロスイッチＭ，Ｍ’は、一方が前記電気回路、他方がアースに接続された回路の分岐に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記点火する手段は、前記マイクロスイッチＭ，Ｍ’に直列に設置され、火工品５の燃焼を開始できる抵抗加熱素子９を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記マイクロスイッチＭ’は可動永久磁石１０によって制御されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記可動永久磁石１０は並進操作できることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記マイクロスイッチＭ、Ｍ’は励起コイル４０、４００によって制御されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項７】
前記励起コイル４０は前記電気回路と並列に設置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記電気回路は、二つの導電体６ａ、６ｂおよび前記火工品の燃焼によって発生するガスの作用で移動できる、一つの接続部材７７を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記接続部材７７は最初に二つの導電体６ａ、６ｂを接続させることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記励起コイル４００は前記マイクロスイッチと並列に設置されることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１１】
前記励起コイル４００は検知器Ｃによって制御されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記電気回路は、二つの導電体６ａ、６ｂおよび前記火工品５の燃焼によって発生するガスの作用で移動できる接続部材７００を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記接続部材７００は最初二つの導電体６ａ、６ｂと接続していないことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記接続部材７００は、前記火工品５を含む第一チャンバー５００と前記二つの導電体６ａ、６ｂが通る第二チャンバー６００とを区切るピストンＰと一体化していることを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記マイクロスイッチＭ、Ｍ’は、磁場の磁力線に合わせて二つの位置間で操作できる強磁性材料からなるメンブレーン２０、２０’を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気回路の投入／遮断装置に関する。この装置は、火工品(pyrotechnic charge)に基づいて動作する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＥ４４０６７３０号明細書などから電気回路の遮断装置が知られている。この装置は、火工品およびこの火工品の燃焼によって発生するガスの作用で並進動作するピストンを有する火工アクチュエータなどを有する。このピストンは、二つの導電体間を最初に電気的に接続するコネクタブリッジに当接するフィンガーを有している。このブリッジはバネに取り付けられている。動作時は、火工品の燃焼によって発生するガスがピストンを移動させ、そのピストンがブリッジを押して、二つの導電体の接続を切断し、電気回路を遮断する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来技術の装置では、火工品の点火を制御するのに外部の検知装置を使用する必要があった。また、時間の経過によって消耗しがちな機械手段を主に使用するため、故障を引き起こすこともある。
【０００４】
本発明の目的は、時間の経過によって消耗することに敏感でなく、点火が装置内で直接的に制御される火工品によって動作する電気回路の投入／遮断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、
−  電気回路の投入または遮断をそれぞれを行うために点火する火工品と、
−  前記火工品を点火する手段と、を有する電気回路の投入／遮断装置において、
−  前記点火手段は前記電気回路に接続され、
−  前記点火手段は火工品の点火を制御できる磁気作用を持ったマイクロスイッチを有することを特徴とする、電気回路の投入／遮断装置によって達成される。
【０００６】
一つの特徴によれば、前記マイクロスイッチは、一方が前記電気回路に、他方がアースに接続された回路の分岐に配置される。別の特徴によれば、前記点火手段は、マイクロスイッチと直列に設置され、火工品の点火が可能な抵抗加熱素子を有する。
【０００７】
第一変形例によれば、前記マイクロスイッチは、例えば並進動作することのできる可動永久磁石によって制御される。
【０００８】
第二変形例によれば、前記マイクロスイッチは、励起コイルによって制御される。
【０００９】
第一構成では、前記励起コイルは前記電気回路に対して並列に設置される。従って、本発明の装置は、前記電気回路が二つの導電体および前記火工品の燃焼によって発生するガスの作用で移動でき、最初に前記二つの導電体を接続する接続部材を有する、電気回路の遮断装置である。
【００１０】
第二構成では、前記励起コイルは前記マイクロスイッチと並列に設置される。この場合、前記励起コイルは検知器によって制御される。従って、本発明の装置は、前記電気回路が二つの導電体および前記火工品の燃焼によって発生するガスの作用で移動できる接続部材を有する、電気回路の投入装置である。この投入装置において、前記接続部材は最初、前記二つの導電体と切断されており、例えば前記火工品を含む第一チャンバーと前記二つの導電体が通る第二チャンバーとを区切るピストンと一体化している。
【００１１】
本発明によれば、使用されるマイクロスイッチは例えば、磁場の磁力線上に整列されることによって二つの位置間で駆動されうる強磁性材料で作られたメンブレーンを有する。
【００１２】
また別の特徴と利点については、実施例によって与えられ、添付した図面によって表される実施形態を参照することによって伴う詳細な説明で明らかになる。
【００１３】
本発明は、主電気回路の投入／遮断装置に関する。この主電気回路は、例えば電池、変圧器、エレベータのブレーキなど、速くて確実な投入または遮断することが必要とされる、あらゆるタイプの回路の給電に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】外部の機械作用に反応する、本発明による電気回路を遮断する装置の断面図。
【図２】電気回路での過電流に反応する、本発明による電気回路を遮断する装置の断面図。
【図３】本発明による電気回路の投入装置の断面図。
【図４】本発明で使用されるマイクロスイッチの第一の実施例を示す斜視図。
【図５】本発明で使用されるマイクロスイッチの第一の実施例を示す平面図。
【図６】本発明で使用されるマイクロスイッチの第一の実施例を示す斜視図。
【図７】本発明で使用されるマイクロスイッチの第一の実施例を示す斜視図。
【図８】本発明で使用されるマイクロスイッチの第一の実施例を示す斜視図。
【図９】本発明に使用されるマイクロスイッチの第二の実施例を示す斜視図。
【図１０】本発明に使用されるマイクロスイッチの第二の実施例を示す断面図。
【図１１】本発明に使用されるマイクロスイッチの第二の実施例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図２に示す遮断装置および図３に示す投入装置は、例えば発電機Ｇによって給電される装置Ａの主電気回路（図１）に接続され、相隔たる二つの導電体６ａ、６ｂが貫通する本体１をそれぞれ有する。遮断装置においては、この二つの導電体６ａ、６ｂは最初、可動接続部材７によって結合されて最初に電気接続されるが、投入装置においては、この二つの導電体６ａ、６ｂは最初に相隔てられ、移動できる状態であり、可動接続部材７００で接続されるものである。各装置の本体１は、密閉されており、その上に破裂開始溝８が形成された低壁を備えている。
【００１６】
遮断装置において、前記接続部材７は例えば、二つの導電体６ａ、６ｂと本体の低壁の間に押し込まれている。
【００１７】
例えば、複合タイプの火工品５は、本体１の内部に配置される。この火工品５が点火を開始すると、本体１の内部にガスが発生し、接続部材７、７００の変位によって主電気回路の電気的遮断または投入を行う。破裂開始溝８に従って前記本体１のバースティングによって、ガスが放出される。
【００１８】
本発明によれば、投入／遮断装置はまた、下記のような磁気作用のマイクロスイッチＭ、Ｍ’を備える。このようなタイプのマイクロスイッチは、完全密閉されたケースに収容されているため、火工品の不適切な点火を引き起こす原因となる静電気に耐えられることから、特に好ましい。これは、ＭＥＭＳ（Micro Electro-Mechanical System：微小電気機械システム）の技術などで製造できる。
【００１９】
図４、図９は、このようなタイプのマイクロスイッチＭ、Ｍ’の二つの実施形態を示す。本発明の用件を完全に満たす限り、「リード」形式のマイクロスイッチなど、他のマイクロスイッチの使用も考えられる。
【００２０】
図４、図９に示す二つの実施形態において、マイクロスイッチＭ、Ｍ’は、ケイ素、グラス、セラミックなどの素材から構成されるか、プリント回路である基板Ｓの上に設置された可動部材を備える。例えば基板Ｓの表面３０には、電気回路を閉路するために可動電気接点２１、２１’によって電気的に接続される、少なくとも二つの同一の接点または平面導電ストリップ３１、３２を相隔てて設ける。可動部材は、少なくとも一つの強磁性材料からなる層を設けた可変形メンブレーン２０、２０’から構成される。強磁性材料は、例えば軟磁性の材料であり、鉄とニッケルの合金（「パーマロイ」  Ｎｉ8０Ｆｅ2０）であってもよい。メンブレーン２０、２０’で発生する磁気成分の方向によって、可動接点２１、２１’は、電気回路を閉路するように、固定導電ストリップ３１、３２を電気的に接続する、閉路位置と呼ばれる低位置をとったり、可動接点２１、２１’が電気回路を開路するように、上記二つの導電ストリップから離れる、開路位置と呼ばれる高位置をとったりできる。開路位置では、寄生電流が流れた場合に「点火せず」という基準を守るのに十分なスペースがなければならない。
【００２１】
図４に示す第一実施形態では、マイクロスイッチＭのメンブレーン２０は縦軸Ａを有し、軸Ａに対して左右対称に配置され、この軸Ａに対して垂直に伸びる、固定台２３ａ、２３ｂに上記メンブレーン２０を連結する連結アーム２２ａ、２２ｂを介して、上記基板Ｓと一体化する。前記連結アーム２２ａ、２２ｂの屈曲によって、メンブレーン２０は、その縦軸Ａに垂直であって、前記電気ストリップ３１、３２とメンブレーン２０との接点で決定する軸と平行である回転軸Ｒに従い、開路位置と閉路位置の間で旋回できる。可動電気接点２１は、メンブレーン２０の端部の下に配置される。
【００２２】
この第一の実施例において、マイクロスイッチＭの磁気作用はメンブレーン２０に、例えば、基板Ｓの表面３０に垂直方向の、好ましくは均一な永久磁場Ｂ0を与え、メンブレーン２０を各位置に維持し、またメンブレーン２０に作用する磁気トルクを反転させることによって、メンブレーン２０を一つの位置から他の位置に移動させるために、制御用の一時的な磁場Ｂｃを与えることになる。静電気の放電に耐え、マイクロスイッチＭに強いガルバニック絶縁を保持するために、一時的な磁場Ｂ0によって、メンブレーン２０を強制的に開路することが必要になる場合もある。ただし、静止状態で開路状態である時、メンブレーン２０に十分なスペースがあれば、永久磁場Ｂ0を与えなくても済む。十分なスペースを確保するために、例えばプレストレス材料からなる層を加えることで、メンブレーン２０に機械的プレストレスを与えられる。
【００２３】
永久磁場Ｂ0を発生させるには、例えば基板Ｓに固定された永久磁石（図略）を使用する。一時的な磁場Ｂcは、例えばマイクロスイッチＭに付属する励起コイル４によって発生させる。この励起コイル４は、上記基板と一体化した平面状（図５）のもの、または例えばソレノイドのように外部式であってもよい。励起コイル４に電流を流すことにより、コイルでの電流の方向に従って、メンブレーン２０をその一つの位置から他の位置へ揺動させるように、基板Ｓと平行、かつメンブレーン２０の縦軸Ａと平行方向に、一時的な磁場が発生する。マイクロスイッチＭの作用は、図６〜図８を参照して、下記で詳細に説明する。図２および図３では、コイル４０、４００はうず巻状コイルとなっているが、マイクロスイッチＭの基板と一体化した平面状コイル（図５）など、その他のあらゆる形式のコイルでもよいことを理解されたい。  メンブレーン２０を支持する上記基板Ｓに、前述の永久磁場Ｂ0を与える。図６で示すように、第一磁場Ｂ0は最初、その縦軸Ａに従って、メンブレーン２０に磁気成分ＢＰ2を発生させる。上記磁場Ｂ0とメンブレーン２０に発生した成分ＢＰ2から生じた磁気トルクは、メンブレーン２０をどちらか一つの位置に、例えば図６の開路位置に保持する
【００２４】
図７を参照すると、前記励起コイル４において所定方向に制御電流を流すことによって、コイル４に供給された電流の方向に応じて、一時的な制御用磁場を発生させられる。一時的な磁場Ｂcは、メンブレーン２０の磁気層に磁気成分ＢＰ3を発生させる。適切な方向に制御電流を供給すると、この新たな磁気成分ＢＰ3は、第一磁場Ｂ0によってメンブレーン２０の磁気層に発生した成分ＢＰ2と対抗する。成分ＢＰ3の強度が、この第一磁場Ｂ0で発生した成分の強度を上回れば、第一磁場Ｂ0とこの成分ＢＰ3とからなる磁気トルクは反転して、メンブレーン２０をその開路位置から閉路位置（図７）へ揺動させる。
【００２５】
メンブレーン２０の揺動が完了すれば、励起コイル４への電流供給は不要となる。本発明によれば、磁場Ｂcはメンブレーン２０を一つの位置から他の位置へ揺動させるために、一時的に発生させられるだけである。図８に示すように、前記メンブレーン２０はその後、第一磁場Ｂ0のみがメンブレーン２０において新磁気成分ＢＰ4を発生させる作用により、新しい磁気トルクによってメンブレーン２０はその閉路位置（図８）にそのまま保持される。
【００２６】
図９に示す第二実施例では、マイクロスイッチＭ’のメンブレーン２０’は縦軸Ａ’を有し、その一つの端部で、連結アーム２２ａ’、２２ｂ’を介して、基板Ｓと一体化した一つ以上の固定台２３’に接続されている。メンブレーン２０’は、その縦軸Ａ’と垂直の回転軸Ｒ’に従って旋回できる。前記連結アーム２２ａ’、２２ｂ’は、メンブレーン２０’と固定台２３’間に弾性連結を生じさせ、メンブレーン２０’が旋回する際には屈曲する。
【００２７】
この第二実施形態では、マイクロスイッチＭ’の磁気作用を図１０および図１１に示す。これは永久磁石４’によって発生する磁場を印加するものである。この作用方式によれば、強磁性メンブレーン２０は、永久磁石４’によって発生する磁場の磁力線Ｌに合わせて、二つの状態の間で移動する。永久磁石４’によって発生する磁場は、磁場の磁力線Ｌを有し、該磁力線Ｌの方向によって、メンブレーン２０’の強磁性層に、その縦軸Ａ’の方向に沿って磁気成分（ＢＰ’0，ＢＰ’1）を発生させる。このメンブレーン２０’に発生する磁気成分（ＢＰ’0，ＢＰ’1）は、メンブレーン２０’に開路（図１０）または閉路（図１１）の位置をとらせる磁気トルクを起こす。従って、永久磁石４’を移動させれば、永久磁石４’の磁場の二つの異なった方向の磁場の磁力線Ｌがメンブレーン２０に与えられ、メンブレーン２０’をその二つの位置間で移動させることができる。メンブレーン２０’を移動させるためには、前記永久磁石４’を基板Ｓの表面３０に対して平方方向、またはこの表面３０に対して垂直方向に移動させることができる。
【００２８】
従って、装置の本体は、火工品５の点火手段をも内蔵しており、該点火手段は前述のマイクロスイッチＭ，Ｍ’および抵抗線９などの抵抗加熱素子などから構成され、マイクロスイッチＭ，Ｍ’によって制御されて、該抵抗加熱素子の加熱により火工品５の燃焼が開始される。上記マイクロスイッチＭ，Ｍ’は、上記抵抗線９に対して直列に配置され、マイクロスイッチＭ，Ｍ’が閉路になる場合、抵抗線９は一方がアースに、他方が主電気回路に接続される。抵抗線９は、火工品５と近接して、好ましくは接触した状態で、または埋め込まれた状態（実施例に示さず）で配置する。変形例として、抵抗線９を使用せずに、マイクロスイッチによって直接的に火工品５の燃焼を開始することもできる。すなわち、マイクロスイッチは、火工品５を点火するのに必要なエネルギーを発生させるように、所定の電流以上となった場合は揮発するように設計できる。このため、マイクロスイッチは、制御された電流が過度に強い場合に揮発するように、例えば可溶性のメンブレーン２０を備える。
【００２９】
遮断装置の第一構成を図１に示す。この遮断装置は外部の機械作用に反応するものである。この外部の機械作用は、例えば流体（空気、水、油）の圧力を上昇させること、また衝撃に応じて、あるいは温度の変動によって動く外部の機械部材からの作用など、各種の手段によって実施できる。その他、圧力、温度、速度などの各種の物理的パラメータの変動に応じる「マルチフィジクス」の検知器など、あらゆるタイプの検知器が考えられる。
【００３０】
この第一構成では、装置は装置の軸Ｘに対して同軸である、外部からの機械作用が掛かる可動作用部材ＯＡに取り付けられた、例えば円板またはトーラス状の可動永久磁石１０を備える。この作用部材ＯＡは、蛇腹機構１１、または急速破裂式の弾性メンブレーン（図略）、または可動永久磁石１０に対して同心である円板またはトーラス状の固定磁石（図略）によって、外部から最低強度の較正された機械作用を与えると並進移動できる。作用部材ＯＡと連動して、可動永久磁石１０は、装置の軸Ｘに従って、静止位置と作用位置間を並進できる。
【００３１】
この第一構成において、使用されるマイクロスイッチＭ’は、前述の第二の実施例のタイプである。このマイクロスイッチＭ’は、可動永久磁石１０によって発生する磁場の影響で揺動できるように、装置の軸Ｘに対してずれている。
【００３２】
この遮断装置の第一構成は下記のように作用する。
【００３３】
作用部材ＯＡに外部から所定の最低強度の機械作用を与える場合、作用部材ＯＡは装置の軸Ｘに従って並進移動し、可動永久磁石１０を作動させる。例えば静止位置にある時、可動永久磁石は、マイクロスイッチＭ’に全く影響を及ぼさない。この時、マイクロスイッチＭ’のメンブレーン２０’は、図９に示すように、基板と平行になる状態、または図１０に示すように、内部の機械的プレストレスによって持ち上がった状態で静止位置にある。可動永久磁石１０が低位置の作用位置にある場合は、その磁場が、マイクロスイッチＭ’を閉路位置（図１１）にする磁気トルクをメンブレーン２０’において発生させる。
【００３４】
マイクロスイッチＭ’の閉路によって、急速に接地するので、抵抗線９は加熱し揮発して、火工品５を点火するのに必要なエネルギーを得る。
【００３５】
火工品５の燃焼によって発生するガスは、破裂開始部８に従って本体１をバースティングさせると同時に接続部材７を押し出して、二つの導電体６ａ、６ｂ間で主電気回路を遮断する。
【００３６】
図２に示す遮断装置の第二構成では、可動永久磁石１０の代わりに装置の軸Ｘに配置された励起コイル４０を使用する。従って、この遮断装置は、外部の機械作用にではなく、電気信号に反応する。
【００３７】
この構成で使用されるマイクロスイッチＭは、前述の第一実施形態のタイプである。従って、例えば基板Ｓと一体化された、最初にマイクロスイッチＭを開路位置に維持する磁場Ｂ0を発生させる固定永久磁石（図略）によって分極化される。マイクロスイッチＭは、ほぼ水平である磁力線の影響を受けるように、コイル４０の軸に対してずれている。従って、コイル４０が作動する時、マイクロスイッチＭは、その基板Ｓと平行であって、そのメンブレーン２０をその二つの位置間で制御する一時的な磁場Ｂc（図７）の影響を主に受ける。
【００３８】
図２において、励起コイル４０はハウジングの周りに巻きついたコイルとして示されているが、他のいかなる形でもよいことを理解されたい。特に、図５に示すように、マイクロスイッチＭ’を支持する基板Ｓと一体化された平面タイプであってもよい。
【００３９】
励起コイル４０は、主電気回路に対して並列に設置されるので、主電気回路の電流は励起コイル４０を通る。コイル４０で発生する磁場は、コイル４０を通る電流に比例するので、該電流が保護される装置によって決定する所定の閾値を超える時、マイクロスイッチＭは揺動できる。この閾値を越える時、励起コイル４０で発生する一時的な磁場Ｂcは、マイクロスイッチＭのメンブレーン２０において、メンブレーン２０を閉路位置（図７、図８）にするのに十分な強度のある磁気成分を発生させ、第一構成と同様に、火工品５の点火および接続部材７を押し出すことによって、主電気回路を遮断させる。
【００４０】
図３に示す投入装置も励起コイル４００で作用するが、この場合、励起コイル４００は、抵抗線９および使用されるマイクロスイッチＭ’と並列に設置される。この投入装置で使用されるマイクロスイッチＭ’は、上記の第一の実施例（図４〜図８）のタイプである。そのメンブレーン２０は、固定永久磁石（図略）によって分極化され、コイル４００によって発生する一時的な磁場Ｂcによって、その二つの位置間で制御される。上記のように、コイル４００は、マイクロスイッチの基板Ｓと一体化した平面タイプ（図５）であってもよい。励起コイル４００は、例えば検知器Ｃによって制御されて閉路する。この検知器Ｃは、例えば温度、圧力、加速などの一つ以上の物理的パラメータに反応する形式のスイッチであってもよい。特に、チャージ５の点火制御用のマイクロスイッチＭと直列に電気回路に設置される、本実施例によるＭＥＭＳ式のマイクロスイッチを一つ以上備えた加速検知器が考えられる。例えば、永久磁石は、加速または減速の強度に応じて動くため、作動させるマイクロスイッチの数が変わる。加速または減速の閾値になると、全てのマイクロスイッチは閉路し、電流は励起コイル４００に向かって流れる。
【００４１】
接続部材７００はピストンＰと一体に取り付けられ、前記ピストンＰは本体１の内部空間を、火工品を含む第一チャンバー５００と、導電体６ａ、６ｂが通り、接続部材７００を含む第二チャンバー６００とに区切る。ピストンＰは、例えば本体１の内面に形成される溝３００によって保持される。
【００４２】
作用する際、コイル４００が作動する時、その磁場はマイクロスイッチＭに作用して、閉路位置にさせる。マイクロスイッチＭの閉路により、火工品５が加熱され、その結果ガスが発生する。第一チャンバー５００内に発生するガスは、二つの導電体６ａ、６ｂが接続されるまで、接続部材７００とピストンＰを一緒に並進に押す。装置には例えば第一チャンバー５００から燃焼ガスを排気するための弁機構８００を備えることができる。
【００４３】
言うまでもなく、本発明の範囲にそむくことなく、他の変形や変更または均等手段の使用を想像することができる。
【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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【国際調査報告】
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2010517212.tif 000015
2010517212.tif 000016
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