(57)【要約】【課題】  本発明は、長寿命であり、流体の吐出量を多くすることができると共に、流体の逆流を完全に防止することができるポンプおよびこれを用いた流体供給機構を提供すること。【解決手段】  本発明のポンプ１は、コイル４に通電することにより発生する磁束が磁石３の磁束に作用してコイル４が振動可能になっており、ポンプ室８には、流体を吸入可能な第１弁９ａを有する吸入部と、吸入した流体を吐出可能な第２弁１１ｂを有する吐出部とを有し、コイル４に通電してコイルを振動させると、ダイアフラム６が振動してポンプ室８が膨張と収縮を繰り返し、吸入部の第１弁９ａを介して流体を吸入すると共に、吸入した流体を吐出部の第２弁１１ｂを介して外部に吐出可能になっている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石とこの磁石を囲む周囲に配設したコイルとからなる駆動部と、この駆動部と対向する側に形成したポンプ室とを備え、前記駆動部は、前記磁石が磁性材料からなるヨークに固着されると共に、前記コイルが前記磁石と対向する側に配設した弾性変形自在のダイアフラムに固着され、前記コイルに通電することにより発生する磁束が前記磁石の磁束に作用して前記コイルが振動可能になっており、
前記ポンプ室には、流体を吸入可能な吸入部と、吸入した前記流体を吐出可能な吐出部とを有し、前記コイルに通電して前記コイルを振動させると前記ダイアフラムが振動して前記ポンプ室が膨張と収縮を繰り返し、前記吸入部を介して前記流体を吸入すると共に、吸入した前記流体を前記吐出部を介して外部に吐出可能になっていることを特徴とすることを特徴とするポンプ。
【請求項２】
前記吸入部には、前記ポンプ室に吸入した前記流体が逆流するのを防止するための第１弁が形成され、前記吐出部には、前記ポンプ室から吐出下前記流体が逆流するのを防止するための第２弁が形成されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ。
【請求項３】
前記ポンプ室は、前記ダイアフラムと対向する側に、フィルム状の第１シート部材が配設されると共に、この第１シート部材の外側にフィルム状の第２シート部材が配設され、前記第１弁は、前記第１シート部材に形成されて、前記第２シート部材に形成した第１孔を遮蔽可能になっており、
前記第２弁は、前記第２シート部材に形成されて、前記第１シート部材に形成した第２孔を遮蔽可能になっていることを特徴とする請求項２記載のポンプ。
【請求項４】
前記第１、第２シート部材の間には、所定厚さの第２スペーサが配設され、この第２スペーサには、前記第１孔が対向する位置に第１開口部が形成されると共に、第２孔が対向する位置に第２開口部が形成され、前記第２スペーサを前記第１、第２シート部材で狭持すると、前記第１弁が前記第１開口部を、前記第２弁が前記第２開口部をそれぞれ直接遮蔽可能になっていることを特徴とする請求項３記載のポンプ。
【請求項５】
前記第１、第２弁は、舌片状で弾性変形可能にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項３または４記載のポンプ。
【請求項６】
請求項１乃至５記載のポンプを用い、前記駆動部の駆動によって流体を吸入および吐出可能になっており、前記第１弁と対向する部分には、吸入流路が形成されて前記ポンプ室に流体を吸入可能になっていると共に、前記第２弁と対向する部分には、吐出流路が形成されて前記ポンプ室に吸入した前記流体を外部に吐出可能になっていることを特徴とする流体供給機構。
【請求項７】
前記第２シート部材と対向する前記ポンプ室と反対側には所定厚さの第２スペーサが配設され、前記第２スペーサには、スリット状の溝部が形成されると共に、前記第２シート部材と反対側に第３シート部材が配設され、前記第２シート部材と第３シート部材とで前記第２スペーサを狭持することにより前記吸入流路と前記吐出流路とが形成されていることを特徴とする請求項６記載の流体供給機構。
【請求項８】
前記流体は液体燃料からなり、前記吸入流路には、前記液体燃料を貯蔵したタンクが装着可能になっており、前記吐出流路には、前記ポンプ室によって吐出された前記液体燃料を供給可能な燃料電池が装着可能になっていることを特徴とする請求項６記載の流体供給機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を確実に燃料電池に供給することができるポンプおよびこれを用いた液体燃料供給機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のポンプを、図６に示すような特許文献１に記載のもので説明すると、筐体５５ａ、５５ｂには、吸入流路５２ａおよび吐出流路５２ｂからなる流路５２、および台座部５３、および座グリ部５４、連絡孔６１ａ、６１ｂ等が設けられている。また、透孔５６ａ、５６ｂが形成されたメンブレンバルブ７が筐体５５ａ、５５ｂ間に狭持されて、ネジ等で筐体５５ａ、５５ｂが締結されて一体化されている。
前記流路５２の吸入流路５２ａの端部には、上の座グリ部５４と下の台座部５３とメンブレンバルブ５７の透孔５６ａで逆流を防止するための吸入弁（図示せず）が形成され、流路５２の吐出流路５２ｂの端部には、下の座グリ部５４とメンブレンバルブ５７の透孔５６ｂと上の台座部５３にて逆流を防止する吐出弁（図示せず）が形成されている。
【０００３】
また、上下の筐体５５ａ、５５ｂの少なくとも一方の流路５２の周縁に沿って凹部（図示せず）が形成され、この凹部にゴム等のＯリング（図示せず）が嵌め込みされている。前記Ｏリングによって、流路５２の密閉性が維持されて、流体漏れを防止できる。そして、上の筐体５５ａ上に圧電素子からなるダイアフラム（図示せず）が配設され、筐体５５ａとダイアフラムとの間にポンプ室（図示せず）が密閉されて形成されている。
【０００４】
このような従来のポンプの動作は、圧電素子からなるダイアフラムに電圧を印加すると、ダイアフラムが屈曲してポンプ室が膨張し、吐出弁が閉じられると共に、吸入弁が開いた状態となり、吸入流路５２ａから吸入された流体がポンプ室に充満する。その後ダイアフラムが縮むことでポンプ室が圧縮されると、吸入弁が閉じられると共に、吐出弁が開いた状態となり、吐出流路５２ｂから流体が外部の装置（図示せず）に供給されるようになっている。
【特許文献１】特開２００１−１７３５６８号公報
【特許文献２】特回２００３−０８３２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の従来のポンプは、ダイアフラムが圧電素子からなるので、ダイアフラムは、繰り返しの屈曲で疲労破壊が発生するおそれがあった。
また、ダイアフラムの屈曲率を大きくすることが難しいので、１回の屈曲による流体の吐出を多くすることができなかった。
また、流体の逆流を防止するための吸入弁および吐出弁は、孔５６ａ、５６ｂで構成されているので、それぞれの孔５６ａ、５６ｂを形成した部分のメンブレンバルブ５７が台座部５３または座グリ部５４に部分的密着するので、台座部５３または座グリ部５４にウネリ等があると、流体の逆流を完全に防止することが難しかった。
本発明は前述のような課題を解決して、長寿命であり、流体の吐出量を多くすることができると共に、流体の逆流を完全に防止することができるポンプおよびこれを用いた流体供給機構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】
【０００６】
前記課題を解決するための第１の解決手段として本発明のポンプは、磁石とこの磁石を囲む周囲に配設したコイルとからなる駆動部と、この駆動部と対向する側に形成したポンプ室とを備え、前記駆動部は、前記磁石が磁性材料からなるヨークに固着されると共に、前記コイルが前記磁石と対向する側に配設した弾性変形自在のダイアフラムに固着され、前記コイルに通電することにより発生する磁束が前記磁石の磁束に作用して前記コイルが振動可能になっており、
前記ポンプ室には、流体を吸入可能な吸入部と、吸入した前記流体を吐出可能な吐出部とを有し、前記コイルに通電して前記コイルを振動させると前記ダイアフラムが振動して前記ポンプ室が膨張と収縮を繰り返し、前記吸入部を介して前記流体を吸入すると共に、吸入した前記流体を前記吐出部を介して外部に吐出可能になっていることを特徴とすることを特徴とする。
【０００７】
また、前記課題を解決するための第２の解決手段として、前記吸入部には、前記ポンプ室に吸入した前記流体が逆流するのを防止するための第１弁が形成され、前記吐出部には、前記ポンプ室から吐出下前記流体が逆流するのを防止するための第２弁が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記課題を解決するための第３の解決手段として、前記ポンプ室は、前記ダイアフラムと対向する側に、フィルム状の第１シート部材が配設されると共に、この第１シート部材の外側にフィルム状の第２シート部材が配設され、前記第１弁は、前記第１シート部材に形成されて、前記第２シート部材に形成した第１孔を遮蔽可能になっており、
前記第２弁は、前記第２シート部材に形成されて、前記第１シート部材に形成した第２孔を遮蔽可能になっていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記課題を解決するための第４の解決手段として、前記第１、第２シート部材の間には、所定厚さの第２スペーサが配設され、この第２スペーサには、前記第１孔が対向する位置に第１開口部が形成されると共に、第２孔が対向する位置に第２開口部が形成され、前記だい２スペーサを前記第１、第２シート部材で狭持すると、前記第１弁が前記第１開口部を、前記第２弁が前記第２開口部をそれぞれ直接遮蔽可能になっていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記課題を解決するための第５の解決手段として、前記第１、第２弁は、舌片状で弾性変形可能にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、前記課題を解決するための第６の解決手段として本発明の流体供給機構は、請求項１乃至５記載のポンプを用い、前記駆動部の駆動によって流体を吸入および吐出可能になっており、前記第１弁と対向する部分には、吸入流路が形成されて前記ポンプ室に流体を吸入可能になっていると共に、前記第２弁と対向する部分には、吐出流路が形成されて前記ポンプ室に吸入した前記流体を外部に吐出可能になっていることを特徴とする。
【００１２】
また、前記課題を解決するための第７の解決手段として、前記第２シート部材と対向する前記ポンプ室と反対側には所定厚さの第２スペーサが配設され、前記第２スペーサには、スリット状の溝部が形成されると共に、前記第２シート部材と反対側に第３シート部材が配設され、前記第２シート部材と第３シート部材とで前記第２スペーサを狭持することにより前記吸入流路と前記吐出流路とが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、前記課題を解決するための第８の解決手段として、前記流体は液体燃料からなり、前記吸入流路には、前記液体燃料を貯蔵したタンクが装着可能になっており、前記吐出流路には、前記ポンプ室によって吐出された前記液体燃料を供給可能な燃料電池が装着可能になっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のポンプは、コイルに通電して前記コイルを振動させるとダイアフラムが振動してポンプ室が膨張と収縮を繰り返し、吸入部を介して流体を吸入すると共に、吸入した流体を吐出部を介して外部に吐出可能になっているので、ダイアフラムをゴム等の弾性変形自在の部材を用いることができ、ダイアフラムが疲労破壊することが無く長寿命とすることができる。
また、磁石とコイルとで駆動部が形成されているので、ポンプ室の体積を大きくすることができ、流体の吐出量を多くすることができる。
【００１５】
また、吸入部には、ポンプ室に吸入した流体が逆流するのを防止するための第１弁と、吐出部には、ポンプ室から吐出した流体が逆流するのを防止するための第２弁が形成されているので、第１、第２弁とにより流体の逆流を防止して確実に外部に吐出することができる。
【００１６】
また、第１弁は、第１シート部材に形成されて、前記第２シート部材に形成した第１孔を遮蔽可能になっており、第２弁は、第２シート部材に形成されて、第２シート部材に形成した第２孔を遮蔽可能になっているので、第１、第２弁で確実に流体の逆流を防止できる。
【００１７】
また、第１シート部材と第２シート部材とで第１スペーサを狭持することにより、第１弁が第１開口部を、第２弁が第２開口部をそれぞれ直接遮蔽可能になっているので、流体の逆流を確実に防止できる。
【００１８】
また、第１弁は、舌片状で弾性変形可能に第１シート部材に形成され、第２弁は、舌片状で弾性変形可能に前記第２シート部材に形成されているので、舌片状の第１、第２弁によって、更に確実に流体の逆流を防止できる。
【００１９】
また、本発明の流体供給機構は、請求項１乃至５記載のポンプを用い、駆動部の駆動によって流体を吸入および吐出可能になっており、第１弁と対向する部分には、吸入流路が形成されたポンプ室に流体を吸入可能になっていると共に、第２弁と対向する部分には、吐出流路が形成されてポンプ室に吸入した流体を外部に吐出可能になっているので、流体を確実に吸入して外部に吐出することができる。
【００２０】
また、第２スペーサには、スリット状の溝部が形成されと共に、第２シート部材と反対側に第３シート部材が配設され、第２シート部材と第３シート部材とで第２スペーサを狭持することにより吸入流路と吐出経路とが形成されているので、第２シート部材、第２スペーサ、第３シート部材を順番に積層することで流路を形成することができる。そのために、薄型で組立が容易な流体供給機構を提供で
る。
【００２１】
また、流体は液体燃料からなり、吸入流路には、液体燃料を貯蔵したタンクが装着可能になっており、吐出流路には、ポンプ室によって液体燃料を供給可能な燃料電池が装着可能になっているので、タンク内の液体燃料をポンプで確実に燃料電池に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明のポンプおよびこれを用いた液体燃料供給機構を図１〜図５に基づいて説明する。図１は本発明に関するポンプの要部断面斜視図であり、図２は図１の要部分解断面斜視図であり、図３は本発明のポンプを用いた液体燃料供給機構の斜視図であり、図４は本発明に係わる流路を説明する分解斜視図であり、図５は本発明に関するポンプを用いた液体燃料供給機構を説明する構成図である。
【００２３】
まず、本発明に関するポンプ１は、図１、図２に示すように、最上部に駆動部が形成され、この駆動部は、磁性材料からなるヨーク２が配設され、このヨーク２には、外形が略矩形状のつば部２ａが形成され、このつば部２ａの中央部を図示上方に突出させて、所定高さの凹部２ｂが形成されている。前記つば部２ａの４隅には、支持孔２ｃが形成されている。
また、ヨーク２には、凹部２ｂの天井面に円柱状の永久磁石からなる磁石３が接着剤等で固着され、磁石３の外側に円筒状のコイル４が配設されて、ポンプ１の駆動部が形成されている。
【００２４】
前記磁石３は、凹部２ｂの深さと略同等の高さ寸法に形成され、コイル４は、磁石３の高さより低く形成されて、図示下部のＦＰＣ（フレキシブル基板）５に接着剤等で固着されている。このような、ポンプ１の駆動部は、ＦＰＣ５に形成した配線パターン（図示せず）をコイル４に接続して、コイル４の交流電流を通電することにより発生する磁束が、磁石３の磁束に作用してコイル４が図示上下動するようになっている。
また、ＦＰＣ５の下部には、所定厚さで板状のゴム等からなるダイアフラム６が配設され、このダイアフラム６は、下部のポンプスペーサ７に狭持されるようになっている。前記ポンプスペーサ７は上下に一対は移設されて、内部に円形状で所定の体積のポンプ室８が形成されている。
このようなポンプ室８は、コイル４が上下動してダイアフラム６が振動することによりポンプ室８内が収縮または膨張するようになっている。
【００２５】
前記ポンプ８を構成するダイアフラム６と対向する図示下方側には、フィルム状の第１シート部材９が配設されている。前記第１シート部材９には、ポンプ室８の吸入部を構成する舌片状に形成されて弾性変形可能な第１弁９ａが形成され、この第１弁９ａの右隣に、供給部を構成する孔９ｂとが、ポンプ室８に包含される位置に形成されている。
また、第１シート部材９の下部には、第１シート部材９より厚い第１スペーサ１０が配設され、この第１スペーサ１０には、第１弁９ｂと対向する位置に吸入部を構成する第１開口部１０ａが形成され、第１孔９ｂと対向する位置に第２開口部１０ｂが形成されている。
【００２６】
また、第１スペーサ１０の下部には、フィルム状の第２シート部材１１が配設され、この第２スペーサ１１には、第１開口部１０ａと対向する位置に孔１１ａが形成され、第２開口部１０ｂと対向する位置に、供給部を構成する舌片状で弾性変形可能な第２弁１１ｂが形成されている。
このようなポンプ１は、コイル４を上下動させてポンプ室８が収縮すると、第１弁９ａが上方に弾性変形して、外部の貯蔵部材である後述するタンク３０から流体である例えば液体燃料をポンプ室８に吸入可能になっている。
【００２７】
また、ポンプ室８に吸入した流体である液体燃料は、コイル４の上下動でポンプ室８が収縮すると、第１弁９ａが第１開口部１０ａを遮蔽して、第１開口部１０ａから外部に逆流するのを防止するようになっている。
また、ポンプ室８が収縮すると、第２弁１１ｂが弾性変形して第２開口部１０ｂが開放される。このことによりポンプ室８内の液体燃料が吐出されて外部の装置である例えば後述する燃料電池３１側に供給可能になっている。
即ち、ポンプ室８の吸入部には、ポンプ室８に吸入した流体が吸入部から貯蔵部材に逆流するのを防止するための第１弁９ａと、ポンプ室８の吐出部には、ポンプ室８から外部の装置に供給した流体がポンプ室８に逆流するのを防止するための第２弁１１ｂとが形成されている。
【００２８】
このような構成のポンプ１を用いた本発明の流体供給機構２１は、図１、図２に示すように、第２シート部材１１に沿って第１流路２２が形成されている。前記第１流路２２は、流体をポンプ室８に吸入するための吸入流路２２ａと、ポンプ室８に吸入した流体を吐出して外部の装置、例えば燃料電池等に供給可能な吐出流路２２ｂが形成されている。
そして、第２シート部材１１の図示下部には、第２シート部材１１に沿って所定厚さの第２スペーサ２３が配設され、この第２スペーサ２３には、第１流路２２を構成する第１、第２溝部２３ａ、２３ｂがスリット状に形成されている。
また、第２スペーサ２３には、図４に示すように、第１流路２２と対向する部分に、後述する第２流路２５を構成する第３溝部２３ｃがスリット状に形成されている。
【００２９】
また、第２スペーサ２３の下部には、フィルム状の第３シート部材２４が配設され、第２スペーサ２３を、第３シート部材２４とポンプ１側の第２シート部材１１とでサンドイッチ状に狭持することで、第１、第２、第３溝部２３ａ、２３ｂ、２３ｃの上下が密閉されて、第１流路２２と第２流路２５とが形成されている。そして、第１流路２２の吸入流路２２ａは、第１弁９ａと対向する位置に第１開口部１０ａ、第１孔１１ａを介して形成され、吐出流路２２ｂは、第２弁１１ｂと対向する位置に形成されている。
【００３０】
前述したような第１、第２流路２２、２５を有する本発明の流体供給機構２１は、第２シート部材１１が、ポンプ１側の部品を兼ねて、ポンプ１が一体化されて組立されている。そのために、部品点数を少なくすることができると共に薄型、小型とすることができる。
そして、ポンプ１およびポンプ１を用いた流体供給機構２１の組立は、ポンプ１側のヨーク２の支持孔２ｃに棒状のリベット２６を挿入し、このリベット２６が、それぞれの部材に形成した支持孔（図示せず）および第３シート部材２４の支持孔２４ａを挿通して、第３シート部材２４の下部に配設した他方の狭持部材（図示せず）とからリベット２６の下端部が突出する。
前記ヨーク２の支持孔２ｃから突出するリベット２６の上端部と他方の狭持部材から突出するリベット２６の下端部とをカシメ付けて、本発明のポンプ１が流体供給機構２１に一体化されて組み立てられている。
【００３１】
また、図３に示すように、ポンプ１以外の部分は、ＦＰＣ５上に板状の一方の狭持部材２７が配設され、この一方の狭持部材２７に複数のリベット２６を挿通する。そして、一方の狭持部材２７と、第３シート部材２４の下部の他方の狭持部材（図示せず）とから突出するリベット２６の両端部をカシメ付けて、ポンプ１を一体形成した本発明の流体供給機構２１が組み立てられている。
このように組み立てられた流体供給機構２１は、リベット２６をカシメ付けることで、それぞれの部材が互いに圧接狭持されて、ポンプ室８および第１、第２流路２２、２５が密閉されている。
【００３２】
また、本発明の流体供給機構２１は、図５の構成図に示すように、第１流路２２の吸入流路２２ａの端部には、吸入口２８が形成され、吐出流路２２ｂの端部には、供給口２９が形成されている。
そして、吸入口２８には、流体を内部に貯蔵したタンク３０が装着可能になっており、供給口２９には、外部の装置である例えば燃料電池３１が装着可能になっている。
また、第２流路２５には、燃料電池３１側に取り出し口３２が形成されて燃料電池３１に装着可能になっていると共に、タンク３０側に排出口３３が形成されてタンク３０に装着可能になっている。
【００３３】
前記タンク３０および燃料電池３１を装着した本発明の流体供給機構２１の動作を説明すると、外部のスイッチ（図示せず）を操作してポンプ１のコイル４に所定周波数の交流電流を通電することにより、コイル４に発生する磁束が磁石３の磁束に作用して、コイル４が図示上下に振動する。
そして、振動するコイル４が、図１に示す上方に移動した時は、ＦＰＣ５とダイアフラム６とを介してポンプ室８が膨張して内部の圧力が低下する。
このポンプ室８の圧力が低下することで、舌片状の第１弁９ａがポンプ室８側に弾性変形する。
すると、タンク３０内の液体燃料が吸入口２８から、第１流路２２の吸入流路２２ａを介して、第２シート部材１１の第１孔１１ａおよび第１スペーサ１０の第１開口部１０ａを通過してポンプ室８内に吸入される。
【００３４】
その後、コイル４への通電方向が反転すると、コイル４が図示下方に移動してポンプ室８が圧縮される。このポンプ室８が圧縮されて内部の圧力が大きくなると、第１シート部材９の第２孔９ｂおよび第１スペーサ１０の第２開口部１０ｂを介して液体燃料が第２弁１１ｂを図示下方に弾性変形させる。
このことにより、ポンプ室８に吸入された液体燃料が吐出流路２２ｂに押し出される。
そして、コイル４が繰り返し振動してポンプ室８が膨張／圧縮を繰り返すことで、液体燃料は、供給口２９を介して燃料電池３１内部のセルを複数積層したスタックに供給されて、所望の電圧の電気を発電することができる。
【００３５】
また、電気を発電した後の液体燃料の廃液は、供給口２９から供給される液体燃料に押されて、取り出し口３２から第２流路２５に排出される。
この第２流路２５に排出された廃液は、排出口３３からタンク３０内の廃液室（図示せず）に戻される。
尚、本発明のポンプ１の実施の形態では、第１、第２シート部材９、１１間に第１スペーサ１０を狭持したもので説明したが、第１スペーサ１０を使わないで、第１弁９ａが直接第２シート部材１１の第１孔１１ａを遮蔽／開放、および第２弁１１ｂが直接第１シート部材９の第２孔９ｂを遮蔽／開放するようにしたものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に関するポンプの要部断面斜視図である。
【図２】図１の要部分解断面斜視図である。
【図３】本発明のポンプを用いた液体燃料供給機構の斜視図である。
【図４】本発明に係わる流路を説明する分解斜視図である。
【図５】本発明に関するポンプを用いた液体燃料供給機構を説明する構成図である。
【図６】従来のポンプを説明する要部分解斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１：本発明のポンプ
２：ヨーク
３：磁石
４：コイル
６：ダイアフラム  
８：ポンプ室
９：第１シート部材
１０：第１スペーサ
１１：第２シート部材
２１：本発明の流体供給機構
２２：第１流路
２３：第２スペーサ
２４：第３シート部材
２５：第２流路
２６：リベット
【図１】
2005201176.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005201176.tif 000007
【図６】
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