(57)【要約】【課題】曲げ剛性、生産性、熱交換効率を高めながら、外観性を向上し、コンパクト化を図ることができる熱交換器を提供する。【解決手段】互いに平行を成した状態でそれぞれ配置されたヘッダパイプ（４，６）と、これらのヘッダパイプ間において配置されて該各ヘッダパイプの双方と連通する複数のチューブ（８）と、隣接する前記チューブ間に配置されたフィン（１０）とを具備し、積層された前記チューブ及び前記フィンにより熱交換のコア部（１２）を構成した熱交換器構成体２を複数備え、前記複数の熱交換器構成体は、前記チューブ及び前記フィンの積層方向に並べて配置され、互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各ヘッダパイプの端部（４ａ，６ａ）同士を嵌め合いにより接続する嵌合部（１６，１８）と、互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各コア部の端縁部（１２ａ、１２ａ）同士を連結により接合するサイドプレート（２０，２２，４０，４２，４６，４８）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行を成した状態でそれぞれ配置されたヘッダパイプと、これらのヘッダパイプ間において配置されて該各ヘッダパイプの双方と連通する複数のチューブと、隣接する前記チューブ間に配置されたフィンとを具備し、積層された前記チューブ及び前記フィンにより熱交換のコア部を構成した熱交換器構成体を複数備え、
前記複数の熱交換器構成体は、前記チューブ及び前記フィンの積層方向に並べて配置され、
互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各ヘッダパイプの端部同士を嵌め合いにより接続する嵌合部と、
互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各コア部の端縁部同士を連結により接合するサイドプレートと
を備えることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダパイプは、互いに平行を成した状態で左右方向に沿ってそれぞれ上下に配置され、複数のチューブは、これらのヘッダパイプ間において上下方向に沿って配置されて該上下のヘッダパイプの双方と連通し、前記複数の熱交換器構成体は左右方向に並べて配置され、
前記嵌合部は、
互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記上側ヘッダタンクの前記端部同士が嵌め合わされる上側嵌合部と、
互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記下側ヘッダタンクの前記端部同士が嵌め合わされる下側嵌合部と
からなり、
前記サイドプレートは、
互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各コア部のうちの一方の前記コア部の前記端縁部に設けられ、前記コア部に通風される空気の入口側に面する入口側サイドプレートと、
互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する前記各コア部のうちの他方の前記コア部の前記端縁部に設けられ、前記コア部に通風される空気の出口側に面する出口側サイドプレートと
からなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記サイドプレートは、
前記チューブ及び前記フィンの長手方向に沿って形成されると共に、その長手方向の両端部が前記ヘッダタンクに接続される接続部と、
前記接続部から折曲されて連なり、隣接する前記コア部の対向する前記サイドプレートと連結される連結部と
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記サイドプレートは断面Ｌ字形状をなすことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記サイドプレートは、その前記接続部又は前記連結部が対向する前記サイドプレートの前記接続部又は前記連結部に向けて折曲された断面Ｕ字形状をなすことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記サイドプレートは、互いに隣接する前記コア部間と対向する前記嵌合部間とで囲まれた間隙を遮蔽するようにして互いに連結されることを特徴とする請求項４又は５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記サイドプレートは、前記連結部に、ボルトを挿通することで対向する前記サイドプレートを互いに連結可能とするボルト挿通孔を有し、
前記ボルト挿通孔は、対向する前記サイドプレートが前記コア部への通風方向において互いに非接触で前記間隙を遮蔽可能とする位置に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記ボルト挿通孔は前記ボルトの直径よりも大きな孔径を有することを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記サイドプレートは、互いに隣接する前記コア部において対向する前記コア部の前記端縁部への取り付け方向を前記コア部への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品であることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、コンデンサ及びエバポレータの双方の機能を有する車両空調ヒートポンプシステムの室外熱交換器として用いられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記した熱交換器は、例えば、間隔をおいて互いに平行に配置された一対のヘッダパイプと、これらのヘッダパイプ間において僅かな間隔をおいて互いに平行に配置されて上記ヘッダパイプの双方と連通する複数のチューブと、隣接するチューブ間に配置されたフィンとを備え、積層されたチューブ及びフィンにより熱交換のコア部を構成する。当該熱交換器には、一対のヘッダパイプを上下方向に沿わせると共に、複数のチューブを左右方向に沿わせるようにして設置される、いわゆる冷媒横流れタイプの熱交換器が知られ、この熱交換器は一般にヘッダパイプの長さ寸法（縦寸法）に比してチューブの長さ寸法（横寸法）が大きくなっている。
【０００３】
このような冷媒横流れタイプの熱交換器は、冷媒の蒸発時には、左右方向に沿う複数のチューブの各表面に凝縮水が生じてチューブの表面上に保水され、着霜現象が発生することが多く、この霜の層が成長することによって熱交換効率が低下する可能性がある。
そこで、上記着霜現象の発生を抑える、すなわち、複数のチューブの各表面に生じる凝縮水の排除を促し得る熱交換器として、複数のチューブを上下方向に沿わせるようにして配置する、いわゆる冷媒縦流れタイプの熱交換器が開発されている。
【０００４】
この冷媒縦流れタイプの熱交換器では、冷媒横流れタイプの熱交換器と比べて、左右方向に沿って配置されるヘッダパイプの長さ寸法（横寸法）が大きくなると共に上下方向に沿うチューブの長さ寸法（縦寸法）が小さくなり、これに伴ってチューブの本数が大幅に増加することとなる。
上記した冷媒縦流れタイプの熱交換器では、チューブ及びフィンの本数が大幅に増加する都合上、複数のチューブ及びフィン個々に対して高い寸法精度が求められ、加えて、ヘッダパイプに多数のチューブ及びフィンの接続孔を所定のピッチで形成する際には、厳しい加工精度が要求されることから、熱交換器の生産性が低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、上記した熱交換器を熱交換器構成体として複数備え、これら複数の熱交換器構成体をチューブ及びフィンの積層方向に並べて配置して接続した冷媒横流れタイプの熱交換器が開示されている（例えば特許文献１参照）。この熱交換器は、複数の熱交換器構成体に分割することで、チューブ及びフィンの寸法精度、及びヘッダパイプへのチューブ接続孔の加工精度を厳密に管理する必要が無くなり、結果として熱交換器の生産性が高まるとの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８９８８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、車両空調ヒートポンプシステムの室外熱交換器は、車両の前面部に搭載され、車両運転時の車体の振動や曲げモーメントの影響を大きく受けることから、熱交換器全体の曲げ剛性を高める必要がある。上記従来の熱交換器は、互いに上下に隣接する熱交換器構成体において対向する各コア部の端縁部同士を連結により接続するサイドプレートを備えているものの、熱交換器構成体同士は当該サイドプレートのみで接続されるため、熱交換器全体では必ずしも十分な曲げ剛性を備えているとは云えない。
【０００８】
また、上記従来の熱交換器は、あくまでも冷媒横流れタイプの熱交換器であり、冷媒縦流れタイプの熱交換器では、上述したようにチューブの本数が大幅に増加する都合上、高い寸法精度と厳しい加工精度とが要求されるが、この点についても格別な配慮がなされておらず、熱交換器の生産性の向上には依然として課題が残されている。
また、上記従来の熱交換器は、熱交換器構成体同士の接続によって熱交換器を構成することで生じるおそれのある、熱交換効率の低下、熱交換器構成体のユニット化に伴う外観性の低下及びコンパクト化の弊害については格別な配慮がなされていない。
【０００９】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、曲げ剛性、生産性、熱交換効率を高めながら、外観性を向上し、コンパクト化を図ることができる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の熱交換器は、互いに平行を成した状態でそれぞれ配置されたヘッダパイプと、これらのヘッダパイプ間において配置されて該各ヘッダパイプの双方と連通する複数のチューブと、隣接するチューブ間に配置されたフィンとを具備し、積層されたチューブ及びフィンにより熱交換のコア部を構成した熱交換器構成体を複数備え、前記複数の熱交換器構成体は、チューブ及びフィンの積層方向に並べて配置され、互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する各ヘッダパイプの端部同士を嵌め合いにより接続する嵌合部と、互いに隣接する前記熱交換器構成体において対向する各コア部の端縁部同士を連結により接合するサイドプレートとを備える（請求項１）。
【００１１】
好ましくは、ヘッダパイプは、互いに平行を成した状態で左右方向に沿ってそれぞれ上下に配置され、複数のチューブは、これらのヘッダパイプ間において上下方向に沿って配置されて該上下のヘッダパイプの双方と連通し、前記複数の熱交換器構成体は左右方向に並べて配置され、嵌合部は、互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する上側ヘッダタンクの端部同士が嵌め合わされる上側嵌合部と、互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する下側ヘッダタンクの端部同士が嵌め合わされる下側嵌合部とからなり、サイドプレートは、互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する各コア部のうちの一方のコア部の端縁部に設けられ、コア部に通風される空気の入口側に面する入口側サイドプレートと、互いに左右に隣接する前記熱交換器構成体において対向する各コア部のうちの他方のコア部の端縁部に設けられ、コア部に通風される空気の出口側に面する出口側サイドプレートとからなる（請求項２）。
【００１２】
好ましくは、サイドプレートは、チューブ及びフィンの長手方向に沿って形成されると共に、その長手方向の両端がヘッダタンクに接続される接続部と、接続部から折曲されて連なり、隣接するコア部の対向するサイドプレートと連結される連結部とを有する（請求項３）。
好ましくは、サイドプレートは断面Ｌ字形状をなす（請求項４）。
【００１３】
好ましくは、サイドプレートは、その接続部又は連結部が対向する前記サイドプレートの前記接続部又は前記連結部に向けて折曲された断面Ｕ字形状をなす（請求項５）。
好ましくは、サイドプレートは、互いに隣接するコア部間と対向する嵌合部間とで囲まれた間隙を遮蔽するようにして互いに連結される（請求項６）。
好ましくは、サイドプレートは、連結部に、ボルトを挿通することで対向するサイドプレートを互いに連結可能とするボルト挿通孔を有し、ボルト挿通孔は、対向するサイドプレートがコア部への通風方向において互いに非接触で間隙を遮蔽可能とする位置に形成されている（請求項７）。
【００１４】
好ましくは、ボルト挿通孔はボルトの直径よりも大きな孔径を有する（請求項８）。
好ましくは、サイドプレートは、互いに隣接するコア部において対向するコア部の端縁部への取り付け方向をコア部への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品である（請求項９）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、互いに隣接する熱交換器構成体を各ヘッダパイプの端部同士を嵌め合いにより接続する嵌合部と、熱交換器構成体において対向する各コア部の端縁部同士を連結により接合するサイドプレートとにより強固に連結することができるため、熱交換器全体の曲げ剛性を高めることができる（請求項１〜５）。
また、本発明によれば、サイドプレートが互いに隣接するコア部間と対向する嵌合部間とで囲まれた間隙を遮蔽するようにして互いに連結されることにより、熱交換器においてコア部間の空気の逃げ通路を閉塞することができることができ、熱交換器に通風される空気の全量をコア部に通風させることができる。従って、空気と冷媒との熱交換が促進され、熱交換器の熱交換効率を高めることができる（請求項６）。
【００１６】
また、本発明によれば、ボルト挿通孔は、対向するサイドプレートがコア部への通風方向において互いに非接触で間隙を遮蔽可能とする位置に形成されていることにより、サイドプレートの寸法誤差及び組立誤差を吸収しながら、互いに隣接するコア部をコア部への空気の通風方向にずれることなく連結することができるため、熱交換器のユニット化を円滑に実現することができ、熱交換器の外観性向上及びコンパクト化促進を図ることができる（請求項７）。
【００１７】
また、本発明によれば、ボルト挿通孔はボルトの直径よりも大きな孔径を有することにより、ボルト挿通孔において熱交換器の寸法誤差及び組立誤差を吸収することができるため、寸法誤差及び組立誤差の管理が容易となり、熱交換器の生産性を高めることができる（請求項８）。
また、本発明によれば、サイドプレートは、互いに隣接するコア部において対向するコア部の端縁部への取り付け方向をコア部への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品であることにより、熱交換器の構成部品の製造及び管理が容易となるため、熱交換器の生産性を更に高めることができる（請求項９）。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１の熱交換器の熱交換器構成体同士の連結部分における拡大斜視図である。
【図３】図２の右側の熱交換器構成体を異なる角度からみた斜視図である。
【図４】図１のサイドプレートの正面図である。
【図５】図１のサイドプレートの連結部分を下側からみた断面図である。
【図６】変形例となるサイドプレートの連結部分を下側からみた断面図である。
【図７】別の変形例となるサイドプレートの連結部分を下側からみた断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る熱交換器１の正面図である。熱交換器１は冷媒縦流れタイプの熱交換器であって、２個の熱交換器構成体２，２を左右方向に並列配置して構成されている。
【００２０】
熱交換器構成体２は、互いに平行を成した状態で左右方向に沿ってそれぞれ配置された上下のヘッダパイプ４，６と、これらのヘッダパイプ４，６間において上下方向に沿い且つ僅かな間隔をおいて互いに平行に配置されて該上下のヘッダパイプ４，６の双方と連通する複数のチューブ８と、隣接するチューブ８，８間に配置されたフィン１０を具備し、積層されたチューブ８及びフィン１０により熱交換のコア部１２を構成している。複数のチューブ８は、ヘッダパイプ４，６にそれぞれ等ピッチで形成されたチューブ接続孔１４にろう付けにより接合されている。
【００２１】
図２は熱交換器構成体２，２同士の連結部分における拡大斜視図である。本実施形態においては、熱交換器構成体２のヘッダパイプ４，６の長さ寸法は、チューブ８の長さ寸法とほぼ同等に設定されており、左右方向に並ぶ２個の熱交換器構成体２，２は、互いに隣接する熱交換器構成体２，２において対向する上側ヘッダパイプ４，４の各端部４ａ，４ａ同士を嵌め合いにより接続して上側嵌合部１６を形成すると共に、互いに隣接する熱交換器構成体２，２において対向する下側ヘッダパイプ６，６の各端部６ａ，６ａ同士を嵌め合いにより接続して下側嵌合部１８を形成することで連結されている。
【００２２】
更に、本実施形態の熱交換器構成体２は、互いに隣接する熱交換器構成体２，２において対向する各コア部１２，１２の端縁部１２ａ，１２ａ同士を連結により接続する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２により連結されている。コア部１２には図１でみて手前方向から奥方向に空気が通風されるとすると、入口側サイドプレート２０は、右側のコア部１２の端縁部１２ａに設けられ、互いに隣接するコア部１２間と対向する上側及び下側嵌合部１６，１８間とで囲まれた間隙２４のほぼ全域をコア部１２に通風される空気の入口側で遮蔽し、一方、出口側サイドプレート２２は、左側のコア部１２の端縁部１２ａに設けられ、間隙２４をコア部１２に通風される空気の出口側で遮蔽している。
【００２３】
図３は、右側の熱交換器構成体２を異なる角度からみた斜視図であり、左右方向に並ぶ熱交換器構成体２，２のうちの右側の熱交換器構成体２における上下のヘッダパイプ４，６の各端部４ａ，６ａは、拡管端部４Ａ，６Ａとしてそれぞれ形成されており、これら右側のヘッダパイプ４，６の各拡管端部４Ａ，６Ａと、左側の熱交換器構成体２における上下のヘッダパイプ４，６の各端部４ａ，６ａとが互いに嵌合して上記した上側嵌合部１６及び下側嵌合部１８が形成される。
【００２４】
この際、上記右側のヘッダパイプ４，６における拡管端部４Ａ，６Ａの各内側嵌合面及びこの拡管端部４Ａ，６Ｂと嵌合する左側のヘッダパイプ４，６における端部４ａ，６ａの外側嵌合面は、ろう付けで接合されるようになっている。
また、入口側及び出口側サイドプレート２０，２２は、ヘッダパイプ４，６にそれぞれチューブ接続孔１４と等ピッチで形成されたプレート接続孔２６にろう付けにより接合され、入口側及び出口側サイドプレート２０，２２とこれらに隣接するチューブ８との間にはフィン１０が設けられている。なお、図中における符号２８は、熱交換器構成体２の左右端部に位置するフィン１０を押さえるカバーである。
【００２５】
図４は入口側サイドプレート２０の正面図であり、図５は入口側及び出口側サイドプレート２０，２２の連結部分を図１の下側からみた断面図である。本実施形態の入口側及び出口側サイドプレート２０，２２は、断面Ｌ字形状をなし、接続部３２と、接続部３２から屈曲されて連なる連結部３０とから構成された同一品であり、互いに隣接するコア部１２において対向するコア部１２の端縁部１２ａへの取り付け方向をコア部１２への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめることで、間隙２４のほぼ全域を遮蔽するようにして互いに連結されている。
【００２６】
接続部３２は、チューブ８及びフィン１０の長手方向に沿って形成されると共に、その長手方向の両端部３２ａが上側及び下側ヘッダタンク４，６に形成されたプレート接続孔２６に挿入されてろう付けで接合される。
一方、図５に示すように、連結部３０は隣接するコア部１２の対向するサイドプレート２０（又は２２）の連結部３０と連結される。連結部３０には、ボルト３４を挿通することで対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２を互いに連結可能とするボルト挿通孔３６が形成されている。ボルト挿通孔３６は、対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２がコア部１２への通風方向において互いに非接触で間隙２４を遮蔽可能とする位置に形成され、ボルト３４のねじ部の直径よりも大きい直径を有する丸孔である。このボルト挿通孔３６にボルト３４を挿通してナット３８を締結することで、対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２の寸法誤差及び組立誤差を吸収しながら互いの連結方向に段差を生じること無く連結することができる。
【００２７】
以上のように本実施形態の熱交換器１は、互いに隣接する熱交換器構成体２，２を上側及び下側嵌合部１６，１８と入口側及び出口側サイドプレート２０，２２とにより強固に連結することができるため、熱交換器１全体の曲げ剛性を高めることができる。
また、入口側及び出口側サイドプレート２０，２２は、互いに隣接するコア部１２間と対向する上側及び下側嵌合部１６，１８間とで囲まれた間隙２４を遮蔽するようにして互いに連結されることにより、熱交換器１においてコア部１２間の空気の逃げ通路を閉塞することができることができ、熱交換器１に通風される空気の全量をコア部１２に通風させることができる。従って、空気と冷媒との熱交換が促進され、熱交換器１の熱交換効率を高めることができる。
【００２８】
また、ボルト挿通孔３６が対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２がコア部１２への通風方向において互いに非接触で間隙２４を遮蔽可能とする位置に形成されることにより、対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２の寸法誤差及び組立誤差を吸収しながら、互いに隣接するコア部１２をコア部１２への空気の通風方向にずれることなく連結することができるため、熱交換器１のユニット化を円滑に実現することができ、熱交換器１の外観性向上及びコンパクト化促進を図ることができる。
【００２９】
また、ボルト挿通孔３６はボルト３４の直径よりも大きな孔径を有することにより、ボルト挿通孔３６において熱交換器１の寸法誤差及び組立誤差を吸収することができるため、寸法誤差及び組立誤差の管理が容易となり、熱交換器１の生産性を高めることができる。
また、入口側サイドプレート２０と出口側サイドプレート２２とは、互いに隣接するコア部１２において対向するコア部１２の端縁部１２ａへの取り付け方向をコア部１２への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品であることにより、熱交換器１の構成部品の製造及び管理が容易となるため、熱交換器１の生産性を更に高めることができる。
【００３０】
本発明は、上述の実施形態に制約されるものではなく種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、入口側及び出口側サイドプレート２０，２２は断面Ｌ字形状をなして形成されている。しかし、連結部３０において対向する入口側及び出口側サイドプレート２０，２２がコア部１２への通風方向において互いに非接触で間隙２４を遮蔽可能とする位置にボルト挿通孔３６が形成されるのであれば、この形状に限定されない。
【００３１】
具体的には、図６に示すように、入口側及び出口側サイドプレート４０，４２に、これらの連結部３０を互いに対向する向きに折曲した屈曲部４４を設け、コア部１２への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品となる断面Ｕ字形状をなすように形成しても良い。
また、図７に示すように、入口側及び出口側サイドプレート４６，４８に、これらの接続部３２が互いに対向する向きに折曲した屈曲部５０を設け、コア部１２への空気の通風方向でみて前後対称に異ならしめた同一品となる断面Ｕ字形状をなすように形成しても良い。
【００３２】
このような図６，７の場合にも、上記実施形態の場合と同様に、対向するサイドプレートの寸法誤差及び組立誤差を吸収しながら、熱交換器１のユニット化、熱交換器１の外観性向上及びコンパクト化促進を図り、熱交換器１の生産性を高めることができる。
しかも、サイドプレートを断面Ｕ字形状に形成することで、断面Ｌ字形状とする場合に比してサイドプレートの剛性を高め、その耐久性を向上させることができる。
【００３３】
また、上記実施形態ではボルト挿通孔３６は丸孔であるが、ボルト３４の直径よりも大きな孔径を有するのであれば長孔でも良く、この場合にはボルト挿通孔３６において熱交換器１の寸法誤差及び組立誤差を更に効果的に吸収することができる。
また、上記実施形態では、熱交換器１が２個の熱交換器構成体２，２を左右方向に並べて配置した場合を説明したが、これに限定されるものではなく、熱交換器構成体２を３個以上並べる構成としても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１    熱交換器
２    熱交換器構成体
４    ヘッダパイプ（上側ヘッダパイプ）
４ａ    端部
６    ヘッダパイプ（下側ヘッダパイプ）
６ａ    端部
８    チューブ
１０    フィン
１２    コア部
１２ａ    端縁部
１６    嵌合部（上側嵌合部）
１８    嵌合部（下側嵌合部）
２０，４０，４６    サイドプレート（入口側サイドプレート）
２２，４２，４８    サイドプレート（出口側サイドプレート）
２４    間隙
３０    連結部
３２    接続部
３２ａ    両端部
３４    ボルト
３６    ボルト挿通孔
【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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