(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源流体が流通する偏平チューブ（６）を多数本並列配置するとともに、これら多数本の偏平チューブ（６）の間にコルゲートフィン（７）をそれぞれろう付けすることにより熱交換用コア部（３）が構成されており、
この熱交換用コア部（３）の一部位に電気発熱体（９）を設置する暖房用熱交換器において、
前記熱交換用コア部（３）の他部位に設置するばね部材（１１）を備え、
前記熱交換用コア部（３）のうち、前記電気発熱体（９）及び前記ばね部材（１１）が設置される各部位では、隣接する各両コルゲートフィン（７）の各折り曲げ頂部間に、湾曲形状の折り曲げ部からなる閉塞端部（１０ａ）を有するように形成した二つ折り形状の保持板（１０）を、その閉塞端部（１０ａ）及び他端側の開口部（１０ｂ）にて前記偏平チューブ（６）への前記熱源流体の流通方向に向くように、前記偏平チューブ（６）の長手方向に沿い長手状にそれぞれ配置し、
前記各保持板（１０）ごとに、その対向する両板部（１０ｃ、１０ｄ）間に所定間隔を設定した状態で、これら両板部（１０ｃ、１０ｄ）をそれぞれ前記隣接する両コルゲートフィン（７）の各折り曲げ頂部に前記熱交換用コア部（３）のろう付け時に一体ろう付けするようになっており、
前記熱交換用コア部（３）のろう付け終了後に、前記電気発熱体（９）が設置される部位に配置した前記保持板（１０）の内部にその開口部（１０ｂ）から前記電気発熱体（９）を組み付け、また、前記熱交換用コア部（３）のろう付け終了後に、前記ばね部材（１１）が設置される部位に配置した前記保持板（１０）の内部にその開口部（１０ｂ）から前記ばね部材（１１）を組み付けるようになっており、
前記電気発熱体（９）を組付けた前記保持板（１０）及び前記ばね部材（１１）を組み付けた前記保持板（１０）は、共通のコルゲートフィン（７）を介し隣接しており、
前記電気発熱体（９）を組付けた前記保持板（１０）の全体の厚さ及び前記ばね部材（１１）を組み付けた前記保持板（１０）の全体の厚さは、前記偏平チューブ（６）の厚さと同一に設定してあることを特徴とする暖房用熱交換器。
【請求項２】
前記ばね部材（１１）は、当該ばね部材の前記コア部に対する設置部位に配置した前記保持板（１０）の内部にこの保持板（１０）を前記偏平チューブ（６）の並列配置方向に押し広げるように組み付けた板ばねであることを特徴とする請求項１に記載の暖房用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気発熱体を一体化した暖房用熱交換器に関するもので、車両エンジン（内燃機関）にて加熱された温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する車両暖房用熱交換器に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電気発熱体を一体化した熱交換器は、特開平５−６９７３２号公報において提案されている。この従来装置によれば、温水（エンジン冷却水）を熱源として空気を加熱する暖房用熱交換器に電気発熱体を一体化することにより、エンジン始動直後のように温水温度が低いときには、電気発熱体への通電により、電気発熱体の発生熱を空気中に放熱して空気を加熱することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報記載の従来装置では、発熱体素子と電極板から構成される電気発熱体を暖房用熱交換器のコア部と一体ろう付けしているので、高温のろう付け温度（アルミニュウムのろう付けの場合、６００°Ｃ程度）の雰囲気に発熱体が晒される。このため、電気発熱体の電気的特性が著しく損なわれるという不具合がある。
【０００４】
これに対し、本出願人は、先に、特願平９−２１５０４２号明細書において、熱交換器のコア部が偏平チューブとコルゲートフィンとを交互に複数ずつ積層した構造を有していることを利用して、両隣接コルゲートフィンの間に偏平チューブに代えて断面Ｕ字形状の保持板をろう付けした後、このろう付け温度の低下した状態で当該保持板の両対向板部間に電気発熱体を介装する構造を提案した。
【０００５】
これによれば、電気発熱体の電気的特性を良好に確保できる。
ところで、このような積層構造の暖房用熱交換器において、電気発熱体の発熱を両隣接コルゲートフィンに良好に伝達するには、電気発熱体が両隣接コルゲートフィンと十分な押圧力で一様に密着している必要がある。
このため、コア部をその積層方向両端部から帯状締結部材により締め付けて挟持することで、両隣接コルゲートフィンにその間の電気発熱体に対する密着性を高めるようにしている。
【０００６】
しかし、上記押圧力が強過ぎると、コア部の構成部材であるコルゲートフィン等の座屈や破損を招く。上述のようにコア部を帯状締結部材により挟持すると、コア部の通風路が帯状締結部材により部分的に覆われる。このため、コア部の通風路における通風抵抗が高くなり、良好な通風特性を得ることができない。
そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたもので、コア部に対する締結部材を廃止した上で、電気発熱体の電気的特性を損なうことなく、電気発熱体を暖房用熱交換器のコア部に熱伝達良好に組付可能とすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、偏平チューブ（６）とコルゲートフィン（７）とをろう付けして構成される熱交換用コア部（３）の一部位に、電気発熱体（９）を設置する暖房用熱交換器において、
熱交換用コア部（３）の他部位に設置するばね部材（１１）を備え、熱交換用コア部（３）のうち、電気発熱体（９）及びばね部材（１１）が設置される各部位では、隣接する各両コルゲートフィン（７）の各折り曲げ頂部間に、湾曲形状の折り曲げ部からなる閉塞端部（１０ａ）を有するように形成した二つ折り形状の保持板（１０）を、その閉塞端部（１０ａ）及び他端側の開口部（１０ｂ）にて偏平チューブ（６）への熱源流体の流通方向に向くように、偏平チューブ（６）の長手方向に沿い長手状にそれぞれ配置し、
各保持板（１０）ごとに、その対向する両板部（１０ｃ、１０ｄ）間に所定間隔を設定した状態で、これら両板部（１０ｃ、１０ｄ）をそれぞれ上記隣接する両コルゲートフィン（７）の各折り曲げ頂部に熱交換用コア部（３）のろう付け時に一体ろう付けするようになっており、
熱交換用コア部（３）のろう付け終了後に、電気発熱体（９）が設置される部位に配置した保持板（１０）の内部にその開口部（１０ｂ）から電気発熱体（９）を組み付け、また、熱交換用コア部（３）のろう付け終了後に、ばね部材（１１）が設置される部位に配置した保持板（１０）の内部にその開口部（１０ｂ）からばね部材（１１）を組み付けるようになっており、
電気発熱体（９）を組付けた保持板（１０）及びばね部材（１１）を組み付けた保持板（１０）は、共通のコルゲートフィン（７）を介し隣接しており、
電気発熱体（９）を組付けた保持板（１０）の全体の厚さ及びばね部材（１１）を組み付けた保持板（１０）の全体の厚さは、偏平チューブ（６）の厚さと同一に設定してあることを特徴とする。
【０００８】
これによると、コア部には、電気発熱体を組み付けた保持板に加え、ばね部材を組み付けた保持板が介装されているから、ばね部材のばね力がその組み付け保持板及びこれに隣接するコルゲートフィンを介して、電気発熱体を組み付けた保持板１０の両板部にその間隔を狭めるように作用する。
このため、コア部を偏平チューブの並列配置方向両端部から締めつけて挟持する帯状締結部材を廃止した上で、電気発熱体、これを組み付けた保持板の両板部及び両隣接コルゲートフィンとの間の密着性を両板部の各全面に亘り一様にかつ十分に確保でき、その結果、電気発熱体の発熱の隣接コルゲートフィンへの伝達を良好にし得る。
【０００９】
また、上述のように、帯状締結部材を廃止したので、コルゲートフィン等に対する不要な押圧力の作用を招くことがない。従って、コルゲートフィン等が座屈したり破壊したりすることがない。
また、上述のように、帯状締結部材を廃止したので、コア部の通風路が部分的に締結部材により覆われることがない。よって、コア部の通風抵抗が高くなることもなく、当該コア部の通風性能を良好に維持できる。
【００１０】
また、コルゲートフィンに予め保持板を接合しておき、熱交換用コア部の一体ろう付け終了後に保持板の内部に電気発熱体を組み付けるので、熱交換用コア部のろう付けによって電気発熱体の電気的特性を損なう恐れが全くないことは勿論である。また、電気発熱体（９）を組付けた保持板（１０）及びばね部材（１１）を組み付けた保持板（１０）は、共通のコルゲートフィン（７）を介し隣接している。なお、電気発熱体（９）を組付けた保持板（１０）の全体の厚さ及びばね部材（１１）を組み付けた保持板（１０）の全体の厚さは、偏平チューブ（６）の厚さと同一に設定してある。
【００１１】
これによれば、ばね部材が電気発熱体に近接して位置するから、当該ばね部材のばね力が保持板の両板部の間隔をより一層効果的に狭めるようにして電気発熱体に作用する。なお、保持板の全体の厚さは、偏平チューブの厚さと同一に設定してある。このため、偏平チューブの代わりに保持板を隣接するコルゲートフィン相互の間に設置できる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の発明において、ばね部材（１１）は、当該ばね部材のコア部に対する設置部位に配置した保持板（１０）の内部にこの保持板（１０）を偏平チューブ（６）の並列配置方向に押し広げるように組み付けた板ばねであってもよい。
【００１８】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図４は本発明を適用した車両暖房用熱交換器の第１実施形態を示すもので、図１において、暖房用熱交換器Ｈは、温水入口側タンク１と、温水出口側タンク２と、この両タンク１、２の間に設けられた熱交換用コア部３とを有している。
【００２０】
温水入口側タンク１には図示しない車両エンジンからの温水（エンジン冷却水）が流入する入口パイプ４が設けられ、温水出口側タンク２には温水を外部へ流出させ、エンジン側に還流させる出口パイプ５が設けられている。なお、これに限ることなく、本例の熱交換器において、温水入口側タンク１と温水出口側タンク２とを左右逆転して設けてもよい。
【００２１】
各タンク１、２は、それぞれ、タンク本体部１ａ、２ａと、このタンク本体部１ａ、２ａの開口端面を閉じるシートメタル１ｂ、２ｂとからなり、図１の上下方向が長手方向となる周知のタンク構造である。そして、シートメタル１ｂ、２ｂには偏平状のチューブ挿入穴（図示せず）が多数個、図１の上下方向に１列または複数列並んで形成されている。
【００２２】
熱交換用コア部３は暖房用空気の流れ方向（図１の矢印Ｅ方向）に対して平行な偏平状に形成された偏平チューブ６を多数個図１の上下方向に並列配置している。そして、この多数個の偏平チューブ６相互の間に波形状に成形されたコルゲートフィン（フィン部材）７を配置し接合している。このコルゲートフィン７には周知のごとく暖房用空気の流れ方向Ｅに対して所定角度で斜めに多数のルーバ（図示せず）が切り起こし成形されており、このルーバの成形によりフィン熱伝達率を向上させている。
【００２３】
偏平チューブ６の両端開口部はシートメタル１ｂ、２ｂのチューブ挿入穴内にそれぞれ挿通され、接合される。また、コア部３の最外側（図１の上下両端部側）のコルゲートフィン７のさらに外側にはサイドプレート８ａ、８ｂが配設され、このサイドプレート８ａ、８ｂは最外側のコルゲートフィン７及びシートメタル１ｂ、２ｂに接合される。
【００２４】
さらに、熱交換用コア部３の複数の部位に、各偏平チューブ６の代わりに、電気発熱体９及び板ばね１１をそれぞれ設置している。図１の例では、熱交換用コア部３の３箇所（斜線部）に電気発熱体９を等間隔で設置するとともに、コア部３の他の３箇所（黒色部）に板ばね１１を等間隔で設置している。ここで、各両電気発熱体９及び板ばね１１は、各一つのコルゲートフィン７を介してそれぞれ配置されている。
【００２５】
そして、熱交換用コア部３のうち、電気発熱体９及び板ばね１１が設置される部位では、隣接する両コルゲートフィン７の各折り曲げ頂部の間に、偏平チューブ６の長手方向に延びる断面Ｕ字形状の保持板１０を配置している（図２参照）。図２及び図３に示すように、この保持板１０のＵ字形状の折り曲げ部からなる閉塞端部１０ａが熱交換用コア部３の空気入口側に向き、他端側の開口部１０ｂが熱交換用コア部３の空気出口側に向くように、保持板１０の配置方向が設定されている。
【００２６】
また、保持板１０は、その対向する両平板部１０ｃ、１０ｄ相互の間に所定間隔Ｌ1 を設定し、その状態で、これら両平板部１０ｃ、１０ｄをそれぞれコルゲートフィン７の折り曲げ頂部に接合するようにしてある。
なお、保持板１０の全体の厚さＬ2 は、偏平チューブ６の厚さＬ3 と同一に設定してある。このため、偏平チューブ６の代わりに保持板１０を隣接するコルゲートフィン７相互の間に設置できる。図２において、Ｄはコア部厚さで、空気流れ方向Ｅの偏平チューブ６及びコルゲートフィン７の寸法である。
【００２７】
ところで、本例における熱交換器では、上記各構成部品１〜８ｂのすべてがアルミニュウム（アルミニュウム合金も含む）にて成形されており、また、保持板１０も同様にアルミニュウムにて成形されている。保持板１０は板厚０．１〜０．５ｍｍ程度の金属薄板であり、また、当該保持板１０の幅（暖房空気の流れ方向Ｅの幅）はコア部厚さＤと略同一であり、また、保持板１０の長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）はシートメタル１ｂ、２ｂ間の寸法と略同一である。
【００２８】
電気発熱体９は、保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄ間に開口部１０ｂから挿入されて当該保持板１０の内部に保持される。ここで、電気発熱体９は保持板１０に対して後述の構造により電気的に絶縁して保持される。
電気発熱体９は、図３にて示すごとく、板状の発熱体素子９ａと、この発熱体素子９ａの表裏両面に配置された細長の平板状の電極板９ｂ、９ｃとからなる３層のサンドウイッチ構造を有しており、両電極板９ｂ、９ｃは、その全周に亘り電気的絶縁材料からなる被覆部材９ｄにより発熱体素子９ａと共に被覆されている。なお、電気発熱体９は略平板直方体形状となっている。
【００２９】
ここで、発熱体素子９ａは所定の設定温度（例えば、２００°Ｃ付近）Ｔ0 にて抵抗値が急増する正の抵抗温度特性を有する抵抗体材料（例えば、チタン酸バリウム）からなるＰＴＣヒータ素子であり、その板厚は１．０〜２．０ｍｍ程度である。
発熱体素子９ａの両電極板９ｂ、９ｃはアルミニュウム、銅、ステンレス等の導電金属材から成形されており、その板厚は０．１〜０．５ｍｍ程度である。この両電極板９ｂ、９ｃの長手方向の寸法（図１の左右方向の寸法）は保持板１０と略同一である。そして、この両電極板９ｂ、９ｃの長手方向において発熱体素子９ａは複数箇所（図１の例では３箇所）配置されている。発熱体素子９ａと両電極板９ｂ、９ｃは互いに圧接することにより、両者間の電気的導通を得るようにしてある。
【００３０】
被覆部材９ｄが保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄの内側面に圧接するようにして、電気発熱体９は保持板１０の内部に組み付けられる。ここで、被覆部材９ｄは保持板１０と両電極板９ｂ、９ｃとの間の電気的な絶縁作用を果たすものであるが、発熱体素子９ａの熱を保持板１０に伝導する役割を果たすため、保持板１０と両電極板９ｂ、９ｃとの間の被覆部材９ｄの厚さは２５μ〜１００μ程度の薄膜状にして、良好な熱伝導作用を確保している。
【００３１】
一方、発熱体素子９ａの側方における被覆部材９ｄの厚さは１〜２ｍｍ程度に厚くして、発熱体素子９ａの保護を図るようにしてある。被覆部材９ｄの具体的材質としては、高耐熱性の樹脂（例えば、ポリイミド樹脂等）が好ましい。
上記電極板９ｂは正極側電極板であり、また、上記電極板９ｃは負極側電極板であり、それぞれ外部回路との電気接続用の端子部（図示せず）が一体成形されている。
【００３２】
板ばね１１は、保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄ間に開口部１０ｂから挿入されて当該保持板１０内に保持される。
板ばね１１は、図２及び図４にて示すごとく、板ばね材料からなる基板部１１ａから略Ｌ字状の両ばね部１１ｂを同一矩形状にて切り起こし形成してなるもので、基板部１１ａの外面と各ばね部１１ｂの外面との間隔は、保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄの各対向面間の間隔よりも所定値だけ大きく設定されている。
【００３３】
ここで、両ばね部１１ｂの各面積及び上記所定値は、電気発熱体９を収容した保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄが両隣接コルゲートフィン７と一様に密着できるように設定されている。
但し、各板ばね１１は、図２にて示すごとく、そのばね部１１ｂにて、隣接の電気発熱体９側に位置するように、保持板１０内に収容されている。
【００３４】
なお、図１にて、符号２０は、電気絶縁性及び弾性を有する電気配線用カバーを示しており、このカバー２０は、その弾性に抗して、温水出口側タンク２の端面に着脱可能に装着されている。また、各電気発熱体９の各端子部は、カバー２０の接続端子部２１及びカバー２０のカバー本体２２を介して各コネクタ３０に配線３１により接続されている。これにより、各電気発熱体９は、その各端子部にて、図示しない外部制御回路に電気的に接続され、この外部制御回路を介して車載電源から通電されるようになっている。
【００３５】
次に、上述の暖房用熱交換器の製造方法を説明する。
まず、最初に図１に示す熱交換器構成を組み付けるコア組付工程を行う。すなわち、熱交換用コア部３のチューブ６とコルゲートフィン７を交互に積層するとともに、熱交換用コア部３のうち、電気発熱体９及び板ばね１１が設置される部位（図１の各３箇所の斜線部及び黒色部）では、隣接する両コルゲートフィン７の折り曲げ頂部の間に、チューブ６の長手方向に延びる保持板１０を配置する。
【００３６】
ここで、この保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄの間隔を所定間隔Ｌ1 に保持するために、この保持板１０の内部に、この所定間隔Ｌ1 の板厚を持ったダミー板（図示せず）を挿入する。
このダミー板は後述の一体ろう付けの工程に対する耐熱性を有し、かつアルミニュウムろう付けされない特性を持った材質（例えば、カーボン等）で形成しておく。この組付工程で、タンク１、２、パイプ４、５、及びサイドプレート８ａ、８ｂも組み付けることはもちろんである。
【００３７】
次に、上述のごとく、組み付けた熱交換器組付体の組付状態を図示しない適宜の治具により保持して、ろう付け炉内に搬入し、ろう付け工程を行う。すなわち、ろう付け炉内で熱交換器組付体をろう付け温度（６００°Ｃ程度）に加熱して、熱交換器各部材のアルミニウムクラッド材のろう材を溶融し、熱交換器組付体の各部材間を一体ろう付けする。
【００３８】
ろう付け終了後に、熱交換器組付体をろう付け炉から搬出し、常温まで熱交換器組付体の温度が低下した後に、電気発熱体９及び板ばね１１の組付工程を行う。すなわち、電気発熱体９は、それ単独で、熱交換器組付体とは別に、板状の発熱体素子９ａの表裏両面を平板状の電極板９ｂ、９ｃにより挟み込んで３層のサンドウイッチ構造とし、電極板９ｂ、９ｃの周囲を全周にわたって被覆部材９ｄにより被覆しておく。
【００３９】
また、板ばね１１は、図４の構成のものを準備しておく。
そして、熱交換器組付体の熱交換用コア部３における６箇所の保持板１０の内側に挿入されているダミー板を取り出す。
この後に、電気発熱体９を挿入すべき保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄの内側に形成される所定間隔Ｌ1 の空間に、開口部１０ｂから閉塞端部１０ａ側へ向かって電気発熱体９を挿入する。このとき、被覆部材９ｄが保持板１０に圧接するようにして、電気発熱体９を保持板１０内に組み付ける。
【００４０】
同様にして、板ばね１１を挿入すべき保持板１０の両平板部１０ｃ、１０ｄの内側に形成される所定間隔Ｌ1 の空間に、開口部１０ｂから閉塞端部１０ａ側へ向かって板ばね１１を挿入する。この挿入は、板ばね１１がそのばね部１１ｂにて、近傍の電気発熱体９側に位置するように行う。
この場合、板ばね１１の基板部１１ａの外面とばね部１１ｂの外面との間隔は、上述のごとく、保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄの両対向面の間隔よりも大きく設定されている。
【００４１】
このため、板ばね１１は、その基板部１１ａ及びばね部１１ｂのばね力により保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄに互いに押し広げる方向に力を作用させつつ保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄ間に挿入される。
これに伴い、板ばね１１の上記ばね力が、当該板ばね１１の収容保持板１０及びこれに隣接するコルゲートフィン７を介して、電気発熱体９を収容した保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄにその間隔を狭めるように作用する。
【００４２】
これにより、コア部３をその積層方向両端部から締めつけて挟持する帯状締結部材を廃止した上で、電気発熱体９、これを収容した保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄ及び両隣接コルゲートフィン７との間の密着性を両平行板部１０ｃ、１０ｄの各全面に亘り一様にかつ十分に確保でき、その結果、電気発熱体９の発熱の隣接コルゲートフィン７への伝達を良好にし得る。
【００４３】
また、上述のように、帯状締結部材を廃止したので、コルゲートフィン等に対する不要な押圧力の作用を招くことがない。従って、コルゲートフィン等が座屈したり破壊したりすることがない。
また、上述のように、帯状締結部材を廃止したので、コア部３の通風路が部分的に締結部材により覆われることがない。よって、コア部の通風抵抗が高くなることもなく、当該コア部の通風性能を良好に維持できる。
【００４４】
また、上述のように、板ばね１１を利用して電気発熱体９、これを収容した保持板１０の両平行板部１０ｃ、１０ｄ及び両隣接コルゲートフィン７との間の密着性を両平行板部１０ｃ、１０ｄの各全面に亘り一様にかつ十分に確保するようにしたので、電気発熱体９や板ばね１１の寸法公差をそれ程厳しくする必要もなく、また、電気発熱体９の保持板１０への挿入時に被覆部材９ｄが破損することもない。
【００４５】
また、上述のごとく、コア部３の各板ばね１１の挿入部位には、空気による断熱層が形成されるから、電気発熱体９の発熱を隣接偏平チューブ６を通じて熱交換器から排出するという損失をなくすことができる。
【００６２】
なお、本発明の実施にあたり、板ばね１１は、上記各実施形態や変形例に述べたものに限ることなく、コア部３の偏平チューブ６の積層方向に押し広げ力を発揮する形状であれば、どのような形状（板形状に限らない）のものに変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態を示す暖房用熱交換器の斜視図である。
【図２】  図１の電気発熱体及び板ばね設置部の部分断面図である。
【図３】  図１の電気発熱体設置部の部分断面拡大斜視図である。
【図４】  図２の板ばねの拡大斜視図である。
【符号の説明】
３…熱交換用コア部、６…偏平チューブ、７、３０、３０Ａ…コルゲートフィン、９…電気発熱体、１０…保持板、１０ａ…閉塞端部、１０ｂ…開口部、１０ｃ、１０ｄ…平行板部、１１…板ばね。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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