(57)【要約】【課題】可動部の耐電圧性能を向上できるスイッチギヤを提供する。【解決手段】実施形態によれば、スイッチギヤ１００は、接地導体１１０と、支持体１２０と、開閉器１３０と、操作ロッド１４０と、支持導体１５０と、を備えている。支持導体１５０は、接地導体１１０と離間して対向する対向面１５１と、対向面１５１に開口し第２導電ロッド１３２と操作ロッド１４０とが挿通される挿通孔１５２と、第２導電ロッド１３２の軸方向に沿って対向面１５１から挿通孔１５２の所定長さの部分を拡径して形成された凹部１５３と、を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し電気的に接地される接地導体と、
絶縁体で形成され前記接地導体上に設けられた支持体と、
外部の電源に電気的に接続される第１導電ロッドと、内部の電気機器に電気的に接続される第２導電ロッドと、前記第１導電ロッドと前記第２導電ロッドとを保持する保持部材と、を有し、前記支持体に支持された開閉器と、
前記支持体を通して前記第２導電ロッドに接続され、前記第２導電ロッドを操作する操作ロッドと、
前記支持体内に設けられ、前記第２導電ロッドを支持する支持導体と、を備え、
前記支持導体は、
前記接地導体と離間して対向する対向面と、
前記対向面に開口し前記第２導電ロッドと前記操作ロッドとが挿通される挿通孔と、
前記第２導電ロッドの軸方向に沿って前記対向面から前記挿通孔の所定長さの部分を拡径して形成された凹部と、を備えている、
スイッチギヤ。
【請求項２】
前記支持導体は、前記凹部の周縁に沿って前記対向面を切り欠いて形成した切欠部を備えている請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
前記凹部は、前記対向面の外縁部除き、前記挿通孔の開口を含む前記対向面の領域に亘って形成されている請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項４】
前記支持導体は、前記凹部に設けられた絶縁性を有する第１絶縁部材を更に備えている請求項１に記載のスイッチギヤ。
【請求項５】
前記第１絶縁部材を構成する材料の線膨張係数は、前記支持導体を構成する材料の線膨張係数、または前記支持体を構成する材料の線膨張係数と同じである請求項４に記載のスイッチギヤ。
【請求項６】
前記支持導体は、前記切欠部に設けられた絶縁性を有する第２絶縁部材を更に備えている請求項２に記載のスイッチギヤ。
【請求項７】
前記第２絶縁部材を構成する材料の線膨張係数は、前記支持導体を構成する材料の線膨張係数、または前記支持体を構成する材料の線膨張係数と同じである請求項６に記載のスイッチギヤ。
【請求項８】
固体絶縁に適用される請求項１に記載のスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、スイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電用の開閉装置として、スイッチギヤが知られている。スイッチギヤは、例えば、ビルや大型施設に設けられ、外部の電力源から供給された高電圧の電力を受電し、電圧および電流を変換した後、配電する。
【０００３】
ここで、スイッチギヤ１００は、高電圧の電力の短絡を防止するために絶縁性を十分に保つ必要がある。しかしながら、スイッチギヤは、例えば、遮断器や断路器が構成する可動部において、気中絶縁となる部分に塵、埃および汚れ等が有ると、耐電圧性能を十分に保つことが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３８５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の実施形態の課題は、可動部の耐電圧性能を向上できるスイッチギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、スイッチギヤは、導電性を有し電気的に接地される接地導体と、絶縁体で形成され接地導体上に設けられた支持体と、外部の電源に電気的に接続される第１導電ロッドと、内部の電気機器に電気的に接続される第２導電ロッドと、第１導電ロッドと第２導電ロッドとを保持する保持部材と、を有し、支持体に支持された開閉器と、支持体を通して第２導電ロッドに接続され、第２導電ロッドを操作する操作ロッドと、支持体内に設けられ、第２導電ロッドを支持する支持導体と、を備えている。支持導体は、接地導体と離間して対向する対向面と、対向面に開口し第２導電ロッドと操作ロッドとが挿通される挿通孔と、第２導電ロッドの軸方向に沿って対向面から挿通孔の所定長さの部分を拡径して形成された凹部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るスイッチギヤを示す模式図。
【図２】図２は、図１の領域Ｆ２を拡大して示す断面図。
【図３】図３は、第１の実施形態に係るスイッチギヤの支持導体材を示す斜視図。
【図４】図４は、図３の支持導体材の断面図。
【図５】図５は、第２の実施形態に係るスイッチギヤの支持導体材を示す斜視図。
【図６】図６は、図５の支持導体材の断面図。
【図７】図７は、第３の実施形態に係るスイッチギヤの支持導体材を示す斜視図。
【図８】図８は、図７の支持導体材の断面図。
【図９】図９は、第４の実施形態に係るスイッチギヤの支持導体材を示す斜視図。
【図１０】図１０は、図９の支持導体材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照しながら、実施形態に係るスイッチギヤについて説明する。  
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
（第１の実施形態）  
第１の実施形態に係るスイッチギヤについて概要を説明する。  
図１は、第１の実施形態に係るスイッチギヤを示す模式図である。
図１に示すように、スイッチギヤ１００は、例えば、固体絶縁スイッチギヤ（ＳＩＳ：Ｓｏｌｉｄ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）に適用される。一例では、スイッチギヤ１００は、矩形箱状の筐体１２を備えている。筐体１２内に板状の接地導体１１０が配置されている。筐体１２内部は、接地導体１１０により、主回路部１２ａと操作機構部１２ｂとに分けられている。
スイッチギア１００は、主回路部１２ａにおいて、接地導体１１０上に並んで設置された複数、例えば、３つの支持体１２０を有している。各支持体１２０は、エポキシ樹脂等の絶縁材料により所定の形状にモールド成形されている。また、スイッチギア１００は、支持体１２０に支持された複数の開閉器を有している。一例では、開閉器として、真空遮断器１０（ＶＣＢ：Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｒｅａｋｅｒ）、真空断路器２０（ＶＤＳ：Ｖａｃｕｕｍ  Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ  Ｓｗｉｔｃｈ）および真空点検用の接地装置３０（ＶＥＳ：Ｖａｃｕｕｍ  Ｅａｒｔｈｉｎｇ  Ｓｗｉｔｃｈ）を用いている。
【００１０】
真ん中に設置された支持体１２０には、真空遮断器１０および真空断路器２０が装着されている。片側の支持体１２０には、接地装置３０および中心導体をエポキシ樹脂でモールドしたバイパス導体３１が装着されている。他方側の支持体１２０には、真空断路器２０およびバイパス導体３１が装着されている。各開閉器は、後述する可動側導体側が支持体１２０に支持され、可動側導体の一部は、支持体１２０内に延出している。
【００１１】
各開閉器の固定側導体は、接続導体を介して高圧電源あるいは他の開閉器の固定導体に接続されている。一例では、接地装置３０の固定側導体は、第１接続導体３２ａを介して真空断路器２０の固定側導体に電気的に接続されている。また、第１接続導体３２ａは、第２接続導体３２ｂを介してケーブルヘッド３４に接続されている。ケーブルヘッド３４には、図示しない電力ケーブルが連結される。真空遮断器１０の固定側導体は、第３接続導体３２ｃを介して他方の真空断路器２０の固定側導体に接続されている。更に、他方のバイパス導体３１は、第４接続導体３２ｄを介して固体絶縁母線６０に接続されている。
【００１２】
一方、操作機構部１２ｂには、それぞれ開閉器の可動側導体を開閉操作する複数の操作機構、例えば、電動バネ操作機構４０が設けられている。また、操作機構部１２ｂには、複数、例えば、２つの接地装置５０が設けられている。各接地装置５０は、接地導体１１０および筐体１２に接続されている。
【００１３】
次に、第１の実施形態に係るスイッチギヤ１００の要部について詳細に説明する。  
図２は、図１の領域Ｆ２を拡大して示す断面図である。
図２に示すように、スイッチギヤ１００は、接地導体１１０と、支持体１２０と、開閉器１３０と、操作ロッド１４０と、支持体１２０内に埋め込まれた支持導体１５０と、を備えている。接地導体１１０は、導電性を有し電気的に接地される。支持体１２０は、例えばエポキシ樹脂のような絶縁体で形成され、接地導体１１０上に設けられている。支持体１２０は、内部に後述する支持導体１５０を内蔵している。
【００１４】
開閉器としての真空遮断器１０および真空断路器２０は、支持体１２０に支持されている。一例では、真空遮断器１０は、固定側導体としての第１導電ロッド１３１と、可動側導体としての第２導電ロッド１３２と、保持部材（モールド真空バルブ）１３３と、を有している。第１導電ロッド１３１は、導電性を有する金属でほぼ円柱形状に形成され、前述した接続導体を介して外部の電源に電気的に接続される。第２導電ロッド１３２は、導電性を有する金属でほぼ円柱形状に形成され、内部の電気機器に電気的に接続される。モールド真空バルブ１３３は、例えば減圧下において絶縁性を高めた状態で、第１導電ロッド１３１と第２導電ロッド１３２とを保持している。  
同様に、真空断路器２０は、第１導電ロッド１３１と、可動側導体としての第２導電ロッド１３２と、保持部材（モールド真空バルブ）１３３と、を有している。
【００１５】
図２に示すように、前述した電動バネ操作機構４０は、ほぼ円柱形状に形成された操作ロッド１４０を有している。操作ロッド１４０は、接地導体１１０を貫通し、支持体１２０に設けられた空間を通して第２導電ロッド１３２に接続されている。電動バネ操作機構４０は、操作ロッド１４０により第２導電ロッド１３２を開閉操作する。すなわち、電動バネ操作機構４０は、操作ロッド１４０を介して第２導電ロッド１３２を軸方向に移動し、第２導電ロッド１３２を第１導電ロッド１３１に当接あるいは離間させることにより、開閉器を開閉操作する。後述するように、支持体１２０に内蔵された支持導体１５０は、挿通孔１５２を有し、この挿通孔１５２に第２導電ロッド１３２の一端部および操作ロッド１４０の一端部が挿通されている。これにより、第２導電ロッド１３２の一端部および操作ロッド１４０の一端部は、支持導体１５０により軸方向に沿って摺動自在に支持されている。
【００１６】
スイッチギヤ１００は、操作機構部１２ｂに設けられた吸湿材カセット１６０を有している。吸湿材カセット１６０は、収納容器１６０ａと、収納容器１６０ａ内に収納された吸湿剤、例えば、シリカゲルと、を有している。収納容器１６０ａは、接地導体１１０に取付けられ、その内部が支持体１２０の内部空間に連通している。吸湿材カセット１６０は、吸湿剤により支持体１２０内および主回路部１０ａ内の湿気を吸湿し、主回路部１０ａ内の湿度の所定の湿度に維持する。すなわち、支持体１２０の内部（気中部）を、所定の湿度に維持している。
【００１７】
支持導体１５０について詳細に説明する。  
図３は、支持導体１５０を示す斜視図である。図４は、支持導体１５０の断面図である。
図３および図４に示すように、支持導体１５０は、ほぼ角柱形状のベース部１５０ａと、ベース部１５０ａの軸方向両端部に突設された２つの円柱形状の挿通部１５０ｂおよび１５０ｃと、を有し、導電金属、例えば、銅（Ｃｕ）により、一体に成形されている。
支持導体１５０は、接地導体１１０と離間して対向する対向面１５１と、挿通部１５０ｂおよび１５０ｃに貫通形成された２つの挿通孔１５２と、を有している。各挿通孔１５２は、対向面１５１に開口した第１開口端と挿通部１５０ｂ、１５０ｃの延出端面に開口した第２開口端とを有している。挿通孔１５２には、前述した第２導電ロッド１３２の一端部および操作ロッド１４０の一端部が挿通され、摺動自在に支持される。
【００１８】
支持導体１５０は、各挿通孔１５２の対向面１５１側の端部に設けられた環状の凹部１５３を有している。凹部１５３は、挿通孔１５２の軸方向の所定長さ部分を拡径することにより形成されている。凹部１５３は、対向面１５１に開口している。対向面１５１に垂直な方向の凹部１５３の深さ（対向面からの深さ）をｄ１、対向面１５１と平行な方向の凹部１５３の深さをｄ２、対向面１５１と接地導体１１０との間の距離をＬ１、挿通孔１５２の軸方向長さをＬ２とした場合、深さｄ１、ｄ２は、距離Ｌ１の２〜８％程度、あるいは、長さＬ２の４〜１６％程度、に形成している。後述するように、凹部１５３は、支持導体１５０と接地導体１１０との間の絶縁距離（沿面距離）を拡大する機能を有するものであり、深さｄ１、ｄ２は大きい程好ましいが、支持導体１５０の機械的強度、操作ロッドおよび第２導電ロッドを支持およびガイドする機能を考慮して、上記のような深さ範囲に設定することが好ましい。
【００１９】
本実施形態では、支持導体１５０は、凹部１５３の周縁に沿って対向面１５１を切り欠いて（面取りして）形成した切欠部１５４を備えている。
支持導体１５０は、筐体側の取付凸部と接続するために、対向面１５１に開口した取付穴１５５と、対向面１５１から取付穴１５５の所定長さの部分を拡径した凹部１５６と、凹部１５６の周縁に沿って対向面１５１を切り欠いて形成した切欠部１５７と、を更に備えている。
【００２０】
図２に示したように、支持導体１５０は、支持体１２０内に埋め込まれ、対向面１５１は距離Ｌ１を置いて接地導体１１０に対向している。支持導体１５０の２つの挿通孔１５２は、それぞれ支持体１２０に形成された凹所１２４を介して支持体１２０の設置面１２０ａに開口している。真空断路器２０は、設置面１２０ａ上に設置され、第２導電ロッド１３２の一端部は、凹所１２４を通して支持導体１５０の挿通孔１５２に挿通されている。操作ロッド１４０の一端部が挿通孔１５２に挿通され、第２導電ロッド１３２に連結されている。第２導電ロッド１３２の一端部および操作ロッド１４０の一端部の少なくとも一方は、Ｏリング等を介して挿通孔１５２の内周面に摺動自在に支持およびガイドされている。  
真空遮断器１０は、設置面１２０ａ上に設置され、第２導電ロッド１３２の一端部は、凹所１２４を通して支持導体１５０の挿通孔１５２に挿通されている。操作ロッド１４０の一端部が挿通孔１５２に挿通され、第２導電ロッド１３２に連結されている。第２導電ロッド１３２の一端部および操作ロッド１４０の一端部の少なくとも一方は、Ｏリング等を介して挿通孔１５２の内周面に摺動自在に支持およびガイドされている。
【００２１】
以上のように構成された第１実施形態のスイッチギヤ１００によれば、支持導体１５０は、第２導電ロッド１３２の軸方向に沿って対向面１５１から挿通孔１５２の所定長さの部分を拡径して形成された凹部１５３と、を備えている。これにより、支持導体１５０は、凹部１５３の部分において、気中絶縁が可能となる。このため、スイッチギヤ１００は、電圧がゼロになる接地導体１１０と、高電圧の状態に曝されている支持導体１５０の間の距離を、凹部１５３によって部分的に延長して、絶縁性を高めることができる。すなわち、スイッチギヤ１００は、導体高圧部である支持導体１５０と、支持導体１５０の気中絶縁距離を延ばしている。この結果、可動部の耐電圧性能が向上したスイッチギヤ１００が得らえる。
【００２２】
また、第１実施形態のスイッチギヤ１００によれば、切欠部１５４を設けることにより、支持導体１５０は、凹部１５３の部分に加えて切欠部１５４においても、気中絶縁が可能となる。このため、スイッチギヤ１００は、凹部１５３に加えて切欠部１５４によって、接地導体１１０と支持導体１５０の間の距離を、部分的に延長して絶縁性を高めることができる。この結果、可動部の耐電圧性能を更に向上できるスイッチギヤ１００が得らえる。
第１実施形態のスイッチギヤ１００は、気中絶縁やガス絶縁と比較して高い耐電圧性能が求められる固体絶縁に適用されることが好ましい。
【００２３】
次に、他の実施形態に係るスイッチギヤについて説明する。以下に述べる他の実施形態において、上述した第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００２４】
（第２の実施形態）  
第２の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０について詳細に説明する。  
図５は、第２の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０を示す斜視図である。図６は、支持導体１５０の断面図である。
【００２５】
図５および図６に示すように、第２実施形態のスイッチギヤの支持導体１５０は、第１の実施形態における支持導体１５０の凹部１５３および切欠部１５４に設けられた、あるいは、充填された絶縁性を有する第１絶縁部材１６１を更に備えている。すなわち、第１絶縁部材１６１は、支持導体１５０に形成された凹部１５３および切欠部１５４を埋め戻すように形成されている。第１絶縁部材１６１は、例えば、支持導体１５０を構成する銅の線膨張係数、および支持体１２０を構成するエポキシ樹脂の線膨張係数と同じ線膨張係数を有するエポキシ樹脂で構成されている。
【００２６】
以上のように構成された第２実施形態のスイッチギヤ１００によれば、支持導体１５０は、凹部１５３の部分において、第１絶縁部材１６１を用いた固体絶縁が可能となる。このため、スイッチギヤ１００は、支持導体１５０と接地導体１１０の間、および支持導体１５０と第２導電ロッド１３２の間において、絶縁性を更に高めることができる。すなわち、スイッチギヤ１００は、エポキシ樹脂からなる第１絶縁部材１６１、導体である支持導体１５０、および気中の三重点（トリプルジャンクション部Ｇ）が高圧部へ移行することによって、トリプルジャンクション部Ｇの電界強度を低減できる。この結果、可動部の耐電圧性能を更に向上できるスイッチギヤ１００が得らえる。
【００２７】
また、第２実施形態のスイッチギヤ１００によれば、第１絶縁部材１６１を構成する材料（エポキシ樹脂）の線膨張係数は、支持導体１５０を構成する材料（銅）の線膨張係数、または支持体１２０を構成する材料（エポキシ樹脂）の線膨張係数と同じである。なお、線膨張係数が同じとは、数値が完全に同一である場合には限定されず、数値が例えば相対的にプラスマイナス２０％程度の範囲内の差異がある場合も含む。これにより、第１絶縁部材１６１が、温度の昇降に伴う膨張収縮の差異に起因して、支持導体１５０または支持体１２０から剥離することを抑制できる。この結果、温度変化の影響を抑制して、可動部の耐電圧性能を向上できるスイッチギヤ１００が得らえる。
【００２８】
第２実施形態のスイッチギヤ１００は、既存（従来）の金型を転用して、可動部モールドの外形を変更することなく、可動部モールド内の気中絶縁部の耐電圧性能を向上できる。すなわち、支持導体１５０は、既存（従来）の保持部材を成形する既存の金型に追加工を行って凹部１５３と切欠部１５４を形成し、その凹部１５３と切欠部１５４を第１絶縁部材１６１によって埋め戻している。このため、第２実施形態の支持導体１５０の外形形状は、既存（従来）の保持部材の外形形状と同一にすることができる。
【００２９】
（第３の実施形態）  
第３の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０について詳細に説明する。  
図７は、第３の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０を示す斜視図である。図８は、図７の支持導体１５０を示す断面図である。
【００３０】
図７および図８に示すように、第３実施形態のスイッチギヤの支持導体１５０は、第１の実施形態における支持導体１５０の凹部１５３を大幅に拡張した構成からなる。凹部１５３は、支持導体１５０の対向面１５１において、外縁部１５１ａの内側に位置する全領域に形成されている。すなわち、支持導体１５０の対向面１５１は、外縁部１５１ａの内側が、平らに凹んだ状態になっている。凹部１５３の深さｄ１は、距離Ｌ１の５％程度、あるいは、長さＬ２の１０％程度、に形成している。切欠部１５４は、凹部１５３の周縁に沿って対向面１５１を切り欠いて形成されている。
【００３１】
以上のように構成された第３実施形態のスイッチギヤ１００によれば、凹部１５３は、対向面１５１の外縁部１５１ａを除く内側において挿通孔１５２の開口縁を含む領域に形成されている。これにより、スイッチギヤ１００は、接地導体１１０と支持導体１５０との距離を延長する構成において、その距離を延長可能な範囲を、凹部１５３を用いて大幅に拡大することができる。この結果、可動部の耐電圧性能を更に向上できるスイッチギヤ１００が得らえる。
【００３２】
（第４の実施形態）  
第４の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０について詳細に説明する。  
図９は、第４の実施形態に係るスイッチギヤ１００の支持導体１５０を示す斜視図である。図１０は、図９の支持導体１５０を示す断面図である。
【００３３】
第４実施形態のスイッチギヤの支持導体１５０は、第３の実施形態における支持導体１５０の凹部１５３および切欠部１５４に、絶縁性を有する第２絶縁部材１６２を備えた構成からなる。すなわち、第２絶縁部材１６２は、支持導体１５０に形成された凹部１５３および切欠部１５４を埋め戻すように形成されている。第２絶縁部材１６２は、例えば、エポキシ樹脂から構成されている。
【００３４】
以上のように構成された第４実施形態のスイッチギヤ１００によれば、上記した第３実施形態の凹部１５３および切欠部１５４に、上記した第２実施形態の第１絶縁部材１６１に対応する第２絶縁部材１６２を備えている。これにより、第４実施形態のスイッチギヤ１００は、第３実施形態のスイッチギヤ１００と第２実施形態のスイッチギヤ１００を組み合わせた効果を奏する。この結果、可動部の耐電圧性能を大幅に向上できるスイッチギヤ１００が得らえる。
【００３５】
本発明は上記実施形態あるいは変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
…１００…スイッチギヤ、１１０…接地導体、１２０…支持体、
１３０…開閉器、１３１…第１導電ロッド、１３２…第２導電ロッド、
１３３…モールド真空バルブ（保持部材）、１４０…操作ロッド、
１５０…支持導体、１５１…対向面、１５１ａ…外縁部、１５２…挿通孔、１５３…凹部、
１５４…切欠部、１５５…取付穴、１５６…凹部、１５７…切欠部、
１６０…吸湿材カセット、１６１…第１絶縁部材、１６２…第２絶縁部材
【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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