(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
換気扇本体に、空気の汚れを感知するセンサー手段と、周囲の明るさを感知する照度感知手段と、換気を行うファンモーターと、前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときは、空気の汚れの判定値に第１の規定値を採用し、周囲の明るさが規定値以下のときには、空気の汚れの判定値に、前記第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値を採用して、前記センサー手段がそれぞれの周囲の明るさに応じた規定値以上の空気の汚れを感知すれば、前記ファンモーターを運転する自動運転手段とを設ける構成とした自動換気扇であって、シャッターおよび開閉電動機を有し、前記シャッターを開閉するシャッター開閉手段を設け、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の汚れを感知し、かつ前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらに前記ファンモーターを運転し、一方、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ周囲の明るさが規定値以下のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらに前記ファンモーターを停止する自動運転手段を設ける構成としたことを特徴とする自動換気扇。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の空気の汚染を感知して自動運転する換気扇に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、室内の環境や空質の改善に対する関心が高まっており、住宅内部の換気扇設置台数の増加や換気装置の改善は進んだ状況にあり、特に室内空気の汚染度合いを感知し、自動的に効率的な換気が行える自動運転型の換気扇への要求が高まっている。
【０００３】
従来、この種の自動換気扇は、図１０および図１１に示すものが一般的であった。以下、その構成と動作について図を参照しながら説明する。
【０００４】
図１０に示すように、換気扇本体１０１の内部に換気を行うファンモーター１０３と、空気の汚れを感知するセンサー手段１０２と、このセンサー手段１０２が空気の汚れを感知している間、空気の汚れを判断しファンモーター１０３を運転する自動運転手段１０４とを備えたものであった。
【０００５】
上記構成において、図１１のフローチャートに示すように、自動運転手段１０４は、センサー手段１０２が感知した空気の汚染状態をステップ１０５で読み込んで、ステップ１０６で予め設定されている空気の汚染の判定規定値と比較し、空気の汚染状態が判定規定値以上であれば、ステップ１０７でファンモーター１０３の運転を判断し、空気の汚染状態が規定値以下であれば、ステップ１０８でファンモーター１０３の停止を判断することで、ファンモーター１０３の運転と停止を行い、空気の汚染に対応した自動換気を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の自動換気扇では、夜間等の就寝時においても空気の汚れが発生したときには自動的に換気が行われるため、換気送風に伴う騒音により安眠が妨害されるという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、夜間等の就寝時においては、換気送風に伴う騒音による安眠の妨害をできるだけ緩和しつつ、空気の汚れの発生に対応した必要最低限度の自動的な換気が行える自動換気扇を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動換気扇においては、換気扇本体に、空気の汚れを感知するセンサー手段と、周囲の明るさを感知する照度感知手段と、換気を行うファンモーターと、前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときは、空気の汚れの判定値に第１の規定値を採用し、周囲の明るさが規定値以下のときには、空気の汚れの判定値に、前記第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値を採用して、前記センサー手段がそれぞれの周囲の明るさに応じた規定値以上の空気の汚れを感知すれば、前記ファンモーターを運転する自動運転手段とを設ける構成としたものである。
【０００９】
この本発明によれば、夜間等の就寝時においては、換気送風に伴う騒音による安眠の妨害をできるだけ緩和しつつ、空気の汚れの発生に対応した必要最低限度の自動的な換気を行うことになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、換気扇本体に、空気の汚れを感知するセンサー手段と、周囲の明るさを感知する照度感知手段と、換気を行うファンモーターと、前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときは、空気の汚れの判定値に第１の規定値を採用し、周囲の明るさが規定値以下のときには、空気の汚れの判定値に、前記第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値を採用して、前記センサー手段がそれぞれの周囲の明るさに応じた規定値以上の空気の汚れを感知すれば、前記ファンモーターを運転する自動運転手段とを設ける構成とした自動換気扇であって、シャッターおよび開閉電動機を有し、前記シャッターを開閉するシャッター開閉手段を設け、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の汚れを感知し、かつ前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらに前記ファンモーターを運転し、一方、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ周囲の明るさが規定値以下のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらに前記ファンモーターを停止する自動運転手段を設ける自動換気扇の構成としたものであり、自動運転手段は、照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以下のときには、センサー手段が感知する空気の汚れを判定する規定値を、周囲の明るさが規定値以上のときの空気の汚れに対する第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値に変更するため、周囲の明るさが規定値以上のときの空気の汚れ感知レベルに対して、より高濃度の汚染が発生したときのみ、ファンモーターが自動運転されるという作用を有するとともに、空気の汚染状態が、第１の規定値に対して汚染度が高く、かつ照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以下のときには、シャッターを開き、ファンモーターの運転を停止することで送風風路のみが開いた状態となり、ファンモーターによる騒音の発生をなくすことができることとなる。
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図９を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
図１および図２に示すように、換気扇の外郭を構成する換気扇本体１に、空気の汚れを感知するセンサー手段２と、周囲の明るさを感知する照度感知手段３と、通電されることで回転し換気を行うファンモーター４と、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下のときは、センサー手段２が第１の規定値以上の空気の汚れを感知すれば、ファンモーター４を運転し、一方、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下のときは、センサー手段２が感知する空気の汚れを判定する規定値を、周囲の明るさが規定値以上のときの空気の汚れを判定する第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値に変更し、この第２の規定値以上の空気の汚れをセンサー手段２が感知すれば、ファンモーター４に通電することでファンモーター４を運転させる自動運転手段５とを設けて構成する。
【００１３】
なお、センサー手段２は、広範囲の温湿度条件や粉塵の多い環境下で使用可能で、かつ空気の汚れ変化（例えば、還元性ガスやＣＯ２ガスの増加）を抵抗値の変化に変換し、単純な回路構成で空気の汚れ度合いを電圧値変化として取り出せる点が好ましく、換気扇の使用に適した酸化錫を原材料とした半導体形セラミックセンサーを基本として構成したものであり、空気の汚れ状態の増加を電圧信号の増加に変換するものである。
【００１４】
また、照度感知手段３は、広範囲の温湿度条件や粉塵の多い環境下で使用可能で、かつ照度の変化（つまり、明るさの大小）を抵抗値の変化に変換し、単純な回路構成で照度の変化を電圧値変化として取り出せる点が好ましく、換気扇の使用に適したＣＤＳセンサーを基本として構成したものであり、照度の増加を電圧信号の増加に変換するものである。
【００１５】
また、自動運転手段５は、中央演算装置（ＣＰＵ）、入出力装置、アナログ・デジタル変換入力装置（Ａ／Ｄ）、リードオンリーメモリー（ＲＯＭ）、リード・ライトメモリー（ＲＡＭ）を内蔵したいわゆる１チップマイクロコンピューターで実現するものであり、センサー手段２から出力された空気の汚れ度合いに対応した電圧信号と、照度感知手段３から出力された周囲照度に対応した電圧信号とをデジタル変換入力装置（Ａ／Ｄ）で内部に読み込み、この電圧信号変化に基づいてファンモーター４の自動運転の判断を行うように構成したものである。
【００１６】
上記構成において、自動運転手段５によりファンモーター４の運転が制御される状態を、自動運転の主要部分を示した図３のフローチャートを用いて説明する。
【００１７】
まず、自動運転手段５は、ステップ１０において照度感知手段３が感知した周囲の明るさに対応した電圧信号を読み込み、ステップ１１で予め設定してある照度判定の規定値に対して現在の周囲照度が明るいか暗いかを比較する。
【００１８】
次に、ステップ１１の比較において周囲照度が規定値以上（明るい場合）のときには、ステップ１３において空気汚染の判定値を第１の規定値とし、一方、周囲照度が規定値以下（暗い場合）のときには、ステップ１２において空気汚染の判定値を第１の規定値より汚染度の高い第２の規定値とする。
【００１９】
次に、ステップ１４において、センサー手段２が感知した空気の汚染状態に対応した電圧信号を読み込み、ステップ１５で、ステップ１１の周囲照度の比較以後決定された空気汚染を判定する規定値に対して、現在の空気汚染状態の汚染度が高いか低いかを比較する。次に、ステップ１５の比較において、現在の空気汚染状態が決定された規定値に対して汚染度が高い場合には、ステップ１６においてファンモーター４に通電を開始することでファンモーター４を運転し換気を行い、また、現在の空気汚染状態が決定された規定値に対して汚染度が低い場合には、ステップ１７においてファンモーター４への通電を停止することで、ファンモーター４を停止し、換気を終了する。
【００２０】
以上、ファンモーター４の運転または停止を判定した後は、ステップ１０に戻り、再度同様のステップを繰り返すことで換気扇が自動運転されることとなる。
【００２１】
次に、周囲照度と換気扇の運転状態の関係について、図４の換気扇の動作状態を示す説明図を用いて説明する。
【００２２】
図４に示すように、センサー手段２が感知した空気の汚染状態の時間に対する出力値をプロットし、空気の汚染状態の変化を曲線Ａ１で表す。ここで、横軸に時間を示し、縦軸に空気の汚染状態を示し、上方向がより空気の汚染状態が高いことを示す。そして、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが予め設定してある照度判定の規定値に対して明るい場合においては、空気汚染を判定する規定値は、第１の規定値Ａ２となるため、ファンモーター４は運転時間Ｔ１の間、運転されることとなり、また、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが予め設定してある照度判定の規定値に対して暗い場合においては、空気汚染を判定する規定値は、第２の規定値Ａ３となるため、ファンモーター４は運転時間Ｔ２の間、運転されることとなる。
【００２３】
よって、周囲が明るい昼間においては、より低濃度の空気汚染（Ａ２レベル以上）で長時間、ファンモーター４は運転されるため、空気の汚れの発生に対してより高感度に対応した自動換気が行われ、また、周囲が暗い夜間の就寝時においては、より高濃度の空気汚染（Ａ３レベル以上）で、周囲照度が明るい場合に比較して短い時間の間、ファンモーター４は運転されるため、空気の汚染度がより高い場合のみの短時間、換気が行われることとなる。
【００２４】
ところで、空気汚染を判定する規定値は、センサー手段２が感知した空気の汚染状態（例えば、還元性ガスやＣＯ２ガスの増加）の実際の電圧信号出力変化確認実験を実施し、その結果に基づいて規定するものであり、例えば、昼間においては、喫煙によるタバコの煙をより早く感知し、早急に換気を行える程度の高感度の規定値とし、また、夜間の就寝時においては、就寝時の人体活動に伴う緩やかな空気の汚染（ＣＯ２ガスの増加や、体臭，湿度の上昇等）に対応し、人体に有害な空気の汚れは自動的に換気可能とした必要最低限度の低感度の規定値としている。
【００２５】
このように本発明の実施の形態１の自動換気扇によれば、夜間の就寝時などは、周囲照度が明るい昼間に対して、空気の汚れの発生に対する運転感度を低下させることで、より高濃度の空気の汚れが発生したときのみ、ファンモーター４は運転されることとなる。
【００２６】
（実施の形態２）
図５に示すように、実施の形態２の自動換気扇は、実施の形態１に対して、ファンモーター４を風量可変機能を有するファンモーター４Ａとし、センサー手段２が感知した空気の汚れが第１の規定値よりも高いときに、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、ファンモーター４Ａを強風量モードで運転し、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下のときには、ファンモーター４Ａを前記強風量より風量の小さいモードで運転するように制御する自動運転手段５Ａを設けた構成としたものである。
【００２７】
また、風量可変機能を有するファンモーター４Ａには、複数の回転ノッチを有したＡＣ誘導機モーターや、回転数を無段階に制御可能なＤＣモーターを使用するものである。
【００２８】
上記構成において、自動運転手段５Ａにより、ファンモーター４Ａの運転が制御される状態を、自動運転の主要部分を示した図６のフローチャートを用いて説明する。
【００２９】
図６に示すように、自動運転手段５Ａは、ステップ２０においてセンサー手段２が感知した空気の汚染状態に対応した電圧信号を読み込み、ステップ２１で予め規定された空気汚染を判定する第１の規定値に対して、現在の空気の汚染度が高いか低いかを比較し判断する。比較した結果、現在の空気の汚染度が低い場合には、ステップ２２においてファンモーター４Ａへの通電を停止することで、ファンモーター４Ａを停止し換気を終了する。
【００３０】
また、ステップ２１で比較した結果、空気汚染の第１の規定値に対して現在の空気の汚染度が高い場合には、ステップ２３において照度感知手段３が感知した周囲の明るさに対応した電圧信号を読み込み、ステップ２４で予め設定してある照度判定の規定値に対して現在の周囲照度が明るいか暗いかを比較する。次に、ステップ２４の比較において、周囲照度が規定値に対して明るい場合には、ステップ２５においてファンモーター４Ａを強運転することを判断して、ファンモーター４Ａを強運転させる。また、ステップ２４の比較において、周囲照度が規定値に対して暗い場合には、ステップ２６において前記強運転より風量の少ない弱運転することを判断して、ファンモーター４Ａを弱運転させる。
【００３１】
以上のように、風量可変機能を有するファンモーター４Ａの運転モードと停止を判断した後は、ステップ２０に戻り、再度同様のステップを繰り返すことで換気扇が自動運転されることとなる。
【００３２】
ところで、ファンモーター４Ａの運転速度は、実際の換気実験に基づいて決定するものであり、例えば、昼間においては喫煙によるタバコの煙等の発生に対応した自動換気の実施を考慮して、タバコの煙等を感知したときには、より早く換気を行い、早急に室内の空気状態を清浄レベル（外気と同等レベル）に戻せる程度の排気量を確保できる運転速度を設定し、また、夜間の就寝時においては、就寝時の人体活動に伴う緩やかな空気の汚染（ＣＯ２ガスの増加や、体臭，湿度の上昇等）の発生と変化に対応した自動換気の実施を考慮して、人体に有害な空気の汚れを自動的に換気可能とした必要最低限度の排気風量を確保できるように、運転速度を設定するものである。
【００３３】
このように本発明の実施の形態２の自動換気扇によれば、センサー手段が第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、強風量でファンモーターの運転を行い、センサー手段が第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ周囲の明るさが規定値以下のときには、ファンモーターは前記強風量より風量の小さい弱運転に制御されるため、周囲照度が高い（明るい）昼間に対して、より低騒音の自動換気扇が可能となる。
【００３４】
（実施の形態３）
図７および図８に示すように、ファンモーター４の送風風路を開閉するシャッター３０Ａと、このシャッター３０Ａの開閉動作を駆動する開閉電動機３０Ｂからなるシャッター開閉手段３０と、センサー手段２が感知した空気の汚れが第１の規定値よりも高いときにおいては、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、シャッター開閉手段３０を制御しシャッター３０Ａを開いて、さらにファンモーター４を運転し、一方、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下のときには、シャッター開閉手段３０を制御しシャッター３０Ａを開いて、さらにファンモーター４を停止するように制御する自動運転手段５Ｂとを設ける構成としたものである。
【００３５】
上記構成において、自動運転手段５Ｂにより、シャッター開閉手段３０とファンモーター４の運転が制御される状態を、自動運転の主要部分を示した図９のフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
図９に示すように、自動運転手段５Ｂは、ステップ４０においてセンサー手段２が感知した空気の汚染状態に対応した電圧信号を読み込み、ステップ４１で予め規定された空気汚染の判定とする第１の規定値に対して、現在の空気汚染状態が汚染度が高いか低いかを比較し判断する。比較した結果、第１の規定値に対して現在の空気汚染状態が低い場合には、ステップ４３でファンモーター４への通電を停止することでファンモーター４を停止し、ステップ４４でシャッター開閉手段３０を制御し、シャッター３０Ａを閉じて換気を終了する。
【００３７】
一方、ステップ４１で比較した結果、第１の規定値に対して現在の空気汚染状態が高い場合には、ステップ４２において照度感知手段３が感知した周囲の明るさに対応した電圧信号を読み込み、ステップ４５で予め設定してある照度判定の規定値に対して現在の周囲照度が高いか低いかを比較する。そして、ステップ４５の比較において周囲照度が規定値以上（明るい場合）のときには、ステップ４７においてシャッター開閉手段３０を制御しシャッター３０Ａを開き、ステップ４８でファンモーター４への通電を開始することでファンモーター４を運転し、換気を開始する。また、ステップ４５の比較において周囲照度が規定値以下（暗い場合）のときには、ステップ４６においてシャッター開閉手段３０を制御しシャッター３０Ａを開き、ステップ４９でファンモーター４への通電を停止することでファンモーター４を停止し、送風風路のみを開いた状態に制御する。
【００３８】
以上のように、ファンモーター４の運転と停止を判断した後は、ステップ４０に戻り、再度同様のステップを繰り返すことで、換気扇が自動運転されることとなる。
【００３９】
なお、照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下（夜間の就寝時の暗い場合）で、かつセンサー手段２が感知した空気の汚れが第１の規定値以上のときにおいて、前記第１の規定値に対して、より汚染どの高い第２の規定値を設ける。そして、第１の規定値以上の空気の汚れを感知して、シャッター３０Ａを開き、送風風路を開口したにも関わらず、さらに空気の汚染レベルが上昇し、空気の汚染レベルが第２の規定値を越えたときには、ファンモーター４も運転するように制御することで、送風風路を開口した状態の自然換気に頼った換気だけでなく、ファンモーター４の運転による強制換気が実施されるため、夜間就寝時において、第２の規定値を超えるような異常な空気汚染が発生したときでも、より安全な空気の汚染に対応した自動換気が実施できることはいうまでもない。
【００４０】
このように本発明の実施の形態３の自動換気扇によれば、センサー手段２が感知した現在の空気の汚染状態が、第１の規定値に対して汚染度が高く、かつ照度感知手段３が感知した周囲の明るさが規定値以下（夜間の就寝時の暗い場合）のときには、自動運転手段５Ｂは、シャッター開閉手段３０を制御しシャッター３０Ａを開き、ファンモーター４への通電を停止し、ファンモーター４の運転を停止することで送風風路のみが開いた状態となり、ファンモーターによる騒音の発生をなくすことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の実施の形態から明かなように本発明によれば、換気扇本体に、空気の汚れを感知するセンサー手段と、周囲の明るさを感知する照度感知手段と、換気を行うファンモーターと、前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときは、空気の汚れの判定値に第１の規定値を採用し、周囲の明るさが規定値以下のときには、空気の汚れの判定値に、前記第１の規定値に対して汚染度の高い第２の規定値を採用して、前記センサー手段がそれぞれの周囲の明るさに応じた規定値以上の空気の汚れを感知すれば、前記ファンモーターを運転する自動運転手段とを設け、前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以下の場合は、規定値以上の場合に比較して短い時間の間、前記ファンモーターを運転する構成としたので、夜間の就寝時の周囲の明るさが規定値以下のときには、ファンモーターの運転の判定基準となる空気の汚れの規定値に、第１の規定値より汚染度の高い第２の規定値が採用されるため、昼間よりも空気の汚れの発生に対するファンモーターの運転感度が低下することで、より高濃度の空気の汚れが発生しなければ、ファンモーターは運転されないので、必要最低限度の自動換気を確保しつつ、安眠の妨害を緩和できる。
【００４２】
また、風量可変機能を備えたファンモーターと、センサー手段が第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、強風量で前記ファンモーターの運転を行い、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ前記照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以下のときには、前記強風量より風量の小さい弱風量で前記ファンモーターの運転を行う自動運転手段とを設ける構成としたので、周囲の明るさが規定値以下（夜間の就寝時の暗い場合）のときには、第１の規定値以上の空気の汚れが発生しても、ファンモーターは弱風量で運転されるために、より低騒音の自動換気を行い、安眠の妨害を緩和できる。
【００４３】
また、シャッターおよび開閉電動機を有し、前記シャッターを開閉するシャッター開閉手段を設け、センサー手段が第１の規定値以上の汚れを感知し、かつ照度感知手段が感知した周囲の明るさが規定値以上のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらにファンモーターを運転し、一方、前記センサー手段が前記第１の規定値以上の空気の汚れを感知し、かつ周囲の明るさが規定値以下のときには、前記シャッター開閉手段により前記シャッターを開き、さらに前記ファンモーターを停止する自動運転手段を設ける構成としたので、周囲の明るさが規定値以下（夜間の就寝時の暗い場合）で、かつ空気の汚れが発生し、センサー手段がこれを感知しても、シャッター開閉手段により送風風路のみが開かれ、ファンモーターの運転を停止することで、自然換気による自動換気を行い、ファンモーターによる騒音の発生がないため、より安眠の妨害を緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の自動換気扇の構成を示す正面図
【図２】同自動換気扇のブロック図
【図３】同自動換気扇の動作を示すフローチャート
【図４】同自動換気扇の動作状態を説明するための説明図
【図５】本発明の実施の形態２の自動換気扇のブロック図
【図６】同自動換気扇の動作を示すフローチャート
【図７】本発明の実施の形態３の自動換気扇の構成を示す断面図
【図８】同自動換気扇のブロック図
【図９】同自動換気扇の動作を示すフローチャート
【図１０】従来の自動換気扇の構成を示す正面図
【図１１】同自動換気扇の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
１      換気扇本体
２      センサー手段
３      照度感知手段
４      ファンモーター
４Ａ    ファンモーター
５      自動運転手段
５Ａ    自動運転手段
５Ｂ    自動運転手段
３０    シャッター開閉手段
３０Ａ  シャッター
３０Ｂ  開閉電動機
【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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