(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、
前記本体に内蔵される燃料電池と、
前記本体に設けられ、前記燃料電池の燃料を格納する第１の燃料タンクを前記本体内部に収納可能な収納部と、
前記本体に設けられ、前記燃料電池の燃料を格納する第２の燃料タンクを収納可能な燃料タンクユニットを前記本体筐体に接続可能な接続部と、
前記燃料タンクユニットの装着時に、前記第２の燃料タンクの燃料を前記第１の燃料タンクを介さずに前記燃料電池に送り込む送液手段と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記燃料タンクユニットの装着時に、前記第２の燃料タンクの燃料を前記第１の燃料タンクに送り込む第２の送液手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクのいずれから前記燃料電池に対する燃料補給を行うのかを設定する設定手段を具備することを特徴とする請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記本体に設けられる表示部を具備し、
前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用状態を表示する表示手段を具備することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項５】
燃料電池を本体に内蔵した電子機器の電源制御方法であって、
前記本体内部に収納された前記燃料電池の燃料を格納する第１の燃料タンクの使用状態を示すデータを取得するステップと、
前記本体の周壁に接続された燃料タンクユニットに収納された前記燃料電池の燃料を格納する第２の燃料タンクの使用状態を示すデータを取得するステップと、
前記取得した各データで示される前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用状態を画面表示するステップと、
前記表示した画面上での操作に応じて、前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用に関する各種設定を行うステップと
を具備することを特徴とする電子機器の電源制御方法。
【請求項６】
燃料電池を本体に内蔵し、前記燃料電池の燃料を格納する第１の燃料タンクを前記本体内部に収納可能な収納部と前記燃料電池の燃料を格納する第２の燃料タンクを収納可能な燃料タンクユニットを前記本体筐体に接続可能な接続部とを有する電子機器の電源制御方法であって、
前記燃料タンクユニットの装着時に、前記第２の燃料タンクの燃料を前記第１の燃料タンクを介さずに前記燃料電池に送り込むことを特徴とする電子機器の電源制御方法。
【請求項７】
前記燃料タンクユニットの装着時に、前記第２の燃料タンクの燃料を前記第１の燃料タンクにさらに送り込むことを特徴とする請求項６記載の電子機器の電源制御方法。
【請求項８】
前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクのいずれから前記燃料電池に対する燃料補給を行うのかを設定することを特徴とする請求項７記載の電子機器の電源制御方法。
【請求項９】
前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用状態を前記本体に設けられる表示部に表示することを特徴とする請求項６記載の電子機器の電源制御方法。
【請求項１０】
本体と、
前記本体に内蔵される燃料電池と、
前記本体に設けられ、前記燃料電池の燃料を格納する燃料タンクを前記本体内部に収納可能な収納部と、
前記本体に設けられ、前記燃料タンクを収納可能な燃料タンクユニットを前記本体に接続可能な接続部と、
前記燃料タンクユニットの装着時に、前記燃料タンクユニットに収納された燃料タンクの燃料を前記収納部に収納された燃料タンクを介さずに前記燃料電池に送り込む送液手段と、
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料電池を本体に内蔵する電子機器および同機器の電源制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などと称される携帯情報端末やデジタルカメラなど、バッテリにより駆動可能な携帯型の電子機器が種々開発され、広く普及している。
【０００３】
また、最近、環境問題が大きな注目を集めており、環境に配慮したバッテリ開発も盛んに行われている。そして、この種のバッテリとして、ダイレクト・メタノール型燃料電池（以下、ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）が良く知られている。
【０００４】
このＤＭＦＣは、燃料として与えられるメタノールと酸素を反応させ、その化学反応により電気エネルギーを得るものであり、多孔性金属または炭素からなる２つの電極が電解質をはさんだ構造をもつ（例えば、非特許文献１参照）。そして、このＤＭＦＣは、有害な廃棄物を発生させないため、前述したような電子機器への適用が強く求められている。
【０００５】
【非特許文献１】
池田宏之助著「燃料電池のすべて」株式会社日本実業出版社、２００１年８月２０日、ｐ２１６−２１７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＤＭＦＣの発電可能量は、燃料の消費可能量に比例する。そのため、長時間駆動させるためには、大きな収容量をもつ燃料タンクを搭載することが必要である。したがって、ＤＭＦＣを例えばノート型のパーソナルコンピュータに内蔵する場合、この燃料タンクの大規模化に伴い、そのパーソナルコンピュータ本体の体積増加も招いてしまうといった問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料を格納した燃料タンクユニットを外部接続可能な電子機器および同機器の電源制御方法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】
前述の目的を達成するために、この発明の電子機器は、本体と、前記本体に内蔵される燃料電池と、前記本体に設けられ、前記燃料電池の燃料を格納する第１の燃料タンクを前記本体内部に収納可能な収納部と、前記本体に設けられ、前記燃料電池の燃料を格納する第２の燃料タンクを収納可能な燃料タンクユニットを前記本体筐体に接続可能な接続部と、前記燃料タンクユニットの装着時に、前記第２の燃料タンクの燃料を前記第１の燃料タンクを介さずに前記燃料電池に送り込む送液手段と、を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明の電子機器の電源制御方法は、燃料電池を本体に内蔵した電子機器の電源制御方法であって、前記本体内部に収納された前記燃料電池の燃料を格納する第１の燃料タンクの使用状態を示すデータを取得するステップと、前記本体の周壁に接続された燃料タンクユニットに収納された前記燃料電池の燃料を格納する第２の燃料タンクの使用状態を示すデータを取得するステップと、前記取得した各データで示される前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用状態を画面表示するステップと、前記表示した画面上での操作に応じて、前記第１の燃料タンクおよび前記第２の燃料タンクの使用に関する各種設定を行うステップとを具備することを特徴とする。
【００１４】
これらの発明によれば、燃料電池の燃料を格納する燃料タンクユニットを必要に応じて外部接続可能としたことにより、燃料電池を内蔵する場合の電子機器の体積増加を抑止でき、また、燃料タンクを収納可能なスロットを燃料タンクユニットに複数設けることによって、その時々で必要な分だけ燃料を取り付けることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、この発明の実施形態に係る電子機器の外観を示す図である。
【００１７】
この電子機器１は、携行容易なノート型のパーソナルコンピュータであり、本体部に開閉自在に取り付けられるフタ部の内面には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）１４１が配置される。一方、本体部には、燃料として与えられるメタノールと酸素を反応させて電気エネルギーを得るＤＭＦＣユニット１７が内蔵され、また、このＤＭＦＣユニット１７の燃料であるメタノールを格納するカートリッジ式の燃料タンク１８が収納される。
【００１８】
さらに、この本体部には、ＤＭＦＣユニット１７の燃料であるメタノールを大量に格納する外部燃料タンクユニット２を必要に応じて接続可能なアタッチメント（接続部）１９が設けられている。この外部燃料タンクユニット２は、同一形状の燃料タンク２２ａ，２２ｂを抜脱自在に装着できるようになっている。
【００１９】
つまり、この電子機器１は、ＤＭＦＣユニット１７を内蔵するにあたり、外部燃料タンクユニット２を外部接続可能な構成とすることにより、大きな収容量をもつ燃料タンクを本体部内に搭載することを不要としつつ、必要に応じて外部燃料タンクユニット２を接続可能とすることで長時間のＤＭＦＣユニット１７での発電を可能とし、電子機器１の長時間駆動を可能とする。大きな収容量をもつ燃料タンクを本体部内に搭載することを不要とするということは、すなわち、電子機器１の本体部の体積増加を抑止するということである。
【００２０】
例えば、約２０Ｗ程度のモバイルＰＣの場合、その内部に約５０ｃｃ程度の燃料タンクを保有することで、約２〜３時間程度の駆動が可能である。通常の利用では充分であるが、例えば出張などで終日バッテリ駆動させたい場合には不足である。このような場合に、例えば２５０ｃｃ程度の外部燃料タンクユニット２を追加すれば（燃料タンク２２ａ，２２ｂは各々約１２５ｃｃ程度）、約１３〜１６時間程度の駆動が保証され、ＡＣアダプタやバッテリなしで長時間駆動させることが可能となる。
【００２１】
また、この外部燃料タンクユニット２は、燃料タンク２２ａ，２２ｂを抜脱自在に装着できるので、ある時は一方のみを装着し、またある時は両方とも装着するといったその時の状況に応じた利用方法が可能となる。
【００２２】
ところで、図１では、外部燃料タンクユニット２を電子機器１の本体筐体の左側面に取り付ける例を示したが、これに限られるものではない。例えば図２に示すように、電子機器１の本体筐体の背面に取り付けるようにしても良いし、本体筐体の底面に取り付けるようにしても良い。また、この外部燃料タンクユニット２を同時に２つ以上取り付け可能としても良い。
【００２３】
また、先の説明では、本体内部に収納される燃料タンク１８は約５０ｃｃ程度の収容量をもち、外部燃料タンクユニット２に装着される燃料タンク２２ａ，２２ｂは燃料タンク１８の２倍以上の各々約１２５ｃｃ程度の収容量をもつ例を示したが、外部燃料タンクユニット２も同じく燃料タンク１８を複数装着するようにしても良い。例えば燃料タンクが規格化された場合等に好適である。
【００２４】
図３は、この電子機器１および外部燃料タンクユニット２の概略構成を示す図である。
【００２５】
図３に示すように、電子機器１は、ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＨＤＤ１３、表ディスプレイコントローラ１４、キーボードコントローラ１５および電源コントローラ１６がシステムバスに接続される。また、電子機器１は、バッテリとしてＤＭＦＣユニット１７を内蔵するとともに、このＤＭＦＣユニット１７の燃料であるメタノールを格納する燃料タンク１８を収納する。さらに、この電子機器１には、外部燃料タンクユニット２を必要に応じて外部接続するための接続部１９が設けられている。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、この電子機器１全体の動作制御を司り、ＲＡＭ１２に格納されたオペレーティングシステム、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）、ユーティリティソフトウェア、アプリケーションソフトウェアなどの各種プログラムを実行する。後述する電源管理ユーティリティは、複数のユーティリティソフトウェアの中の１つである。
【００２７】
ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１によって実行される各種プログラムやこれらのプログラムで利用される各種データ等を格納するメモリデバイスである。一方、ＨＤＤ１３は、各種プログラムおよび各種データを大量に格納する不揮発性メモリデバイスである。ＨＤＤ１３に記憶されているデータはＣＰＵ１１からの指示により読み出されてＲＡＭ１２へコピーされた後、ＣＰＵ１１により実行される。
【００２８】
ディスプレイコントローラ１４は、この電子機器１が提供するユーザインタフェースのアウトプット側を担う装置であり、ＣＰＵ１１によって処理された画面データをＬＣＤ１４１に表示制御する。一方、キーボードコントローラ１５は、この電子機器１が提供するユーザインタフェースのインプット側を担う装置であり、キーボード１５１やマウス１５２の操作を数値化し、内蔵レジスタを介してＣＰＵ１１に伝達する。
【００２９】
電源コントローラ１６は、この電子機器１の各部に対して動作用の電力を配給するものであり、ＤＭＦＣユニット１７を駆動制御する。また、電源コントローラ１６は、複数の燃料タンクの使用に関する各種設定を行うための設定レジスタを有しており、電源管理ユーティリティからの指示に基づき、その設定値を更新する。この設定レジスタ１６１には、ＤＭＦＣユニット１７および外部燃料タンクユニット２の状態を示すステータス情報も格納され、電源管理ユーティリティは、このステータス情報を参照することにより、ＤＭＦＣユニット１７および外部燃料タンクユニット２の状態を知ることができるようになっている。
【００３０】
電源コントローラ１６によって駆動制御されるＤＭＦＣユニット１７は、燃料電池ユニット内蔵マイコン１７１（以下、単にマイコン１７１という）、ＤＭＦＣセルスタック１７２、２次電池１７５およびＤＣ／ＤＣコンバータ１７６を有している。
【００３１】
マイコン１７１は、このＤＭＦＣユニット１７全体の動作制御を司り、燃料タンク１８からＤＭＦＣセルスタック１７２に送り込まれる燃料の量を送液ポンプによって制御する。また、燃料タンク１８の残量を燃料タンク１８が内蔵するＥ２ＰＲＯＭ１８１から読み出すとともに、その使用状況に応じて、Ｅ２ＰＲＯＭ１８１に記憶されている残量を減算する。また、マイコン１７１は、電源コントローラ１６および後述する外部燃料タンクユニット用マイコン２１との間で通信する機能を有している。
【００３２】
ＤＭＦＣセルスタック１７２は、燃料タンク１８に収容されているメタノールと送風ポンプ１７４により送られる酸素とを反応させ、電子機器１の動作用の電力を作り出す。燃料タンク１８から送液ポンプ１７７により混合タンク１７３へメタノールが送り込まれる。混合タンク１７３では、燃料タンク１８から送り込まれたメタノールと、DMFCセルスタック１７２における化学反応で発生された水が還流されて混合タンク１７３へ送り込まれ、メタノールは３−６％程度の濃度に希釈される。この希釈されたメタノースは、さらに混合タンク１７３からDMFCセルスタック１７２へ送り込まれ、DMFCセルスタック１７２において送風ポンプ１７４により送り込まれる空気と反応して発電する。また、この時に作り出された電力の一部は、２次電池１７５にも供給され、２次電池の充電が行われる。
【００３３】
２次電池１７５は、繰り返し充放電可能なリチウムイオン電池であり、送液ポンプが動作するための電力を蓄積・出力する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１７４６は、この２次電池１７５の電力を送液ポンプ２１１、２１２に適した電圧に変換するものである。
【００３４】
燃料タンク１８は、電子機器１の本体内部に収納可能なカートリッジ式の形状を有しており、前述したように、マイコン１７１からアクセス可能なＥ２ＰＲＯＭ１８１を有している。未使用時、このＥ２ＰＲＯＭ１８１には、満容量の残量が記録されている。
【００３５】
一方、接続部１９によって外部接続される外部燃料タンクユニット２は、外部燃料タンクユニット用マイコン２１（以下、単にマイコン２１という）を有しており、このマイコン２１によって送液ポンプ２１１、２１２を駆動することにより、抜脱自在に装着される燃料タンク２２ａ，２２ｂから本体内部の燃料タンク１８へ燃料を送り込む。また、マイコン２１は、燃料タンク２２ａ，２２ｂの残量を各々が内蔵するＥ２ＰＲＯＭ２２１から読み出すとともに、その使用状況に応じて、Ｅ２ＰＲＯＭ１８１に記憶されている残量を減算する。さらに、マイコン２１は、ＤＭＦＣユニット１７のマイコン１７１との間で通信する機能を有している。
【００３６】
燃料タンク２２ａ，２２ｂは、外部燃料タンクユニット２に装着可能なカートリッジ式の形状を有しており、前述したように、マイコン２１からアクセス可能なＥ２ＰＲＯＭ２２１を各々有している。未使用時、このＥ２ＰＲＯＭ２２１には、満容量の残量が記録されている。
【００３７】
つまり、外部燃料電池ユニット２に装着された燃料タンク２２ａ，２２ｂの残量は、マイコン２１の制御により各々のＥ２ＰＲＯＭ２２１に記録され、通信によってマイコン１７１に伝達される。また、電子機器１の本体内部に収納された燃料タンク１８の残量は、このマイコン１７１の制御によりＥ２ＰＲＯＭ１８１に記録される。そして、マイコン１７１は、マイコン２１との通信によって得た燃料タンク２２ａ，２２ｂの残量とＥ２ＰＲＯＭ１８１に記録する燃料タンク１８の残量とを通信によって電源コントローラ１６に伝達する。一方、この通知を受けた電源コントローラ１６は、その値を設定レジスタ１６１に格納する。これにより、電源管理ユーティリティは、ＤＭＦＣユニット１７が使用可能な燃料の残量を統合的に把握することができるようになっている。
【００３８】
なお、図３では、外部燃料タンクユニット２に装着される燃料タンク２２ａ，２２ｂの燃料を送液ポンプ２１１、２１２によって電子機器１の本体内部に収納される燃料タンク１８に送り込む例を説明したが、これに代えて、例えば図４に示すように、燃料タンク２２ａ，２２ｂの燃料を燃料タンク１８を介さずに混合タンク１７３に送り込むように送液経路を構成しても良い。
【００３９】
以上のように、ＤＭＦＣユニット１７が使用可能な燃料の残量を統合的に把握する電源管理ユーティリティは、ユーザの要求に応じて、図５に示すような電源管理用の設定画面をＬＣＤ１４１に表示する。この設定画面は、まず、各燃料タンク１８，２２ａ，２２ｂの現在の使用状態を表示する。
【００４０】
ａ１〜ａ３は、それぞれ燃料タンク１８，２２ａ，２２ｂを表し、その表示領域がマウス１５２でクリックされると、その残量を棒グラフで表示する。図５の例では、ａ１がクリックされて、燃料タンク１８の残量が表示されている。このａ１〜ａ３は、燃料タンク１８，２２ａ，２２ｂの装着有無も表しており、図５の例では、燃料タンク２２ａが未装着である旨が示されている。この燃料タンク２１ａの装着有無は、マイコン２１が検知し、マイコン１７１に通知する。燃料タンク２１ｂの装着有無も同様である。また、燃料タンク１８の装着有無は、マイコン１７１が検知する。なお、ここでは、装着、未装着の違いを実線および点線で表しているが、これに限られず、例えば表示色を変えることによって表しても良い。
【００４１】
また、ｂは、燃料タンク１８，２２ａ，２２ｂのいずれからＤＭＦＣユニット１７のＤＭＦＣセルスタック１７２に燃料が供給されているのかを表し、図５の例では、燃料タンク１８から燃料が供給されている旨が示されている。そして、ｃ１〜ｃ３は、使用する燃料タンクを切り換えるためのものであり、この状態でｃ３の表示領域がマウス１５２でクリックされると、電源管理ユーティリティは、使用中の燃料タンクを燃料タンク１８から燃料タンク２２ｂに切り替える旨を電源コントローラ１６に指示する。この指示は、電源コントローラ１６からＤＭＦＣユニット１７のマイコン１７１に、さらにマイコン１７１から外部燃料タンクユニット２のマイコン２１に伝達されて、燃料タンク２２ｂの燃料がＤＭＦＣユニット１７のＤＭＦＣセルスタック１７２に供給され始めることになる。また、これに伴って、電源管理ユーティリティは、ｂが切り換え後の状態を示すようにその表示形態を更新する。
【００４２】
また、電源管理ユーティリティは、ユーザの要求に応じて、図６に示すような電源管理用の設定画面をＬＣＤ１４１に表示する。この設定画面では、燃料タンクの使用順序の設定と、ＤＭＦＣユニット１７の出力レベルの設定を実行することが可能である。ｄは、燃料タンク１８，２２ａ，２２ｂの使用順序を指定する入力領域であり、図６の例では、燃料タンク２２ｂ、燃料タンク１８、燃料タンク２２ａの優先順に使用される旨が設定されている。また、ｅは、ＤＭＦＣユニット１７の現在の出力レベルを表示するとともに、その変更を行うためのインジケータである。図６の例では、４つのレベル中のレベル３でＤＭＦＣユニット１７が稼働している旨が示されており、その表示領域をマウス１５２でクリックすることにより、その出力レベルを上下させることが可能である。
【００４３】
図７は、この電子機器１で実行される電源制御の動作手順を示すフローチャートである。
【００４４】
電源管理ユーティリティは、ユーザの要求に応じて、各燃料タンクの使用状態をＬＣＤ１４１に画面表示する（ステップＡ１）。この表示画面上で、いずれかの燃料タンクの残量表示要求が行われると（ステップＡ２のＹＥＳ）、電源管理ユーティリティは、その燃料タンクの残量情報を取得して表示する（ステップＡ３）。また、燃料タンクの切替要求が行われると（ステップＡ４のＹＥＳ）、電源管理ユーティリティは、使用する燃料タンクの切り換えを実行する（ステップＡ５）。
【００４５】
以上の処理は、画面を閉じる指示が行われるまで繰り返され、その指示が行われたら（ステップＡ６のＹＥＳ）、ＬＣＤ１４１への画面表示を終了する。
【００４６】
このように、この電子機器１は、燃料タンクユニット２を必要に応じて外部接続可能としたことにより、ＤＭＦＣユニット１７を内蔵する場合の本体の体積増加を抑止でき、また、燃料タンク２２ａ，２２ｂを燃料タンクユニット２に抜脱自在に装着できるようにすることによって、その時々で必要な分だけ燃料を取り付けることを可能とする。
【００４７】
なお、本願発明は、前記実施形態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種々に変形することが可能である。更に、前記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。たとえば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、燃料を格納した燃料タンクユニットを外部接続可能な電子機器、同機器に接続可能な燃料タンクユニットおよび複数の燃料タンクの使用に関する各種設定を実行する同機器の電源制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係る電子機器の外観を示す図。
【図２】同実施形態に係る電子機器の外部燃料タンクユニットの取り付け方法の応用例を示す図。
【図３】同実施形態の電子機器および外部燃料タンクユニットの概略構成を示す図。
【図４】同実施形態の電子機器および外部燃料タンクユニットの燃料の送液経路の応用例を示す図。
【図５】同実施形態の電子機器で動作する電源管理ユーティリティが表示する電源管理用の設定画面の一例を示す第１の図。
【図６】同実施形態の電子機器で動作する電源管理ユーティリティが表示する電源管理用の設定画面の一例を示す第２の図。
【図７】同実施形態の電子機器が実行する電源制御の動作手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…電子機器、２…燃料電池ユニット、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＡＭ、１３…ＨＤＤ、１４…ディスプレイコントローラ、１５…キーボードコントローラ、１６…電源コントローラ、１７…ＤＭＦＣユニット、１８…燃料タンク、１９…アタッチメント（接続部）、２１…外部燃料タンクユニット用マイコン、２２ａ，２２ｂ…燃料タンク、１４１…ＬＣＤ、１５１…キーボード、１５２…マウス、１６１…設定レジスタ、１７１…燃料電池ユニット内蔵マイコン、１７２…ＤＭＦＣセルスタック、１７３…２次電池、１７４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１８１…Ｅ２ＰＲＯＭ、２２１…Ｅ２ＰＲＯＭ。
【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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