(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源の交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
前記直流電源回路の直流電力をスイッチング素子により高周波電力に変換し、加熱コイルに出力するインバータ回路と、
交流電源から前記直流電源回路に入力する入力電流を検出する入力電流検出手段と、
前記インバータ回路のスイッチング素子が取り付けられ、該スイッチング素子を冷却する放熱フィンと、
前記放熱フィンあるいは前記スイッチング素子の温度を検出する温度センサーと、
前記スイッチング素子の定格温度に対して、前記入力電流検出手段により検出された入力電流が大きくなる毎に前記温度センサーの制限温度を低く設定し、当該温度センサーの検出温度が前記制限温度を超えたときに、前記スイッチング素子の駆動を制限する制御手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
交流電源の交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
前記直流電源回路の直流電力をスイッチング素子により高周波電力に変換し、加熱コイルに出力するインバータ回路と、
前記加熱コイルに流れるコイル電流を検出するコイル電流検出手段と、
前記インバータ回路のスイッチング素子が取り付けられ、該スイッチング素子を冷却する放熱フィンと、
前記放熱フィンあるいは前記スイッチング素子の温度を検出する温度センサーと、
前記スイッチング素子の定格温度に対して、前記コイル電流検出手段により検出されたコイル電流が大きくなる毎に前記温度センサーの制限温度を低く設定し、当該温度センサーの検出温度が前記制限温度を超えたときに、前記スイッチング素子の駆動を制限する制御手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項３】
交流電源の交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、
前記直流電源回路の直流電力をスイッチング素子により高周波電力に変換し、加熱コイルに出力するインバータ回路と、
前記インバータ回路のスイッチング素子が取り付けられ、該スイッチング素子を冷却する放熱フィンと、
前記放熱フィンあるいは前記スイッチング素子の温度を検出する温度センサーと、
前記加熱コイルの出力の火力を設定するための操作部と、
前記スイッチング素子の定格温度に対して、前記操作部の設定火力が大きくなる毎に前記温度センサーの制限温度を低く設定し、当該温度センサーの検出温度が前記制限温度を超えたときに、前記スイッチング素子の駆動を制限する制御手段と
を備えたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トッププレートに載置された鍋を加熱コイルにより誘導加熱する誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱調理器として、何らかの原因でスイッチング素子が発熱すると、放熱フィンの厚さの温度勾配でサーミスタが動作し、その動作信号が制御回路基板に伝わり、スイッチング素子への通電を停止させるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−７７７３０号公報（第２頁、第３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の誘導加熱調理器は、スイッチング素子のジャンクション温度を測る際、放熱フィンの表面をサーミスタで測定し、スイッチング素子の定格温度になったときに火力の制限や停止を行っている。しかし、前述の技術では、スイッチング素子の発熱量により測定点の温度とジャンクション温度の差が変わるため、放熱フィンの表面温度からでは、ジャンクション温度で火力の制限や停止ができていない可能性があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、スイッチング素子の発熱量が変わっても、発熱量の影響を受けることなく、確実にスイッチング素子を保護できる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。 
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る誘導加熱調理器は、交流電源の交流電力を整流して直流電力に変換する直流電源回路と、直流電源回路の直流電力をスイッチング素子により高周波電力に変換し、加熱コイルに出力するインバータ回路と、交流電源から直流電源回路に入力する入力電流を検出する入力電流検出手段と、インバータ回路のスイッチング素子が取り付けられ、スイッチング素子を冷却する放熱フィンと、放熱フィンあるいはスイッチング素子の温度を検出する温度センサーと、スイッチング素子の定格温度に対して、入力電流検出手段により検出された入力電流が大きくなる毎に温度センサーの制限温度を低く設定し、温度センサーの検出温度が制限温度を超えたときに、スイッチング素子の駆動を制限する制御手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、入力電流検出手段により検出された入力電流に応じて、スイッチング素子の定格温度に対応する温度センサーの制限温度を設定し、温度センサーの検出温度が制限温度を超えたときに、スイッチング素子の駆動を制限するようにしている。これにより、確実にスイッチング素子を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。
【図３】図２のスイッチング素子およびサーミスタを放熱フィンに取り付けた状態を示す側面図である。
【図４】スイッチング素子の発熱量とジャンクション温度とサーミスタの検出温度との温度差の関係を示す図である。
【図５】実施の形態１における入力電流とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
【図６】実施の形態２におけるコイル電流とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
【図７】実施の形態３における設定電力とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は実施の形態１における誘導加熱調理器の外観を示す斜視図である。
図１において、誘導加熱調理器１００の本体ケース１の上部には、枠体３を介して本体ケース１に取り付けられたトッププレート２が設けられている。トッププレート２は、耐熱強化ガラスより構成され、その裏面には内部が見えないように印刷が施されている。トッププレート２の表面には、鍋１４の載置位置を示す例えば３つの円形状の加熱口ＨＬ、ＨＲ、ＨＣが印刷等の方法で表示されている。本体ケース１内には、各加熱口ＨＬ、ＨＲ、ＨＣに対応して３つの加熱コイルが配置されている。
【００１０】
前述したトッププレート２の前部側には、各加熱口ＨＬ、ＨＲの火力を表示する火力表示部４、５および各加熱口ＨＬ、ＨＲ、ＨＣの動作状態を表示する液晶表示部７、８、９が設けられている。さらに、トッププレート２の後部中央には、加熱口ＨＣの火力を表示する火力表示部６が設けられている。
【００１１】
枠体３の前部側には上面操作部１０が設けられている。上面操作部１０は、例えば、加熱口ＨＬ、ＨＲ、ＨＣにそれぞれ対応して設けられた火力設定操作部と、グリルの加熱を操作するグリル操作部からなっている。トッププレート２の後ろ側の枠体３には、本体ケース１内に設けられた吸気口と排気口を覆う吸排気用カバー１１が着脱自在に設けられている。本体ケース１の前面には、前後に移動可能なグリル扉１２および前面操作部１３が設けられている。その前面操作部１３は、各加熱口ＨＬ、ＨＲ、ＨＣの火力調節用の操作部である。
【００１２】
図２は実施の形態１における誘導加熱調理器の回路構成を示す図である。 
図２において、例えば商用交流電源２１から供給される電力は直流電源回路２２で直流電力に変換される。直流電源回路２２は、交流電力を整流する整流ダイオードブリッジ２２ａ、リアクトル２２ｂおよび平滑コンデンサ２２ｃより構成されている。そして、直流電源回路２２へ入力される入力電流は入力電流検出回路２３によって検出される。直流電源回路２２により変換された直流電力はインバータ回路２４に供給される。
【００１３】
インバータ回路２４は、直流電源回路２２の正極と負極の母線間に直列に接続された上スイッチ２５ａおよび下スイッチ２５ｂと、各スイッチ２５ａ、２５ｂにそれぞれ逆並列に接続されたダイオード２５ｃ、２５ｄとで構成されたスイッチング素子２５を備えている。インバータ回路２４は、制御回路２８からの駆動信号により、上スイッチ２５ａと下スイッチ２５ｂが交互にオン・オフし、加熱コイル２６ａと共振コンデンサ２６ｂにより構成された共振回路２６に高周波電流を供給する。加熱コイル２６ａに流れる高周波電流は、コイル電流検出回路２７により検出される。
【００１４】
制御回路２８は、例えばマイコンより構成され、入力電流検出回路２３により検出された入力電流と商用交流電源２１の電圧とから得られる入力電力が上面操作部１０や前面操作部１３により設定された火力（電力）になるように、駆動信号の周波数およびオン・オフ時間を制御する。また、制御回路２８は、電力のフィードバック制御を行っているときに、定期的に温度センサー２９の検出温度が制限温度を超えたかどうかを監視しており、検出温度が制限温度を超えたときには、スイッチング素子２５の定格温度を超えたと判定して、スイッチング素子２５の駆動を制限する。
【００１５】
スイッチング素子２５の駆動を制限する方法として、例えば、インバータ回路２４の出力電力が低くなるように、駆動信号の周波数およびオン・オフ時間を制御したり、あるいは駆動信号の出力を停止する方法がある。なお、制限温度については後述する。前述した温度センサー２９は、例えばサーミスタより構成され、インバータ回路２４のスイッチング素子２５の温度を検出し、制御回路２８に入力する。なお、これ以降、温度センサー２９をサーミスタとして説明する。
【００１６】
次に、スイッチング素子２５を冷却する放熱フィンについて図３を用いて説明する。
図３は図２のスイッチング素子およびサーミスタを放熱フィンに取り付けた状態を示す側面図である。
放熱フィン３０には、ビス等の固着具３１により、スイッチング素子２５とサーミスタ２９が取り付けられている。そのサーミスタ２９は、リード線２９ａを介して制御回路２８に接続されている。放熱フィン３０は、スイッチング素子２５の駆動中に発生する熱をフィンにより放熱している。
【００１７】
続いて、サーミスタ２９によってスイッチング素子２５の温度を検出する方法について図３を参照しながら説明する。
ジャンクション４０は、スイッチング素子２５を構成する半導体の接合面であり、その接合部の温度をジャンクション温度Ｔｊと呼ぶ。部品メーカーでは、ジャンクション温度Ｔｊの値がスイッチング素子２５の定格温度を超えないように設定されている。また、ケース４１は、スイッチング素子２５と放熱フィン３０が接している箇所であり、そのケース４１の表面温度をケース温度Ｔｃと呼ぶ。ケース温度Ｔｃをサーミスタ２９が検出する。
【００１８】
スイッチング素子２５を駆動させた場合、ジャンクション温度Ｔｊが高くなる。そのジャンクション温度Ｔｊが高くなると、そこからの熱伝導、熱伝達によりケース４１を介してサーミスタ２９へと熱が伝わる。この時、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の検出温度は、比例関係にはならず、スイッチング素子２５の発熱量により、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の検出温度は、スイッチング素子２５の発熱量により、必ずしもイコールとはならず、温度差が生じている。
【００１９】
スイッチング素子２５の発熱量により、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の検出温度との間に温度差が生じて、必ずしもイコールとはならない理由は次の通りである。
図３に示すように、ジャンクション温度Ｔｊとケース温度Ｔｃの間には熱抵抗Ｒｔｈが存在する。この熱抵抗Ｒｔｈは、スイッチング素子２５の種類や定格容量によって決まっている固定値である。この熱抵抗Ｒｔｈ、ジャンクション温度Ｔｊ、ケース温度Ｔｃ、発熱量Ｗの関係は、次式で表すことができる。
Ｔｊ＝Ｔｃ＋Ｗ・Ｒｔｈ  ・・・（１）
【００２０】
前記の（１）式より、ケース温度Ｔｃが同じ値であっても発熱量Ｗが大きくなると、ジャンクション温度Ｔｊが大きくなることがわかる。よって、サーミスタ２９の検出温度の値が同一でも発熱量Ｗが変わると、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の検出温度との間に温度差が生じる。この温度差は、発熱量Ｗが高くなるに従って大きくなる。
【００２１】
ここで、一例として温度差の変化について図４を用いて説明する。
図４はスイッチング素子の発熱量とジャンクション温度およびサーミスタの検出温度の温度差との関係を示す図である。
図４に示すように、例えば、発熱量Ｗが１０Ｗと低いときには温度差も小さくなり、一方、発熱量Ｗが４０Ｗと大きくなると温度差も大きくなることがわかる。そこで、本実施の形態における制御回路２８は、入力電流検出回路２３により検出された入力電流に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定する。この制限温度は、入力電流検出回路２３により検出された入力電流が大きくなる毎に、低く設定される。つまり、制御回路２８は、サーミスタの２９の検出温度が制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の定格温度（所定温度）を超えたと判定して、スイッチング素子２５の駆動を制限する。
【００２２】
次に、スイッチング素子の保護動作について図５を参照しながら説明する。
図５は実施の形態１における入力電流とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
使用者によって、鍋１４がトッププレート２上に載置された後、電源が投入され、例えば上面操作部１０にて火力（電力）が設定されると、制御回路手段２８は、駆動信号をインバータ回路２４に出力してスイッチング素子２５を駆動し、共振回路２６に高周波電流を供給させる。この時、制御回路２８は、例えば入力電流検出回路２３により検出された入力電流に基づいて入力電力を算出し、その入力電流が上面操作部１０で設定された電力となるように、フィードバック制御を行う。
【００２３】
制御回路２８は、電力のフィードバック制御を行っているときに、入力電流検出回路２３により検出された入力電流に応じて、サーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度がその制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の温度が定格温度を超えたと判定して、例えばスイッチング素子２５の駆動を停止する。
【００２４】
例えば図５に示すように、入力電流検出回路２３により検出された入力電流が２．５Ａの場合、スイッチング素子２５の発熱量は低くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は小さくなるので、サーミスタ２９の制限温度を１１１℃と高めに設定する。また、入力電流検出回路２３により検出された入力電流が１５Ａの場合、スイッチング素子２５の発熱量は高くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は大きくなるので、サーミスタ２９の制限温度を８４℃と低めに設定する。
【００２５】
以上のように実施の形態１においては、入力電流検出回路２３により検出された入力電流に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度が制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の駆動を制限する。つまり、入力電流が大きい場合、スイッチング素子２５の発熱量が大きくなるため、サーミスタ２９の制限温度を低く設定し、入力電流が小さい場合、スイッチング素子２５の発熱量が小さくなるため、サーミスタ２９の制限温度を高く設定するようにしている。これにより、スイッチング素子２５のケース温度Ｔｃとスイッチング素子２５の定格温度とを比較する従来技術と比べ、確実にスイッチング素子２５を保護でき、スイッチング素子２５の長寿命化を図ることができる。
また、スイッチング素子２５の発熱量によりサーミスタ２９の制限温度を変えることで、サーミスタ２９の検出温度が高くなってもスイッチング素子２５のジャンクション温度Ｔｊが低い場合は、スイッチング素子２５の駆動を制限することはないので、誤判定による不具合がなく、使い勝手のよい誘導加熱調理器１００を提供できる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１では、入力電流検出回路２３により検出された入力電流に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定するようにしたが、実施の形態２は、コイル電流検出回路２７により検出されたコイル電流に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定するようにしたものである。なお、本実施の形態においては、誘導加熱調理器１００の構成要素は、実施の形態１と同様である。
【００２７】
本実施の形態における制御回路２８は、前述したように、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度がその制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の温度が定格温度を超えたと判定して、スイッチング素子２５の駆動を制限する。
【００２８】
なお、スイッチング素子２５の駆動を制限する方法として、前述したように、インバータ回路２４の出力電力が低くなるように、駆動信号の周波数およびオン・オフ時間を制御したり、あるいは駆動信号の出力を停止する方法がある。
【００２９】
次に、スイッチング素子の保護動作について図６を参照しながら説明する。
図６は実施の形態２におけるコイル電流とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
使用者によって、鍋１４がトッププレート２上に載置された後、電源が投入され、例えば上面操作部１０にて火力（電力）が設定されると、制御回路手段２８は、駆動信号をインバータ回路２４に出力してスイッチング素子２５を駆動し、共振回路２６に高周波電流を供給させる。この時、制御回路２８は、例えば入力電流検出回路２３により検出された入力電流に基づいて入力電力を算出し、その入力電流が上面操作部１０で設定された電力となるように、フィードバック制御を行う。
【００３０】
制御回路２８は、電力のフィードバック制御を行っているときに、コイル電流検出回路２７により検出されたコイル電流に応じて、サーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度がその制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の温度が定格温度を超えたと判定して、例えばスイッチング素子２５の駆動を停止する。
【００３１】
例えば図６に示すように、コイル電流検出回路２７により検出されたコイル電流が１０Ａの場合、スイッチング素子２５の発熱量は低くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は小さくなるので、サーミスタ２９の制限温度を１０５℃と高めに設定する。また、コイル電流検出回路２７により検出されたコイル電流が４０Ａの場合、スイッチング素子２５の発熱量は高くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は大きくなるので、サーミスタ２９の制限温度を９０℃と低めに設定する。
【００３２】
以上のように実施の形態２においては、コイル電流検出回路２７により検出されたコイル電流に応じて、サーミスタ２９の制限温度を設定するようにしている。つまり、コイル電流が大きい場合、スイッチング素子２５の発熱量が大きくなるため、サーミスタ２９の制限温度を低く設定し、コイル電流が小さい場合、スイッチング素子２５の発熱量が小さくなるため、サーミスタ２９の制限温度を高く設定するようにしている。これにより、スイッチング素子２５のケース温度Ｔｃとスイッチング素子２５の定格温度とを比較する従来技術と比べ、確実にスイッチング素子２５を保護でき、スイッチング素子２５の長寿命化を図ることができる。
また、スイッチング素子２５の発熱量によりサーミスタ２９の制限温度を変えることで、サーミスタ２９の検出温度が高くなってもスイッチング素子２５のジャンクション温度Ｔｊが低い場合は、スイッチング素子２５の駆動を制限することはないので、誤判定による不具合がなく、使い勝手のよい誘導加熱調理器１００を提供できる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態３は、上面操作部１０あるいは前面操作部１３の設定火力（電力）に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度が制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の駆動を制限するようにしたものである。なお、本実施の形態においては、誘導加熱調理器１００の構成要素は、実施の形態１と同様である。
【００３４】
本実施の形態における制御回路２８は、前述したように、例えば上面操作部１０に応じて、スイッチング素子２５の定格温度に対応するサーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度がその制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の温度が定格温度を超えたと判定して、スイッチング素子２５の駆動を制限する。なお、スイッチング素子２５の駆動を制限する方法については、実施の形態１と同様である。
【００３５】
次に、スイッチング素子の保護動作について図７を参照しながら説明する。
図７は実施の形態３における設定電力とサーミスタの制限温度の関係を示す図である。
使用者によって、鍋１４がトッププレート２上に載置された後、電源が投入され、例えば上面操作部１０にて火力（電力）が設定されると、制御回路手段２８は、駆動信号をインバータ回路２４に出力してスイッチング素子２５を駆動し、共振回路２６に高周波電流を供給させる。この時、制御回路２８は、例えば入力電流検出回路２３により検出された入力電流に基づいて入力電力を算出し、その入力電流が上面操作部１０で設定された電力となるように、フィードバック制御を行う。
【００３６】
制御回路２８は、電力のフィードバック制御を行っているときに、上面操作部１０により設定された電力（火力）に応じて、サーミスタ２９の制限温度を設定し、サーミスタ２９の検出温度がその制限温度を超えたときに、スイッチング素子２５の温度が定格温度を超えたと判定して、例えばスイッチング素子２５の駆動を停止する。
【００３７】
例えば図７に示すように、上面操作部１０により設定された火力が「２」の場合、つまり電力が３００Ｗの場合、スイッチング素子２５の発熱量は低くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は小さくなるので、サーミスタ２９の制限温度を１００℃と高めに設定する。また、上面操作部１０により設定された火力が「９」の場合、つまり電力が３ｋＷの場合、スイッチング素子２５の発熱量は高くなり、ジャンクション温度Ｔｊとサーミスタ２９の温度差は大きくなるので、サーミスタ２９の制限温度を８０℃と低めに設定する。
【００３８】
以上のように実施の形態３においては、上面操作部１０により設定された電力（火力）に応じて、サーミスタ２９の制限温度を設定するようにしている。つまり、設定電力が大きい場合、スイッチング素子２５の発熱量が大きくなるため、サーミスタ２９の制限温度を低く設定し、設定電力が小さい場合、スイッチング素子２５の発熱量が小さくなるため、サーミスタ２９の制限温度を高く設定するようにしている。これにより、スイッチング素子２５のケース温度Ｔｃとスイッチング素子２５の定格温度とを比較する従来技術と比べ、確実にスイッチング素子２５を保護でき、スイッチング素子２５の長寿命化を図ることができる。
また、スイッチング素子２５の発熱量によりサーミスタ２９の制限温度を変えることで、サーミスタ２９の検出温度が高くなってもスイッチング素子２５のジャンクション温度Ｔｊが低い場合は、スイッチング素子２５の駆動を制限することはないので、誤判定による不具合がなく、使い勝手のよい誘導加熱調理器１００を提供できる。
【００３９】
なお、実施の形態１〜３では、ハーフブリッジ型のインバータ回路であるが、フルブリッジ型などのインバータ回路であっても効果が得られる。また、図３はサーミスタ２９を放熱フィン３０に取り付けて説明したが、サーミスタ２９をスイッチング素子２５の表面に取り付けても同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４０】
１  本体ケース、２  トッププレート、３  枠体、４、５、６  火力表示部、７、８、９  液晶表示部、１０  上面操作部、１１  吸排気カバー、１２  グリル扉、１３  前面操作部、１４  鍋、ＨＬ、ＨＲ、ＨＣ  加熱口、２１  商用交流電源、２２  直流電源回路、２２ａ  整流ダイオードブリッジ、２２ｂ  リアクトル、２２ｃ  平滑コンデンサ、２３  入力電流検出回路、２４  インバータ回路、２５  スイッチング素子、２５ａ  上スイッチ、２５ｂ  下スイッチ、２５ｃ、２５ｄ  ダイオード、２６  共振回路、２６ａ  加熱コイル、２６ｂ  共振コンデンサ、２７  コイル電流検出回路、２８  制御回路、２９  温度センサー（サーミスタ）、 ２９ａ  リード線、３０  放熱フィン、３１  固着具、４０  ジャンクション、４１  ケース、１００  誘導加熱調理器。
【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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