(57)【要約】【課題】受電無効電力が設定値となるように、細かく連続的に制御することができる自家用発電設備の受電無効電力制御装置を提供する。【解決手段】電力系統と連系し構内負荷へ電力を供給する自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、電力系統から構内負荷への受電無効電力と自家用発電設備の発電無効電力と、目標無効電力設定部の受電無効電力設定値とから目標発電無効電力の演算を行い、受電無効電力を目標の無効電力に一致させるように自家用発電設備の無効電力を制御する発電無効電力演算部の出力信号に基づいて電圧調整装置への操作信号を出力する出力制御部とから成る発電コントローラを備えているので、目標受電無効電力値を細かく設定することにより受電無効電力を一定に制御することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系し構内負荷へ電力を供給する自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、前記電力系統からの受電無効電力を計測する受電無効電力変換器と、自家用発電設備の発電無効電力を計測する発電無効電力変換器と、目標となるべき受電無効電力を設定する目標無効電力設定部と、前記受電無効電力変換器の受電無効電力と前記発電無効電力変換器の発電無効電力と、前記目標無効電力設定部の受電無効電力設定値とから目標発電無効電力の演算を行い、受電無効電力を目標発電無効電力に一致させるように自家用発電設備の発電無効電力を制御する発電無効電力演算部と、前記発電無効電力演算部の出力信号に基づいて電圧調整装置への操作信号を出力する出力制御部とから成る発電コントローラを備えたことを特徴とする自家用発電設備の受電無効電力制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の自家用発電設備による受電無効電力制御装置において、発電無効電力演算部の出力信号があらかじめ設定している発電無効電力供給範囲を逸脱し、発電機を制御しようとする場合に、警報信号を出力する警報部を備えたことを特徴とする自家用発電設備の受電無効電力制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、需要家が複数台の自家用発電設備を有する場合、前記受電無効電力変換器の受電無効電力と前記各自家用発電設備に設けられた発電無効電力変換器の発電無効電力と前記目標無効電力設定部の受電無効電力設定値とから運転中の全自家用発電設備が出力する発電無効電力に対する目標総発電無効電力を演算する発電無効電力演算部と、前記発電無効電力演算部の目標総発電無効電力値をもとに、運転中のそれぞれの自家用発電設備に対する１台当たりの目標発電無効電力値を演算する１台当たりの総発電無効電力演算部と、それぞれの自家用発電設備について、前記各発電無効電力変換器の発電無効電力値と前記１台当たりの目標発電無効電力を比較し、自家用発電設備の無効電力を制御するための各電圧調整装置へ操作信号を出力する出力制御部とから成る発電コントローラを備えたことを特徴とする自家用発電設備の受電無効電力制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、前記発電無効電力演算部の出力信号があらかじめ設定している発電無効電力供給範囲を逸脱して発電機を制御しようとする場合に、構内に設置した力率改善用コンデンサを受電側系統に投入する操作信号を出力すると共に、出力制御部へ出力する発電無効電力演算部の出力信号を制御する指令値演算部を備えたことを特徴とする自家用発電設備の受電無効電力制御装置。
【請求項５】
電力系統と連系しない自家用発電設備から構内負荷へ電力を供給し、かつ力率改善用コンデンサを有する自家用発電設備の発電無効電力制御装置において、自家用発電設備の発電有効電力を計測する発電有効電力変換器からの発電有効電力と目標発電力率設定部の発電力率設定値とから目標発電無効電力を演算する演算部と、前記目標発電無効電力と前記発電無効電力変換器の発電無効電力との差分を演算し、その演算量に応じて力率改善用コンデンサに対する操作信号を出力する操作信号出力部を有する発電コントローラを備えたことを特徴とする自家用発電設備の発電力率制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統と連系し構内負荷へ電力を供給する自家用発電設備の受電無効電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の自家用発電設備の受電無効電力制御装置を図１１〜図１３（特許文献１参照）のブロック構成図を用いて説明する。  
従来の自家用発電設備の受電無効電力制御装置は、受電側に設けられた力率改善用コンデンサによる受電無効電力制御と自家用発電設備の発電機力率一定制御とからなっており、その構成は、図１１に示すように、受電無効電力調整装置４１０と、力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃと、発電機２００と、電圧調整装置２０６と、発電力率調整装置４２０と、発電無効電力変換器２０４と、発電有効電力変換器２０５を主たる構成機器としている。
【０００３】
自家用発電設備の受電無効電力制御は、受電無効電力調整装置４１０により力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃの開閉器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃを入り切りして受電側の受電無効電力制御が行われている。また、自家用発電設備の発電力率一定制御は、発電機２００の電圧調整を行う電圧調整装置２０６を介して発電機力率調整装置４２０により行われている。
【０００４】
上記受電無効電力調整装置４１０は、図１２に示すように、電力系統１００に需要家が設置した計器用変圧器１０１及び計器用変流器１０３からの信号により受電無効電力変換器４１４で受電無効電力に変換する。また、受電無効電力設定部４１２で設定された受電無効電力設定値と受電無効電力変換器４１４で変換された受電無効電力値からその差分を演算部４１１で演算し、力率改善用コンデンサ制御出力部４１３より力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃの開閉器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの入り切り信号を出力し、受電点の力率をある一定範囲内に保つように調整されている。
【０００５】
一方、発電力率調整装置４２０は、図１３に示すように、自家用発電設備の発電無効電力変換器２０４及び発電有効電力変換器２０５からの無効電力及び有効電力を発電力率演算部４２１に入力して、発電力率を演算し、既に目標発電力率設定部５０９で設定されている目標発電力率と前記発電力率演算部４２１で演算した発電力率との差分を求め、この差分の操作信号を出力制御部５０８から自家用発電設備２００の力率制御を行う電圧調整装置２０６に出力することにより、発電力率をある一定範囲内に保つように調整されている。なお、２０１は計器用変圧器、２０２は計器用変流器、１０２は受電遮断器、２０２は発電機遮断機、３０３は構内負荷開閉器である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の受電無効電力制御は、上記したように力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃの開閉器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの入り切りによりなされていたため、受電点の無効電力を細かく制御することができなかった。また、逆潮流ありの系統では無効電力制御は困難であった。
【０００７】
本発明の課題は、受電無効電力を細かく連続的に制御することができる自家用発電設備の受電無効電力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電力系統と連系し構内負荷へ電力を供給する自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、前記電力系統からの受電無効電力を計測する受電無効電力変換器と、自家用発電設備の発電無効電力を計測する発電無効電力変換器と、目標となるべき受電無効電力を設定する目標無効電力設定部と、前記受電無効電力変換器の受電無効電力と前記発電無効電力変換器の発電無効電力と、前記目標無効電力設定部の受電無効電力設定値とから目標発電無効電力の演算を行い、受電無効電力を目標の無効電力に一致させるように自家用発電設備の無効電力を制御する発電無効電力演算部と、前記発電無効電力演算部の出力信号に基づいて電圧調整装置への操作信号を出力する出力制御部とから成る発電コントローラを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の自家用発電設備による受電無効電力制御装置において、発電無効電力演算部の出力信号があらかじめ設定している発電無効電力供給範囲を逸脱し、発電機を制御しようとする場合に、警報信号を出力する警報部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、需要家が複数台の自家用発電設備を有する場合、前記受電無効電力変換器の受電無効電力と前記各自家用発電設備に設けられた発電無効電力変換器の発電無効電力と前記目標無効電力設定部の受電無効電力設定値とから運転中の全自家用発電設備が出力する発電無効電力に対する目標総発電無効電力を演算する発電無効電力演算部と、前記発電無効電力演算部の目標総発電無効電力値をもとに、運転中のそれぞれの自家用発電設備に対する１台当たりの目標発電無効電力値を演算する１台当たりの総発電無効電力演算部と、それぞれの自家用発電設備について、前記各発電無効電力変換器の発電無効電力値と前記１台当たりの目標発電無効電力を比較し、自家用発電設備の無効電力を制御するための各電圧調整装置へ操作信号を出力する出力制御部とから成る発電コントローラを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の自家用発電設備の受電無効電力制御装置において、前記発電無効電力演算部の出力信号があらかじめ設定している発電無効電力供給範囲を逸脱して発電機を制御しようとする場合に、構内に設置した力率改善用コンデンサを受電側系統に投入する操作信号を出力すると共に、出力制御部へ出力する発電無効電力演算部の出力信号を制御する指令値演算部を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、電力系統と連系しない自家用発電設備から構内負荷へ電力を供給し、かつ力率改善用コンデンサを有する自家用発電設備の発電無効電力制御装置において、自家用発電設備の発電有効電力を計測する発電有効電力変換器からの発電有効電力と目標発電機力率設定部の発電力率設定値とから目標発電無効電力を演算する演算部と、前記目標発電無効電力と前記発電無効電力変換器の発電無効電力との差分を演算し、その演算量に応じて力率改善用コンデンサに対する操作信号を出力する操作信号出力部を有する発電コントローラを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、商用系統に連系する自家用発電設備に設けた発電コントローラにて目標受電無効電力を細かく設定することにより受電無効電力を一定に制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。  
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である自家用発電設備の受電無効電力制御装置のブロック構成図であり、図２は図１の発電コントローラのブロック図である。なお、既に説明した図１１乃至図１３の従来の自家用発電設備の受電無効電力制御装置と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置は、電力系統１００からの受電無効電力を計測する受電無効電力変換器１０４と、自家用発電設備の発電無効電力を計測する発電無効電力変換器２０４と、目標となるべき受電無効電力を設定する目標無効電力設定部５０５と、受電無効電力変換器１０４の受電無効電力と目標無効電力設定部５０５で設定された目標無効電力との差分を演算し，受電無効電力を目標無効電力に一致させるように自家用発電設備の無効電力を制御する発電無効電力演算部５０６と，この発電無効電力演算部５０６の出力信号に基づいて電圧調整装置２０６への操作信号を出力する出力制御部５０８とを有する発電コントローラ５００とから構成されている。
【００１６】
本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置によると、電力系統１００からの受電無効電力は需要家が設置した計器用変圧器１０１及び計器用変流器１０３により計測され受電無効電力変換器１０４で変換された後、発電コントローラ５００に入力される。発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６では、受電無効電力変換器１０４の受電無効電力と目標無効電力設定部５０５で設定された目標無効電力との差分を演算し，受電無効電力を目標無効電力に一致させるように自家用発電設備の無効電力を制御する。この発電無効電力演算部５０６の出力信号に基づいて出力制御部５０８から操作信号が電圧調整装置２０６へ出力される。
【００１７】
図２に示すように、発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６では、受電無効電力と発電無効電力から総無効電力を演算し、目標受電無効電力設定部５０５にて設定した目標受電無効電力との差分を演算し、総発電無効電力を演算する。総発電無効電力と前記発電無効電力から目標発電無効電力を演算し、出力制御部５０８より自家用発電設備の無効電力を制御するための電圧調整装置２０６への操作信号を出力する。
【００１８】
本実施形態は上記のように構成されているので、商用系統に連系する自家用発電設備において、自家用発電設備に設けた発電コントローラにて目標受電無効電力を細かく設定できるので受電無効電力も細かくかつ一定に制御することが可能となる。
【００１９】
図３は本発明の第２実施形態（請求項２対応）である自家用発電設備の受電無効電力制御装置の発電コントローラ制御部のブロック図である。  
本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置によると、電力系統１００からの受電無効電力は需要家が設置した計器用変圧器１０１及び計器用変流器１０３により計測され受電無効電力変換器１０４で変換された後、発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６に入力される。
【００２０】
無効電力演算部５０６では、受電無効電力変換器１０４で変換された受電無効電力と発電無効電力変換器で変換された発電無効電力とから総無効電力を演算し、目標受電無効電力設定部５０５にて設定した目標受電無効電力との差分を求め、総発電無効電力を演算する。総発電無効電力と前記発電無効電力から目標発電無効電力を演算し、出力制御部５０８より自家用発電設備の無効電力を制御するための電圧調整装置２０６への操作信号を出力する。
【００２１】
ところで、無効電力演算部５０６で演算された目標発電無効電力は、発電有効電力変換器２０５の発電有効電力と後記する図４の自家用発電設備の可能出力曲線とから発電機出力可能範囲内であるか否かを出力可能無効電力演算部５０４にて演算され、発電機出力可能範囲を逸脱する場合には警報を出力する。
【００２２】
図４は自家用発電設備の可能出力曲線図（Ｐ−Ｑカーブ）である。これは縦軸を発電無効電力、横軸を発電有効電力としたもので、発電機の運転可能範囲を示す曲線である。発電機はこの曲線範囲内で運転する必要があり、このカーブ外に逸脱すると、発電機は不安定または損傷する場合がある。
【００２３】
本実施形態は上記のように構成されているので、構内負荷が急増した場合に、受電無効電力一定制御により発電無効電力が運転可能出力曲線を逸脱する場合に警報を発するので、その安全性も確保される。
【００２４】
図５は本発明の第３実施形態（請求項３対応）である複数台の自家発電設備による受電無効電力制御装置のブロック構成図であり、図６は図５の発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図である。なお、既に説明した図１の第１実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００２５】
図５に示すように、本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置は、電力系統１００からの受電無効電力を計測する受電無効電力変換器１０４と、自家用発電設備の発電無効電力を計測する発電無効電力変換器２０４ａ，２０４ｂと、目標となるべき受電無効電力を設定する目標無効電力設定部５０５と、受電無効電力変換器１０４の受電無効電力と目標無効電力設定部５０５で設定された目標無効電力との差分を演算し，受電無効電力を目標無効電力に一致させるように自家用発電設備の無効電力を制御する発電無効電力演算部５０６と，この発電無効電力演算部５０６の出力信号に基づいて電圧調整装置２０６ａ，２０６ｂへの操作信号を出力する出力制御部５０８とを有する発電コントローラ５００とから構成されている。
【００２６】
電力系統１００からの受電無効電力は、需要家が設置した計器用変圧器１０１及び計器用変流器１０３で計測された信号を受電無効電力変換器１０４により変換された後、発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６に入力され演算される。
【００２７】
また、電力系統に連系している複数台の自家用発電機２００ａ，２００ｂの発電無効電力は、それぞれ自家用発電機２００ａ，２００ｂに設置されている１号，２号発電無効電力変換器２０４ａ，２０４ｂにより計測され、発電コントローラ５００に入力され、その無効電力演算部５０６で演算される。
【００２８】
無効電力演算部５０６では、図６に示すように、受電無効電力と１号，２号発電無効電力変換器２０４ａ，２０４ｂで変換された発電無効電力から総無効電力を演算し、目標受電無効電力設定部５０５にて設定した目標受電無効電力との差分を演算し、総発電無効電力を演算する。総発電無効電力から運転中のそれぞれの自家用発電設備に対する発電機１台当たりの目標発電無効電力を１台当たりの総発電無効電力演算部で演算し、目標発電無効電力と前記各々発電無効電力から差分を演算し、その演算結果に基づいて出力制御部５０８より各々自家用発電設備の無効電力を制御するための電圧調整装置２０６ａ，２０６ｂへの操作信号を出力する。
【００２９】
本実施形態は上記のように構成されているので、商用系統に連系する自家用発電設備において、自家用発電設備に設けた発電コントローラにて目標受電無効電力値を設定することにより受電無効電力を一定に制御することが可能となる。
【００３０】
図７は本発明の第４実施形態（請求項４対応）の自家発電設備による受電無効電力制御装置のブロック構成図であり、図８は図７の発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図である。なお、既に説明した図１の第１実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００３１】
図７に示すように、本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置は、図１に示す電力系統１００からの受電無効電力は需要家が設置した受電無効電力変換器１０４によって変換され、発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６で演算される。
【００３２】
また、電力系統に連系している自家用発電設備の発電無効電力は自家用発電設備に設置の発電無効電力変換器２０４により変換され、発電コントローラ５００の無効電力演算部５０６に入力され演算される。
【００３３】
無効電力演算部５０６では、図８に示すように、受電無効電力と発電無効電力から総無効電力を演算し、目標受電無効電力設定部５０５にて設定した目標受電無効電力との差分を演算し、総発電無効電力を求める。総発電無効電力は前記発電無効電力と比較され、目標発電無効電力が演算される。目標発電無効電力が発電機出力可能範囲であれば、出力制御部５０８より自家用発電設備の無効電力を制御するための電圧調整装置２０６への操作信号を出力する。
【００３４】
無効電力演算部５０６で演算された目標発電無効電力は、発電有効電力変換器２０５の発電有効電力と図４の発電機可能出力曲線とから発電機出力可能範囲内であるか否かは出力可能無効電力演算部５０４にて判定され、発電機出力可能範囲を逸脱する場合は、指令値演算部５０７にて目標無効電力量の上限か下限かを判定し、上限であれば力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃに対し入り信号、下限であれば切り信号を出力する。  
なお、ここで力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃが入り切りされたにもかかわらず一定時間以上発電機出力可能範囲を逸脱している場合は警報を発する。
【００３５】
本実施形態は上記のように構成されているので、商用電力系統に連系する自家用発電設備において、自家用発電設備に設けた発電コントローラにて目標受電無効電力値を設定し、受電無効電力が目標値になるように、力率改善用コンデンサの入り切り制御並びに発電無効電力制御を同時に行い、細かな受電無効電力一定制御を行うことが可能になる。
【００３６】
図９は本発明の第５実施形態（請求項５対応）である系統と連系しない自家発電設備における受電無効電力制御装置のブロック構成図であり、図１０は図９の発電コントローラ制御部の機能を示すロック図である。なお、既に説明した図１の第１実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置と同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
【００３７】
図９に示すように、本実施形態の自家用発電設備の受電無効電力制御装置は、遮断器１０２によって電力系統１００と解列している自家用発電設備において、発電機の力率は発電無効電力変換器２０４及び発電有効電力変換器２０５によって計測し、発電コントローラ５００に入力され、無効電力演算部５０６で演算される。
【００３８】
無効電力演算部５０６では、図１０に示すように、目標発電機力率設定部５０９にて設定した目標発電機力率と発電有効電力変換器２０５で計測された発電有効電力から目標発電無効電力を演算し、発電無効電力変換器２０４によって計測された発電無効電力との差分を演算し、その演算結果に基づいて力率改善用コンデンサ３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃに対し入り切り信号を出力する。
【００３９】
本実施形態は上記のように構成されているので、商用電力系統に連系しない自家用発電設備において、自家用発電設備に設けた発電コントローラにて目標発電機力率値を設定し、力率改善用コンデンサの入り切り制御によって、発電機力率を設定された力率値に制御することが可能となる。力率を最適設定値にすることにより、発電機を高効率運転することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態の自家発電設備の受電無効電力制御装置のブロック構成図。
【図２】図１の発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図。
【図３】本発明の第２実施形態である発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図。
【図４】本発明の自家用発電設備の可能出力曲線図。
【図５】本発明の第３実施形態である複数台の自家発電設備による受電無効電力制御装置のブロック構成図。
【図６】図５の発電コントローラ制御部のブロック図。
【図７】本発明の第４実施形態の自家発電設備による受電無効電力制御装置のブロック構成図。
【図８】図７の発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図。
【図９】本発明の第５実施形態である系統と連系しない自家発電設備における受電無効電力制御装置のブロック構成図。
【図１０】図９の発電コントローラ制御部の機能を示すブロック図。
【図１１】従来の自家発電設備の受電無効電力調整装置による受電無効電力制御及び発電力率調整装置による発電機力率制御のブロック構成図。
【図１２】図１１の受電無効電力調整装置の機能を示すブロック図。
【図１３】図１１の発電力率調整装置の機能を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４１】
１００…電力系統、１０１…計器用変圧器、１０２…受電遮断器、１０３…計器用変流器、１０４…受電無効電力変換器、１０５…受電有効電力変換器、２００，２００ａ，２００ｂ…自家用発電機、２０１，２０１ａ，２０１ｂ…発電機計器用変圧器、２０２，２０２ａ，２０２ｂ…発電機遮断器、２０３，２０３ａ，２０３ｂ…発電機計器用変流器、２０４，２０４ａ，２０４ｂ…発電無効電力変換器、２０５，２０５ａ，２０５ｂ…発電有効電力変換器、２０６，２０６ａ，２０６ｂ…電圧調整装置、３０１ａ〜ｃ…開閉器、３０２ａ〜ｃ…力率改善用コンデンサ、３０３…構内負荷開閉器、４０２…発電機力率調整装置、４１０…受電無効電力調整装置、４１１…演算部、４１２…受電無効電力設定部、４１３…力率改善コンデンサ制御出力部、４１４…受電無効電力変換器、４２０…発電力率調整装置、４２１…発電力率演算部、５００…発電コントローラ、５０４…出力可能無効電力演算部、５０５…目標受電無効電力設定部、５０６…無効電力演算部、５０７…指令値演算部、５０８…出力制御部、５０９…目標発電力率設定部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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