(57)【要約】【課題】直流電源装置が逆極性で接続された場合であっても二次側回路の損傷を防止することのできる直流電源極性反転装置を提供する。【解決手段】直流電源装置１と接続され、電源供給を受け付ける入力部４１と、直流電源装置１の電源を二次側回路に供給する出力部４２と、直流電源装置１の極性を判定する極性判定回路４３と、極性判定回路４３が逆極性であると判定した場合に、極性を反転させる極性切替回路４４と、直流電源装置１からの電源供給開始後から少なくとも極性切替回路４４が極性を反転させる時間までは二次側回路への出力を停止し、当該時間超となった後に二次側回路への出力を行う出力遅延回路４５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源装置と接続され、電源供給を受け付ける入力部と、
前記直流電源装置の電源を二次側回路に供給する出力部と、
前記直流電源装置の極性を判定する極性判定回路と、
前記極性判定回路が逆極性であると判定した場合に、前記極性を反転させる極性切替回路と、
前記直流電源装置からの電源供給開始後から少なくとも前記極性切替回路が前記極性を反転させる時間までは前記二次側回路への出力を停止し、前記時間超となった後に前記二次側回路への出力を行う出力遅延回路と、
を備えることを特徴とする直流電源極性反転装置。
【請求項２】
前記出力遅延回路は、
時間を計測するタイマーと、
前記入力部と前記出力部の接続をオンオフするスイッチと、
を備え、
前記スイッチは、前記タイマーが前記時間を計測した場合に、前記入力部と前記出力部とを接続すること、
を特徴とする請求項１記載の直流電源極性反転装置。
【請求項３】
前記出力遅延回路は、前記極性切替回路より前記二次側回路側に設けられ、
前記直流電源装置の二極間に接続され、前記二極間の電圧印加を検知するリレーと、
前記リレーと直列接続された整流素子と、
前記入力部と前記出力部の接続をオンオフするスイッチと、
を備え、
前記整流素子は、前記直流電源装置が逆極性で接続された場合に電流が流れない向きで接続され、
前記スイッチは、電圧印加を検知した場合に、前記入力部と前記出力部とを接続すること、
を特徴とする請求項１記載の直流電源極性反転装置。
【請求項４】
前記極性判定回路が逆極性であると判定した場合に、外部へ警報を発する警報回路を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の直流電源極性反転装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の直流電源極性反転装置と、
前記二次側回路における異常を検知した場合に回路を遮断する遮断部と、
を備えたことを特徴とする配線用遮断器。
【請求項６】
前記直流電源極性反転装置は、前記配線用遮断器に接続される複数の二次側回路の何れよりも直流電源装置側に設けられたことを特徴とする請求項５記載の配線用遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流電源が逆極性で接続された場合にその極性を反転させる直流電源極性反転装置及び当該装置を備えた配線用遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電盤は、直流電源装置から電源供給を受けて、二次側に接続された各所の回路に電源を供給する。配電盤には、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）が設けられる。配線用遮断器は、二次側の回路に異常な過電流が検出された場合に、回路を遮断することで二次側の回路への過電流による影響を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−  ５６７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次側の回路に設けられる用品にはコントローラや補助リレーなど様々なものがあるが、正極（Ｐ）、負極（Ｎ）の極性が正しく接続されないと動作しないものも少なくない。このため、直流電源装置と配電盤とが外部ケーブルを介して接続される際、誤って直流電源装置の極性が逆に接続されると、これらの用品には極性が逆に印加されることになり、当該用品の不動作となったり、用品自体又は二次側回路が損傷したりするといった問題が生じていた。
【０００５】
上記の逆極性での接続による問題は、配電盤や配電用遮断器に限らず、直流電源装置に接続され、二次側回路へ電源供給する機器や装置であれば当てはまる問題である。
【０００６】
本発明の実施形態は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、直流電源装置が逆極性で接続された場合であっても二次側回路の損傷を防止することのできる直流電源極性反転装置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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本実施形態の直流電源極性反転装置は、直流電源装置と接続され、電源供給を受け付ける入力部と、前記直流電源装置の電源を二次側回路に供給する出力部と、前記直流電源装置の極性を判定する極性判定回路と、前記極性判定回路が逆極性であると判定した場合に、前記極性を反転させる極性切替回路と、前記直流電源装置からの電源供給開始後から少なくとも前記極性切替回路が前記極性を反転させる時間までは前記二次側回路への出力を停止し、前記時間超となった後に前記二次側回路への出力を行う出力遅延回路と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、上記直流電源極性反転装置と、前記二次側回路における異常を検知した場合に回路を遮断する遮断部と、を備えた配線用遮断器も本実施形態の一態様である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る直流電源極性反転装置の回路図である。
【図２】（ａ）は、直流電源装置が正しい極性で接続された場合の配線用遮断器の回路図である。（ｂ）は、直流電源装置が逆極性で接続された場合の配線用遮断器の回路図である。
【図３】第１の実施形態に係る直流電源極性反転装置の動作フローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る直流電源極性反転装置の回路図である。
【図５】（ａ）は、直流電源装置が正しい極性で接続された場合の配線用遮断器の回路図である。（ｂ）は、直流電源装置が逆極性で接続された場合の配線用遮断器の回路図であり、極性切替回路による切り替え前の状態を示す。（ｃ）は、直流電源装置１が逆極性で接続された場合の配線用遮断器の回路図であり、極性切替回路による切り替え後の状態を示す。
【図６】第２の実施形態に係る直流電源極性反転装置の動作フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［１．第１の実施形態］
［１−１．構成］
以下では、図１〜図３を参照しつつ、本実施形態に係る直流電源極性反転装置について説明する。図１は、本実施形態に係る直流電源極性反転装置の回路図である。直流電源極性反転装置４は、一次側が直流電源装置１に外部ケーブル２を介して接続され、二次側が二次側回路に接続される。直流電源極性反転装置４は、逆極性で接続された場合に、極性を反転させて二次側回路へ出力する。
【００１１】
直流電源極性反転装置４は、直流電源装置１と二次側回路との間に設けられていればよい。本実施形態では、直流電源極性反転装置４を配線用遮断器３に適用した例で説明する。ここでは、直流電源極性反転装置４は、配線用遮断器３に接続される複数の二次側回路の何れよりも直流電源装置１側に設けられている。
【００１２】
直流電源装置１は、正極（Ｐ）及び負極（Ｎ）の極性を有し、直流電源を供給する。配線用遮断器３は、一次側が外部ケーブル２に接続され、二次側が二次側回路に接続されている。配線用遮断器３は、二次側回路の異常を検知した場合に回路を遮断する遮断部３１と、直流電源極性反転装置４とを備える。
【００１３】
直流電源極性反転装置４は、入力部４１、出力部４２、極性判定回路４３、極性切替回路４４、出力遅延回路４５、および警報回路４６を備える。入力部４１は、外部ケーブル２を介して直流電源装置１と接続され、電源供給を受け付ける。具体的には、入力部４１は、２つの入力端子を含み構成され、一方の端子が直流電源装置１の正極と接続され、他方の端子が直流電源装置１の負極と接続される。入力部４１の二次側には、遮断部３１が接続される。
【００１４】
出力部４２は、入力部４１で受け付けた直流電源装置１の電源を二次側回路に供給する。具体的には、出力部４２は、２つの出力端子を含み構成される。出力端子の一方が正極となり、他方が負極となり、各端子の極性は直流電源装置１の接続に依らない。
【００１５】
極性判定回路４３は、二極間であって、極性切替回路４４より二次側回路側に設けられており、直流電源装置１の極性を判定する。具体的には、極性判定回路４３は、入力部４１の端子間に設けられ、リレー４３ａと、リレー４３ａと直列に接続されたダイオード４３ｂとからなる。リレー４３ａは、正極及び負極間の電圧印加を検出し、当該電圧印加を検出した場合に極性切替回路４４に回路の切替の指令を出力する。また、リレー４３ａは、二極間の電圧印加を検出した場合に、その旨の信号を警報回路４６に出力する。ダイオード４３ｂは、入力部４１の端子間に、直流電源装置１が正しく接続されている場合には電流が流れず、直流電源装置１が逆極性で接続されている場合には電流が流れる向きで接続されている。
【００１６】
極性切替回路４４は、遮断部３１と極性判定回路４３との間に設けられ、回路を開閉する複数のスイッチ４４ａ〜４４ｄで構成されている。スイッチ４４ａは、入力部４１の一方の入力端子と出力部４２の正極端子と接続される。スイッチ４４ｄは、入力部４１の他方の入力端子と出力部４２の負極端子と接続される。スイッチ４４ｂは、上記一方の入力端子と出力部４２の負極端子と接続される。スイッチ４４ｃは、上記他方の入力端子と出力部４２の正極端子と接続される。
【００１７】
極性切替回路４４は、極性判定回路４３が直流電源装置１が正しく接続されていると判定する場合は、スイッチ４４ａ、４４ｄを閉とし、スイッチ４４ｂ、４４ｃを開とする。一方、極性切替回路４４は、極性判定回路４３が直流電源装置１が逆極性で接続されていると判定する場合は、スイッチ４４ａ、４４ｄを開とし、スイッチ４４ｂ、４４ｃを閉とする。極性判定回路４３及び極性切替回路４４を補助リレーとして構成しても良い。
【００１８】
出力遅延回路４５は、直流電源装置１からの電源供給開始後から少なくとも極性切替回路４４が極性反転させる時間までは二次側回路への出力を停止する。そして、当該時間超となった後に二次側回路への出力を行う。本実施形態では、時間を計測するタイマー４５ａと、回路を開閉するスイッチ４５ｂとからなる。タイマー４５ａは、図１に示すように、遮断部３１と極性切替回路４４との間の二極間に設けられている。タイマー４５ａは、所定の時間経過後、スイッチ４５ｂに閉とする指令を出力する。所定の時間とは、直流電源装置１が接続されて電源供給可能になった状態から、極性判定回路４３が当該装置１の極性を判定し、極性切替回路４４が回路の切り替えを行うまでに要する時間である。なお、当該指令の出力は、所定の時間経過以降であれば良い。スイッチ４５ｂは、出力部４２の各極の出力端子にそれぞれ設けられており、入力部４１と出力部４２の接続をオンオフする。スイッチ４５ｂは、タイマー４５ａからの指令に基づき回路を開から閉とし、入力部４１と出力部４２とを接続する。
【００１９】
警報回路４６は、極性判定回路４３と接続され、極性判定回路４３から逆極性と判定した旨の信号を受けた場合、外部へ警報を発する。警報の態様は、音声を出力しても良いし、光源を点灯させても良く、特に限定されない。
【００２０】
［１−２．作用］
本実施形態に係る直流電源極性反転装置の作用について、図２及び図３を用いて説明する。図２（ａ）は、直流電源装置１が正しい極性で接続された場合の配線用遮断器３の回路図であり、図２（ｂ）は、直流電源装置１が逆極性で接続された場合の配線用遮断器３の回路図である。図３は、直流電源極性反転装置の動作を示すフローチャートである。なお、動作フローは一例であり、これに限定されない。
【００２１】
ここでは、遮断部３１及びスイッチ４４ａ、４４ｄは閉状態であり、スイッチ４４ｂ、４４ｃ、４５ｂは開状態であることを前提として説明する。また、直流電源装置１は接続されると電源供給開始できる状態にあるものとする。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、直流電源装置１が正しく接続されている場合、入力部４１の図２（ａ）中の上側の入力端子が正極（Ｐ）となり、下側の入力端子が負極（Ｎ）となる。当該上側の入力端子と出力部４２の正極端子とが接続され、当該下側の入力端子と出力部４２の負極端子とが接続されているため、図２（ａ）中の矢印の向きに、正極となる入力端子から正極となる出力端子へ出力され、また負極となる入力端子から負極となる出力端子へ出力される。なお、この場合、ダイオード４３ｂが負極から正極の向きに二極間に接続されているため、リレー４３ａに電流は流れない。従って、リレー４３ａに電圧が印加されないのでリレー４３ａは動作せず、そのため、極性切替回路４４も動作しない。
【００２３】
一方、図２（ｂ）に示すように、直流電源装置１が逆極性で接続されている場合、直流電源装置１の正極は、図２（ｂ）中の下側の入力端子に接続され、直流電源装置１の負極は、図２（ｂ）中の上側の入力端子に接続される（ステップＳ０１）。このとき、タイマー４５ａは、直流電源装置１が入力部４１に接続されたことを契機として時間を計測する（ステップＳ０２）。また、ダイオード４３ｂの向きに電流が流れるため、リレー４３ａに電圧が印加されることとなり、リレー４３ａが動作する（ステップＳ０３）。すなわち、リレー４３ａが電圧印加を検知すると、極性判定回路４３は逆極性であると判定し、スイッチ４４ａ、４４ｄに開にする指令を出力し、スイッチ４４ｂ、４４ｃに閉にする指令を出力する。
【００２４】
タイマー４５ａで時間を計測している間、スイッチ４４ａ〜４４ｄがリレー４３ａから各指令を受けて、スイッチ４４ａ、４４ｄが開状態になり、スイッチ４４ｂ、４４ｃが閉状態になると、入力された極性が反転して回路が切り替わり、出力部４２を介して二次側回路へ正しい極性で出力できる状態となる（ステップＳ０４）。このとき、スイッチ４５ｂは開状態であるので、二次側回路への出力はなされない。
【００２５】
そして、タイマー４５ａが、スイッチ４４ａ〜４４ｄによって極性を反転させる動作が完了する時間を計測すると、タイマー４５ａがスイッチ４５ｂに閉にする指令を出力し、スイッチ４５ｂが当該指令を受けて閉状態にすることで（ステップＳ０５）、図２（ｂ）中の上側の負極の入力端子が出力部４２の負極端子に接続され、図２（ｂ）中の下側の正極の入力端子が出力部４２の正極端子に接続される。これにより、出力部４２を介して二次側回路へ正しい極性で出力される（ステップＳ０６）。
【００２６】
［１−３．効果］
（１）本実施形態の直流電源極性反転装置４は、直流電源装置１と接続され、電源供給を受け付ける入力部４１と、直流電源装置１の電源を二次側回路に供給する出力部４２と、直流電源装置１の極性を判定する極性判定回路４３と、極性判定回路４３が逆極性であると判定した場合に、極性を反転させる極性切替回路４４と、直流電源装置１からの電源供給開始後から少なくとも極性切替回路４４が極性を反転させる時間までは二次側回路への出力を停止し、当該時間超となった後に二次側回路への出力を行う出力遅延回路４５と、を備えるようにした。
【００２７】
これにより、直流電源装置１と極性を逆にして接続された場合であっても、二次側の機器や回路の損傷を防止することができる。また、直流電源装置１の逆極性での接続による当該回路の用品の不動作や、当該用品自体又は二次側回路が損傷する問題は、各用品に対してダイオードや整流回路を設けることで対処することも可能であるが、二次側回路に設けられる用品が非常に多い場合には、多大なコストや実装スペースを要する。これに対し、本実施形態によれば、逆極性で接続された場合、自動的に極性が反転されるため、用品毎にダイオードや整流回路を設ける必要がなく、多大なコストや実装スペースを要することがない。
【００２８】
（２）本実施形態の出力遅延回路４５は、時間を計測するタイマー４５ａと、入力部４１と出力部４２の接続をオンオフするスイッチ４５ｂと、を備え、スイッチ４５ｂは、タイマー４５ａが直流電源装置１が接続され電源供給可能となった時から極性切替回路４４が極性を反転させるまでの時間を計測した場合に、入力部４１と出力部４２とを接続するようにした。
【００２９】
これにより、極性切替回路４４が動作完了するまでの間、二次側回路への出力を遅延させることができるので、直流電源装置１と極性を逆にして接続された場合であっても、シンプルな構成で、逆極性のまま二次側回路に電源供給されるのを防止することができる。
【００３０】
（３）極性判定回路４４が逆極性であると判定した場合に、外部へ警報を発する警報回路４６を備えるようにした。これにより、直流電源が逆極性で接続された場合であっても、正しい極性で接続する機会を得ることができる。その結果、極性判定回路４３や極性切替回路４４への負担を軽減することができる。
【００３１】
（４）本実施形態の配線用遮断器３は、当該配線用遮断器３に接続される複数の二次側回路の何れよりも直流電源装置１側に直流電源極性反転装置４を設けるようにした。これにより、配線用遮断器３の二次側回路又は当該回路の用品毎に整流回路やダイオードを設ける必要がなくなる。逆極性では動作しない又は損傷する用品が非常に多い場合、多大なコストや実施スペースを削減することができる。
【００３２】
［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態は、図４〜図６を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態の基本構成と同じである。以下では、第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３３】
図４は、第２の実施形態に係る直流電源極性反転装置４の回路図である。本実施形態では、出力遅延回路４５の構成が異なる。本実施形態の出力遅延回路４５は、リレー４５ｃ、ダイオード４５ｄ、及びスイッチ４５ｂからなる。リレー４５ｃは、極性判定回路４３と出力部４２との間であって二極間に設けられている。リレー４５ｃは、二極間の電圧を検知した場合に動作する。すなわち、リレー４５ｃは、二極間の電圧を検知した場合に、スイッチ４５ｂに回路を閉とする指令を出力する。ダイオード４５ｄは、二極間にダイオード４３ｂと逆向きにリレー４５ｃと直列に接続されている。スイッチ４５ｂは、リレー４５ｃからの指令に基づき回路を開から閉とし、入力部４１と出力部４２とを接続する。
【００３４】
［２−２．作用］
本実施形態の直流電源極性反転装置４の作用について、図５及び図６を用いて説明する。図５（ａ）は、直流電源装置１が正しい極性で接続された場合の配線用遮断器３の回路図であり、図５（ｂ）は、直流電源装置１が逆極性で接続された場合の配線用遮断器３の回路図であり、極性切替回路４４による切り替え前の状態を示す。図５（ｃ）は、直流電源装置１が逆極性で接続された場合の配線用遮断器３の回路図であり、極性切替回路４４による切り替え後の状態を示す。図６は、直流電源極性反転装置の動作を示すフローチャートである。なお、動作フローは一例であり、これに限定されない。
【００３５】
ここで、遮断部３１及びスイッチ４４ａ、４４ｄは閉状態であり、スイッチ４４ｂ、４４ｃ、４５ｂは開状態であることを前提として説明する。また、直流電源装置１は接続されると電源供給開始できる状態にあるものとする。直流電源装置１が正しく接続されている場合は、第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
【００３６】
図５（ｂ）に示すように、直流電源装置１が逆極性で接続されている場合、直流電源装置１の正極は、図５（ｂ）中の下側の入力端子に接続され、直流電源装置１の負極は、図５（ｂ）中の上側の入力端子に接続される（ステップＳ１１）。そのため、図５（ｂ）中の下側の入力端子が正極となり、図５（ｂ）中の上側の入力端子が負極となる。
【００３７】
このとき、直流電源装置１が逆極性で接続されているため、ダイオード４５ｄには電流は流れず、リレー４５ｃは動作しない。
【００３８】
一方、直流電源装置１が接続されることで、正極の入力端子からスイッチ４４ｄ、ダイオード４３ｂを介してリレー４３ａに電流が流れ、リレー４３ａに電圧が印加されることとなり、リレー４３ａが動作する（ステップＳ１２）。すなわち、リレー４３ａが電圧印加を検知すると、極性判定回路４３は逆極性であると判定し、スイッチ４４ａ、４４ｄに開にする指令を出力し、スイッチ４４ｂ、４４ｃに閉にする指令を出力する。
【００３９】
その後、図５（ｃ）に示すように、スイッチ４４ａ〜４４ｄがリレー４３ａから各指令を受けて、スイッチ４４ａ、４４ｄが開状態になり、スイッチ４４ｂ、４４ｃが閉状態になると、入力された極性が反転して回路が切り替わる（ステップＳ１３）。そうすると、リレー４３ａに電圧印加される極性が反転するとともに、リレー４５ｃに電圧印加される極性も反転する。これにより、リレー４５ｃが動作する（ステップＳ１４）。すなわち、リレー４５ｃにより電圧検知され、リレー４５ｃからスイッチ４５ｂに回路を閉にする指令を出力する。
【００４０】
スイッチ４５ｂがリレー４５ｃから指令を受けて、回路を閉状態にすると（ステップＳ１５）、正極の入力端子が正極の出力端子に接続され、負極の入力端子が負極の出力端子に接続される。これにより、正しい極性で二次側回路へ出力される（ステップＳ１６）。
【００４１】
［２−３．効果］
本実施形態の出力遅延回路４５は、極性切替回路４４より二次側回路側に設けるようにした。また、出力遅延回路４５は、直流電源装置１の二極間に接続され、当該二極間の電圧印加を検知するリレー４５ｃと、リレー４５ｃと直列接続されたダイオード４５ｄと、入力部４１と出力部４２との接続をオンオフするスイッチ４５ｂと、を備え、ダイオード４５ｄは、直流電源装置１が逆極性で接続された場合に電流が流れない向きで接続され、スイッチ４５ｂは、電圧印加を検知した場合に、入力部４１と出力部４２とを接続するようにした。
【００４２】
本実施形態によれば、出力遅延回路４５が極性切替回路４４より二次側回路側に設けられ、直流電源装置１が逆極性で接続された場合に電流が流れない向きでダイオード４３ｂが接続されているので、極性切替回路４４より回路が切り替えられるまでリレー４５ｃが動作しない。そのため、直流電源装置１が逆極性で接続されても、回路が切り替えられるまで二次側回路に出力されることはない。従って、逆極性のまま二次側に出力されることによる二次側回路の用品等の破損を防止することができる。
【００４３】
また、リレー４５ｃは極性切替回路４４による回路切り替え後、極性が反転するため、二極間の電圧を検知する。これにより、スイッチ４５ｂが回路を閉とするため、正しい極性で二次側回路に出力することができる。なお、タイマー４５ａを用いた方式の第１の実施形態では、用品数を少なくして構成できる利点があるが、タイマーが常時励磁になり、常時励磁で使用できるタイマーを用いる必要がある。一方、リレー４５ｃとダイオード４３ｂを用いた方式の本実施形態によれば、タイマーを用いない構成であるので、そのような心配をする必要がない。
【００４４】
［３．その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００４５】
第１及び第２の実施形態では、直流電源極性反転装置４は、配電用遮断器３の内部に設けたが、配電用遮断器３の外部に設けるようにしても良い。直流電源装置１が電源供給を受けて駆動する機器、装置、回路に対して直流電源極性反転装置４を適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…直流電源装置
２…外部ケーブル
３…配線用遮断器
４…直流電源極性反転装置
４１…入力部
４２…出力部
４３…極性判定回路
４３ａ…リレー
４３ｂ…ダイオード
４４…極性切替回路
４４ａ〜４４ｄ…スイッチ
４５…出力遅延回路
４５ａ…タイマー
４５ｂ…スイッチ
４５ｃ…リレー
４５ｄ…ダイオード
４６…警報回路
【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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