(57)【要約】      （修正有）【課題】枠体に絶縁材料を用いた太陽電池パネルにおいて、設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネルおよびその施工方法を提供する。【解決手段】太陽電池パネル１０は、複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュール１０ｂと、絶縁体で形成され、前記太陽電池モジュールを固定する枠体１１とを備え、前記枠体は前記太陽電池パネルを取り付けるための複数の取付部と、導電部材を有し、前記導電部材は、前記取付部の少なくとも２つ以上を繋ぐ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールと、
絶縁体で形成され、前記太陽電池モジュールを固定する枠体とを備える太陽電池パネルであって、
前記枠体は前記太陽電池パネルを取り付けるための複数の取付部と、導電部材を有し、
前記導電部材は、前記取付部の少なくとも２つ以上を繋ぐことを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項２】
前記枠体に、前記導電部材を配置固定するために、表面または裏面に溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に係る前記太陽電池パネルの複数を前記取付部において導電性の接続部材により連結したことを特徴とする太陽電池アレイ。
【請求項４】
複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールと、
絶縁体で形成され、前記太陽電池モジュールを固定する枠体とを備える太陽電池パネルであって、
前記枠体は前記太陽電池パネルを取り付けるための複数の取付部と、導電部材を有し、
前記取付部の少なくとも２つ以上が前記導電部材によって繋がれた第1の太陽電池パネル及び前記取付部の少なくとも２つ以上が前記導電部材によって繋がれた第２の太陽電池パネルをそれぞれ配置し、
前記第１の太陽電池パネルの前記導電部材と、前記第２の太陽電池パネルの前記導電部材とを導電性の接続部材で連結させ、
前記第１の太陽電池パネルと前記第２の太陽電池パネルとを電気的に接続させることを特徴とする太陽電池パネルの設置方法。
【請求項５】
前記第１の太陽電池パネルと前記第２の太陽電池パネルとは横方向にずらして設置されていることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池パネルの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュールを備えた太陽電池パネルに関するものである。特に設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネル及び太陽電池アレイに関し、太陽電池パネルの電気的な接地方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への関心が高まりつつある中、自然エネルギーを利用した新しいエネルギー技術が大いに注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムの関心が高く、特に光電変換効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電はクリーンなエネルギーを得る手段として広く行われている。
【０００３】
一般に屋根などに太陽電池パネルを設置する場合、屋根の瓦部材上に複数の太陽電池パネルを配置する方法と、太陽電池パネルを屋根の瓦部材の代替部材として配置する方法とがある。特に太陽電池パネルを屋根の瓦部材の代替部材として配置する設置方法では、雨じまいや耐火性などにおいて屋根材と同等の能力を有するように設計されている。
【０００４】
通常、太陽電池パネルは複数の太陽光発電セルを配列してなる太陽電池モジュール本体を有し、太陽電池モジュール本体は、金属で構成された枠体に組み付ける構造がとられている。
【０００５】
ところで、電気安全性の観点から、人が太陽電池モジュールの外郭部である枠体に触れることがあった場合に、感電の危険を避けるために太陽電池モジュールの外郭部分を電気的に接地する処置がとられている。
【０００６】
このような金属で構成された枠体を有する太陽電池パネルは、屋根上に複数枚並べて設置され、その電気的導通のための金属部材を介して太陽電池パネル間を電気的に接続し、集合的に接地させることにより、各太陽電池パネル間を個別に電線を用いて接地する必要がなく、それぞれの太陽電池パネルを電気的に接地させることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平  １０−２１９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような金属の枠体を持つ太陽電池パネルは、枠体を構成する部品として、太陽電池モジュールの上下左右のそれぞれの辺を支持する個々のフレーム部材と、それらを連結するネジなど多種に分かれている。フレーム部材には太陽電池モジュールを当接するたとえば断面がコの字形の溝が設けられ、さらに上下左右のフレーム部材を連結させるための嵌合部やビス止めの穴が配されており、構造が複雑である。そのため、枠体の組み立て、設置に手間がかかる上、部品点数も多く部品自体もコスト高となる。また、金属の枠体は外観上、建物との調和がとりにくい場合もある。
【０００９】
また、枠体を絶縁体とすると、外観上、建物との調和は取りやすいが、電気的な接地がとりづらいという問題がある。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池パネルにおいて、設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネル、太陽電池アレイ及びその設置方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る太陽電池パネルは、複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールと、絶縁体で形成され、前記太陽電池モジュールを固定する枠体とを備える太陽電池パネルであって、前記枠体は前記太陽電池パネルを取り付けるための複数の取付部と、導電部材を有し、前記導電部材は、前記取付部の少なくとも２つ以上を繋ぐものである。
【００１２】
また、本発明の太陽電池パネルは、前記枠体に前記導電部材を配置固定するために、表面または裏面に溝が形成されていてもよい。
【００１３】
さらに本発明に係る太陽電池アレイは、前記太陽電池パネルの複数を前記取付部において導電性の接続部材により連結したものである。
【００１４】
本発明に係る太陽電池パネルの設置方法は、複数の太陽電池セルを接続した太陽電池モジュールと、絶縁体で形成され、前記太陽電池モジュールを固定する枠体とを備える太陽電池パネルであって、前記枠体は前記太陽電池パネルを取り付けるための複数の取付部と、導電部材を有し、前記取付部の少なくとも２つ以上が前記導電部材によって繋がれた第1の太陽電池パネル及び前記取付部の少なくとも２つ以上が前記導電部材によって繋がれた第２の太陽電池パネルをそれぞれ配置し、前記第１の太陽電池パネルの前記導電部材と、前記第２の太陽電池パネルの前記導電部材とを導電性の接続部材で連結させ、前記第１の太陽電池パネルと前記第２の太陽電池パネルとを電気的に導通させるものである。
【００１５】
さらに本発明に係る太陽電池パネルの設置方法は、前記第１の太陽電池パネルと前記第２の太陽電池パネルとは横方向にずらして設置してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の太陽電池パネルおよびその設置方法によれば、太陽電池パネルにおいて、絶縁体で形成された枠体に取付部をつなぐ導電部材を設けたことにより、低コストで製造でき、接地、施工が簡単で電気的な安全性に優れ、外観上、建物との調和のとれた太陽電池パネルの作製およびその設置が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る太陽電池パネルを示す概略斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る太陽電池パネルを示す概略断面図である。
【図３】本実施の形態1に係る太陽電池パネルを示す概略平面図である。
【図４】本実施の形態に係る太陽電池パネルを示す別の概略平面図である。
【図５】本実施の形態に係る太陽電池パネルを示す別の概略平面図である。
【図６】本実施の形態に係る太陽電池パネル施工前の概略断面図である。
【図７】本実施の形態に係る太陽電池パネル施工の際の概略平面図である。
【図８】本実施の形態１、２に係る太陽電池パネル施工後の拡大断面図である。
【図９】本実施の形態１に係る太陽電池アレイの配置例である。
【図１０】本実施の形態１に係る太陽電池アレイの別の配置例である。
【図１１】本実施の形態１に係る太陽電池パネルの別の例である。
【図１２】本実施の形態２に係る太陽電池パネルの別の例である。
【図１３】本実施の形態３に係る太陽電池パネル施工後の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００１９】
（実施の形態１）
図１及び図２は、本発明の太陽電池パネルの一実施形態を示す斜視図、及び断面図である。図１に示すように、本実施形態の太陽電池パネル１０は、複数の太陽光発電セル１０ａを配列してなる太陽電池モジュール１０ｂを有し、太陽電池モジュール１０ｂは絶縁体で構成された枠体１１に組みつけられ、枠体１１の内側に太陽電池モジュール１０ｂを支持している。枠体１１は略長方形で中央が空洞の額縁型で、内側には太陽電池モジュールを固定する溝が形成され、外側には取付部としてのビス穴３０が配され、一体的に形成されている。枠体１１は、セラミック、樹脂、コンクリート等の電気的絶縁材料が用いられ、複雑な構造ではないため、射出成型、プレス成型等で低コストで容易に成型することが可能である。
【００２０】
図２に示すように、太陽光発電モジュール１０ｂは枠体１１に対し、固定溝１１ａ、１１ｂにシリコン系等の接着剤１２ａ、１２ｂで接着され、枠体１１に固定される。
【００２１】
図３、図４、図５は、本発明の太陽電池パネルの一実施形態を示す平面図である。枠体１１は、セラミック、樹脂、コンクリートなどの絶縁材料で形成されており、成型しやすくコスト的にも有利で、外観上建物との調和が取れるというメリットがある。枠体１１には、取付部としてのビス穴３０ａ、３０ｂ、ワッシャ１３、導電部材としての金属線１４が設けられている。取付部としてのビス穴は、太陽電池モジュール１０ｂを屋根上に固定するために配置され、ビス穴３０ａ、３０ｂには、金属製のワッシャ１３が埋め込まれており、固定のためのビスと電気的な接続が取れるようになっている。ビスの穴の数、および位置は屋根に設置する状態、および強度によって適宜決定すればよい。金属線１４は各ワッシャ１３をつなぐように配されており、ワッシャ１３同士が電気的に接続されている。
【００２２】
取り付け用のビス（ボルト、釘等）は強度を保つために金属製のものを用いる。もし、何かの衝撃で枠体である絶縁体にひびが入った場合、太陽電池で発電した電気がひびを通じてビスに通電し、そのビスに人が触れた場合、感電する虞れがあるため、すべての取り付けビスを接地する必要がある。図３に示すようにワッシャ１３間は金属線１４でつながっているので、１つのワッシャ１３が接地されれば、すべてのワッシャの接地ができるため、各々のワッシャを個別に接地する必要がなくなり、接地作業が軽減され、接地に要する電線数を減らすことができる。すべての金属ワッシャ１３が金属線１４で接続されているのが望ましいが、図４、図５に示すように部分的に接続されているものでも接地に必要な電線数も少なくすみ、設置作業が軽減される。
【００２３】
また、金属線１４は枠体の中に埋め込まれていてもよいし、あらかじめ枠体１１の表面もしくは裏面に金属線１４が収まる溝を構成し、そこに配してもよい。なお、ここでは、金属製ワッシャ１３としたが、電気的に固定ビスとの接続が可能であれば、ワッシャ形状である必要はない、また低抵抗であれば金属材料である必要はない。また、今回の実施例では枠材１１にあらかじめワッシャ１３を埋め込んだ例を示したが、ワッシャ１３は金属線１４と接続できれば、ビス止め時に挿入するタイプでもよい。さらに、ここでは金属線１４として説明したが、電気的にワッシャ１３と接続可能であれば線状である必要はなく、帯状、板状であってもかまわない。また、低抵抗であれば金属材料である必要はなく、例えば、高分子材料等に導電性を持たせるためにカーボンブラックや金属粉（ニッケルやチタン等）などを含んだ材料でもかまわない。
【００２４】
次に、図６、図７、図８を参照しつつ、太陽電池パネル１０を屋根上に取り付けるための施工手順を説明する。図６は、本発明の太陽電池パネル１０施工前の概略断面図、図７は、本発明の太陽電池パネル１０施工の際の概略平面図、図８は、本発明の太陽電池パネル１０施工後の拡大断面図である。尚、図６においては、屋根上に既存のカラーベスト１５を残した状態での施工状態を示しているが、既存のカラーベスト１５を除去してから施工を行っても良い。あるいは新築住宅の屋根の野地板２１をそのまま利用しても、施工手順や施工に用いられる部材や工具等が大きく変わることはない。
【００２５】
まず、図６に示す様に屋根のカラーベスト１５もしくは野地板２１全体にルーフィング２３を敷き、その上に図７に示すように複数本の縦桟２２を屋根の傾斜方向（縦方向）に沿って配置し、各縦桟２２を適宜の間隔を開けて配列固定する。縦桟２２の固定は、ビスもしくは釘等を用いてなされる。
【００２６】
そして、各縦桟２２上に、複数本の横桟２４を該各縦桟２２と直交する方向（横方向）に沿って配置し、各横桟２４を太陽電池パネル１０の略縦幅に相当する間隔を開けて配列固定する。横桟２４は、断面形状がコの字型の上方に突出した突出部２４ａと、突出部２４ａ両側の固定部２４ｂとを有している。横桟２４の固定は、複数のビス２５を該横桟２４両側の固定部２４ｂ及び縦桟２２に貫通させて野地板２１にネジ込むことによりなされる。
【００２７】
この後、図７および図８に示す様に複数の太陽電池パネル１０を各横桟２４間に配置する。複数本の横桟２４が並設されているので、各横桟２４間のいずれのスペースも、複数の太陽電池パネル１０が隙間無く横方向一列に並べて配置される。また、前列（軒先寄りの列）の各太陽電池パネル１０と後列の各太陽電池パネル１０間で１本の横桟２４ を共有し、各列間の隙間を狭くして、スペースを有効利用し、横桟２４の設置数を減少させている。
【００２８】
図８に示す様に、前列においては、横桟２４の突出部２４ａの上面２４ｃに太陽電池パネル１０の枠体１１の突出部の裏面１１ｅが当接され、各太陽電池パネル１０が横方向一列に配置される。また、前列の太陽電池パネル１０の枠体１１の突出部の表面１１ｆの上に後列の太陽電池パネル１０の枠体１１突出部の裏面１１ｅが配置される。
【００２９】
ここで、１本の横桟２４に着目すると、前列の太陽電池パネル１０の枠体１１が横桟２４上に載せられ、後列の太陽電池パネル１０の枠体１１が前列の太陽電池パネル１０の枠体１１上に載せられているので、前列の太陽電池パネル１０と後列の太陽電池パネル１０間には枠体１１の厚みに相当する段差が生じる。これにより、各列の太陽電池パネル１０が階段状に配置される。この状態で、ビス穴３０ａ、３０ｂにビス２５が挿入され、横桟２４に太陽電池パネル１０が固定される。ビス２５は横桟２４に太陽電池パネル１０を固定すると同時に、前列と後列の太陽電池パネル１０を連結する接続部材としても機能している。枠体１１には、ビス穴にあらかじめ金属製のワッシャ１３が埋め込まれており、それぞれのワッシャ１３は金属線１４で接続され、固定のためのビス２５と電気的に接続可能なように形成されているので、各ビス２５について個々に接地する必要がなく、接地のための配線の本数も少なくて済む。また、枠体１１にはあらかじめビス穴が開いているので、前列と後列のビス穴同士を合わせて固定するだけでビス２５間が電気的に接続されるので、接地のための特別な位置決めが不要で、作業時間が大幅に軽減される。このようにして、順次前後方向に太陽電池パネルを取り付けることにより、結果的に縦方向に連結された複数の太陽電池パネルがビス２５、ワッシャ１３、金属線１４を介して電気的に接続されることとなる。
【００３０】
さらに、縦方向に太陽電池パネル１０が連結された太陽電池アレイが横方向に複数列配置される場合には、隣り合う列同士で１箇所だけ電気的に接続するだけで配置されるパネル全体が電気的に接続され、いずれか１つの太陽電池パネルの１箇所のビス２５もしくは金属線１４から接地するだけで、配置されるすべてのパネルのすべてのビス２５が接地されることとなる。
【００３１】
図９に本発明の太陽電池パネル１０を複数枚接続した太陽電池アレイの配置例を示す。上下の太陽電池パネルは、図８に示すように前列と後列のビス穴を合わせて１本のビスで固定される。本実施例の場合は、前列の太陽電池パネル１０と後列の太陽電池パネル１０は両者が接する辺を横にずらして設置されている。このようにずらして設置することで後列の隣り合う太陽電池パネル１０を跨ぐように前列の太陽電池パネル１０の金属線１４が配置された状態で太陽電池パネル１０が固定され、横方向の列の電気的接続も可能となる。前述のように縦方向に連結された太陽電池パネルについてはすでに電気的接続が取れているので、結果的にすべての太陽電池パネル１０間がビス２５、ワッシャ１３、金属線１４を通じで電気的に接続される。ここで、いずれかの太陽電池パネル１０の１箇所から電線を引き接地すれば、すべての太陽電池パネルの接地をすることができ、接地のための配線の本数も少なく、作業が大幅に軽減される。本実施例では太陽電池パネル１０を横に０．５枚分ずつずらして配置しているが、ずらす分量は特に制限はない。なお、ずらす分量に応じて、枠体１１の取付部（ビス穴）の位置と数量を適宜決定する。
【００３２】
このように本実施の形態１によれば、太陽電池パネルにおいて、設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネルおよびその設置方法が得られる。
【００３３】
（実施の形態２）
図１０に本発明の太陽電池パネル１０を複数枚接続した太陽電池アレイの別の配置例を示す。上下の太陽電池パネルは、図８に示すように前列と後列のビス穴を合わせて１本のビス２５で固定される。本実施例の場合は、太陽電池パネル１０の上下左右の各辺を完全にそろえて設置しているため、縦方向（前後方向）の導通は取れているが、横方向の太陽電池パネル１０同士は電気的に接続ができていない。このような場合は、図１１に示すように枠体１１の左右いずれかの辺近傍の一つのビス穴からワッシャ１３を通じて接続用導電部材１６を伸ばし、左右隣り合う太陽電池パネル１０のビス同士を接続用導電部材１６を用いて連結することで、横方向の接続が可能となる。その結果、すべての太陽電池パネル１０同士がビス２５、ワッシャ１３、金属線１４を通じで電気的に接続され、いずれかの太陽電池パネル１０の１箇所から電線を引き接地すれば、すべての太陽電池パネルの接地をすることができ、接地のための配線の本数も少なく、作業が大幅に軽減される。なお、必ずしもビス穴からワッシャ１３を通じて連結する必要はなく、隣り合う金属線１４同士のそれぞれ任意の１箇所を金属線等の連結部材でつなぐ方法などでもよい。あるいは、この実施の形態の場合でも既に縦方向の導通は取れているので、横方向の電気的接続は行わず、縦方向のそれぞれの列を接地する方法であってもよい。
【００３４】
このように本実施の形態２によれば、太陽電池パネルにおいて、設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネルおよびその設置方法が得られる。
【００３５】
（実施の形態３）
図１２に、金属等の導電体でできた雨水等の排水用部材１７が設けられている場合を示す。排水用部材１７、導電部材１８が設けられている以外は、図３と構成は同じである。太陽電池パネル１０の枠体１１の左右いずれかの少なくとも一辺に隣接して導電性の排水部材１７が設けられている。枠体１１に配置された金属線１４、ワッシャ１３、取り付け用ビス２５のいずれかから導電部材１８が引き出され、排水用部材１７と電気的に接続される。このように、太陽電池パネル１０間に排水用部材１７のような導電性の部材が配置されている場合には、それを介して太陽電池パネル１０間を電気的に接続すれば、導電性部材も含めて容易に接地をすることができる。
【００３６】
本実施の形態３によれば、太陽電池パネルにおいて、排水用部材１７を設けた場合でも設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた太陽電池パネルおよびその設置方法が得られる。
【００３７】
（実施の形態４）
図７、図１３を用いて、本発明の太陽電池パネルの別の一実施形態を示す。図７は、本発明の太陽電池パネル施工の際の概略平面図、図１３は本発明の太陽電池パネル施工後の拡大断面図であるが、導電性シート２６を用いている以外は図８と構成は同じである。図１３に示すように屋根のカラーベスト１５もしくは野地板２１全体に導電性シート２６、もしくは導電性の板を敷き、その上にルーフィング２３を敷き、図７に示すようにその上に複数本の縦桟２２を屋根の傾斜方向（縦方向） に沿って配置し、各縦桟２２を適宜の間隔を開けて配列固定する。縦桟２２の固定は、ビスもしくは釘等を用いてなされる。
【００３８】
そして、各縦桟２２上に、複数本の横桟２４を該各縦桟２２と直交する方向（横方向）に沿って配置し、各横桟２４を太陽電池パネル１０の略縦幅に相当する間隔を開けて配列固定する。横桟２４は、断面形状がコの字型の上方に突出した突出部２４ａと、突出部２４ａ両側の固定部２４ｂとを有している。横桟２４の固定は、複数のビス２５を該横桟２４ 両側の固定部２４ｂ、縦桟２２、ルーフィング２３、及び導電性シート２６貫通させて野地板２１ にネジ込むことによりなされる。金属製のビス２５が導電性のシート２６を貫通することにより、導電性シート２６を通じてすべてのビスが電気的に接続される。最終的に導電性シート２６に取り付けられた電線により電気的に接地されることとなる。この実施形態の場合は、実施の形態１、２のように太陽電池パネル１０の枠材１１には、ビス穴同士を連結させる金属線１４は不要である。なお、ルーフィング２３の素材によっては、導電性シート２６を兼ねることも可能である。また、今回はルーフィング２３の下に導電性シート２６を敷いたが、ルーフィング２３の上に導電性シート２６を敷いてもかまわない。
【００３９】
本実施の形態４によれば、絶縁材料を用いた太陽電池パネルにおいて、設置施工が簡単で電気的な安全性に優れた屋根材およびその施工方法が得られる。
【００４０】
なお、本説明の各実施形態において、ワッシャ１３を用いたものについて説明したが、固定が確実にできればワッシャ１３を用いなくてもよい。また、ビス以外のものを用いて固定してもよい。ビス等の接続部材の他に、取付けや固定等のために、金属製等の導電性部品を用いる場合には、その導電性部品と金属線１４とを電気的に接続するだけで容易に接地することができる。
【００４１】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも可能である。なお、枠体は、今回額縁型のものについて説明したが、モジュールの大きさに合わせてくぼみが設けられ、外径側に取付部としてのビス穴が配された突起部が形成されているものなど、これ以外の形状でもよい。
【００４２】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１０  太陽電池パネル
１１  枠体
１２  接着剤
１３  金属ワッシャ
１４  金属線
１５  カラーベスト
１６  接続用導電部材
１７  排水用部材
１８  導電部材
２１  野地板
２２  縦桟
２３  ルーフィング
２４  横桟
２５  ビス
２６  導電性シート
３０  ビス穴
【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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