(57)【要約】      （修正有）【課題】従来よりも各相に流れる電流の最大値を低下させることができる接続切替装置を提供する。【解決手段】単相３線式の系統１０から供給される電力、または単相２線式の電源装置１１から供給される電力を重要負荷１３に供給する電力供給システムにおいて、系統、電源装置および重要負荷の接続状態を切り替える接続切替装置１Ａは、系統の非中性相のうちの一方（Ｕ相）と系統の中性相（Ｎ相）とに重要負荷が接続され、かつ非中性相のうちの他方（Ｗ相）と中性相とに電源装置が接続された第１の状態と、非中性相のうちの一方と中性相とに重要負荷が接続され、かつ非中性相のうちの一方と中性相とに電源装置が接続された第２の状態とを作り出すことができる複数のスイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相３線式の系統から供給される電力、または単相２線式の電源装置から供給される電力を重要負荷に供給する電力供給システムにおいて、前記系統、前記電源装置および前記重要負荷の接続状態を切り替える接続切替装置であって、
（１）前記系統の非中性相のうちの一方と前記系統の中性相とに前記重要負荷が接続され、かつ前記非中性相のうちの他方と前記中性相とに前記電源装置が接続された第１の状態と、（２）前記非中性相のうちの一方と前記中性相とに前記重要負荷が接続され、かつ前記非中性相のうちの一方と前記中性相とに前記電源装置が接続された第２の状態とを作り出すことができる複数のスイッチを備えたことを特徴とする接続切替装置。
【請求項２】
前記複数のスイッチが、（３）前記電源装置と前記重要負荷とが接続され、かつ前記電源装置および前記重要負荷が前記系統から切り離された第３の状態をさらに作り出すことができることを特徴とする請求項１に記載の接続切替装置。
【請求項３】
前記複数のスイッチが、
一端が前記非中性相のうちの一方に接続され、他端が前記重要負荷の第１端子に接続される第１スイッチと、
一端が前記中性相に接続され、他端が前記重要負荷の第２端子および前記電源装置の第２端子に接続される第２スイッチと、
一端が前記非中性相のうちの他方に接続され、他端が前記電源装置の第１端子に接続される第３スイッチと、
一端が前記重要負荷の第１端子に接続され、他端が前記電源装置の第１端子に接続される第４スイッチと
を含み、
前記第１、第２、第３および第４スイッチの開閉を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、（１）前記電源装置に電力を供給させるときに、前記第１、第２および第３スイッチを閉じるとともに前記第４スイッチを開けて前記第１の状態を作り出し、（２）前記電源装置から電力を出力させるときに、前記第１、第２および第４スイッチを閉じるとともに前記第３スイッチを開けて前記第２の状態を作り出す
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接続切替装置。
【請求項４】
前記複数のスイッチが、
一端が前記非中性相のうちの一方に接続され、他端が前記電源装置の第１端子に接続される第１スイッチと、
一端が前記非中性相のうちの他方に接続され、他端が前記電源装置の第１端子に接続される第２スイッチと、
一端が前記中性相に接続され、他端が前記電源装置の第２端子に接続される第３スイッチと、
一端が前記重要負荷の第１端子に接続され、他端が前記電源装置の第１端子に接続される第４スイッチと、
一端が前記重要負荷の第２端子に接続され、他端が前記電源装置の第２端子に接続される第５スイッチと、
一端が前記非中性相のうちの一方に接続され、他端が前記重要負荷の第１端子に接続される第６スイッチと、
一端が前記中性相に接続され、他端が前記重要負荷の第２端子に接続される第７スイッチと
を含み、
前記第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７スイッチの開閉を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部は、（１）前記電源装置に電力を供給させるときに、前記第２、第３、第６および第７スイッチを閉じるとともに前記第１、第４および第５スイッチを開けて前記第１の状態を作り出し、（２）前記電源装置から電力を出力させるときに、前記第１、第３、第６および第７スイッチを閉じるとともに前記第２、第４および第５スイッチを開けて前記第２の状態を作り出す
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接続切替装置。
【請求項５】
前記電源装置は、蓄電池を有し、
前記制御部が前記第１の状態を作り出すと前記蓄電池が充電され、前記制御部が前記第２の状態を作り出すと前記蓄電池が放電する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の接続切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相３線式の系統から供給される電力、または単相２線式の電源装置から供給される電力を重要負荷に供給する電力供給システムにおいて、系統、電源装置および重要負荷の接続状態を切り替える接続切替装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に従来の電力供給システムを示す。同図に示すように、従来の電力供給システムは、単相３線式の商用電力系統１０から供給される電力、またはＶ２Ｈ（Vehicle to Home）システム等の自立出力可能な単相２線式の電源装置１１から供給される電力を重要負荷１３に供給することができるように構成されている。また、電源装置１１および重要負荷１３は、通常、商用電力系統１０の非中性相（Ｕ相，Ｗ相）のうちの一方（図９ではＵ相）と中性相（Ｎ相）とに接続されている。なお、商用電力系統１０は、一般負荷１２にも電力を供給する。
【０００３】
従来の電力供給システムは、商用電力系統１０から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに電源装置１１（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池）を充電する充電状態（同図（Ａ）参照）と、商用電力系統１０から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに電源装置１１から供給される電力（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池の放電電力）を商用電力系統１０に回生させる放電状態（同図（Ｂ）参照）と、商用電力系統１０から供給される電力ではなく電源装置１１から供給される電力で重要負荷１３を駆動する自立出力状態（同図（Ｃ）参照）とをとることができる。そして、図９の各図から明らかなように、商用電力系統１０の各相に流れる電流は、充電状態において最大（＝電源装置１１の充電電流ＩＣ＋重要負荷１３の消費電流ＩＬ）となる。このため、従来の電力供給システムは、この最大電流を許容することができるように各部が設計されなければならないが、このような設計は、多くの場合、製造コストの増大とシステムの大型化を招く。
【０００４】
これを防ぐための手法として、例えば、特許文献１に記載の発明を上記の電力供給システムに適用し、電源装置１１および重要負荷１３の一方をＵ相−Ｎ相間に接続したまま他方をＷ相−Ｎ相間に接続することが考えられる。この手法をとれば、充電状態における各相の電流が低減される。しかしながら、この手法をとると、放電状態における各相の電流が従来よりも増えて設計上のボトルネックになるといった問題や、自立出力状態において電源装置１１から重要負荷１３に電力を供給することができなくなるといった問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９５７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、系統、電源装置および重要負荷の接続状態を切り替えることによって、従来よりも各相に流れる電流の最大値を低下させることができる接続切替装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る接続切替装置は、単相３線式の系統から供給される電力、または単相２線式の電源装置から供給される電力を重要負荷に供給する電力供給システムにおいて、系統、電源装置および重要負荷の接続状態を切り替える接続切替装置であって、（１）系統の非中性相のうちの一方と系統の中性相とに重要負荷が接続され、かつ非中性相のうちの他方と中性相とに電源装置が接続された第１の状態と、（２）非中性相のうちの一方と中性相とに重要負荷が接続され、かつ非中性相のうちの一方と中性相とに電源装置が接続された第２の状態とを作り出すことができる複数のスイッチを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成では、電源装置に電力を供給するときに、複数のスイッチによって第１の状態を作り出すことにより、中性相において電源装置への供給電流と重要負荷の消費電流とが相殺される。また、この構成では、電源装置から電力を出力させるときに、複数のスイッチによって第２の状態を作り出すことにより、非中性相のうちの一方と中性相とにおいて電源装置からの出力電流と重要負荷の消費電流とが相殺される。したがって、この構成によれば、従来よりも各相に流れる電流の最大値を低下させることができる。
【０００９】
上記接続切替装置は、複数のスイッチが、（３）電源装置と重要負荷とが接続され、かつ電源装置および重要負荷が系統から切り離された第３の状態をさらに作り出すことができることが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、停電等により系統の電力を利用することができないときに、複数のスイッチによって第３の状態を作り出すことにより、電源装置の電力を重要負荷に供給し、重要負荷を駆動させ続けることができる。
【００１１】
上記接続切替装置は、第１の状態および第２の状態を作り出すために、例えば、以下の２つの構成をとることができるが、これらは単なる一例である。
［構成１］
複数のスイッチが、一端が非中性相のうちの一方に接続され、他端が重要負荷の第１端子に接続される第１スイッチと、一端が中性相に接続され、他端が重要負荷の第２端子および電源装置の第２端子に接続される第２スイッチと、一端が非中性相のうちの他方に接続され、他端が電源装置の第１端子に接続される第３スイッチと、一端が重要負荷の第１端子に接続され、他端が電源装置の第１端子に接続される第４スイッチとを含み、
第１、第２、第３および第４スイッチの開閉を制御する制御部をさらに備え、
制御部が、（１）電源装置に電力を供給させるときに、第１、第２および第３スイッチを閉じるとともに第４スイッチを開けて第１の状態を作り出し、（２）電源装置から電力を出力させるときに、第１、第２および第４スイッチを閉じるとともに第３スイッチを開けて第２の状態を作り出す、との構成。
［構成２］
複数のスイッチが、一端が非中性相のうちの一方に接続され、他端が電源装置の第１端子に接続される第１スイッチと、一端が非中性相のうちの他方に接続され、他端が電源装置の第１端子に接続される第２スイッチと、一端が中性相に接続され、他端が電源装置の第２端子に接続される第３スイッチと、一端が重要負荷の第１端子に接続され、他端が電源装置の第１端子に接続される第４スイッチと、一端が重要負荷の第２端子に接続され、他端が電源装置の第２端子に接続される第５スイッチと、一端が非中性相のうちの一方に接続され、他端が重要負荷の第１端子に接続される第６スイッチと、一端が中性相に接続され、他端が重要負荷の第２端子に接続される第７スイッチとを含み、
第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７スイッチの開閉を制御する制御部をさらに備え、
制御部が、（１）電源装置に電力を供給させるときに、第２、第３、第６および第７スイッチを閉じるとともに第１、第４および第５スイッチを開けて第１の状態を作り出し、（２）電源装置から電力を出力させるときに、第１、第３、第６および第７スイッチを閉じるとともに第２、第４および第５スイッチを開けて第２の状態を作り出す、との構成。
【００１２】
なお、電源装置が蓄電池を有する場合は、制御部が第１の状態を作り出すと蓄電池が充電され、制御部が第２の状態を作り出すと蓄電池が放電する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来よりも各相に流れる電流の最大値を低下させることができる接続切替装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例に係る接続切替装置を含む電力供給システムを示す図である。
【図２】図１に示す接続切替装置の充電状態における電流経路を示す図である。
【図３】図１に示す接続切替装置の放電状態における電流経路を示す図である。
【図４】図１に示す接続切替装置の自立出力状態における電流経路を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る接続切替装置を含む電力供給システムを示す図である。
【図６】図５に示す接続切替装置の充電状態における電流経路を示す図である。
【図７】図５に示す接続切替装置の放電状態における電流経路を示す図である。
【図８】図５に示す接続切替装置の自立出力状態における電流経路を示す図である。
【図９】従来の電力供給システムの、（Ａ）充電状態、（Ｂ）放電状態、および（Ｃ）自立出力状態における電流経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る接続切替装置の第１実施例および第２実施例について説明する。
【００１６】
［第１実施例］
図１に、本発明の第１実施例に係る接続切替装置１Ａを示す。本実施例に係る接続切替装置１Ａは、単相３線式の商用電力系統１０から供給される電力、またはＶ２Ｈシステム等の自立出力可能な単相２線式の電源装置１１から供給される電力を重要負荷１３に供給する電力供給システムにおいて、商用電力系統１０、電源装置１１および重要負荷１３の接続状態を切り替えるためのものである。なお、商用電力系統１０は、一般負荷１２にも電力を供給する。
【００１７】
接続切替装置１Ａは、第１〜第５スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５と、これらの開閉を制御する制御部２Ａと、外部との接続のための第１〜第８端子Ｔ１〜Ｔ８とを備えている。なお、第１〜第８端子Ｔ１〜Ｔ８は、接続切替装置１Ａと外部との境界を示しているに過ぎず、端子台やコネクタ等の部品が存在していることを必ずしも示していない点に注意されたい。
【００１８】
第１スイッチＳＷ１１は、一端が第１端子Ｔ１に接続され、他端が第６端子Ｔ６に接続されている。第２スイッチＳＷ１２は、一端が第２端子Ｔ２に接続され、他端が第７端子Ｔ７および第５端子Ｔ５に接続されている。第３スイッチＳＷ１３は、一端が第３端子Ｔ３に接続され、他端が第４端子Ｔ４に接続されている。第４スイッチＳＷ１４は、一端が第６端子Ｔ６に接続され、他端が第４端子Ｔ４に接続されている。また、第５スイッチＳＷ１５は、一端が第５端子Ｔ５および第７端子Ｔ７に接続され、他端が第８端子Ｔ８に接続されている。
【００１９】
第１端子Ｔ１は、使用時に非中性相のうちの一方の相であるＵ相に接続され、第２端子Ｔ２は、使用時に中性相であるＮ相に接続され、第３端子Ｔ３は、使用時に非中性相のうちの他方の相であるＷ相に接続される。第４端子Ｔ４は、使用時に電源装置１１の第１端子に接続され、第５端子Ｔ５は、使用時に電源装置１１の第２端子に接続される。第６端子Ｔ６は、使用時に重要負荷１３の第１端子に接続され、第７端子Ｔ７は、使用時に重要負荷１３の第２端子に接続される。また、第８端子Ｔ８は、使用時に接地される。なお、第１端子Ｔ１は、Ｗ相に接続されてもよい。この場合は、第３端子Ｔ３をＵ相に接続する必要がある。
【００２０】
制御部２Ａは、第１〜第５スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の開閉を制御することにより、３つの状態、すなわち、本発明の「第１の状態」に相当する充電状態と、本発明の「第２の状態」に相当する放電状態と、本発明の「第３の状態」に相当する自立出力状態とを作り出すことができる。各状態における第１〜第５スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１５の開閉状態を表１に示す。
【表１】
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【００２１】
表１および図２に示すように、制御部２Ａは、充電状態において、第１〜第３スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を閉じるとともに第４，第５スイッチＳＷ１４，ＳＷ１５を開ける。これにより、商用電力系統１０から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに電源装置１１（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池）を充電することができる。このとき、Ｕ相には重要負荷１３の消費電流ＩＬが流れ、Ｗ相には電源装置１１の充電電流ＩＣが流れ、Ｎ相には充電電流ＩＣと消費電流ＩＬの差電流が流れる。つまり、どの相にも、充電電流ＩＣと消費電流ＩＬの和電流は流れない。
【００２２】
表１および図３に示すように、制御部２Ａは、放電状態において、第１，第２，第４スイッチＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ１４を閉じるとともに第３，第５スイッチＳＷ１３，ＳＷ１５を開ける。これにより、商用電力系統１０および電源装置１１から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに、電源装置１１から供給される電力（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池の放電電力）を商用電力系統１０に回生させることができる。このとき、Ｕ相およびＮ相には、放電電流ＩＤＣと消費電流ＩＬの差電流が流れる。つまり、どの相にも、放電電流ＩＤＣと消費電流ＩＬの和電流は流れない。
【００２３】
表１および図４に示すように、制御部２Ａは、自立出力状態において、第１〜第３スイッチＳＷ１１〜ＳＷ１３を開けるとともに第４，第５スイッチＳＷ１４，ＳＷ１５を閉じる。これにより、電源装置１１および重要負荷１３を商用電力系統１０から切り離し、商用電力系統１０から供給される電力ではなく電源装置１１から供給される電力で重要負荷１３を駆動することができる。このとき、接続切替装置１Ａ内では、消費電流ＩＬが流れるのみである。
【００２４】
［第２実施例］
図５に、本発明の第２実施例に係る接続切替装置１Ｂを示す。本実施例に係る接続切替装置１Ｂは、第１実施例と同様、商用電力系統１０から供給される電力、または電源装置１１から供給される電力を重要負荷１３に供給する電力供給システムにおいて、商用電力系統１０、電源装置１１および重要負荷１３の接続状態を切り替えるためのものである。なお、商用電力系統１０は、一般負荷１２にも電力を供給する。
【００２５】
接続切替装置１Ｂは、第１〜第８スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８と、これらの開閉を制御する制御部２Ｂと、外部との接続のための第１〜第８端子Ｔ１〜Ｔ８とを備えている。なお、第１〜第８端子Ｔ１〜Ｔ８は、第１実施例と同様、接続切替装置１Ｂと外部との境界を示しているに過ぎない。
【００２６】
第１スイッチＳＷ２１は、一端が第１端子Ｔ１に接続され、他端が第４端子Ｔ４に接続されている。第２スイッチＳＷ２２は、一端が第３端子Ｔ３に接続され、他端が第４端子Ｔ４に接続されている。第３スイッチＳＷ２３は、一端が第２端子Ｔ２に接続され、他端が第５端子Ｔ５に接続されている。第４スイッチＳＷ２４は、一端が第６端子Ｔ６に接続され、他端が第４端子Ｔ４に接続されている。第５スイッチＳＷ２５は、一端が第７端子Ｔ７に接続され、他端が第５端子Ｔ５に接続されている。第６スイッチＳＷ２６は、一端が第１端子Ｔ１に接続され、他端が第６端子Ｔ６に接続されている。第７スイッチＳＷ２７は、一端が第２端子Ｔ２に接続され、他端が第７端子Ｔ７に接続されている。また、第８スイッチＳＷ２８は、一端が第７端子Ｔ７に接続され、他端が第８端子Ｔ８に接続されている。
【００２７】
第１端子Ｔ１は、使用時に非中性相のうちの一方の相であるＵ相に接続され、第２端子Ｔ２は、使用時に中性相であるＮ相に接続され、第３端子Ｔ３は、使用時に非中性相のうちの他方の相であるＷ相に接続される。第４端子Ｔ４は、使用時に電源装置１１の第１端子に接続され、第５端子Ｔ５は、使用時に電源装置１１の第２端子に接続される。第６端子Ｔ６は、使用時に重要負荷１３の第１端子に接続され、第７端子Ｔ７は、使用時に重要負荷１３の第２端子に接続される。また、第８端子Ｔ８は、使用時に接地される。なお、第１端子Ｔ１は、Ｗ相に接続されてもよい。この場合は、第３端子Ｔ３をＵ相に接続する必要がある。
【００２８】
制御部２Ｂは、第１〜第８スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８の開閉を制御することにより、３つの状態、すなわち、本発明の「第１の状態」に相当する充電状態と、本発明の「第２の状態」に相当する放電状態と、本発明の「第３の状態」に相当する自立出力状態とを作り出すことができる。各状態における第１〜第８スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２８の開閉状態を表２に示す。
【表２】
2019110631.tif 000004
【００２９】
表２および図６に示すように、制御部２Ｂは、充電状態において、第２，第３，第６，第７スイッチＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ２６，ＳＷ２７を閉じるとともに第１，第４，第５，第８スイッチＳＷ２１，ＳＷ２４，ＳＷ２５，ＳＷ２８を開ける。これにより、商用電力系統１０から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに電源装置１１（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池）を充電することができる。このとき、Ｕ相には重要負荷１３の消費電流ＩＬが流れ、Ｗ相には電源装置１１の充電電流ＩＣが流れ、Ｎ相には充電電流ＩＣと消費電流ＩＬの差電流が流れる。つまり、どの相にも、充電電流ＩＣと消費電流ＩＬの和電流は流れない。
【００３０】
表２および図７に示すように、制御部２Ｂは、放電状態において、第１，第３，第６，第７スイッチＳＷ２１，ＳＷ２３，ＳＷ２６，ＳＷ２７を閉じるとともに第２，第４，第５，第８スイッチＳＷ２２，ＳＷ２４，ＳＷ２５，ＳＷ２８を開ける。これにより、商用電力系統１０および電源装置１１から供給される電力で重要負荷１３を駆動するとともに、電源装置１１から供給される電力（厳密には、電源装置１１が有する蓄電池の放電電力）を商用電力系統１０に回生させることができる。このとき、Ｕ相およびＮ相には、放電電流ＩＤＣと消費電流ＩＬの差電流が流れる。つまり、どの相にも、放電電流ＩＤＣと消費電流ＩＬの和電流は流れない。
【００３１】
表２および図８に示すように、制御部２Ｂは、自立出力状態において、第４，第５，第８スイッチＳＷ２４，ＳＷ２５，ＳＷ２８を閉じるとともに第１〜第３，第６，第７スイッチＳＷ２１〜ＳＷ２３，ＳＷ２６，ＳＷ２７を開ける。これにより、電源装置１１および重要負荷１３を商用電力系統１０から切り離し、商用電力系統１０から供給される電力ではなく電源装置１１から供給される電力で重要負荷１３を駆動することができる。このとき、接続切替装置１Ｂ内では、消費電流ＩＬが流れるのみである。
【００３２】
このように、本発明の第１実施例に係る接続切替装置１Ａおよび第２実施例に係る接続切替装置１Ｂでは、重要負荷１３の消費電流ＩＬと、電源装置１１の充電電流ＩＣまたは放電電流ＩＤＣとの和電流が各相に流れることはない。したがって、接続切替装置１Ａ，１Ｂによれば、従来よりも各相に流れる電流の最大値を低下させることができる。
【００３３】
なお、本発明に係る接続切替装置は、第１実施例および第２実施例に限定されない。
【００３４】
例えば、第１実施例における第３スイッチＳＷ１３および第４スイッチＳＷ１４は、第４端子Ｔ４を第３端子Ｔ３または第６端子Ｔ６に接続する１つの三路スイッチに置き換えることができる。同様に、第２実施例における第１スイッチＳＷ２１および第２スイッチＳＷ２２は、第４端子Ｔ４を第１端子Ｔ１または第３端子Ｔ３に接続する１つの三路スイッチに置き換えることができる。
【００３５】
また、第１実施例および第２実施例における電源装置１１は、蓄電池を有さない電源装置に置き換えることができる。すなわち、電源装置１１は、接続切替装置１Ａ，１Ｂに単相２線で接続され、かつ当該単相２線を介して電力の受け渡しを実行する任意の電源装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１Ａ，１Ｂ    接続切替装置
２Ａ，２Ｂ    制御部
ＳＷ１１〜ＳＷ１５    スイッチ
ＳＷ２１〜ＳＷ２８    スイッチ
Ｔ１〜Ｔ８    端子
１０    系統
１１    電源装置
１２    一般負荷
１３    重要負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019110631.tif 000008
【図５】
2019110631.tif 000009
【図６】
2019110631.tif 000010
【図７】
2019110631.tif 000011
【図８】
2019110631.tif 000012
【図９】
2019110631.tif 000013