(57)【要約】【課題】小型化することができる回路遮断器を提供する。【解決手段】回路遮断器１００は、固定接点が設けられた固定子１０と、可動接点が設けられた可動子２０と、可動子２０を保持する可動子ケース体３１とを備えている。可動子ケース体３１は、回転軸３２を中心に回転することで、通電状態と遮断状態とに回路遮断器１００を変化させる。また、回路遮断器１００は、可動子ケース体３１を回転軸３２を中心に回転可能に支持するベース体３５と、一端が可動子ケース体３１に他端がベース体３５に設けられた板ばね４０とを備えている。板ばね４０は、通電状態のときに折り曲げられた状態にされることで、可動接点が固定接点から離れる方向に可動子ケース体３１を付勢する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定接点が設けられた固定子と、
可動接点が設けられた可動子と、
前記可動子を保持し移動することで、前記固定接点と前記可動接点とを接触させた通電状態と、前記固定接点と前記可動接点との間に距離をあけた遮断状態とに変化させる可動子保持体と、
前記可動子保持体を移動可能に支持するベース体と、
一端が前記可動子保持体に他端が前記ベース体に設けられており、前記通電状態のときに折り曲げられた状態にされることで、前記可動接点が前記固定接点から離れる方向に前記可動子保持体を付勢する弾性体と、
前記可動子保持体を保持して前記通電状態を維持するとともに、遮断指令を受けると前記可動子保持体を保持した状態を解消して前記弾性体の付勢力により該可動子保持体を移動させて前記遮断状態とする機構部と、を備える、
回路遮断器。
【請求項２】
前記可動子保持体は、前記ベース体に回転軸を中心に回転可能に支持されており、前記弾性体の付勢力により前記回転軸を中心に回転することで、前記通電状態から前記遮断状態に変化させる、
請求項１に記載の回路遮断器。
【請求項３】
前記弾性体は、矩形状の単一板から形成された板ばねである、
請求項１又は２に記載の回路遮断器。
【請求項４】
前記弾性体は、三角形状の単一板から形成された板ばねである、
請求項１又は２に記載の回路遮断器。
【請求項５】
前記弾性体は、複数のばね板を重ねた重ね板バネである、
請求項１又は２に記載の回路遮断器。
【請求項６】
前記通電状態の際に前記弾性体は、前記可動子保持体の外形に沿って折り曲げられている、
請求項２に記載の回路遮断器。
【請求項７】
前記回転軸は、前記可動子保持体の両側面に突出して形成されており、前記ベース体に形成された凹部に嵌められている、
請求項２又は６に記載の回路遮断器。
【請求項８】
前記可動子保持体は、複数の前記可動子を保持する、
請求項１から７のいずれか１項に記載の回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路を遮断する回路遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路遮断器は、可動接点を固定接点に接触させることで通電状態とする一方で、回路遮断器は、可動接点を固定接点から離すことで回路を遮断した遮断状態とする。可動接点を固定接点から離す際に発生するアーク放電は、回路遮断器の耐久性に悪影響を与えることから、その発生時間を短くすることが望まれる。
【０００３】
特許文献１には、アーク放電の発生を短くするために、通電状態にするためのばねと、遮断状態にするためのばねとをそれぞれ設け、ばねの弾性力を利用して開閉動作の高速化を図った回路遮断器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３１１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている回路遮断器では、弾性力を作用させるためにばねが変形するためだけの空間を回路遮断器の内部に確保しなければならない。そのため、回路遮断器のより一層の小型化がむずかしいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化することができる回路遮断器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る回路遮断器は、固定接点が設けられた固定子と、可動接点が設けられた可動子と、可動子を保持する可動子保持体とを備えている。可動子保持体は、移動することで、固定接点と可動接点とを接触させた通電状態と、固定接点と可動接点との間に距離をあけた遮断状態とに変化させる。また、回路遮断器は、可動子保持体を移動可能に支持するベース体と、一端が可動子保持体に他端がベース体に設けられた弾性体と、可動子保持体を保持して通電状態を維持するとともに、遮断指令を受けると可動子保持体を保持した状態を解消する機構部とを備えている。弾性体は、通電状態のときに折り曲げられた状態にされることで、可動接点が固定接点から離れる方向に可動子保持体を付勢する。機構部が可動子保持体を保持した状態を解消すると、弾性体の付勢力により可動子保持体を移動させて遮断状態となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、弾性体が折り曲げられた状態から元の状態に戻る際に生じる変形に合わせて、可動子保持体を移動させて遮断状態とすることができる。これにより、弾性体が変形するためだけの空間を内部に確保する必要がないため、小型化した回路遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】通電状態にある本発明の実施の形態１に係る回路遮断器の要部を示した斜視図
【図２】遮断状態にある本発明の実施の形態１に係る回路遮断器の要部を示した斜視図
【図３】図１中の矢印Ａから見た回路遮断器の正面図
【図４】図３中の切断線ＩＶ−ＩＶで切断した回路遮断器の断面図
【図５】図３中の切断線Ｖ−Ｖで切断した回路遮断器の断面図
【図６】本発明の実施の形態２に係る回路遮断器の正面図
【図７】本発明の実施の形態３に係る回路遮断器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の好適な実施の形態に係る回路遮断器について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、固定子と可動子とが接触して通電状態にある本発明の実施の形態１に係る回路遮断器１００の要部を示した斜視図である。図２は、固定子と可動子とが離れ遮断状態にある本発明の実施の形態１に係る回路遮断器１００の要部を示した斜視図である。図３は、図１中の矢印Ａから見た回路遮断器１００の正面図である。図４は、図３中の切断線ＩＶ−ＩＶで切断した回路遮断器１００の断面図である。また、図５は、図３中の切断線Ｖ−Ｖで切断した回路遮断器１００の断面図である。
【００１２】
回路遮断器１００は、図１に示すように、筐体１と筐体１の内部に収容された各種の構成部品とを備えている。回路遮断器１００は各種の構成部品として、固定接点１１を有する固定子１０と、可動接点２１を有する可動子２０と、可動子２０を固定子１０に接触させた通電位置と離した遮断位置との間で移動させる可動子移動部３０と、可動子移動部３０の動作を制御する機構部５０と、可動子２０に接続され回路遮断器１００に流れる過電流を検出する図４、５に示す過電流検出部６０とを備えている。なお、回路遮断器１００は、固定子１０と、可動子２０と、後述する主軸４６を除く可動子移動部３０とを有する機構体を４つ備えている。４つの機構体は等間隔で配置されている。
【００１３】
固定子１０は、例えば筐体１の内壁に固定されており不動である。固定子１０には、図２に示すように、電極である固定接点１１が設けられている。固定接点１１の一端には、図４、５に示す電源Ｐが接続されている。
【００１４】
可動子２０は、１つの固定子１０に対して複数個が対向して配置されている。以下、１つの固定子１０に対向した複数の可動子２０を、可動子群２２として記載する場合がある。可動子群２２を構成するそれぞれの可動子２０には、図１に示すように、電極である可動接点２１が設けられている。可動接点２１の一端には、図４、５に示す過電流検出部６０が接続されている。
【００１５】
可動子移動部３０は、可動子群２２を保持する可動子保持体としての可動子ケース体３１と、可動子ケース体３１を回転可能に支持するベース体３５と、可動子ケース体３１とベース体３５とに接続された弾性体である板ばね４０と、可動子ケース体３１に回転可能に接続された第１リンク部材４２と、第１リンク部材４２に回転可能に接続された第２リンク部材４５と、第２リンク部材４５に接合された主軸４６とを備えている。
【００１６】
可動子ケース体３１は、重ねられた複数の可動子２０を有する可動子群２２を保持する。可動子ケース体３１の両側面には、突出した回転軸３２が形成されている。また、可動子ケース体３１には、図３、４に示すように、板ばね４０の一端がピン４１によって取り付けられている。
【００１７】
ベース体３５は、可動子ケース体３１の下方に配置されている。ベース体３５には、可動子ケース体３１を回転軸３２を中心に回転可能に支持する凹部３６が形成されている。可動子ケース体３１に形成された凹部３６は、図１、２では手前側にしか図示されていないが、奥側にも同様に形成されている。また、ベース体３５には、図４、５に示すように、板ばね４０の他端が取り付けられている。板ばね４０のベース体３５への取付けは、溶着、接着等の公知の取付方法を採用することができる。
【００１８】
板ばね４０は、荷重が作用していない状態では矩形状の平板をなす。板ばね４０は、上述したように、一端が可動子ケース体３１に、他端がベース体３５に接続されている。また、板ばね４０は、回路遮断器１００が通電状態にある場合、図４、５に示すように、可動子ケース体３１の外形に沿っておおよそ９０°折り曲げられた状態にある。これにより、板ばね４０は、矢印Ｙ１で示すように、回転軸３２を中心に可動子ケース体３１を時計回りの方向に付勢した状態にある。
【００１９】
第１リンク部材４２は、図２、３に示すように、二股に分かれた部位４２ａ、４２ｂで可動子ケース体３１を挟み込み、可動子ケース体３１から突出した回転軸３３に回転可能に接続されている。なお、回転軸３３は、図１では手前側にしか図示されていないが、奥側にも同様に形成されている。
【００２０】
第２リンク部材４５は、図１に示すように、ピン４７を介して第１リンク部材４２と連結されている。これにより、第２リンク部材４５は、第１リンク部材４２に回転可能に接続されている。
【００２１】
主軸４６は、機構部５０に回転可能に支持された回転軸であり、その外周面には第２リンク部材４５が接合されている。これにより、機構部５０に回転可能に支持された主軸４６は、第２リンク部材４５と一体となって回転する。
【００２２】
機構部５０は、図３に示すように、間隔をあけて配置された第１機構部用筐体５１及び第２機構部用筐体５２と、第１機構部用筐体５１と第２機構部用筐体５２との間に設けられた図５に示すリンク部材５３、リンク部材５４、及びリンク部材５５と、外周面でリンク部材５５の当接箇所５８と当接してリンク部材５５の回転を止めるストッパ５６と、ストッパ５６を回転させる駆動部８０とを備えている。
【００２３】
第１機構部用筐体５１及び第２機構部用筐体５２は、例えば板金から形成されており、筐体１に固定されている。第１機構部用筐体５１及び第２機構部用筐体５２には、主軸４６を挿通させるための図示しない挿通孔が形成されている。これにより、主軸４６は、第１機構部用筐体５１及び第２機構部用筐体５２に回転可能に支持されている。
【００２４】
リンク部材５３は、主軸４６に接合されており、通電状態にある場合に図５中反時計回りの方向に付勢されている。リンク部材５３は、主軸４６と一体となって回転する。
【００２５】
リンク部材５４は、一端にローラ５４ａが取付けられており、第２機構部用筐体５２から突出した機構部軸５７に回転可能に取り付けられている。リンク部材５４は、図示しない当接箇所でリンク部材５３と当接している。これにより、リンク部材５４は、通電状態にある場合に図５中反時計回りの方向に付勢されている。
【００２６】
リンク部材５５は、回転軸５９に回転可能に取り付けられている。リンク部材５５には、リンク部材５４のローラ５４ａと係合する食い込み部５５ａが形成されている。通電状態にある場合、リンク部材５５の食い込み部５５ａにローラ５４ａが嵌りこんだ状態にある。これにより、リンク部材５５は、リンク部材５４により図５中時計回りの方向に付勢されている。
【００２７】
ストッパ５６は、切欠き部５６ａを有しており、円柱状の棒状部材の一部が切り欠かれた形状を有している。回路遮断器１００が通電状態の場合、ストッパ５６の切欠き部５６ａ以外の外周面でリンク部材５５と当接することで、リンク部材５５の回転が阻止される。回路遮断器１００に過電流が流れたことを過電流検出部６０が検出すると、駆動部８０が動作しストッパ５６を回転させるこれにより、当接箇所５８に切欠き部５６ａが位置することになり、リンク部材５５とストッパ５６との当接状態が解除される。
【００２８】
過電流検出部６０は、回路遮断器１００を流れる電流を監視する。過電流検出部６０が、過電流を検出すると、ストッパ５６を動作させる駆動部８０に制御信号を出力する。駆動部８０は、例えば、電気モータを備える。また、過電流検出部６０には、接続機器７０が接続されており、固定接点１１の一端に接続された電源Ｐの電力が回路遮断器１００を通り接続機器７０に供給される。接続機器７０は、コンピュータ、空調機器、照明機器等の様々な機器が含まれる。
【００２９】
次に、回路遮断器１００の動作について説明する。図５に示すように、回路遮断器１００が通電状態にある場合、ストッパ５６の外周面がリンク部材５５と当接箇所５８で当接することにより、各リンク部材５３、５４、５５は回転動作することができない。そのため、主軸４６の回転が阻止されるとともに、主軸４６に接合されている第２リンク部材４５も動作することができない。これにより、板ばね４０により、回転軸３２を中心に矢印Ｙ１の方向に付勢されている可動子ケース体３１は、時計回りに回転しようとするものの、第２リンク部材４５に接続された第１リンク部材４２によって回転が阻止される。そのため、可動子ケース体３１が図５中の時計回りの方向に付勢された状態で、固定接点１１と可動接点２１とが接触した通電状態が維持される。このように、回路遮断器１００が通電状態にある場合、板ばね４０は、蓄勢状態にある。ストッパ５６により回転が阻止されるリンク部材５５は、図５中時計回りの方向に付勢されている。
【００３０】
過電流検出部６０は、過電流を検出すると制御信号を駆動部８０に送信する。制御信号を受信した駆動部８０は、ストッパ５６を回転させる。これにより、当接箇所５８に切欠き部５６ａが位置することになり、リンク部材５５とストッパ５６との当接状態が解除される。すると、リンク部材５５は回転自在となり図５中時計回りに回転する。これにより、リンク部材５４に形成されたローラ５４ａが食い込み部５５ａから抜け出し、リンク部材５４は機構部軸５７を中心に回転自在となる。リンク部材５４が回転自在となったことで、リンク部材５３とリンク部材５４との当接状態も解除され、リンク部材５３も回転自在となる。これにより、主軸４６は回転自在となり、可動子ケース体３１は板ばね４０の付勢力を受けて図５中時計回りに回転することができる。すると、可動子ケース体３１は、図４、５において二点鎖線で示す位置まで移動する。このようにして、回路遮断器１００は、図１に示す通電状態から、固定接点１１と可動接点２１とが離れた図２に示す遮断状態へと移行する。
【００３１】
回路遮断器１００を遮断状態から通電状態に復帰させる場合には、図示しないコイルばねを動力とする機構により、各種構成部材を通電状態となる位置まで移動させる。なお、回路遮断器１００に図示しないレバーを設け、レバーを操作することにより各種構成部材を通電状態となる位置まで移動させてもよい。
【００３２】
上記で説明した実施の形態１の回路遮断器１００は、可動子ケース体３１の外形に沿っておおよそ９０°折り曲げた板ばね４０を、可動子ケース体３１を回転させて通電状態から遮断状態へと移行するための動力源としている。そして、可動子ケース体３１に回転軸３２を設け、板ばね４０が折り曲げられた状態から元の状態に戻る際に生じる変形に合わせて、可動子ケース体３１が回転するように構成している。これにより、回転する可動子ケース体３１が移動する空間と、変形する板ばね４０が移動する空間とを一致させることができる。これにより、動力源である板ばね４０を変形させるためだけの空間を別途内部に確保する必要がないため、回路遮断器１００を小型化することができる。
【００３３】
また、折り曲げられた板ばね４０が元の状態に戻ろうと変形する方向と、可動子ケース体３１が回転する方向とが一致するように、回転軸３２を形成している。これにより、可動子ケース体３１の回転動作をスムーズに行うことができ、回路遮断器１００の遮断動作を高速化することができる。
【００３４】
また、通電状態から遮断状態へと移行するための動力源として板ばね４０を使用していることから、コイルばねのように変形する際にコイル同士があたり音が発生することがない。これにより、回路遮断器１００の遮断動作の際に生じる音を小さなものとすることができる。
【００３５】
また、板ばね４０に作用する弾性力の大きさは、板ばね４０の厚み及び幅といった各種寸法を変更することで調整することができる。このようにして板ばね４０の各種寸法を変更したとしても、回路遮断器１００に特段の変更を加える必要はない。そのため、所望の弾性力を作用させる板ばね４０に容易に変更することができる。
【００３６】
この発明は、上記実施の形態に限定されず、様々な変形及び応用が可能である。上記の形態では、板ばねは、荷重が作用していない状態では矩形状の平板をなしていると説明した。しかしながら、板ばねの形状は特に限定されるものではなく、種々の形状のものを採用することができる。次に、板ばねの形状を上記の形態と異ならせた実施の形態２の回路遮断器について説明する。
【００３７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る回路遮断器２００の正面図である。なお、回路遮断器２００の各構成部材は、上記実施の形態１に係る回路遮断器１００の各構成部材と共通するものが多い。そのため、共通する部材については、同じ符号を付す。
【００３８】
回路遮断器２００に設けられた板ばね１４０は、荷重が作用していない状態では三角形状の平板をなしている。板ばね１４０は、三角形状の頂部が可動子ケース体３１に取り付けられており、三角形状の底部がベース体３５に取り付けられている。そのため、板ばね１４０は、ベース体３５に取り付けられた部位から可動子ケース体３１に取り付けられた部位に向かうにつれて徐々に幅狭となるように配置されている。なお、回路遮断器２００が通電状態にある場合に、板ばね１４０はおおよそ９０°折り曲げられた状態にされる点は、上記実施の形態と同様である。
【００３９】
上記のように、板ばね１４０の形状を三角形状とし、その頂部を可動子ケース体３１に取り付ける構成としている。これにより、可動子ケース体３１に取り付ける板ばね１４０の部位は小さく、可動子ケース体３１と板ばね１４０との接続部の寸法を小さくすることができる。また、板ばね１４０のピン４１での取付けが容易となり、回路遮断器２００の組み立て作業を容易に行うことができる。
【００４０】
なお、三角形状の板ばね１４０の向きを、上記の形態とは反対となるように取り付けてもよい。すなわち、板ばね１４０の三角形状の頂部をベース体３５に取り付け、底部を可動子ケース体３１に取り付けるようにしてもよい。これにより、ベース体３５の板ばね１４０を取り付ける箇所を小さくすることができる。
【００４１】
（実施の形態３）
上記実施の形態１、２で用いられた板ばねは、単一板により形成されたものであった。しかしながら、板ばねとしては他の形態であってもよく、例えば複数のばね板を重ねた重ね板ばねを用いるようにしてもよい。図７は、本発明の実施の形態３に係る回路遮断器３００の断面図である。なお、回路遮断器３００の各構成部材は、上記実施の形態１に係る回路遮断器１００の各構成部材と共通するものが多い。そのため、共通する部材については、同じ符号を付す。
【００４２】
回路遮断器３００に設けられた板ばね２４０は、最も長いばね板２４０ａの上に、次に長いばね板２４０ｂを重ね、さらにその上に最も短いばね板２４０ｃを重ね合わせて構成されている。板ばね２４０の一端では、ばね板２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃは、端部を揃えた状態で束ねられている。このようにばね板２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃが束ねられた板ばね２４０の一端は、ベース体３５に取り付けられている。一方、板ばね２４０の他端では、ばね板２４０ａのみがピン４１により可動子ケース体３１に取り付けられている。なお、回路遮断器３００が通電状態にある場合に、板ばね２４０はおおよそ９０°折り曲げられた状態にされる点は、上記実施の形態１、２と同様である。
【００４３】
上記のように、板ばね２４０に重ね板ばねを採用することにより、単一板で形成した板ばねよりも作用させる弾性力を大きなものとすることができる。これにより、回路遮断器３００の遮断動作を高速化することができる。また、回路遮断器３００が大きく、動作させる部品が重い場合であっても、重ね板ばねを採用することにより大きな弾性力を作用させることができるため遮断操作を実行させることができる。
【００４４】
また、重ねばねである板ばね２４０は３枚のばね板２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを重ね合わせて構成されているものとして説明したが、ばね板の枚数は動作させる部品の重量及び大きさに応じて適宜変更することができる。
【００４５】
また、上記の実施の形態では、単一板から形成された板ばねとして、矩形状の板ばねと三角形状の板ばねとについて説明したが、これらの形状に限定されるものではない。例えば、菱形状の単一板から形成された板ばねを採用してもよい。この場合、鋭角の２つの頂部を、可動子ケース体３１とベース体３５とにそれぞれ取り付ければよい。これにより、可動子ケース体３１及びベース体３５に取り付ける板ばね２４０の部位を小さくすることができ、可動子ケース体３１及びベース体３５と板ばね１４０との接続部の寸法を小さくすることができる。また、板ばね２４０のピン４１での取付けが容易となり、回路遮断器３００の組み立て作業を容易に行うことができる。
【００４６】
また、回路遮断器が通電状態にある場合に、板ばねの折れ曲がり角度はおおよそ９０°であると説明したが、板ばねが弾性変形でき適切な弾性力を作用させられる範囲内であれば、折れ曲がり角度は特に限定されない。
【００４７】
また、通電時において板ばねは、可動子ケース体３１の外形に沿って折り曲げられていると説明した。しかしながら板ばねの折り曲げ方は任意である。少なくとも、可動子ケース体３１に取り付けられた一端と、ベース体３５に取り付けられた他端との間で、板ばねが折り曲げられ、可動子ケース体３１を回転軸３２を中心に回転させる弾性力を板ばねが作用させることのできる構成であればよい。この場合であっても、元の形状に戻ろうとする板ばねは、可動子ケース体３１の回転とともに変形するため、板ばねが変形するための空間を別途内部に確保する必要がない。
【００４８】
また、可動子ケース体３１は可動子２０を複数個保持する場合について説明したが、保持する可動子の個数は特に限定されるものではない。可動子ケース体３１がより多くの可動子２０を保持してもよいし、１つの可動子２０のみを保持するようにしてもよい。
【００４９】
また、可動子２０を保持する可動子保持体が可動子ケース体３１である場合について説明したが、可動子保持体の形状は任意である。可動子保持体は、可動子群２２が固定されベース体３５に回転可能に支持されるものであればケース状のものでなくてもよい。
【００５０】
また、可動子ケース体３１は、回転軸３２を中心に回転することで、通電状態から遮断状態へと変化させる場合について説明した。しかしながら、可動子ケース体３１の移動態様は、回転軸３２を中心とした回転に限定されない。例えば、可動子ケース体を、板ばねが折り曲げられた状態から元の状態に戻る際に変形する方向に合わせてスライドする構成としてもよい。これにより、可動子ケース体が移動する空間と、変形する板ばねが移動する空間とが一致する。そのため、板ばねを変形させるためだけの空間を別途内部に確保する必要がないため、回路遮断器を小型化することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１  筐体、１０  固定子、１１  固定接点、２０  可動子、２１  可動接点、２２  可動子群、３０  可動子移動部、３１  可動子ケース体、３２  回転軸、３３  回転軸、３５  ベース体、３６  凹部、４０  板ばね、４１  ピン、４２  第１リンク部材、４５  第２リンク部材、４６  主軸、４７  ピン、５０  機構部、５１  第１機構部用筐体、５２  第２機構部用筐体、５３〜５５  リンク部材、５６  ストッパ、５６ａ  切欠き部、６０  過電流検出部、７０  接続機器、８０  駆動部、１００  回路遮断器、１４０  板バネ、２００  回路遮断器、２４０  板ばね、３００  回路遮断器、Ｐ  電源。
【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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