(57)【要約】【課題】インバータ装置の組立作業を容易にする。【解決手段】インバータユニット３の出力側を直列接続することで、各インバータユニット３の出力を重畳させた多段の電圧を出力をする直列多重のインバータ装置１である。インバータユニット３の出力端子９をインバータユニット３の上面に立設して備え、インバータユニット３の出力端子１０をインバータユニット３の下面に立設して備える。インバータユニット３の一側面に入力端子６〜８をインバータユニット３の挿抜方向に並んで備え、入力端子６〜８に接続される接続端子１６〜１８を盤側に設ける。出力端子９、１０（及び入力端子６〜８と接続端子１６〜１８）の組合せは、インバータユニット３の挿入方向・引抜方向の双方から接続可能な嵌合構造を有する。盤枠４にインバータユニット３を挿入して、隣り合うインバータユニット３の出力端子９、１０間を電気的に接続する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相を出力する複数のインバータユニットと、前記インバータユニットがスライド可能に収納される筐体と、を備え、前記インバータユニットのうち２つ以上のインバータユニットの出力側を直列に接続した構成を有するインバータ装置であって、
前記直列に接続されるインバータユニットは前記筐体に並設されており、
前記インバータユニットは、並設される他のインバータユニット方向に突出する第１出力端子と、前記第１出力端子の突出方向と反対方向に突出する第２出力端子と、を備え、
前記インバータユニットを前記筐体に収納したとき、前記第１出力端子は、前記第１出力端子の突出方向に隣接する他のインバータユニットの出力端子に接続され、前記第２出力端子は、前記第２出力端子の突出方向に隣接する他のインバータユニットの出力端子または前記筐体に設けられた接続端子に接続される、ことを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記インバータユニットは、前記インバータユニットのスライド方向と垂直方向の壁面から突出した複数の入力端子を備え、
前記入力端子は、前記インバータユニットのスライド方向に並んで配置され、
前記筐体には、前記入力端子に接続される接続端子が設けられ、
前記入力端子と、前記入力端子に接続される接続端子のうち一方の端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられる第１板部材を備え、
前記入力端子と、前記入力端子に接続される接続端子のうち他方の端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられ前記第１板部材が出入可能な１対の第２板部材と、前記第２板部材の向かい合う壁面にそれぞれ設けられ、前記第２板部材間に備えられた第１板部材を押圧する押圧部材と、を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記第１出力端子と、前記第２出力端子に接続される他のインバータユニットの出力端子または前記筐体に設けられた接続端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられる第３板部材を備え、
前記第１出力端子に接続される他のインバータユニットの出力端子と、前記第２出力端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられ前記第３板部材が出入可能な１対の第４板部材と、前記第４板部材の向かい合う壁面にそれぞれ設けられ、前記第４板部材間に備えられた第３板部材を押圧する押圧部材と、を備えた、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に関する。特に、単相のインバータの出力側を直列に接続した構造を有する直列多重インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直列多重インバータは、インバータユニット（または、セルユニット）と呼ばれる単相ブリッジ回路で構成される単相インバータを多段に直列接続することで、各インバータユニットの出力を重畳させた多段の電圧を出力することができる。
【０００３】
例えば、図７に示すような単相のインバータユニットＵ1、Ｕ2、Ｕ3を３台備えた直列多重インバータ装置２１では、インバータユニットＵ1、Ｕ2、Ｕ3が筐体２２内に並べて配置される。図８に示すように、並べて配置されたインバータユニットＵ1、Ｕ2、Ｕ3の交流側と出力側の配線は、筐体２２の前面においてバスバーやケーブルをボルトで固定して行われる。
【０００４】
なお、筐体側に設けられた接続端子と、筺体に収納されるインバータユニットの端子との接続を容易にする方法として、圧接による嵌合等で端子間を接続する方法がある（例えば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２６２６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４８１９３号公報
【特許文献３】実開平０５−０１８２０５号公報
【特許文献４】特開２００７−０２７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、インバータユニットの入力端子および出力端子は、筐体の正面側に配置されており、インバータユニット間の接続はバスバーや電線にて行われている。
【０００７】
このように、盤配線作業の問題からインバータユニットの入出力部端子を筐体の正面側に配置する必要があるため、ユニット部品のレイアウトの制約や追加部材が必要となり、ユニットサイズが大きくなるおそれがある。さらに、制御盤の部品レイアウトや配線スペースに制約ができるため、盤サイズが大きくなるおそれがある。
【０００８】
また、筐体の正面側に配置されたインバータユニットの出力端子同士や電源入力端子をそれぞれバスバーや電線にて接続する場合、この端子部の接続を行う作業が必要であり保守時間が長くなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、インバータ装置の組立作業を容易とするインバータユニットの接続構造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】
【００１０】
上記目的を達成する本発明のインバータ装置の一態様は、
単相を出力する複数のインバータユニットと、前記インバータユニットがスライド可能に収納される筐体と、を備え、前記インバータユニットのうち２つ以上のインバータユニットの出力側を直列に接続した構成を有するインバータ装置であって、
前記直列に接続されるインバータユニットは前記筐体に並設されており、
前記インバータユニットは、並設される他のインバータユニット方向に突出する第１出力端子と、前記第１出力端子の突出方向と反対方向に突出する第２出力端子と、を備え、
前記インバータユニットを前記筐体に収納したとき、前記第１出力端子は、前記第１出力端子の突出方向に隣接する他のインバータユニットの出力端子に接続され、前記第２出力端子は、前記第２出力端子の突出方向に隣接する他のインバータユニットの出力端子または前記筐体に設けられた接続端子に接続される、ことを特徴としている。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明のインバータ装置の他の態様は、上記インバータ装置において、
前記インバータユニットは、前記インバータユニットのスライド方向と垂直方向の壁面から突出した複数の入力端子を備え、
前記入力端子は、前記インバータユニットのスライド方向に並んで配置され、
前記筐体には、前記入力端子に接続される接続端子が設けられ、
前記入力端子と、前記入力端子に接続される接続端子のうち一方の端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられる第１板部材を備え、
前記入力端子と、前記入力端子に接続される接続端子のうち他方の端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられ前記第１板部材が出入可能な１対の第２板部材と、前記第２板部材の向かい合う壁面にそれぞれ設けられ、前記第２板部材間に備えられた第１板部材を押圧する押圧部材と、を備えた、ことを特徴としている。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明のインバータ装置の他の態様は、上記インバータ装置において、
前記第１出力端子と、前記第２出力端子に接続される他のインバータユニットの出力端子または前記筐体に設けられた接続端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられる第３板部材を備え、
前記第１出力端子に接続される他のインバータユニットの出力端子と、前記第２出力端子は、前記インバータユニットのスライド方向と平行に設けられ前記第３板部材が出入可能な１対の第４板部材と、前記第４板部材の向かい合う壁面にそれぞれ設けられ、前記第４板部材間に備えられた第３板部材を押圧する押圧部材と、を備えた、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上の発明によれば、インバータ装置の組立作業が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るインバータ装置の要部正面図である。
【図２】インバータユニットの回路構成図である。
【図３】（ａ）インバータユニットの斜視図、（ｂ）インバータユニットの正面図である。
【図４】インバータ装置の要部拡大図である。
【図５】（ａ）出力端子９（オス側出力端子）の平面図、（ｂ）出力端子９（オス側出力端子）の側面図である。
【図６】（ａ）出力端子１０（メス側出力端子）の斜視図、（ｂ）出力端子１０（メス側出力端子）の上面図である。
【図７】従来技術に係るインバータ装置の回路構成図である。
【図８】従来技術に係るインバータ装置の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態に係るインバータ装置について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明において説明の便宜上、インバータユニットが挿入される（または引抜かれる）開口部が形成された側をインバータ装置の正面側として説明するが、正面背面（側面）方向・上下方向は、本発明をなんら限定するものではない。つまり、開口部が形成される位置は、インバータ装置の正面や側面等いずれであってもよい。
【００１６】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るインバータ装置１は、筐体２と、筐体２に設けられる複数のインバータユニット３と、を備える。インバータ装置１は、単相インバータ回路を備えるインバータユニット３の出力側が直列接続された構成を有し、直列に接続されたインバータユニット３の出力を重畳させた多段の電圧を出力する直列多重インバータである。
【００１７】
筐体２は、例えば、盤枠４を備えており、盤枠４にインバータユニット３が支持される。盤枠４の一方にはインバータユニット３を挿抜可能な開口部が形成される。また、盤枠４には、開口部からインバータユニット３の挿抜方向（図中紙面方向）に延びるレール５が設けられる。このレール５にインバータユニット３を摺動（スライド）させて、インバータユニット３が盤枠４に取り付けられる（または、取り外される）。
【００１８】
インバータユニット３は、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に複数設けられる。インバータユニット３の数は、インバータ装置１を構成する回路に応じて適宜設定される。例えば、インバータ装置１では、一つの相（例えば、Ｕ相）に５つのインバータユニット３が設けられる例を示している。図１では、他の相（例えば、Ｖ相、Ｗ相）を構成するインバータユニット３は図示省略されている。他の相（例えば、Ｖ相、Ｗ相）のインバータユニット３の構成や取付態様は、図示された一つの相のインバータユニット３と同様であるので詳細な説明を省略する。なお、図７に示すような回路構成の場合、インバータ装置２１には、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に３つのインバータユニット３が設けられることとなる。
【００１９】
図２に示すように、インバータユニット３は、入力端子６〜８と出力端子９、１０を備える。また、インバータユニット３は、筐体１１に、ダイオード１２、平滑コンデンサ１３、ＩＧＢＴ１４（スイッチング素子）、およびヒートシンク（図示せず）等を備えて構成される。インバータユニット３において、４つのＩＧＢＴ１４で、ブリッジ回路が形成されている。入力端子６〜８には、３相の入力電源１５が接続される。そして、入力電源１５から入力された電力は、ダイオード１２で整流され、ブリッジ回路に入力される。そして、ＩＧＢＴ１４のスイッチ動作により所定の単相交流が出力端子９、１０から出力される。
【００２０】
図３（ａ）に示すように、インバータユニット３の挿抜方向（以後、ユニット挿抜方向という）と垂直方向側の側壁には、側壁から立設して入力端子６〜８が設けられる。図４に示すように、筐体２には、接続端子１６〜１８が設けられており、この接続端子１６〜１８に入力端子６〜８が接続される。なお、図３（ａ）の例では、インバータユニット３側の入力端子６〜８間に盤側の接続端子１６〜１８が挿抜される態様となっているが、入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の形状を逆にして、盤側の接続端子間にインバータユニット３側の入力端子が挿抜される態様とすることもできる。
【００２１】
入力端子６〜８は、ユニット挿抜方向に並んで配置される。つまり、入力端子６〜８は、インバータユニット３の側面に、ユニット挿抜方向に対して、同一高さ上に一列に配置される。インバータユニット３の入力端子６〜８が設けられた部分は、ユニット挿抜方向に延びる段差１９（逃げ部）が形成されており、入力端子６〜８に接続される接続端子１６〜１８が、入力端子６〜８以外の場所にぶつからないようになっている。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、インバータユニット３の上面には出力端子９が突出して設けられ、インバータユニット３の下面には出力端子１０が突出して設けられる。図４に示すように、盤枠４にインバータユニット３を設けたとき、上下に隣り合うインバータユニット３において、上側のインバータユニット３の出力端子１０と下側のインバータユニット３の出力端子９が接続されることにより上下に隣り合うインバータユニット３の出力側が直列に接続される。なお、盤枠４の上端（または、下端）に配置されるインバータユニット３の出力端子９（または、出力端子１０）は、筐体２（盤）側に配置された接続端子（図示せず）に接続される。
【００２３】
図３（ｂ）に示すように、出力端子９は板部材（後に詳述する嵌合部９ａ）を備え、ユニット挿抜方向と平行となるようにインバータユニット３の上面に立設される。一方、出力端子１０は、出力端子９が出入可能な１対の板部材（後に詳述する板部材１０ａ）を備え、ユニット挿抜方向と平行となるようにインバータユニット３の下面に立設される。インバータユニット３の出力端子１０が設けられた部分には、ユニット挿抜方向に延びる段差２０（逃げ部）が形成されており、出力端子１０に接続される他のインバータユニット３の出力端子９が、出力端子１０以外の場所にぶつからないようになっている。なお、図３（ｂ）に示したインバータユニット３では、出力端子１０間に出力端子９が挿抜される態様となっているが、出力端子９と出力端子１０の形状を逆にして、インバータユニット３の上面に設けられた出力端子間にインバータユニット３の下面に設けられた出力端子が挿抜される態様とすることもできる。
【００２４】
ここで、図５、６に基づいて、出力端子９、１０の形状について詳細に説明する。なお、入力端子６〜８と盤側の接続端子１６〜１８の形状も出力端子９、１０と同様の構造とすることができる。よって、入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の構造については、詳細な説明を省略する。
【００２５】
図５に示すように、出力端子９は、インバータユニット３の上面から立設する嵌合部９ａと、嵌合部９ａの端部に設けられる固定部９ｂを備える。固定部９ｂは、インバータユニット３の上面またはインバータユニット３内の回路部に固定される。嵌合部９ａの先端部の両側には切欠き部９ｃが形成されており、切欠き部９ｃは面取りされている。この切欠き部９ｃにより出力端子９が出力端子１０の所定の位置に案内され、出力端子９と出力端子１０の接続がスムーズに行われる。
【００２６】
図６に示すように、出力端子１０は、出力端子９の嵌合部９ａが出入可能な一対の板部材１０ａと、板部材１０ａを支持する固定部１０ｂと、板部材１０ａに設けられるばね部材１０ｃと、を備える。
【００２７】
板部材１０ａは、ユニット挿抜方向に略平行に設けられる。板部材１０ａは、板部材１０ａ間の距離（すなわち、開口寸法Ｗ０）が、出力端子９の嵌合部９ａの厚みｔ以上となるように配置される。また、ばね部材１０ｃの高さｈｓ（突出方向の高さ）を含めた開口寸法Ｗｃは、嵌合部９ａの厚みｔ以下となるように設定される。各板部材１０ａの開口端部には、ガイド部１０ｄが形成される。ガイド部１０ｄは、板部材１０ａ間のユニット挿抜方向の開口部が端部に行くにしたがって広くなるように形成される。ガイド部１０ｄを形成することにより、出力端子９が出力端子１０の所定の位置に案内され、出力端子９と出力端子１０の接続がスムーズに行われる。
【００２８】
ばね部材１０ｃは、例えば、向かい合う板部材１０ａ方向に凸となるように撓んだ状態で、向かい合う板部材１０ａの壁面にそれぞれが設けられる。つまり、ばね部材１０ｃは、中央部が凸となるように撓んだ状態で、ユニット挿抜方向の端部がそれぞれ板部材１０ａの壁面に固定される。ばね部材１０ｃは、板部材１０ａ間に嵌合部９ａが備えられた際、板部材１０ａと嵌合部９ａとが導通可能となるために十分な反力が得られる弾性を有する形状となっている。また、ばね部材１０ｃは、嵌合部９ａの挿抜方向に対して曲面を有しており、図中白抜きの矢印で示した挿抜方向Ａおよび挿抜方向Ｂのいずれの方向で嵌合部９ａの挿抜が可能となっている。なお、挿抜方向Ａは、自インバータユニット３の挿抜時の方向を示し、挿抜方向Ｂは、隣接したインバータユニット３の挿抜時の方向を示している。
【００２９】
図４に示すように、インバータユニット３は、盤枠４の開口部からインバータユニット３を挿入して取り付けられる。
【００３０】
盤枠４に備えられたレール５に沿ってインバータユニット３を筐体２の正面から挿入方向に移動させると、盤側の接続端子１６（Ｕ相）と入力端子８（Ｗ相）が嵌合する。引き続き、インバータユニット３を挿入すると、接続端子１６（Ｕ相）と入力端子８（Ｗ相）の嵌合が外れて、盤側の接続端子１７（Ｖ相）と入力端子８（Ｗ相）が嵌合し、盤側の接続端子１６（Ｕ相）と入力端子７（Ｖ相）が嵌合する。さらに、インバータユニット３を挿入すると、再び、接続端子１７と入力端子８（および接続端子１６と入力端子７）の嵌合が外れ、インバータユニット３が所定の位置まで挿入される。インバータユニット３が所定の位置まで挿入された際、入力端子６〜８とこの入力端子６〜８に対応する接続端子１６〜１８（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）が嵌合する。このようにして、インバータユニット３を盤枠４に挿入することで、入力端子６〜８と、この入力端子６〜８の各相に対応する接続端子１６〜１８が接続される。なお、インバータユニット３を取り外す際は、インバータユニット３の挿入動作と逆の動作により入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の接続が外され、インバータユニット３が盤枠４から引き抜かれる。
【００３１】
また、盤枠４に備えられたレール５に沿ってインバータユニット３を筐体２の正面から挿入方向に移動させると、インバータユニット３の出力端子９は、インバータユニット３の上側に備えられた他のインバータユニット３の出力端子１０の板部材１０ａ間に差し込まれ、ばね部材１０ｃに接触する。そして、ばね部材１０ｃが変形して、インバータユニット３の出力端子９とこのインバータユニット３の上側に備えられたインバータユニット３の出力端子１０が電気的に接続される。このとき、出力端子９と出力端子１０の位置が多少ずれていたとしても、出力端子９の切欠き部９ｃと、出力端子１０のガイド部１０ｄにて、所定の嵌合位置に出力端子９（または、出力端子１０）が案内される。
【００３２】
一方、インバータユニット３の出力端子１０は、インバータユニット３の下側に備えられた他のインバータユニット３の出力端子９を挟むように移動し、出力端子１０のばね部材１０ｃに出力端子９が接触する。そして、ばね部材１０ｃが変形して、インバータユニット３の出力端子１０とこのインバータユニット３の下側に備えられるインバータユニット３の出力端子９が電気的に接続される。
【００３３】
なお、インバータユニット３やインバータユニット３の上下に隣接する他のインバータユニット３を抜き出す場合でも、インバータユニット３の筐体１１に設けられた段差２０によりインバータユニット３の下側に設けられたインバータユニット３の出力端子９（およびインバータユニット３の上側に設けられたインバータユニット３の出力端子１０）がインバータユニット３に干渉することは無いため、前述の逆の動作にて抜き出すことが可能である。
【００３４】
以上のような、本発明のインバータ装置１によれば、インバータユニット３を筐体２に実装することで、隣接するインバータユニット３の出力端子９、１０間の接続およびインバータユニット３の入力端子６〜８と盤側の接続端子１６〜１８の電気接続が可能なため、インバータ装置１の製造時や保守交換時の作業を短縮することができる。
【００３５】
特に、出力端子９、１０の一方の端子が、この出力端子９、１０に接続される他の出力端子９、１０を加圧する構造を備えることで、直列に接続されるインバータユニット３の出力端子９、１０間を直接接続することができる。
【００３６】
また、インバータユニット３を盤枠４の所定の位置に挿入することで、入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の接続や出力端子９、１０間の接続等が行われるため、配線作業に人の手が必要な工程が削減され、つなぎ忘れや配線ミスを低減することができる。そして、作業者のアクセスできない盤背面側等に入出力端子を配置した構成とした場合でも、筐体側の接続端子と入力端子（または、出力端子）の電気接続が容易となる。
【００３７】
さらに、ユニット交換時に作業員のアクセス、作業スペースを確保する必要がなくなるため、インバータユニット３の部品レイアウトの自由度が高くなり、最適なレイアウトが可能となる。また、隣接するインバータユニット３の出力端子９、１０間を直接接続することができるので、出力端子９、１０を接続するための接続部品が不要となる。その結果、部品点数の削減、インバータ装置１やインバータユニット３の小型が可能となる。
【００３８】
また、入力端子６〜８をユニット挿抜方向に同一線上に配置できることから、より部品レイアウトの自由度が高くなる。
【００３９】
また、出力端子１０の板部材１０ａにばね部材１０ｃを備えることで、出力端子１０の板部材１０ａ間に設けられた出力端子９を多点（面）で加圧することができる。このように、出力端子９と出力端子１０の接触面積を大きくできるので、出力端子９と出力端子１０との接続信頼性が向上する。
【００４０】
さらに、入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の組合せ、および出力端子９と出力端子１０の組合せを、ユニット挿入方向とユニット引抜方向の２方向からの挿抜による接続が可能な嵌め合い構造とすることで、盤実装時に隣接するインバータユニット３の出力端子９、１０間の接続や入力端子６〜８と接続端子１６〜１８の接続を行うことができる。
【００４１】
特に、インバータユニット３の出力側を直列に接続する出力端子９、１０の組合せが、板状の電極端子（いわゆる、オス側電極端子）と、板状の電極端子が出入可能な一対の平行板を備える電極端子（いわゆる、メス側電極端子）であることで、インバータユニット３の挿入方向と引抜方向の双方向から出力端子９、１０を接続することができる。その結果、複数のインバータユニット３を相互に接続する場合でも、インバータユニット３の盤枠４への実装順序に制約がない構成とすることができる。
【００４２】
なお、特許文献１のような嵌合構造（例えば、特許文献１の図７に示すような嵌合構造）を、インバータユニットの出力側を接続する出力端子に適用した場合、インバータユニットは、ユニット引抜方向に開口を有するメス側接続部と、このメス側接続部に挿入されるオス側接続部をそれぞれ有する構造となる。その結果、インバータユニットを引き出す際に、メス側接続部が接続先ユニットのオス側接続部に干渉するため、インバータユニットを引き出す順番が制限されることとなる。
【００４３】
以上、具体的な実施形態を示して本発明のインバータ装置について説明したが、本発明のインバータ装置は、実施形態に限定されるものではなく、その特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、設計変更されたものも、本発明の技術的範囲に属する。
【００４４】
例えば、板部材１０ａとばね部材１０ｃを別部品とせず、板部材１０ａに弾性力およびその他のばね部の機能を持たせた構造としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…インバータ装置
２…筐体
３…インバータユニット
４…盤枠
５…レール
６〜８…入力端子
９…出力端子（第１出力端子）
９ａ…嵌合部（第１、３板部材）、９ｂ…固定部、９ｃ…切欠き部
１０…出力端子（第２出力端子）
１０ａ…板部材（第２、４板部材）、１０ｂ…固定部、１０ｃ…ばね部材（押圧部材）、１０ｄ…ガイド部
１１…筐体
１２…ダイオード
１３…平滑コンデンサ
１４…ＩＧＢＴ
１５…入力電源
１６〜１８…接続端子
１９、２０…段差
【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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