(57)【要約】【課題】  水道管に接続して高周波電磁誘導加熱で温水を供給できる使い勝手のよい安全な電気温水加熱ユニットを提供する。【解決手段】  水パイプ１の周囲に配置した非磁性体円筒２と、非磁性体円筒２の外周面に巻いた加熱コイル３と、水パイプ１と加熱コイル３を外枠３０に固定するパイプ支持部９及びコイル支持部６と、外枠３０に固定して加熱コイル３の周囲に配置した非磁性体金属ケース７と、非磁性体金属ケース７に備えられた加熱コイル３冷却用の冷却ファン８と、加熱コイル３の通電を制御する基板ユニット２０と、基板ユニット２０冷却用の冷却ファン２２と、水パイプ１の温水出口側に接続された出口パイプ１２とを備えた電気温水加熱ユニットにおいて、非磁性体円筒２をその直径よりも長さを長くし、かつ、縦長に配置してその外周面に加熱コイル３を略垂直になるように立てて配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水道管に接続される水パイプと、水パイプの周囲に配置した非磁性体円筒と、非磁性体円筒の外周面に巻いた加熱コイルと、水パイプと加熱コイルを外枠に固定するパイプ支持部及びコイル支持部と、前記外枠に固定して加熱コイルの周囲に配置した非磁性体金属ケースと、非磁性体金属ケースに備えられた加熱コイル冷却用の冷却ファンと、加熱コイルの通電を制御する基板ユニットと、基板ユニットに備えられた基板冷却用の冷却ファンと、水パイプの温水出口側に接続された出口パイプとを備えた電気温水加熱ユニットにおいて、前記非磁性体円筒をその直径よりも長さを長くし、かつ、縦長に配置してその外周面に加熱コイルを略垂直になるように立てて配置したことを特徴とする電気温水加熱ユニット。
【請求項２】
加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとを一定の間隙を保持して同心状に配置するとともに、水パイプの両端部を非磁性体円筒の両端よりも外側に出したことを特徴とする請求項１記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項３】
加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとの間に同心度を保つ同心板を設け、この同心板の水パイプとの接触部に周方向に沿った欠き部を複数個設け、この欠き部を通して水パイプ表面の結露水が流れ落ちるようにしたことを特徴とする請求項１乃至２記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項４】
水パイプを、下側のパイプ支持部によって固定し、上側のパイプ支持部によって隙間を開けて保持する請求項１乃至３記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項５】
非磁性体円筒に加熱コイルの巻き始めと巻き終わりの位置を固定する二つの巻き始め板を備え、該巻き始め板の一方にリッツ線の引き出し部を固定して巻き始め，巻き終り部も他方の巻き始め板にリッツ線の引き出し部を固定し、かつ、二つの巻き始め板をコイル支持部で保持し、該コイル支持部を非磁性金属ケースに固定する請求項１乃至４記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項６】
非磁性体金属ケースは、外枠に固定されるベースと、加熱コイルの周囲を覆うカバーとを一体的に接合して構成することを特徴とする請求項１乃至５記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項７】
非磁性体金属ケースは、下面を底板で覆い、この底板より上部の側面に冷却ファンを取り付けるとともに、冷却ファンと対向した外枠に吸気口を設け、非磁性金属体ケースの上面開口部より下側の外枠に排気口を設け、前記吸気口から非磁性体金属ケースと加熱コイルの間に形成される空間及びこの空間から排気口に至る経路に第一風路ダクトを構成することを特徴とする請求項１乃至６記載の電気温水加熱ユニット。
【請求項８】
非磁性体円筒に巻いた加熱コイルをリッツ線で構成し、該リッツ線の表面をコーティング材で皮膜を作って固定し、絶縁性を確保することを特徴とする請求項１乃至７記載の電気温水加熱ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波電磁誘導加熱により水道水を加熱して温水を供給する電気温水加熱ユニットの改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水道水を加熱コイルで加熱して所望の温度の湯を供給する高周波電磁誘導式の給湯器として、例えば特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
この特許文献１に記載されている給湯器は、図６に示すように、水道７１に接続され水が通る水管７２と、水管７２の経路に設けられた加熱手段７７とを備え、加熱手段７７はコイルベースとなる外壁部７３と、外壁部７３の内側に配置されて誘導加熱される発熱体７４と、前記外壁部７３の外側に巻かれた加熱コイル７５と、加熱コイル７５に接続され交流電力を供給する交流電力供給手段７６によって構成され、加熱手段７７によって水道水を加熱し、所望の温度の湯を供給するものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１４５１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の給湯器では、コイルベースとなる外壁部７３を耐熱性のある樹脂によって成形するのが一般的であるが、加熱コイル７５を巻く外周部が高温となり、内周面と発熱体７４との隙間Ａに冷たい水が流れると両者の温度差によって樹脂が変形し、前記した水が流れる隙間Ａの寸法が変化するという問題がある。
【０００６】
また、外壁部７３の下面と上面に金属製の水管７２が接続され、外壁部７３内に下から水が流入して発熱体７４と加熱コイル７５よって加熱され、上面から湯が流出するようになっているため、外壁部７３と水管７２の接続部Ｂ，Ｃをシールする構造体の成形が難しく、その成形如何によっては膨張収縮の繰り返し等によって亀裂など水漏れの危険性が生じる。
【０００７】
また、前記したように外壁部７３内に発熱体７４が挿入されて両者の間に水が通る隙間Ａが形成されるため、発熱体７４を周囲及び上下でしっかりと外壁部７３内に固定する必要があり、その固定が難しく、固定状態が悪いと発熱体７４と加熱コイル７５との距離が変化して発熱状態が一定にならず、水を加熱する性能が悪くなる。
【０００８】
さらに、発熱体７４の表面に流れる渦電流は、微小電流であるため、その発熱体７４の周囲に水が流れると、その水が抵抗体となって電磁誘導加熱の能力が減少してしまう。
【０００９】
本発明は、水道に接続して電磁誘導加熱で温水を供給できる使い勝手のよい安全な電気温水加熱ユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１では、水道管に接続される水パイプと、水パイプの周囲に配置した非磁性体円筒と、非磁性体円筒の外周面に巻いた加熱コイルと、水パイプと加熱コイルを外枠に固定するパイプ支持部及びコイル支持部と、前記外枠に固定して加熱コイルの周囲に配置した非磁性体金属ケースと、非磁性体金属ケースに備えられた加熱コイル冷却用の冷却ファンと、加熱コイルの通電を制御する基板ユニットと、基板ユニットに備えられた基板冷却用の冷却ファンと、水パイプの温水出口側に接続された出口パイプとを備えた電気温水加熱ユニットにおいて、前記非磁性体円筒をその直径よりも長さを長くし、かつ、縦長に配置してその外周面に加熱コイルを略垂直になるように立てて配置したものである。
【００１１】
請求項２では、加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとを一定の間隙を保持して同心状に配置するとともに、水パイプの両端部を非磁性体円筒の両端よりも外側に出したものである。
【００１２】
請求項３では、加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとの間に同心度を保つ同心板を設け、この同心板の水パイプとの接触部に周方向に沿った欠き部を複数個設け、この欠き部を通して水パイプ表面の結露水が流れ落ちるようにしたものである。
【００１３】
請求項４では、水パイプを、下側のパイプ支持部によって固定し、上側のパイプ支持部によって隙間を開けて保持するものである。
【００１４】
請求項５では、非磁性体円筒に加熱コイルの巻き始めと巻き終わりの位置を固定する二つの巻き始め板を備え、該巻き始め板の一方にリッツ線の引き出し部を固定して巻き始め，巻き終り部も他方の巻き始め板にリッツ線の引き出し部を固定し、かつ、二つの巻き始め板をコイル支持部で保持し、該コイル支持部を非磁性金属ケースに固定するものである。
【００１５】
請求項６では、非磁性体金属ケースは、外枠に固定されるベースと、加熱コイルの周囲を覆うカバーとを一体的に接合して構成するものである。
【００１６】
請求項７では、非磁性体金属ケースは、下面を底板で覆い、この底板より上部の側面に冷却ファンを取り付けるとともに、冷却ファンと対向した外枠に吸気口を設け、非磁性金属体ケースの上面開口部より下側の外枠に排気口を設け、前記吸気口から非磁性体金属ケースと加熱コイルの間に形成される空間及びこの空間から排気口に至る経路に第一風路ダクトを構成するものである。
【００１７】
請求項８では、非磁性体円筒に巻いた加熱コイルをリッツ線で構成し、該リッツ線の表面をコーティング材で皮膜を作って固定し、絶縁性を確保するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１によれば、加熱コイルを巻いた非磁性体円筒が直径よりも長さが長く、かつ、縦長の加熱コイルを略垂直に立てて配置しているので、加熱部に対して下から水が流れるように移動すると、過熱による気泡だまりが発生することがなくなり、また、加熱部で水が浸らない部分がなくなるので異常加熱が生じることがなくなり、安全性が向上する。
【００１９】
請求項２によれば、加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとを一定の間隙を保持して同心状に配置し、水パイプの両端部を非磁性体円筒の両端よりも外側に出したので、発熱状態を一定に保つことができ、性能が安定するとともに、加熱コイルの磁界の範囲外に接続部を設けることができ、接続部が加熱収縮を起こさず、亀裂などによる水漏れを防止することができる。
【００２０】
請求項３によれば、加熱コイルを巻いた非磁性体円筒と水パイプとの間に同心度を保つ同心板を設け、この同心板の水パイプとの接触部に周方向に沿った欠き部を複数個設け、この欠き部を通して水パイプ表面の結露水が流れ落ちるようにしたので、水道水による加熱冷却の繰り返しにより結露水が水パイプの表面に多量に付着しても加熱コイルの絶縁を確保し、結露水の排出をスムーズに行わせることができる。
【００２１】
請求項４によれば、水道管に接続して水を流す水パイプと、水パイプを外枠に固定するパイプ支持部を水パイプの熱膨張を考慮して下側のパイプ支持部で水パイプの上下動，落下防止の固定を行い、上側のパイプ支持で上下左右の動きに対して拘束しないで隙間を持たせたので、外壁部の固定部に熱膨張が起こる可能性がある膨張の応力を逃がすことができる。
【００２２】
請求項５によれば、非磁性体円筒に加熱コイルの巻き始めと巻き終わりの位置を固定する二つの巻き始め板を備え、該巻き始め板の一方にリッツ線の引き出し部を固定して巻き始め，巻き終り部も他方の巻き始め板にリッツ線の引き出し部を固定し、かつ、二つの巻き始め板をコイル支持部で保持し、該コイル支持部を非磁性金属ケースに固定するようにしたので、加熱コイルが動かさずに加熱でき、かつ、外枠に固定できるので、安定した性能を得ることができる。
【００２３】
請求項６によれば、非磁性体金属ケースを、外枠に固定されるベースと加熱コイルの周囲を覆うカバーとで構成するので、高周波電力を通電する加熱コイルの外周から電波が洩れるのを抑え、他の電気製品に異常電波が氾濫するのを防止することができる。
【００２４】
請求項７によれば、加熱コイルの冷却ファンと対向した外枠に吸気口を設け、非磁性金属体ケースの上面開口部より下側の外枠に排気口を設け、非磁性体金属ケースと加熱コイルの間に形成される空間及びこの空間から排気口に至る経路に第一風路ダクトを構成したので、冷却ファンによる強制冷却により加熱コイルの熱を奪って温風となった風は、下から上へ自然の流れによりスムーズに上昇して非磁性体金属ケース上面の開口部から外枠の排気口に達し、加熱コイルを効率よく冷却し、省電力型で性能が安定するとともに、加熱コイルが結露したり水がかかることを防止でき、外枠の防水構造にたよらず電気的絶縁の安全性が確保できる。
【００２５】
請求項８によれば、非磁性体円筒に巻いた加熱コイルをリッツ線で構成し、該リッツ線の表面をコーティング材で皮膜を作って固定し、絶縁性を確保するので、電気的絶縁，電気，磁気遮蔽，電子部品の誤動作を防止し、安全性が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施例について、添付図面を参照して説明する。
【００２７】
図１において、外枠３０は電気温水加熱ユニットの外郭を構成するもので、浴室等の壁に設置されて使用される。
【００２８】
水パイプ１は、防錆性のある磁性体ステンレスで構成され、その下端は接手下１０及び接続管１３を介して水道管４２に接続され、上端には接手上１１を介して先端に水栓付き出口１２ａが取り付けられた出口パイプ１２が接続されている。
【００２９】
また、水パイプ１は、外枠３０の中に略垂直となるように縦長に配置され、その上部と下部をパイプ支持部９によって外枠３０に固定されている。
【００３０】
水パイプ１の周囲には、セラミック等よりなる非磁性体円筒２が一定の間隙を保持して同心状となるように縦長に配置されている。このとき、水パイプ１は、その上下両端部が非磁性体円筒２の上下両端部よりも外側に出るように設定されている。
【００３１】
また、この非磁性体円筒２は、その直径よりも長さが長くなるように構成されており、その外周面にはリッツ線３ａからなる加熱コイル３が略垂直になるように巻かれている。リッツ線３ａは、図４に示すように、例えば防水性エポキシ樹脂よりなるコーティング材３ｂで表面に皮膜を作り、線同志を固定して絶縁性を確保している。
【００３２】
加熱コイル３の周囲には、該加熱コイル３の電気的，磁気的遮蔽を目的とした非磁性体金属ケース７を備え、この非磁性体金属ケース７の下部側面には加熱コイル３を冷却する冷却ファン８を備えている。
【００３３】
また、非磁性体金属ケース７は、外枠３０に固定されるベース７ｂと、加熱コイル３の周囲を覆う略コ状のカバー７ａ及び非磁性体円筒２の貫通部分を避けてその下面を覆う底板７ｃとで構成されており、カバー７ａをベース７ｂにネジ７ｄで接することにより両者を一体的に接合している。
【００３４】
冷却ファン８は、前記底板７ｃより上部でカバー７ａに取り付けられており、該冷却ファン８の吸い込み側と略対向して外枠３０に設けられた吸気口３１から外気を吸引して非磁性体金属ケース７と非磁性体円筒２の外周面に巻いた加熱コイル３の間に流入し、加熱コイル３を冷却した後、非磁性体金属ケース７の上面開口部より幾分下側で外枠３０に設けられた排気口３２を経て外枠３０外へ放出される。
【００３５】
前記非磁性体金属ケース７と加熱コイル３の間に形成される空間及びこの空間から外枠３０の排気口３２に至る経路は第一風路ダクト３５を構成するものであり、前記排気口
３２を非磁性体金属ケース７の上面開口部より幾分下側に設けることにより、第一風路ダクト３５内に水が浸入するのを防止している。
【００３６】
加熱コイル３の通電動作を制御する基板ユニット２０は、外枠３０内の適宜空間位置に配置され、ポッティング等充填材で防水加工が施されており、加熱コイル３のリッツ線
３ａの端末２１が接続されて電力が供給される。また、基板ユニット２０の下方には基板冷却用の冷却ファン２２が設けられており、外枠３０の下部に設けた基板吸気口３３から外気を吸い込み、上部に設けた基板排気口３４から基板ユニット２０冷却後の排気を排出するようにしている。そして、これらの冷却経路で第二風路ダクト３６を構成している。
【００３７】
図２において、加熱コイル３を巻いている非磁性体円筒２と水を流す水パイプ１との間には一定の空間があり、その空間に介在した同心板４により同心度を保っている。また、水パイプ１の加熱コイル３との対向部が加熱面１ａとなり、水パイプ１の両端が非磁性体円筒２の両端より上下にはみ出している。
【００３８】
加熱コイル３を巻いている非磁性体円筒２と水パイプ１との間に介在した同心度を保つ同心板４は、水パイプ１との当たり部に周方向に沿った欠き部４ａと支え部４ｂとを交互に複数個設けてあり、欠き部４ａから水パイプ１の表面に付着した結露水４１が下側に流れ落ちるようになっている。
【００３９】
図３において、非磁性体円筒２には、加熱コイル３の巻き始め位置と巻き終わり位置を固定するための巻き始め板５を備えている。この巻き始め板５は、リッツ線３ａの引き出し部を固定して巻き始めるものであり、リッツ線３ａの引き出し部を固定している。
【００４０】
また、巻き始め板５は、左右の外側部をコイル支持部６の凹状部に嵌め込んで支持されており、このコイル支持部６を非磁性体金属ケース７で保持することにより、非磁性体金属ケース７の所定位置に取り付けられている。
【００４１】
図５において、水パイプ１を外枠３０に固定するパイプ支持部９は、水パイプ１の熱膨張を考慮して上側のパイプ支持部９では（ａ）に示すように、上ベース９ａと上カバー
９ｂにより水パイプ１の直径に対してルーズに保持して上下，左右の動きに対して拘束しない隙間９ｅを保持する。また、下側のパイプ支持部９では（ｂ）に示すように、下ベース９ｃと下カバー９ｄにより水パイプ１の段付１ｂを拘束して上下動，落下防止の固定をする。
【００４２】
本発明は上記の構成よりなり、次にその動作を説明する。
【００４３】
水道管４２から接続管１３に供給された水は、水パイプ１の下側から水パイプ１内に流入し、水パイプ１の周囲で非磁性体円筒２に巻かれた加熱コイル３によって加熱され、上部から出口パイプ１２に至り、水栓付き出口１２ａから湯となって流出する。
【００４４】
一方、冷却ファン８が駆動すると、外枠３０に設けられた吸気口３１から外気を吸引して第一風路ダクト３５を構成する非磁性体金属ケース７と非磁性体円筒２の外周面に巻いた加熱コイル３の間に流入し、加熱コイル３を冷却した後、非磁性体金属ケース７の上面開口部から外枠３０の上面に当たって下向きに向きを変え、排気口３２を経て外枠３０外へ放出される。
【００４５】
また、他方の冷却ファン２２の駆動によって、基板吸気口３３から外気を吸引し、加熱コイル３の通電動作を制御する基板ユニット２０やリッツ線３ａの端末２１等を冷却し、それらの温度が上昇するのを防止し、第二風路ダクト３６から基板排気口３４を通して外枠３０外へ排出される。
【００４６】
湯温を調節する場合には、加熱コイル３の通電動作を制御する基板ユニット２０から加熱コイル３に供給される電力量を調節するか、水道管４２からの水の流入量や水栓付き出口１２ａからの湯の流出量を調節して好みの湯温を得るようにする。
【００４７】
上記本発明によれば、加熱コイル３を巻いた非磁性体円筒２が直径よりも長さが長く、かつ、縦長の加熱コイル３を略垂直に立てて配置しているので、加熱コイル３に対して下から水が流れるように移動させると過熱による気泡だまりが発生することがなくなり、また、加熱コイル３のある部分で水が浸らない部分がなくなり、異常加熱が生じることがなくなる。
【００４８】
また、加熱コイル３を巻いた非磁性体円筒２と水パイプ１とを一定の間隙を保持して同心状に配置し、水パイプ１の両端部を非磁性体円筒２の両端よりも外側に出したので、発熱状態を一定に保つことができ、性能が安定するとともに、加熱コイル３の磁界の範囲外にパイプ支持部９を設けることができ、パイプ支持部９が加熱収縮を起こさず、亀裂など水漏れを防止することができる。
【００４９】
また、加熱コイル３を巻いた非磁性体円筒２と水パイプ１との間に同心度を保つ同心板４を設け、この同心板４の水パイプ１との接触部に周方向に沿った欠き部４ａを複数個設けているので、この欠き部４ａを通して水パイプ１表面の結露水が流れ落ちるようになり、水道水による加熱冷却の繰り返しにより結露水が水パイプ１の表面に多量に付着しても加熱コイル３の絶縁を確保し、結露水の排出をスムーズに行わせることができる。
【００５０】
また、水道管４２に接続して水を流す水パイプ１と、水パイプ１を外枠３０に固定するパイプ支持部９を水パイプ１の熱膨張を考慮して下側のパイプ支持部９で水パイプ１の上下動，落下防止の固定を行い、上側のパイプ支持部９で上下左右の動きに対して拘束しないで隙間９ｅを持たせたので、外枠３０への固定部に熱膨張が起こる可能性がある膨張の応力を逃がすことができる。
【００５１】
また、非磁性体円筒２に加熱コイル３の巻き始めと巻き終わりの位置を固定する二つの巻き始め板５を備え、該巻き始め板５の一方にリッツ線３ａの引き出し部を固定して巻き始め，巻き終り部も他方の巻き始め板５にリッツ線３ａの引き出し部を固定し、かつ、二つの巻き始め板５をコイル支持部６で保持し、該コイル支持部６を非磁性体金属ケース７に固定するようにしたので、加熱コイル３を動かさずに加熱でき、かつ、外枠３０に固定できるので、安定した性能を得ることができる。
【００５２】
さらに、非磁性体金属ケース７を、外枠３０に固定されるベース７ｂと加熱コイル３の周囲を覆うカバー７ａとで構成するので、高周波電力を通電する加熱コイル３の外周から電波が洩れるのを抑え、一般の他の電気製品に異常電波が氾濫するのを防止することができる。
【００５３】
また、加熱コイル３の冷却ファン８と対向した外枠３０に吸気口３１を設け、非磁性体金属体ケース７の上面開口部より下側の外枠３０に排気口３２を設け、非磁性体金属ケース７と加熱コイル３の間に形成される空間及びこの空間から排気口３２に至る経路に第一風路ダクト３５を構成したので、冷却ファン８による強制冷却により加熱コイル３の熱を奪って温風となった風は、下から上へ自然の流れによりスムーズに上昇して非磁性体金属ケース７上面の開口部から外枠３０の排気口３２に達し、加熱コイル３を効率よく冷却し、省電力型で性能が安定するとともに、加熱コイル３が結露したり水がかかることを防止でき、外枠３０の防水構造にたよらず電気的絶縁の安全性が確保できる。
【００５４】
さらに、非磁性体円筒２に巻いた加熱コイル３をリッツ線３ａで構成し、該リッツ線
３ａの表面をコーティング材３ｂで皮膜を作って固定し、絶縁性を確保するので、電気的絶縁，電気，磁気遮蔽，電子部品の誤動作を防止し、安全性が確保できる。
【００５５】
以上のように、本発明は、水道に接続して高周波電磁誘導加熱で温水を供給できる使い勝手のよい安全な電気温水加熱ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施例に係る電気温水加熱ユニットの構造断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る水パイプと加熱コイルの構造断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る加熱コイルの支持部構造断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る加熱コイルの構造断面図である。
【図５】本発明の実施例に係るもので、（ａ）は水パイプの上部、（ｂ）は水パイプの下部における支持部の構造図である。
【図６】従来の給湯器の構造断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  水パイプ
２  非磁性体円筒
３  加熱コイル
３ａ  リッツ線
３ｂ  コーティング材
４  同心板
４ａ  欠き部
４ｂ  支え部
５  巻き始め板
６  コイル支持部
７  非磁性体金属ケース
８  冷却ファン
９  パイプ支持部
９ａ  上ベース
９ｂ  上カバー
９ｃ  下ベース
９ｄ  下カバー
１０  接手下
１１  接手上
１２  出口パイプ
１３  接続管
２０  基板ユニット
２２  冷却ファン
３０  外枠
３１  吸気口
３２  排気口
３５  第一風路ダクト
３６  第二風路ダクト
４２  水道管
【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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