(57)【要約】【課題】燃料電池本体のみを脱着自在にすると共に、簡単な作業で燃料電池を車両に搭載できる燃料電池の搭載構造を提供する。【解決手段】燃料電池３が搭載される燃料電池フレーム４の前端部に設けられた回転軸５を、車両のフロアパネル２０の下面側に支持することによって、燃料電池フレーム４を回転軸５を介してフロアパネル２０に回動自在に支持し、燃料電池フレーム４に燃料電池３を固定することによって、燃料電池３をフロアパネル２０の下部に搭載している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池搭載用のフレーム部材を車両のフロアパネルの下部に回動自在に支持すると共に、前記フレーム部材に燃料電池を取り付けることによって、燃料電池をフロアパネルの下部に搭載したことを特徴とする燃料電池の搭載構造。
【請求項２】
前記フレーム部材を所定の回動角度の位置に保持するフレーム保持手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項３】
前記フレーム部材に、燃料電池を保持するストッパ部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項４】
前記フレーム部材を回動させる駆動手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項５】
前記駆動手段を、車載工具によって作動自在に構成したことを特徴とする請求項４に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項６】
前記フレーム部材の前端部を回動自在に支持したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項７】
前記フロアパネルの下部に、燃料電池への酸化ガス供給口を設ける一方、燃料電池に、前記酸化ガス供給口に接続自在に構成された酸化ガス受け口を設け、前記フレーム部材を回動させて燃料電池を車両搭載位置に配置したときに、燃料電池の酸化ガス受け口が前記酸化ガス供給口に接続されるように構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項８】
前記フロアパネルの下部に、燃料電池への燃料ガス供給口を設ける一方、燃料電池に、前記燃料ガス供給口に接続自在に構成された燃料ガス受け口を設け、前記フレーム部材を回動させて燃料電池を車両搭載位置に配置したときに、燃料電池の燃料ガス受け口が前記燃料ガス供給口に接続されるように構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池の搭載構造。
【請求項９】
前記燃料ガス供給口及び燃料ガス受け口の少なくともいずれかを、可撓性を有するフレキシブル配管に接続したことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池の搭載構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池の搭載構造に関し、更に詳しくは、燃料電池本体のみの脱着が可能な燃料電池の搭載構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、電気自動車の駆動源等に燃料電池が採用されている。この燃料電池は、燃料ガス及び酸化ガスを供給して電気科学的に発電させる発電手段であり、クリーンでエネルギー効率に優れたものとして注目を集めている。この燃料電池を備えた燃料電池システムを自動車等の車両に搭載する場合には、フロアパネル下部に配置することが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１７１０７公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の燃料電池の搭載構造においては、燃料電池を含む燃料電池システム全体をフロアパネル下部に搭載しており、燃料電池本体のみを脱着する構造にはなっていない。このため、燃料電池を車両に搭載する場合は、燃料電池システム全体をフロアパネル下部に取り付けなければならず、燃料電池の搭載作業は大掛かりで非常に困難な作業であった。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料電池システムにおける燃料電池本体のみを脱着自在にすると共に、簡単な作業で燃料電池を車両に搭載できる燃料電池の搭載構造を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池の搭載構造においては、燃料電池が搭載されるフレーム部材に設けられた取付軸を、車両のフロアパネルの下面側に支持することによって、フレーム部材を取付軸を介してフロアパネルに回動自在に支持し、前記フレーム部材に燃料電池を固定することによって、燃料電池をフロアパネルの下部に搭載したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、フレーム部材がフロアパネルに回動自在に支持されているため、重量物である燃料電池の搭載作業を軽減することができる。また、フロアパネルにおけるフレーム部材の近傍部に燃料電池の補機類（例えば、酸化ガス供給装置や燃料ガス供給装置等）を配設しておけば、フレーム部材を回動させた状態で、燃料電池と補機類との位置関係が定まるため、燃料電池の補機類に対する位置ズレが低減できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００９】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【００１０】
車体１の下部にはフロアパネル２０が配設されており、該フロアパネル２０の下部側に、燃料電池３と燃料電池３の補機類２とからなる燃料電池システム１１が配設されている。この補機類２は、例えば酸化ガス供給装置等から構成されており、前方側に補機類２が配置され、該補機類２の後方側に燃料電池３が配置される。
【００１１】
また、燃料電池３は、燃料電池搭載用のフレーム部材である燃料電池フレーム４に取り付けられており、該燃料電池フレーム４は、回転軸５を介して車体１のフロアパネル２０の下部に回動自在に支持されている。そして、回転軸５は、燃料電池フレーム４の前端部に設けられており、燃料電池フレーム４の後部側が前記回転軸５を中心にして上下方向（図１の矢印方向）に回動するように構成されている。
【００１２】
ここで、詳細には図示しないが、回転軸５を燃料電池フレーム４に設け、この回転軸５に係合する軸受けをフロアパネル２０に設けても良く、軸受けを燃料電池フレーム４に設け、回転軸５をフロアパネル２０に設けることもできる。なお、フロアパネル２０の後部には、燃料電池フレーム４を回動させて燃料電池３を所定の位置にガイドする手段として案内面６を設けている。
【００１３】
本実施形態において燃料電池３を車両に搭載する手順を図１を用いて簡単に説明する。
【００１４】
まず、同図の実線に示すように、燃料電池フレーム４を回転軸５を中心に回動させ、下端側の仮保持位置まで降ろし、この状態で、燃料電池３を燃料電池フレーム４に載せる。次いで、同図の矢印に示すように、燃料電池フレーム４を上方に回動させて、二点鎖線で示す上端側の車載位置まで上昇させ、図外の係止手段を介して燃料電池フレーム４を車体１に係止及び保持させる。
【００１５】
前記構成を有する第１実施形態による燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００１６】
燃料電池３を燃料電池フレーム４に取り付けた状態で、燃料電池フレーム４を回転軸５を中心に回動させることによって、燃料電池３を車両に搭載するように構成したため、重量の大きい燃料電池３を車両に搭載する重作業を大幅に軽減することができる。また、燃料電池３の仮保持を可能とし、燃料電池３の搭載位置までの移動と位置合わせが容易になる。
【００１７】
また、フロアパネル２０の後部に案内面６を形成しているため、燃料電池３を案内面６に沿って位置合わせを行いつつ、車両に搭載することが可能となる。
【００１８】
また、燃料電池フレーム４が回転軸５を介してフロアパネル２０に支持されているので、燃料電池３と補機類２との位置ズレを低減できる。よって、例えば、補機類２に酸化ガス配管を有する酸化ガス供給装置を設ければ、この酸化ガス配管と燃料電池３との位置合わせを迅速かつ確実に行うことができる。
【００１９】
［第２実施形態］
次いで、第２実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
図２は、本発明の第２実施形態による燃料電池の搭載構造の概略を示す側面図である。本実施形態においては、図２の実線で示す燃料電池フレーム４の仮保持位置を保持するフレーム保持手段としてチェーン７を設けている。このチェーン７は、一端が車体１に設けたフック２１に係止されると共に、他端が燃料電池フレーム４の後端部に固定されている。前記チェーン７が伸びきったときに燃料電池フレーム４が最下端の仮保持位置に保持されるため、チェーン７の長さを変更して前記仮保持位置を適宜調整することができる。また、フレーム保持手段として、チェーン７の替わりに伸縮率の小さい、例えばワイヤ等を用いることもできる。
【００２１】
さらに、燃料電池フレーム４の後端部には、燃料電池フレーム４に対して直交する方向に延びる燃料電池ストッパ８を設けている。この燃料電池ストッパ８は、燃料電池フレーム４に一体に形成しても良いが、別体に成形したのち、燃料電池フレーム４の後端部に取り付けても良い。このように、ストッパ部材である燃料電池ストッパ８は、燃料電池フレーム４が仮保持位置に保持された状態において、燃料電池３が落下しないように燃料電池３を保持できるものであれば良い。
【００２２】
本実施形態において燃料電池３を車両に搭載する手順を図２を用いて簡単に説明する。
【００２３】
まず、同図の実線に示すように、燃料電池フレーム４を回転軸５を中心に回動させ、下端側の仮保持位置まで降ろす。ここで、チェーン７が延びきったときに燃料電池フレーム４が仮保持位置になるように、チェーン７の長さを予め調整しておく。そして、この仮保持状態で、燃料電池３を燃料電池フレーム４に載せ、第１実施形態と同様に、燃料電池フレーム４を上端側の車載位置まで上昇させ、図外の係止手段を介して係止及び保持させる。
【００２４】
前記構成を有する第２実施形態による燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００２５】
燃料電池フレーム４の仮保持位置をチェーン７によって確実に保持できるため、燃料電池３の燃料電池フレーム４への搭載作業を更に効率的に行うことができる。
【００２６】
また、燃料電池フレーム４の後端部に燃料電池ストッパ８を設けているため、燃料電池フレーム４を上下に回動させる過程において燃料電池３の落下を防止でき、さらに、燃料電池フレーム４を上端の車載位置まで上げて燃料電池３の位置合わせする際にも、燃料電池３が燃料電池フレーム４上で下方へ滑ることを防止し、位置決め性を向上させることができる。
【００２７】
［第３実施形態］
次いで、第３実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１及び第２実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
図３は、本発明の第３実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【００２９】
同図に示すように、燃料電池フレーム４を下端の仮保持位置に保持するフレーム保持手段として、伸縮せず、かつ充分な可撓性を有するワイヤ９を設け、燃料電池フレーム４を回動させる駆動手段として、ワイヤ９を巻きとるワイヤリール１０を車体１に設けている。
【００３０】
前記ワイヤ９は、一端が燃料電池フレーム４の後端部に固定され、他端が前記ワイヤリール１０に保持されており、燃料電池３を搭載した燃料電池フレーム４を支持している。また、ワイヤリール１０は、車体１に支持されており、図外の駆動装置による駆動力で同図の矢印方向及びこの矢印方向の反対方向の双方に回動することができる。そして、同図の矢印方向にワイヤリール１０が回動するとワイヤ９が巻き取られ、矢印の反対方向に回動すると、ワイヤ９が巻き戻されるように構成されている。なお、このワイヤリール１０は、一般的に車載されている車載工具であるジャッキアップ用工具を用いて巻き取り及び巻き戻しが可能に構成されている。
【００３１】
本実施形態において燃料電池３を車両に搭載する手順を図３を用いて簡単に説明する。
【００３２】
まず、ワイヤリール１０を同図の矢印方向の反対方向に回動させ燃料電池フレーム４を下端側の仮保持位置まで降ろす。この仮保持状態で、燃料電池３を燃料電池フレーム４に載せる。次いで、ワイヤリール１０を矢印方向に回動させると、燃料電池フレーム４が回転軸５を中心に回動し、上端側の車載位置まで上昇する。そして、図外の係止手段を介して燃料電池フレーム４を車体１に対して係止及び保持させる。
【００３３】
前記構成を有する第３実施形態による燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３４】
本実施形態によれば、一般に車載されるジャッキアップ用工具を用いて、燃料電池フレーム４を昇降作動させることができる。このように、特殊工具や助力装置等を特別に用意しなくても、燃料電池フレーム４の昇降作業が容易となり、燃料電池３のメンテナンス作業を容易にすることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、ワイヤ９を介して燃料電池フレーム４を支持すると共に駆動手段としてワイヤリール１０を設けているが、これに代えて、燃料電池フレーム４をチェーンによって支持すると共に、このチェーンをモータ等によって巻き取る装置を駆動手段として適用することもできる。ここで、チェーンの巻き取り装置が、一般の車載工具を用いて操作が可能であれば、前記ワイヤリール１０と同様の効果を得られるものである。
【００３６】
［第４実施形態］
次いで、第４実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１〜第３実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図４は、本実施形態による燃料電池フレーム４を示している。これまでも説明してきたように、燃料電池フレーム４の前端部には、回転軸５が設けられており、該回転軸５を中心に燃料電池フレーム４が上下に回動自在に構成されている。また、燃料電池フレーム４の後端部には、ゴム製の小さなタイヤ１６が回動自在に軸支されている。このタイヤ１６は、燃料電池フレーム４の接地部近傍に設けた図外の車軸に対して自由に回転するように構成されている。
【００３８】
前記構成を有する第４実施形態における燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００３９】
回転軸５が燃料電池フレーム４の前端部に設けられているため、例えば、車両走行中に車体１に大きな荷重が入力することによって、燃料電池フレーム４の後端側が降下し、燃料電池フレーム４が路面に接触した場合に、燃料電池フレーム４がこの接触によって路面から受ける荷重が小さくなる。即ち、仮に、回転軸５を燃料電池フレーム４の後端部に設けると、燃料電池フレーム４は後端部を中心に回動自在に支持されるが、車両走行中に燃料電池フレーム４が回動して前端側が降下すると、燃料電池フレーム４が路面に対して突っ張るため、路面から非常に大きな荷重を受ける。このように、回転軸５を燃料電池フレーム４の前端部に設けると、車両が前進している場合において接触時の影響を大幅に軽減させることができる。
【００４０】
また、燃料電池フレーム４の後端部にタイヤ１６が設けられているため、燃料電池フレーム４が落下した場合に、燃料電池フレーム４が受ける路面接触時の影響を大幅に軽減させることができる。
【００４１】
［第５実施形態］
次いで、第５実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１〜第４実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
図５及び図６は、本発明の第５実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図であり、図７は図６の要部を拡大して示す断面図である。
【００４３】
本実施形態においては、補機類２内に空気供給装置を設けると共に、該空気供給装置の後部に空気配管１２を連結している。また、図７に示すように、この空気配管１２の後端部には酸化ガス供給口である空気供給口２３が形成されており、後端面には溝２２が形成されている。この溝２２は、断面略矩形状に形成されており、後端面に周状に亘って連続して形成され、この溝２２内には、Ｏリング１３が嵌め込まれている。また、燃料電池３の前端部には、酸化ガス受け口である空気受け口２４が形成されており、燃料電池フレーム４が回動して車載位置に配置されたときに、空気受け口２４が空気供給口２３に対応する位置に配置され、これらの空気受け口２４及び空気供給口２３によって、空気流路が形成されている。なお、前記Ｏリング１３は、空気配管１２側の空気供給口２３の後端面と燃料電池３側の空気受け口２４の前端面とを確実に密着させている。
【００４４】
本実施形態において燃料電池３を車両に搭載する手順を図５〜図７を用いて簡単に説明する。
【００４５】
まず、ワイヤリール１０を矢印とは反対方向に回動させ燃料電池フレーム４を下端側の仮保持位置まで降ろし、燃料電池３を燃料電池フレーム４に載せる。次いで、ワイヤリール１０を矢印方向に回動させると、燃料電池フレーム４が上端側の車載位置まで上昇する。すると、図７に示すように、燃料電池３側の空気受け口２４が、車体１側に設けた空気配管１２の空気供給口２３に係合し、これらの空気受け口２４及び空気供給口２３によって、空気流路が形成される。そして、この状態で、図外の係止手段を介して燃料電池フレーム４を車体１に対して係止及び保持させる。
【００４６】
前記構成を有する第５実施形態による燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００４７】
本実施形態によれば、燃料電池フレーム４をワイヤリール１０を用いて車載位置まで上昇させると、燃料電池３が補機類２と空気配管１２に位置合わせされる。ここで、前述したように、燃料電池フレーム４の回動によって、燃料電池３の空気受け口２４を空気配管１２の空気供給口２３に接続することができるため、燃料電池３を車両に搭載する車載作業で、空気配管の接続作業を同時に行うことができる。
【００４８】
なお、燃料電池システムにおいて、空気配管１２は他の流体の配管に対して太いため、空気配管１２の長さを短縮することは燃料電池３を搭載するスペース効率の面でメリットが大きい。また、一般に、空気は漏れにくく、仮に漏れたとしてもその影響が小さいので、本実施形態による空気流路の接続方法を採用するのに適している。ただし、この接続方法は空気配管に限定するわけではなく、必要に応じて冷却水等の他の流体に適用してもよい。
【００４９】
［第６実施形態］
次いで、第６実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１〜第５実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
図８は、本発明の第６実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【００５１】
本実施形態においては、燃料電池システム３３が、補機類２、燃料電池３及び水素供給装置１４から構成されており、また、燃料電池３の後端部に、水素配管１５と、該水素配管１５の端部に取り付けられた水素受け口（燃料ガス受け口）２６とが設けられている。また、燃料電池３の後方に水素供給装置１４が配設され、該水素供給装置１４の前部には水素配管２７を介して、燃料ガス供給口である水素供給口２５が設けられている。この水素供給口２５は、前記水素受け口２６に接続自在に構成されており、これらの水素供給口２５及び水素受け口２６が互いに接続されると、水素配管２７、水素供給口２５、水素受け口２６及び水素配管１５で燃料ガス流路が構成される。この燃料ガス流路は、前記空気配管１２に形成される空気流路とは別の接続部位に形成されている。さらに、図８に示すように、水素受け口２６は水素供給口２５に対して締結ボルト２８を介して固定されており、図示しないが、水素受け口２６と水素供給口２５とは接続時のシール部材としてＯリングによってシールされている。
【００５２】
本実施形態において燃料電池３を車両に搭載する手順を図８を用いて簡単に説明する。
【００５３】
まず、燃料電池フレーム４を下端側の仮保持位置まで降ろし、燃料電池３を燃料電池フレーム４に載せたのち、図８の矢印に示すように、燃料電池フレーム４を上端側の車載位置まで上昇させる。すると、燃料電池３側の水素受け口２６が、車体１側に設けた水素配管２７の水素供給口２５に接続され、これらの水素受け口２６及び水素供給口２５によって燃料ガス流路が形成される。こののち、締結ボルト２８によって水素受け口２６を水素供給口２５に固定させる。さらに、この状態で、図外の係止手段を介して燃料電池フレーム４を車体１に対して係止及び保持させる。
【００５４】
前記構成を有する第６実施形態による燃料電池の搭載構造によれば、以下の作用効果を奏する。
【００５５】
燃料電池フレーム４を車載位置に至るまで上方に回動させると、燃料電池３の前部が空気配管１２に接続されて空気流路が形成されると共に、水素受け口２６が水素供給口２５に接続されて燃料ガス流路が形成される。このように、水素供給装置１４と燃料電池３の水素配管１５との接続を、空気流路の形成とは別の作業として実施するので接続の確実性を高めることができる。また、水素受け口２６と水素供給口２５との接続部を見えやすい部位に配置できるので、目視による燃料ガスの漏れチェックを容易に行うことができる。
【００５６】
なお、本実施形態による接続方法は水素配管に限定するわけではなく、空気配管を含め、必要に応じて他の流体に適用してもよい。その場合、例えば同様の配管を燃料電池の後方に並べてもよいし、燃料電池の左右側面に配置するなどしてもよい。
【００５７】
［第７実施形態］
次いで、第７実施形態による燃料電池の搭載構造について説明するが、前記第１〜第６実施形態と同一構造の部位については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図９は、本発明の第７実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。本実施形態においては、水素供給装置１４に接続されている水素配管３１における水素供給装置１４側の根本部、及び燃料電池３に接続されている水素配管３２における燃料電池３側の根本部をそれぞれフレキシブル配管３０，２９に構成している。
【００５９】
本実施形態によれば、フレキシブル配管２９，３０の自由度によって、水素供給装置１４と燃料電池３の水素配管３２との間の変位を吸収するので、接続の確実性をより一層高めることができる。また、燃料電池３が固定された状態でも、フレキシブル配管２９，３０の自由度の範囲で水素供給装置１４と水素配管３２との接続部の間隔を離すことができるので、Ｏリング等のシール部材のメンテナンスを容易にすることもできる。
【００６０】
なお、本発明に係る燃料電池の搭載構造は、前述した実施形態に限定されることなく、本発明の技術思想に基づいて種々の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【図３】本発明の第３実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【図４】本発明の第４実施形態における燃料電池フレームの概略を拡大して示す側面図である。
【図５】本発明の第５実施形態による燃料電池の搭載構造を概略的に示す側面図である。
【図６】図５の要部を拡大した側面図である。
【図７】図６における空気受け口と空気供給口との接続部近傍を拡大した断面図である。
【図８】本発明の第６実施形態による燃料電池の搭載構造の要部を概略的に示す側面図である。
【図９】本発明の第７実施形態による燃料電池の搭載構造の要部を概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
３…燃料電池
４…燃料電池フレーム（フレーム部材）
５…取付軸部
７…チェーン（フレーム保持手段）
８…燃料電池ストッパ（ストッパ部材）
９…ワイヤ（フレーム保持手段）
１０…ワイヤリール（駆動手段）
２０…フロアパネル
２３…空気供給口（酸化ガス供給口）
２４…空気受け口（酸化ガス受け口）
２５…水素供給口（燃料ガス供給口）
２６…水素受け口（燃料ガス受け口）
２９，３０…フレキシブル配管
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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