(57)【要約】【課題】太陽光発電等の発電量を表示するための発電量表示装置に関し、容易に視認でき、発電量表示の消費電力量が少ない発電量表示装置を提供する。【解決手段】光を拡散し得るように微細凹凸加工された裏面を備えた光透過性板体１２を表示部表面に配設し、当該光透過性板体１２の裏面側に、発電量を示す数字を数個選択して適宜間隔をおいて表示すると共に、各数字の近傍にそれぞれ１個のＬＥＤランプ１５を配設して表示部９を構成した。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電量を示す数字を数個選択して適宜間隔をおいて表示すると共に、各数字の近傍にそれぞれ１個のＬＥＤランプを配置してなる表示部を備えた発電量表示装置。
【請求項２】
ＬＥＤランプの発光色は、１色又は異なる２色以上である請求項１に記載の発電量表示装置。
【請求項３】
光を拡散し得るように微細凹凸加工された裏面を備えた光透過性板体を表示部表面に配設し、当該光透過性板体の裏面側にＬＥＤランプを配置してなる構成を備えた請求項１又は２に記載の発電量表示装置。
【請求項４】
発電量に対応して関連付けられたＬＥＤランプと、当該発電量より小さな発電量に対応して関連付けられた全てのＬＥＤランプとを発光させて発電量を表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電量表示装置。
【請求項５】
発電量を示す数字として、蓄電に最低限必要な必要発電量を示す整数値と、当該必要発電量の前後において等間隔離れた１〜３個の整数値と、以上の整数値の最小値よりも前記等間隔より大きく離れて小さな１個の整数値とを選択し、表示部に表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発電量表示装置。
【請求項６】
表示部の出力を制御する発電量表示制御部を備え、
当該発電量表示制御部は、発電量を段階的に分類してなる複数の発電量範囲と、各発電量範囲に対応して発光させるＬＥＤランプの出力チャンネルとを関連付けて記憶する記憶機能と、発電量を検出する検出機能と、発電量がいずれの発電量範囲に属するかを判定する判定機能と、判定された発電量範囲に対応したＬＥＤランプの出力チャンネルに出力信号を送る出力制御機能とを備えた請求項１〜５のいずれかに記載の発電量表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電、風力発電などの発電量を表示するための発電量表示装置に関し、詳しくは、室外或いは室内の見学者が太陽光発電等の発電量を容易に視認でき、しかも発電量表示に消費される電力量が少なくて済む発電量表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電、風力発電などの自然エネルギーを利用した発電装置においては、これらのクリーンエネルギーに関心を持ってもらう教育目的もあって、時々刻々変化する発電量を見学者に表示することが行われている。
【０００３】
発電量を表示する装置としては従来から種々の形態が知られている。代表的なものとしては、発電電流の流れる回路上に基準抵抗を配置し、その両端の電位差を測定し、その測定量を指示針で目盛りを示したり（アナログ表示）、当該測定値をデジタル変換してＬＥＤ数値文字や液晶数値文字で示す（デジタル表示）発電量表示装置を挙げることができる。
例えば、特許文献１（特開２０００−１７２１６７号公報）や特許文献２（特開２０００−２８４００６号公報）などには、発電表示パネルに発電量をデジタル表示する構成を備えた発電量表示装置が開示されている。
その他、特許文献３（特開平７−３８１２９号公報）には、円状に配置した複数個の発光ダイオードにて花部を構成し、太陽電池の発電量に応じて順次花部が点灯する構成の太陽電池発光装置なども開示されている。
【０００４】
ところで、太陽光発電装置等において発電量を表示する場合、発電量表示に消費される電気量を如何に節約するかが従来からの課題であった。例えば、太陽光発電の発電電力を夜間照明に利用する装置の場合、仮に発電量の測定及び表示に５ｗ／ｈ程度の電力が消費されるとすると一日の消費電力は１２０ｗｈとなり、これは２０ｗの蛍光灯を６時間点灯する電気量に相当し、本来の目的である夜間照明を疎外する電気量である。
これに対して、太陽光電池や蓄電池などの容量を増大させて、発電量表示に消費される電気量の影響を少なくする解決策も考えられるが、それでは発電システムの設置費用が高くなり甚だ不経済である。
【０００５】
そこで従来、発電量表示の消費電気量を節約する手段として、次のような提案がなされている。
例えば特許文献４（特開２００２−１４２３６６号公報）は、発電電力の表示を１つのＬＥＤの点滅パターンによって表示する表示装置を開示している。
また、特許文献５（特開平８−８８９４０号公報）は、太陽光発電の発電量を多段階に分けたバー表示若しくは７セグメントの文字表示する際、発電状態に応じて表示形態を、例えば常時表示、間欠表示、非表示のいずれかに切換える発電状態表示装置を開示している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１７２１６７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２８４００６号公報
【特許文献３】
特開平７−３８１２９号公報
【特許文献４】
特開２００２−１４２３６６号公報
【特許文献５】
特開平８−８８９４０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、新たな知見に基づき、発電量表示に消費される電力量が少なくて済む発電量表示装置を提供せんとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電量を示す数字を数個選択して適宜間隔をおいて表示すると共に、各数字の近傍にそれぞれ１個のＬＥＤランプ（発光ダイオード）を配置してなる表示部を備えた発電量表示装置を提案する。
発電量をデジタル表示しようとする場合、従来は多数のＬＥＤランプを使ってバー表示するか若しくは７セグメント表示するか、或いは、パルス発生回路等を介して点滅表示するかなどしていたが、本発明の発電量表示装置は、これらに比べて、必要なＬＥＤランプの数が少なくて済み、しかも制御方法も簡易となるから、より少ない消費電力で発電量を表示することができる。
【０００９】
上記構成の発電量表示装置において、発電量を示す数字としては、例えば、蓄電に最低限必要な必要発電量を示す整数値と、当該必要発電量の前後において等間隔離れた１〜３個の整数値と、以上の整数値の最小値よりも前記等間隔より大きく離れて小さな１個の整数値とを選択し、これらの数字を表示部に表示するのが好ましい。蓄電に最低限必要な必要発電量が発電されているか否かを確認できると同時に、より少ない個数の数字で発電量の変化も視認することができる。
【００１０】
上記構成の発電量表示装置において、発電量に対応した所定のＬＥＤランプを発光させるためには、例えば表示部の出力を制御する発電量表示制御部を備え、
当該発電量表示制御部は、発電量を段階的に分類してなる複数の発電量範囲と、各発電量範囲に対応して発光させるＬＥＤランプの出力チャンネルとを関連付けて記憶する記憶機能と、必要に応じて発電量を検出する検出機能と、発電量がいずれの発電量範囲に属するかを判定する判定機能と、判定された発電量範囲に対応したＬＥＤランプの出力チャンネルに出力信号を送る出力制御機能とを備えるように構成するのが好ましい。
【００１１】
本発明の発電量表示装置は、太陽光発電、風力発電、水力発電、その他の発電方法による発電量を表示する装置として利用することができる。中でも、小型の太陽光発電や風力発電などは発電状況を知る上で厳密な発電量を表示することが要求されないため、これら小型の太陽光発電や風力発電等の発電量を表示する装置として特に好ましい。
【００１２】
なお、本発明において、「ＬＥＤランプ」とは発光ダイオードによる光源体を広く包含する意であり、「光透過性板体」とは、ＬＥＤランプの光が透過する板体を広く包含する意であり、透明及び半透明であってもよい。
また、「発電量」とは、発電電圧、発電電流、発電電力量など、パラメータを問わず発電量を示す値を全て包含する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
但し、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に制限されるものではない。
【００１４】
本発明の発電量表示装置は、発電量を表示する表示部と、発電量に基づいて表示部の出力を制御する発電量表示制御部と、から構成することができる。
【００１５】
表示部は、発電量を示す数字を数個選択して適宜間隔をおいて表示すると共に、各数字の近傍にそれぞれ１個の発光手段を配置して構成することができる。
【００１６】
発電量を示す数字は、見学者が発電量の変化を視認でき、かつＬＥＤランプの消費電力が少なくて済むように、３個〜１０個、中でも４個〜６個程度を選択して表示するのが好ましい。
数字を選択する基準としては、必要発電量（例えばバッテリが蓄電するのに最低限必要な電気量（電圧、電流、電力等））を基準にして、その基準値とその前後の数字とを選択するのが好ましい。例えば、蓄電に最低限必要な必要発電量を示す整数値と、当該必要発電量の前後において等間隔離れた１〜３個の整数値と、以上の整数値の最小値よりも前記等間隔より大きく離れて小さな１個の整数値とを、合わせて４〜８個選択するのが好ましい。具体的には、バッテリの必要電圧容量が１２Ｖである場合、基準とする１２Ｖと、基準より１小さい値を１個と、基準より１或いは２大きい値を２個と、更にこれらの最小値である１１より２以上小さな値を１個（ここでは４つ小さな７を選択）とを選択するようにして「７、１１、１２、１３、１４」の５個の数字を選択することを好ましく例示できる。
【００１７】
発光手段としては、ＬＥＤランプ（発光ダイオード）を採用するのが好ましい。ＬＥＤランプの消費電力は約０．２８ｗ／ｈ程度と非常に少なく、しかも発光力が強く、遠くからの視認性に優れ、更には様々な発光色を選択可能である特色を有している。
ＬＥＤランプの発光色は、全てのＬＥＤランプの発光色を同じ１色とすることも、互いに異なる２色以上とすることもできる。
ＬＥＤランプの発光形式としては、各発電量に対応して関連付けられたＬＥＤランプのみを発光させる形式（一段毎点灯形式）を採用することも、又、各発電量に対応して関連付けられたＬＥＤランプとそれ以下の発電量に対応した全てのＬＥＤランプを発光させてＬＥＤランプ列によるバーが棒グラフ状に伸縮する形式（加算点灯形式）を採用することも、又、スイッチによって両方の形式を切り替える形式を採用することもできる。
【００１８】
上記構成を備えた表示部において、発電量を示す数字とＬＥＤランプとは同じ面上に配置することも、又、異なる面上に配置することもできる。要するに、表示部を正面から見た場合に、数個の数字の近傍にそれぞれ１個の発光手段（ＬＥＤランプ）が配置されていればよい。
【００１９】
具体的には、光透過性板体を表示部表面に配設し、当該光透過性板体の裏面側に発光手段（ＬＥＤランプ）を配置し、発電量を示す数字を光透過性板体の前面側又は裏面側のいずれかに配置して表示部を構成することができる。
この際、光透過性板体とＬＥＤランプの距離は、特に制限するものではないが１０ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００２０】
光透過性板体は、透明或いは半透明なガラス、透明或いは半透明なプラスチック（例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂など）など、透明或いは半透明な任意の材質からなる板体を使用可能である。中でも、透明な板体（材質はガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などのプラスチック）の裏面を、光が拡散し得るように微細凹凸加工（フロスト加工、サンドブラスト加工等を含む）してなるものが特に好ましい。ＬＥＤランプの光線は直線性が極めて高いため、そのままではＬＥＤランプの光源が光透過性板体に小さな光点として映し出されるだけであるが、光透過性板体の裏面を微細凹凸加工することにより、ＬＥＤランプからの光線が微細凹凸加工面で拡散して所定の大きさのスポットとして映し出され、遠くからでも鮮明に視認できるようになるから、室外設置用の発電量表示装置に特に優れている。この際、スポットの大きさは、特に制限するものではないが、光の強度や微細凹凸加工面の粗度等によって変化させることができるから、表示部の大きさなどに合わせて適宜設計すればよい。
なお、光透過性板体の表面を微細凹凸加工して光を拡散させることも可能であるが、光がぼやけてしまったり、表面に異物や汚れが付着し易くなるので好ましくない。
微細凹凸加工する範囲は、光透過性板体の裏面全面であっても、裏面の一部、例えばスポットとして映し出したい部分を部分的に加工するようにしてもよい。
【００２１】
発電量表示制御部は、発電量に基づいて表示部の出力を制御する機能を備えていれば、具体的構成（回路）は任意であるが、好ましくは、発電量を段階的に分類して複数の発電量範囲を設定し、複数の発電量範囲と、各発電量範囲に対応して発光させるＬＥＤランプの出力チャンネルとを関連付けて記憶する記憶機能（記憶手段）と、発電量を検出する検出機能（検出手段）と、発電量がいずれの発電量範囲に属するかを判定する判定機能（判定手段）と、判定された発電量範囲に対応したＬＥＤランプの出力チャンネルに出力信号を送る出力制御機能（出力制御手段）とを持たせるように構成することができる。
【００２２】
（実施例）
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
ただし、本実施例は、太陽光発電機及び風力発電機で発生した電力をバッテリに蓄電し、蓄電した電力を夜間照明用に利用する自己発電型照明装置に本発明の発電量表示装置を組み込んだ例を示してあるが、本発明がこのような例に制限されるものではない。
【００２３】
自己発電型照明装置１は、主として、図１に示すように、柱状の本体１Ａに取り付けられた、風力発電機２、太陽光発電機（太陽電池）３、照明器具４、発電された電力を蓄えるバッテリ５、太陽光発電機３の発電量を表示する発電量表示装置６、及び発電、蓄電、各種出力等を制御するハイブリッドコントローラ７を備え、電気回路的には、図２に示すように、ハイブリッドコントローラ７を中心に、風力発電機２、太陽光発電機３、照明器具４、バッテリ（蓄電池）５及び発電量表示装置６が接続された構成となっている。
【００２４】
発電量表示装置６は、主に発電量表示制御部８と表示部９とからなり、図３〜図５に示すように、表示部９は、筐体１１の前面部分に長方形状の窓部１１ａを切り欠いて形成し、この窓部１１ａに透明なアクリル樹脂からなる光透過性板体１２が嵌め込まれて表示部表面９ａ内に配設され、筐体１１の内部において、光透過性板体１２の裏面に取付板１３が固定されている。当該取付板１３は、凹溝部とその両縁から張り出した固定片部とを備え、当該固定片部を介して光透過性板体１２に固定され、当該凹溝部の底面には、発電量を示す５個の数字１４が縦方向に適宜間隔をおいて表示され、各数字１４の近傍横にはそれぞれ１個のＬＥＤランプ１５が設置され、さらに取付板１３の裏面側には適宜間隔をおいて基板１６が並設されている。基板１５は発電量表示制御部８を備えている。
【００２５】
上記の発電量表示装置６において、光透過性板体１２は、厚さ約２０ｍｍのアクリル樹脂板からなり、その裏面は微細凹凸加工され、平均粗度（Ｒｚ）２５〜１５μｍ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１）とされている。
また、光透過性板体１２の裏面とＬＥＤランプ１５との距離は約１０ｍｍである。
発電量を示す数字１４としては、発電電圧（Ｖ）を示す「７」「１１」「１２」「１３」「１４」の５個が選択され、各数字の近傍には「青色」「緑色」「黄色」「朱色」「赤色」に発光するＬＥＤランプが配置され、表示部９を正面から見ると、図１に示すように、各数字１４の横に各色のスポット１７（直径約１５ｍｍ）が映し出されるようになっている。
【００２６】
発電量表示制御部８は、図２に示すように、太陽光発電機３、表示部９及びハイブリッドコントローラ７と接続され、図６に示すように、主として、太陽光発電機（太陽電池）３で発電された電気をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器２０と、バッテリへの充放電を制御するチャージ制御部２１と、各ＬＥＤランプ１５が点灯する電圧範囲を記憶し、発電電圧がいずれの電圧範囲に該当するかを判定し、判定した電圧範囲に対応するＬＥＤランプ１５の出力チャンネルに出力信号を送るソーラー電圧判定・出力制御部２２と、バッテリが蓄電している電気を監視しアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器２３と、５個のＬＥＤランプ１５にそれぞれ接続した出力チャンネルＹ０〜Ｙ４と、逆流防止ダイオード２４とを備えている。
【００２７】
太陽光発電機（太陽電池）３で発生した電圧は、Ａ／Ｄ変換器２０でディジタル変換されてチャージ制御部２１に供給され、チャージ制御部２１で発電量表示に必要な電圧がソーラー電圧判定・出力制御部２２に供給され、それ以外の電圧は逆流防止ダイオード２４を介してバッテリ５に供給される。ソーラー電圧判定・出力制御部２２では、供給された電圧を検出し、検出した発電電圧がいずれの電圧範囲に該当するかを判定し、判定した電圧範囲に対応するＬＥＤランプ１５の出力チャンネルＹ０〜Ｙ４に対して出力信号及び電圧を出力するように構成されている。
【００２８】
更に詳しくは、上記ソーラー電圧判定・出力制御部２２は、主として、発電電圧を６段階に分類し、各段階の電圧範囲と、対応するＬＥＤランプ１５の出力チャンネル（Ｙ０〜Ｙ４）とを関連付けて記憶する記憶機能（記憶手段）、発電電圧がいずれの電圧範囲に属するかを判定する判定機能（判定手段）、及び、判定した電圧範囲に関連付けられた出力チャンネルに対して出力信号を送りスイッチングを行わせる出力制御機能（出力制御手段）を備えている。
具体的には、下記表１に示すように、発電電圧を６．５Ｖ以下、６．５〜１１．０Ｖ、１１．０〜１２．０Ｖ、１２．０〜１２．９Ｖ、１２．９〜１３．８Ｖ、１３．８Ｖ以上の６段階に分類し、各段階を点灯電圧範囲として記憶する共に、各点灯電圧範囲に対応する出力チャンネルＹ０〜Ｙ４と、各点灯電圧範囲に対応した消灯電圧とを関連付けて記憶し、図７に示すように、発電電圧が点灯電圧に達すると対応する出力チャンネルにスイッチＯＮの出力信号を送り、逆に発電電圧が降下して消灯電圧に達すると対応する出力チャンネルにスイッチＯＦＦの出力信号を送るように設計されている。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
図８は、発電量表示制御部８の動作を示したフローチャートである。
発電量表示制御部８は、先ずバッテリ５が過充電過放電になるのを防ぐために、バッテリ５の電圧（図の「バッテリ電圧」）が所定値以上であるか否かを判定し、バッテリ５への充電（チャージ）及び照明器具４への出力を制御する。
次に、太陽光発電機３で発生した電圧（図の「ソーラー電圧」）が１３．８Ｖ以上であるか否かを判定し、以上（Ｙ）であれば出力チャンネルＹ４をＯＮ、Ｙ３をＯＦＦとし、未満（Ｎ）であれば、次のステップでソーラー電圧が１２．０Ｖ以上であるか否かを判定し、以上（Ｙ）であれば出力チャンネルＹ３をＯＮ、Ｙ２をＯＦＦとし、未満（Ｎ）であれば、次のステップに進むというようにして順次該当する電圧範囲を判定していき、最後のステップでソーラー電圧６．５未満と判定した場合には、出力チャンネルＹ０をＯＦＦとし、再びバッテリ５の電圧が所定値以上であるか否かを判定するステップにループするように構成されており、図９に示すように、上記動作でＯＮとされた出力チャンネルに接続するＬＥＤランプ１５が点灯するようになっている。即ち、７Ｖ未満では全てのＬＥＤランプ１５が消灯し、６．５〜１１．０Ｖでは青色のＬＥＤランプ１５が、１１．０〜１２．０Ｖでは緑色のＬＥＤランプ１５が、１２．０〜１２．９Ｖでは黄色のＬＥＤランプ１５が、１２．９〜１３．８Ｖでは朱色のＬＥＤランプ１５が、１３．８Ｖ以上では赤色のＬＥＤランプ１５が順次発光する。
【００３１】
次に、自己発電型照明装置１の動作について説明する。
風力発電機２が風を受けると発電を開始して発電出力電圧が上昇する。又、太陽光発電機３のソーラーパネルに太陽光が当たると発電を開始して発電出力電圧が上昇する。両者の発電出力が充電開示電圧（バッテリの蓄電可能容量、本例の場合１２Ｖ）に達すると、ハイブリッドコントローラ７の指示によってバッテリ３は充電（チャージ）を開始し、放電開示電圧（バッテリの蓄電限界容量、本例の場合１３．８Ｖ）に対すると、ハイブリッドコントローラ７の指示によってバッテリ３は余剰電圧の放電を開始する。
そして、センサーによって夜間になったことを感知すると、ハイブリッドコントローラ７の指示によってバッテリ３から直流点灯インバータを介して照明器具４へ電力が出力され、照明器具４は点灯する。
以上の動作と同時に、上記の如く、太陽光発電機３の発電量（電圧）に応じて発電量表示装置６のＬＥＤランプ１５が順次点灯する。
【００３２】
なお、上記の例では、発電電圧に対応する１個のＬＥＤランプ１５が順次点灯する一段毎点灯形式を採用しているが、図１０に示すように、発電電圧に対応するＬＥＤランプ１５とそれ以下の発電電圧に対応する全てのＬＥＤランプ１５が発光して、ＬＥＤランプ列によるバーが棒グラフ状に伸縮する加算点灯形式を採用することも可能である。又、スイッチによって両方の形式を切り替えらられるようにすることもできる。
加算点灯形式を採用する場合、ＬＥＤランプ１５の発光色は全て同じ色であってもよいが、互いに異なる色とすれば、より遠くから発電量を鮮明に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る自己発電型照明装置の一例を示した側面図である。
【図２】図１の自己発電型照明装置の電気回路的構成の一例を示したブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係る発電量表示装置の表示部の一例を示した正面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る発電量表示装置の表示部の一例を示した縦断面図である。
【図５】図４の表示部の横断面図である。
【図６】発電量表示制御部の構成の一例を示したブロック図である。
【図７】発電電圧と各出力チャンネルのスイッチ動作（ＯＮ／ＯＦＦ）の一例を示した図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）ともに発電量表示制御部の動作の一例を示したフローチャートである。
【図９】発電電圧と各ＬＥＤランプ（出力チャンネル）の点灯状態（ＯＮ／ＯＦＦ）の一例を示した図である。
【図１０】発電電圧と各ＬＥＤランプ（出力チャンネル）の点灯状態（ＯＮ／ＯＦＦ）の他例を示した図である。
【符号の説明】
１        自己発電型照明装置
１Ａ    本体
２        風力発電機
３        太陽光発電機（太陽電池）
４        照明器具
５        バッテリ
６        発電量表示装置
７        ハイブリッドコントローラ
８        発電量表示制御部
９        表示部
９ａ    表示部表面
１１      筐体
１１ａ  窓部
１２      光透過性板体
１３      取付板
１４      数字
１５      ＬＥＤランプ
１６      基板
１７      スポット
２０      Ａ／Ｄ変換器
２１      チャージ制御部
２２      ソーラー電圧判定・出力制御部
２３      Ａ／Ｄ変換器
Ｙ０〜Ｙ４  出力チャンネル
２４      逆流防止ダイオード
【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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【図１０】
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