(57)【要約】【課題】強風に強く、耐震性があり、設置コストの少ない、屋根用発電システムを得る。【解決手段】重ね部９１，９２，９３を残してフィルム形太陽電池２を貼着した屋根瓦９０を重畳して、屋根を構成し、屋根瓦９０上のフィルム形太陽電池２をパワーコンディショナーに電気接続する。強風に強く、耐震性があり、設置コストの少ない、また、屋根瓦面を有効に活用でき、省エネルギー、地球温暖化対策の面からも寄与できる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重ね部を残してフィルム形太陽電池を貼着した屋根瓦を重畳して、屋根部を構成し、前記屋根瓦上の前記フィルム形太陽電池をパワーコンディショナーに電気接続したことを特徴とする屋根用発電システム。
【請求項２】
前記フィルム形太陽電池が電気接続された前記パワーコンディショナーを商用電源と負荷の間の商用連系点に接続したことを特徴とする請求項１に記載の屋根用発電システム。
【請求項３】
重ね部を残してフィルム形太陽電池を貼着した屋根瓦を重畳して、屋根部を構成し、前記屋根瓦上の前記フィルム形太陽電池をパワーコントローラを介して蓄電池に接続したことを特徴とする屋根用発電システム。
【請求項４】
重ね部を残して断熱材部を金属板部で包み、該金属板部上にフィルム形太陽電池をラミネートした屋根材を重畳して、屋根下地材上に配設して屋根部を構成し、前記フィルム形太陽電池をパワーコンディショナーに電気接続したことを特徴とする屋根用発電システム。
【請求項５】
重ね部を残して断熱材部を金属板部で包み、該金属板部上にフィルム形太陽電池をラミネートした屋根材を重畳して、屋根下地材上に配設して屋根部を構成し、前記フィルム形太陽電池をパワーコントローラを介して蓄電池に接続したことを特徴とする屋根用発電システム。
【請求項６】
前記フィルム形太陽電池の正極と負極の取出部を金属板部の裏面に設け、前記フィルム形太陽電池の接続ケーブルを前記断熱材部に配線用溝部を設けて配設したことを特徴とする請求項４叉は５に記載の屋根用発電システム。
【請求項７】
前記フィルム形太陽電池の接続ケーブルが、前記屋根下地材に取り付けられることを特徴とする請求項６に記載の屋根用発電システム。
【請求項８】
前記屋根材ごとの横方向が、パッキンを有する防水アジャスタで接続されていることを特徴とする請求項４叉は５に記載の屋根用発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、住宅屋根などに適応できる屋根用発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅用太陽光発電を考えたときに設置場所は屋根が最適であるが、強風、耐震対策などのために、住宅用屋根に太陽電池を設置するときは強固な屋根材の上に強固な取付け架台とパネルタイプの太陽電池を設置することが必要とされてきた。このため、手間と設備のコストが設置の障害となっていた。
【０００３】
手間と設備のコストを減らすため、屋根瓦タイプの太陽電池を設置するものも開示されている（特許文献１参照）。一方で、手間を減らすため、可撓性を持つ太陽電池モジュールを屋根面に設置するものの開示がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−０６１１１７号公報（図１、要約）
【特許文献２】特開２００１−３０８３６４号公報（要約、段落００４５、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１の技術では、特別にそのための屋根瓦を用意する必要があり、これもコストアップの原因になっている。後者の特許文献２に開示の技術では、太陽電池モジュールに防火性、耐炎性、断熱性などの屋根瓦の機能をもたせるための特殊な太陽電池モジュールが必要となる。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、強風に強く、耐震性があり、設置コストの少ない、防火性、耐炎性、断熱性などの屋根瓦の機能をももたせた屋根用発電システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明では、重ね部を残してフィルム形太陽電池を貼着した屋根瓦を重畳して、屋根を構成し、前記屋根瓦上の前記フィルム形太陽電池をパワーコンディショナーに電気接続した屋根用発電システムとする。これによって、これまでの防火性、耐炎性、断熱性などの屋根瓦の機能を活用すると共に強風に強く、耐震性があり、設置コストの少ない、屋根用発電システムとできる。また、屋根瓦面を有効に活用でき、省エネルギー、地球温暖化対策の面からも貢献できる。
【０００７】
また、前記フィルム形太陽電池が電気接続された前記パワーコンディショナーを商用電源と負荷の間の商用連系点に接続した屋根用発電システムとすれば、商用電力と連係して省エネを図ることができる。
【０００８】
また、重ね部を残してフィルム形太陽電池を貼着した屋根瓦を重畳して、屋根部を構成し、前記屋根瓦上の前記フィルム形太陽電池をパワーコントローラを介して蓄電池に接続した屋根用発電システムとすれば、蓄電池を活用して一層の省エネルギー、地球温暖化対策に貢献できる。
【０００９】
また、重ね部を残して断熱材部を金属板部で包み、該金属板部上にフィルム形太陽電池をラミネートした屋根材を重畳して、屋根下地材上に配設して屋根部を構成し、前記フィルム形太陽電池をパワーコンディショナーに電気接続した屋根用発電システムとする。これによって、強風に強く、耐震性があり、防火性、耐炎性、断熱性などの優れた、しかも、設置コストが通常の屋根瓦葺きと大差無く少ない、屋根用発電システムとできる。また、屋根瓦面を有効に活用でき、省エネルギー、地球温暖化対策の面からも貢献できる。
【００１０】
また、重ね部を残して断熱材部を金属板部で包み、該金属板部上にフィルム形太陽電池をラミネートした屋根材を重畳して、屋根下地材上に配設して屋根部を構成し、前記フィルム形太陽電池をパワーコントローラを介して蓄電池に接続した屋根用発電システムとする。これによって、強風に強く、耐震性があり、防火性、耐炎性、断熱性などの優れた、しかも、設置コストが通常の屋根瓦葺きと大差無く少ない、さらに、蓄電池を活用して一層の省エネルギー、地球温暖化対策に貢献できる屋根用発電システムとできる。
【００１１】
また、前記フィルム形太陽電池の正極と負極の取出部を金属板部の裏面に設け、前記フィルム形太陽電池の接続ケーブルを前記断熱材部に配線用溝部を設けて配設した屋根用発電システムとすれば、屋根部の内側を利用して、配線を容易とできる。
【００１２】
また、前記フィルム形太陽電池の接続ケーブルが、前記屋根下地材に取り付けられる屋根用発電システムとすれば、接続ケーブルを安定配置できる。
【００１３】
また、前記屋根材ごとの横方向が、パッキンを有する防水アジャスタで接続されている屋根用発電システムとすれば、屋根材の横方向の雨水侵入防止効果が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
上記の請求項１乃至３に示す本発明の屋根用発電システムによれば、重ね部を残してフィルム形太陽電池を貼着した屋根瓦を重畳して、屋根を構成し、前記屋根瓦上の前記フィルム形太陽電池を電気接続した屋根用発電システムとすることによって、これまでの防火性、耐炎性、断熱性などの屋根瓦の機能を活用すると共に強風に強く、耐震性があり、設置コストの少ない、屋根用発電システムとできる。また、屋根瓦面を有効に活用でき、省エネルギー、地球温暖化対策の面からも貢献できる。
【００１５】
さらに、上記の請求項４乃至８に示す本発明の屋根用発電システムによれば、重ね部を残して断熱材部を金属板部で包み、該金属板部上にフィルム形太陽電池をラミネートした屋根材を重畳して、屋根下地材上に配設して屋根部を構成し、前記フィルム形太陽電池を電気接続した屋根用発電システムとすることによって、強風に強く、耐震性があり、防火性、耐炎性、断熱性などの優れた、しかも、設置コストが通常の屋根瓦葺きと大差無く少ない、屋根用発電システムとできる。また、屋根瓦面を有効に活用でき、省エネルギー、地球温暖化対策の面からも貢献できる。
【００１６】
上記の本発明による屋根用発電システムは、従来のように太陽電池を特設する場合と比べ、設置の手間とコストを大幅に節減でき、今後の太陽電池による屋根用発電システムの普及に大きな貢献を果たすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図示例を伴い説明する。
【００１８】
図１は、本発明による一実施の形態としてのフィルム形太陽電池による屋根用発電システムの構成図を示し、太陽電池による発電システム１は、フィルム形太陽電池２，２，２と、これらのフィルム形太陽電池２，２，２をまとめて電気的に接続する接続箱３と、この接続箱３は、パワーコンディショナー４を介し商用連系点６を通じて、商用電源５及び負荷７に接続される。この接続箱３は、設けることが望ましいが、パワーコンディショナー４との接続により、設置を省略することも可能である。
【００１９】
パワーコンディショナー４は、フィルム形太陽電池２の発電電圧が高いときには、商用連系点６を通じて負荷７に電力を供給し、発電電圧が低いときには、商用連系点６には電力供給をしないための調整を行う。
【００２０】
このように太陽光がある昼間は商用電源の電力を補充し、太陽光の無い夜には商用電源の電力で負荷を駆動する。
【００２１】
フィルム形太陽電池２は、図２に外観図を示すように、プラスチックフィルム２２上に形成したフレキシブルな太陽電池で剛体の太陽電池より軽量である。
【００２２】
この実施の形態では、図３に平面図、図４に断面図を示すように、取扱いの便宜のため鋼板と一体型とされる。すなわち、図３に示すように４枚直列、２枚並列８枚の太陽電池からなるフィルム形太陽電池２の単位モジュールとする。図３、図４に示すように、このフィルム形太陽電池２の単位モジュールは、薄い鋼板２５に接着剤２６で貼り付け、表面をコート材２７でコートし、鋼板一体型単位モジュール２０とする。ここでは、鋼板２５は０．８ｍｍ厚のフッ素樹脂を塗装したガルバリウム鋼板であり、接着剤２６は、エチレンビソールアセテート（ＥＶＡ）である。またコート材２７は、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）である。なお、鋼板２５の裏側にはフィルム形太陽電池２からの導電端子２８が端子箱２４、コネクタ２３へと伸びている。
【００２３】
このような鋼板一体型単位モジュール２０とすることにより、太陽電池の取扱いは容易となり、耐気候性のすぐれたものとなる。フィルム形太陽電池（シート）２を用いていることから鋼板更には敷設後の変形にも耐えられるものとなる。
【００２４】
図５には上記のフィルム形太陽電池の鋼板一体型単位モジュール２０を屋根瓦９０に貼着配置した状態を示す屋根瓦の平面図である。単位モジュール２０が、屋根瓦として屋根を構成するときに重ねられる部分、重ね部９１，９２，９３を残して、屋根瓦９０に接着剤などで貼着される。この例では、横１２００ｍｍ、縦６３５ｍｍの屋根瓦に０．６４２ｍ２のフィルム形太陽電池２（または２０）を貼着している。一体型単位モジュール２０が、２枚貼着されている。フィルム形太陽電池２（または２０）の両端には電気接続端子Ｔが形成されている。
【００２５】
図６には、フィルム形太陽電池の貼着配置した屋根瓦９０の断面部分図を示す。屋根瓦９０は、改質アスファルトを含浸したポリエステル不織布９５を挟んで、改質アスファルトを使用した防水シートである改質アスファルトルーフィング９６，９７が形成されている。改質アスファルトルーフィング９７の下面には、粘着層９８が形成され、その下には粘着層９８の粘着時に剥がされる剥離紙９９が付着している。改質アスファルトルーフィング９６のうえには、フィルム形太陽電池の鋼板一体型単位モジュール２０または、フィルム形太陽電池（単位モジュール）２が接着剤で重ね部を残して、貼着される。
【００２６】
図７には、フィルム形太陽電池を貼着配置した屋根瓦の屋根構成の縦列の配置状態を示す平面図で、図８は、この一部を取り出して側面から眺めた側面図である。屋根瓦９０は、屋根の下方から上方に、重ね部９１の上に次々に重ねられ従来方法で屋根板８０上に固定される。
【００２７】
その後、各屋根瓦９０のフィルム形太陽電池の単位モジュール２０からの端子を図７のように縦列に接続し、接続箱３に集める。
【００２８】
図９は、屋根全体の構成を示す斜視図で、図７の状態の縦列の構成が横方向にここでは３列並べられている。横方向の重ね部９２、９３も図上の左から右に向かって重ねられることを示している。
【００２９】
この実施の形態では、フィルム形太陽電池の鋼板一体型単位モジュール２０を取扱いが容易であるため用いている例を示したが、他の実施の形態では、鋼板一体型単位モジュールでなく、太陽電池セルの上下面をエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）で覆い下面に接着剤のエチレンビソールアセテート（ＥＶＡ）等を着けた状態のフィルム形太陽電池単位モジュールを用いることが望ましい場合もある。
【００３０】
両者の単位モジュールを配慮しつつ、フィルム形太陽電池との表現を、上記の実施の形態の説明に必要な場合を除き、本願の説明では用いている。
【００３１】
次に本発明における他の実施の形態をさらに図示例を伴い説明する。
【００３２】
図１０は、本発明による他の実施の形態としてのフィルム形太陽電池による自立型の屋根用発電システムの構成図を示し、太陽電池による自立型の屋根用発電システム１は、フィルム形太陽電池シート２，２，２と、これらのフィルム形太陽電池シート２，２，２をまとめて電気的に接続する接続箱３と、この接続箱３は、充放電コントローラ１０４を介し光センサ１０５、蓄電池１０６及び負荷７に接続される。この接続箱３は、設けることが望ましいが、充放電コントローラ１０４との接続により、設置を省略することも可能である。
【００３３】
充放電コントローラ１０４は、光センサ１０５からの信号が光センサ１０５が光を受けていることを示しているときには、蓄電池１０６に接続箱３からの太陽電池の発電電気を蓄電する。光センサ１０５からの信号が光センサ１０５が光を受けていないことを示すときには、蓄電池１０６からの電気を負荷７に対して供給する。
【００３４】
このように太陽光がある昼間は蓄電池１０６に蓄電し、太陽光の無い夜には蓄電池１０６からの電気を負荷に供給する。すなわち、昼間は太陽光で蓄電池１０６に充電し、夜は蓄電池１０６から放電する太陽電池による自立型の屋根用発電システムを構成する。
【００３５】
ところで、この図１０に示した回路構成は、図１乃至図９に示した実施の形態の図１の回路構成に替えて用いることができるのは、明らかである。また、図１の回路構成は、図１０乃至図１３に示す他の実施の形態における図１０の回路構成に替えて用いることができる。
【００３６】
図１１は、本発明による他の実施の形態としての屋根部の構成を示す斜視図である。
図１２は、図１１に示す屋根部の構成単位を示す拡大縦断面図である。図１３は、図１１に示す屋根部の横ジョイントのＸ−Ｘ線断面である。
【００３７】
図１１と図１２には、屋根部１１０（特に図１１）を形成する屋根材（屋根部の構成単位）１１１を示す。屋根材（屋根部の構成単位）１１１は、重ね部１１５を残して断熱材部１１４を金属板部１１２で包み、該金属板部１１２上にフィルム形太陽電池２をラミネート材のラミネート部１１３でラミネートして形成されている（特に図１２参照）。
【００３８】
図１３に示すように、屋根材１１１の横ジョイント部１２０は、屋根材１１１の左右で異なっている。横ジョイント部１２０は、基本的にパッキン１１８，１１８と接続用の立上り部１１９ａを設けた接続板１１９，１１９を有する防水アジャスタによって、ここでは接続されている。
【００３９】
横ジョイント部１２０をさらに詳細に説明するため、屋根材（屋根部の構成単位）１１１を、図１１と図１２に示すように、左側の屋根材１１１Ａ、右側の屋根材１１１Ｂと呼ぶ。左側の屋根材１１１Ａには、断熱材部１１４に屋根材（屋根部の構成単位）１１１の側面方向に沿って、ジョイント用溝部１１４ａが形成される。このジョイント用溝部１１４ａには、ここでは金属製の収納部１１６が収容される。先端に向かい斜めに立ち上がった立上り部１１９ａを持つ一対の対抗配置された接続板１１９，１１９と、この接続板１１９，１１９のそれぞれの根元付近に配置されたパッキン１１８，１１８とが、収納部１１６には、収納されている。なお、接続板１１９は、収納部１１６の内壁に溶接などの手段で固定され、伸びて取り付けられている。
【００４０】
図１３は、Ｘ−Ｘ線断面図であり、左側の屋根材１１１Ａを中心に示しているが、右側の屋根材１１１Ｂの右側部分にも、ジョイント用溝部１１４ａ、接続板１１９とパッキン１１８とを収容した収納部１１６が、屋根部１１０の端部を構成する屋根材１１１でない限り設けられる。
【００４１】
次に、屋根部材１１１の組立てを図１４乃至１６を参照しつつ説明する。図１４は、左側の屋根材１１１Ａの組立て中のＸ−Ｘ線断面図である。図１５は、左側の屋根材１１１Ａの組立てが完成した状態のＸ−Ｘ線断面図である。図１６は、図１５の左側の屋根材１１１Ａに組合わせられる右側の屋根材１１１Ｂの端部のＸ−Ｘ線断面図である。
【００４２】
左側の屋根材１１１Ａには、ジョイント用溝部１１４ａが形成され、この溝に、接続板１１９，１１９が取り付けられた収納部１１６、さらに、パッキン１１８，１１８が収容される。この状態を図１４に示している。金属板部１１２の組立て時に、そのせり出した下側に接続板１１９、パッキン１１８が、収納される。この状態を図１５に示す。パッキンは、金属板部１１２と接続板１１９により挟持され屋根部１１０下への雨水の浸水を阻止する。この例では、屋根材１１１（屋根部の構成単位）はこの図１５の状態で、工事現場に運ばれ、工事現場で、他の屋根材１１１と組み立てられる。
【００４３】
右側の屋根材１１１Ｂの端部は、図１６に示されたようになっており、工事現場での組立ては、左側の屋根材１１１Ａのジョイント用溝部１１４ａに収容された接続板１１９とパッキン１１８とを覆うようにせり出した金属板部１１２により、鉤状の先端折込部１１２ａが接続板１１９の先端を抱え込んで、接続板１１９とパッキン１１８とを下に収容する。
【００４４】
右側の屋根材１１１Ｂの接続板１１９とパッキン１１８とを覆うためのはめ込みは、一旦左へ右側の屋根材１１１Ｂをスライドした後、さらに右側にスライドして右側の屋根材１１１Ｂの金属板部１１２の鉤状の先端折込部１１２ａが、接続板１１９の立上り部１１９ａの先端を捕らえて、接続板１１９とパッキン１１８とを収納することによって行われる。左側の屋根材１１１Ａと同様に、パッキンは、金属板部１１２と接続板１１９により挟持され屋根部１１０下への雨水などの浸水を阻止する。
【００４５】
上記のように、屋根材（屋根部の構成単位）１１１を重畳して、屋根下地材１３０上に配設して屋根部１１０を形成する（図１１参照）。このように、図１０乃至図１６に示した実施の形態でも屋根材（屋根部の構成単位）１１１の重ね部１１５を積み重ね横ジョイント部１２０をスライド操作で結合させ、次々展開延長するようにして、屋根部１１０を施工する。なお、屋根材１１１は、その断熱材部１１４の重ね部１１５を鋲１３１により、屋根下地材１３０に留められる。
【００４６】
また、この実施の形態では、フィルム形太陽電池２の正極と負極の取出部を金属板部１１２の裏面に設け、フィルム形太陽電池２の接続ケーブル１２２を断熱材部１１４に配線用溝部１１４ｂを設けて配設し、屋根部１１０の内側を利用して、配線を容易としている。さらに、防水コネクタ１２１を介して、フィルム形太陽電池２のための接続ケーブル１２２を屋根下地材１３０に取り付け、接続ケーブル１２２を安定配置している。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
上記のように、本発明によるフィルム形太陽電池による屋根用発電システムは、従来のように太陽電池を特設する場合と比べ、設置の手間とコストを大幅に節減でき、地球温暖化対策にも寄与するものとして産業上の利用可能性は大きく、今後の太陽電池による屋根用発電システムの普及に大きな貢献を果たすものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による一実施の形態としてのフィルム形太陽電池を用いた発電システムの構成図である。
【図２】本発明で用いるフィルム形太陽電池シートの一例の外観図である。
【図３】本発明で用いる鋼板と一体型構成としたフィルム形太陽電池の単位モジュールの一例を示す平面図である。
【図４】図３のフィルム形太陽電池の中央線に沿った断面図を示す。
【図５】図３に示したフィルム形太陽電池を屋根瓦に貼着配置した状態を示す屋根瓦の平面図である。
【図６】図５のフィルム形太陽電池を貼着配置した屋根瓦の縦断面部分図である。
【図７】図５のフィルム形太陽電池を貼着配置した屋根瓦による屋根構成の縦列の配置状態を示す平面図である。
【図８】図７の一部を取り出して側面から観た側面図である。
【図９】本発明による一例としての屋根全体の構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明による他の実施の形態としてのフィルム形太陽電池を用いた発電システムの構成図である。
【図１１】本発明による他の実施の形態としての屋根部の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す屋根材（屋根部の構成単位）を示す拡大縦断面図である。
【図１３】図１１に示す屋根部の横ジョイント部のＸ−Ｘ線断面である。
【図１４】図１１に示す左側の屋根材の組立て中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１５】図１４に示す左側の屋根材の組立てが完成した状態の図１１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１６】図１５の左側の屋根材に組合わせられる右側の屋根材の端部の図１１のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  発電システム、２  フィルム形太陽電池、３  接続箱、４  パワーコンディショナー、５  商用電源、６  商用連系点、７  負荷、２０  鋼板一体型単位モジュール、２２  プラスチックフィルム、２３  コネクタ、２４  端子箱、２５  鋼板、２６  接着剤、２７  コート材、２８  導電端子、８０  屋根板、９０  屋根瓦、９１，９２，９３  重ね部、９５  ポリエステル不織布、９６，９７  改質アスファルトルーフィング、９８  粘着層、９９  剥離紙、１０４  充放電コントローラ、１０５  光センサ、１０６  蓄電池、１１０  屋根部、１１１  屋根材（屋根部の構成単位）、１１１Ａ  左側の屋根材、１１１Ｂ  右側の屋根材、１１２  金属板部、１１２ａ  先端折込部、１１３  ラミネート部、１１４  断熱材部、１１４ａ  ジョイント用溝部、１１４ｂ  配線用溝部、１１５  重ね部、１１６  収納部、１１８  パッキン、１１９  接続板、１１９ａ  立上り部、１２０  横ジョイント部、１２１  防水コネクタ、１２２  接続ケーブル、１３０  屋根下地材、１３１  鋲。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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