(57)【要約】【課題】低コストの高電圧コンデンサユニットを提供する。【解決手段】高電圧コンデンサユニットは、高電圧印加用の端子Ｔ１，Ｔ２と、端子Ｔ１，Ｔ２間に直列接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２間に接続された端子Ｔ３と、コンデンサＣ１，Ｃ２を収容した筺体１ａとを含む高電圧コンデンサ１を備え、端子Ｔ３の電圧に基づいてコンデンサＣ１，Ｃ２の故障の有無を筺体１ａの外部で判別するものである。したがって、端子Ｔ３に故障検出器３を外付けするので、故障検出器３が故障した場合でも高電圧コンデンサ１を交換する必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧コンデンサユニットであって、
高電圧を印加するための第１および第２の端子と、
前記第１および第２の端子間に直列接続された第１および第２のコンデンサと、
前記第１および第２のコンデンサ間に接続された第３の端子と、
前記第１および第２のコンデンサを収容した筺体とを備え、
前記第３の端子の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無が前記筺体の外部で判別される、高電圧コンデンサユニット。
【請求項２】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、前記第１および第２の端子間に直列接続された第１および第２の抵抗素子と、
前記第１および第２の抵抗素子間に接続された第４の端子とを備え、
前記第３および第４の端子間の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無が前記筺体の外部で判別される、請求項１に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項３】
さらに、前記筺体に収容され、前記第１および第２の端子間に直列接続された第３および第４のコンデンサと、
前記第３および第４のコンデンサ間に接続された第４の端子とを備え、
前記第３および第４の端子間の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無が前記筺体の外部で判別される、請求項１に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項４】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、前記第３および第４の端子間の電圧を増幅する絶縁増幅器と、
前記絶縁増幅器の出力電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項２または請求項３に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項５】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、１次巻線が前記第３および第４の端子間の電圧を受ける変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項２または請求項３に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項６】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、前記第３および第４の端子間の電圧を光信号に変換する発光素子、および前記光信号を電気信号に変換する受光素子を含む光絶縁検出器と、
前記光絶縁検出器から出力される電気信号に基づいて、前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項２または請求項３に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項７】
前記第１〜第３の端子と前記第１および第２のコンデンサと前記筺体とは２組設けられて、２つの前記第１の端子は互いに接続されるとともに２つの前記第２の端子は互いに接続され、
２つの前記第３の端子間の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無が前記筺体の外部で判別される、請求項１に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項８】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、２つの前記第３の端子間の電圧を増幅する絶縁増幅器と、
前記絶縁増幅器の出力電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項７に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項９】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、１次巻線が２つの前記第３の端子間の電圧を受ける変圧器と、
前記変圧器の２次巻線の電圧に基づいて前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項７に記載の高電圧コンデンサユニット。
【請求項１０】
さらに、前記筺体の外部に設けられ、２つの前記第３の端子間の電圧を光信号に変換する発光素子、および前記光信号を電気信号に変換する受光素子を含む光絶縁検出器と、
前記光絶縁検出器から出力される電気信号に基づいて、前記高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える、請求項７に記載の高電圧コンデンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は高電圧コンデンサユニットに関し、特に、直列接続された複数のコンデンサを備えた高電圧コンデンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高電圧コンデンサユニットとしては、直列接続された複数のコンデンサと、高電圧コンデンサユニットの故障の有無を検出する故障検出器と、複数のコンデンサおよび故障検出器を収容した筺体とを備えたものがある（たとえば、特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２０５９６４号公報
【特許文献２】特開平８−２８８１６９号公報
【特許文献３】特開平８−２８８１７０号公報
【特許文献４】特開昭６２−７３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の高電圧コンデンサユニットでは、故障検出器を筺体内に収容していたので、故障検出器が故障した場合は、高電圧コンデンサユニット全体を交換する必要があり、コスト高になるという問題があった。
【０００５】
それゆえに、この発明の主たる目的は、低コストの高電圧コンデンサユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高電圧コンデンサユニットは、高電圧を印加するための第１および第２の端子と、第１および第２の端子間に直列接続された第１および第２のコンデンサと、第１および第２のコンデンサ間に接続された第３の端子と、第１および第２のコンデンサを収容した筺体とを備え、第３の端子の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無が筺体の外部で判別されるものである。
【０００７】
好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、第１および第２の端子間に直列接続された第１および第２の抵抗素子と、第１および第２の抵抗素子間に接続された第４の端子とを備え、第３および第４の端子間の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無が筺体の外部で判別される。
【０００８】
また好ましくは、さらに、筺体に収容され、第１および第２の端子間に直列接続された第３および第４のコンデンサと、第３および第４のコンデンサ間に接続された第４の端子とを備え、第３および第４の端子間の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無が筺体の外部で判別される。
【０００９】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、第３および第４の端子間の電圧を増幅する絶縁増幅器と、絶縁増幅器の出力電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【００１０】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、１次巻線が第３および第４の端子間の電圧を受ける変圧器と、変圧器の２次巻線の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【００１１】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、第３および第４の端子間の電圧を光信号に変換する発光素子、および光信号を電気信号に変換する受光素子を含む光絶縁検出器と、光絶縁検出器から出力される電気信号に基づいて、高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【００１２】
また好ましくは、第１〜第３の端子と第１および第２のコンデンサと筺体とは２組設けられて、２つの第１の端子は互いに接続されるとともに２つの第２の端子は互いに接続され、２つの第３の端子間の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無が筺体の外部で判別される。
【００１３】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、２つの第３の端子間の電圧を増幅する絶縁増幅器と、絶縁増幅器の出力電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【００１４】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、１次巻線が２つの第３の端子間の電圧を受ける変圧器と、変圧器の２次巻線の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【００１５】
また好ましくは、さらに、筺体の外部に設けられ、２つの第３の端子間の電圧を光信号に変換する発光素子、および光信号を電気信号に変換する受光素子を含む光絶縁検出器と、光絶縁検出器から出力される電気信号に基づいて、高電圧コンデンサユニットの故障の有無を判別する故障検出器とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る高電圧コンデンサユニットでは、第１および第２の端子間に直列接続された第１および第２のコンデンサが筺体に収容され、第１および第２のコンデンサ間の第３の端子の電圧に基づいて高電圧コンデンサユニットの故障の有無が筺体の外部で判別される。したがって、第３の端子に故障検出器を外付けするので、故障検出器が故障した場合でも第１および第２のコンデンサを交換する必要がない。このため、高電圧コンデンサユニットの低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１による高電圧コンデンサユニットの構成を示す回路ブロック図である。
【図２】実施の形態１の変更例を示す回路ブロック図である。
【図３】実施の形態１の他の変更例を示す回路ブロック図である。
【図４】実施の形態１のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による高電圧コンデンサユニットの構成を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[実施の形態１]
本発明の実施の形態１による高電圧コンデンサユニットは、図１に示すように、高電圧コンデンサ１を備える。高電圧コンデンサ１は、端子Ｔ１〜Ｔ３、コンデンサＣ１，Ｃ２、および筺体１ａを含む。筺体１ａは、絶縁体で形成された中空の箱である。端子Ｔ１〜Ｔ３の各々は、筺体１ａの外壁に固定されている。端子Ｔ１〜Ｔ３の各々の一方端部は筺体１ａの外部に突出し、その他方端部は筺体１ａの内部に突出している。
【００１９】
コンデンサＣ１，Ｃ２は、筺体１内に収容され、端子Ｔ１，Ｔ２間に直列接続されている。コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は、互いに等しい。端子Ｔ１，Ｔ２間には、外部から高電圧が印加される。コンデンサＣ１，Ｃ２間のノードは、端子Ｔ３に接続される。端子Ｔ３は、コンデンサＣ１，Ｃ２の故障の有無を筺体１ａの外部で判別するために使用される。
【００２０】
コンデンサＣ１，Ｃ２が故障していない場合、端子Ｔ３の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになる。コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障すると、端子Ｔ３の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルと異なるレベルになる。なお、コンデンサＣ１が直列接続された複数のコンデンサを含み、コンデンサＣ２が直列接続された複数のコンデンサを含んでいてもよい。
【００２１】
この高電圧コンデンサユニットは、さらに、端子Ｔ４、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、絶縁増幅器２、および故障検出器３を備える。抵抗素子Ｒ１，Ｒ２は、端子Ｔ１，Ｔ２間に直列接続される。抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、互いに等しい。抵抗素子Ｒ１，Ｒ２間のノードは、端子Ｔ４に接続される。端子Ｔ４は、コンデンサＣ１，Ｃ２の故障の有無を筺体１ａの外部で判別するために使用される。端子Ｔ４の電圧は、端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになる。絶縁増幅器２は、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧を増幅する。
【００２２】
故障検出器３は、絶縁増幅器２の出力電圧Ｖ２に基づいて、コンデンサＣ１，Ｃ２の故障の有無を判別し、判別結果を示す信号φ３を出力する。すなわち、故障検出器３は、電圧Ｖ２の絶対値が所定のしきい値電圧よりも小さい場合は信号φ３を「Ｌ」レベルにし、電圧Ｖ２の絶対値が所定のしきい値電圧よりも大きい場合は信号φ３を「Ｈ」レベルにする。
【００２３】
コンデンサＣ１，Ｃ２が正常である場合は、端子Ｔ３，Ｔ４の電圧はともに端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになり、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧は略０Ｖになる。このため、絶縁増幅器２の出力電圧Ｖ２も略０Ｖとなり、信号φ３は「Ｌ」レベルとなる。したがって、信号φ３が「Ｌ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２は正常であると判別することができる。
【００２４】
コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくともに１つのコンデンサが故障した場合は、端子Ｔ３の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルと異なるレベルになり、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が大きくなる。このため絶縁増幅器２の出力電圧Ｖ２の絶対値は故障検出器３のしきい値電圧を超え、信号φ３は「Ｈ」レベルになる。したがって、信号φ３が「Ｈ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障したと判別することができる。この場合は、高電圧コンデンサ１を正常なものと交換する。なお、信号φ３が「Ｈ」レベルになった場合に、コンデンサＣ１，Ｃ２が故障した旨を音、光などでユーザに報知する報知器を設けてもよい。
【００２５】
この実施の形態１では、高電圧コンデンサ１の筺体１ａの外壁に端子Ｔ１〜Ｔ３を設け、筺体１ａ内にコンデンサＣ１，Ｃ２を収容し、端子Ｔ３の電圧に基づいて高電圧コンデンサ１の故障の有無を筺体１ａの外部で判別する。故障の有無を判別するための端子Ｔ４、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、絶縁増幅器２、および故障検出器３は、筺体１ａに外付けする。したがって、故障検出器３が故障した場合でも高電圧コンデンサ１を交換する必要がないので、高電圧コンデンサユニットの低コスト化を図ることができる。
【００２６】
なお、この実施の形態１では、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は互いに等しく、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は互いに等しいとした。しかし、これに限るものではなく、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値の比と抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値の比とが等しければ、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は互いに等しくなく、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は互いに等しくなくても構わない。
【００２７】
図２は、実施の形態１の変更例を示す回路ブロック図である。この変更例では、絶縁増幅器２が変圧器４で置換される。変圧器４の１次巻線４ａは端子Ｔ３，Ｔ４間に接続され、その２次巻線４ｂは故障検出器３に接続される。変圧器４は、端子Ｔ３，Ｔ４間の交流電圧の振幅を増大させる。故障検出器３は、変圧器４の出力電圧Ｖ４の振幅が所定のしきい値電圧よりも小さい場合は信号φ３を「Ｌ」レベルにし、電圧Ｖ４の振幅が所定のしきい値電圧よりも大きい場合は信号φ３を「Ｈ」レベルにする。
【００２８】
コンデンサＣ１，Ｃ２が正常である場合は、端子Ｔ３，Ｔ４の電圧はともに端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになり、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧は略０Ｖになる。このため、変圧器４の出力電圧Ｖ４も略０Ｖとなり、信号φ３は「Ｌ」レベルとなる。したがって、信号φ３が「Ｌ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２は正常であると判別することができる。
【００２９】
コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくともに１つのコンデンサが故障した場合は、端子Ｔ３の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルと異なるレベルになる。このため、変圧器４の出力電圧Ｖ４の振幅は故障検出器３のしきい値電圧を超え、信号φ３は「Ｈ」レベルになる。したがって、信号φ３が「Ｈ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障したと判別することができる。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００３０】
図３は、実施の形態１の他の変更例を示す回路ブロック図である。この変更例では、絶縁増幅器２が光絶縁検出器５で置換される。光絶縁検出器５は、発光素子５ａおよび受光素子５ｂを含む。発光素子５ａは、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧に応じたレベルの光信号を出力する。受光素子５ｂは、発光素子５ａから出力された光信号のレベルに応じた電圧の電気信号φ５を出力する。故障検出器３は、光絶縁検出器５の出力信号φ５のレベルが所定のしきい値電圧よりも小さい場合は信号φ３を「Ｌ」レベルにし、信号φ５のレベルが所定のしきい値電圧よりも大きい場合は信号φ３を「Ｈ」レベルにする。
【００３１】
コンデンサＣ１，Ｃ２が正常である場合は、端子Ｔ３，Ｔ４の電圧はともに端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになり、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧は略０Ｖになる。このため、光絶縁検出器５の出力信号φ５のレベルも略０Ｖとなり、信号φ３は「Ｌ」レベルとなる。したがって、信号φ３が「Ｌ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２は正常であると判別することができる。
【００３２】
コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくともに１つのコンデンサが故障した場合は、端子Ｔ３の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルと異なるレベルになる。このため、光絶縁検出器５の出力信号φ５のレベルは故障検出器３のしきい値電圧を超え、信号φ３は「Ｈ」レベルになる。したがって、信号φ３が「Ｈ」レベルである場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障したと判別することができる。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００３３】
図４は、実施の形態１のさらに他の変更例を示す回路ブロック図である。この変更例では、端子Ｔ４および抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が高電圧コンデンサ１で置換される。つまり、２つの高電圧コンデンサ１が並列接続される。
【００３４】
２つの高電圧コンデンサ１が正常である場合は、２つの端子Ｔ３の電圧はともに端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになり、２つの端子Ｔ３間の電圧は略０Ｖになる。このため、絶縁増幅器２の出力電圧Ｖ２も略０Ｖとなり、信号φ３は「Ｌ」レベルとなる。したがって、信号φ３が「Ｌ」レベルである場合は、２つの高電圧コンデンサ１は正常であると判別することができる。
【００３５】
２組のコンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくともに１つのコンデンサが故障した場合は、２つの端子Ｔ３間の電圧が増大する。このため、絶縁増幅器２の出力電圧Ｖ２は故障検出器３のしきい値電圧を超え、信号φ３は「Ｈ」レベルになる。したがって、信号φ３が「Ｈ」レベルである場合は、２組のコンデンサＣ１，Ｃ２のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障したと判別することができる。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００３６】
なお、この変更例では、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は互いに等しくなくても構わない。２組のコンデンサＣ１，Ｃ２が故障していない場合は、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値は互いに等しくなくても２つの端子Ｔ３の電圧は略等しくなる。
【００３７】
[実施の形態２]
図５は、この発明の実施の形態２による高電圧コンデンサユニットの構成を示す回路ブロック図であって、図１と対比される図である。図５において、この高電圧コンデンサユニットは、図１の高電圧コンデンサユニットの高電圧コンデンサ１、端子Ｔ４、および抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を高電圧コンデンサ１０で置換したものである。
【００３８】
高電圧コンデンサ１０は、端子Ｔ１〜Ｔ４、コンデンサＣ１〜Ｃ４、および筺体１０ａを含む。筺体１０ａは、絶縁体で形成された中空の箱である。端子Ｔ１〜Ｔ３の各々は、筺体１０ａの外壁に固定されている。端子Ｔ１〜Ｔ４の各々の一方端部は筺体１０ａの外部に突出し、その他方端部は筺体１０ａの内部に突出している。
【００３９】
コンデンサＣ１〜Ｃ４は、筺体１０ａ内に収容されている。コンデンサＣ１，Ｃ２は端子Ｔ１，Ｔ２間に直列接続されている。コンデンサＣ３，Ｃ４も端子Ｔ１，Ｔ２間に直列接続されている。コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値は、互いに等しい。端子Ｔ１，Ｔ２間には、外部から高電圧が印加される。コンデンサＣ１，Ｃ２間のノードは、端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ３，Ｃ４間のノードは、端子Ｔ４に接続される。端子Ｔ３，Ｔ４は、コンデンサＣ１〜Ｃ４の故障の有無を筺体１０ａの外部で判別するために使用される。なお、コンデンサＣ１〜Ｃ４の各々が直列接続された複数のコンデンサを含んでいてもよい。
【００４０】
コンデンサＣ１〜Ｃ４が故障していない場合、端子Ｔ３，Ｔ４の電圧はともに、端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルになる。したがって、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧は略０Ｖとなり、故障検出器３の出力信号φ３は「Ｌ」レベルになる。
【００４１】
コンデンサＣ１〜Ｃ４のうちの少なくとも１つのコンデンサが故障すると、端子Ｔ３，Ｔ４の少なくとも１つの端子の電圧は端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧の１／２のレベルと異なるレベルになる。したがって、端子Ｔ３，Ｔ４間の電圧が増大し、故障検出器３の出力信号φ３は「Ｈ」レベルになる。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００４２】
なお、この実施の形態１では、コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量値は互いに等しいとした。しかし、これに限るものではなく、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値の比とコンデンサＣ３，Ｃ４の容量値の比とが等しければ、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量値が互いに等しくなく、コンデンサＣ３，Ｃ４の容量値が互いに等しくなくても構わない。
【００４３】
また、上記の実施の形態１，２と変更例を適宜組み合わせてもよいことはいうまでもない。
【００４４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１，１０  高電圧コンデンサ、１ａ，１０ａ  筺体、２  絶縁増幅器、３  故障検出器、４  変圧器、４ａ  １次巻線、４ｂ  ２次巻線、５  光絶縁検出器、５ａ  発光素子、５ｂ  受光素子、Ｔ１〜Ｔ４  端子、Ｃ１〜Ｃ４  コンデンサ、Ｒ１，Ｒ２  抵抗素子。
【図１】
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【図２】
2013251495.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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