(57)【要約】【課題】、電源の正極および負極とスイッチ装置とを接続する接続部材として、簡易な形状のバスバーを用いたＳＲモータ用制御装置を提供する。【解決手段】スイッチ装置３０は、第１から第４のパワーモジュールから構成されている（２，３，４，５）。各パワーモジュール（２，３，４，５）は、それぞれの正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）同士および負極端子（２ｎ，３ｎ，４ｎ，５ｎ）同士が互いに略直線状に配置されるように近接して配置される。そして、棒状の導電板材からなり、各パワーモジュール（２，３，４，５）の正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）に接続される正極バスバー９と、棒状の導電板材からなり、各パワーモジュールの負極端子（２ｎ，３ｎ，４ｎ，５ｎ）に接続される負極バスバー１０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スター結線されたＳＲモータのＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル、ならびに前記各コイルの中性点にそれぞれ接続されるとともに、電源の正極および負極に接続されＳＲモータの各コイルに制御電流を供給するスイッチ装置を備えるＳＲモータ用制御装置において、
前記スイッチ装置は、接続点にて直列に接続された２つの半導体スイッチ素子を有するとともに、一方の半導体スイッチ素子に接続されており電源の正極に接続される正極端子と、他方の半導体スイッチ素子に接続されており電源の負極に接続される負極端子と、前記２つの半導体スイッチ素子の接続点に接続されており前記ＳＲモータの前記中性点または前記各コイルのいずれかに接続される出入力端子を有し、それぞれの前記正極端子同士および前記負極端子同士が互いに略直線状に配置されるように近接して配置される第１から第４のパワーモジュールから構成され、
棒状の導電板材からなり、一端部を電源に接続される電源接続部とするとともに前記第１から第４のパワーモジュールの各正極端子に接続される正極バスバーと、棒状の導電板材からなり、一端部を電源に接続される電源接続部とするともに前記第１から第４のパワーモジュールの各負極端子に接続される負極バスバーと、を備えることを特徴とするＳＲモータ用制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＲモータ用制御装置において、
導電材からなり、前記第１のパワーモジュールの前記正極端子に接続される第１のコンデンサー接続部材と、
導電材からなり、前記第１のパワーモジュールの前記負極端子に接続される第２のコンデンサー接続部材と、
前記第１および第２のコンデンサー接続部材に接続されるコンデンサーを備え、
前記第１のパワーモジュールの前記出入力端子は、前記ＳＲモータの前記中性点に接続されることを特徴とするＳＲモータ用制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＳＲモータ用制御装置において、
前記第１から第４のパワーモジュールのうち前記第１のパワーモジュールは、前記正極および負極バスバーの電源接続部に最も近接して配置されていることを特徴とするＳＲモータ用制御装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のいずれかに記載のＳＲモータ用制御装置において、
前記第１および第２のコンデンサー接続部材は、導電板材からなるバスバーであることを特徴とするＳＲモータ用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中性点にてスター結線されたＵ相、Ｖ相およびＷ相コイルを備えるＳＲモータに制御電流を供給するＳＲモータ用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のＳＲモータ用制御装置は、主に制御基板とスイッチ装置を備え、制御基板は、ＳＲモータに電源から供給される電流を制御するための制御信号を出力し、スイッチ装置は、電源の正極および負極に接続されるとともにＳＲモータの中性点ならびにＵ相、Ｖ相およびＷ相コイルにそれぞれ接続され、制御基板からの制御信号に基づきＳＲモータの各コイルに制御電流を供給する。
【０００３】
このようなＳＲモータ用制御装置において、特許文献１には、スイッチ装置として、直列に接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴより構成され、電源に対し互いに並列に配置された４つのハーフブリッジ回路を備えるスイッチ装置が提案されている。このハーフブリッジ回路では、一方のＦＥＴのドレイン端子と他方のＦＥＴのソース端子とが直列に接続されており、一方のＦＥＴのドレイン端子は電源の正極に、他方のＦＥＴのソース端子は電源の負極にそれぞれ接続される。
【０００４】
ここで、各ハーフブリッジ回路のドレインと電源の正極との接続、および各ハーフブリッジ回路のソースと電源の負極との接続には、接続部材として導電板材よりなるバスバーが用いられることがある。このように、接続部材として導線ではなくバスバーが用いられるのは、導線の場合には、各端子間を接続するために端部に圧着端子などを設ける作業が別途必要となるのに対し、バスバーの場合にはそのような作業が不要であり、ネジ締め等による簡易な手段により各端子間を接続することができるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１１２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のスイッチ装置においてハーフブリッジ回路の配置によっては、電源の正極が接続される一方のＦＥＴのドレイン端子同士、あるいは電源の負極が接続される他方のＦＥＴのソース端子同士が、互いに離間して煩雑に配置される場合がある。このような場合、各ソース端子同士または各ドレイン端子同士を接続するために用いられるバスバーの形状は、各端子間の位置関係に合わせて、ときには複雑なものとなる場合がある。
【０００７】
そこで、この発明の目的は、電源の正極および負極とスイッチ装置とを接続する接続部材として、簡易な形状のバスバーを用いることができるＳＲモータ用制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために本発明のＳＲモータ用制御装置は、スター結線されたＳＲモータのＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル、ならびに前記各コイルの中性点にそれぞれ接続されるとともに、電源の正極および負極に接続されＳＲモータの各コイルに制御電流を供給するスイッチ装置を備えるＳＲモータ用制御装置において、
前記スイッチ装置は、接続点にて直列に接続された２つの半導体スイッチ素子を有すると
ともに、一方の半導体スイッチ素子に接続されており電源の正極に接続される正極端子と、他方の半導体スイッチ素子に接続されており電源の負極に接続される負極端子と、前記２つの半導体スイッチ素子の接続点に接続されており前記ＳＲモータの前記中性点または前記各コイルのいずれかに接続される出入力端子を有し、それぞれの前記正極端子同士および前記負極端子同士が互いに略直線状に配置されるように近接して配置される第１から第４のパワーモジュールから構成され、棒状の導電板材からなり、一端部を電源に接続される電源接続部とするとともに前記第１から第４のパワーモジュールの各正極端子に接続される正極バスバーと、棒状の導電板材からなり、一端部を電源に接続される電源接続部とするとともに前記第１から第４のパワーモジュールの各負極端子に接続される負極バスバーと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明のＳＲモータ用制御装置によれは、スイッチ装置は、第１から第４のパワーモジュールから構成されるとともに、この第１から第４のパワーモジュールは、電源の正極が接続される各正極端子同士、および電源の負極が接続される各負極端子同士が互いに略直線に配置されるように近接して配置されている。そのため、各正極端子に接続する正極バスバーおよび各負極端子を接続する負極バスバーを、簡易な形状である棒状の導電板材より形成することができる。すなわち、電源の正極および負極とスイッチ装置とを接続する接続部材として、簡易な形状のバスバーを用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＳＲモータ用制御装置によれば、電源の正極および負極とスイッチ装置とを接続する接続部材として、簡易な形状のバスバーを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態における制御装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における制御装置を示す展開斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における制御装置における回路ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態の第１の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の第２の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の第３の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図１から図３に基づき本発明の実施の形態であるＳＲモータ用制御装置１について、説明する。ここで、図１は、本実施の形態におけるＳＲモータ用制御装置１を示す斜視図であり、図２は、本実施の形態におけるＳＲモータ用制御装置１を示す展開斜視図である。また、図３は、本実施の形態におけるＳＲモータ用制御装置における回路ブロック図である。
【００１３】
ＳＲモータ用制御装置１は、主に、複数の冷却フィン１７ａが設けられているアルミ製の取り付けプレート１７と、取り付けプレート１７に取り付けられるスイッチ装置３０、同じく取り付けプレート１７に取り付けられるコンデンサー（６，７，８）および制御基板２０と、スイッチ装置３０、コンデンサー（６，７，８）および制御基板２０を覆うケース１８とを備えている。また、ＳＲモータ用制御装置１は、電源ＢＴとスイッチ装置３０とを接続する正極および負極バスバー（９，１０）、ＳＲモータＭとスイッチ装置３０とを接続する４つのバスバー（１１，１２，１３，１４）、およびコンデンサー（６，７，８）とスイッチ装置３０とを接続するコンデンサー接続部材としてのコンデンサー用バスバー（１５，１６）とを備えている。
【００１４】
スイッチ装置３０は第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）から構成される。そして、各パワーモジュール（２，３，４，５）は、スター結線されたＳＲモータＭ
のＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）、ならびに各コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の中性点Ｎにそれぞれバスバー（１１，１２，１３，１４）を介して接続されるとともに、電源（バッテリー）ＢＴの正極（＋）および負極（−）に正極および負極バスバー（９，１０）を介して接続される。そして、各パワーモジュール（２，３，４，５）は、制御基板２０からの制御信号に基づきＯＮ−ＯＦＦ作動し、このＯＮ−ＯＦＦ作動により、ＳＲモータＭの各コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に制御電流を供給する。
【００１５】
第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）は、同一構造のパワーモジュールであり、第１のパワーモジュール２は、接続点２ｃにて直列に接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ素子）（２ａ，２ｂ）を有するとともに、一方のＦＥＴ２ａのドレイン端子に接続されている導電性の正極端子２ｐと、他方のＦＥＴ２ｂのソース端子に接続されている導電性の負極端子２ｎと、２つのＦＥＴ（２ａ，２ｂ）の接続点２ｃに接続されている導電性の出入力端子２ｓを備える。ここで、正極および負極端子（２ｐ，２ｎ）ならびに出入力端子２ｓは、第１のパワーモジュール２の上面に、正極端子２ｐ、負極端子２ｎ、出入力端子２ｓの順に直線上に配置されている。
【００１６】
同様に、第２のパワーモジュール３は、接続点３ｃにて直列に接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ素子）（３ａ，３ｂ）を有するとともに、一方のＦＥＴ３ａのドレイン端子に接続されている導電性の正極端子３ｐと、他方のＦＥＴ３ｂのソース端子に接続されている導電性の負極端子３ｎと、２つのＦＥＴ（３ａ，３ｂ）の接続点３ｃに接続されている導電性の出入力端子３ｓを備える。ここで、正極および負極端子（３ｐ，３ｎ）ならびに出入力端子３ｓは、第２のパワーモジュール３の上面に、正極端子３ｐ、負極端子３ｎ、出入力端子３ｓの順に直線上に配置されている。
【００１７】
また、第３のパワーモジュール４は、接続点４ｃにて直列に接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ素子）（４ａ，４ｂ）を有するとともに、一方のＦＥＴ４ａのドレイン端子に接続されている導電性の正極端子４ｐと、他方のＦＥＴ４ｂのソース端子に接続されている導電性の負極端子４ｎと、２つのＦＥＴ（４ａ，４ｂ）の接続点４ｃに接続されている導電性の出入力端子４ｓを備える。ここで、正極および負極端子（４ｐ，４ｎ）ならびに出入力端子４ｓは、第３のパワーモジュール４の上面に、正極端子４ｐ、負極端子４ｎ、出入力端子４ｓの順に直線上に配置されている。
【００１８】
さらに、第４のパワーモジュール５は、接続点５ｃにて直列に接続された２つのパワーＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチ素子）（５ａ，５ｂ）を有するとともに、一方のＦＥＴ５ａのドレイン端子に接続されている導電性の正極端子５ｐと、他方のＦＥＴ５ｂのソース端子に接続されている導電性の負極端子５ｎと、２つのＦＥＴ（５ａ，５ｂ）の接続点５ｃに接続されている導電性の出入力端子５ｓを備える。ここで、正極および負極端子（５ｐ，５ｎ）ならびに出入力端子５ｓは、第４のパワーモジュール５の上面に、正極端子５ｐ、負極端子５ｎ、出入力端子５ｓの順に直線上に配置されている。
【００１９】
そして、第１のパワーモジュール２の出入力端子２ｓには、棒状の導電板材からなり、ＳＲモータＭの中性点Ｎに接続される中性点バスバー１１が取り付けられている。また、第２から第４のパワーモジュール（３，４，５）の出入力端子（３ｓ，４ｓ，５ｓ）には、同じく棒状の導電板材からなり、ＳＲモータのＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に接続されるＵ相、Ｖ相およびＷ相バスバー（１２，１３，１４）が取り付けられている。
【００２０】
次に、第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）の配置、および第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）への正極および負極バスバー（９，１０）の取り付けについて説明する。
【００２１】
図２に示すように、パワーモジュール（２，３，４，５）は、第１のパワーモジュール２から、第２のパワーモジュール３、第３のパワーモジュール４、第４のパワーモジュール５の順に、互いに近接して直線的に並列して配置されている。そして、パワーモジュール（２，３，４，５）の正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）同士は互いに直線状に配置され、負極端子（２ｎ，３ｎ，４ｎ，５ｎ）同士は互いに直線状に配置されるように、パワーモジュール（２，３，４，５）は配置される。
【００２２】
また、正極バスバー９は、棒状（直線形状）の導電板材からなり、一端部を電源ＢＴに接続される電源接続部９とするとともに、第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）の各正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）にネジ締結により接続される。同様に、負極バスバー１０は、棒状（直線形状）の導電板材からなり、一端部を電源ＢＴに接続される電源接続部１０ａとするとともに、第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）の各負極端子（２ｎ，３ｎ，４ｎ、５ｎ）にネジ締結により接続される。なお、正極および負極バスバー（９，１０）の電源接続部（９ａ，１０ａ）はともに、制御装置１において同一の方向に配置されており、ケース１８から同一の方向に向けて突出するように設定されている。
【００２３】
本実施の形態では、パワーモジュール（２，３，４，５）に備わる正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）同士は互いに直線状に配置されているため、これらの正極端子（２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ）を接続する正極バスバー９は直線的な棒状に形成することができる。このように、正極バスバー９は屈曲することなく直線的な棒状にて構成でき、簡易な形状とすることができる。そのため、正極バスバー９を形成するために複雑な加工を要することがない。また、正極バスバー９は直線的な棒状であるため、歩留まりがよい。そのため、正極バスバー９は低コストにて製作することができる。なお、負極バスバー１０も正極バスバー９と同一の形状であるため、正極バスバー９と同様の効果を有する。
【００２４】
また、中性点バスバー１１が取り付けられている第１のパワーモジュール２は、第１から第４のパワーモジュール（２，３，４，５）のうち、正極および負極バスバー（９，１０）の電源接続部（９ａ，１０ａ）に最も近接して配置されている。すなわち、スイッチ装置３０において、電源ＢＴから電力が供給される電源接続部（９ａ，１０ａ）から第１のパワーモジュール２への電流経路は、他のパワーモジュール（３，４，５）に比して最短となる。
【００２５】
ここで、ＳＲモータＭを駆動（回生）させる場合、中性点バスバー１１が取り付けられている第１のパワーモジュール２は、他のパワーモジュール（３，４，５）と異なり常時ＯＮ−ＯＦＦ作動を行っている。そのため、正極および負極バスバー（９，１０）において、電源接続部（９ａ，１０ａ）と第１のパワーモジュール２との間を流れる電流の電流量は、電源接続部（９ａ，１０ａ）と他のパワーモジュール（３，４，５）との間を流れる電流の電流量に比して大きなものとなる。このような電流が流れるスイッチ装置３０において、上記のように第１のパワーモジュール２は電源接続部（９ａ，１０ａ）に最も近接して配置されているため、第１のパワーモジュール２と電源接続部（９ａ，１０ａ）との間の正極および負極バスバー（９，１０）のインピーダンスを小さくすることができる。そのため、電流量の大きい電源接続部（９ａ，１０ａ）と第１のパワーモジュール２との間の電気的な損失を小さくすることができ、制御装置１は効率の高いものとなっている。
【００２６】
また、上記のように制御装置１は、コンデンサー（６，７，８）とスイッチ装置３０とを接続するコンデンサー接続部材としてのコンデンサー用バスバー（１５，１６）とを備えている。図２に示すように、コンデンサー用バスバー（１５，１６）は、Ｌ字形状をした導電板材から形成されている。また、バスバー１５の一端部は第１のパワーモジュール２
の正極端子２ｐにネジ締結により接続されるとともに、他端部はコンデンサ（６，７，８）にネジ締結により接続されており、バスバー１６の一端部は第１のパワーモジュール２の負極端子２ｎにネジ締結により接続されるとともに、他端部はコンデンサ（６，７，８）にネジ締結により接続されている。
【００２７】
ここで、コンデンサー（６，７，８）は電源ＢＴの電圧の電圧値が変動（低下）を補うために設けられており、コンデンサー（６，７，８）からの電流はコンデンサー用バスバー（１５，１６）を経由して各パワーモジュール（２，３，４，５）に供給される。このようにコンデンサー（６，７，８）から各パワーモジュール（２，３，４，５）に電流が供給される制御装置１において、上記のように、ＳＲモータＭを駆動（回生）させる場合、中性点バスバー１１が取り付けられている第１のパワーモジュール２は、他のパワーモジュール（３，４，５）と異なり常時ＯＮ−ＯＦＦ作動を行っている。そのため、コンデンサ（６，７，８）と第１のパワーモジュール２との間を流れる電流の電流量は、コンデンサ（６，７，８）と他のパワーモジュール（３，４，５）との間を流れる電流の電流量に比して大きなものとなる。このような電流が流れるスイッチ装置３０において、上記のようにコンデンサー（６，７，８）は第１のパワーモジュール２に最短の電流経路にて接続されている。そのため、コンデンサー（６，７，８）と第１のパワーモジュール２との間のインピーダンスを小さくすることができる。そのため、電流量の大きいコンデンサー（６，７，８）と第１のパワーモジュール２との間の電気的な損失を小さくすることができ、制御装置１は効率の高いものとなっている。
【００２８】
次に、本実施の形態の制御装置１において、正極バスバー９および負極バスバー１０の３つの変形例（第１から第３の変形例）を図４から図６に示す。図４から図６に示される第１から第３の変形例では正極バスバーおよび負極バスバーの形状、および電源接続部が配置される位置のみが変形されているため、正極バスバーおよび負極バスバーの形状および電源接続部が配置について説明し、その他については本実施の形態の制御装置１と同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２９】
図４に示される第１の変形例では、正極および負極バスバー（１０９，１１０）は、本実施の形態の正極および負極バスバー（９，１０）と同様に棒状に形成されている。しかしながら、正極および負極バスバー（１０９，１１０）は、第４のパワーモジュール（５）側からケース１８の外側に向けて突出するように設定されており、この突出した正極および負極バスバー（１０９，１１０）の端部に電源接続部（１０９ａ，１１０ａ）が設定される。
【００３０】
図５に示される第２の変形例では、正極および負極バスバー（２０９，２１０）は、本実施の形態の正極および負極バスバー（９，１０）と同様に棒状に形成されている。そして、正極バスバー２０９において第４のパワーモジュール５から外側に延びる部分には電源バスバー２０９ｂが一体的に接続される。この電源バスバー２０９ｂはＵ相〜Ｖ相バスバー（１２，１３，１４）と反対側の方向にてケース１８の外側に向けて突出するように設定されており、この突出した電源バスバー２０９ｂの端部に電源接続部２０９ａが設定される。
【００３１】
同様に、負極バスバー２１０において第１のパワーモジュール２から外側に延びる部分には電源バスバー２１０ｂが一体的に接続される。この電源バスバー２１０ｂはＵ相〜Ｖ相バスバー（１２，１３，１４）と反対側の方向にてケース１８の外側に向けて突出するように設定されており、この突出した電源バスバー２１０ｂの端部に電源接続部２１０ａが設定される。なお、第２の変形例において、正極バスバー２０９と電源バスバー２０９ｂ、並びに負極バスバー２１０と電源バスバー２１０ｂとは別部材でなく同一部材により一体に形成されてよい。
【００３２】
図６に示される第３の変形例では、正極および負極バスバー（３０９，３１０）は、本実施の形態の正極および負極バスバー（９，１０）と同様に棒状に形成されている。そして、正極バスバー３０９において第４のパワーモジュール５から外側に延びる部分には電源バスバー３０９ｂが一体的に接続される。この電源バスバー３０９ｂはＵ相〜Ｖ相バスバー（１２，１３，１４）と同じ方向にてケース１８の外側に向けて突出するように設定されており、この突出した電源バスバー３０９ｂの端部に電源接続部２０９ａが設定される。
【００３３】
同様に、負極バスバー３１０において第１のパワーモジュール２から外側に延びる部分には電源バスバー３１０ｂが一体的に接続される。この電源バスバー３１０ｂはＵ相〜Ｖ相バスバー（１２，１３，１４）と同じ方向にてケース１８の外側に向けて突出するように設定されており、この突出した電源バスバー３１０ｂの端部に電源接続部３１０ａが設定される。なお、第３の変形例において、正極バスバー３０９と電源バスバー３０９ｂ、並びに負極バスバー３１０と電源バスバー３１０ｂとは別部材でなく同一部材により一体に形成されてよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  ＳＲモータ用制御装置
２  第１のパワーモジュール
３  第２のパワーモジュール
４  第３のパワーモジュール
５  第４のパワーモジュール
２ａ，３ａ，４ａ，５ａ  半導体スイッチ素子
２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂ  半導体スイッチ素子
２ｃ，３ｃ，４ｃ，５ｃ  接続点
２ｐ，３ｐ，４ｐ，５ｐ  正極端子
２ｎ，３ｎ，４ｎ，５ｎ  負極端子
２ｓ，３ｓ，４ｓ，５ｓ  出入力端子
６，７，８  コンデンサー
９  正極バスバー
９ａ，１０ａ  電源接続部
１０  負極バスバー
１１  中性点バスバー
１２  Ｕ相バスバー
１３  Ｖ相バスバー
１４  Ｗ相バスバー
１５，１６  コンデンサー接続部材（コンデンサー用バスバー）
２０   制御基板
３０   スイッチ装置
ＢＴ   電源
Ｍ     ＳＲモータ
Ｕ     Ｕ相コイル
Ｖ     Ｖ相コイル
Ｗ     Ｗ相コイル
Ｎ     中性点
【図１】
2013026313.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013026313.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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