(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールの厚さのばらつきを低減する。【解決手段】板状の第１カバー１１１と、第１カバー１１１に対向配置された第２カバー１１２と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間に配置された太陽電池セル１１３と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間を埋めて互いを接合し、太陽電池セル１１３を封止する封止材部１１４とを備える。第２カバー１１２は、板状部１１２ｐ、および、板状部１１２ｐの外縁の少なくとも一部から第１カバー１１１側に突出した突出部１１２ｔを有する。板状部１１２ｔは、少なくとも太陽電池セル１１３と対向する位置に透光部を有する。突出部１１２ｔの少なくとも一部は、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、第１カバー１１１の外縁の外側に位置している。第１カバー１１１の厚さ方向において板状部１１２ｐから最も離れて位置する突出部１１２ｔの端１１２ｔ１は、第１カバー１１１の第２カバー１１２側とは反対側の面１１１ｓを含む仮想面上に位置している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の第１カバーと、
前記第１カバーに対向配置された第２カバーと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間に配置された太陽電池セルと、
前記第１カバーおよび前記第２カバーの間を埋めて互いを接合し、前記太陽電池セルを封止する封止材部とを備え、
前記第２カバーは、板状部、および、該板状部の外縁の少なくとも一部から第１カバー側に突出した突出部を有し、
前記板状部は、少なくとも前記太陽電池セルと対向する位置に透光部を有し、
前記突出部の少なくとも一部は、前記第１カバーの厚さ方向に見て、前記第１カバーの外縁の外側に位置し、
前記第１カバーの厚さ方向において前記板状部から最も離れて位置する前記突出部の端は、前記第１カバーの第２カバー側とは反対側の面を含む仮想面上に位置している、太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記突出部が不透明である、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記突出部が、前記板状部の外縁の全周に亘って設けられている、請求項１または２に記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールが搭載される被搭載部と、
前記太陽電池モジュールおよび前記被搭載部を互いに接合する接合部とを備え、
前記接合部は、前記突出部と前記第１カバーとの間の隙間を覆うように、前記太陽電池モジュールの第１カバー側と前記被搭載部との間に設けられている、太陽電池モジュールの実装構造。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽電池モジュールの実装構造を含み、
前記被搭載部が車体の一部である、車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール、その実装構造およびこれを含む車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールの構成を開示した先行文献として、特開２０１４-７５４６４号公報(特許文献１)がある。特許文献１に記載された太陽電池モジュールは、透明受光面パネルと、非受光面パネルと、太陽電池セルストリングスと、シリコーンゲルシートと、ブチルゴムとを備える。太陽電池セルストリングスは、透明受光面パネルと非受光面パネルとの間に配置され、シリコーンゲルシートにより封止されている。透明受光面パネルと非受光面パネルとは、額縁状のブチルゴムにより圧着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４-７５４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ブチルゴムを圧着して太陽電池モジュールを作製した場合、ブチルゴムの厚さのばらつきおよびブチルゴムの弾性のばらつきにより、太陽電池モジュールの厚さに比較的大きなばらつきが生ずる。
【０００５】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、太陽電池モジュールの厚さのばらつきを低減できる、太陽電池モジュール、その実装構造およびこれを含む車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面に基づく太陽電池モジュールは、板状の第１カバーと、第１カバーに対向配置された第２カバーと、第１カバーおよび第２カバーの間に配置された太陽電池セルと、第１カバーおよび第２カバーの間を埋めて互いを接合し、太陽電池セルを封止する封止材部とを備える。第２カバーは、板状部、および、板状部の外縁の少なくとも一部から第１カバー側に突出した突出部を有する。板状部は、少なくとも太陽電池セルと対向する位置に透光部を有する。突出部の少なくとも一部は、第１カバーの厚さ方向に見て、第１カバーの外縁の外側に位置している。第１カバーの厚さ方向において板状部から最も離れて位置する突出部の端は、第１カバーの第２カバー側とは反対側の面を含む仮想面上に位置している。
【０００７】
本発明の一形態においては、突出部が不透明である。
本発明の一形態においては、突出部が、板状部の外縁の全周に亘って設けられている。
【０００８】
本発明の第２の局面に基づく太陽電池モジュールの実装構造は、上記の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールが搭載される被搭載部と、太陽電池モジュールおよび被搭載部を互いに接合する接合部とを備える。接合部は、突出部と第１カバーとの間の隙間を覆うように、太陽電池モジュールの第１カバー側と被搭載部との間に設けられている。
【０００９】
本発明の第３の局面に基づく車両は、上記の太陽電池モジュールの実装構造を含み、被搭載部が車体の一部である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池モジュールの厚さのばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る車両の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る車両が備える太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す分解断面図である。
【図５】本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成部材を真空圧着している状態を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態２に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の各実施形態に係る太陽電池モジュール、その実装構造およびこれを含む車両について図を参照して説明する。以下の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００１３】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る車両の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の実施形態１に係る車両が備える太陽電池モジュールの外観を示す平面図であって、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。図３は、本発明の実施形態１に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図であって、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢印方向から見た図である。
【００１４】
図１〜３に示すように、本発明の実施形態１に係る車両１００は、自動車であり、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０と、車体の一部であるルーフサイドメンバ１２０とを備える。なお、車両は、自動車に限られず、たとえば電車であってもよい。
【００１５】
太陽電池モジュール１１０は、板状の第１カバー１１１と、第１カバー１１１に対向配置された第２カバー１１２と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間に配置された太陽電池セル１１３と、第１カバー１１１および第２カバー１１２の間を埋めて互いを接合し、太陽電池セル１１３を封止する封止材部１１４とを備える。
【００１６】
第１カバー１１１は、平面視にて略矩形状の外形を有している。第１カバー１１１は、本実施形態においては平板であるが、湾曲していてもよい。本実施形態においては、第１カバー１１１は、ポリカーボネート製の板である。ただし、第１カバー１１１は、これに限られず、アクリルなどの他の樹脂製の板、ＣＦＲＰ(carbon-fiber-reinforced plastic)製の板またはアルミなどの金属製の板であってもよいし、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂製のシートであってもよい。図３においては、第１カバー１１１の厚さ方向Ｔ、および、幅方向Ｗを図示している。
【００１７】
第２カバー１１２は、平面視にて略矩形状の外形を有する板状部１１２ｐを含む。板状部１１２ｐは、本実施形態においては平板状であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲している。本実施形態においては、板状部１１２ｐの外縁の全周に亘って、板状部１１２ｐの外縁から第１カバー１１１側に突出した突出部１１２ｔが設けられている。すなわち、突出部１１２ｔは、略矩形状の枠状に全周繋がっている。
【００１８】
ただし、突出部１１２ｔの配置は、上記に限られず、板状部１１２ｐの外縁の少なくとも一部から第１カバー１１１側に突出していればよい。たとえば、板状部１１２ｐの外縁の略矩形形状の４辺の各々に、突出部１１２ｔが１つずつ互いに離間して設けられていてもよい。この場合、突出部１１２ｔ同士が離間している位置に、封止材の流出を防止するブチルゴムなどの部材が配置される。
【００１９】
本実施形態においては、突出部１１２ｔは、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、第１カバー１１１の外縁の外側に位置している。すなわち、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、突出部１１２ｔと第１カバー１１１とは重なっていない。ただし、突出部１１２ｔと第１カバー１１１との位置関係は、上記に限られず、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、突出部１１２ｔの少なくとも一部が、第１カバー１１１の外縁の外側に位置していればよい。
【００２０】
突出部１１２ｔと第１カバー１１１との間に隙間が設けられていることにより、第１カバー１１１および第２カバー１１２の各々の寸法のばらつきおよび熱膨張率の差によって第１カバー１１１と第２カバー１１２とが互いに干渉することを防止することができる。なお、突出部１１２ｔと第１カバー１１１との間に必ずしも隙間が設けられていなくてもよい。
【００２１】
第１カバー１１１の厚さ方向Ｔにおいて板状部１１２ｐから最も離れて位置する突出部１１２ｔの端１１２ｔ１は、第１カバー１１１の第２カバー１１２側とは反対側の面１１１ｓを含む仮想面上に位置している。仮想面は、本実施形態においては平面であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、曲面である。
【００２２】
本実施形態においては、第２カバー１１２は、ポリカーボネート製の板である。ただし、第２カバー１１２は、これに限られず、アクリルなどの他の樹脂製の板であってもよい。第２カバー１１２は、透明なポリカーボネートを射出成型することにより形成されている。よって、板状部１１２ｐと突出部１１２ｔとは、一体で形成されている。
【００２３】
また、板状部１１２ｐの全体が、光を透過させる透光部となる。ただし、板状部１１２ｐの構成は、上記に限られず、少なくとも太陽電池セル１１３と対向する位置に透光部を有すればよい。たとえば、板状部１１２ｐにおいて、太陽電池セル１１３と対向していない位置は、不透明な材料で構成された遮光部であってもよい。
【００２４】
太陽電池セル１１３は、マトリックス状に互いに間隔を置いて複数配置されている。複数の太陽電池セル１１３は、互いに電気的に接続されている。具体的には、複数の太陽電池セル１１３が互いに直列に接続されて、太陽電池ストリングを構成している。複数の太陽電池ストリングは、互いに並列に接続されている。
【００２５】
封止材部１１４は、第１カバー１１１と第２カバー１１２とに挟まれた領域に位置し、太陽電池モジュール１１０の第１カバー１１１側において、第１カバー１１１の外縁と突出部１１２ｔとの間の隙間に位置する部分が露出している。本実施形態においては、太陽電池モジュール１１０を第１カバー１１１側から見て、略矩形状に封止材部１１４が露出している。
【００２６】
本実施形態においては、封止材部１１４は、ＥＶＡ(Ethylene-Vinyl Acetate)で構成されている。ただし、封止材部１１４を構成する材料は、ＥＶＡに限られず、ＰＶＢ(Poly Vinyl Butyral)、シリコーン樹脂またはアイオノマー樹脂などでもよい。
【００２７】
ここで、太陽電池モジュール１１０の製造方法について説明する。
図４は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成部材を示す分解断面図である。図５は、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールの構成部材を真空圧着している状態を示す断面図である。
【００２８】
図４に示すように、第１カバー１１１上に、ＥＶＡで構成された第１シート１１４ａを配置する。第１シート１１４ａ上に、複数の太陽電池セル１１３を配置する。複数の太陽電池セル１１３を覆うように、第２シート１１４ｂを配置する。第２シート１１４ｂ上に板状部１１２ｐが載置され、かつ、突出部１１２ｔで囲まれた略矩形状の領域の内側に第１カバー１１１が位置するように、第２カバー１１２を配置する。
【００２９】
上記のように積層された積層体は、真空ラミネータにて封止される。具体的には、図５に示すように、積層体が真空ラミネータのチャンバ内の熱板９０上に載置される。熱板９０の表面９０ｓは、本実施形態においては平面であるが、第１カバー１１１が湾曲している場合には、第１カバー１１１と略同様の曲率で湾曲した曲面である。熱板９０により積層体を加熱しつつ、チャンバ内を真空引きすることにより、圧力差によってダイヤフラム９１が矢印で示すように積層体を熱板９０に押し付けて加圧する。加熱された第１シート１１４ａおよび第２シート１１４ｂは、溶融して第１カバー１１１と第２カバー１１２との間を埋めるように流動して一体となる。
【００３０】
第１シート１１４ａおよび第２シート１１４ｂが溶融して流動することにより、第２カバー１１２の板状部１１２ｐが第１カバー１１１に近づくように、第２カバー１１２が熱板９０側に向けて移動する。第２カバー１１２の突出部１１２ｔの端１１２ｔ１が熱板９０の表面９０ｓに接触した時点で、第２カバー１１２の移動が止まる。
【００３１】
この状態において、熱板９０による積層体の加熱を停止することにより、溶融していたＥＶＡが固化して、複数の太陽電池セル１１３を封止するとともに、第１カバー１１１と第２カバー１１２とを接合する。
【００３２】
その結果、突出部１１２ｔの端１１２ｔ１が、第１カバー１１１の第２カバー１１２側とは反対側の面１１１ｓを含む仮想面上に位置した状態で、第１カバー１１１と第２カバー１１２とが互いに接合される。
【００３３】
第１シート１１４ａおよび第２シート１１４ｂの各々が含むＥＶＡの量は、上記のように第１カバー１１１と第２カバー１１２とが互いに接合された状態において、第１カバー１１１と第２カバー１１２と間を過不足なく埋められる量に調整されている。
【００３４】
上記のように製造された太陽電池モジュール１１０の厚さＴｖは、図３に示すように、第１カバー１１１の厚さ方向Ｔにおける第２カバー１１２の高さと同一となる。すなわち、太陽電池モジュール１１０の厚さＴｖは、第２カバー１１２の高さによって決まる。第２カバー１１２の高さのばらつきは、第２カバー１１２の成型時の寸法精度によって決まり、比較的小さい。よって、本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０においては、太陽電池モジュール１１０の厚さのばらつきを低減できる。
【００３５】
図３に示すように、本実施形態に係る太陽電池モジュール１１０の実装構造においては、太陽電池モジュール１１０は、ルーフサイドメンバ１２０の一部であり被搭載部であるフランジ１２１に搭載されている。具体的には、太陽電池モジュール１１０は、フランジ１２１上に配置されたスペーサ１４０上に載置されている。第１カバー１１１の第２カバー１１２側とは反対側の面１１１ｓが、スペーサ１４０と接触している。スペーサ１４０は、絶縁性を有する剛体で構成されている。
【００３６】
太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１とは、接合部１３０によって互いに接合されている。接合部１３０は、突出部１１２ｔと第１カバー１１１との間の隙間を覆うように、太陽電池モジュール１１０の第１カバー１１１側とフランジ１２１との間に設けられている。すなわち、接合部１３０は、略矩形状の枠状に設けられている。
【００３７】
太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１とを接合する際には、板状部１１２ｐをフランジ１２１側に向けて押圧する。その結果、スペーサ１４０が、第１カバー１１１とフランジ１２１との間に挟まれる。
【００３８】
接合部１３０は、太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１とが互いに接近する方向に、太陽電池モジュール１１０およびフランジ１２１の各々に接合力を作用する。本実施形態においては、接合部１３０は、ウレタン樹脂を含む接着剤である。ただし、接合部１３０は、これに限られず、エポキシ樹脂を含む接着剤などでもよい。
【００３９】
上記のように、接合部１３０によって、太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１とを互いに接合することにより、露出していた封止材部１１４を接合部１３０によって覆うことができるため、太陽電池モジュール１１０の耐水性を確保することができる。
【００４０】
上記のように搭載された太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１との間の距離Ｔｓは、図３に示すように、スペーサ１４０の厚さと同一となる。すなわち、太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１との間の距離Ｔｓは、スペーサ１４０の厚さによって決まる。スペーサ１４０の厚さのばらつきは、スペーサ１４０の成形時の寸法精度によって決まり、比較的小さい。
【００４１】
フランジ１２１からの太陽電池モジュール１１０の上面高さは、太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１との間の距離Ｔｓ、および太陽電池モジュール１１０の厚さＴｖの和となる。
【００４２】
上記のように、太陽電池モジュール１１０の厚さＴｖは、第２カバー１１２の高さによって決まり、太陽電池モジュール１１０とフランジ１２１との間の距離Ｔｓはスペーサ１４０の厚さによって決まるため、本実施形態に係る車両１００においては、太陽電池モジュール１１０の上面高さのばらつきを低減できる。
【００４３】
車両には高いデザイン性が求められるため、ルーフを構成する太陽電池モジュール１１０の上面高さのばらつきが少ないことが重要である。本実施形態に係る車両１００は、上記の太陽電池モジュール１１０の実装構造を含むことにより、高いデザイン性を有する。
【００４４】
本実施形態においては、被搭載部がルーフサイドメンバ１２０の一部であるフランジ１２１であったが、被搭載部はこれに限られず、たとえば、車庫の屋根、アーケードなどであってもよい。これらに搭載された太陽電池モジュール１１０の実装構造においても、太陽電池モジュール１１０の上面高さのばらつきを低減できる。
【００４５】
本実施形態においては、従来の太陽電池モジュールのようにブチルゴムを設ける必要がないため、部品点数を削減して、太陽電池モジュールのコスト低減および製造時間の短縮を図ることができる。
【００４６】
以下、本発明の実施形態２に係る太陽電池モジュール、その実装構造およびこれを含む車両について説明する。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュール２１０は、第２カバーの形成方法のみ実施形態１に係る太陽電池モジュール１１０と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００４７】
(実施形態２)
図６は、本発明の実施形態２に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図である。なお、図６においては、図３と同様の断面視にて示している。
【００４８】
本発明の実施形態２に係る車両が含む太陽電池モジュール２１０の第２カバー２１２は、２色成形にて形成されている。図６に示すように、第２カバー２１２は、平面視にて略矩形状の外形を有する板状部２１２ｐ、および、板状部２１２ｐの外縁から第１カバー１１１側に突出した突出部２１２ｔを含む。
【００４９】
板状部２１２ｐは、透明なポリカーボネートにより構成されている。突出部２１２ｔは、不透明なポリカーボネートにより構成されている。たとえば、突出部２１２ｔは、黒色である。ただし、板状部２１２ｐおよび突出部２１２ｔの各々の材料は、ポリカーボネートに限られず、アクリルなどの他の樹脂であってもよい。
【００５０】
本実施形態においては、突出部２１２ｔの一部は、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、第１カバー１１１の外縁と重なっている。これにより、太陽電池モジュール２１０の実装構造を第２カバー２１２側から見たときに、接合部１３０を視認できなくすることができる。その結果、車両のデザイン性を高めることができる。
【００５１】
突出部２１２ｔの他の一部は、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、第１カバー１１１の外縁の外側に位置している。第１カバー１１１の厚さ方向Ｔにおいて板状部２１２ｐから最も離れて位置する突出部２１２ｔの他の一部の端２１２ｔ１は、第１カバー１１１の第２カバー２１２側とは反対側の面１１１ｓを含む仮想面上に位置している。
【００５２】
本実施形態に係る太陽電池モジュール２１０においても、太陽電池モジュール２１０の厚さのばらつきを低減できる。本実施形態に係る太陽電池モジュール２１０の実装構造および車両においても、太陽電池モジュール２１０の上面高さのばらつきを低減できる。
【００５３】
以下、本発明の実施形態３に係る太陽電池モジュール、その実装構造およびこれを含む車両について説明する。なお、本実施形態に係る太陽電池モジュール３１０は、第２カバーの形成方法のみ実施形態１に係る太陽電池モジュール１１０と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５４】
(実施形態３)
図７は、本発明の実施形態３に係る車両が含む太陽電池モジュールの実装構造を示す断面図である。なお、図７においては、図３と同様の断面視にて示している。
【００５５】
本発明の実施形態３に係る車両が含む太陽電池モジュール３１０の第２カバー３１２は、真空成形にて形成されている。図７に示すように、第２カバー３１２は、平面視にて略矩形状の外形を有する板状部３１２ｐ、および、板状部３１２ｐの外縁から第１カバー１１１側に突出した突出部３１２ｔを含む。
【００５６】
第２カバー３１２は、透明なポリカーボネートにより構成されている。ただし、第２カバー３１２の材料は、ポリカーボネートに限られず、アクリルなどの他の樹脂であってもよい。
【００５７】
本実施形態においては、突出部３１２ｔは、第１カバー１１１の厚さ方向に見て、第１カバー１１１の外縁と重なっていない。突出部３１２ｔは、第１カバー１１１の厚さ方向Ｔにて第１カバー１１１側に行くに従って、第１カバー１１１の外縁から離れるように外側に広がっている。
【００５８】
第１カバー１１１の厚さ方向Ｔにおいて板状部３１２ｐから最も離れて位置する突出部３１２ｔの端３１２ｔ１は、第１カバー１１１の第２カバー３１２側とは反対側の面１１１ｓを含む仮想面上に位置している。
【００５９】
本実施形態に係る太陽電池モジュール３１０においても、太陽電池モジュール３１０の厚さのばらつきを低減できる。本実施形態に係る太陽電池モジュール３１０の実装構造および車両においても、太陽電池モジュール３１０の上面高さのばらつきを低減できる。
【００６０】
今回開示された実施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】
【００６１】
９０  熱板、９０ｓ  表面、９１  ダイヤフラム、１００  車両、１１０，２１０，３１０  太陽電池モジュール、１１１  第１カバー、１１１ｓ  第１カバーの下面、１１２，２１２，３１２  第２カバー、１１２ｐ，２１２ｐ，３１２ｐ  板状部、１１２ｔ，２１２ｔ，３１２ｔ  突出部、１１２ｔ１，２１２ｔ１，３１２ｔ１  突出部の端、１１３  太陽電池セル、１１４  封止材部、１１４ａ  第１シート、１１４ｂ  第２シート、１２０  ルーフサイドメンバ、１２１  フランジ、１３０  接合部、１４０  スペーサ。
【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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