(57)【要約】【課題】反応ガスが充填されている場面とその他の場面とを区別して、充填口およびノズルが破損することを防ぐために行われる制御を行うことができる。【解決手段】車両に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池に供給される反応ガスを貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部に反応ガスを充填するための充填口に、反応ガスを供給する供給部を接続するための接続部と、接続部を覆う蓋部と、蓋部の開閉状態を検出する開閉センサと、車両が走行したことを表す走行履歴を記録する記録部と、車両を制御する制御部と、を備え、制御部は、車両が走行できる状態であるときに、記録部に燃料電池システムが起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサが検出した蓋部の開閉状態が開状態であるという条件が満たされた場合、車両を走行できない状態にする、燃料電池システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される燃料電池システムであって、
燃料電池に供給される反応ガスを貯蔵する貯蔵部と、
前記貯蔵部に前記反応ガスを充填するための充填口に、前記反応ガスを供給する供給部を接続するための接続部と、
前記接続部を覆う蓋部と、
前記蓋部の開閉状態を検出する開閉センサと、
前記車両が走行したことを表す走行履歴を記録する記録部と、
前記車両を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記車両が走行できる状態であるときに、前記記録部に前記燃料電池システムが起動してからの前記走行履歴がないとともに前記開閉センサが検出した前記蓋部の開閉状態が開状態であるという条件が満たされた場合、前記車両を走行できない状態にする、燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記車両を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、前記燃料電池システムが起動してから前記車両が設定速度以下で設定時間以内しか移動していない状態は前記走行履歴がない状態とされる、燃料電池システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池システムであって、さらに、
前記制御部が、前記条件が満たされたことによって、前記車両を走行できない状態にした場合に、前記車両の運転手に前記蓋部が開状態であることを報知する報知部を備える、燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される燃料電池システムには、燃料電池が発電する際に用いられる反応ガスを貯蔵する貯蔵部を備えるものがある。貯蔵部に反応ガスを充填するための充填口には、反応ガスを供給する供給部が充填口に接続されるための接続部を覆う蓋部が備えられる。反応ガスが充填される際には蓋部が開かれ、供給部が接続部に接続されて、供給部から充填口を介して貯蔵部へ反応ガスが充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５６８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、充填口に供給部が接続されて供給部から充填口を介して反応ガスが充填される車両が記載されている。このような車両においては、充填口に供給部が接続されたままの状態で車両が発進することによって、充填口および供給部が破損する可能性がある。このような事態を防ぐために、車両が走行できる状態になったときに蓋部が開状態であった場合に車両を走行できない状態にすることも考えられる。しかし、そのような態様においては、以下のような問題が生じうる。すなわち、車両が走行している状態（車両が走行できる状態に含まれる）において、例えば、蓋部の開閉状態を検出する開閉センサの故障により蓋部が開状態であると判断された場合、車両の走行に支障がないにも関わらず、車両が走行できない状態になる。そのため、反応ガスが充填される場面とその他の場面とを区別して、充填口および供給部の破損を防ぐための制御を行うことが可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態によれば、燃料電池システムが提供される。この燃料電池システムは、車両に搭載される燃料電池システムであって、燃料電池に供給される反応ガスを貯蔵する貯蔵部と、前記貯蔵部に前記反応ガスを充填するための充填口に、前記反応ガスを供給する供給部を接続するための接続部と、前記接続部を覆う蓋部と、前記蓋部の開閉状態を検出する開閉センサと、前記車両が走行したことを表す走行履歴を記録する記録部と、前記車両を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記車両が走行できる状態であるときに、前記記録部に前記燃料電池システムが起動してからの前記走行履歴がないとともに前記開閉センサが検出した前記蓋部の開閉状態が開状態であるという条件が満たされた場合、前記車両を走行できない状態にする。このような態様とすれば、車両が走行できる状態であること、記録部に燃料電池システムが起動してから走行履歴がないことおよび蓋部が開状態にあることに基づいて、車両を走行できない状態にする制御を行うことができる。車両が走行できる状態であり、かつ、記録部に燃料電池システムが起動してから走行履歴がなく、充填口を覆う蓋部が開いているという状況は、充填口と供給部とが接続されたままの状態で車両が発進する蓋然性が高い。この状況に基づいて車両を走行できない状態にすることによって、反応ガスが充填される場面とその他の場面とを区別して、充填口および供給部が破損することを防ぐために行われる車両を走行できない状態にする制御を行うことができる。また、車両が走行している状態（車両が走行できる状態に含まれる）において、開閉センサの故障により蓋部が開状態であると判断しても、車両が走行できない状態にならないため、車両の走行に支障をきたさない。
【０００７】
（２）上記の燃料電池システムにおいて、前記車両を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、前記燃料電池システムが起動してから前記車両が設定速度以下で設定時間以内しか移動していない状態は前記走行履歴がない状態とされてもよい。このような態様とすれば、車両が走行できる状態であるときに、開閉センサが検出した蓋部の開閉状態が開状態であって、かつ、燃料電池システムが起動してから、いわゆるクリープによって車両が移動する際に車両を走行できない状態にすることができる。
【０００８】
（３）上記の燃料電池システムにおいて、さらに、前記制御部が、前記条件が満たされたことによって、前記車両を走行できない状態にした場合に、前記車両の運転手に前記蓋部が開状態であることを報知する報知部を備えてもよい。このような態様とすれば、燃料電池システムが搭載された車両の運転手に対して、蓋部が開状態であることを報知できる。この結果、充填口と供給部とが接続されたままの状態で車両を発進させようとした運転手に対して、充填口から供給部を分離して蓋部を閉めるよう注意喚起できる。また、充填口から供給部を分離していたものの蓋部を閉めることを忘れたままの状態で車両を発進させようとした運転手に対して、蓋部を閉めるよう注意喚起できる。
【０００９】
本発明の形態は、車両に搭載される燃料電池システムに限るものではなく、例えば、電力を動力源とする船舶などに搭載された燃料電池システム、車両そのもの、船舶そのものなどの種々の形態に適用することも可能である。また、これらを実現するコンピュータプログラムなどの態様で実現することも可能である。また、本発明は、前述の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料電池システムを備えた車両および反応ガスステーションの構成を示す説明図である。
【図２】制御部が実行する走行停止処理を示すフローである。
【図３】他の実施形態である燃料電池システムを備えた車両の構成を示す説明図である。
【図４】他の実施形態である燃料電池システムを備えた車両の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態における燃料電池システム１００を備えた車両１０および車両１０に反応ガスを供給する反応ガスステーション２００の構成を示す説明図である。車両１０は、燃料電池システム１００で生成した電力を用いて走行する。本実施形態では、車両１０は、燃料電池車である。本実施形態では、車両１０は、車両１０におけるボディーの側面から凹んだ凹部１１０を有する。
【００１２】
反応ガスステーション２００は、車両１０が備えるタンク１４０に反応ガスを供給する。本実施形態では、反応ガスは、水素である。反応ガスステーション２００は、タンク２１０と、供給管２２０と、ノズル２３０とを備える。タンク２１０は、反応ガスを貯蔵するタンクである。供給管２２０は、一端をタンク２１０と接続され、他端をノズル２３０と接続されることによって、タンク２１０からノズル２３０へ反応ガスを流す流路を形成する。ノズル２３０は、充填口１３０と接続を可能に構成されている。
【００１３】
燃料電池システム１００は、車両１０に動力源として搭載される。燃料電池システム１００は、蝶番部１２０と、蓋部１２２と、充填口１３０と、充填路１３２と、圧力センサ１３４と、開閉弁１３６と、タンク１４０と、温度センサ１４２と、供給路１４４と、主止弁１４６と、燃料電池１５０と、アクセル１６０と、制御部１７０とを備える。
【００１４】
蝶番部１２０は、車両１０の凹部１１０において重力方向上側に設けられている。蝶番部１２０は、車両１０と蓋部１２２とを連結することによって、車両１０に対して蓋部１２２を回転可能に支持している。蓋部１２２は、凹部１１０の開口部を覆う形状を成し、凹部１１０の開口部を開閉可能である。本実施形態では、蝶番部１２０は、開閉センサ１２４を備える。
【００１５】
開閉センサ１２４は、凹部１１０の開口部から離れた角度位置に基づいて、蓋部１２２の開閉状態を検知する。本実施形態では、開閉センサ１２４は、蓋部１２２の開状態を検知したときは、開状態を示す信号を制御部１７０に出力し、蓋部１２２の閉状態を検知したときは、開状態を示す信号を制御部１７０に出力する。
【００１６】
充填口１３０は、ノズル２３０と連結可能に構成されている。充填路１３２は、充填口１３０とタンク１４０とを連通し、ノズル２３０と連結した充填口１３０より送られてくる反応ガスをタンク１４０へ流す流路を形成する。圧力センサ１３４は、充填路１３２内に備えられ、反応ガスが充填されているタンク１４０における圧力Ｐを測定する。
【００１７】
開閉弁１３６は、充填路１３２内に備えられる。開閉弁１３６は、反応ガスが充填されている時には開弁し、反応ガスが充填されていない時には、閉弁する。本実施形態では、開閉弁１３６の開閉動作は、制御部１７０によって制御されている。
【００１８】
タンク１４０は、充填口１３０より送られてくる反応ガスを貯蔵する。温度センサ１４２は、タンク１４０内に備えられ、反応ガスを充填中のタンク１４０における温度Ｔを測定する。供給路１４４は、タンク１４０と燃料電池１５０とを連通し、タンク１４０から燃料電池１５０へ反応ガスを流す流路を形成する。
【００１９】
主止弁１４６は、供給路１４４内に備えられる。主止弁１４６は、燃料電池１５０に反応ガスを供給する時には開弁し、燃料電池１５０に反応ガスを供給しない時には、閉弁する。本実施形態では、主止弁１４６の開閉動作は、制御部１７０によって制御されている。
【００２０】
燃料電池１５０は、反応ガスを用いて発電する。本実施形態では、燃料電池１５０は、反応ガスである水素と、図示しない酸素供給路から燃料電池１５０に供給される酸素とを用いて発電する。
【００２１】
アクセル１６０は、車両１０を加速させる要求を、車両１０の運転手から受け付ける。本実施形態では、アクセル１６０は、車両１０の運転手がアクセル１６０を踏み込む踏込量を、車両１０の運転手からの要求の度合いとして検出する踏込量検出センサを備える。本発明におけるアクセル１６０の操作が「オフ状態」であるとは、車両１０の運転手によるアクセル１６０の踏込量がゼロの状態のことである。
【００２２】
制御部１７０は、燃料電池システム１００の各部を制御する。本実施形態では、制御部１７０は、圧力センサ１３４から出力される圧力Ｐを示す信号および温度センサ１４２から出力される温度Ｔを示す信号に基づいて、タンク１４０への水素の充填の状態を算出する。本実施形態では、制御部１７０は、アクセル１６０の踏込量検出センサで検出された踏込量から、燃料電池１５０及び二次電池（図示しない）に要求する電力量を算出する。制御部１７０は、記録部１７２を備える。
【００２３】
記録部１７２は、車両１０が走行したことを示す走行履歴を記録する。本実施形態では、記録部１７２は、車両１０が走行したことを示す走行履歴を記録し、車両１０が走行していないことを示す走行履歴は記録しない。他の実施形態では、記録部１７２は、車両１０が走行したことを示す走行履歴を記録し、車両１０が走行していないことを示す走行履歴も記録してもよい。
【００２４】
本実施形態では、制御部１７０は、車両１０が走行できる状態であるときに、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であった場合、ただちに車両１０を走行できない状態にする。
【００２５】
本実施形態では、「車両１０が走行できる状態」とは、車両１０の運転手がアクセル１６０を踏み込むことによって、車両１０を加速させることができる状態のことである。本実施形態では、「車両１０が走行できない状態」とは、車両１０の運転手がアクセル１６０を踏み込むか否かに関わらず、車両１０を加速させることができない状態のことである。他の実施形態では、「車両１０が走行できる状態」とは、車両１０の運転手がアクセル１６０を踏み込むことによって、車両１０を加速させることができる状態に加え、いわゆるクリープによって車両１０を動かせる状態を含んでもよい。他の実施形態では、「車両１０が走行できない状態」とは、例えば、タイヤをブレーキでロックした状態であってもよいし、駆動用モータへの電力の供給を切った状態であってもよいし、車両のアクチュエータへの電力の供給を切った状態であってもよい。
【００２６】
本実施形態では、「燃料電池システム１００の起動」とは、主止弁１４６が開弁することによって燃料電池１５０に反応ガスを供給することである。
【００２７】
本実施形態では、記録部１７２は、車両１０を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから車両１０が３ｋｍ／ｈ以下で３秒未満しか移動していない状態を走行履歴として記録しない。この状態は、車両１０による、いわゆるクリープを想定している。
【００２８】
このため、車両１０が走行できる状態であるときに、開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから、いわゆるクリープによって車両１０が移動する際に車両１０を走行できない状態にすることができる。
【００２９】
図２は、制御部１７０が実行する走行停止処理を示すフローである。本実施形態では、制御部１７０は、車両１０が走行できる状態である場合、図２の走行停止処理を実行する。
【００３０】
図２の走行停止処理を開始した後、制御部１７０は、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないか否かを判断する（ステップＳ１００）。記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がある場合（ステップＳ１００：「ＮＯ」）、制御部１７０は、図２の走行停止処理を終了する。
【００３１】
記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がない場合（ステップＳ１００：「ＹＥＳ」）、制御部１７０は、開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１０）。
【００３２】
開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が閉状態であると判断した場合（ステップＳ１１０：「ＮＯ」）、制御部１７０は、図２の走行停止処理を終了する。
【００３３】
開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であると判断した場合（ステップＳ１１０：「ＹＥＳ」）、制御部１７０は、停止処理を行う（ステップＳ１２０）。停止処理（ステップＳ１２０）において、制御部１７０は、車両１０を走行できない状態にする。その後、制御部１７０は、図２の走行停止処理を終了する。
【００３４】
以上説明した実施形態によれば、車両１０が走行できる状態であること、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してから走行履歴がないことおよび蓋部１２２が開状態にあることに基づいて、車両１０を走行できない状態にする制御を行うことができる。車両１０が走行できる状態であり、かつ、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してから走行履歴がなく、充填口１３０を覆う蓋部１２２が開いているという状況は、充填口１３０とノズル２３０とが接続されたままの状態で車両１０が発進する蓋然性が高い。この状況に基づいて車両１０を走行できない状態にすることによって、反応ガスが充填される場面とその他の場面とを区別して、充填口１３０およびノズル２３０が破損することを防ぐために行われる車両１０を走行できない状態にする制御を行うことができる。また、車両１０が走行している状態（車両１０が走行できる状態に含まれる）において、開閉センサ１２４の故障により蓋部１２２が開状態であると判断しても、車両１０が走行できない状態にならないため、車両１０の走行に支障をきたさない。
【００３５】
Ｂ．第２実施例：
図３は、他の実施形態である燃料電池システム１００ａを備えた車両１０および車両１０に反応ガスを供給する反応ガスステーション２００の構成を示す説明図である。燃料電池システム１００ａは、報知部１７４および出力部１７６を備える点を除き、上述の実施形態における燃料電池システム１００の構成と同様である。
【００３６】
燃料電池システム１００ａの報知部１７４は、制御部１７０が、車両１０が走行できる状態であるときに、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサ１２４から制御部１７０へ蓋部１２２の開状態を示す信号が出力されていたことによって、車両１０を走行できない状態にした場合に、車両１０の運転手に蓋部１２２が開状態であることを報知する。報知部１７４は、出力部１７６を通じて、車両１０の運転手に蓋部１２２が開状態であることを報知する。出力部１７６は、報知部１７４から出力される信号に基づいて、発光の色を変化させることで報知するＬＥＤであってもよいし、画面に表示することで報知する液晶ディスプレイであってもよいし、警報音で報知するブザーであってもよい。
【００３７】
このような態様とすれば、燃料電池システム１００が搭載された車両１０の運転手に対して、蓋部１２２が開状態であることを報知できる。この結果、充填口１３０とノズル２３０とが接続されたままの状態で車両１０を発進させようとした運転手に対して、充填口１３０からノズル２３０を分離して蓋部１２２を閉めるよう注意喚起できる。また、充填口１３０からノズル２３０を分離していたものの蓋部１２２を閉めることを忘れたままの状態で車両１０を発進させようとした運転手に対して、蓋部１２２を閉めるよう注意喚起できる。
【００３８】
Ｃ．変形例：
図４は、他の実施形態である燃料電池システム１００ｂを備えた車両１０の構成を示す説明図である。燃料電池システム１００ｂは、開閉検出スイッチ１２６を備える点を除き、上述の実施形態における燃料電池システム１００の構成と同様である。
【００３９】
上記実施形態の燃料電池システム１００では、開閉センサ１２４が、蓋部１２２の開閉状態を検知していたが、本発明はこれに限られない。例えば、図４に示す燃料電池システム１００ｂのように、蓋部１２２からの押圧によって開閉状態の検出が切り替わる開閉検出スイッチ１２６を備えることによって、開閉センサ１２４および開閉検出スイッチ１２６に蓋部１２２の開閉状態を検知させてもよい。このような態様において、開閉センサ１２４および開閉検出スイッチ１２６のうちの少なくとも一方が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であった場合、制御部１７０は、蓋部１２２を開状態であるとみなしてもよい。
【００４０】
上記実施形態の燃料電池システム１００では、開閉センサ１２４は、蓋部１２２の開状態を検知したときは、開状態を示す信号を制御部１７０に出力し、蓋部１２２の閉状態を検知したときは、開状態を示す信号を制御部１７０に出力していたが、本発明はこれに限られない。開閉センサ１２４は、蓋部１２２の開状態を検知したときのみ、開状態を示す信号を制御部１７０に出力してもよい。この場合、開閉センサ１２４が開状態を示す信号を制御部１７０に出力してないときは、制御部１７０は、開閉センサ１２４が閉状態を検出しているとみなす。また、開閉センサ１２４は、蓋部１２２の閉状態を検知したときのみ、閉状態を示す信号を制御部１７０に出力してもよい。この場合、開閉センサ１２４が閉状態を示す信号を制御部１７０に出力してないときは、制御部１７０は、開閉センサ１２４が開状態を検出しているとみなす。すなわち、制御部１７０は、開閉センサ１２４から出力される蓋部１２２の開閉状態を示す信号に基づいて、開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態を判断する。
【００４１】
上記実施形態の燃料電池システム１００では、記録部１７２は、車両１０を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから車両１０が３ｋｍ／ｈ以下で３秒未満しか移動していない状態を走行履歴として記録しないとしていたが、本発明はこれに限られない。記録部１７２は、車両１０を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから車両１０が６ｋｍ／ｈ以下で１．５秒未満しか移動していない状態を走行履歴として記録しなくてもよいし、車両１０を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから車両１０が１．５ｋｍ／ｈ以下で６秒未満しか移動していない状態を走行履歴として記録しなくてもよい。すなわち、記録部１７２は、車両１０を加速させるアクセルの操作がオフ状態であって、かつ、燃料電池システム１００が起動してから車両１０が設定距離未満しか移動していない状態を走行履歴として記録しないとする。
【００４２】
上記実施形態の燃料電池システム１００では、制御部１７０は、車両１０が走行できる状態であるときに、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であった場合、ただちに車両１０を走行できない状態にしていたが、本発明はこれに限られない。制御部１７０は、車両１０が走行できる状態であるときに、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であってから、車両１０の運転手にその旨を報知したのちに、車両１０を走行できない状態にしてもよい。すなわち、制御部１７０は、車両１０が走行できる状態であるときに、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないとともに開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であってから、車両１０を走行できない状態にするまでの間に、何らかの処理を行ってもよいし、何らかの処理を行わなくてもよい。
【００４３】
上記実施形態の燃料電池システム１００では、図２の走行停止処理において、制御部１７０は、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないか否かの判断を、開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であるか否かの判断より先に行っていたが、本発明はこれに限られない。図２の走行停止処理において、制御部１７０は、開閉センサ１２４が検出した蓋部１２２の開閉状態が開状態であるか否かの判断を、記録部１７２に燃料電池システム１００が起動してからの走行履歴がないか否かの判断より先に行ってもよい。
【００４４】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…車両
１００…燃料電池システム
１００ａ…燃料電池システム
１００ｂ…燃料電池システム
１１０…凹部
１２０…蝶番部
１２２…蓋部
１２４…開閉センサ
１２６…開閉検出スイッチ
１３０…充填口
１３２…充填路
１３４…圧力センサ
１３６…開閉弁
１４０…タンク
１４２…温度センサ
１４４…供給路
１４６…主止弁
１５０…燃料電池
１６０…アクセル
１７０…制御部
１７２…記録部
１７４…報知部
１７６…出力部
２００…反応ガスステーション
２１０…タンク
２２０…供給管
２３０…ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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