(57)【要約】【課題】施工時の作業量を増加させることの無い雪止め構造を有する太陽光発電システムと、該太陽光発電システムに使用される太陽電池モジュールとを提供する。【解決手段】太陽電池モジュール５は、太陽光を光電変換する太陽電池パネル７と、前記太陽電池パネルの周縁に設けられた枠８とを備え、対向する２辺に設けられる１組の枠のうち、一方の枠８Ｂが他方の枠８Ａと比較して厚みが大きくされている。太陽電池モジュール５が屋根の傾斜に沿って支持される太陽光発電システムでは、太陽電池モジュール５における一方の枠８Ｂが棟側、他方の枠８Ａが軒側となる向きに太陽電池モジュール５を配置する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を光電変換する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの周縁に設けられた枠とを備えた太陽電池モジュールであって、
前記太陽電池パネルにおける受光面と略直交する方向を前記太陽電池パネルの高さ方向とする場合、
前記太陽電池パネルの対向する２辺に設けられる１組の枠のうち、一方の枠が他方の枠と比較して前記太陽電池パネルの高さ方向の厚みが大きいことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池モジュールであって、
前記一方の枠には、突出部が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池モジュールであって、
前記突出部は、前記一方の枠の長手方向全体にわたって設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項４】
屋根の傾斜に沿って支持された太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムであって、
前記太陽電池モジュールは、前記請求項１から３のいずれか一項に記載された太陽電池モジュールであり、前記一方の枠が棟側、前記他方の枠が軒側となる向きに配置されることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽光発電システムであって、
複数の太陽電池モジュールが屋根の傾斜方向に沿って並べられており、
前記傾斜方向に沿って並べられた太陽電池モジュールの間に隙間が設けられて配置されることを特徴とする太陽光発電システム。
【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および太陽光発電システムに関するものであり、特に滑雪防止を考慮した太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積雪量の多い地域では、屋根上に降り積もった雪の落下による被害が通行人や物等に及ばないようにするため、屋根の軒に雪止め具を設けて、雪の落下を防止又は抑制することがある。また、屋根上に太陽電池モジュールを設置している場合は、太陽電池モジュール上に雪が積もって落下するため、太陽電池モジュールに雪止め具を設けることがある。近年、日本の住宅市場では、太陽電池モジュールに雪止め金具を取付ける対応が増加してきている。
【０００３】
現状は、雪止め金具をオプション部材とし、太陽電池モジュールに雪止め金具を直接取り付けるか、太陽電池モジュールの架台に雪止め金具を取り付けるなどの後付け構造としているのが一般的である。例えば、特許文献１には、雪止め部材を太陽電池モジュールのフレームにネジ止めして、雪止め部材により雪の落下を防止又は抑制する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７８６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
雪止め金具をオプション部材として後付けする構造の場合、部品点数や施工時の作業量が増加する。すなわち、標準的な施工時に比べて作業が増加するといった課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、施工時の作業量を増加させることの無い雪止め構造を有する太陽光発電システムと、該太陽光発電システムに使用される太陽電池モジュールと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】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュールは、太陽光を光電変換する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの周縁に設けられた枠とを備えており、前記太陽電池パネルにおける受光面と略直交する方向を前記太陽電池パネルの高さ方向とする場合、前記太陽電池パネルの対向する２辺に設けられる１組の枠のうち、一方の枠が他方の枠と比較して前記太陽電池パネルの高さ方向の厚みが大きいことを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、複数の太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って支持する太陽光発電システムにおいて用いるとき、各太陽電池モジュールにおける一方の枠を棟側、他方の枠を軒側となる向きに配置することで、２枚の太陽電池モジュールが隣接する箇所では、一方の枠と他方の枠との厚み差によって段差が生じる。この段差によって雪止め構造の作用を得る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムは、オプション部材となる雪止め金具等を用いることなく、すなわち、標準的な施工以外の作業をすることなく雪止め構造を得ることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の太陽電池モジュールを適用した太陽光発電システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の太陽光発電システムにおける太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図３】太陽電池モジュールの軒側の枠を拡大して示す断面図である。
【図４】太陽電池モジュールの棟側の枠を拡大して示す断面図である。
【図５】図１の太陽光発電システムにおける横桟に対する太陽電池モジュールの固定構造を拡大し分解して示す斜視図である。
【図６】図５の横桟を示す斜視図である。
【図７】図５の横桟を示す断面図である。
【図８】横桟を挟んで配置された２枚の太陽電池モジュールを該横桟に固定した状態を示す断面図であり、図３および図４に示す枠を用いた場合を示す図である。
【図９】太陽電池モジュールの棟側の枠を拡大して示す断面図である。
【図１０】横桟を挟んで配置された２枚の太陽電池モジュールを該横桟に固定した状態を示す断面図であり、図３および図９に示す枠を用いた場合を示す図である。
【図１１】（ａ）は図４に示す太陽電池モジュールにおいて枠による影の状態を示す概略図であり、（ｂ）は図９に示す太陽電池モジュールにおいて枠による影の状態を示す概略図である。
【図１２】実施の形態２における棟側の枠の変形例を示す斜視図である。
【図１３】（ａ）は太陽電池モジュールを隙間なく配置した状態を示す概略図であり、（ｂ）は太陽電池モジュールを隙間を空けて配置した状態を示す概略図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は、太陽電池モジュールの軒側の枠を拡大して示す断面図である。
【図１５】太陽電池モジュールの棟側の枠を拡大して示す断面図である。
【図１６】横桟を挟んで配置された２枚の太陽電池モジュールを該横桟に固定した状態を示す断面図であり、図３および図１５に示す枠を用いた場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の太陽電池モジュールを適用した太陽光発電システムの概略構成を示す斜視図である。この太陽光発電システム１は、屋根２上に４本の縦桟３を離間させて相互に平行に固定配置し、各縦桟３上に、３本の横桟４を一定の間隔を開けて相互に平行に固定配置し、この３本の横桟４間に４枚の太陽電池モジュール５を架け渡して固定したものである。
【００１３】
各縦桟３の長手方向が屋根２の水流れ方向Ａに一致し、各横桟４の長手方向が水流れ方向Ａと直交する方向に一致している。水流れ方向Ａの下流側から上流側へと１列目、２列目、３列目の横桟４が並び、１列目と２列目の各横桟４間に１列目の２枚の太陽電池モジュール５が架け渡されて固定され、２列目と３列目の各横桟４間に２列目の２枚の太陽電池モジュール５が架け渡されて固定され、また各太陽電池モジュール５が水流れ方向Ａに沿って傾斜している。
【００１４】
尚、屋根２に対する縦桟３の固定は、周知の如何なる方法もしくは構造によってなされてもよい。例えば、屋根２の瓦を貫通して垂木に接続された金具により縦桟３を固定することができる。また、縦桟３に対する横桟４の固定も、周知の如何なる方法もしくは構造によってなすことができる。例えば、ボルト及びナットにより縦桟３と横桟４を接続固定することができる。更に、横桟４に対する太陽電池モジュール５の固定構造については、後で詳しく述べる。
【００１５】
図２は、太陽電池モジュール５を示す斜視図である。図２に示すように太陽電池モジュール５は、太陽光を光電変換する太陽電池パネル７と、この太陽電池パネル７を縁取って保持する枠８とで構成されている。枠８は、太陽電池モジュールの４辺のそれぞれに対して取り付けられる４本の枠によって構成される。太陽電池モジュール５では、水流れ方向Ａに沿って対向する２辺において、軒側に取り付けられる枠（一方の枠）８Ａと棟側に取り付けられる枠（他方の枠）８Ｂとが異なる形状となっている。
【００１６】
太陽電池パネル７は、例えば２枚のガラス板の間に、透明電極膜、光電変換層（半導体層）、及び裏面電極膜を順次積層してなる太陽電池セルを挟み込んで、各ガラス板の端部を封止したものである。この太陽電池パネル７についてより詳細に説明すれば、透光性基板であるガラス基板に透明電極と、半導体層からなる光電変換層と、裏面電極層とをこの順に積層して、太陽電池セルを形成し、裏面電極層側に保護板である透光性のガラス基板を貼り合わせて、各ガラス基板間を封止した構成である。あるいは、１枚のガラス板と保護層の間に太陽電池セルを挟み込んで封止したものでもよい。
【００１７】
図３は、太陽電池モジュール５の軒側の枠８Ａを拡大して示す断面図である。この枠８Ａは、アルミ材からなり、図３に示すように壁部１１と、壁部１１の上端に設けられた上板１２と、壁部１１の下端から枠８の内側に延在する底板１３とを有している。壁部１１の内側上部には棚部１１ａが形成され、棚部１１ａと上板１２の間には枠８の内側に向く挿入溝１１ｂが形成され、この挿入溝１１ｂに太陽電池パネル７の端部が挿入されて支持されている。太陽電池パネル７の端部と挿入溝１１ｂ間には端面封止や緩衝用の弾性シート１４が介在しており、弾性シート１４により、太陽電池パネル７の端部が封止され、また枠８Ａから太陽電池パネル７の端部への衝撃の伝達が緩和される。また、弾性シート１４の介在により、太陽電池パネル７の上面（受光面）と枠８の上板１２間に隙間ＳＰが形成されている。
【００１８】
更に、上板１２の下方で壁部１１の外側には、平板状のリブ１１ｃが形成され、更にリブ１１ｃの下方には、枠８の外側に向かって突出するＬ字状突起部１１ｄが形成され、Ｌ字状突起部１１ｄの外側端部が上方に向いている。
【００１９】
図４は、太陽電池モジュール５の棟側の枠８Ｂを拡大して示す断面図である。この枠８Ｂは、枠８Ａと類似した構造を有しているが、以下の点で枠８Ａと異なる形状となっている。すなわち、枠８Ｂは、上板１２のさらに上面に突出部１５が形成されている。突出部１５は断面矩形の筒状に形成されており、特に、最も棟側に形成される後壁１５１がリブ１１ｃおよびＬ字状突起部１１ｄの先端と同位置となるように形成されている。棟側の枠８Ｂは、軒側の枠８Ａに比べ、突出部１５が形成されている分、高さ方向の厚みが大きくされている。尚、ここでの高さ方向とは、太陽電池パネル７における受光面と略直交する方向である。
【００２０】
図５は、図１における横桟４に対する太陽電池モジュール５の固定構造を分解して示す斜視図である。図５に示すように板ナット２０及びボルト２１により、太陽電池モジュール５の枠８を支持するための固定金具１６を横桟４に固定している。
【００２１】
固定金具１６は、底板１６ａと、底板１６ａの両側を垂直に折り曲げてなる各側壁１６ｂと、底板１６ａの一辺を垂直に折り曲げてなる立設板１６ｃとを有している。
【００２２】
底板１６ａには、穿孔１６ｄが形成されている。この底板１６ａの奥行きの長さが横桟４のレール部４ｂの幅よりも僅かに短くされており、この底板１６ａが横桟４のレール部４ｂの内側に配置される。
【００２３】
各側壁１６ｂの上端には、外側に折り曲げられた各受け部１６ｅが形成されている。各受け部１６ｅの高さは、固定金具１６の底板１６ａを横桟４のレール部４ｂに載せたときに横桟４の第１及び第２台座部４ｅ、４ｇと同一高さもしくは僅かに低くなるように設定されている。
【００２４】
立設板１６ｃの上端には、底板１６ａ側に折り曲げられた鈎部１６ｆと、鈎部１６ｆとは反対側に折り曲げられた係合部１６ｇとが形成されている。２つの鈎部１６ｆが立設板１６ｃの上端両側に設けられ、また１つの係合部１６ｇが立設板１６ｃの上端中央に設けられ、２つの鈎部１６ｆと１つの係合部１６ｇが交互に配置されている。また、立設板１６ｃの両側で折り曲げられた各当接板１６ｈが設けられている。
【００２５】
図６及び図７は、横桟４を示す斜視図及び断面図である。この横桟４は、１枚の鋼板を切断及び折り曲げ加工して、メッキを施したものであり、図６及び図７に示すようにその中央に鋼板を折り返して二枚重ねにしてなる境界壁４ａを有している。この境界壁４ａの一方側に、断面形状がコの字型のレール部４ｂが形成され、レール部４ｂの底部に長形孔４ｆが形成されている。レール部４ｂは、固定金具１６の奥行きの長さよりも僅かに広い幅を有し、このレール部４ｂの内側に固定金具１６を配置することができる。このレール部４ｂの側壁４ｃは、外側に直角に折り曲げられており、その折り曲げられた部分の上面が太陽電池モジュール５の枠８を載置する第１台座部４ｅとなっている。
【００２６】
また、横桟４の境界壁４ａの他方側には、太陽電池モジュール５の枠８が載置される第２台座部４ｇが形成されている。第２台座部４ｇは、階段状に形成されたものであり、第１台座部４ｅと同じ高さに設定されている。境界壁４ａは、第１及び第２台座部４ｅ、４ｇの上面に対して垂直に立っている。
【００２７】
図８は、固定金具１６を用いて、横桟４を挟んで配置された２枚の太陽電池モジュール５を該横桟４に固定した構造を示す断面図である。
【００２８】
図５及び図８に示すように固定金具１６は、その底板１６ａを横桟４のレール部４ｂの内側底面に載せられ、その立設板１６ｃを横桟４の境界壁４ａに接近配置されている。また、板ナット２０は、その主板２０ａを横桟４のレール部４ｂの外側底面に当接させられ、その各突設片２０ｂ、２０ｃ間に横桟４のレール部４ｂの外側を挟み込んでいる。ボルト２１は、ワッシャ２２、固定金具１６の穿孔１６ｄ、及び横桟４の長形孔４ｆを介して板ナット２０のネジ孔２０ｄにねじ込んで締め込まれ、これにより固定金具１６が横桟４のレール部４ｂに固定されている。
【００２９】
太陽電池モジュール５の棟側の枠８Ｂは、横桟４の第１台座部４ｅに載せられて、固定金具１６の各当接板１６ｈに当接しており、枠８ＢのＬ字状突起部１１ｄの外側端部が固定金具１６の各鈎部１６ｆの下側に押し込められて、枠８ＢのＬ字状突起部１１ｄが固定金具１６の各鈎部１６ｆに引っ掛かり係止されている。
【００３０】
また、太陽電池モジュール５の軒側の枠８Ａは、横桟４の第２台座部４ｇに載せられて、横桟４の境界壁４ａに当接しており、枠８ＡのＬ字状突起部１１ｄの外側端部が固定金具１６の係合部１６ｇの下側に押し込められて、枠８ＡのＬ字状突起部１１ｄが固定金具１６の係合部１６ｇに引っ掛かり係止されている。
【００３１】
従って、横桟４の第１台座部４ｅに一方の太陽電池モジュールの枠８Ｂが載せられて、枠８Ｂが固定金具１６の各鈎部１６ｆに係止され、横桟４の第２台座部４ｇに他方の太陽電池モジュールの枠８Ａが載せられて、枠８Ａが固定金具１６の係合部１６ｇに係止され、各太陽電池モジュールの枠８Ａおよび８Ｂが横桟４を挟んで固定されている。
【００３２】
図１においては、各横桟４に複数個の固定金具１６（図示せず）を配置して固定し、各太陽電池モジュール５別に、太陽電池モジュール５の枠８Ａおよび８Ｂをそれぞれ２個の固定金具１６により固定支持している。
【００３３】
上述したように、棟側の枠８Ｂは、軒側の枠８Ａに比べ、突出部１５が形成されている分、高さ方向の厚みが大きくされている。また、図８に示す支持構造において、第１台座部４ｅと第２台座部４ｇとは、同じ高さに設定されている。このため、横桟４を挟んで子固定される各太陽電池モジュールの枠８Ａおよび８Ｂの境界では、枠８Ｂにおける突出部１５の高さ分の段差が生じる。
【００３４】
本実施の形態に係る太陽光発電システム１では、枠８Ｂの突出部１５によって生じる段差が雪止め構造の作用を有する。すなわち、太陽光発電システム１では、オプション部材となる雪止め金具等を用いることなく、縦桟３および横桟４からなる架台に太陽電池モジュール５を取り付ける標準的な施工のみで雪止め構造を得ることをできる。また、上記段差は、太陽電池モジュール５の一部ではなく、枠８Ｂの長さ方向の全体で生じる。このため、屋根２の水流れ方向Ａに対して万遍なく雪止めをする仕組みを提供できる。
【００３５】
＜実施の形態２＞
実施の形態１において、図４に示す枠８Ｂでは、突出部１５が断面矩形の筒状に形成されており、この構造は、突出部１５において雪止め構造に大きな強度を与えるのに適している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。棟側の枠は、図４に示す枠８Ｂに代えて、例えば図９に示す枠８Ｃとしても良い。
【００３６】
図９に示す枠８Ｃでは、上板１２のさらに上面に突出部１５Ａが形成されている。突出部１５Ａは上板１２の後端から上方に突出する板状に形成されており、リブ１１ｃおよびＬ字状突起部１１ｄの先端と同位置となるように形成されている。
【００３７】
軒側の枠を枠８Ａ、棟側の枠を枠８Ｃとする太陽電池モジュール５を用いて太陽光発電システム１を構成した場合、図１０に示すように枠８Ｃの突出部１５Ａが段差となって雪止め構造の作用を有する。枠８Ｃでは、突出部１５Ａが板状であるため、筒状の突出部１５を有する枠８Ｂに比べ、太陽電池モジュール５を軽量化するのに適している。
【００３８】
また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、枠８Ｃの突出部１５Ａは、枠８Ｂにおける突出部１５に比べて水流れ方向Ａに沿った幅が小さいため、太陽の高度が低くなったときでも枠の影が太陽電池セルにかかりにくいといった利点がある。
【００３９】
また、枠８Ｃでは、突出部１５Ａを枠８Ｃの長さ方向の全体に形成する必要は無く、図１２に示すように、一部に切欠きを設け、突出部１５Ａを枠８Ｃの長さ方向に断続的に形成しても良い。この場合は、太陽電池モジュール５において更なる軽量化を図ることができる。
【００４０】
また、水流れ方向Ａに沿って並べられる太陽電池モジュール５を、図１３（ａ）に示すように隙間無く配置した場合には、太陽電池モジュール５の表面を流れる雨水等が突出部１５の段差によって堰き止められ、汚れがモジュール間に溜まりやすくなる。このため、水流れ方向Ａに沿って並べられる太陽電池モジュール５は、図１３（ｂ）に示すように隙間を設けて配置することが好ましい。このように、太陽電池モジュール５間に隙間を空けておくことで、モジュール表面の汚れが雨などで流された後、モジュール間の隙間から流れ落ちるため、汚れがモジュール間に溜まりこむことを防ぐことができる。
【００４１】
＜実施の形態３＞
さらに、本発明においては、軒側の枠として、図３に示す枠８Ａに代えて、例えば図１４（ａ），（ｂ）に示す枠８Ｄや枠８Ｅを用いても良い。枠８Ｄおよび枠８Ｅは、太陽電池モジュール５における太陽電池パネル７の表面にさらに汚れが溜まりにくくしたものである。
【００４２】
図１４（ａ）に示す枠８Ｄは、太陽電池パネル７の受光面を覆わない枠とし、太陽電池パネル７の上面ガラスと枠との段差をなくした構造である。また、図１４（ｂ）に示す枠８Ｅは、太陽電池パネル７の上面ガラスと枠とを接触させ、段差をより小さくした構造である。これらの構造では、太陽電池パネル７の上面ガラスと枠との段差をより小さくすることで、太陽電池パネル７の表面を水が流れ易くなり、太陽電池パネル７の表面に汚れが溜まりにくくなる。
【００４３】
＜実施の形態４＞
実施の形態１〜３において、図４および図９に示された枠８Ｂおよび枠８Ｃでは、枠の厚みを増すための突出部１５，１５Ａを上板１２の上面側に形成している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図１５に示す枠８Ｆのように、枠の厚みを増すための突出部１５Ｂを底板１３の下面側に形成してもよい。軒側の枠を枠８Ａ、棟側の枠を枠８Ｆとする太陽電池モジュール５を用いて太陽光発電システム１を構成した場合、図１６に示すように枠８Ｆの突出部１５Ｂが太陽電池モジュール５の棟側端部を持ち上げて段差を生じさせるため、これによっても雪止め構造の作用を得ることができる。
【００４４】
以上のように、本発明の太陽電池モジュールは、太陽光を光電変換する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの周縁に設けられた枠とを備えており、前記太陽電池パネルの対向する２辺に設けられる１組の枠のうち、一方の枠が他方の枠と比較して前記太陽電池パネルの高さ方向の厚みが大きい。
【００４５】
上記の構成によれば、複数の太陽電池モジュールを屋根の傾斜に沿って支持する太陽光発電システムにおいて用いるとき、各太陽電池モジュールにおける一方の枠を棟側、他方の枠を軒側となる向きに配置することで、２枚の太陽電池モジュールが隣接する箇所では、一方の枠と他方の枠との厚み差によって段差が生じる。この段差によって雪止め構造の作用を得る。
【００４６】
また、上記太陽電池モジュールは、前記一方の枠に突出部が設けられている構成とすることができる。
【００４７】
また、上記太陽電池モジュールは、前記突出部が前記一方の枠の長手方向全体にわたって設けられている構成とすることができる。
【００４８】
上記の構成によれば、段差による雪止め作用を、屋根の水流れ方向に対して万遍なく得ることができる。
【００４９】
さらに、本発明の太陽光発電システムは、屋根の傾斜に沿って支持された太陽電池モジュールを備えた太陽光発電システムであって、前記太陽電池モジュールは、前記記載の太陽電池モジュールであり、前記一方の枠が棟側、前記他方の枠が軒側となる向きに配置されることを特徴としている。
【００５０】
また、上記太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュールが屋根の傾斜方向に沿って並べられており、前記傾斜方向に沿って並べられた太陽電池モジュールの間に隙間が設けられて配置される構成とすることができる。
【００５１】
上記の構成によれば、太陽電池モジュール間に隙間を空けておくことで、モジュール表面の汚れが雨などで流された後、モジュール間の隙間から流れ落ちる。
【００５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
１    太陽光発電システム
２    屋根
３    縦桟
４    横桟
５    太陽電池モジュール
７    太陽電池パネル
８  枠
８Ａ，８Ｄ，８Ｅ  枠（他方の枠）
８Ｂ，８Ｃ  枠（一方の枠）
１５、１５Ａ、１５Ｂ  突出部
【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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