(57)【要約】【課題】  全体構造の重量を軽くすることができ、しかも費用対効果比も良好な太陽光発電装置を提供すること。【解決手段】  支持軸１３を中心に揺動する支持部材１１に発電用パネルＰを設け、この支持部材１１の揺動角に応じて上記発電用パネルＰの傾角を制御可能にした太陽光発電装置を前提とする。そして、上記支持軸１３が当該装置を設置する設置面に接触させる基礎部材１４に支持されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能にした支持軸を中心に揺動する支持部材に発電用パネルを設け、
この支持部材の揺動角に応じて上記発電用パネルの傾角を制御可能にした太陽光発電装置であって、
上記支持軸は、当該装置を設置する設置面に接触させる基礎部材に回転可能に支持された太陽光発電装置。
【請求項２】
平行にした複数の上記基礎部材のそれぞれに軸受が設けられ、これら軸受の間に、上記支持軸が回転可能に架け渡された請求項１に記載された太陽光発電装置。
【請求項３】
上記支持軸の軸方向に上記発電用パネルが複数配置され、この支持軸に上記発電用パネルの各支持部材が固定されて、これら支持部材が上記支持軸を介して一体的に回動する請求項１又は２に記載された太陽光発電装置。
【請求項４】
上記発電用パネルに揺動部材が上記支持部材と干渉しない位置で揺動可能に設けられ、この揺動部材の揺動に応じて、上記支持部材の揺動方向に直交する方向に上記発電用パネルの傾角を制御可能にした請求項１〜３のいずれか１に記載された太陽光発電装置。
【請求項５】
複数の上記発電用パネルに設けられたそれぞれの上記揺動部材がクランク部材を介して連結され、このクランク部材の軸方向の動きに応じて上記支持部材の揺動方向に直交する方向にすべての発電用パネルの傾角を一体的に制御する請求項４に記載された太陽光発電装置。
【請求項６】
複数の上記支持軸が平行に配置され、これらの支持軸には上記支持部材を介して複数の上記発電用パネルが設けられ、これらの発電用パネルに上記揺動部材を介して設けられた複数の上記クランク部材が接続部材を介して連結され、
上記支持部材の揺動角に応じて、クランク部材に連結された接続部材が他の支持部材の揺動角を一体的にするとともに、
クランク部材の軸方向の動きに応じて、クランク部材に連結された接続部材が他のクランク部材の軸方向の動きを一体的にして、
すべての発電用パネルの傾角を一体的に制御可能にした請求項５に記載された太陽光発電装置。
【請求項７】
上記発電用パネルとの接触面を底辺として三角形の構造にした上記支持部材が備えられ、
この支持部材が上記揺動部材の揺動方向に上記発電用パネルを回動させる軸線上に、上記支持部材の２つの斜辺が上記発電用パネルと交わる２箇所の回動部で回動可能に設けられ、
上記揺動部材が一対の上記回動部の間であって、上記発電用パネルに直接又は間接に固定された請求項１〜６のいずれか１に記載された太陽光発電装置。
【請求項８】
上記支持部材、並びに上記揺動部材、上記支持軸、上記クランク部材、上記接続部材は、パイプを材料とする請求項１〜７のいずれか１に記載された太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光エネルギーを利用する太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のものとして、特許文献１に記載された発明が従来から知られている。この従来の太陽光発電装置の基本的な構成を図９に示す。
図９に示した従来装置は、一日の太陽の動きを追尾し、各発電用パネルＰを太陽光に正対させて、各発電用パネルＰの発電効率を高めるものである。
【０００３】
この従来の太陽光発電装置は、複数の発電用パネルＰが、複数の脚部１で支持された支持フレーム２に揺動自在に支持されているが、その支持機構は次のとおりである。
上記発電用パネルＰの裏面には、棒状の支持部材３が固定されるとともに、この支持部材３が、上記支持フレーム２に固定された揺動中心金具４に揺動可能に支持されている。そして、上記支持部材３は、揺動中心金具４から突出させた先端をクランク部材５に揺動可能に取り付けている。
【０００４】
したがって、クランク部材５が軸方向に移動すれば、支持部材３は揺動中心金具４を中心に揺動するとともに、そのときの揺動角に応じて発電用パネルＰの傾角が制御される。また、上記クランク部材５は支持フレーム２と脚部１の接地部との間で揺動することになる。
上記のことから明らかなように、上記脚部１に支持された支持フレーム２には、各発電用パネルＰや支持部材３、クランク部材５等のすべての部材が支持されることになる。したがって、上記支持フレーム２及び脚部１には、上記すべての部材を支持するだけの強度が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０９５２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の太陽光発電装置では、上記支持フレーム及び脚部は、上記すべての部材を支持するだけの強度が求められるので、その分、支持フレームや脚部の重量がかさんでしまう。このように重量がかさめば、例えば建造物の屋上のように、床耐力が弱い箇所には、当該装置を設置できないという問題があった。
【０００７】
また、上記支持フレーム及び脚部に支持される重量が大きくなれば、支持フレームや脚部は、その分、剛性を高くしなければならなかった。剛性を高くしようとすれば、支持フレームや脚部のコストが上がってしまうという問題があった。
この発明の目的は、支持フレームや脚部を設けなくともよい構造でありながら、太陽の動きを追尾して各発電用パネルを太陽光に正対させることができ、しかもコストを削減できる太陽光発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、支持軸を中心に揺動する支持部材に発電用パネルを設け、この支持部材の揺動角に応じて上記発電用パネルの傾角を制御可能にした太陽光発電装置である。
この第１の発明は、上記支持軸が当該装置を設置する設置面に接触させる基礎部材に支持されたものである。
【０００９】
第２の発明は、平行にした複数の上記基礎部材のそれぞれに軸受が設けられ、これら軸受の間に、上記支持軸が回動可能に架け渡されている。
【００１０】
第３の発明は、上記発電用パネルが上記支持軸の軸方向に複数配置され、この支持軸に上記発電用パネルの各支持部材が固定されて、これら支持部材が上記支持軸を介して一体的に回動するものである。
【００１１】
第４の発明は、上記発電用パネルに揺動部材が上記支持部材と干渉しない位置で揺動可能に設けられ、この揺動部材の揺動に応じて、上記支持部材の揺動方向に直交する方向に上記発電用パネルの傾角を制御可能にしている。
【００１２】
第５の発明は、複数の上記発電用パネルに設けられたそれぞれの上記揺動部材がクランク部材を介して連結され、このクランク部材の軸方向の動きに応じて上記支持部材の揺動方向に直交する方向にすべての発電用パネルの傾角を一体的に制御している。
【００１３】
第６の発明は、複数の上記支持軸が平行に配置され、これらの支持軸には上記支持部材を介して複数の上記発電用パネルが設けられ、これらの発電用パネルに上記揺動部材を介して設けられた複数の上記クランク部材が接続部材を介して連結されている。そして、上記支持部材の揺動角に応じて、クランク部材に連結された接続部材が他の支持部材の揺動角を一体的にするとともに、クランク部材の軸方向の動きに応じて、クランク部材に連結された接続部材が他のクランク部材の軸方向の動きを一体的にして、すべての発電用パネルの傾角を一体的に制御可能にしている。
【００１４】
第７の発明は、上記発電用パネルとの接触面を底辺として三角形の構造にした上記支持部材が備えられている。そして、この支持部材が上記揺動部材の揺動方向に上記発電用パネルを回動させる軸線上に、上記支持部材の２つの斜辺が上記発電用パネルと交わる２箇所の回動部で回動可能に設けられている。さらに、上記揺動部材が一対の上記回動部の間であって、上記発電用パネルに直接又は間接に固定されている。
【００１５】
第８の発明は、上記支持部材や上記揺動部材、上記支持軸、上記クランク部材、上記接続部材が、パイプから構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、支持軸は、当該装置を設置する設置面に接触させる基礎部材に支持されているため、従来装置で必要であった支持フレームや、従来装置の重量を支える脚部が必要なくなった。
重量を支える支持フレームや脚部を設けなくてもよくなったので、その分のコストが軽減されるとともに、全体構造の重量を軽くすることができるようになった。
このように全体構造の重量が軽くなったため、屋上や屋根などの床耐力が弱い箇所にも装置を取り付けることができるようになった。
【００１７】
第２の発明によれば、平行にした複数の基礎部材に、支持軸が回動可能に架け渡されているため、支持軸を安定して保持することができるようになった。したがって、支持軸に複数の発電用パネルを設けることができるようになった。
【００１８】
第３の発明によれば、支持軸に固定された複数の支持部材が、この支持軸を介して一体的に回動することができるようになった。このように各支持部材が一体的に回動できるので、例えば一つの駆動機構で、特定の支持部材を回動させれば、それにともなってすべての支持部材を同時に回動させることができる。つまり、各支持部材に設けられた各発電用パネルの傾角を一体的に制御できるようになった。
【００１９】
第４の発明によれば、上記発電用パネルに揺動部材が上記支持部材と干渉しない位置で揺動可能に設けられ、上記支持部材の揺動方向に直交する方向に上記発電用パネルの傾角を制御可能にしたので、上記発電用パネルの傾角を２方向に制御することができるようになった。したがって、例えば、太陽の１日の動きを追尾するための傾角を制御したり、季節の太陽の高さに応じて傾角を制御したりできる。
【００２０】
第５の発明によれば、複数の揺動部材がクランク部材を介して連結されているので、支持部材の揺動方向に直交する方向に各発電用パネルの傾角を一体的に制御できるようになった。
【００２１】
第６の発明によれば、複数のクランク部材が、接続部材を介して連結されているので、１つのクランク部材の移動に伴って、その他のクランク部材が１つのクランク部材と同一に動くようになった。
このようにクランク部材同士が同じ動きを行うため、これらクランク部材に連結している揺動部材が同時に揺動し、支持部材の揺動方向に直交する方向に各発電用パネルの傾角をシンクロナイズさせることができる。
また、クランク部材同士が同じ動きを行うため、特定の支持部材の揺動角に応じて、１つのクランク部材が移動し、その他のクランク部材が同じように動くことによって、その他の支持部材の揺動角を同時に傾け、支持部材の揺動方向に各発電用パネルの傾角をシンクロナイズさせることができる。
【００２２】
第７の発明によれば、支持部材を三角形の構造にしたので、発電用パネルＰをしっかり支持できるようになった。
【００２３】
第８の発明によれば、特注品を用いることなく、既存のパイプを用いることができるので、上記構造体の大幅なコストダウンを実現できるとともに、上記構造体をその設置現場で組み付けることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態の上方から見た平面図であって、発電用パネルをはずした状態の図である。
【図２】実施形態の１枚の発電用パネルを下方から見た斜視図である。
【図３】パイプ材を連結する３方向管継手の斜視図である。
【図４】実施形態の正面図であって、各発電用パネルを面一にした状態の図である。
【図５】実施形態の正面図であって、各発電用パネルが最大傾角になった状態の図である。
【図６】実施形態の側面図であって、各発電用パネルを面一にした状態の図である。
【図７】実施形態の側面図であって、各発電用パネルが最大傾角になった状態の図である。
【図８】実施形態の発電用パネルとフレーム部材をはずした模式図であって、正面の上方から見た斜視図である。
【図９】従来装置の発電用パネルを配置した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図示の実施形態は、図１に示すように６枚を１組にした発電用パネルＰを３列に平行に整列させるとともに、これら１８枚の発電用パネルＰが連動して、それらの傾角を制御できるようにしている。ただし、それらが連動する構成は後で詳しく説明し、先ず、中央の列にある特定の発電用パネルＰが支持される構成について説明する。
【００２６】
上記発電用パネルＰは、その裏面であって、発電用パネルＰの短辺間に２本のパイプ状の固定部材６，６を平行に設けている。
上記１対の固定部材６，６のそれぞれには、これら固定部材６，６に直交する支持パイプ７，７を固定するとともに、これら支持パイプ７，７にパイプ状の回転軸部材８が固定され、この回転軸部材８の両端が回動部に回動自在に支持されている。このようにした回転軸部材８は、発電用パネルＰの長辺とほぼ同じに長さに保たれている。
【００２７】
そして、上記回転軸部材８の両端には、パイプ状の３方向管継手９が接続されている。この３方向管継手９は、図２，３に示すように、第１〜第３連結部９ａ〜９ｃを備えているが、第１連結部９ａに上記回転軸部材８を回転自在に差し込んでいる。この第１連結部９ａが、上記回転軸部材８を介して発電用パネルＰを回動自在に支持する回動部に相当する。
また、上記３方向管継手９は、回転軸部材８が回転自在に支持される第１連結部９ａとの間でＴ字型を形成する第２連結部９ｂが設けられている。
【００２８】
この第２連結部９ｂには、図１，４に示すように、パイプ状のフレーム部材１０が貫通し、このフレーム部材１０で列単位の各発電用パネルＰの回転軸部材８を連結している。このフレーム部材１０に対して、発電用パネルＰが回動自在に支持される構成にしている。
さらに、上記第３連結部９ｃは、図３からも明らかなように、エルボ状に屈折し、これら第３連結部９ｃ，９ｃのそれぞれにパイプ状の支持部材１１，１１を挿入したとき、上記回転軸部材８と両支持部材１１，１１とによって、上記回転軸部材８を底辺とする二等辺三角形が形成されるようにしている。
【００２９】
また、上記両支持部材１１，１１が交わる上記三角形の頂点部分には、図２に示すように、３方向管継手１２を設け、Ｖ字状にした一対の第１連結部１２ａ，１２ｂに上記支持部材１１，１１を挿入して固定するようにしている。
このように支持部材１１，１１が、上記３方向継手１２を介して連結されることによって、上記三角形の底辺を構成する回転軸部材８と等辺を構成する支持部材１１，１１とが相まって、三角形を構成する。
【００３０】
さらに、この３方向管継手１２には、上記第１連結部１２ａ，１２ｂに直交する第２連結部１２ｃが設けられている。この第２連結部１２ｃには、発電用パネルＰの傾角を変更させるための回転中心として機能するパイプ状の支持軸１３が貫通して、固定されている。
なお、この支持軸１３は、上記フレーム部材１０，１０と平行にしているので、発電用パネルＰが、上記支持軸１３を中心に回動するときには、上記フレーム部材１０，１０とともに回動してその長辺方向の傾角が制御されることになる。
【００３１】
上記のようにした支持軸１３は、チャネル状の基礎部材１４に支持されている。この基礎部材１４のチャンネル状の両側起立片には、軸受１５、１５が設けられており、上記基礎部材１４に直交して支持軸１３が回動可能に設けられている。なお、この基礎部材１４は、その底面を地面や建造物の屋上、あるいは屋根など、当該装置の設置面に接触させるものである。
【００３２】
また、上記基礎部材１４は、図１からも明らかなように、３列のパネル列のそれぞれの支持軸１３を横切るようにして３つ平行に設けられている。そして、これら３つの基礎部材１４は、各列の支持軸１３を回動自在に支持している。なお、各列の支持軸１３は、後で説明するパイプ状のクランク部材１９と上下に間隔を保って重なり合うので、図１には表現されていない。
いずれにしても、各列の支持軸１３は、発電用パネルＰの列方向に間隔を保った３つの基礎部材１４に支持されるので、各発電用パネルＰの荷重のすべてが、この３つの基礎部材１４に支持されることになる。このように、これらの基礎部材１４は、支持軸１３を安定して保持している。
【００３３】
一方、上記回転軸部材８の中心部分にはＴ型継手１６を設け、このＴ型継手１６の直線部に回転軸部材８を貫通させて固定している。また、この直線部に直角に交わる直交部には、パイプ状の揺動部材１７の一端を差し込んで固定している。したがって、揺動部材１７が揺動すれば、３方向管継手９の第１連結部９ａに回転自在に支持された回転軸部材８が回転するとともに、発電用パネルＰが短辺方向に回動することになる。
上記のようにした揺動部材１７の先端は、回動連結部材１８を介してクランク部材１９を連結している。なお、上記回動連結部材１８は、クランク部材１９に対して揺動部材１７を、上記クランク部材１９の軸線に沿った方向にのみ揺動可能に連結するものである。
【００３４】
このクランク部材１９は、図２及び図８に示すように、各発電用パネルＰに連結した揺動部材１７につり下げられた状態で、支持部材１１や支持軸１３と干渉しないように、軸方向に移動可能に支持されている。そのため、上記発電用パネルＰの傾角を長辺方向と短辺方向とに制御することができるようになった。
しかも、上記クランク部材１９は、十字状の管継手２０を介してパイプ状の接続部材２１に連結している。
【００３５】
上記接続部材２１は、図１に示すように、外側に位置する一対の基礎部材１４と上下において間隔を保って重なり合うとともに、各パネル列のクランク部材１９同士を連結している。したがって、いずれか一の列のクランク部材１９が軸方向に移動すれば、その移動力が接続部材２１を介して他の列のクランク部材１９に伝達され、各列のクランク部材１９が同時に動作することになる。
【００３６】
また、３列にしたパネル列のうち、中央の列にある特定の発電用パネルＰを支える支持部材１１と対向する位置に、図１及び図６，７に示すように、上記設置面に接触させる保持部材２３を設けている。この保持部材２３には、伸縮可能にした第１駆動機構２２の一端を連結するとともに、この第１駆動機構２２の他端を上記特定の発電用パネルＰを支持する一方の支持部材１１に連結している。
そして、この第１駆動機構２２が伸縮することによって、発電用パネルＰを、図６の水平位置から図７の最大傾斜位置までの間で回動させる。
【００３７】
一方、クランク部材１９と支持軸１３との間には、図５に示した伸縮可能な第２駆動機構２４を設け、この第２駆動機構２４が伸縮することによってクランク部材１９を軸方向に移動させるとともに、揺動部材１７を揺動させて発電用パネルＰの傾角を制御する。
そして、第２駆動機構２４がもっとも収縮したとき、図５に示すように、発電用パネルＰが一方の方向に最大に傾斜し、それがもっとも伸張したとき、図５の傾斜位置とは反対側において最大に傾斜するようにしている。
【００３８】
しかも、第１駆動機構２２が駆動したときには発電用パネルＰの揺動中心が支持軸１３になる一方、第２駆動機構２４が駆動したときの発電用パネルＰの揺動中心は回転軸部材８になる。そして、上記支持軸１３と回転軸部材８とは、図２に示すように、上下において直交しているので、発電用パネルＰの回動方向も直交することになる。
【００３９】
そして、この実施形態では、発電用パネルＰが支持軸１３を中心にして揺動するときの揺動中心を季節軸に設定し、発電用パネルＰが回転軸部材８を中心にして揺動するときの揺動中心を一日軸に設定している。
なお、支持軸１３と回転軸部材８とのいずれを季節軸に設定するか、あるいは一日軸に設定するかは、特に限定されない。
【００４０】
上記のようにした太陽光発電装置を用いる場合には、発電用パネルＰが、図５に示す最大傾角を保っているとき、その発電用パネルＰが東側に向き、図５とは反対方向に最大に傾いているとき、発電用パネルＰが西側に向くように設置する。そして、発電用パネルＰは、一日の時間に応じて東側から西側に向かって回動して上記一日軸を中心にその傾角が制御される。
【００４１】
一方、発電用パネルＰが、図７に示す最大傾角を保っているとき、その発電用パネルＰが南側に向くように設置する。そして、冬場は傾角を最大に保ち、夏場は傾角を最少に保つように、季節軸を中心に制御される。
なお、発電用パネルＰの傾角は、それを手動で制御してもよいし、上記実施形態のように第１，２駆動機構２２，２４を用いてもよい。また、第１，２駆動機構２２，２４を用いたときには、それらを、コンピュータ等を用いて自動的に制御してもよい。
【００４２】
そして、クランク部材１９を軸方向に移動すると、揺動部材１７が揺動して発電用パネルＰを、一日軸を中心に回動させるが、このときには、特定の一列の各発電用パネルＰに設けられた揺動部材１７はクランク部材１９を介して連結されているので、その一列の各発電用パネルＰはすべて連動して同一傾角に制御される。
【００４３】
また、各列の発電用パネルＰのクランク部材１９も接続部材２１を介して連結しているので、それら各列のクランク部材１９がすべて同一の動きをする。
したがって、この実施形態では、クランク部材１９を移動させる駆動機構は１台で足りる。しかも、この１台の第２駆動機構２４を動作させることによって、各列の発電用パネルＰのすべてをシンクロナイズさせることができる。つまり、上記支持部材１１の揺動方向に直交する方向（ｙ方向）にすべての発電用パネルＰを回動させることができる。
【００４４】
さらに、第１駆動機構２２を駆動して、発電用パネルＰを、支持軸１３すなわち季節軸を中心に回動すれば、第１駆動機構２２に直接連結していない発電用パネルＰも連動して回動する。しかも、一列の各発電用パネルＰはフレーム部材１０を介して連結されているので、一列の発電用パネルＰが、上記のように季節軸を中心に傾けば、同じフレーム部材１０に連結されている発電用パネルＰが同一方向に同量回動することになる。
【００４５】
また、上記のように発電用パネルＰが季節軸を中心に回動すれば、揺動部材１７も回動方向に振られるとともに、この揺動部材１７に連結したクランク部材１９も同様に振られる。このようにクランク部材１９が振られるときの力が、接続部材２１を介して隣の列のクランク部材１９にも伝達されるので、特定の一列の発電用パネルＰが季節軸を中心に回動すれば、他の列の発電用パネルＰも同一方向に回動することになる。つまり、１台の第１駆動機構２２を動作させることによって、各列の発電用パネルＰのすべてをシンクロナイズさせることができる。したがって、上記支持部材１１の揺動方向（ｘ方向）にすべての発電用パネルＰを回動させることができる。
このように、すべての発電用パネルＰの傾角を一体的に制御可能にした。
【００４６】
上記のように、この実施形態によれば、第１，２駆動機構２２，２４のそれぞれは１台ですむので、装置全体のコストを抑制することができる。
また、上記第１駆動機構２２，２４の駆動力によって、何列ものパネル列の発電用パネルＰを同時に動かせるが、もし、駆動力が足りなければ、複数台の駆動機構を設けてもよい。
【００４７】
この実施形態によれば、支持軸１３は、当該装置を設置する設置面に接触させる基礎部材１４に支持されているため、従来装置で必要であった支持フレーム２や、従来装置の重量を支える脚部１が必要なくなった。
重量を支える支持フレーム２や脚部１を設けなくてもよくなったので、その分のコストが軽減されるとともに、全体構造の重量を軽くすることができるようになった。
【００４８】
このように全体構造の重量が軽くなったため、屋上や屋根などの床耐力が弱い箇所にも装置を取り付けることができるようになった。
さらに、各発電用パネルＰを支持する三角形の構造の下端を、設置面に直接接触する基礎部材１４に支持させるようにしたので、装置の重心を下げることができ、その分、当該装置を安定して設置することができる。
【００４９】
また、発電用パネルＰを支持する部材のほとんどにパイプを用いたので、例えば、既存のパイプを組み合わせて発電用パネルＰを支持する構造体を構成することができる。このように特注品を用いることなく、既存のパイプを用いることができるので、上記構造体の大幅なコストダウンを実現できるとともに、上記構造体をその設置現場で組み付けることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
構造上弱い屋上や屋根などに設置する太陽光発電装置に有用である。
【符号の説明】
【００５１】
Ｐ  発電用パネル、  １  脚部、  ２  支持フレーム、  ３，１１  支持部材、
４  揺動中心金具、  ５，１９  クランク部材、  ８  回転軸部材、
９，１２  ３方向管継手、  １０  フレーム部材、  １３  支持軸、  １４  基礎部材、
１７  揺動部材、  ２１  接続部材、  ２２  第１駆動機構、２４  第２駆動機構
【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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