(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、この透明基板の裏面に形成された複数の太陽電池セルと、これら太陽電池セルに接続して設けられたバスバーと、前記透明基板の裏側に前記太陽電池セル及び前記バスバーを封止して設けられた充填材と、この充填材の裏面に積層された封止材と、この封止材の裏側に配置された端子箱と、この端子箱と前記バスバーとを接続して設けた導電経路とを備え、かつ、前記バスバーから前記端子箱に至る前記導電経路の半田付け接続部が、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体を、互いの重なり状態を保持するように少なくとも一方の導体の形状により係合し、前記両導体の重なり部分を半田付けしてなる太陽電池モジュールにおいて、
半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の前記導体を断面横長形状の平角銅線とし、一方の導体の端部に先端から切込み部を設けるとともに、この切込み部の両側に位置した第１、第２の接続部位の内の一方を他方より長く形成し、前記切込み部に他方の導体を通して、この他方の導体の表側に短い方の接続端部を重ね、長い方の接続端部を前記他方の導体の裏面側に重ねるとともにこの長い方の接続部位を折り曲げて前記他方の導体の表面側に重ねて、前記両導体を互いに重なった状態を保持するように係合させて、これら導体の重なり部分を表面側から半田付けしたことを特徴とする太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば屋根等に設置して使用される太陽電池モジュールに係り、特に、バスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部の構造について改善した太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールの出力をモジュールの裏面に設置された端子箱に導くために、特開平９−３２６４９７号公報に記載のように、太陽電池モジュールの両端に設けられた正負のバスバー（電極）には、端子箱に接続されるリード線が半田付けされている。この半田付けは、バスバーとリード線端部とを接近させ又は重ね合わせるとともに、これら両者に亘って半田を盛り付けることによりなされている。又、同様に、前記バスバーから端子箱に至る導電経路の途中で配線方向を変える場合にも、従来は夫々別途用意された第１、第２のリード線を用意して、これらの端部等を所定角度で交差させ、その重なり部分に半田を盛り付けることによって半田付けして、導電経路の方向転換を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように従来の構成では、半田付け対象の一対の導体（バスバーやリード線等）が、単に接近又は重ね合わされているだけであって、互いに相手を拘束する係合関係を持っていない。そのため、半田付け時に相互の位置関係がずれて狂い易く、この点に注意して半田付けをするので半田付け作業性が良くないとともに、前記位置ずれが原因して半田付け接続の信頼性が損なわれる恐れがあるので、その改善が太陽電池モジュールの品質を高めるために望まれている。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、バスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部の半田付け作業性と半田付け接続の信頼性とを向上できる太陽電池モジュールを得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明基板と、この透明基板の裏面に形成された複数の太陽電池セルと、これら太陽電池セルに接続して設けられたバスバーと、前記透明基板の裏側に前記太陽電池セル及び前記バスバーを封止して設けられた充填材と、この充填材の裏面に積層された封止材と、この封止材の裏側に配置された端子箱と、この端子箱と前記バスバーとを接続して設けた導電経路とを備え、かつ、前記バスバーから前記端子箱に至る前記導電経路の半田付け接続部が、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体を、互いの重なり状態を保持するように少なくとも一方の導体の形状により係合し、前記両導体の重なり部分を半田付けしてなる太陽電池モジュールを前提とする。
【０００６】
そして、前記課題を解決するために請求項１の発明は、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の前記導体を断面横長形状の平角銅線とし、一方の導体の端部に先端から切込み部を設けるとともに、この切込み部の両側に位置した第１、第２の接続部位の内の一方を他方より長く形成し、前記切込み部に他方の導体を通して、この他方の導体の表側に短い方の接続端部を重ね、長い方の接続端部を前記他方の導体の裏面側に重ねるとともにこの長い方の接続部位を折り曲げて前記他方の導体の表面側に重ねて、前記両導体を互いに重なった状態を保持するように係合させて、これら導体の重なり部分を表面側から半田付けしたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明においては、半田付けにより接続されるべき接続対象の一対の導体は、単に重なったり近接して半田付けされるのではなく、導体が切込み部に通されるとともに、長い方の接続部位を裏面側から表面側に折曲げたことによって、両導体はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制して拘束する状態に組合わされる。そのため、両導体の重なり合った部分の半田付けにおいて両導体相互の位置ずれが防止されるので、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように接続されるべき接続対象の一対の導体の動きが互いに拘束されて適正な組合わせ状態を保持できるだけではなく、半田の引っ掛りが多くなることに伴って、半田付け接続の信頼性を向上できる。しかも、前記規制を行う形状が切込み部であることにより、少なくとも切込み部に、接続されるべき導体の端部等を通して長い方の接続部位を表面側に折曲げるという簡単な作業で、両導体の表裏両面を互いに重なり合わせて互いの動きを拘束する状態に組合わせることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１２を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１は太陽電池モジュールの構成を示す裏面図であり、図２は図１中Ｚ−Ｚ線に沿う断面図、図３は図１中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図であって、これらの図に示されるように太陽電池モジュールＭは、透明基板１１と、複数の太陽電池セル１２と、正極及び負極用の一対のバスバー１３と、充填材１４と、スペーサ１５と、封止材１６と、端子箱１７と、端子箱１７とバスバー１３とにわたってこれらを電気的に接続して設けた出力取出し線としての導電経路１８とを備えて形成されている。
【００１２】
透明基板１１には電気絶縁性を有する基板例えばガラス基板等が用いられる。透明基板１１の裏面にはこの基板１１の周囲部分を残して複数の太陽電池セル１２が設けられている。これらのセル１２は結晶系のものでも、アモルファス系のものであってもよいが、本実施形態においてはアモルファス系の太陽電池セル１２を用いている。これら太陽電池セル１２は、透明基板１１の裏面に透明な電極層、アモルファスシリコン等の非晶質半導体層、及び裏面電極層を順次形成してなるものであり、レーザー等を用いたパターンニングにより、列状に並んだ複数個のユニットセルに集積化されているとともに、その各セル１２の半導体層は金属箔や導電性ペースト等からなる裏面電極層により直列に接続されている。
【００１３】
太陽電池モジュールＭ全体の出力を取出すモジュール電極をなす一対のバスバー１３は、前記ユニットセルの両側に位置して透明基板１１の裏面に設けられていて、両端の太陽電池セル１２と前記裏面電極層を介して電気的に接続されている。バスバー１３には、断面が横長長方形状をなす平角銅線等の折り曲げ可能であるとともに、その折り曲げ状態を維持できるバスバー材が使用される。これら正負のバスバー１３の一端部に後述のように半田付け接続された導電経路１８は封止材１６の裏面に後述するように引き回されて、この経路１８は端子箱１７に接続されている。端子箱１７は太陽電池モジュールＭの裏面詳しくは封止材１４の裏面に配置されている。
【００１４】
充填材１４は、太陽電池セル１２、バスバー１３、および導電経路１８の一部を埋設し、これらを封止して透明基板１１の裏側に設けられている。充填材１４には、ＥＶＡ（エチレン・ビニルアセテート共重合体）、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）、シリコーン樹脂等を用いることができ、本実施形態ではＥＶＡを採用している。
【００１５】
スペーサ１５は、太陽電池セル１２と導電経路１８との間に介在して設けられている。このスペーサ１５には電気絶縁性を有する材料、好ましくは前記充填材１４を含浸し得る性能を有する電気絶縁材料、例えばガラス繊維製の不織布を本実施形態では採用しているが、より絶縁能力を高める場合には前記封止材１６と同種の封止材料を使用することもできる。
【００１６】
封止材１６は充填材１４の裏面に積層して設けられた電気絶縁性の保護層であって、この封止材１６には弗素系フィルムやＰＥＴフィルム又はテドラー（商品名）等の耐湿性・耐水性に優れた絶縁性フィルムが用いられている。
【００１７】
導電経路１８は、例えば第１経路部材１８ａと、第２経路部材１８ｂとから形成される。第１経路部材１８ａはバスバー材と同様に断面が横長長方形状をなす平角銅線等の折り曲げ可能な導体が使用される。第２経路部材１８ｂは、バスバー１３と同種の導体でもよいが、本実施形態では絶縁被覆付きの外部リード線を採用している。第１経路部材１８ａの一端部はバスバー１３に半田付けされており、他端部は第２経路部材１８ｂの一端部に半田付けされ、かつ、第２経路部材１８ｂの他端部は端子箱１７に接続されている。図１及び図２等において、符号Ａはバスバー１３と第１経路部材１８ｂとの第１半田付け接続部を示し、又、Ｂは導電経路１８の途中での両経路部材１８ａ、１８ｂの第２半田付け接続部を示している。これら半田付け接続部Ａ、Ｂの詳細については後で説明する。
【００１８】
次に、前記構成の太陽電池モジュールＭの製造工程を図４〜図１３に基づき説明する。図４に示す第１工程では、既に太陽電池セル１２が裏面に形成された透明基板１１に対して一対のバスバー１３が取付けられる。これらバスバー１３は、透明基板１１よりも長く、その一端側を透明基板１１の一片１１ａより突出させて透明基板１１の透明電極上に半田付けされる。したがって、両バスバー１３は、透明基板１１の領域内に位置して半田付けされたバスバー基部１３ａと、これから一体に延出されて透明基板１１の一辺１１ａより突出された出力取出し端部１３ｂとから形成されている。
【００１９】
次の図５に示す第２工程では、充填材１４用のＥＶＡ製第１シート１４ａを透明基板１１の裏面に積層する。この第１シート１４ａは透明基板１１よりも一回り大きく、その透明基板１１の一辺１１ａ側の両隅部に切欠部２１を有している。したがって、第１シート１４ａのセットにより、バスバー１３のバスバー基部１３ａは覆われ、出力取出し端部１３ｂは切欠部２１を通って透明基板１１外に延出されている。この切欠部２１を設けたことにより、出力取出し端部１３ｂを後述のように折り返しても、この取出し端部１３ｂが透明基板１１の領域から外側に突出することを防止できる。バスバー１３の切欠部２１に臨んでいる部分は半田付けされていない。
【００２０】
引続く第３工程では、図６に示すように一枚のガラス不織布製のスペーサ１５を、透明基板１１の一辺１１ａ側において第１シート１４ａ上に、このシート１４ａの幅方向に延びるように積層する。このスペーサ１５の長さは第１シート１４ａの幅より少し長い。前記積層の際スペーサ１５はその一側１５ａを切欠部２１の縁２１ａ（図５参照）に沿わせて重ねる。なお、前記積層状態は数箇所での仮付け処理により保持する。図６中×印は仮止め部を示している。
【００２１】
次の図７に示す第４工程では、突出している出力取出し端部１３ｂを透明基板１１の領域（周縁の内側）内に位置するように折り曲げる。すなわち、はじめに前記一側１５ａ及び縁２１ａの厚み方向に沿うようにバスバー基部１３ａから折り曲げた後、スペーサ１５の裏面に重ねて折り曲げる。
【００２２】
次に、図８の第５工程に示されるようにスペーサ１５の裏面に重なった出力取出し端部１３ｂに導電経路１８の第１経路部材１８ａの一端部を半田付けする。この半田付けについて図１２を参照して説明する。図１２に示されるように第１経路部材１８ａの一端部３０は、その先端から切込まれたスリット状の切込み部３１を幅方向中央部に有しているとともに、この切込み部３１の両側に位置する第１、第２の接続部位３２、３３で形成されている。両接続部位３２、３３の内の一方例えば第１接続部位３２は第２接続部位３３より長く、又、第２接続部位３３の長さは前記一端部３０の幅以下である。一端部３０に対して半田付けされる前記出力取出し端部１３ｂは、半田付けに先立ち図１２（Ａ）（Ｂ）の工程を経て図１２（Ｃ）に示す機械的結合状態を得るように組合わされる。
【００２３】
すなわち、まず、図１２（Ａ）に示すように出力取出し端部１３ｂに前記一端部３０を接近させて、図１２（Ｂ）に示すように切込み部３１に出力取出し端部１３ｂを差込んで通す。この場合、出力取出し端部１３ｂの表面（作業状態において）に第２接続部位３３が重なり、出力取出し端部１３ｂの裏面（作業状態において）に第１接続部位３２が重なるようにする。次に、図１２（Ｃ）に示すように第１接続部位３２を出力取出し端部１３ｂの表面に重なるように折り返す。なお、切込み部３１への出力取出し端部１３ｂの差込みに伴う両端部１３ｂ、３０の重なり合いは図１２（Ｂ）と逆でもよいが、図１２（Ｂ）のようにすることは第１接続部位３２の折り曲げを表面側にできるので、作業性が良い点で優れている。そして、最後に、図１２（Ｃ）中２点鎖線で示すように切込み部３１を中心に表面側から半田３４を盛り付けることにより、バスバー１３の出力取出し端部１３ｂと導電経路１８の第１経路部材１８ａの一端部３０とを半田付けする。この半田付けにより得られた第１半田付け接続部Ａの構成は図２、図３に示されている。
【００２４】
既述のように出力取出し端部１３ｂが第１経路部材１８ａの端部３０に設けた切込み部３１に通されたことによって、しかも、第１接続部位３２を折り曲げてこの部位３２で出力取出し端部１３ｂを表裏から挟んだことによって、これらの端部１３ａ、３０はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされる。
【００２５】
そのため、両端部１３ａ、３０の重なり合った部分に対する前記半田付けにおいて、両端部１３ａ、３０相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき両端部１３ａ、３０が互いの動きを拘束するだけではなく、半田３４の引っ掛かり（接触面積）が多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【００２６】
以上のようにしてバスバー１３に半田付けされた第１経路部材１８ａの他端部３５側は図９に示されるように上を向いて直角状に折り曲げられる。それにより、両第１経路部材１８ａの他端部３５は、互いに接近して略平行をなして太陽電池モジュールＭの裏面側に突出される。
【００２７】
引続く第６工程では図９に示すように充填材１４用のＥＶＡ製第２シート１４ｂをスペーサ１５の裏面に積層する。第２シート１４ｂの幅はスペーサ１５の幅よりも大きく、その積層によって前記切欠部２１を覆い隠すものである。この第２シート１４ｂの一側部中央部は切欠き溝１４ｂ１が設けられていて、この溝１４ｂ１には前記一対の第１経路部材１８の他端部３５の根元が通される。なお、図９中矢印は第２シート１４ｂの取付け方向を示している。
【００２８】
次の図１０に示す第７工程では、テドラー製の前記封止材１６が最後に裏面側から積層される。この封止材１６は前記第１シート１４ａよりも一回り大きいとともに、その長手方向の前記一辺１１ａ側の端部には一つの通孔１６ａが設けられている。この通孔１６ａには前記一対の第１経路部材１８ａの他端部３５が通される。なお、この封止材１６の積層状態は数箇所での仮付け処理により保持する。
【００２９】
引続く第８工程では、図１１に示すように通孔１６ａを通った一対の端部３０の夫々を封止材１６の裏面に沿って重なるように互いに反対方向に折り曲げた後、これらを接着テープ２２により封止材１６の裏面に固定する。以上の手順によりバスバー１３に半田付けされた導電経路１８の第１経路部材１８ａが封止材１６の裏面に引き回される。この引き回しによって、既述のように折り返された出力取出し端部１３ｂ及び第１経路部材１８ａと前記太陽電池セル１２との間にはスペーサ１５が介在され、かつ、第１経路部材１８ａの裏面側には第２シート１４ｂとその上に重なって封止材１６とが積層されるとともに、第１経路部材１８ａの他端部３５は通孔１６ａを貫通して封止材１６の裏面側に引出される。
【００３０】
又、この後には前記手順で組立られたアセンブリに対しホットメルト処理が施される。それにより、前記第１、第２のシート１４ａ、１４ｂが溶かされて、太陽電池セル１２、バスバー１３のバスバー基部１３ａ、スペーサ１５、及び第１経路部材１８ａの他端部３５を除いた部分が埋設され、透明基板１１と封止材１６との間に充填される。
【００３１】
そして、この処理後に前記他端部３５に導電経路１８の第２経路部材１８ｂがが半田付けされ、この部材１８ｂを介してバスバー１３と太陽電池モジュールＭの裏面に配置された端子箱１７とが電気的に接続される。
【００３２】
次に、第１、第２の経路部材１８ａ、１８ｂ相互の半田付け接続について図１３を参照して説明する。
【００３３】
図１３（Ａ）に示されるように第１経路部材１８ａの他端部３５には、その幅方向両側に夫々凹状の切込み部３６が設けられていて、これら切込み部３６間を他の部位よりも幅が狭い首部３５ａとしている。図１３（Ｂ）に示されるように第２経路部材１８ｂの可撓性を有する芯線３７を切込み部３６に引掛けながら通して首部３５ａに巻付けて絡げる。そして、最後に、図１３（Ｂ）中２点鎖線で示すように芯線３７が巻き付けられた部分を中心に表面側から半田３８を盛り付けることにより、第１、第２の経路部材１８ａ、１８ｂ相互を半田付けする。この半田付けにより得られた第２半田付け接続部Ｂの構成は図３に示されている。
【００３４】
既述のように第１経路部材１８ａの他端部３５に設けた切込みに、第２経路部材１８ｂの芯線３７を引掛けて絡げることによって、これら他端部３５及び芯線３７はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされる。
【００３５】
そのため、導電経路１８中の第１、第２経路部材１８ａ、１８ｂの重なり合った部分に対する前記半田付けにおいて、両部材１８ａ、１８ｂ相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき両部材１８ａ、１８ｂが互いの動きを拘束するだけではなく、半田３８の引っ掛りが多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【００３６】
なお、前記第１実施形態のバスバー１３と第１経路部材１８ａとの半田付け接続においては、バスバー１３の出力取出し端部１３ｂにスリット状の切込み部３１を設け、この切込み部３１に第１経路部材１８ａのスリットを有しない端部３０を通して、図１２（Ｃ）と同様な機械的結合状態を得て実施することもできる。又、スリット状の切込み部３１の片側の長い方の第１接続部位３２を表面側に折り返すことは、両端部１３ｂ、３０の表裏両面を互いに重なり合いをより多くして互いの動きをより拘束し易い点で優れている。
【００３７】
図１４は本発明の参考例を示している。この参考例は、例えば導電経路をなす複数の経路部材同士をその軸線方向に連続して半田付けする半田付け接続部に適用されるものであり、以下説明する。
【００３８】
図１４中４１、４２は半田付けにより接続されるべき接続対象の経路部材で、いずれも断面が横長長方形状をなす平角銅線からなる。一方の経路部材４１の端部４３は、その先端から切込まれたスリット状の切込み部４４を幅方向中央部に有していて、この切込み部４４の両側に位置する同一長さの第１、第２の接続部位４３ａ、４３ｂで形成されている。他方の経路部材４２の端部４６は、図１４（Ｂ）に示すように切込み部４４に通されて前記経路部材４１に接続される。この後、図１４（Ｂ）（Ｃ）中２点鎖線で示すように切込み部４４を中心に表面側から半田４７を盛り付けることにより、第１、第２の経路部材４１、４２相互が半田付けされる。
【００３９】
前記切込み部４４への端部４６の差込みにより、図１４（Ｃ）に示されるように前記両端部４３、４６はその表裏両面で互いに重なり合って互いの動きを規制する状態に組合わされるため、前記半田付けにおいて、互いに重なり合った両端部４３、４６相互の位置ずれが防止される。したがって、半田付け作業性を向上できるとともに、既述のように半田付け接続されるべき経路部材４１、４２の両端部４３、４６相互の動きが互いに拘束されるだけではなく、半田４７の引っ掛かりが多くなることに伴って半田付け接続の信頼性を向上できる。
【００４０】
なお、この参考例において、前記経路部材４１だけではなく経路部材４２の端部にもスリット状の切込み部を設けて、両部材４１、４２の端部４３、４６を相手側の切込み部に夫々通した組合わせ状態で、両端部４３、４６を半田付け接続してもよい。
【００４１】
又、本発明は、以上説明したバスバーと導電経路との半田付け接続部又は導電経路中の半田付け接続部以外にも、端子台が内蔵する端子金具と導電経路との半田付け接続部についても適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、太陽電池モジュールのバスバーから端子箱に至る導電経路の半田付け接続部において、半田付けにより接続される両導体相互の位置が、半田付け時に不用意にずれて狂うことを防止できるに伴い、半田付け作業性と半田付け接続の信頼性とを向上でき、したがって、太陽電池モジュールの品質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を示す裏面図。
【図２】図１中Ｚ−Ｚ線に沿う断面図。
【図３】図１中Ｙ−Ｙ線に沿う断面図。
【図４】第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの出力取出し構造を得る第１工程を示す斜視図。
【図５】第１の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第２工程を示す斜視図。
【図６】第１の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第３工程を示す斜視図。
【図７】第１の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第４工程を示す斜視図。
【図８】第１の実施の形態での前記出力取出し構造を得る第５工程を示す平面図。
【図９】第１の実施の形態での出力取出し構造を得る第６工程を示す斜視図。
【図１０】第１の実施の形態での出力取出し構造を得る第７工程を示す斜視図。
【図１１】第１の実施の形態での出力取出し構造を得る第８工程を示す斜視図。
【図１２】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の実施の形態での出力取出し構造における第１半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
【図１３】（Ａ）及び（Ｂ）は第１の実施の形態での出力取出し構造における第２半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
【図１４】  （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の参考例に係る太陽電池モジュールでの出力取出し構造における半田付け接続部の組立を順を追って示す平面図。
（Ｃ）は図１４（Ｂ）中のＸ−Ｘ線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
１１…透明基板
１２…太陽電池セル
１３…バスバー（導体）
１３ｂ…バスバーの出力取出し端部
１４…充填材
１６…封止材
１７…端子箱
１８…導電経路
１８ａ…導電経路の第１経路部材（導体）
１８ｂ…導電経路の第２経路部材（導体）
３０…第１経路部材の一端部
３１…切込み部
３２…第１接続部位（長い方の接続部位）
３３…第２接続部位（短い方の接続部位）
３４…半田
Ｍ…太陽電池モジュール
Ａ…半田付け接続部
【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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