(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱性の壁で区画された複数の庫室を有し、各庫室にはそれぞれ電動膨張弁付きの内部熱交換器及びファンが設けられ、それらの電動膨張弁と内部熱交換器は、庫室外に設けられた圧縮機と外部熱交換器に接続され、電磁弁で冷媒の流れ方向を切り換えることにより前記それぞれの内部熱交換器を蒸発器として作用させて庫室内を冷却したり、凝縮器として作用させて庫室内を加温したりできるようにした自動販売機を制御する自動販売機制御装置であって、
プルアップ完了後、圧縮機の回転速度を低下させた結果、加温用庫室の庫内温度が下限値まで下がった時の圧縮機の回転速度が基準値以上あるときは、圧縮機の回転速度を一気に最大にし、圧縮機の回転速度が前記基準値未満であるときは、圧縮機の回転速度を前記基準値にして一定時間運転した後、圧縮機の回転速度を最大にすることを特徴とする自動販売機制御装置。
【請求項２】
圧縮機の回転速度を最大にしている間は加温用庫室の前記ファンを停止させ、圧縮機の回転速度を前記基準値にしている間は加温用庫室の前記ファンを低速で運転することを特徴とする請求項１記載の自動販売機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶飲料などの商品を冷却又は加温して販売する自動販売機の冷却制御を行う自動販売機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、自動販売機の内部構造図である。図８において、１は圧縮機、２は外部熱交換器、３〜５は内部熱交換器、１１〜１４はファン、２８は電気ヒータ、２９は漏電遮断器、３０は商品ラック、３１は搬出シュート、３２は断熱区画壁、３３は外断熱壁、３４は前面扉、３５は商品取出口である。
【０００３】
外断熱壁３３と断熱性の前面扉３４で囲まれた庫内は、断熱区画壁３２，３２によって３個の庫室Ａ，Ｂ，Ｃに区画されており、それぞれの庫室Ａ，Ｂ，Ｃを個別に冷却したり加温したりして冷たい飲料と温かい飲料の両方を販売していた。そして、冷却用庫室は、圧縮機１，外部熱交換器２，内部熱交換器３〜５等よりなる周知の冷凍サイクルによって冷却し、加温用庫室は電気ヒータ２８によって加温するようにしていた。
【０００４】
そのような、従来の自動販売機では、冷却用庫室を冷却する冷凍サイクルで発生した排熱は、外部熱交換器２を介して外部に放出させる一方、加温用庫室の加温手段としては、電気ヒータ２８を使用しており、効率が良くなかった。そこで、本出願人は、特願平11-255466号として、ヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機を提案した。
【０００５】
図１は、ヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機の冷媒回路図である。符号は、図８のものに対応しており、６〜９は電動膨張弁、１０は気液分離器、１５Ａ〜１７Ｂは電磁弁、１８〜２０は各庫室Ａ〜Ｃの庫内温度を検知するための温度センサ、２１は外部熱交換器２に設けられていて外気温度を検知するための温度センサである。電磁弁１５Ａ〜１７Ｂを切り換えることにより、内部熱交換器３〜５を蒸発器として使ってそれが設けられた庫室内を冷却したり、凝縮器として使って、その排熱を利用して庫室内を加温したりする。その結果、従来は外部に捨てていた冷凍サイクルの排熱を有効活用できて、自動販売機の電力消費を大幅に低減させることができる。
【０００６】
この自動販売機の圧縮機１は、インバータ電源により駆動され、電源周波数に応じた回転数で運転される。そして、起動時は、まず各庫室のファン１２〜１４を起動した後、圧縮機を起動し、各庫室の冷却あるいは加温を開始することになる。その後、各庫室の庫内温度が上限設定温度に達するまで圧縮機をフル運転させる。
【０００７】
各庫室の庫内温度が上限設定温度に達した後の庫内温度の制御は、圧縮機１の電源周波数を変化させたり、各庫室のファン１２〜１４の回転速度を変化させたり、電動膨張弁７〜９の開度を調整したりすることにより行うようにした。
【０００８】
すなわち、冷却用庫室の庫内温度が設定範囲より高くなったり、加温用庫室の庫内温度が設定範囲より低くなったりしたら、インバータ電源の周波数を高くして圧縮機１の能力を上げ、逆に、冷却用庫室の庫内温度が設定範囲より低くなったり、加温用庫室の庫内温度が設定範囲より高くなったりしたら、インバータ電源の周波数を低くして圧縮機１の能力を下げる。また、それぞれの庫室毎の庫内温度は、ファン１２〜１４の回転速度を変化させたり、電動膨張弁７〜９の開度を調整したりすることにより調節する。
【０００９】
本出願人が提案したヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機では、そのようにして各庫室の庫内温度が設定範囲に入るようにした。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような制御方法では、プルアップ完了後、加温用庫室の庫内温度が再び低下し、圧縮機１の能力が低い状態から、インバータ電源の周波数を高くして圧縮機１の能力を上げる際に、圧縮機１に過大な負担がかかり、一時的に電流が増大するという問題点があった。
【００１１】
すなわち、プルアップ完了後では、冷凍回路内の冷媒は、液体と気体が混ざり合った状態になっており、圧縮機１が能力の低い状態から、インバータ電源の周波数を高くして圧縮機１の能力を急激に上げると、液体となっている冷媒が圧縮機１に過大な負担をかけ、インバータ電源の電流が増大することになる。
【００１２】
本発明は、そのような問題点を解決すること、すなわち、プルアップ完了後、加温用庫室の庫内温度が再び低下し、圧縮機１の能力を上げて加温用庫室の庫内温度設定値まで上昇させる際に、圧縮機１に過大な負担がかからないようにすることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の自動販売機制御装置は、断熱性の壁で区画された複数の庫室を有し、各庫室にはそれぞれ電動膨張弁付きの内部熱交換器及びファンが設けられ、それらの電動膨張弁と内部熱交換器は、庫室外に設けられた圧縮機と外部熱交換器に接続され、電磁弁で冷媒の流れ方向を切り換えることにより前記それぞれの内部熱交換器を蒸発器として作用させて庫室内を冷却したり、凝縮器として作用させて庫室内を加温したりできるようにした自動販売機を制御する自動販売機制御装置であって、プルアップ完了後、圧縮機の回転速度を低下させた結果、加温用庫室の庫内温度が下限値まで下がった時の圧縮機の回転速度が基準値以上あるときは、圧縮機の回転速度を一気に最大にし、圧縮機の回転速度が前記基準値未満であるときは、圧縮機の回転速度を前記基準値にして一定時間運転した後、圧縮機の回転速度を最大にすることを特徴とする。このようにすると、プルアップ完了後、加温用庫室の庫内温度が再び低下し、圧縮機１の能力を上げて加温用庫室の庫内温度設定値まで上昇させる際に、圧縮機１に過大な負担がかからないようになる。
【００１４】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、圧縮機の回転速度を最大にしている間は加温用庫室の前記ファンを停止させ、圧縮機の回転速度を前記基準値にしている間は加温用庫室の前記ファンを低速で運転することを特徴とする。このようにすると、熱リークが多い環境下では、加温用庫室の熱交換器の温度上昇を優先的に早め、熱リークが少ない環境下では、庫内の商品温度をも早めることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。冷媒回路は、図１のものを用いる。そして、図２は、本発明の自動販売機制御装置の制御ブロック図である。符号は、図１のものに対応している。主制御部２２は、販売制御部２３，入力制御部２４，接客制御部２５，硬貨処理制御部２６等の自動販売機各部を個別に制御する端末制御部を統括して制御する。
【００１６】
販売制御部２３は、自動販売機内の各庫室の冷却，加温を制御したり、商品搬出装置２７を制御したりする。入力制御部２４は、リモコン式の入力装置と主制御部２２との間のデータ入出力を制御する。接客制御部２５は、自動販売機前面に設けられた商品選択ボタン（図示せず）の動作監視や、売切表示ランプ，投入金額表示器等の表示制御などを行う。硬貨処理制御部２６は、硬貨投入口から投入された硬貨の識別やつり銭の払出し等を行う。各制御部は、マイコンによって構成される。
【００１７】
販売制御部２３には、各庫室の冷却，加温を制御するため、前述の圧縮機１，電動膨張弁６〜９，ファン１１〜１４，電磁弁１５Ａ〜１７Ｂ，温度センサ１８〜２１が接続されている。
【００１８】
ここで、まず、図１及び図２に基づいて冷媒回路の動作を説明する。図１は、庫室Ａ，Ｂを冷却し、庫室Ｃだけを加温する場合を示している。この運転モードを、冷却Ｃｏｏｌの「Ｃ」と加温Ｈｏｔの「Ｈ」をとり、庫室Ａ，Ｂを冷却し、庫室Ｃだけを加温するという意味で、「ＣＣＨ運転」と表示することとする。また、この実施形態の自動販売機では、各熱交換器の容量は、内部熱交換器４の容量を１としたとき、内部熱交換器５の容量が２、内部熱交換器３の容量が３、そして、外部熱交換器２の容量が６となるように設計されているものとする。
【００１９】
販売制御部２３は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ｂを閉じ、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ａを開く。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器５の電動膨張弁９は全開とし、内部熱交換器３，４の電動膨張弁７，８は、各庫室Ａ，Ｂの温度に応じて開度が調整される。
【００２０】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａと電磁弁１７Ａに分流され、外部熱交換器２と内部熱交換器５へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７，８に分配されてそこで減圧されてから内部熱交換器３，４に流入する。内部熱交換器３，４に流入した冷媒は、内部熱交換器３，４内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２１】
このようにして、図１のものでは、外部熱交換器２と内部熱交換器５は凝縮器として作用し、内部熱交換器３，４は、蒸発器として作用する。その結果、二つの庫室Ａ，Ｂは冷却され、残りの庫室Ｃは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器４の容量が１であり、内部熱交換器５の容量が２であるので、外部熱交換器２の必要容量は２となる。そこで、販売制御部２３は、外部熱交換器２のファン１１の回転数を下げて、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２２】
次に、庫室Ａだけを冷却し、庫室Ｂ，Ｃを加温する場合、すなわち、ＣＨＨ運転の場合を説明する。図３は、ＣＨＨ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２３は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａ，１５Ｂは両方とも閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ａを開き、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ｂを閉じる。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器４，５の電動膨張弁８，９は全開とし、内部熱交換器３の電動膨張弁７は、庫室Ａの温度に応じて開度が調整される。
【００２３】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１６Ａと電磁弁１７Ａに分流され、内部熱交換器４，５へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７に流入する。そこで減圧されてから内部熱交換器３に流入する。内部熱交換器３に流入した冷媒は、内部熱交換器３内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２４】
このようにして、図３のものでは、内部熱交換器４，５は凝縮器として作用し、内部熱交換器３は、蒸発器として作用する。その結果、庫室Ａは冷却され、残りの二つの庫室Ｂ，Ｃは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器４の容量が１であり、内部熱交換器５の容量が２であるので、それらだけでバランスし、外部熱交換器２は不要となる。
【００２５】
次に、庫室Ａ，Ｃを冷却し、庫室Ｂだけを加温する場合、すなわち、ＣＨＣ運転の場合を説明する。図４は、ＣＨＣ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２３は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ｂを開き、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ａを閉じる。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器５の電動膨張弁８は全開とし、内部熱交換器３，５の電動膨張弁７，９は、庫室Ａ，Ｃの温度に応じて開度が調整される。
【００２６】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａと電磁弁１６Ａに分流され、外部熱交換器２と内部熱交換器４へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７，９に分配される。そこで減圧されてから内部熱交換器３，５に流入する。内部熱交換器３，５に流入した冷媒は、内部熱交換器３，５内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２７】
このようにして、図４のものでは、外部熱交換器２と内部熱交換器４は凝縮器として作用し、内部熱交換器３，５は、蒸発器として作用する。その結果、二つの庫室Ａ，Ｃは冷却され、残りの庫室Ｂは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器５の容量が２であり、内部熱交換器４の容量が１である。そこで、販売制御部２３は、外部熱交換器２のファン１１の回転数を下げて、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２８】
次に、三つの庫室Ａ，Ｂ，Ｃを共に冷却する場合、すなわち、ＣＣＣ運転の場合を説明する。図５は、ＣＣＣ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２３は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ａを閉じ、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ｂを開く。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６は全開とし、内部熱交換器３〜５の電動膨張弁７〜９は、各庫室の温度に応じて開度が調整される。
【００２９】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａから外部熱交換器２へと流れ、凝縮液化された後、電動膨張弁７〜９に分配されてそこで減圧されてから内部熱交換器３〜５に流入する。内部熱交換器３〜５に流入した冷媒は、内部熱交換器３〜５内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００３０】
このようにして、図５のものでは、外部熱交換器２は凝縮器として作用し、内部熱交換器３〜５は、蒸発器として作用する。その結果、三つの庫室Ａ，Ｂ，Ｃは、全てが冷却される。
【００３１】
以上の運転モードの内、本発明は、図１，図３，図４に示す例のように、いずれかの庫室の内部熱交換器を凝縮器として作用させて、その庫室を加温する場合に適用するものである。そのように、いずれかの庫室を加温するように冷媒回路を設定したのち、圧縮機１を起動する。その際、圧縮機に負担をかけないように、最初、圧縮機を低速（例えば、電源周波数５０Ｈｚ）で起動し、定常速度より高い所定速度（例えば、電源周波数８０Ｈｚ）まで徐々に加速していく（例えば、電源周波数を５Ｈｚ／５ｍｉｎずつ上げていく）。なお、圧縮機はインバータにより駆動され，電源周波数に応じた回転数で運転される。
【００３２】
そのように、起動後、圧縮機１を定常速度より高い速度で運転することにより、冷却用庫室では、庫内温度が早く低下し、加温用庫室では、庫内温度が早く上昇する。そして、加温用庫室では、庫内温度が、図６に示すように上昇していき、時点ｔ1で上限設定温度ＴSに達する。起動からその時点ｔ1までの期間をプルアップ期間といい、その長さは、８〜１２時間程度要する。そして、その後は、定常状態の加温運転に入る。
【００３３】
定常状態の運転に入ったら、まず、圧縮機１の回転を落として、それ以上庫内温度が上昇しないようにする。その際、その時の外気温度に応じて圧縮機１の回転速度の低下のさせ方を変化させる。すなわち、外部熱交換器２に設けた温度センサ２１により外気温度を検知し、外気温度が所定値、例えば、１５℃以上であれば圧縮機１の回転速度を一気に所定の最低速度、例えば、電源周波数３０Ｈｚまで一気に低下させるが、外気温度が所定値未満であれば、前記最低速度になるまで徐々に圧縮機の回転速度を低下させていく。
【００３４】
夏季のように外気温度が高い場合、加温用庫室から外部への熱リークは少なくなる。そのため、プルアップ完了後、圧縮機１の回転速度を一気に所定の最低速度、例えば、電源周波数３０Ｈｚまで一気に低下させても、庫内温度は緩やかに低下していく。それに対して、冬季のように外気温度が低い場合、加温用庫室から外部への熱リークが多くなる。そのため、プルアップ完了後、圧縮機１の回転速度を一気に所定の最低速度まで低下させると、庫内温度が急激に低下する。
【００３５】
そこで、外気温度が所定温度、例えば、５℃より低い場合には、プルアップ完了後、圧縮機１の回転速度を徐々に所定の最低速度まで低下させるようにした。そのようにして、外気温度が低い場合でも、高い場合と同様に、庫内温度を緩やかに低下させることができる。そして、庫内温度が時点ｔ2で下限設定温度ＴLになったら、圧縮機１の電源周波数を上げる。その結果、庫内温度は、図６に示すように上昇していき、時点ｔ3で庫内温度が再び上限設定温度ＴSに達する。
【００３６】
そして、本発明では、プルアップ完了後、庫内温度が時点ｔ2で下限設定温度ＴLになってから、圧縮機１の電源周波数を上げるに当たって、庫内温度が下限値まで下がった時の圧縮機の回転速度が基準値（例えば、電源周波数５０Ｈｚ）以上あるときは、圧縮機の回転速度を一気に最大（例えば、電源周波数８０Ｈｚ）にする。一方、圧縮機の回転速度が前記基準値未満であるときは、圧縮機の回転速度を前記基準値にして一定時間（例えば、１０分）運転した後、圧縮機の回転速度を最大にする。そのようにして、圧縮機１に過大な負担がかからないようにしている。
【００３７】
また、加温用庫室のファンは、熱交換器の温度を商品まで熱伝達させるためだけに用いるため、プルアップが完了して商品温度が所定の温度になれば不要になる。むしろ、ファンを回しておくと、庫内空気に対流がおきて、外部への熱リークが増大することになる。そこで、プルアップ完了後は、庫内のファンを停止させるか、最低回転速度で運転する。
【００３８】
すなわち、圧縮機１の電源周波数を上げるに当たって、庫内温度が下限値まで下がった時の圧縮機の回転速度が基準値（電源周波数５０Ｈｚ）以上あるときは、熱交換器の温度上昇を優先するためファンを停止させる。しかしながら、圧縮機の回転速度が基準値（電源周波数５０Ｈｚ）未満だったときは、基準値未満だったということは、外気温度が高く熱リークが少なかった環境にあった証と捉え、そのような状況下では、熱交換器の温度上昇を優先するため、ファンを回しても熱リークが少ないので、ファンを低速で運転して、商品温度上昇というファンの役割も働かせる。
【００３９】
停止させるか最低回転速度で運転するかは、自動販売機の製品仕様による。すなわち、温蔵する商品がラック最下段の次販商品だけで良い場合には、ファンを停止させることができる。しかし、ある程度の商品本数を温蔵する仕様となれば、熱リークがありながらもファンを最低回転速度（例えば、４０％の速度）で運転してラック中段あるいは上段まで温風を回すことが必要になる。次に、プルアップが完了し、定常状態の運転に入った後の昇温制御手順についてフローチャートを使って説明する。
【００４０】
図７は、本発明の自動販売機制御装置の定常状態の運転に入った後の昇温制御手順を示すフローチャートである。
ステップ１…その時の圧縮機１の電源周波数ｆが、５０Ｈｚ未満であるか否かを判別する。
【００４１】
ステップ２…５０Ｈｚ未満であったら、圧縮機１の電源周波数ｆを、一気にプルアップ時の周波数である８０Ｈｚにするとともに、ファンを４０％運転にさせる。
ステップ３…周波数を低下させた効果が現れるまでの時間、例えば、１０分が経過したか否かを判別する。
ステップ４…１０分が経過したら、その庫室に収納された次販商品の温度を、一定期間、例えば、５分間の平均温度Ｔ1として取得する。５分間平均温度Ｔ1としては、次販商品に近接して設けられた温度センサから、例えば、３０秒毎に温度データを１０回取得し、その平均をとる。
【００４２】
ステップ５…平均温度Ｔ1が６０℃以上になっているか否かを判別する。
ステップ６…まだ、６０℃以上になっていなかったら、加温を強化するため圧縮機１の電源周波数ｆを、８０Ｈｚにするとともに、ファンを停止させる。
【００４３】
ステップ７…周波数を上昇させた効果が現れるまでの時間、例えば、１０分が経過したか否かを判別する。
ステップ８…１０分が経過したら、庫内温度として、その庫室に収納された次販商品の温度を、一定期間、例えば、５分間の平均温度Ｔ1として取得する。
【００４４】
ステップ９…平均温度Ｔ1が６０℃以上になっているか否かを判別し、６０℃以上になっていたら、庫内温度がそれ以上高くならないように降温制御に入る。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の自動販売機制御装置は、プルアップ完了後、圧縮機の回転速度を低下させた結果、加温用庫室の庫内温度が下限値まで下がった時の圧縮機の回転速度が基準値以上あるときは、圧縮機の回転速度を一気に最大にし、圧縮機の回転速度が前記基準値未満であるときは、圧縮機の回転速度を前記基準値にして一定時間運転した後、圧縮機の回転速度を最大にするようにした。その結果、プルアップ完了後、加温用庫室の庫内温度が再び低下し、圧縮機１の能力を上げて加温用庫室の庫内温度設定値まで上昇させる際に、圧縮機１に過大な負担がかからないようになる。
【００４６】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、圧縮機の回転速度を最大にしている間は加温用庫室の前記ファンを停止させ、圧縮機の回転速度を前記基準値にしている間は加温用庫室の前記ファンを低速で運転するようにしたので、熱リークが多い環境下では、加温用庫室の熱交換器の温度上昇を優先的に早め、熱リークが少ない環境下では、庫内の商品温度をも早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する自動販売機の冷媒回路図である。
【図２】本発明の自動販売機制御装置の制御ブロック図である。
【図３】ＣＨＨ運転時の冷媒回路図である。
【図４】ＣＨＣ運転時の冷媒回路図である。
【図５】ＣＣＣ運転時の冷媒回路図である。
【図６】プルアップ時の庫内温度の変化図である。
【図７】本発明の自動販売機制御装置のプルアップ完了後の制御手順を示すフローチャートである。
【図８】自動販売機の内部構造図である。
【符号の説明】
１…圧縮機
２…外部熱交換器
３〜５…内部熱交換器
６〜９…電動膨張弁
１１〜１４…ファン
１５Ａ〜１７Ｂ…電磁弁
１８〜２１…温度センサ
２８…電気ヒータ
２９…漏電遮断器
３０…商品ラック
３１…搬出シュート
３２…断熱区画壁
３３…外断熱壁
【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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