(57)【要約】【課題】ファンを含む設備の調整作業を容易にすること。【解決手段】ファン運転支援装置１は、ファンの定格回転数時の風量特性を記憶するファン特性記憶手段２と、前記ファン特性記憶手段２で記憶する前記ファンの定格回転数時の風量特性と前記ファンの回転数からファンの回転数調整時風量特性を計算する回転数調整時風量特性計算手段４と、前記ファンと接続された系統の風路抵抗特性を計算する系統抵抗計算手段６と、前記回転数調整時風量特性計算手段の計算結果４と前記系統抵抗計算手段６の計算結果を表示する表示手段７ａとを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンの定格回転数時の風量特性を記憶するファン特性記憶手段と
前記ファン特性記憶手段で記憶する前記ファンの定格回転数時の風量特性と前記ファンの回転数からファンの回転数調整時風量特性を計算する回転数調整時風量特性計算手段と
前記ファンと接続された系統の風路抵抗特性を計算する系統抵抗計算手段と
前記回転数調整時風量特性計算手段の計算結果と前記系統抵抗計算手段の計算結果を表示する表示手段とを有することを特徴とするファン運転支援装置。
【請求項２】
前記ファン特性記憶手段が風量と風圧の組を複数記憶したことを特徴とする請求項１記載のファン運転支援装置。
【請求項３】
前記ファン特性記憶手段が、風量から風圧を求めるための計算式を表す情報を有していることを特徴とする請求項１記載のファン運転支援装置。
【請求項４】
風量から風圧を求める関数が、極大と極小を有する場合に、
風圧が極大となる風量と風圧が極小となる風量の間に所定の風量を定め、
その所定の風量を境にして、前記計算式が異なることを特徴とする請求項３記載のファン運転支援装置。
【請求項５】
前記計算式が２次式であることを特徴とする請求項４記載のファン運転支援装置。
【請求項６】
ファン効率の特性も表示することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一つに記載のファン運転支援装置。
【請求項７】
ファンの消費電力の特性も表示することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一つに記載のファン運転支援装置。
【請求項８】
運転に適さない流量と風圧の領域も表示することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一つに記載のファン運転支援装置。
【請求項９】
ファンの定格風量特性とこのファンの回転数からファンの回転数調整時風量特性を計算する回転数調整時風量特性計算ステップと
前記ファンと接続された系統の風路抵抗特性を計算する系統抵抗計算ステップと
前記回転数調整時風量特性計算ステップと前記系統抵抗計算ステップとで計算した計算結果を表示する表示ステップとからなる
ファン運転支援システム。
【請求項１０】
ファン効率の特性を計算するファン効率計算ステップも有し
表示ステップで前記ファン効率計算ステップの計算結果も表示することを特徴とする
請求項９記載のファン運転支援システム。
【請求項１１】
ファンの消費電力の特性を計算する電力計算ステップも有し
表示ステップで前記電力計算ステップの計算結果も表示することを特徴とする
請求項９または請求項１０記載のファン運転支援システム。
【請求項１２】
運転に適さない流量と風圧の領域を計算する運転不能領域計算ステップも有し
前記運転不能領域計算ステップの計算結果も表示することを特徴とする
請求項９から請求項１１までのいずれか一つに記載のファン運転支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンの運転を支援するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンの風量と風圧を調整する場合には、ファンの回転数を変化させたり、ファンに接続された系統（ファンに接続された風路）の風路抵抗を変化させるために風路の途中のある扉の開度やダンパの開度を変化させたりする方法が知られている。
【０００３】
しかし、たとえば、風量を増やすために、風路抵抗を低くしたとしても、ファンの最大風量が目標の風量より少なければ、目的の風量とはならないため、ファンの風量特性（風量に対する風圧の関係）を知った上で調整を行う必要がある。
【０００４】
そのため、ファンの風量特性をあらわしたグラフを現場にもって行き、測定した風量などをそのグラフに書き加えながら、適切な風路抵抗となるダンパの開度やファンの回転数などを探しながら作業を行うことが考えられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６０−１３８３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ファンの風量特性はファンの回転数によって変化するため、現場でファンの回転数自体を調整する場合には、予めファンの回転数にあわせた風量特性のグラフを準備することはできず、また、現場でその風量特性のグラフを作図しながら、作業をすることも困難であるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、ファンの回転数に応じた風量特性を容易に確認できるファン運転支援装置およびファン運転支援システム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】
上記の目的を達成するために本発明は、ファンの定格回転数時の風量特性を記憶するファン特性記憶手段と前記ファン特性記憶手段で記憶する前記ファンの定格回転数時の風量特性と前記ファンの回転数からファンの回転数調整時風量特性を計算する回転数調整時風量特性計算手段と前記ファンと接続された系統の風路抵抗特性を計算する系統抵抗計算手段と前記回転数調整時風量特性計算手段の計算結果と前記系統抵抗計算手段の計算結果を表示する表示手段とを有することを特徴とするファン運転支援装置である。
【０００８】
このようなファン運転支援装置を用いることにより、現場でファンの回転数が変化する場合でも、その周波数に応じた風量特性を容易に確認することができ、ファンの回転数やファンに接続された系統の風路抵抗を変化させたときの風量と風圧の変化を予測しながら調整を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のファン運転支援装置およびファン運転支援システムによれば、ファンの回転数に応じた風量特性とファンに接続された系統の風路抵抗特性を画面で確認しながら作業を行うことが可能であるため、ファンの回転数や風路抵抗の調整作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
図１から図２は、本実施の形態の説明図である。
【００１１】
図１は、本実施の形態のファン運転支援装置１の構成図である。
【００１２】
図２はこのファン運転支援装置１に用いるプログラムの流れを示している。
【００１３】
ファン特性記憶手段２にはこのファン運転支援装置１を用いて施工または保守を行う設備に使用するファンの定格回転数の時の風量特性すなわちファンに風量と風圧の関係が記憶されている。
【００１４】
定格回転数とは、ファンのメーカが風量特性データを示すために決めたファンの定格回転数でも良いし、ユーザーがファンの特性を計測するときに便宜的に決めたファンの回転数であってもよく、特定のファンの回転数の対するファンの風量特性の情報が取り出すことが出来ればよい。
【００１５】
ファン回転数入力手段３はキーボードから特性を調べたいファンの回転数を入力または、ファンの回転数を計測する計測装置からの出力を入力して回転数調整時風量特性計算手段４に送る。
【００１６】
ファンの回転数を計測する計測手段は直接ファンの回転数を計測しても良いし、ファンの回転数を制御するための電源の周波数を計測してその値からファンの回転数を推測するものであってもよい。
【００１７】
回転数調整時風量特性計算手段４はファン特性記憶手段２から送られてきた風量特性とファン回転数入力手段３から送られてきた回転数を元にして、ファンの風量特性を計算する（図２  回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１）。
【００１８】
そして、求まった、ファンの風量特性は画像データ生成手段５に送られる（図１）。
【００１９】
次に、系統抵抗計算手段６はファンに接続された系統の風路抵抗を求める（図２  系統抵抗計算ステップＳ２０２）。
【００２０】
例えば、系統中のダンパの開度などから計算式で求めるなどして、系統の風路抵抗すなわち風量に対する系統の入口の風圧を求める。
【００２１】
そして、求まった風路抵抗は画像データ生成手段５に送られる（図１）。
【００２２】
画像データ生成手段５は上記のように計算されて、送られてきた、ファンの風量特性と系統の風路抵抗の情報を元にして、それを画面に表示するための情報に変換してビットマップメモリ７に書き込む。
【００２３】
表示手段７ａはビットマップメモリ７の内容に基づいて表示を行う（図２  表示ステップＳ２０３）。
【００２４】
表示手段７ａの表示画面には図３のように横軸が風量で縦軸が風圧のグラフが表示される。
【００２５】
ファンの風量特性は曲線８であらわされ、ファンに接続された系統の風路抵抗は曲線９であらわされる。
【００２６】
従って、ファンの風量と風圧は曲線８と曲線９とが交わった点１０であらわされることとなる。
【００２７】
ここで、ファンが系統に送る空気の風量を増やしたいときは、系統内のダンパの開度を大きくするなどして風路抵抗を小さくした場合の風路抵抗を計算して曲線１１を表示させる。
【００２８】
曲線１１と曲線８とが交わった点１２が風路抵抗を小さくした場合の風量と風圧をあらわすこととなる。
【００２９】
一方、風量を減らしたい場合は、風路抵抗を大きくする操作をした場合の風路抵抗を計算し曲線１３を表示する。
【００３０】
この場合は、曲線１３と曲線８とが交わった点１４が風量と風圧をあらわすこととなる。
【００３１】
交点１４では点１０の場合よりも風圧が下がっていることが容易に確認できる。
【００３２】
従って、風圧を上げたい場合は、風路抵抗を大きくする操作は試す必要がないことがわかり、無駄な調整作業を省くことができる。
【００３３】
次に、ファンの回転数を変化させる場合について説明する。
【００３４】
点１０の状態で運転している場合に、風圧と風量の両方を小さくしたい場合は、ファンの回転数を少なくした場合について表示させる。
【００３５】
すなわち、ファン回転数入力手段３に現在の回転数よりも少ない回転数を入力すると、その回転数が回転数調整時風量特性計算手段４で回転数調整時風量特性を再計算し、画像データ生成手段５がビットマップメモリ７の内容を書き換え、表示手段７ａが表示する回転数調整時風量特性が曲線１５であらわされる。
【００３６】
従って、曲線１５と曲線９とが交わった点１６はファンの回転数を下げたときの風量と風圧をあらわしている。
【００３７】
以上のように、画面で任意の回転数におけるファンの風量特性と系統抵抗特性を確認しながらファンの回転数と系統の風路抵抗を調整するために、調整後の風量と風圧の変化が予測できるため、無駄な作業が少なくなり、施工と保守の作業の効率が上がる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態のファン運転支援装置１を用いてファンを含む設備を調整することにより、ファンの風量特性とファンに接続された系統の風路抵抗をファン運転支援装置１に表示された画面を見ながら調整作業を行うため、現在のファンの状態が風量特性のいずれの位置にあるか認識して、調整した結果を予測しながら調整作業を行うことが可能となる。
【００３９】
従って、現場でファンの風量特性図を作図したりする作業が必要なく、また、誤った方向に調整作業を行うことによる無駄も無くなるため、作業性が向上する。
【００４０】
次に、図４を用いて、ファン特性記憶手段２について説明をする。
【００４１】
ファン特性記憶手段２は、機種識別記号テーブル１７を有し、その機種識別記号テーブル１７にはファンの機種を識別するための識別記号（品番など機種を特定する情報）とその機種の特性すなわちファン特性データ１８が記載されている記憶装置内のアドレスが関連付けて記憶されている。
【００４２】
ファン特性データ１８の中身は、複数個の風量Ｑと風圧Ｐの組からなる。
【００４３】
ファン特性記憶手段２にファンの識別記号が入力されると、その識別記号をキーにして機種識別記号テーブル１７を検索する。
【００４４】
ファンの識別記号の入力はファンの品番をキーボードから入力する方法でも良いし、ファンやファンを有する設備に、ファンの識別記号が記録された無線で読み出し可能なメモリが取り付けられていて、そのメモリから無線で目的のファンの識別記号を入力する方法でも良い。
【００４５】
機種識別記号テーブル１７内で、該当する識別記号が見つかるとその識別記号に関連付けられたアドレスを読み、ファン特性データ１８を読み出す。
【００４６】
読み出したデータは回転数調整時風量特性計算手段４へ送られる。
【００４７】
なお、上記の実施の形態では、回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１の後に系統抵抗計算ステップＳ２０２を実行していたが、この順番でなくても良い。
【００４８】
すなわち、表示ステップＳ２０３の実行までにファンの回転数の情報とファン特性データの情報の両方が揃えばよいため、回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１と系統抵抗計算ステップＳ２０２は表示ステップＳ２０３を実行する前に実行されればよい。
【００４９】
系統抵抗計算ステップＳ２０２、回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１、表示ステップＳ２０３の順番に実行するようにプログラムされていても良いし、回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１、系統抵抗計算ステップＳ２０２がそのときの状況に応じて順次または平行して実行され、回転数調整時風量特性計算ステップＳ２０１と系統抵抗計算ステップＳ２０２の終了を確認してから表示ステップＳ２０３が実行されるようにしても良い。
【００５０】
なお、上記の実施の形態のファン運転支援装置１は図２のフローチャートの動作を機械語で記録した実行形式プログラムを、汎用コンピュータで実行させることによって実現してもよい。
【００５１】
なお、上記のファン運転支援装置１は、運転状況（風量、風圧、ファンの回転数、系統の風路抵抗など）を記録して、記録結果（例えば、最大値と最小値）を表示するようにしてもよい。
【００５２】
このようにすることにより、無人運転時にも所定の範囲内の風量と風圧でファンが運転されているか否かを確認することができ、不具合がある場合には、その情報を元にして再調整を行うことが可能となる。
【００５３】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、ファン特性記憶手段２がファンの特性を記憶する方法が第１の実施の形態と異なるものについて説明する。
【００５４】
図５を用いて、第２の実施の形態のファン特性記憶手段２を説明する。
【００５５】
機種識別記号テーブル１７は実施の形態１と同じものである。
【００５６】
ファンの回転数が定格の回転数であるときの流量特性であるファン特性データ１９として、流量Ｑから風圧Ｐを求めるために必要となる情報が記録されている。
【００５７】
図５では、近似式として、
Ｐ＝Ｋ１１＋Ｋ１２×Ｑ＋Ｋ１３×Ｑ２    （０≦Ｑ＜Ｌ）
Ｐ＝Ｋ２１＋Ｋ２２×Ｑ＋Ｋ２３×Ｑ２    （Ｌ≦Ｑ）
を用いた場合の例を示している。
【００５８】
ファン特性データはファン特性演算手段２０に送られた後に、
このファン特性演算手段２０に流量Ｑが入力されると、上記の計算式に従って風圧が計算され、計算結果Ｐが出力され、それがそのままファン特性記憶手段２の出力となり回転数調整時風量特性計算手段４に伝わる。
【００５９】
このようにすることにより、ファン特性のデータ量を減らすことが可能となる。
【００６０】
次に、Ｌ、Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ１３、Ｋ２１、Ｋ２２、Ｋ２３の求め方を説明する。
【００６１】
ファンの風圧Ｐは流量Ｑの関数であるが、図６に示すようにこの関数を近似するためには、３次式以上の近似式でなければ誤差が大きくなり、実用上問題がある。
【００６２】
しかし、実測データから最小２乗法で３次式以上の近似式を求めようとすると、計算量が多くなるという問題がある。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、下記のようにして近似式の次元を少なくした。
【００６４】
すなわち、風圧Ｐが極小となる流量Ｑ１と風圧Ｐが極大となる流量Ｑ２の平均値Ｌを境にして関数Ｐ（Ｑ）を分けるとそれぞれの関数は、図６の破線２１の右側と左側の曲線となり、いずれも、放物線に近くなることを発見した。
【００６５】
そこで、Ｑ≦Ｌの部分とＬ＜Ｑの部分に分け、それぞれ別の、２次式で近似を行う。
【００６６】
すなわち、近似式を
Ｐ＝Ｋ１１＋Ｋ１２×Ｑ＋Ｋ１３×Ｑ２    （０≦Ｑ＜Ｌ）
Ｐ＝Ｋ２１＋Ｋ２２×Ｑ＋Ｋ２３×Ｑ２    （Ｌ≦Ｑ）
として、この式から求まる風圧Ｐと実測等で予めわかっている値との差の２乗の総和が最も少なくなるように定数Ｋ１１〜Ｋ２３を決める。
【００６７】
このように２次式で近似しても実際の風圧に近い値が求まるため、上記のような２次式でも実用上問題なく利用可能である。
【００６８】
以上のように、ファンの特性を多項式で近似して記憶させたことにより、ファン特性を記憶させるために記憶領域が少なくなり、かつ、任意の流量Ｑに対する風圧Ｐを求めることが容易となった。
【００６９】
さらに、流量が一定に流量Ｌ以上の時と、そうでないときにわけて、それぞれ別の２次式を用いることにより、近似式のパラメータを求める計算時間が短くなり、また、近似式から風圧Ｐを求める時間も短くなった。
【００７０】
なお、ファン特性記憶手段２に記憶させるパラメータは２次式を特定できるパラメータであればよく、係数を直接または間接に求めることができるパラメータであればよい。
【００７１】
なお、近似式を切り替える境目の流量をＬ＝（Ｑ１＋Ｑ２）÷２としたが、これに限る必要はなく、Ｑ１からＱ２の間で適切に決めればよい。
【００７２】
（第３の実施の形態）ファン効率も表示するようにした。
【００７３】
第３の実施の形態では、ファンのエネルギー効率も表示手段に表示する場合について説明する。
【００７４】
図７は、第３の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムの流れを示したものである。
【００７５】
第１と第２の実施の形態と異なる部分は、表示ステップＳ２０３の前にファン効率計算ステップＳ７０１がある点である。
【００７６】
ファン効率計算ステップＳ７０１では、定格流量に対するファン効率を求める計算式に基づいて、計算を行う。
【００７７】
この計算式は、ファン特性記憶手段２に記憶させておく。
【００７８】
回転数調整時風量特性計算手段４はファンの回転数に対応する風量特性を計算した後にファン特性記憶手段２から送られた定格回転数時のファン効率の特性情報とファンの回転数に関する情報に基づいてファンの回転数に応じたファン効率を計算する。
【００７９】
回転数調整時風量特性計算手段４の計算結果は画像データ生成手段５に送られ、ビットマップメモリ７の記憶内容に反映される。
【００８０】
そして、ビットマップメモリ７の内容に基づいて、表示手段は、図８のファンの風量特性をあらわす曲線８と系統の風路抵抗特性をあらわす曲線９とともにファン効率をあらわす曲線２２が表示される。
【００８１】
調整を行う作業者は、この画面を見ながら、調整可能な範囲（求められる性能が維持できる範囲）内で最も効率が良くなるように調整を行うことが可能となる。
【００８２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、ファンの消費電力も表示手段に表示する場合について説明する。
【００８３】
図９は、第３の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムの流れを示したものである。
【００８４】
第１から第３の実施の形態と異なる部分は、表示ステップＳ２０３の前に電力計算ステップＳ９０１がある点である。
【００８５】
電力計算ステップＳ９０１では、定格流量に対するファンの消費電力を求める計算式に基づいて、計算を行う。
【００８６】
この計算式は、ファン特性記憶手段２に記憶させておく。
【００８７】
回転数調整時風量特性計算手段４はファンの回転数に対応する風量特性を計算した後にファン特性記憶手段２から送られた定格回転数時のファンの消費電力の特性情報とファンの回転数に関する情報に基づいてファンの回転数に応じたファンの消費電力を計算する。
【００８８】
回転数調整時風量特性計算手段４の計算結果は画像データ生成手段５に送られ、ビットマップメモリ７の記憶内容に反映される。
【００８９】
そして、ビットマップメモリ７の内容に基づいて、表示手段は、図１０のファンの風量特性をあらわす曲線８と系統の風路抵抗特性をあらわす曲線９とともにファンの消費電力をあらわす曲線２３が表示される。
【００９０】
調整を行う作業者は、この画面を見ながら、調整可能な範囲（求められる性能が維持できる範囲）内で消費電力を勘案しながら調整を行うことが可能となる。
【００９１】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態では、運転に適さない領域も表示手段に表示する場合について説明する。
【００９２】
図１１は、第５の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムの流れを示したものである。
【００９３】
第１と第２の実施の形態と異なる部分は、表示ステップＳ２０３の前に運転不能領域計算ステップＳ１１０１がある点である。
【００９４】
運転不能領域計算ステップＳ１１０１では、定格流量に対する運転不能領域を求める計算式に基づいて、計算を行う。
【００９５】
この計算式は、ファン特性記憶手段２に記憶させておく。
【００９６】
回転数調整時風量特性計算手段４はファンの回転数に対応する風量特性を計算した後にファン特性記憶手段２から送られた定格回転数時のファン効率の特性情報とファンの回転数に関する情報に基づいてファンの回転数に応じたファン効率を計算する。
【００９７】
回転数調整時風量特性計算手段４の計算結果は画像データ生成手段５に送られ、ビットマップメモリ７の記憶内容に反映される。
【００９８】
ビットマップメモリ７の内容に基づいて、表示手段は、図１２に示す内容を表示する。
【００９９】
図１２のファンの風量特性をあらわす曲線８と系統の風路抵抗特性をあらわす曲線９とともに運転不能領域をあらわす斜線２４が表示される。
【０１００】
このようにすれば、調整を行う作業者は、この画面を見ながら、運転不能領域をあらわす斜線２４内に曲線８と曲線９とが交わった点１０が入らないように調整を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明のファン運転支援装置およびファン運転支援システムは、ファンを含む設備の施工と保守の作業を容易にするため、ファンを含む設備の施工と保守の分野に有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施の形態のファン運転支援装置１の構成を示す図
【図２】同実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムのフローチャート
【図３】同実施の形態のファン運転支援装置１の画面の正面図
【図４】同実施の形態のファン運転支援装置１に用いるファン特性記憶手段２の構成を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるファン特性記憶手段２の構成を示す図
【図６】本発明の第２の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるファン特性記憶手段２の説明図
【図７】本発明の第３の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムのフローチャート
【図８】本発明の第３の実施の形態のファン運転支援装置１の画面の正面図
【図９】本発明の第４の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムのフローチャート
【図１０】本発明の第４の実施の形態のファン運転支援装置１の画面の正面図
【図１１】本発明の第５の実施の形態のファン運転支援装置１に用いるプログラムのフローチャート
【図１２】本発明の第５の実施の形態のファン運転支援装置１の画面の正面図
【符号の説明】
【０１０３】
１    ファン運転支援装置
２    ファン特性記憶手段
３    ファン回転数入力手段
４    回転数調整時風量特性計算手段
５    画像データ生成手段
６    系統抵抗計算手段
７    ビットマップメモリ
７ａ    表示手段
８，９，１１，１３，１５，２２，２３    曲線
１０，１２，１４，１６    点
１７    機種識別記号テーブル
１８，１９    ファン特性データ
２０    ファン特性演算手段
２４    斜線
Ｓ２０１    回転数調整時風量特性計算ステップ
Ｓ２０２    系統抵抗計算ステップ
Ｓ２０３    表示ステップ
Ｓ７０１    ファン効率計算ステップ
Ｓ９０１    電力計算ステップ
Ｓ１１０１    運転不能領域計算ステップ
【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】
2009174408.tif 000009
【図８】
2009174408.tif 000010
【図９】
2009174408.tif 000011
【図１０】
2009174408.tif 000012
【図１１】
2009174408.tif 000013
【図１２】
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