(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根などに取り付けられる太陽電池モジュールにおいて、
受光した光エネルギーを電力に変換する太陽電池と、
前記太陽電池の陽極に電気的に接続され、適度な長さを有する帯状の陽極側端子と、
前記太陽電池の陰極に電気的に接続され、適度な長さを有する帯状の陰極側端子と、
電気絶縁性を有し、前記太陽電池、前記陽極側端子および前記陰極側端子を密閉する耐候性保護部材と、
前記陽極側端子の先端側と導通するように前記耐候性保護部材に取り付けられ、電力回収用の陽極側電力ケーブルと接続可能な陽極側コネクタと、
前記陰極側端子の先端側と導通するように前記耐候性保護部材に取り付けられ、電力回収用の陰極側電力ケーブルと接続可能な陰極側コネクタと、
を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
前記太陽電池はほぼ長方形であり、前記陽極側端子を前記陽極側の辺に沿って配置し、一方、前記陰極側端子を前記陰極側の辺に沿って配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽電池はほぼ長方形であり、前記陽極側端子を前記陽極側の辺の横に配置する一方、前記陰極側端子を前記陰極側の辺の横に配置するとともに、前記陽極側端子および前記陰極側端子を、前記陽極側コネクタおよび前記陰極側コネクタ側に向かうほど互いの間隔が開くように配置する構成としたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
屋根などに取り付けられる太陽電池モジュールの作成方法において、
１組の太陽電池モジュールの縦寸法よりも十分に長い電気絶縁性を有する耐候性保護シートの上に、太陽電池と、適度な長さを有する帯状の陽極側端子および陰極側端子とを１組とする太陽電池モジュール要素を縦方向に複数組並べて載置し、
前記太陽電池モジュール要素毎に、前記太陽電池の陽極に前記陽極側端子を、前記太陽電池の陰極に前記陰極側端子をそれぞれ電気的に接続し、
前記耐候性保護シートと同様の材質およびサイズを有する耐候性保護シートを前記すべての太陽電池モジュール要素の上から覆い、
前記太陽電池、陽極側端子および陰極側端子を密閉するように前記上下の耐候性保護シートを接着し、
前記太陽電池モジュール要素単位で切り離し、
前記切り離した太陽電池モジュール毎に、電力回収用の陽極側電力ケーブルと接続可能な陽極側コネクタおよび陰極側コネクタを、それぞれ前記陽極側端子および前記陰極側端子の先端側と導通するように取り付ける、
ことを特徴とする太陽電池モジュールの作成方法。
【請求項５】
前記太陽電池、前記陽極側端子および陰極側端子を配置する際、前記陽極側端子および陰極側端子を前記陽極側コネクタおよび前記陰極側コネクタ側に向かうほど互いの間隔が開くように配置するとともに、前記太陽電池の反コネクタ側部分を他の太陽電池モジュール要素の陽極側端子および陰極側端子の間に収まるように配置することを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュールの作成方法。
【請求項６】
屋根材に太陽電池モジュールを取り付けて太陽電池アレイを構成するための太陽電池モジュールの取り付け構造において、
太陽電池の陽極および陰極に適度な長さを有する帯状の陽極側端子および陰極側端子をそれぞれ電気的に接続した状態で耐候性保護部材で密閉し、電力回収用の陽極側電力ケーブルと接続可能な陽極側コネクタを前記陽極側端子の先端側と導通するように取り付け、一方、電力回収用の陰極側電力ケーブルと接続可能な陰極側コネクタを前記陰極側端子の先端側と導通するように取り付けた太陽電池モジュールの前記太陽電池の部分を前記屋根材の表面に取り付け、一方、前記陽極側端子および前記陰極側端子を上段に位置する屋根材の裏側の空間に配置し、さらに前記空間に前記陽極側電力ケーブルおよび陰極側ケーブルを配置してそれぞれ前記陽極側コネクタおよび陰極側コネクタと接続する構成とした、
ことを特徴とする太陽電池モジュールの取り付け構造。
【請求項７】
太陽電池を備えた太陽電池付き屋根材において、
太陽電池の陽極および陰極に適度な長さを有する帯状の陽極側端子および陰極側端子をそれぞれ電気的に接続した状態で耐候性保護部材で密閉し、電力回収用の陽極側電力ケーブルと接続可能な陽極側コネクタを前記陽極側端子の先端側と導通するように取り付け、一方、電力回収用の陰極側電力ケーブルと接続可能な陰極側コネクタを前記陰極側端子の先端側と導通するように取り付けた太陽電池モジュールを、表面に取り付けた構成とした、
ことを特徴とする太陽電池付き屋根材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は屋根などに取り付けられる太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの作成方法、太陽電池モジュールの取り付け構造、および太陽電池付き屋根材に関し、特に太陽電池アレイを構成するための太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの作成方法、太陽電池モジュールの取り付け構造、および太陽電池付き屋根材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽光から電力を得るための太陽電池モジュールとしては、太陽電池をガラスに貼り付け、電極を取り出す構造のものがあった。
【０００３】
図１１は従来の太陽電池モジュールの構造を示す平面図である。また、図１２は図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。太陽電池モジュール６０は、耐候性保護部材６２によって覆われている。耐候性保護部材６２は、２枚の耐候性保護シート６２ａ，６２ｂからなる。これら耐候性保護シート６２ａ，６２ｂは、例えばＥＶＡ（Ethylene-Vinyl Acetate copolymer）などの熱融着性のプラスチック材であり、両者で太陽電池６１を挟み、熱融着によって密閉することにより、太陽電池６１を保護している。
【０００４】
耐候性保護部材６２で覆われた太陽電池６１は、接着剤、または耐候性保護部材６２の熱融着力を利用してガラス６３に貼り付けられている。ガラス６３は、支持体６４に取り付けられ、さらに支持体６４はネジ６４ａなどを介して、例えば屋根の野地板６５に固定される。
【０００５】
ところで、太陽電池６１を保護する耐候性保護部材６２には、図１１に示すように、太陽電池６１の陽極および陰極から電力を引き出すための端子箱６６，６７が、接着剤などを使用して固定されている。図１２は端子箱６６部分の構成を示している。端子箱６６内には、太陽電池６１の一方の電極とはんだ６６２ａで接続されたリード線６６２の他端側が、孔６６１を介して導入されている。リード線６６２は、端子箱６６内に形成された端子台６６３において、ネジ６６３ａなどを使用してケーブル６８の端子６８ａと電気的および機械的に接続されている。なお、端子箱６７についてもほぼ同じ構成となっている。
【０００６】
このような構造の太陽電池モジュール６０は、通常、野地板６５上に平面的に複数個配置されることにより、いわゆる太陽電池アレイを構成している。このとき、太陽電池６１と接続されたケーブル６８は、支持体６４を貫通して外部に取り出され、同じく他の太陽電池モジュールから取り出されたケーブルと接続された後、野地板６５を貫通して屋内に設置された電力変換器と接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の太陽電池モジュール６０では、端子箱６６を耐候性保護部材６２に接着しているためコスト高になるとともに、接着部分の劣化により、端子箱６６内に水分が侵入して絶縁不良を起こす危険性がある。
【０００８】
また、太陽電池モジュール６０を用いて太陽電池アレイを構成すると、ケーブル６８などが屋根の上を這い回るために美観が悪くなるという問題も生じる。特に、瓦などの屋根材の表面に太陽電池モジュール６０を搭載した場合には、屋根材が邪魔してケーブル６８の配置がより困難となる。
【０００９】
さらに、ケーブル６８の配置がうまくいかずにケーブル６８の一部が太陽電池６１の受光面を塞いだ場合には、太陽電池モジュール６０の出力が低下し、最悪の場合、太陽電池６１に偏った電流が流れて部分発熱による熱損が発生するおそれがある。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、屋根材の表面に搭載した場合でも、低コストで、美観を守り、電力効率の低下を防止できる太陽電池モジュール、太陽電池モジュールの作成方法、太陽電池モジュールの取り付け構造、および太陽電池付き屋根材を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、屋根などに取り付けられる太陽電池モジュールにおいて、受光した光エネルギーを電力に変換する太陽電池と、前記太陽電池の陽極に電気的に接続され、適度な長さを有する帯状の陽極側端子と、前記太陽電池の陰極に電気的に接続され、適度な長さを有する帯状の陰極側端子と、電気絶縁性を有し、前記太陽電池、前記陽極側端子および前記陰極側端子を密閉する耐候性保護部材と、前記陽極側端子の先端側と導通するように前記耐候性保護部材に取り付けられ、電力回収用の陽極側電力ケーブルと接続可能な陽極側コネクタと、前記陰極側端子の先端側と導通するように前記耐候性保護部材に取り付けられ、電力回収用の陰極側電力ケーブルと接続可能な陰極側コネクタと、を有することを特徴とする太陽電池モジュールが提供される。
【００１２】
このような構成の太陽電池モジュールでは、太陽電池の陽極、陰極にそれぞれ陽極側端子、陰極側端子を電気的に接続した状態で、これらを耐候性保護部材で密閉しているので、端子接続部分が劣化しにくい。また、従来の端子箱のような部材を接着により取り付ける必要がないので、耐候性を高めることができるとともに、コストを低減できる。
【００１３】
さらに、このような太陽電池モジュールを例えば瓦などの屋根材が敷き詰められた屋根に設置する場合には、太陽電池の部分を屋根材の表面に載置し、陽極側端子および陰極側端子を隣接する屋根材の下側に挿入する。陽極側端子および陰極側端子は、帯状で適度な長さを有するので、屋根材の下側に容易に挿入することができる。こうすることにより、電力引き出し用のケーブルの大部分を屋根材の下に配設して、陽極側端子の陽極側コネクタや陰極側端子の陰極側コネクタと接続することができる。よって、美観が保たれるとともに、ケーブルが太陽電池の受光面を遮ることもない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図２は本形態の太陽電池モジュールの外観構成を示す平面図である。また、図３は図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。太陽電池モジュール１０は、主に、ほぼ長方形の薄板状の太陽電池１１と、帯状の陽極側端子１２および陰極側端子１３と、導電性粘着テープ１４，１５，１６，１７と、耐候性保護部材１８と、陽極側コネクタ１９および陰極側コネクタ２０とから構成されている。
【００１５】
陽極側端子１２および陰極側端子１３は、それぞれ太陽電池１１の両側にある陽極１１ａおよび陰極１１ｂと平行に配置されている。これら陽極側端子１２および陰極側端子１３は、図２において太陽電池１１より下方へ、ある程度の長さだけ延びるように形成されている。陽極側端子１２は、導電性粘着テープ１４，１５を介して、太陽電池１１の陽極１１ａと電気的に接続されている。同様に、陰極側端子１３も、導電性粘着テープ１６，１７を介して、太陽電池１１の陰極１１ｂと電気的に接続されている。ここで、各端子とも２つの導電性粘着テープで接続されているのは、十分な電流容量を得るためである。なお、導電性粘着テープに代えて金属線や金属板を用い、はんだ付けにより接続するようにしてもよい。
【００１６】
導電性粘着テープ１４，１５，１６，１７を含めて、太陽電池１１、陽極側端子１２および陰極側端子１３の周囲は、耐候性保護部材１８で覆われ、密閉されている。耐候性保護部材１８は、図３に示すように、２枚の耐候性保護シート１８１，１８２からなる。これら耐候性保護シート１８１，１８２は、例えばＥＶＡなどの熱融着性のプラスチック材であり、両者で太陽電池１１や陽極側端子１２および陰極側端子１３を挟み、熱融着によって太陽電池１１などを密閉している。なお、耐候性保護部材１８を熱融着するまでの具体的な組立手順については、後述する。
【００１７】
陽極側端子１２および陰極側端子１３には、図２に示すように、それぞれ陽極側コネクタ１９、陰極側コネクタ２０が取り付けられている。
図４は陽極側コネクタ１９の具体的な取り付け構造を示す図であり、（Ａ）は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図、（Ｂ）は図２の矢印Ｘ３方向から見た図である。陽極側コネクタ１９は、主に、ベース部材１９１、上側部材１９２、およびピン１９３から構成されている。ピン１９３は、ベース部材１９１に一体に取り付けられており、そのケーブル側端部１９３ａは円筒状の連結部１９ａの内側部分に、一方、端子側端部１９３ｂは、ベース部材１９１と上側部材１９２との間に形成される空間１９０側にそれぞれ突き出るように取り付けられている。また、ピン１９３のケーブル側端部１９３ａの先端には、絶縁部材１９３ｃが取り付けられており、これにより、人の指などが挿入されたときの感電を防止している。
【００１８】
空間１９０には、陽極側端子１２の端部が、耐候性保護部材１８により被覆された状態で挿入されている。ベース部材１９１には２本のガイドピン１９１ａ，１９１ｂが形成されており、それぞれ耐候性保護部材１８の縁端部付近（陽極側端子１２から外れた部分）に貫通している。
【００１９】
陽極側端子１２の空間１９０内に挿入されている部分において、上側の耐候性保護シート１８１の一部には、孔１８１ａが形成され、陽極側端子１２の一部が剥き出されている。この剥き出された部分には、リード線１９４の一端がはんだ付けされている。リード線１９４の他端は、ピン１９３の端子側端部１９３ｂにはんだ付けされている。
【００２０】
このような配線処理がなされた状態で、上側部材１９２を接着剤などによりベース部材１９１に対して固定することにより、陽極側コネクタ１９が取り付けられている。
【００２１】
なお、陰極側コネクタ２０についても、陽極側コネクタ１９とほぼ同じ構造なので、ここでは説明を省略する。ただし、陽極側コネクタ１９および陰極側コネクタ２０は、色分けされており、一目で極性を区別できるようになっている。
【００２２】
次に、上記構成の太陽電池モジュール１０の具体的な取り付け構造を説明する。
図５は太陽電池モジュール１０を屋根材に取り付けた状態を示す平面図である。また、図６は図５の側面図である。屋根材２１は、いわゆる瓦であり、図６に示すように端部２１１がほぼ直角に曲がるように形成されている。また、屋根材２１には、図５に示すように、屋根の野地板に固定するための複数の釘孔２１ａが形成されている。
【００２３】
太陽電池モジュール１０は、屋根材２１の上側面２１２に接着剤などを使用して貼り付けられている。あるいは耐候性保護部材１８の熱融着性を利用して貼り付けてもよい。このとき、陽極側端子１２および陰極側端子１３は、屋根材２１の端部よりも適度な長さだけ突き出るように位置決めされる。
【００２４】
図１は太陽電池モジュール１０を取り付けた屋根材２１を屋根の野地板に多数設置して太陽電池アレイを構成した状態を示す平面図である。また、図７は図１のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。太陽電池モジュール１０を取り付けた屋根材２１は、通常通りに下の段から順に野地板３０上に積み重ねられ、釘孔２１ａに釘を通して固定されている。このとき、陽極側端子１２の陽極側コネクタ１９と陰極側端子１３の陰極側コネクタ２０は、１つ上の段の屋根材と野地板３０との間の空間Ｓ１内に挿入される。また、陽極側コネクタ１９が接続される陽極ケーブル３１と陰極側コネクタ２０が接続される陰極ケーブル３２も空間Ｓ１に通される。
【００２５】
陽極ケーブル３１および陰極ケーブル３２には、それぞれ屋根材の幅と同じ間隔毎にコネクタ３１１，３２１が設けられている。これらコネクタ３１１，３２１には、それぞれ陽極側コネクタ１９の連結部１９ａ、陰極側コネクタ２０の連結部２０ａを連結することができる。ただし、接続作業は、上の段の屋根材を設置する前に行われる。
【００２６】
陽極ケーブル３１および陰極ケーブル３２は、段毎に１本ずつ配置され、図示されていない屋内の電力変換器に導入されている。なお、陽極ケーブル３１および陰極ケーブル３２をそれぞれ屋外で１本のケーブルにまとめてから屋内に導入するようにしてもよい。
【００２７】
このように、本形態では、太陽電池１１と接続された薄板状の陽極側端子１２および陰極側端子１３を太陽電池１１とともに耐候性保護部材１８で密閉することによって太陽電池モジュール１０を構成したので、端子接続部分が劣化しにくく、耐久性を高めることができる。また、従来の端子箱のような部材を接着により取り付ける必要がないので、コストが低減できる。さらに、耐候性を高めることができるので、劣化による水分の侵入を防げ、絶縁不良を防止することができる。
【００２８】
また、本形態では、上記構成の太陽電池モジュール１０を、屋根材２１の上に貼り付け、上の段の屋根材２１と野地板３０との間の空間Ｓ１に、陽極側端子１２および陰極側端子１３と、陽極ケーブル３１および陰極ケーブル３２を配置して接続するようにしたので、ほとんどのケーブルを屋根材２１の下に隠すことができ、美観をよくすることができる。また、ケーブルが太陽電池１１の受光面を遮ることもないので、電力効率の低下も防げる。
【００２９】
次に、上記構成の太陽電池モジュール１０の作成方法について説明する。
図８は太陽電池モジュール１０の作成方法について説明する図である。太陽電池モジュール１０を作成する場合には、まず、十分に長い耐候性保護シート１８０ａを敷き、その上に複数の太陽電池１１，陽極側端子１２、陰極側端子１３を１組ずつ縦に並べて載置する。このとき、隣り合う組は、向きが逆になるようにする。また、この作業は図示されていない自動搭載装置を用いて行う。
【００３０】
この状態で、導電性粘着テープ１４，１５，１６，１７などを取り付け、その上から耐候性保護シート１８０ｂを被せ、図示されていない真空加熱装置で熱融着する。そして、各モジュールを区切る切取線Ｌ１．Ｌ２，Ｌ３で切り取り、モジュール４０に分離する。さらに、各モジュール４０において、図中のハッチングの付いた部分Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を切り取ることにより、図２で示した形状の太陽電池モジュール１０が完成する。
【００３１】
次に、本発明の太陽電池モジュールの他の形態について説明する。
図９は本発明の他の形態による太陽電池モジュールの外観構成を示す平面図である。なお、本形態の太陽電池モジュール５０は、基本構成は前述の太陽電池モジュール１０と同じなので、同一構成要素については同一符号を付して説明を省略する。本形態の太陽電池モジュール５０は、図に示すように、陽極側端子１２と陰極側端子１３が末端部１２ａ，１３ａ側に行くほど開くように形成されている。具体的には、最も上側の辺５０ａの長さＤ１と下側の辺Ｄ２とがほぼ等しく、また、Ｄ１，Ｄ２よりも末端部１２ａ，１３ａ間の長さＤ３が長くなるように形成されている。
【００３２】
図１０は他の形態の太陽電池モジュールの作成方法について説明する図である。太陽電池モジュール５０を作成する場合には、まず、十分に長い耐候性保護シート５１を敷き、その上に複数の太陽電池１１，陽極側端子１２、陰極側端子１３を１組ずつ縦に並べて載置する。このとき、陽極側端子１２および陰極側端子１３は、図９で示したように末端部１２ａ，１３ａ側が互いに開くように配置する。また、このとき、太陽電池モジュール５０の上側の辺５０ａがすぐ上のモジュールの下側の辺と一致するように、一方、下側の辺５０ｂがすぐ下のモジュールの上側の辺と一致するように、上下の間隔を調整する。なお、この作業は図示されていない自動搭載装置を用いて行う。
【００３３】
この状態で、導電性粘着テープ１４，１５，１６，１７などを取り付け、その上から耐候性保護シート５２を被せ、図示されていない真空加熱装置で熱融着する。そして、各モジュールを区切る線（図中の破線部分）で切り取り、分離する。これにより、図９で示した形状の太陽電池モジュール５０が完成する。
【００３４】
このように、太陽電池モジュール５０の上側の辺５０ａと下側の辺５０ｂの長さを等しくし、陽極側端子１２および陰極側端子１３の末端部１２ａ，１３ａ側が互いに開く形状とすることにより、作成する際には、図１０のように、上下のモジュールを密着させて配置することができる。よって、切り離した後、最終的に残る部分は、左右の領域Ｈ４，Ｈ５のみとなり、非常に少なくできる。したがって、耐候性保護部材を大幅に節約することができ、コストダウンが図れる。また、辺５０ａや辺５０ｂなどのモジュールの境界部分は、１回の切り取り作業で形成できるので、作業効率もよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、太陽電池の陽極、陰極にそれぞれ陽極側端子、陰極側端子を電気的に接続した状態で、これらを耐候性保護部材で密閉するようにしたので、端子接続部分が劣化しにくく、耐久性を高めることができる。また、従来の端子箱のような部材を接着により取り付ける必要がないので、コストが低減できる。また、耐候性を高めることができるので、劣化による水分の侵入を防げ、絶縁不良を防止することができる。
【００３６】
さらに、このような太陽電池モジュールを例えば瓦などの屋根材が敷き詰められた屋根に設置する場合には、太陽電池の部分を屋根材の表面に載置し、陽極側端子および陰極側端子を隣接する屋根材の下側に挿入することができ、このとき陽極側端子および陰極側端子は、帯状で適度な長さを有するので、屋根材の下側に容易に挿入することができる。こうすることにより、電力引き出し用のケーブルの大部分を屋根材の下に配設して、陽極側端子の陽極側コネクタや陰極側端子の陰極側コネクタと接続することができる。よって、美観が保たれるとともに、ケーブルが太陽電池の受光面を遮ることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュールを取り付けた屋根材を屋根の野地板に多数設置して太陽電池アレイを構成した状態を示す平面図である。
【図２】本形態の太陽電池モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図３】図２のＸ１−Ｘ１線に沿う断面図である。
【図４】陽極側コネクタの具体的な取り付け構造を示す図であり、（Ａ）は図２のＸ２−Ｘ２線に沿う断面図、（Ｂ）は図２の矢印Ｘ３方向から見た図である。
【図５】太陽電池モジュールを屋根材に取り付けた状態を示す平面図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】図１のＸ４−Ｘ４線に沿う断面図である。
【図８】太陽電池モジュールの作成方法について説明する図である。
【図９】本発明の他の形態による太陽電池モジュールの外観構成を示す平面図である。
【図１０】他の形態の太陽電池モジュールの作成方法について説明する図である。
【図１１】従来の太陽電池モジュールの構造を示す平面図である。
【図１２】図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１０  太陽電池モジュール
１１  太陽電池
１２  陽極側端子
１３  陰極側端子
１４，１５，１６，１７  導電性粘着テープ
１８  耐候性保護部材
１９  陽極側コネクタ
２０  陰極側コネクタ
【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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