(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器内の水を、設定温度の湯が開栓後所定時間内に出湯されるように予め加熱しておく給湯器において、
前記給湯用バーナへの給排気を行うための燃焼ファンと、
前記燃焼ファンを点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで徐々に立ち上げる低速立上げ制御手段と、
前記燃焼ファンを点火に必要な目標回転速度まで急速に立ち上げる急速立上げ手段と、
前記給湯用バーナを点火するとき、前記低速立上げ制御手段と前記急速立上げ手段のいずれによって前記燃焼ファンの立上げを行なうかを選択する切替手段と、
を具備することを特徴とする給湯器。
【請求項２】
給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器内の水を、設定温度の湯が開栓後所定時間内に出湯されるように予め加熱しておく給湯器において、
前記給湯用バーナへの給排気を行うための燃焼ファンと、
前記燃焼ファンを点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで除々に立ち上げる立上げ制御手段と、
前記熱交換器内の水を開栓前に予め加熱して保温するために前記給湯用バーナを点火すべき時刻を取得する点火時刻取得手段と、
前記点火時刻取得手段で取得した点火時刻に前記燃焼ファンの回転速度が前記目標回転速度に達するように、前記点火時刻から立ち上げに必要な時間だけ遡った時点から前記立上げ制御手段に燃焼ファンの立ち上げ動作を開始させる起動手段と、
を具備することを特徴とする給湯器。
【請求項３】
前記給湯用バーナは、開栓されない状態で前記熱交換器内の水を加熱する際、短時間の燃焼を間欠的に繰り返し行うことを特徴とする請求項１または２記載の給湯器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給湯用バーナからの熱を給水に伝える熱交換器内の水を、設定温度の湯が開栓後所定時間内に出湯されるように予め加熱しておく給湯器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の給湯器は、熱交換器への通水の有無をフローセンサで検出し、該フローセンサによって開栓を検知したとき、点火に必要な回転速度まで燃焼ファンを急速に立上げた後給湯用バーナを点火し、給水を加熱するようになっている。
【０００３】
このように開栓と同時に加熱を開始するものでは、開栓してから点火するまでに、ファンの立ち上げに時間がかかるので、開栓後しばらくは水またはぬるま湯が出てきて不快であるばかりでなく、設定温度になるまで水を捨てたりするなど不経済であった。そこで開栓後、設定温度の湯がより短時間のうちに出湯されるように改良を施した給湯器が種々提案されている。
【０００４】
特開平７−１６７４９３号公報には、給湯器の燃焼停止後、再度出湯するとき、設定温度の湯をできるだけ短時間のうちに出湯することを可能にした給湯器が開示されている。この給湯器では、給湯用バーナの燃焼停止後における熱交換器内部の湯温を温度センサで検出し、設定温度からの温度低下を監視している。そして、保温すべき温度の許容範囲下限まで温度が低下したとき、フローセンサが通水の有無を検出していないのに、あたかも検出したかのように燃焼ファンを急速に目標回転数まで立上げた後、開栓されない状態のまま給湯用バーナを点火し、熱交換器内の湯温を設定温度近傍の許容範囲内に維持するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
保温等のために開栓されない状態で行われる給湯用バーナの点火は、ユーザの操作と関係なく行われるので、ユーザにそのような動作が行われていることを意識させないことが望ましい。しかしながら、従来の給湯器では、保温等のために行われる点火の度に、燃焼ファンを急速に目標回転速度まで立ち上げているので、その際の騒音が大きく、操作と無関係に発生する騒音が耳ざわりで不快感を与えるという問題があった。
【０００６】
また、何らの操作を行わないときに発生するこのような騒音が、給湯器の動作が異常であるかの誤解や不安を抱かせてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、開栓されない状態で点火する際に燃焼ファンから発生する騒音を低く抑えることのできる給湯器を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］給湯用バーナ（１２）からの熱を給水に伝える熱交換器（１４）内の水を、設定温度の湯が開栓後所定時間内に出湯されるように予め加熱しておく給湯器（１０）において、
前記給湯用バーナ（１２）への給排気を行うための燃焼ファン（２６）と、
前記燃焼ファン（２６）を点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで徐々に立ち上げる低速立上げ制御手段（５２ｂ）と、
前記燃焼ファン（２６）を点火に必要な目標回転速度まで急速に立ち上げる急速立上げ手段（５２ａ）と、
前記給湯用バーナ（１２）を点火するとき、前記低速立上げ制御手段（５２ｂ）と前記急速立上げ手段（５２ａ）のいずれによって前記燃焼ファン（２６）の立上げを行なうかを選択する切替手段（５２ｃ）と、
を具備することを特徴とする給湯器（１０）。
【００１１】
［２］給湯用バーナ（１２）からの熱を給水に伝える熱交換器（１４）内の水を、設定温度の湯が開栓後所定時間内に出湯されるように予め加熱しておく給湯器（１０）において、
前記給湯用バーナ（１２）への給排気を行うための燃焼ファン（２６）と、
前記燃焼ファン（２６）を点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで除々に立ち上げる立上げ制御手段（５２）と、
前記熱交換器（１４）内の水を開栓前に予め加熱して保温するために前記給湯用バーナ（１２）を点火すべき時刻を取得する点火時刻取得手段（５４）と、
前記点火時刻取得手段（５４）で取得した点火時刻に前記燃焼ファン（２６）の回転速度が前記目標回転速度に達するように、前記点火時刻から立ち上げに必要な時間だけ遡った時点から前記立上げ制御手段（５２）に燃焼ファン（２６）の立ち上げ動作を開始させる起動手段（５６）と、
を具備することを特徴とする給湯器（１０）。
【００１２】
［３］前記給湯用バーナ（１２）は、開栓されない状態で前記熱交換器（１４）内の水を加熱する際、短時間の燃焼を間欠的に繰り返し行うことを特徴とする［１］または［２］記載の給湯器（１０）。
【００１３】
前記本発明は次のように作用する。
開栓されない状態で給湯用バーナ（１２）を点火するとき、燃焼ファン（２６）を点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで徐々に立ち上げる。急激に燃焼ファン（２６）を立ち上げると、過渡状態において、回転速度が一旦、目標回転速度を越えた後、目標回転速度で安定するようになる。燃焼ファン（２６）の騒音レベルはほぼその回転速度に比例して大きくなるので、立上げの過渡状態で必要以上の回転数になると、その際の騒音レベルが大きくなり「ヒューン」というような騒音をたててしまう。
【００１４】
また、開栓されたことにより点火するときは、出湯の行われた状態下での点火であり、短時間で燃焼ファン（２６）を立ち上げなければならない。しかしながら、開栓されない状態下では、緊急に点火する必要がない。
【００１５】
そこで、開栓されない状態下で点火する際は、燃焼ファン（２６）の回転速度が目標回転速度を超過しないように除々に立ち上げることにより騒音レベルが低下し、ユーザにほとんど気づかれることなく点火に必要な回転速度まで燃焼ファン（２６）を立ち上げることができる。
【００１６】
また、低速立上げ手段（５２ｂ）と急速立上げ手段（５２ａ）の双方を切替手段（５２ｃ）によって択一的に切り替える。たとえば、開栓された際の点火を急速立上げ手段（５２ａ）によって行い、開栓されない状態での点火を低速立上げ手段によって行なう。
【００１７】
さらに、点火時刻取得手段（５４）により、熱交換器（１４）内の水を開栓前に予め加熱して保温するために給湯用バーナ（１２）を点火するべき時刻を取得し、取得した点火時刻に燃焼ファン（２６）の回転速度が目標回転速度に達するように、点火時刻から立ち上げに必要な時間だけ遡った時点から燃焼ファン（２６）の立ち上げ動作を開始させるようにしても良い。
【００１８】
これにより、燃焼ファン（２６）を除々に立ち上げても、点火すべき時刻には必要な回転速度に到達させることができ、点火時点を遅らせてしまうことがない。
【００１９】
たとえば、熱交換器（１４）内部の湯温が、保温すべき許容温度範囲の下限に達したときに点火するものでは、保温温度の下降する割合と燃焼ファン（２６）の立上げに必要な時間とから、燃焼ファン（２６）の立上げを開始すべき湯の温度を求めておき、該温度まで低下したときに、燃焼ファン（２６）の立上げを開始する。
【００２０】
これより、熱交換器（１４）内部の湯温が許容範囲の下限に達したときには燃焼ファン（２６）が必要な回転速度に達しているので、その時点で即座に給湯用バーナ（１２）を点火することが可能になる。
【００２１】
特に、給湯用バーナ（１２）を短時間燃焼させることを間欠的に繰り返し行うことで、熱交換器（１４）内部の湯温を保持する場合には、頻繁に点火が行われるので、燃焼ファン（２６）の騒音レベルを下げることが効果的である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の一実施の形態を説明する。
各図は本発明の一実施の形態を示している。
図１に示すように、給湯器１０は、給湯用バーナ１２と該給湯用バーナ１２からの熱を給水に伝える給湯用の熱交換器１４とを備えている。給湯用バーナ１２は、図の左から第１燃焼面１６ａ、第２燃焼面１６ｂおよび第３燃焼面１６ｃの３つの燃焼面を備えている。
【００２３】
給湯器１０の給湯用バーナ１２には給湯用のガス配管１８が接続され、ガス配管１８にはガス開閉弁２０が介装されるとともに、ガス検出センサ２２が設けられている。第１から第３の燃焼面１６ａ、１６ｂ、１６ｃには、それぞれガス配管１８から供給されるガスの量を調整する第１から第３のガス量制御弁２４ａ〜２４ｃが設けられており、各燃焼面を燃焼させるか否かおよび燃焼量を個別に制御できるようになっている。給湯用バーナ１２への点火は、中央に配置された第２燃焼面１６ｂで行われ、中央の燃焼面１６ｂの近傍に点火装置２５が設けられている。
【００２４】
熱交換器１４の出口側には、給湯用バーナ１２によって直接加熱されない箇所に、熱交温度センサ１５が設けられている。ここでは、熱交温度センサ１５としてサーミスタを用いている。このほか熱電対などを温度センサとして用いることができる。
【００２５】
給湯用バーナ１２の下方には、給湯用バーナ１２への給排気を行う燃焼ファン２６が設けられている。燃焼ファン２６には、その回転速度を検出する回転速度センサ２６ａが取り付けられている。
【００２６】
熱交換器１４の入口側には、給水管２８が接続され、給水管２８には、給水流量を検出するフローセンサ３０と給水温度を検出するサーミスタを用いた給水温度センサ３２と、電磁式の給水弁３４とが設けられている。また、熱交換器１４の出口側には給湯管３６が接続されている。
【００２７】
熱交換器１４と並列に、熱交換器１４を迂回して給水管２８と給湯管３６を直接結ぶバイパス経路３８が設けられている。バイパス経路３８の途中には、熱交換器１４に流す給水量とバイパス経路３８を通じて迂回させる給水量の比率を調整するための混合弁４０が設けられている。なお、バイパス経路３８は、仕様によっては設けられない場合もある。
【００２８】
給湯管３６は、各所の使用位置に延ばされており、その末端には図示しない水栓が設けられている。水栓は必要に応じて複数設けられるのが普通である。また給湯管３６とバイパス経路３８の合流点より下流側の給湯管３６の途中には、出湯を規制するための電磁開閉弁である水量制御弁４２が、さらにその下流には、出湯される湯温を検出する出湯温度センサ４４が設けられている。
【００２９】
給湯器１０は、その動作を制御する回路部分としての制御部５０と、設定温度を定める等各種の操作を受け付けるための操作部６０と、動作状態や設定内容を表示するための表示部６２を備えている。操作部６０および表示部６２は、台所などに設置されるメインリモコンや浴室に設置される風呂リモコンである。
【００３０】
給湯器１０は、水栓が開栓されない状態で、熱交換器１４内部の水を予め一定温度に暖めて保温しておく待機モードを備えている。待機モードが設定されているときは、開栓後、短時間のうちに設定温度の湯を出湯することができるようになっている。待機モードを設定するか否かは操作部６０に配設された図示しないスイッチによって選択する。また、待機モードへの移行時刻をタイマー設定によって予約することが可能になっている。
【００３１】
制御部５０は、開栓されない状態で、給湯用バーナ１２を点火する際に燃焼ファン２６を除々に立ち上げる立上げ制御部５２と、給湯用バーナ１２を点火すべき時刻を取得し、燃焼ファン２６の立ち上げを開始すべき時刻を設定する点火時刻取得部５６と、設定された時刻が到来したとき、立上げ制御部５２に燃焼ファン２６の起動を指示する起動部５４とを備えている。立上げ制御部５２は、図４に示すように、燃焼ファン２６を急速に立ち上げる急速立上げ手段５２ａと、燃焼ファン２６を徐々に立ち上げる低速立上げ手段５２ｂと、これらの切替えを行なう切替手段５２ｃとを備えている。
【００３２】
図２は、図１に示した給湯器１０の有する制御部５０の回路構成を表したものである。制御部５０は、各種制御の中枢的機能を果たすＣＰＵ（中央処理装置）７１を備えている。ＣＰＵ７１には、データバスやアドレスバスなどバス７２を介して各種の回路装置が接続されている。
【００３３】
このうち、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）７３は、ＣＰＵ７１の実行するプログラムや各種の固定的データを記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）７４は、プログラムを実行する上で、一時的に必要になるデータを記憶するための作業メモリである。
【００３４】
タイマー部７５は、時間を刻む回路部分であり、毎朝７時など、待機モードに移行する時刻を管理するほか、給湯器１０の燃焼制御など各種の制御に必要な時間を秒単位で管理する機能を有する。
【００３５】
操作部６０および表示部６２は先に説明した通りである。バス７２には、各種の電気的情報をＣＰＵ７１に取り込むための入力ポート７６と、ＣＰＵ７１からの各種の電気的指令を、各種の電磁開閉弁などの各種の部品に送出するための出力ポート７７が接続されている。
【００３６】
入力ポート７６には、熱交温度センサ１５、給水温度センサ３２、出湯温度センサ４４、フローセンサ３０、ガス検出センサ２２および回転速度センサ２６ａなどが接続されている。出力ポート７７には、第１から第３のガス量制御弁２４ａ〜２４ｃ、燃焼ファン２６、点火装置２５、ガス開閉弁２０などが接続されている。
【００３７】
次に、図１に示した給湯器の動作を説明する。
図３は、燃焼ファンの立上げ過程を表している。図中、縦軸は燃焼ファン２６の回転数を、横軸は時間を示している。図中の点線８１は、燃焼ファン２６を急激に立ち上げた場合における様子を、実線８２および一点破線８３はそれぞれ、目標回転数を超過しないように除々に立ち上げた際の様子を示している。
【００３８】
燃焼ファン２６の回転速度は回転速度センサ２６ａによって検出され、燃焼ファン２６は目標速度で回転するようにフィードバック制御される。しかしながら、急激に燃焼ファンを立ち上げると、フィードバック制御における伝達遅れのため、立上げの過渡状態において目標回転速度を超過してしまう。また、排気を早めるために、意図的にオーバーランさせる場合もある。一方、除々に立ち上げる場合には、フィードバックが適切にかかるので、目標回転速度を超過することなく、次第に目標速度へ近づけることができる。
【００３９】
この結果、回転数超過による騒音発生と、急速に立ち上げることによる空転（空気は流れないのにファンのみ回転してしまう）による騒音発生を防ぎながらファンの回転を立ち上げることができる。
【００４０】
燃焼ファン２６の立上げは、急速立上げ手段５２ａと低速立上げ手段５２ｂのいずれかを択一的に選択して行われる。図４に示すように、燃焼ファン２６を動作させるか否かは、燃焼開始指示９１に従ってスイッチ９２で選択される。また、急速立上げ手段５２ａと低速立上げ手段５２ｂのいずれによって燃焼ファン２６を立ち上げるかは、切替手段５２ｃで制御される選択スイッチ９３で切り替える。
【００４１】
熱交温度センサ（サーミスタ）１５からの温度情報を基にして、熱交換器１４内の水温が保温の下限温度を下回ったか否かを示す湯温低下範囲外情報９４が生成され、該情報９４と、流水スイッチ３０（フローセンサ）からの通水情報を基にして、燃焼開始指示９１が形成される。
【００４２】
切替手段５２ｃには、流水スイッチ３０（フローセンサ）がオンであるか否かの情報と、動作モードが待機モードであるか否かを示す待機モード情報９５と、燃焼を開始するか否かを示す燃焼開始指示９１が入力されている。
【００４３】
図５は、切替手段５２ｃが入力情報を基にして選択する立上げ制御手段を示している。低速立上げ手段５２ｂは、燃焼開始指示９１がオン、かつ待機モード情報９５がオン、かつ流水スイッチ３０がオフのとき選択され、これ以外の場合には、急速立上げ手段５２ａが選択される。
【００４４】
図６は、燃焼ファンを立ち上げる際における給湯器１０の動作の流れを表したものである。この図は、待機モード情報がオン、かつ燃焼開始指示がオンの場合を示している。このとき、急速立上げを行なうかスロー立上げを行なうかは、通水の有無によって切り替えられる。そこで、点火に先だって、フローセンサ３０の出力を基にして通水（開栓）があるか否かを調べる（ステップＳ１０１）。通水がある場合には（ステップＳ１０１；Ｙ）、できるだけ早く点火する必要があるので、燃焼ファン２６を急速に立ち上げる（ステップＳ１０２）。
【００４５】
一方、通水がなく開栓されていない状態のときは、燃焼ファン２６の回転速度を除々に増加させてスロー立上げを開始する（ステップＳ１０３）。立ち上げの期間中は、常にその回転数を監視し、目標回転速度に達すると（ステップＳ１０４；Ｙ）、給湯用バーナ１２を点火する。
【００４６】
また除々に立ち上げている期間中に通水が生じたときは、その時点から燃焼ファン２６を急速に立上げて、点火を行う。
【００４７】
図７は、点火すべき時刻を取得し、その時刻から立上げに必要な時間だけ遡った時点に燃焼ファン２６の立ち上げ動作を開始させる場合における給湯器１０の動作の流れを示している。ここでは、熱交換器１４内部の湯の温度が許容範囲下限まで低下したときに、短時間（２〜３秒）だけ給湯用バーナ１２の中央の燃焼面１６ｂを点火して加熱し、熱交換器１４内部の湯温を維持する場合の動作を示している。このように短時間燃焼させる動作をちょい点火と呼ぶことにする。
【００４８】
熱交温度センサ１５により熱交換器１４の内部の湯温を検出し（ステップＳ２０１）、検出された湯温が燃焼ファン２６の起動を開始すべき温度まで低下しているか否かを判別する（ステップＳ２０２）。起動を開始すべき温度は、次のようにして設定している。
【００４９】
現在の外気温度を基にして、立ち上げの際に燃焼ファン２６から受ける風による放熱量を求め、これによって湯温の低下温度を求める。そして、許容範囲の下限温度にこの低下温度分を加えた温度を起動開始温度として設定する。
【００５０】
このようにして設定した起動開始温度まで湯温が低下したことが検出されると（ステップＳ２０２；Ｙ）、スロー立ち上げを開始する（ステップＳ２０３）。そして、燃焼ファン２６の回転速度が目標回転速度まで達したとき給湯用バーナ１２を点火し（ステップＳ２０４）、短時間だけ燃焼させた後、消火し（ステップＳ２０５）、ちょい点火を行う。このような動作を待機モードが解除されるまで継続する（ステップＳ２０６）。
【００５１】
このように、熱交換器１４内部の湯温を基にして、燃焼ファンを起動すべきタイミングを求めることができるほか、たとえば、朝７時に待機モードに移行することが予約されている場合、燃焼ファン２６の立ち上げに要する時間だけ予約時刻から遡った時刻に燃焼ファン２６を起動させることもできる。
【００５２】
図３の一点破線８３は、点火すべき時刻Ｔ３から立ち上げに必要な時間（Ｔ３−Ｔ１）だけ遡った時刻Ｔ１に立ち上げを開始した際の様子を示している。このように点火すべき時刻を基準にして立ち上げを開始すべき時刻を逆算して求めることにより、除々に立ち上げを行っても、必要な時刻に点火することができる。
【００５３】
このほか、予約された時刻に、熱交換器１４内の湯温が目標温度まで上昇するように、加熱に要する時間を求め、これからさらに燃焼ファン２６の立ち上げに要する時間だけ遡った時刻から燃焼ファン２６の起動を開始させるようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明にかかる給湯器によれば、開栓されない状態で給湯用バーナを点火するとき、燃焼ファンを点火に必要な目標回転速度を行き過ぎないように該回転速度まで徐々に立ち上げたので、燃焼ファンから生じる騒音を低減することができる。
【００５５】
また、低速立上げと急速立上げの双方を切り替えることにより、たとえば、開栓されない状態で点火する際の低騒音化と、開栓された際の緊急性の高い点火を両立させることができる。
【００５６】
さらに点火時刻取得手段により、熱交換器内の水を開栓前に予め加熱して保温するために給湯用バーナを点火するべき時刻を取得し、取得した点火時刻に燃焼ファンの回転速度が目標回転速度に達するように、点火時刻から立ち上げに必要な時間だけ遡った時点から燃焼ファンの立ち上げ動作を開始させている。これにより、燃焼ファンを除々に立ち上げても、点火すべき時刻には必要な回転速度に到達させることができ、点火時点を遅らせてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る給湯器の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る給湯器の制御部における回路構成を示すブロック図である。
【図３】燃焼ファンを立ち上げる際の回転速度の変化を示す説明図である。
【図４】立上げ制御手段および周辺回路部分の構成を示すブロック図である。
【図５】切替手段が入力情報を基にして選択する立上げ制御手段を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に給湯器が燃焼ファンを立ち上げる際に行う動作の流れを示す流れ図である。
【図７】本発明の一実施の形態に給湯器が点火時刻から立ち上げに必要な時間だけ遡った時点から燃焼ファンを立ち上げる際の動作の流れを示す流れ図である。
【符号の説明】
１０…給湯器
１２…給湯用バーナ
１４…熱交換器
１５…熱交温度センサ
１６ａ…第１の燃焼面
１６ｂ…第２の燃焼面
１６ｃ…第３の燃焼面
１８…ガス配管
２０…ガス開閉弁
２２…ガス検出センサ
２４ａ…第１のガス量制御弁
２４ｂ…第２のガス量制御弁
２４ｃ…第３のガス量制御弁
２５…点火装置
２６…燃焼ファン
２６ａ…回転速度センサ
２８…給水管
３０…フローセンサ
３２…給水温度センサ
３４…給水弁
３６…給湯管
３８…バイパス経路
４０…混合弁
４２…水量制御弁
４４…出湯温度センサ
５０…制御部
５２…立上げ制御部
５２ａ…急速立上げ制御手段
５２ｂ…低速立上げ制御手段
５２ｃ…切替手段
５４…起動部
５６…点火時刻取得部
６０…操作部
６２…表示部
７１…ＣＰＵ
７２…バス
７３…ＲＯＭ
７４…ＲＡＭ
７５…タイマー部
７６…入力ポート
７７…出力ポート
９１…燃焼開始指示
９２…スイッチ
９３…選択スイッチ
９４…湯温低下範囲外情報
９５…待機モード情報
【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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