(57)【要約】【課題】必要な平面アンテナの数を削減しつつ、被加熱物の載置位置および大きさに応じた最適な加熱が可能なマイクロ波加熱装置を提供する。【解決手段】マイクロ波加熱装置は、加熱室（１００）と、前記加熱室（１００）内に収容されている被加熱物（１１５）に対してマイクロ波を放射する平面状に配された複数の平面アンテナ（１０１〜１０４）と、複数の平面アンテナ（１０１〜１０４）を傾けてマイクロ波の進路を変更する角度調整部（１１０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室と、
前記加熱室内に収容されている被加熱物に対してマイクロ波を放射する平面状に配された複数の平面アンテナと、
前記複数の平面アンテナを物理的に動かして、各平面アンテナから放射されるマイクロ波の進路を変更する変更部と、を備えることを特徴とするマイクロ波加熱装置。
【請求項２】
前記変更部は、各平面アンテナの角度又は配置位置又はその両方を変更してマイクロ波の進路を変更することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項３】
前記変更部を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記変更部を制御して、前記被加熱物の加熱中に１つ以上の平面アンテナを動かすことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項４】
前記被加熱物における他の部位と所定温度以上低い箇所を特定する第１特定部を備え、
前記制御部は、前記変更部を制御して、前記第１特定部にて特定された箇所にマイクロ波の進路が向くように１つ以上の平面アンテナを動かすことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項５】
前記加熱室内における前記被加熱物が存在する領域を特定する第２特定部を備え、
前記制御部は、前記変更部を制御して、前記第２特定部にて特定された前記被加熱物の存在する領域にマイクロ波の進路が向くように１つ以上の平面アンテナを動かすことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ波加熱装置。
【請求項６】
前記複数の平面アンテナは、前記加熱室の底面、又は底面および側面に配されていることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のマイクロ波加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波加熱装置は、短時間で手軽に加熱調理ができるため、既に広く認知されて普及している。また、近年、マイクロ波を出力する複数の平面アンテナを加熱室の底面側又は天面側に平面状に配設し、平面アンテナから放射されるマイクロ波の出力を平面アンテナ毎に制御することも行われている（例えば特許文献１）。複数の平面アンテナから放射されるマイクロ波の位相を制御して指向性を変化させることで、マイクロ波の分布を調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１８０８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような位相を制御して指向性を変化させる構成は、多くの平面アンテナを必要とする。平面アンテナの数が増加すると、マイクロ波を増幅して出力するための増幅回路の数も増加してコスト高となる。
【０００５】
また、平面アンテナから被加熱物までの距離が１波長以上離れていないと、マイクロ波の分布を効果的に制御することができない。しかしながら、加熱室の底面側に平面アンテナを配設する場合、小型化の観点から距離の確保が難しい。
【０００６】
本発明の一態様は、必要な平面アンテナの数を削減しつつ、被加熱物の載置位置および大きさに応じた最適な加熱が可能なマイクロ波加熱装置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】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るマイクロ波加熱装置は、加熱室と、前記加熱室内に収容されている被加熱物に対してマイクロ波を放射する平面状に配された複数の平面アンテナと、前記複数の平面アンテナを物理的に動かして、各平面アンテナから放射されるマイクロ波の進路を変更する変更部と、を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、必要な平面アンテナの数を削減しつつ、被加熱物の載置位置および大きさに応じた最適な加熱が可能なマイクロ波加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態１のマイクロ波加熱装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】上記マイクロ波加熱装置に備えられる角度調整部による第１〜第４の平面アンテナの角度調整のイメージを示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）共には、上記マイクロ波加熱装置における、被加熱物の載置位置および大きさによって第１〜第４の平面アンテナを傾けるイメージを示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は共に、上記マイクロ波加熱装置における、被加熱物の載置位置および大きさに基づいて、第１〜第４の平面アンテナを傾けるイメージを示す図である。
【図５】実施形態２のマイクロ波加熱装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】実施形態２のマイクロ波加熱装置における、被加熱物に生じている温度ムラを解消するために第１〜第４の平面アンテナを傾けるイメージを示す図である。
【図７】実施形態３のマイクロ波加熱装置における、第１〜第４の平面アンテナが移動するイメージを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。なお、以下の実施形態では、本発明のマイクロ波加熱装置をマイクロ波による加熱機能のみを有する装置に適用した構成を例示するが、オーブン機能等他の機能を併せて搭載した装置に適用することもできる。
【００１１】
図１を参照しながら、本実施形態のマイクロ波加熱装置の全体構成について説明する。図１は、実施形態１のマイクロ波加熱装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のマイクロ波加熱装置は、主に、加熱室１００と、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４と、第１〜第４の半導体増幅回路１０５〜１０８と、発振部１０９と、角度調整部１１０と、それらのマイクロ波加熱装置の各部を制御するための制御部１３０とを備えている。
【００１３】
発振部１０９は、半導体素子を用いた発振回路より構成され、マイクロ波を発振し、マイクロ波の発振周波数を制御部１３０からの指示に基づいて調整する。発振部１０９から出力されたマイクロ波は、第１〜第４の半導体増幅回路１０５〜１０８に分配され増幅される。第１〜第４の半導体増幅回路１０５〜１０８は、マイクロ波を制御部１３０からの指示に基づいて増幅する。第１〜第４の半導体増幅回路１０５〜１０８にて増幅されたマイクロ波は、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４に供給され、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４から加熱室１００内へ放射される。
【００１４】
第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４は、加熱室１００の底面側に平面状に配設されている。第１の平面アンテナ１０１は、平面視で４分割された加熱室１００の前方左側のエリアＡ１に配置され、第２の平面アンテナ１０２は前方右側のエリアＡ２に、第３の平面アンテナ１０３は後方左側のエリアＡ３に、第４の平面アンテナ１０４は後方右側のエリアＡ４に配置されている。第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４からマイクロ波は、各々のマイクロ波放射面１０１ａ〜１０４ａの法線方向ｈ１〜ｈ４に指向性を持って放出される（図２参照）。
【００１５】
なお、本実施形態では、平面アンテナの個数を４つとしたが、５つ以上でもよい。また、加熱室１００の底面側に配設しているが、加熱室１００の側面側や天井側に配設してもよい。また、図示してはいないが、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４からのマイクロ波の出力は個別にオンオフするスイッチが設けられている。
【００１６】
角度調整部１１０は、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４の角度を個々に調整するものである。図２は、角度調整部１１０による第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４の角度調整のイメージを示す図である。
【００１７】
図２に示すように、角度調整部１１０は、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４のマイクロ波放射面１０１ａ〜１０４ａの法線方向ｈ１〜ｈ４が、加熱室１００の底面１１１の法線方向Ｈに対して傾斜するように、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾ける。角度調整部１１０は、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を、各々の中心を軸として、方位３６０°で法線方向ｈ１〜ｈ４が加熱室１００の底面１１１の法線方向Ｈに対して最大角度θ＝４５度まで傾けることができるように設けられている。角度調整部１１０は、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を個別に傾けることができる。なお、図２では、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４の何れも傾いてはいない状態を示している。
【００１８】
制御部１３０は、ＣＰＵ１３１などのプロセッサと、各種のＲＡＭおよび各種のＲＯＭなどを含むメモリ１３２とを含む。メモリ１３２は、各種のプログラムや、データベースなどを記憶する。たとえば、本実施形態においては、メモリ１３２は、周波数・角度/方位条件−照射位置の対応関係データベースを記憶する。
【００１９】
本実施形態においては、制御部１３０は、メモリ１３２の周波数・角度/方位条件−照射位置の対応関係データベースを参照して、発振部１０９にてマイクロ波の発振周波数を調節しながら、角度調整部１１０にて第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４の角度および傾ける方位を調整する。制御部１３０は、このようにすることによって、加熱室１００内のマイクロ波の分布を調整して、被加熱物１１５に対し、その載置位置および大きさに応じた最適加熱を行う。
【００２０】
そして、本実施形態においては、加熱室１００の天井に画像センサ（第２の特定部）１１２が配置されている。画像センサ１１２は、取得した画像データを制御部１３０に受け渡す。制御部（第２の特定部）１３０は、画像センサ１１２からの画像データに基づいて、後述するように、被加熱物１１５の載置位置および平面形状を取得して、被加熱物１１５を加熱する。
【００２１】
次に、食品などの被加熱物１１５の加熱方法について説明する。マイクロ波加熱装置のユーザは、加熱室１００に被加熱物１１５を載置して、加熱調理を開始させるための加熱スタートボタン１４１を押す。加熱スタートボタン１４１が押されると、制御部１３０は、画像センサ１１２にて、加熱室１００内に収容された被加熱物１１５の載置位置（底面上の位置）の情報、および平面形状の情報を取得する。
【００２２】
マイクロ波加熱装置の制御部１３０では、画像センサ１１２で検出した被加熱物１１５の載置位置、および平面形状の情報に基づいて、図３の（ａ）〜（ｄ）に示すように、被加熱物１１５を、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４が配置されているエリアＡ１〜Ａ４に分割して認識する。つまり、第１の平面アンテナ１０１が配置されている前方左側のエリアＡ１、第２の平面アンテナ１０２が配置されている前方右側のエリアＡ２、第３の平面アンテナ１０３が配置されている後方左側のエリアＡ３、第４の平面アンテナ１０４が配置されている後方右側のエリアＡ４に分割して認識する。図３の（ａ）〜（ｄ）は共に、被加熱物１１５の載置位置および大きさによって第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けるイメージを示す図である。
【００２３】
そして、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図３の（ａ）に示すように、加熱室１００の中央に配置され、平面形状より比較的小さい物体であると認識すると、角度調整部１１０を制御して、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を各々の法線方向ｈ１〜ｈ４が加熱室１００の中央に向かって傾斜するように傾ける。これにより、加熱室１００の中央のマイクロ波分布が高まり、被加熱物１１５を迅速かつ均一に加熱（最適に加熱）することができる。図中の矢印は、傾ける方向のイメージを示している。
【００２４】
また、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図３の（ｂ）に示すように、加熱室１００の中央に配置され、平面形状より比較的大きい物体であると認識すると、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けることなく、各々の法線方向ｈ１〜ｈ４を加熱室１００の底面１１１の法線方向Ｈと平行（上向き）のままとする。
【００２５】
また、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図３の（ｃ）に示すように、加熱室１００の前方右寄りに配置され、平面形状より比較的大きい物体であると認識すると、エリアＡ２に配置された第２の平面アンテナ１０２は傾けず、エリアＡ１，Ａ３，Ａ４に配置されている第１、第３、第４の平面アンテナ１０１，１０３，１０４を、エリアＡ２に法線方向ｈ１，ｈ３、ｈ４が向くように傾ける。このとき、被加熱物１１５の載置面積が最も小さいエリアＡ３の第３の平面アンテナ１０３の傾斜角が最も大きくなるように傾けられる。
【００２６】
また、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図３の（ｄ）に示すように、加熱室１００の前方左側から後方右側に斜めに配置され、平面形状よりが細長い比較的大きい物体であると認識すると、載置面積の大きいエリアＡ１およびエリアＡ４に配置された第１の平面アンテナ１０１および第４の平面アンテナ１０４は傾けず、載置面積の小さいエリアＡ２およびエリアＡ３に配置された第２の平面アンテナ１０２および第３の平面アンテナ１０３を傾ける。具体的には、第２の平面アンテナ１０２をエリアＡ１又はエリアＡ４の一方に法線方向ｈ２が向くように傾け、第３の平面アンテナ１０３を、エリアＡ１およびエリアＡ４の他方に法線方向ｈ３が向くように傾ける。
【００２７】
このように、本実施形態においては、被加熱物１１５の載置位置および平面形状より判明する大きさに応じて、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けて、指向性のあるマイクロ波の向かう方向（放射方向）を、マイクロ波の分布を強めるべき空間に向かわせる。これにより、位相を制御してマイクロ波の分布を調整する構成に比べて必要な平面アンテナの数を削減しつつ、被加熱物１１５に対して、被加熱物１１５の載置位置および大きさに応じた最適（均一）な加熱を行うことができる。
【００２８】
〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００２９】
本実施形態のマイクロ波加熱装置は、画像センサ１１２を加熱室１００の側面側にも備え、制御部１３０は、被加熱物１１５の形状を立体的に認識し、背の高い被加熱物１１５に対しては、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４のうちの、設置面積の小さいエリアに配置された平面アンテナを傾けて、被加熱物１１５の上部にもマイクロ波が良く当たるように調整する。この点が、実施形態１のマイクロ波加熱装置と異なる。
【００３０】
本実施形態のマイクロ波加熱装置の制御部１３０では、２つの画像センサ１１２で検出した被加熱物１１５の載置位置、および立体形状の情報に基づいて、被加熱物１１５を第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４が配置されているエリアＡ１〜Ａ４に分割すると共に被加熱物１１５の高さを認識する。
【００３１】
そして、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図４の（ａ）（ｂ）に示すように、加熱室１００の中央に配置された比較的載置面積が小さく、かつ背の高い物体（図の例ではとっくり）であると認識すると、角度調整部１１０を制御して、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を各々の法線方向ｈ１〜ｈ４が加熱室１００の中央に向かって傾斜するように傾ける。この場合、背の高い物体であることを認識しているので、高さを認識していない場合よりも傾け角度は浅くなる。
【００３２】
これにより、加熱室１００の中央のマイクロ波の分布を、底面近くだけでなく、高さ方向の中央位置まで高めることができ、被加熱物１１５を迅速かつ均一に加熱（最適に加熱）することができる。なお、図４は、被加熱物１１５の載置位置および大きさに基づいて、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けるイメージを示す図であり、（ａ）は加熱室１００内を上方より見ており、（ｂ）は加熱室１００内を右側より、（ｃ）は加熱室１００内を正面（前方）より見ている。
【００３３】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００３４】
図５は、実施形態２のマイクロ波加熱装置の全体構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施形態のマイクロ波加熱装置は、画像センサ１１２に代えて赤外線温度センサ（第１の特定部）１３５を天井に備えている。赤外線温度センサ１３５は、例えば、加熱室１００内の底面側に向いた視野（平面）を６４分割して６４エリアの温度を検出する。
【００３５】
赤外線温度センサ１３５は、取得した温度データを制御部１３０に受け渡す。制御部１３０は、赤外線温度センサ１３５からの温度データに基づいて、被加熱物１１５の温度情報を取得して、被加熱物１１５の温度が均一になるように加熱する。この点が、実施形態１のマイクロ波加熱装置と異なる。
【００３６】
本実施形態のマイクロ波加熱装置の制御部（第１の特定部）１３０では、赤外線温度センサ１３５で検出した被加熱物１１５の温度情報に基づいて、温度ムラが生じているかを判定し、温度ムラ生じている場合は、温度が低い部分が含まれる部分がエリアＡ１〜Ａ４の何れにあるかを認識する。この場合、６４エリアの情報を用いて、温度が低い部分がエリアＡ４の１〜Ａ４のどの部分にあるかをより詳細に認識することができる。
【００３７】
そして、制御部１３０は、被加熱物１１５が例えば図６に示すように、エリアＡ４における１６分割した小エリアＡ４−１〜Ａ４−１６のうちの、Ａ４−２，Ａ４−５，Ａ４−６の温度が、他の部分よりも所定温度（例えば５℃、１０℃など）低い場合、温度ムラがあると判定して、角度調整部１１０を制御して、エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に配置されている第１〜第３の平面アンテナ１０１〜１０３を、エリアＡ４の小エリアＡ４−２，Ａ４−５，Ａ４−６に法線方向ｈ１，ｈ２，ｈ３が向くように傾ける。
【００３８】
これにより、加熱室１００の中央のマイクロ波の分布を、エリアＡ４の小エリアＡ４−２，Ａ４−５，Ａ４−６において高めることができ、被加熱物１１５における温度の低い部分を集中して加熱して、被加熱物１１５全体を均一に加熱（最適に加熱）することができる。なお、図６は、被加熱物１１５に生じている温度ムラを解消するために第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けるイメージを示す図である。
【００３９】
なお、このような温度ムラを均一にするための第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾ける角度調整は、被加熱物１１５の加熱が完了するまで繰り返し実施される。つまり、温度ムラが解消されると傾きを基に戻し、その後、温度ムラを新たに見つけると、新たに見つけた温度ムラを解消するべく、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４のうちの傾けるべきものを傾ける。
【００４０】
なお、ここでは、画像センサ１１２に代えて赤外線温度センサ１３５を備える構成としたが、画像センサ１１２および赤外線温度センサ１３５の両方を備えて、両方の検出結果を制御部１３０が用いて、角度調整部１１０を制御してもよい。
【００４１】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００４２】
上述した実施形態１〜３においては、角度調整部１１０が、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４を傾けることで物理的に動かして加熱室１００内のマイクロ波の分布を調整する。これに対し、本実施形態のマイクロ波加熱装置では、第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４は、図７に示すように、加熱室１００の底面１１１に沿ってスライド移動できるように構成されている。図７は、本実施形態のマイクロ波加熱装置における第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４が移動するイメージを示す図である。
【００４３】
本実施形態のマイクロ波加熱装置では、制御部１３０は、被加熱物１１５に前述した図６に示すような温度ムラあると判定すると、エリアＡ１，Ａ２，Ａ３に配置されている第１〜第３の平面アンテナ１０１〜１０３をエリアＡ４に近づけ、小エリアＡ４−２，Ａ４−５，Ａ４−６におけるマイクロ波の分布が高まるように調整する。
【００４４】
これにより、加熱室１００の中央のマイクロ波の分布を、エリアＡ４の小エリアＡ４−２，Ａ４−５，Ａ４−６において高めることができ、被加熱物１１５における温度の低い部分を集中して加熱して、被加熱物１１５全体を均一に加熱（最適に加熱）することができる。
【００４５】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係るマイクロ波加熱装置は、加熱室１００と、前記加熱室１００内に収容されている被加熱物１１５に対してマイクロ波を放射する平面状に配された複数の平面アンテナ（第１〜第４の平面アンテナ１０１〜１０４）と、前記複数の平面アンテナを物理的に動かして、各平面アンテナから放射されるマイクロ波の進路を変更する変更部（角度調整部）と、を備えることを特徴とする。
【００４６】
本発明の態様２に係るマイクロ波加熱装置は、態様１において、前記変更部は、各平面アンテナの角度又は配置位置又はその両方を変更してマイクロ波の進路を変更する構成とすることもできる。
【００４７】
本発明の態様３に係るマイクロ波加熱装置は、態様１又は２において、前記変更部を制御する制御部１３０を備え、前記制御部１３０は、前記変更部を制御して、前記被加熱物１１５の加熱中に１つ以上の平面アンテナを動かす構成とすることもできる。
【００４８】
本発明の態様４に係るマイクロ波加熱装置は、態様３において、前記被加熱物１１５における他の部位と所定温度以上低い箇所を特定する第１特定部（赤外線温度センサ１３５、制御部１３０）を備え、前記制御部１３０は、前記変更部を制御して、前記第１特定部にて特定された箇所にマイクロ波の進路が向くように１つ以上の平面アンテナを動かすことを特徴とする。
【００４９】
本発明の態様５に係るマイクロ波加熱装置は、態様３において、前記加熱室１００内における前記被加熱物１１５が存在する領域を特定する第２特定部（画像センサ１１２、制御部１３０）と、を備え、前記制御部１３０は、前記変更部を制御して、前記第２特定部にて特定された前記被加熱物１１５の存在する領域にマイクロ波の進路が向くように１つ以上の平面アンテナを動かす構成とすることもできる。
【００５０】
本発明の態様６に係るマイクロ波加熱装置は、態様１から５の何れかにおいて、前記複数の平面アンテナは、前記加熱室１００の底面、又は底面および側面に配されている構成とすることもできる。
【００５１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１００  加熱室
１０１  第１の平面アンテナ
１０２  第２の平面アンテナ
１０３  第３の平面アンテナ
１０４  第４の平面アンテナ
１０９  発振部
１１０  角度調整部（変更部）
１１２  画像センサ（第２の特定部）
１１５  被加熱物
１３０  制御部（第１の特定部，第２の特定部）
１３５  赤外線温度センサ（第１の特定部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2020145115.tif 000006
【図５】
2020145115.tif 000007
【図６】
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【図７】
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