(57)【要約】【課題】オゾン発生効率を維持しつつ、装置の小型化が可能なオゾン発生装置および給電装置を提案することを課題とする。【解決手段】給電装置７は、導電性金属層６の内側に位置する給電体本線部７０、および前記複数の細線部の一例としての給電体素線部８とから構成されており、また給電体素線部８は複数の給電体素線８ａ〜８ｈから構成されている。給電体本線部７０の一端は、リード線により高圧碍子９を経由して交流高圧電源１０に接続されており、給電体素線８ａ〜８ｈのそれぞれは、給電体本線部７０を形成する複数の線材の撚り合わせの際に取り込まれて螺旋状を呈している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる管体の内面に導電性金属層を設けた第一電極、上記第一電極の外側に所定の間隔で同軸に設けられた第二電極、上記第一電極と上記第二電極を含む電気回路を構成するように上記導電性金属層に接続された給電装置を備え、上記第一電極と上記第二電極との間に酸素を含むガスを流し、上記第一電極と上記第二電極との間で発生させる放電により酸素からオゾンを発生させるオゾン発生装置であって、上記給電装置は、上記導電性金属層の内側に位置する給電線部と上記給電線部に接続された複数の細線部とを有し、上記細線部のそれぞれは、上記給電線部から上記導電性金属層に向かって伸びる根元部と上記導電性金属層と接触する電極接触部を有することを特徴とするオゾン発生装置。
【請求項２】
上記電極接触部は、上記根元部より長いことを特徴とする請求項1に記載のオゾン発生装置。
【請求項３】
上記複数の根元部のそれぞれは、上記給電線部から上記第一電極に向かって放射状に伸びていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のオゾン発生装置。
【請求項４】
上記複数の細線部のそれぞれの全長は、上記導電性金属層の内径の２倍〜５倍であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
【請求項５】
上記複数の細線部のそれぞれは、上記給電線部の一周上に互いに間隔を明けて取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
【請求項６】
上記給電線部は、複数本の導電性金属線の撚り合わせ体であり、上記細線部はその全体が上記給電線部上で螺旋を描くように上記給電線部に接合されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
【請求項７】
上記複数の細線部のそれぞれは、剛性を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のオゾン発生装置。
【請求項８】
誘電体からなる管体の内面に導電性金属層を有する第一電極の上記導電性金属層に接続された給電装置であって、上記導電性金属層の内側に位置する給電線部と上記給電線部に接続された複数の細線部とを有し、上記複数の細線部のそれぞれは、上記給電線部から上記導電性金属層に向かって伸びる根元部と上記導電性金属層と接触する電極接触部を有することを特徴とする給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオゾン発生装置および給電装置に関し、特にオゾンにより浄水処理、下水処理、排水処理などを行う上で好適なオゾン発生装置および給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
オゾン発生装置として後記の特許文献１では、誘電体からなる筒状の誘電体電極と、上記誘電体電極の内面に設けられた金属膜と、上記金属膜にその外周面が接触するように設けられると共に、電源に接続された螺旋状の給電子と、上記誘電体電極と所定のギャップ長を保つと共に上記誘電体電極を包囲するように設けられた接地電位の金属電極を備えたものが提案されている。当該オゾン発生装置は、給電子の形状を螺旋状とすることにより、その外周面を誘電体電極の内面に設けられた導電膜に接触させるようにして、給電子と導電膜の接触面積を増やしてオゾン発生効率を向上させるようにしている。
【０００３】
また、後記の特許文献２では高圧電極をスパイラル状、スプリング状、あるいはメッシュ状とする技術が、後記の特許文献３ではブラシ状電極を螺旋状に配列する技術が、また後記の特許文献４では線状電極を組み合わせて三次元とする技術が、それぞれ提案されている。
【０００４】
ところで、上記特許文献１のオゾン発生装置では、上記したように給電子と導電膜の接触面積を増やすために給電子を螺旋状にしているが、両者間の接触面積を増やすためには螺旋体すなわち給電子と誘電体電極とを長手方向へ伸ばしていく必要があり、そのために誘電体電極が大きくなることからオゾン発生装置の小型化を阻む要因となっている。上記特許文献２の技術におけるスパイラル状、スプリング状、およびメッシュ状の高圧電極に就いても特許文献１と同様の問題がある。上記特許文献３のブラシ状電極では当該ブラシ状電極を形成する各ワイアの先端のみしか電気的接触に寄与しないので、上記特許文献１の場合と同様の問題がある。上記特許文献４の三次元化された線状電極では、均一な放電空間が得られずオゾン発生効率が悪い問題がある。
【特許文献１】特開２００６−２４８８４４号公報（３〜４頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−５３４０４号公報（段落番号００１３）
【特許文献３】特開平８−１５１２０１号公報（段落番号０００８）
【特許文献４】特開平４−１５４０７０号公報（２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来技術における上述の問題点を解決するためになされたものであって、オゾン発生効率を維持しつつ装置の小型化が可能なオゾン発生装置および当該オゾン発生装置などに適用可能な給電装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るオゾン発生装置は、誘電体からなる管体の内面に導電性金属層を設けた第一電極、上記第一電極の外側に所定の間隔で同軸に設けられた第二電極、上記第一電極と上記第二電極を含む電気回路を構成するように上記導電性金属層に接続された給電装置を備え、上記第一電極と上記第二電極との間に酸素を含むガスを流し、上記第一電極と上記第二電極との間で発生させる放電により酸素からオゾンを発生させるオゾン発生装置であって、上記給電装置は、上記導電性金属層の内側に位置する給電線部と上記給電線部に接続された複数の細線部とを有し、上記細線部のそれぞれは、上記給電線部から上記導電性金属層に向かって伸びる根元部と上記導電性金属層と接触する電極接触部を有することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係る給電装置は、誘電体からなる管体の内面に導電性金属層を有する第一電極の上記導電性金属層に接続された給電装置であって、上記導電性金属層の内側に位置する給電線部と上記給電線部に接続された複数の細線部とを有し、上記複数の細線部のそれぞれは、上記給電線部から上記導電性金属層に向かって伸びる根元部と上記導電性金属層と接触する電極接触部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のオゾン発生装置および給電装置によれば、上記複数の細線部のそれぞれは、上記給電線部から上記導電性金属層に向かって伸びる根元部と上記導電性金属層と接触する電極接触部を有するので、上記電極接触部の長さを左程長くしなくても第一電極の導電性金属層との電気的接触の程度が充分となり、その結果、小型のオゾン発生装置などを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下において、互いに同一部分は同一符号を付して、説明を省略することがある。
実施の形態１．
図１〜図９は、本発明の実施の形態１を説明するものであって、図１は本発明のオゾン発生装置および給電装置の各一例の側面構成図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った一部の断面図であり、図３は後記する第一電極５の導電性金属層６の内側に挿入される前の給電装置７の正面図であり、図４は図３の側面図であり、図５は図４のＣ部の拡大図であり、図６は給電装置７を第一電極５の内側に挿入する前の側断面図であり、図７は上記挿入後の側断面図であり、図８は図７の一部の拡大図であり、図９は図８のさらに一部の拡大図である。
【００１０】
図１において、オゾン発生装置は、大別して円筒状の気密密閉容器３、当該容器３の内部に設けられた前記第二電極の一例としての接地電極管４、当該接地電極管４の内側で当該電極管４と同軸状に設けられた第一電極５、第一電極５の内壁上に設けられた導電性金属層６、給電装置７、高圧碍子９、および交流高圧電源１０とから構成されている。酸素や大気などのオゾンの原料ガスは、気密密閉容器３の原料ガス入口１から供給され、第一電極５と接地電極管４との間の通路を通過する間に無声放電などによりオゾン化され、オゾン化ガス出口２からオゾン処理装置（図示せず）に供給される。
【００１１】
第一電極５は、一端が開口し他端が封鎖された円筒状の誘電体部分と当該誘電体部分の内壁上に形成された導電性金属層６とからなる。上記の誘電体部分を形成する誘電体としては、斯界で周知されているように、高比誘電率を有する材料、例えばガラス、セラミックス、石英、ホーローなどが例示される。導電性金属層６も斯界で周知されているように、それは例えばニッケル、タングステン、アルミニウム、金、ステンレス・スチールなどの導電性金属材料を蒸着や溶射などの周知の方法で上記誘電体部分の内面上に形成される。導電性金属層６の厚みは、本発明のオゾン発生装置や給電装置の規模や稼動電力量により異なるが、一般的には０．１μｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．５μｍ〜５０μｍである。
【００１２】
給電装置７は、図３〜図９に示すように、導電性金属層６の内側に位置する前記給電線部の一例としての給電体本線部７０、および前記複数の細線部の一例としての給電体素線部８とから構成されており、また給電体素線部８は複数の給電体素線８ａ〜８ｈから構成されている。給電体本線部７０の一端は、リード線により高圧碍子９を経由して交流高圧電源１０に接続されており、給電体素線８ａ〜８ｈのそれぞれは、図５に示すように給電体本線部７０に設けられた穴７ａに差し込まれ、導電性接着剤あるいは半田を用いて給電体本線部７０と電気的に接続された状態で固定されている。なお本発明において、給電体素線部８に含まれる給電体素線の総本数は、通常、後記するように多数本であるので、説明上、ごく一部の給電体素線を例に挙げて説明する。
【００１３】
給電体素線８ａ〜８ｈとしては、必要な導電性に加えて後記するように導電性金属層６内に設置する際に屈曲されても切断することなく弾性を保持して導電性金属層６の内面と電気的に良好に接触した状態を保持し得る弾性金属体、例えばタングステン、アルミニウム、ステンレス・スチールなどからなるものが好ましく、その太さは使用電力量の大きさにより異なるが、一般的には直径０．００１ｍｍ〜１ｍｍ、特に０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍのものが好ましい。また本発明において、給電体素線８ａ〜８ｈのいずれもは、図６〜図９を用いて後記するように、給電体本線部７０と共に導電性金属層６内に挿入された際に折れ曲がって先端部側が充分な長さをもって導電性金属層６と接触する長さを有する。以下において、給電体素線８ａ〜８ｈなどの給電体素線部８から導電性金属層６に向かって延びる部分を根元部と称し、その先の導電性金属層６と接触する部分を電極接触部と称する。
【００１４】
図３および図４に示す通り、給電体本線部７０は、給電体素線８ａ〜８ｄからなる一段目と給電体素線８ｅ〜８ｈからなる二段目とからなり、給電体素線８ａから８ｈに至る間の取り付けピッチは同じであり、給電体素線８ａと８eの間の間隔を図４に示すようにＰとすると、上記取り付けピッチはＰ／４であり、隣接する給電体素線間の取り付け角度は４５°である。
【００１５】
以上のような給電体本線部７０における給電体素線部８の取り付け構成から、一段目の給電体素線８ａと２段目の給電体素線８e、一段目の給電体素線８ｂと２段目の給電体素線８ｆ、一段目の給電体素線８ｃと２段目の給電体素線８ｇ、および一段目の給電体素線８ｄと２段目の給電体素線８ｈは、互いに延在方向が同じで且つ平行であり、且つピッチＰの間隔を有する。本発明においては、給電体本線部７０に取り付けられる給電体素線の本数、取り付け位置、取り付け角度、隣接する給電体素線同士の間隔などに就いては特に制限はなく、要は導電性金属層６と給電装置７との間で必要な電気的導通が達成されればよく、例えば給電体素線部８の外径が０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ程度である場合、その使用の合計本数は百本〜５万本程度である。
【００１６】
次に図３〜図５に示す給電体本線部７０を導電性金属層６の内側に挿入することに就き説明する。図６に示すように、導電性金属層６内に給電装置７を図６の矢印の方向に挿入し、図７に示す状態となったとき、給電体素線８ａ〜８ｈの各電極接触部が導電性金属層６の内面に均等な圧力を加えた状態で接触する。第一電極５内において、給電体素線８ａ〜８ｈの各長さは、給電体本線部７０の長さと比較して短いので、第一電極５の長さを決める際には給電体本線部７０の長さのみを考慮し、給電体素線８ａ〜８ｈの長さは、実際上、考慮する必要がない。
【００１７】
給電体本線部７０を図６に示す状態から導電性金属層６内に挿入して図７および図８（図８では給電体素線８ａ〜８ｈのうちの給電体素線８ａ、８ｅのみを代表的に示す。）の状態とすると、前記したように、給電体素線８ａ〜８ｈのいずれもは前記した長さを有するので折れ曲がって、図８に示すように、導電性金属層６の方向に向かって延在する根元部と導電性金属層６の軸方向に延在すると共に導電性金属層６と電気的に接触する電極接触部とに分かれる。その際、前記したように給電体素線８ａ〜８ｈのいずれもは弾性を有する導電性金属にて形成されているので、上記電極接触部は、導電性金属層６の表面を圧迫する状態で接触するので導電性金属層６と電気的に良好に接触する。
【００１８】
本発明において給電体素線８ａ〜８ｈの各長さは、特に制限はないが、それらが過度に長いとその先端部が導電性金属層６の一端からはみ出るので、一般的には導電性金属層６の内径の１．５倍〜１０倍、好ましくは２倍〜５倍が適当である。また給電体素線８ａ〜８ｈにおける上記した根元部と電極接触部との長さ比についても特に制限はなく、要は電極接触部が前記した弾性の作用にて導電性金属層６と良好な電気的接触が達成されればよい。したがって、給電体素線部８の上記電極接触部の長さは、例えば上記根元部の長さ１に対して、一般的に０．５〜１０、好ましくは１〜５、特に２．５〜３．５が適当である。
【００１９】
次にオゾン発生装置の動作を説明する。原料ガス、例えば空気や酸素が原料ガス入口１から気密密閉容器３内に供給され、接地電極管４と第一電極５との間を通過する。その際、導電性金属層６と設置電極管４との間には、交流高圧が交流高圧電源１０、給電装置７、給電体素線８、導電性金属層６の経路を順次経て課電されているので無声放電にてオゾンが生成し、それはオゾン化ガス出口２から気密密閉容器３の外部に設置された汚水処理装置（図示せず）などに供給される。
【００２０】
本発明の実施の形態１によれば、給電装置７として導電性金属層６の内側に位置する給電体本線部７０と上記給電体本線部７０に接続された複数の給電体素線部８とから構成され、上記複数の給電体素線部８のそれぞれは、給電体本線部７０から導電性金属層６に向かって延びる根元部と上記導電性金属層６と電気的に接触する電極接触部とから構成されたことにより、給電装置７を大型化させることなく導電性金属層６との接触面積を大きくすることができ、しかも安定した高効率のオゾン発生を行うことができる。
【００２１】
実施の形態２．
図１０〜図１２は、本発明の実施の形態２を説明するものであって、図１０は前記図３に対応して、導電性金属層６の内側に挿入される前の給電装置７の正面図であり、図１１は図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、図１２は前記図８に対応して、導電性金属層６内に挿入された状態における給電装置７の一部拡大図である。
【００２２】
実施の形態２は、実施の形態１とは給電体素線８a〜８ｄの給電体本線部７への接続位置が異なり、且つ実施の形態１で採用されている給電体素線８e〜８hが省略されている２点において異なる。図１０および図１１に示す通り、給電体素線８a〜８ｄは、給電体本線部７０の一周上において隣接する給電体素線同士が互いに４５°の角度で放射状に設置されている。なお、そうすることにより図１１に示すとおり給電体素線８a〜８ｄは、１組たりとも平行になることはない。
【００２３】
なお、上記の構造を有する給電装置７を導電性金属層６内に挿入設置した状態においては、給電体本線部７０の上下の両側に給電体素線８a〜８ｄが存在するが、図１２では図面の簡略化にために給電体素線８ａの下側に位置する個所のみを示している。実施の形態２では、前記実施の形態１より給電体素線部の数が少ないので、導電性金属層６内に挿入された状態においては、前記した給電体素線部８の上記電極接触部の長さは、実施の形態１の場合より長くしたほうが好ましく、前記した根元部の長さ１に対して、一般的に０．７〜１２、好ましくは２〜８、特に３〜４が好ましい。実施の形態２におけるオゾン発生装置の動作は、実施の形態１と同じであるため省略する。
【００２４】
実施の形態２によれば、その給電体素線８ａ〜８ｄは実施の形態１における一段目に対応し、実施の形態１における二段目に対応するのもが省略されており、しかも給電体素線８ａ〜８ｄは給電体本線部７０の長手方向での一個所の周上に設けているため、給電装置７を短くすることができる。この結果、導電性金属層６を、さらにオゾン発生装置を小さくすることが可能となる。また前記したように、給電体素線８ａ〜８ｄの導電性金属層６と接触する各電極接触部の長さを長くすることにより両者間の電気的接触を良好とし得て、安定した高効率のオゾン発生を行うことができる。実施の形態２では、給電体素線部８は４本で説明したが、給電体本線部７０の一周上に更に多くの給電体素線部８を接続しても同様の効果を奏する。
【００２５】
実施の形態３．
図１３〜図１５は、本発明の実施の形態３を説明するものであって、図１３は給電装置７の正面図であり、図１４は図１３のＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、図１５は導電性金属層６の内側に挿入された状態における給電装置７の一部拡大図である。なお図１５では、図面の簡略化のために給電体素線８ａの下側に位置する個所のみを示している。
【００２６】
図１３〜図１５において、給電体素線８ｐ〜８ｓは、前記実施の形態２における給電体素線８ａ〜８ｄに対応するものであって、給電体本線部７０の一周上において隣接する給電体素線部同士が互いに４５°の角度で放射状に設置されている点において同じであるが、給電体素線８p〜８ｓのいずれもは、図１４に示すように導電性金属層６内に挿入される前から、導電性金属層６の内面と接触することになる電極接触部と当該電極接触部と直交する根元部とから形成されている第一相違点、および実施の形態２で用いられた給電体素線部は弾性線材であるのに対して、実施の形態３の対応部分は剛性線体である第二相違点を有する。但し、当該電極接触部と当該根元部の長さ比は、実施の形態２の場合と同じく、根元部の長さ１に対して、電極接触部のそれは一般的に０．７〜１２、好ましくは２〜８、特に３〜４が好ましい。実施の形態３のおけるオゾン発生装置の動作は、実施の形態２と同じであるため省略する。但し、根元部の長さは、導電性金属層６の内径より長くする。
【００２７】
本発明の実施の形態３によれば、給電体素８p〜８ｓと、導電性金属層６との接触面積を前記実施の形態１、２と同様に大きくすることができ、しかも安定した高効率のオゾン発生を行うことができる。実施の形態３では、給電体素線部は８本で説明したが、給電体本線部７０の周上に更に多くの給電体素線部８を接続しても同様の効果を奏する。
【００２８】
実施の形態４．
図１６および図１７は、本発明の実施の形態４を説明するものであって、図１６は給電装置７の一部概略図を含む正面図であり、図１７は図１６に示す給電装置７を製造する過程を説明する製造説明図であって、図１７（ａ）は２本の給電体本線部７０を使用した場合の斜視図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の側面図である。図１７（ｃ）は、４本の給電体本線部７０を使用した場合の図１７（ｂ）に対応する側面図である。
【００２９】
図１６において、給電装置７は２本（図１７（ａ）の場合）または４本（図１７（ｃ）の場合）の導電性金属線を撚り合わせてなる給電体本線部７０と、多数本の給電体素線からなる給電体素線部８（図１６では梨地で示す部分）とからなる。実施の形態４における給電装置７は、２本または４本の導電性金属線を、当該導電性金属線の間に複数本の給電体素線部８を挟んだ状態で矢印で示す方向に回転させながら撚り合わせて製造される。当該導電性金属線の撚り合わせにより、給電体素線部８は２本または４本の導電性金属線からなる給電体本線部７０の撚り合わせ間において螺旋を描くように配置され、図１６に示す状態となる。得られた給電装置７は、ワイヤブラシとして広く知られているものと類似の構造を有する。実施の形態４に示す給電装置７は、前記実施の形態１〜３でそれぞれ採用された給電装置７に代えて使用されてもよい。
【００３０】
その際、撚り合わされる導電性金属線は、２本以上の多数本であってもよく、各導電性金属線の太さは、本発明のオゾン発生装置や給電装置のサイズによって異なるが、例えば直径が０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に０．５ｍｍ〜３ｍｍのものが適当である。一方、給電体素線としては、直径０．００５mm〜０．５ｍｍ、特に０．０１mm〜０．１ｍｍのものが適当である。なお導電性金属線の撚りピッチは、使用される上記導電性金属線の直径程度でよい。実施の形態４に示す給電装置７は、前記実施の形態１〜３でそれぞれ採用された給電装置７に代えて使用されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、オゾン発生装置用として利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施の形態１における電気装置の一例としてのオゾン発生装置におけるの電極部の側面構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った一部の断面図である。
【図３】導電性金属層６の内側に挿入される前の給電装置７の正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】図４のＣ部の拡大図である。
【図６】給電装置７を第一電極５の内側に挿入する前の側断面図である。
【図７】挿入後の側断面図である。
【図８】図７の一部の拡大図である。
【図９】図８のさらに一部の拡大図である。
【図１０】実施の形態２における、導電性金属層６の内側に挿入される前の給電装置７の正面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１２】導電性金属層６の内側に挿入された状態における給電装置７の一部拡大図である。
【図１３】実施の形態３における給電装置７の正面図である。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図１５】導電性金属層６の内側に挿入された状態における給電装置７の一部拡大図である。
【図１６】実施の形態４における給電装置７の一部概略図を含む正面図である。
【図１７】図１６に示す給電装置７を製造する過程を説明する製造説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１：原料ガス入口、２：オゾン化ガス出口、３：気密密閉容器、４：設置電極管、
５：第一電極、６：導電性金属層、７：給電装置、７０：給電体本線部、
８：給電体素線部、８ａ〜８ｈ：給電体素線、８ｐ〜８ｓ：給電体素線、９：高圧碍子、１０：交流高圧電源。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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