(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性材料によってエンドレスに形成されたシュープレス用ベルトにおいて、前記シュープレス用ベルトの外周面側の表面に前記シュープレス用ベルトの周方向となす角度が０°〜５°となる範囲に含まれる方向に複数の排水溝が形成されており、前記排水溝の深さがシュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸増していることを特徴とするシュープレス用ベルト。
【請求項２】
シュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸増する前記排水溝の深さが、曲線状、直線状、階段状および台形状のうち少なくとも１種類の手法で漸増していることを特徴とする請求項１に記載のシュープレス用ベルト。
【請求項３】
シュープレス用ベルトの加圧領域内に形成された最も深い排水溝の深さが、加圧領域内に形成された最も浅い排水溝の深さの１．０５〜３．０倍となるように排水溝の深さが漸増していることを特徴とする請求項１または２に記載のシュープレス用ベルト。
【請求項４】
シュープレス用ベルトの厚みがシュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸減していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のシュープレス用ベルト。
【請求項５】
請求項１に記載のシュープレス用ベルトと、前記シュープレス用ベルトに圧力を加える加圧シューと、前記加圧シューの圧力を調整する圧力調整手段とを少なくとも備えていることを特徴とするシュープレス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシュープレス用ベルトおよびそれを用いたシュープレス装置に関し、特に湿紙全体を均一に脱水することができるシュープレス用ベルトおよびそれを用いたシュープレス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製紙工業における脱水プレスにおいて、ロールプレスに代わっていわゆるシュープレスが普及している。シュープレスとは、簡単に言えば、加圧対象物である湿紙の一方の面をプレスロール等で押さえ、他方の面をプレスベルトを介して走行方向に所定の巾を持つ加圧シューで加圧することによって湿紙に対する脱水処理を行なうものである。２本のロールでプレスを行なうロールプレスは加圧対象物に線圧力を加えるのに対し、シュープレスでは加圧シューが走行方向に所定の巾を持つため、加圧対象物に面圧力を加えることができる。このため、シュープレスによって脱水プレスを行なった場合、ニップ巾を大きくすることができ、脱水効率を高めることができるという利点がある。プレスベルトは、熱硬化性ポリウレタンなどの弾性材料によってエンドレスに形成したものが用いられている。
【０００３】
図７に従来のシュープレス装置７０の一例の模式的な断面図を示す。図７において、トップフェルト７１とボトムフェルト７２の間に挟まれた湿紙７３は、プレスロール７４とシュープレス用ベルト７５の間に搬送され、プレスロール７４とベルト７５との間に形成される圧力によって脱水される。ベルト７５の両端は、回転しない支持体７８の両端部に軸受を介して回転自在に支持された円盤７９に固定されている。ベルト７５は、プレスロール７４の回転に連れられて加圧シュー７６の上を滑りながら従動回転する。ここで、ベルト７５の下面に設置された加圧シュー７６によって加圧領域Ａ−Ａ’に圧力が加えられ、この圧力は加圧シュー７６の下部に設置された油圧シリンダ７７に支持体７８を通して注入される油圧の大きさによって調整される。シュープレス用ベルト７５の外周面側の表面には、ベルト７５の周方向に沿って複数の排水溝８０が均一な深さで形成されており、脱水された水は、排水溝８０を通ってシュープレス装置７０の外部へ排出される。
【０００４】
このような従来のシュープレス装置７０の脱水能力は、シュープレス用ベルト７５の外周面側の表面に形成された排水溝８０の深さによって大きく左右される。すなわち、プレスロール７４とベルト７５との間に形成される圧力が高ければ湿紙７３から多くの水を脱水することができるが、排水溝８０が浅い場合には脱水された水を十分にシュープレス装置７０の外部へ排出することができない。
【０００５】
ここで、従来のシュープレス装置７０においては、加圧領域端部Ａ，Ａ’近傍における脱水能力がすぐに低下するという問題があった。これは、支持体７８が金属製でかつ大型であるため、その自重に加えプレスロール７４の圧下により、支持体７８が図８に示す支持体７８ａのように加圧領域中央部Ｃ近傍が撓んでしまい、加圧領域端部Ａ，Ａ’の圧力が加圧領域中央部Ｃの圧力に比べて大きくなることによるものである。すなわちこの支持体７８ａの撓みにより加圧領域中央部Ｃに比べて加圧領域端部Ａ，Ａ’近傍のシュープレス用ベルト７５ａが激しく摩耗して加圧領域端部Ａ，Ａ’近傍における排水溝８０の深さが浅くなってしまうため、この近傍における湿紙７３の脱水能力が低下することとなっていた。したがって、従来のシュープレス装置７０においては湿紙７３全体を均一に脱水することができず、製紙工程における断紙および紙強度の不均一による品質の劣化等の問題が生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記事情に鑑みて本発明は、湿紙全体を均一に脱水することができるシュープレス用ベルトおよびそれを用いたシュープレス装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、弾性材料によってエンドレスに形成されたシュープレス用ベルトにおいて、上記シュープレス用ベルトの外周面側の表面に上記シュープレス用ベルトの周方向となす角度が０°〜５°となる範囲に含まれる方向に複数の排水溝が形成されており、上記排水溝の深さがシュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸増しているシュープレス用ベルトであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、本発明のシュープレス用ベルトにおいては、シュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸増する上記排水溝の深さが、曲線状、直線状、階段状および台形状のうち少なくとも１種類の手法で漸増していることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のシュープレス用ベルトにおいては、シュープレス用ベルトの加圧領域内に形成された最も深い排水溝の深さが、加圧領域内に形成された最も浅い排水溝の深さの１．０５〜３．０倍となるように排水溝の深さが漸増していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明のシュープレス用ベルトにおいては、シュープレス用ベルトの厚みがシュープレス用ベルトの加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸減していることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、上記シュープレス用ベルトと、上記シュープレス用ベルトに圧力を加える加圧シューと、加圧シューの圧力を調整する圧力調整手段とを少なくとも備えているシュープレス装置であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシュープレス用ベルトの実施の形態について説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
図１に本発明のシュープレス用ベルトの一例である実施の形態１のシュープレス用ベルト１１の模式的な断面図を示す。実施の形態１のシュープレス用ベルト１１は、筒状のエンドレスの補強基材の外周面側に設置された第一弾性層１３と内周面側に設置された第二弾性層１４との間に上記補強基材中に弾性材料が含浸された補強層１２が設置されており、第一弾性層１３および第二弾性層１４は、補強層１２の補強基材中に含浸された弾性材料と一体となって構成されている。また、第一弾性層１３の外周面側の表面には複数の排水溝１５が形成されている。
【００１４】
図１に示すように、実施の形態１のシュープレス用ベルト１１は、第一弾性層１３の加圧領域Ａ１−Ａ１’における加圧領域中央部Ｃ１から加圧領域端部Ａ１およびＡ１’にかけて、第一弾性層１３に形成された排水溝１５の深さがたとえば図１に示すような曲線状に漸増していることを特徴としている。これは本発明者がシュープレス用ベルト１１の加圧領域端部Ａ１、Ａ１’にかかる圧力が加圧領域中央部Ｃ１よりも高いことを見出し、排水溝１５の深さを加圧領域中央部Ｃ１から加圧領域端部Ａ１およびＡ１’にかけて漸増させた場合には、上記加圧領域端部近傍におけるシュープレス用ベルト１１が摩耗したとしても、シュープレス装置の上記加圧領域端部近傍における脱水能力が低下することがなく、湿紙全体を均一に脱水することができることを見出したためである。
【００１５】
ここで、漸増とは３種類以上の異なる深さを有する複数の排水溝１５を、シュープレス用ベルト１１の加圧領域中央部Ｃ１から加圧領域端部Ａ１、Ａ１’にかけて、上記排水溝１５の深さの浅い順に並べて形成することを意味する。したがって、３種類以上の異なる深さを有する複数の排水溝１５が深さの浅い順に並べて形成されていれば、その中に同じ深さの排水溝１５を複数並べて形成することもできる。ここで、加圧領域端部Ａ１およびＡ１’はシュープレス用ベルト１１の全幅の端部Ｄ１またはＤ１’から、シュープレス用ベルト１１の全幅Ｄ１Ｄ１’の０．１〜１０．０％の長さだけ離れた位置にあり、加圧領域中央部Ｃ１は加圧領域Ａ１−Ａ１’の中心に位置する。
【００１６】
なお、加圧領域Ａ−Ａ’以外の製紙用ベルト１１の形状については特に限定されない。
【００１７】
また、シュープレス用ベルト１１の加圧領域Ａ１−Ａ１’内に形成された最も深い排水溝の深さが、加圧領域内に形成された最も浅い排水溝の深さの１．０５〜３．０倍となるように排水溝の深さが漸増していることが好ましく、より好ましくは１．１〜２．０倍、さらに好ましくは１．２〜１．５倍である。この場合には、加圧領域端部近傍のシュープレス用ベルト１１が摩耗したとしても形成された排水溝は搾水に十分な深さを維持しているため、加圧領域端部におけるシュープレス装置の脱水能力の低下をより有効に防止することができ、湿紙全体を均一に脱水することができるようになる。ここで、シュープレス用ベルト１１は大型であり、その一般的なサイズは、巾２〜１５ｍ、周長１〜３０ｍ、厚み２〜１０ｍｍである。また、排水溝１５の深さは、０．５〜７ｍｍ程度である。
【００１８】
また、排水溝１５は、筒状となっているシュープレス用ベルト１１の周方向に沿って形成される。ここで、シュープレス用ベルト１１の周方向とは、シュープレス用ベルト１１の周方向と排水溝１５の溝方向とがなす角度が０°〜５°となる範囲に含まれる方向であることを意味する。また、個々の排水溝１５の形状および個々の排水溝１５の形成間隔は特に限定されない。
【００１９】
上記シュープレス用ベルト１１の製造方法としては、たとえば筒状のエンドレスの補強基材からなる補強層１２に弾性材料を含浸し、この弾性材料を硬化させることにより第一弾性層１３および第二弾性層１４を形成し、その後第一弾性層１３の加圧領域中央部Ｃ１から加圧領域端部Ａ１、Ａ１’にかけて上記のように複数の排水溝を切削、研削等により形成する方法等がある。
【００２０】
弾性材料を含浸させる補強基材としては、たとえば織布または不織布を用いることができる。織布としては、たとえば従来から公知の織布を用いることができるが、たとえばたて３重織、たて４重織等の多重織りの織布を用いることが好ましい。この場合には、織布の空隙が多く含まれることから弾性材料の含浸度合を向上させることができ、弾性材料と補強基材との間で十分なアンカー効果が得られるため、弾性材料と補強基材との間の層間剥離を防止することができる。また、不織布としては、たとえばサーマルボンド、ケミカルボンドまたはエアレイ等の製法によって製造された乾式不織布、繊維をバインダで接合等することにより製造された湿式不織布、その他スパンレース、スパンボンド、メルトブローン、ニードルパンチまたはステッチボンド等の製法により製造された不織布等を用いることができる。
【００２１】
また、上記織布または不織布の材質としては、１種類以上の天然繊維および／または１種類以上の人造繊維が用いられ得る。天然繊維としては、たとえば綿、麻、絹または羊毛等の繊維がある。また、人造繊維としては、たとえばレーヨン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリアミド、全芳香族ポリアミド、炭素、ガラス、金属またはフッ素等の繊維がある。
【００２２】
また、弾性材料としては、１種類以上のゴムおよび／または１種類以上の熱可塑性エラストマが用いられ得る。ゴムとしては、たとえばブチルゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンブタジエンスチレンゴム、ニトリルゴム、ポリノルボルネンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、エピクロルヒドリンゴム等がある。また熱可塑性エラストマとしては、たとえばスチレン系、オレフィン系、エステル系、ポリアミド系、塩化ビニル系、ウレタン系等の熱可塑性エラストマがある。
【００２３】
また、第一弾性層１３内および第二弾性層１４内に、補強糸状体を配置させることもできる。この場合には本発明のシュープレス用ベルトの機械強度を向上させることができる。補強糸状体としては、たとえば上述した１種類以上の天然繊維および／または１種類以上の人造繊維が用いられ得る。ここで、補強糸状体としては、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維、チタン酸カリウム繊維、シリカ繊維またはジルコニア繊維等の無機繊維、全芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、高強度ビニロン繊維または高強度アクリル繊維等の有機繊維のうちから選ばれる１種類以上の繊維を用いることが好ましい。この場合には、本発明のシュープレス用ベルト１１の機械強度をさらに向上させることができる。
【００２４】
上記補強糸状体はフィラメントの束、糸、ロービングまたはコード等の形状にして使用され得る。また、補強糸状体はシュープレス用ベルト１１の周方向、巾方向および斜め方向の中から選ばれる単一方向または複数方向の組合せで配置することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図２に本発明のシュープレス用ベルトの一例である実施の形態２のシュープレス用ベルト２１の模式的な断面図を示す。実施の形態２のシュープレス用ベルト２１は、筒状のエンドレスの補強基材の外周面側に設置された第一弾性層２３と内周面側に設置された第二弾性層２４との間に補強層２２が設置されており、第一弾性層２３および第二弾性層２４は、補強層２２の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化している。また、第一弾性層２３の外周面側の表面には複数の排水溝２５が形成されている。
【００２６】
ここで、実施の形態２のシュープレス用ベルト２１は、第一弾性層２３の加圧領域Ａ２−Ａ２’における加圧領域中央部Ｃ２から加圧領域端部Ａ２、Ａ２’にかけて、第一弾性層２３に形成された排水溝２５の深さがたとえば図２に示すような階段状に漸増していることを特徴としている。その他は実施の形態１と同様である。
【００２７】
（実施の形態３）
図３に本発明のシュープレス用ベルトの一例である実施の形態３のシュープレス用ベルト３１の模式的な断面図を示す。実施の形態３のシュープレス用ベルト３１は、筒状のエンドレスの補強基材の外周面側に設置された第一弾性層３３と内周面側に設置された第二弾性層３４との間に補強層３２が設置されており、第一弾性層３３と第二弾性層３４と補強層３２の補強基材中に含浸された弾性材料とが一体化された構成となっている。また、第一弾性層３３の外周面側の表面には複数の排水溝３５が形成されている。
【００２８】
ここで、実施の形態３のシュープレス用ベルト３１は、第一弾性層３３の加圧領域Ａ３−Ａ３’における加圧領域中央部Ｃ３から加圧領域端部Ａ３、Ａ３’にかけて、第一弾性層３３に形成された排水溝３５の深さがたとえば図３に示すような直線状に漸増していることを特徴としている。その他は実施の形態１〜２と同様である。
【００２９】
（実施の形態４）
図４に本発明のシュープレス用ベルトの一例である実施の形態４のシュープレス用ベルト４１の模式的な断面図を示す。実施の形態４のシュープレス用ベルト４１は、筒状のエンドレスの補強基材の外周面側に設置された第一弾性層４３と内周面側に設置された第二弾性層４４との間に補強層４２が設置されており、第一弾性層４３および第二弾性層４４は、補強層４２の補強基材中に含浸された弾性材料と一体となっている。また、第一弾性層４３の外周面側の表面には複数の排水溝４５が形成されている。
【００３０】
ここで、実施の形態４のシュープレス用ベルト４１は、第一弾性層４３の加圧領域Ａ４−Ａ４’における加圧領域中央部Ｃ４から加圧領域端部Ａ４、Ａ４’にかけて、第一弾性層４３に形成された排水溝４５の深さがたとえば図４に示すような台形状に漸増していることを特徴としている。その他は実施の形態１〜３と同様である。
【００３１】
（実施の形態５）
図５に本発明のシュープレス用ベルトの一例である実施の形態５のシュープレス用ベルト５１の模式的な断面図を示す。実施の形態５のシュープレス用ベルト５１は、筒状のエンドレスの補強基材の外周面側に設置された第一弾性層５３と内周面側に設置された第二弾性層５４との間に補強層５２が設置されており、第一弾性層５３および第二弾性層５４は、補強層５２の補強基材中に含浸された弾性材料と一体化している。また、第一弾性層５３の外周面側の表面には複数の排水溝５５が形成されている。
【００３２】
ここで、実施の形態５のシュープレス用ベルト５１は、第一弾性層５３の加圧領域Ａ５−Ａ５’における加圧領域中央部Ｃ５から加圧領域端部Ａ５、Ａ５’にかけて排水溝５５の深さが漸増するとともに、第一弾性層５３の厚みが加圧領域中央部Ｃ５からそれぞれの加圧領域端部Ａ５、Ａ５’にかけて漸減していることを特徴としている。実施の形態５のシュープレス用ベルト５１においては、加圧領域中央部Ｃ５から加圧領域端部Ａ５、Ａ５’にかけてベルト５１の厚みが漸減しているので、加圧領域中央部Ｃ５から加圧領域端部Ａ５、Ａ５’にいくほどベルト５１が激しく摩耗することを防止あるいは緩和することができる。もし、加圧領域端部Ａ５、Ａ５’近傍が摩耗したとしても、なお加圧領域端部Ａ５、Ａ５’近傍の排水溝５５は搾水に十分な深さを有しているため、ベルト５１の耐久性を著しく向上させることができる。
【００３３】
上記第一弾性層５３の厚みを漸減させる形状としては、たとえばクラウン曲線状、直線状、階段状または台形状等が挙げられるが、中でもＡ５−Ｃ５−Ａ５’間を結ぶ曲線がクラウン曲線状になるように漸減させることが好ましい。この場合には、加圧力が局所的に変化する箇所がなくなることから、湿紙にかかる圧力の均一性が向上する。また、実施の形態５のシュープレス用ベルト５１においては、第一弾性層５３ではなく第二弾性層５４の厚みのみを漸減させることもでき、第一弾性層５３および第二弾性層５４の双方の厚みも漸減させることができる。これらの層の双方の厚みを漸減させる場合には、その厚みの漸減手法は同一であることが好ましいが異なっていてもよい。その他は実施の形態１〜４と同様である。
【００３４】
なお、実施の形態１〜４のシュープレス用ベルトにおいても、第一弾性層、第二弾性層またはこれら双方の層の厚みを加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて漸減させることもできる。これらの場合にもたとえばクラウン曲線状、直線状、階段状または台形状等に厚みを漸減することができるが、中でもクラウン曲線状に厚みを漸減させることが好ましい。また、これらの層の双方の厚みを漸減させる場合にも、厚みの漸減手法は同一であることが好ましいが異なっていてもよい。
【００３５】
また、上述した実施の形態１〜５のシュープレス用ベルトにおいては、その加圧領域中央部Ｃ−Ｃ’からみて左右に形成された排水溝の深さの漸増手法は同一であることが好ましいが、異なっていてもよい。
【００３６】
（シュープレス装置）
本発明のシュープレス装置は、上記シュープレス用ベルトと、シュープレス用ベルトに圧力を加える加圧シューと、加圧シューの圧力を調整する圧力調整手段とを少なくとも備えている。ここで、加圧シューとしては、たとえば従来から公知の金属製の板状体等が用いられ得る。また、圧力調整手段としては、たとえば従来から公知の油圧シリンダ等が用いられ得る。
【００３７】
図６に本発明のシュープレス装置６０の一例の模式的な断面図を示す。図６において、シュープレス用ベルト６１の両端は、回転しない支持体６４の両端部に軸受を介して回転自在に支持された金属製の円盤６６に固定されており、シュープレス用ベルト６１は、図示しない相手側のプレスロールの回転に連れられて加圧シュー６２の上を滑りながら従動回転することになる。また、金属製の板状体の加圧シュー６２は圧力調整手段である油圧シリンダ６３上に設置されており、油圧シリンダ６３は金属製の支持体６４上に設置されている。加圧シュー６２の圧力の調整は支持体６４中を通って油圧シリンダ６３に与えられる油圧の大きさによって調整される。
【００３８】
上記のようなシュープレス装置６０に搬送されてきた湿紙（図示せず）は、加圧シュー６２に押し上げられたシュープレス用ベルト６１と圧下しているプレスロール（図示せず）との間に形成された圧力によって脱水されることとなる。
【００３９】
ここで、本発明のシュープレス装置６０は、加圧領域中央部から加圧領域端部にかけて排水溝６５の深さが漸増しているシュープレス用ベルト６１を用いている。したがって、プレスロール（図示せず）の圧下および支持体６４の自重によって支持体６４の加圧領域中央部近傍が下方へ撓みシュープレス用ベルト６１の加圧領域端部が摩耗した場合でも、加圧領域端部の排水溝６５は、搾水に十分な深さを維持している。したがって、本発明のシュープレス装置６０を用いた場合には、湿紙（図示せず）の全体に渡って均一に脱水することができるため、断紙等によって製紙マシンの運転が停止すること等による紙製品の歩留まりの低下を防止することができ、また紙の強度にばらつきが出にくくなることから紙製品自体の品質も向上させることができる。
【００４０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、湿紙全体を均一に脱水することができるシュープレス用ベルトおよびそれを用いたシュープレス装置を提供することができることから、断紙等による紙製品の歩留まりの低下を防止することができ、また紙製品自体の品質も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のシュープレス用ベルトの模式的な断面図である。
【図２】実施の形態２のシュープレス用ベルトの模式的な断面図である。
【図３】実施の形態３のシュープレス用ベルトの模式的な断面図である。
【図４】実施の形態４のシュープレス用ベルトの模式的な断面図である。
【図５】実施の形態５のシュープレス用ベルトの模式的な断面図である。
【図６】本発明のシュープレス装置の一例の模式的な断面図である。
【図７】従来のシュープレス装置の一例の模式的な断面図である。
【図８】従来のシュープレス装置の支持体の加圧領域中央部近傍が撓んでいる一例の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１１，２１，３１，４１，５１，６１，７５，７５ａ  シュープレス用ベルト、１２，２２，３２，４２，５２  補強層、１３，２３，３３，４３，５３  第一弾性層、１４，２４，３４，４４，５４  第二弾性層、１５，２５，３５，４５，５５，６５，８０  排水溝、６０，７０  シュープレス装置、６６，７９  円盤、６２，７６，７６ａ  加圧シュー、６３，７７，７７ａ  油圧シリンダ、６４，７８，７８ａ  支持体、７１トップフェルト、７２  ボトムフェルト、７３  湿紙、７４  プレスロール。
【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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