(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部空気を導入する給気口を備え、活性炭を下層に充填した活性炭処理槽と、前記活性炭処理槽に洗浄装置から排出されるオゾン水排水を導入するオゾン水排水導入管と、前記活性炭処理槽を天板部に設置すると共に、前記オゾン水排水を活性炭処理して得られる活性炭処理水と水素水排水を混合する混合槽と、前記混合槽に前記洗浄装置から排出される前記水素水排水を導入する還元水導入管と、前記活性炭処理水と前記水素水排水の混合により発生する排ガスを排出する排気管と、オゾン濃度が低減された処理水を排出する排出管とを有することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
全幅セキ状の仕切り板を設けて混合槽下流部と活性炭を充填した混合槽上流部とに区画し、混合槽上流部で得られる活性炭処理水を前記仕切り板を溢流させて混合槽下流部に流出させ、混合槽下流部で前記活性炭処理水と水素水排水を混合する混合槽と、前記混合槽上流部に洗浄装置から排出される前記オゾン水排水を導入するオゾン水排水導入管と、前記混合槽下流部に前記洗浄装置から排出される前記水素水排水を導入する還元水導入管と、前記活性炭処理水と前記水素水排水との混合により発生する排ガスを排出する排気管と、外部空気を該混合槽の気相部に導入する給気口と、オゾン濃度が低減された処理水を排出する排出管とを有することを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
前記還元水導入管に、不活性ガスを吹き込むガス吹込管を更に、設置することを特徴とする請求項２記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品、医療、電子及びその関連産業に広く使用される酸化性水の排水処理方法に関し、特に、その使用後においても、強い酸化性を有するオゾンが混入する排水を処理するための排水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
食品、医療、電子及びその関連産業では、酸化性水として純水や超純水に各種ガス、例えばオゾンを溶解したオゾン溶解水を洗浄用水として使用することが多く、洗浄工程を経た後にはオゾン水排水となる。
【０００３】
このオゾン水排水は、従来、図１１に示すようなフローにて排水本管５０に排出され、図では省略する総合排水処理施設にて最終処理され、再利用されたり、下水道や公共水域に放流されている。すなわち、洗浄装置Ａから排出されたオゾン水排水は今だ強い酸化性を有するため、ライン５２にて排水処理装置１ｊの活性炭塔５３に送られ分解処理され、その後排水本管５０に排出されている。なお、ライン５１は洗浄装置Ａから別途排出された他の活性炭処理が不要な洗浄排水、例えば、水素水排水などを排出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例におけるオゾン水や次亜塩素水等の酸化性水の排水は、強い酸化性を有し、排水設備の塩化ビニル等の樹脂製配管を劣化させる。これを防止する方法としては、配管材料にフッ素樹脂を使用すればよいが、塩化ビニルに比べ遙かに高価である。更に、上記従来例におけるオゾン水や次亜塩素水排水などの酸化性排水を活性炭処理によって分解処理を行う場合、活性炭を多量に準備する必要があると共に、連続してこれら酸化性物質の分解処理を行った場合、活性炭が劣化して交換する必要があるがその頻度が多いという問題がある。また、十分な量の活性炭と、高頻度な活性炭の交換を行わない場合、酸化性物質が漏洩して下水道処理設備や公共水域に悪影響を及ぼすこともある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、酸化性水の排水が排出される場合に、安価な樹脂系配管材や鉄系配管材を使用でき、しかも活性炭を使用したとしても遙に少量で且つ交換頻度も少なくなるような簡易な方法で酸化性水排水の排水処理が可能な排水処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、酸化性水の排水が排出されるような場合、前記排水に水素を含有する水素水を混合させれば、前記酸化性水の排水に含まれる酸化性物質の濃度を簡易に、短時間に低減でき、且つ排水管系統に安価な樹脂系配管材や鉄系配管材を使用でき、しかも活性炭を使用したとしても遙に少量で且つ交換頻度も少なくなることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
すなわち、本発明（１）は、外部空気を導入する給気口を備え、活性炭を下層に充填した活性炭処理槽と、前記活性炭処理槽に洗浄装置から排出されるオゾン水排水を導入するオゾン水排水導入管と、前記活性炭処理槽を天板部に設置すると共に、前記オゾン水排水を活性炭処理して得られる活性炭処理水と水素水排水を混合する混合槽と、前記混合槽に前記洗浄装置から排出される前記水素水排水を導入する還元水導入管と、前記活性炭処理水と前記水素水排水の混合により発生する排ガスを排出する排気管と、オゾン濃度が低減された処理水を排出する排出管とを有することを特徴とする排水処理装置を提供するものである。これにより、上記の排水処理方法が活性炭処理手段を備えることで、より処理効率の高い構造で、且つよりコンパクトなものとして確実に実現される。
【００１５】
また、本発明（２）は、全幅セキ状の仕切り板を設けて混合槽下流部と活性炭を充填した混合槽上流部とに区画し、混合槽上流部で得られる活性炭処理水を前記仕切り板を溢流させて混合槽下流部に流出させ、混合槽下流部で前記活性炭処理水と水素水排水を混合する混合槽と、前記混合槽上流部に洗浄装置から排出される前記オゾン水排水を導入するオゾン水排水導入管と、前記混合槽下流部に前記洗浄装置から排出される前記水素水排水を導入する還元水導入管と、前記活性炭処理水と前記水素水排水との混合により発生する排ガスを排出する排気管と、外部空気を該混合槽の気相部に導入する給気口と、オゾン濃度が低減された処理水を排出する排出管とを有することを特徴とする排水処理装置を提供するものである。これにより、上記の排水処理方法が活性炭処理手段を備えることで、より処理効率の高い構造で、且つよりコンパクトなものとして確実に実現される。
【００１６】
また、本発明（３）は、前記還元水導入管に、不活性ガスを吹き込むガス吹込管を更に、設置することを特徴とする排水処理装置を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明において、オゾン水排水としては、特に制限されず、例えば、食品、医療、電子及びその関連産業の洗浄工程で多く使用されるオゾン溶解水の洗浄工程を経た後におけるオゾンを含む排水が主体となる。この理由は、従前においては洗浄水として次亜塩素水が多く使用されていたが、塩素による弊害が顕著となり、更に塩素に比べてオゾンの有利性が多く発見されるようになって、オゾンが多用されるようになってきたからである。オゾン水排水のオゾン濃度としては、特に制限されないが、オゾンは０°Ｃで水１リットルに対して最大で１．０７２ｇ溶解するが、通常の使用においては、温度が室温であること及び洗浄に使用した後であることを考慮すると、２０mg／L 以下である。また、オゾン水排水のｐＨは通常、ｐＨ２〜７の範囲である。
【００１８】
また、水素水排水としては、特に制限されないが、前記酸化性水の排水と同様に、例えば、食品、医療、電子及びその関連産業の洗浄工程で多く使用される水素溶解水による洗浄工程で使用された水素水排水とすることが、同じ工場内からの排水を有効利用でき、別途に水素水を調整する必要もない点で好ましい。上記電子産業などの洗浄工程で使用される水素溶解水及び別途に調整される水素水の製造方法としては、水を電気分解して得た水素ガスやボンベに貯留された水素ガスを水素源として、これを水に溶解させる方法であり、具体的にはガス透過膜を用いる方法、エゼクタを用いる方法、ラインミキサー又はスタティックミキサーを用いる方法、ポンプによる攪拌を用いる方法及び散気管などを用いて水中にバブリングする方法などが挙げられる。水素水中の水素濃度としては、特に制限されないが、通常０．１〜２．０mg／L の範囲である。
【００１９】
また、アンモニアを含有する水としては、特に制限されないが、例えば、アンモニアを水に溶解させて得られるものである。アンモニアを水に溶解させる方法としては、公知の方法が適用できる。アンモニアを含有する水中のアンモニア濃度としては、通常０．１〜１００mg／L の範囲である。本発明においては、水素水とアンモニア含有水を混合して使用しても、また、水素水にアンモニアを添加してアンモニア含有水素水として使用してもよい。これにより、オゾン水排水との混合によるオゾン排水の還元処理が一層促進される。水素水にアンモニアを添加する場合、水素水中のアンモニアの濃度としては、１ppm 以上、１００ppm 以下の範囲が好ましい。また、水素水又はアンモニアを含有する水のｐＨは通常、ｐＨ７〜１１の範囲である。
【００２０】
次に、参考例における排水処理方法について、図１を参照して説明する。図１は本参考例の排水処理方法のフロー図である。洗浄装置Ａから排出される酸化性水であるオゾン水排水及び還元性水である水素水排水は、排水処理手段である混合槽３により、簡易処理され排水本管２に放流される。すなわち、排水処理装置１は、洗浄装置Ａから排出されたオゾン水排水と水素水排水を混合する混合槽３と、混合槽３にオゾン水排水を導入するオゾン水排水導入管４と、混合槽３に水素水排水を導入する水素水排水導入管５と、オゾン水排水と水素水排水の混合により発生する排ガスを排気する排気管７と、オゾン濃度が低減された処理水を排水本管２に排出する排出管６とを主要な構成要素とする。
【００２１】
図１中、排水処理装置１においては、洗浄装置Ａから排出されたオゾン水排水は配管４により混合槽３に送液され、同様に洗浄装置Ａから排出された水素水排水は配管５により混合槽３に送液される。混合槽３ではオゾン水排水中のオゾンの一部又は全部は水素水排水中の還元性物質である水素と反応して、オゾン水排水中のオゾン濃度は短時間で急速に低減され、オゾン濃度が低減された処理水は排出管６を通って排水本管２に放流される。これにより、排出管６及び排水本管２は安価な樹脂系配管材や鉄系配管材を使用でき、しかも従来の処理に使用されていた活性炭塔を省略できる。
【００２２】
次に、参考例における排水処理装置１の具体例を図２及び図３を参照して説明する。図２は参考例における排水処理装置の概略図である。この排水処理装置１ａで使用されるタンク構造の混合槽３はオゾン水排水受入れ口１３と、処理水の排水口１５が設けられ、オゾン水排水受入れ口１３にはオゾン水排水導入管４が接続され、オゾン水排水導入管４には水素水導入管５が接続され、水素水導入管５の接続位置より混合槽３側には排気管７が接続されてなるものである。また、内部は下方を仕切る仕切り板８と、上方を仕切る仕切り板９を交互に配置して４室に区画し、オゾン水排水と水素水の混合水１００の流れを蛇行させ、混合効率を高めている。この排水処理装置１ａによれば、オゾン水排水受入口１３から混合槽３内にオゾン水排水と水素水の混合水を受け入れて酸化還元させ、排水口１５から水素水と共にオゾン濃度が低減されたオゾン水排水を排出管６を通して排水本管２に放流する。また、仕切り板９、９の上方の気相部にはガス流通孔９１、９１を設けて混合槽内の圧力の均一化を図り、ガス流通孔９１、９１を通った排ガスを効率よく排気管７から排気させる。
【００２３】
図３は参考例における他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。この排水処理装置１ｂは、混合槽３に排気口１１及び給気口１２を設け、且つオゾン水排水受入口１３が水素水受入口１４よりも上に位置するように混合槽３に両受入口１３、１４を設けて、更にオゾン水排水受入口１３より低い位置の混合槽３に排水口１５を設けてなるものである。この排水処理装置１ｂによれば、オゾン水排水受入口１３から混合槽３内にオゾン水排水を受け入れると共に、水素水受入口１４から水素水排水を受け入れて酸化還元させ、排水口１５から水素水排水と共にオゾン水排水を排出管６を通して排水本管２に放流する。また、同時に給気口１２からの外部空気吹き込みにより混合槽３内の空気を排気口１１から混合槽３外にパージする。従って、水素水排水に由来する還元要素とオゾン水排水に由来する酸化要素とによる爆発が無くなり、同じ排水の水素水排水によりオゾン水排水を処理して、酸化性物質であるオゾンの濃度を低減せしめ、樹脂系配管材や鉄系配管材の劣化を抑制する。本参考例では、オゾン水排水中のオゾン濃度が低濃度領域のものの排水処理において、特に有効である。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態における排水処理装置について、図４〜図９を参照して説明する。図４は本実施の形態例の排水処理方法のフロー図である。図４中、図１と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について説明する。すなわち、本実施の形態例の排水処理装置１ｃはオゾン水排水導入管４の途中に活性炭処理手段１６を設けて、オゾン水排水を水素水と混合する前に活性炭処理して、オゾンの一部を分解させるものである。活性炭処理手段としては、活性炭が充填された公知の活性炭塔などが使用できる。この排水処理装置１ｃによれば、活性炭に接触後のオゾン水排水のオゾン濃度が低減し、その後の水素水との混合による還元処理に必要な水素量を低減できる。また、活性炭の使用量は従来の単独処理時と比べて少なくできるか、又は交換頻度を減らせる。また、第１の実施の形態例に比して、更に安全性が向上すると共に、オゾン水排水中のオゾン濃度が高濃度領域のものの排水処理において特に有効である。
【００２５】
また、図５に示す本実施の形態例の変形例である排水処理装置１ｄのように、活性炭処理手段１６を混合槽３内に設置するようにしてもよい。この場合、混合槽３は活性炭処理手段１６と、オゾン水排水の活性炭処理水と水素水の混合水が溜まる槽３１とからなり、活性炭処理手段１６と混合水が溜まる槽３１とは、例えば、仕切り板（不図示）等で明確に区画される。
【００２６】
次に、本実施の形態例における排水処理装置１ｃ及び１ｂの具体例を図６〜図８を参照して説明する。図６は本実施の形態例における排水処理装置１ｅの概略図である。図６中、図２と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。すなわち、図２と主に異なる点は、混合槽の天板３２部に活性炭１７を下層に充填したタンク状活性炭処理槽１６ａを設置した点、オゾン水排水導入管４を活性炭処理槽１６ａの上方に接続した点にある。活性炭処理槽１６ａには活性炭処理水を混合槽の混合水溜まり槽３１に流出させる流出口１６２と、活性炭処理水の流出を助ける吸気口１８が設けられている。この排水処理装置１ｅによれば、オゾン水排水は先ず、活性炭１７に接触してオゾン水排水のオゾン濃度が低減し、その後の水素水との混合による還元処理に必要な水素量を低減できる。
【００２７】
図７は本実施の形態例における他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。図７中、図３の実施の形態例と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。この排水処理装置１ｆは、混合槽３に全幅セキ状の仕切り板２０を設け、仕切り板２０で上流部２１と下流部２２とに区画する。上流部２１にはオゾン水排水受入口１３を設けると共に活性炭１７を下方に充填し、下流部２２には水素水受入口１４及び排水口１５を設けてなるものである。この排水処理装置１ｆによれば、オゾン水排水受入口１３から上流部２１内にオゾン水排水を受け入れ、活性炭１７との接触により還元し、その後仕切り板２０を溢流させて下流部２２に送出すると共に、水素水受入口１４から下流部２２内に水素水排水を受け入れて更に相互に酸化還元させ、排水口１５から水素水排水と共にオゾン水排水を排出管６を通して排水本管２に放流する。従って、本実施の形態例においても、図６の排水処理装置１ｅと同様の効果を奏する。
【００２８】
図８は本参考例における他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。図８中、図７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、排水処理装置１ｇと図７の実施の形態例との相違点は、図７の実施の形態例の所謂横型タンク構造に代えて、所謂縦型タンク構造とした点である。具体的には、混合槽３ａにこれを上下に区画し、且つオゾン水排水を通し、活性炭１７を載置できる仕切り板２０ａを設け、下部の上流部２１ａと上部の下流部２２ａとに分け、この下流部２２ａに活性炭１７を充填し、活性炭１７の充填層より上部の混合槽３ａに水素水受入口１４及び排水口１５を設けた点及び更に排気口１１及び給気口１２が無い点にある。オゾン水排水受入口１３から下部の上流部２１ａ内にオゾン水排水を受け入れ、上向流で仕切り板２０ａを流通後、活性炭１７との接触により還元し、上部の下流部２２ａに送出すると共に、水素水受入口１４から上部の下流部２２ａ内に水素水排水を受け入れて更に相互に酸化還元させ、排水口１５から水素水排水と共にオゾン水排水を排出管６を通して排水本管２に放流する。本実施の形態例においても、図７の排水処理装置１ｆと同様の効果を奏する。
【００２９】
図９は本発明の実施の形態における排水処理方法のフロー図である。図９中、図７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略して異なる点について説明する。すなわち、本実施の形態例の排水処理装置１ｈと図７の実施の形態例との相違点は、混合槽３の水素水受入口１４に接続される水素水導入管、すなわち、洗浄装置Ａから排出された水素水排水を受け入れる配管５にガス吹込管２４を接続し、このガス吹込管２４にガスタンク２５及びこれのガス供給制御弁２６を取り付け、ガスタンク２５から窒素ガス、希ガスなどの不活性ガスをガス供給制御弁２６により制御しつつ、水素水導入管５に吹き込み、水素水排水中の溶存水素ガスをタンク内気相中に拡散するのを促進する一方、給気口１２からの外部空気吹き込みにより、混合槽３内の還元性溶存水素ガスを早期に排気口１１から混合槽３外にパージできる点、及び洗浄装置Ａから排出されたオゾン水排水はオゾン水排水導入管４により活性炭処理手段１６に送液されるが、送液される手前のオゾン水排水にアルカリ注入装置３０の貯槽２７から注入ポンプ２８により配管２９を通りアルカリ剤を注入した点にある。本実施の形態例においては、水素水中の溶存水素ガスの気相中への拡散を促進することができると共に、給気口１２からの外部空気吹き込みによりタンク内の溶存水素ガスを早期に排気口１１からタンク外にパージすることができ、より安全である。アルカリ剤としては、特に制限されず、アンモニア系及びナトリウム系が挙げられる。
【００３０】
図１０は本発明の実施の形態における排水処理方法のフロー図である。図１０中、図４と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略して異なる点について説明する。すなわち、本実施の形態例の排水処理装置１ｉと図４の実施の形態例の排水処理装置１ｃとの相違点は、洗浄装置Ａから延出される水素水導入管５を活性炭処理手段１６に接続した点である。すなわち、オゾン水排水と水素水排水を共に、活性炭処理手段１６で処理し、その後、活性炭処理された該混合水を混合槽３に移送する。この排水処理装置１ｉによれば、混合排水中のオゾンと水素の還元反応を促進し、反応時間を短縮できる。また、図１０中、活性炭処理手段１６は混合槽３内に設置してもよい。これにより、装置のコンパクト化が図れる。また、混合槽３を省略して、排水管６内で混合する形態としてもよい。
【００３１】
本発明において、オゾン水排水と水素水を混合する混合槽としては、上記タンク構造のものに限定されず、例えば、配管内やスタティックミキサなどにより行う形態であってもよい。
【００３２】
【実施例】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
６mg/Lのオゾンが溶解したオゾン水２リットルと、ｐＨ８．２のアンモニア添加純水２リットルを室温下、ステンレス槽内で混合処理し、混合処理後、時間の経過に伴う混合水中のオゾン濃度の変化を観察した。結果を図１２に示す。
【００３３】
実施例２
ｐＨ８．２のアンモニア添加純水に代えて、ｐＨ１０．２のアンモニア添加純水とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を図１２に示す。
【００３４】
実施例３
ｐＨ８．２のアンモニア添加純水に代えて、ｐＨ７．１、溶存水素濃度１．３mg/Lの水素水とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を図１２に示す。
【００３５】
実施例４
ｐＨ８．２のアンモニア添加純水に代えて、ｐＨ８．２、溶存水素濃度１．３mg/Lのアンモニアが添加された水素水とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を図１２に示す。
【００３６】
実施例５
ｐＨ８．２のアンモニア添加純水に代えて、ｐＨ１０．２、溶存水素濃度１．３mg/Lのアンモニアが添加された水素水とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を図１２に示す。
【００３７】
比較例１
ｐＨ８．２のアンモニア添加純水に代えて、ｐＨ７．１の純水とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を図１２に示す。
【００３８】
比較例２
単に、６mg/Lのオゾンが溶解したオゾン水２リットルを室温下、ステンレス槽内に放置し、放置後、時間の経過に伴うオゾン水中のオゾン濃度の変化を観察した。結果を図１２に示す。
【００３９】
図１２から明らかなように、オゾン水のオゾン濃度は水素水又はアンモニア添加水の等容量の混合により半減するが、その後のオゾン濃度の経時変化は減少速度が速い順に、ｐＨ１０．２、溶存水素濃度１．３mg/Lのアンモニアが添加された水素水（実施例５）、ｐＨ１０．２のアンモニア添加純水（実施例２）、ｐＨ８．２、溶存水素濃度１．３mg/Lのアンモニアが添加された水素水（実施例４）、ｐＨ７．１、溶存水素濃度１．３mg/Lの水素水（実施例３）、ｐＨ８．２のアンモニア添加純水（実施例１）であり、特に、実施例５のｐＨ１０．２、溶存水素濃度１．３mg/Lのアンモニアが添加された水素水は１分以内のオゾン濃度が０．０１mg/L以下であった。
【００４０】
【発明の効果】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
本発明（１）〜（３）によれば、上記の排水処理方法が活性炭処理手段を備えることで、より処理効率の高い構造で、且つよりコンパクトなものとして確実に実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本参考例を示す排水処理方法のフロー図である。
【図２】  参考例を示す排水処理装置の概略図である。
【図３】  参考例を示す他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。
【図４】  本発明の実施の形態例を示す排水処理方法のフロー図である。
【図５】  本発明の実施の形態例の変形を示す排水処理方法のフロー図である。
【図６】  本実施の形態例を示す排水処理装置の概略図である。
【図７】  本実施の形態例を示す他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。
【図８】  参考例を示す他の排水処理装置の概略を示す斜視図である。
【図９】  本実施の形態例を示す排水処理方法のフロー図である。
【図１０】  本実施の形態例を示す排水処理方法のフロー図である。
【図１１】  従来例を示すオゾン水排水処理方法のフロー図である。
【図１２】  実施例及び比較例における経過時間に伴うオゾン濃度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ〜１ｊ      排水処理装置
２、５０            排水本管
３、３ａ、５３      混合槽
４、５２            オゾン水排水導入管
５                  水素水（排水）導入管
６                  排出管
８、９、２０、２０ａ  仕切り板
１１                排気口
１２                給気口
１３                オゾン水排水受入れ口
１４                水素水受入れ口
１５                排水口
１６、１６ａ        活性炭処理手段（活性炭処理塔）
１７                活性炭
２１、２１ａ        上流部
２２、２２ａ        下流部
Ａ                  洗浄装置
【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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