(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面に電子ビーム出射窓が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器が設けられた電子ビーム管であって、
前記電子ビーム発生器は、熱電子発生部を前端に有する、同一平面内に位置された一対の板状体からなる電流供給板と、
当該電流供給板の両外面側において、各々間隙を介して当該電流供給板に平行に配設された一対の熱電子遮蔽電極板と、
当該一対の熱電子遮蔽電極板の両外面側において、各々間隙を介して当該熱電子遮蔽電極板に平行に配設され、前記熱電子発生部より前方に位置された電界形成電極を前端に有する一対の導電板とから構成され、
前記電流供給板、熱電子遮蔽電極板および導電板は、これらの一側縁部および他側縁部の各々において、固定用ガラス部材で固着されていることを特徴とする電子ビーム管。
【請求項２】
電子ビーム発生器において、電流供給板、熱電子遮蔽電極板および導電板の各々の一側縁部および他側縁部にアンカー用突起部が形成され、このアンカー用突起部が、固定用ガラス部材に埋没されていることを特徴とする請求項１に記載の電子ビーム管。
【請求項３】
電子ビーム発生器において、固定用ガラス部材は、前後に並ぶよう分離して配列された、前方固定用ガラス部材および後方固定用ガラス部材により構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子ビーム管。
【請求項４】
各々機能部材である、一方の導電板、一方の熱電子遮蔽電極板、熱電子発生部を有する同一平面内に位置された一対の板状体からなる電流供給板、他方の熱電子遮蔽電極板および他方の導電板を、この順に、すべての隣接する機能部材の間に板状スペーサを介挿した状態で、かつ、位置決め機構により各機能部材の相互の位置関係が固定された状態で積層し、この積層体の一側縁部および他側縁部に軟化された固定用ガラス片を固着させて各機能部材を一体的に固定し、その後すべての板状スペーサを除去する工程を有することを特徴とする電子ビーム発生器の製造方法。
【請求項５】
位置決め機構が位置決め用基準棒を有する治具よりなり、前記治具の位置決め用基準棒に各機能部材に形成された位置決め用の貫通孔を嵌合させることにより、各機能部材の相互の位置関係が固定された状態とされ、各機能部材が一体的に固定された後に前記治具を取り外す工程を有することを特徴とする請求項４に記載の電子ビーム発生器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを放射する電子ビーム管およびこれを構成する電子ビーム発生器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子ビームを利用して、印刷物のインキの乾燥、食品または医療品の殺菌などが行われるようになっている。このような電子ビームを発生する電子ビーム管としては、図１１に示すようなものが提案されている。
【０００３】
図１１は、電子ビーム管の構成の一例を正面方向から見た説明用断面図である。同図において、電子ビーム管１００は、真空容器１２０と、この真空容器１２０内に設けられたスリーブ１５０と、このスリーブ１５０の内部に配設された電子ビーム発生器９０とから構成されている。
【０００４】
真空容器１２０は、後方（図で下方）側が封止されたガラス製の管部材１２１と、当該管部材１２１の前方側の開口を塞ぐよう設けられた蓋部材１２２とにより構成され、この蓋部材１２２には、後述する電子ビーム発生器９０よりの電子ビームが通過する電子ビーム出射窓１２４が形成されている。
【０００５】
以上のような電子ビーム管１００は、大規模な真空装置を必要とせずに電子ビームを照射することができる利点と共に、それ自体が、複雑な構造を有さず、小型であるという利点を有することから、広範な用途において実用化が検討されている。
【０００６】
電子ビーム管１００における電子ビーム発生器９０は、各機能部材が図１０に示す構造に組み立てられて構成されている。この図において、電子ビームが放出される図の上方を、説明の便宜上、「前方」として説明する。
この例の電子ビーム発生器９０は、フィラメントからなる熱電子発生部９１を前端に有する電流供給板９２と、この電流供給板９２の両外面側において、各々第１の絶縁板Ｄ１を介して当該電流供給板９２に平行に配設され、その前端が熱電子発生部９１より前方に位置された一対の熱電子遮蔽電極板９３と、この一対の熱電子遮蔽電極板９３の両外面側において、各々第２の絶縁板Ｄ２を介して当該熱電子遮蔽電極板９３に平行に配設され、当該熱電子遮蔽電極板９３の前端より前方に位置された電界形成電極９４を前端に有する一対の導電板９５とから構成されている。
そして、電流供給板９２、一対の熱電子遮蔽電極板９３および一対の導電板９５は、これらの各機能部材が平行となるよう、また所期の前後位置関係となるよう、第１の絶縁板Ｄ１および第２の絶縁板Ｄ２と共に全体を貫通するネジ９６により、複数の個所において固定されている。
【０００７】
このような電子ビーム発生器９０では、電流供給板９２に電流が供給されることにより熱電子発生部９１において熱電子が発生し、この熱電子は、電流供給板９２と同じ電位に維持された熱電子遮蔽電極板９３の作用によって各機能部材の厚さ方向（図の左右方向）に拡散しないよう規制された状態で、電流供給板９２の電位より相対的に正電位側に維持された電界形成電極９４の作用により、前方に向かって引き出されることにより電子ビームとして放出され、これが電子ビーム管１００の電子ビーム出射窓１２４から出射される。
【０００８】
しかしながら、上記の構成による電子ビーム発生器９０においては、機能部材である電流供給板９２、一対の熱電子遮蔽電極板９３および一対の導電板９５を、第１の絶縁板Ｄ１および第２の絶縁板Ｄ２と共に固定する個々のネジ９６の締め付け力を均等とすることが困難であるため、機能部材の各々が厳密に平行とならず、あるいはネジ９６のいわゆる遊びのために適切な位置からずれて固定されてしまうことも多く、その結果、放出された電子ビームの一部が電子ビーム出射窓１２４に向かう方向以外にも進んでしまうので、電子ビーム出射窓１２４から出射されない電子ビームの割合が大きくなり、実際に出射される電子ビームの強度が小さいものとなって十分に高い出力を得ることができない、という問題がある。
また、各々の個所におけるネジ９６の締め付け力を微妙に調整しなければならないため、電子ビーム発生器９０の製造が非常に煩瑣で長時間を要する作業となる、という問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、各機能部材間の位置関係が確実に所期の状態に固定された電子ビーム発生器を備えてなり、十分に高い出力を安定に得ることができる電子ビーム管を提供することにある。
本発明の他の目的は、各機能部材を、所期の位置関係となる状態に確実に固定することができ、従って高い出力を有する電子ビーム発生器を、確実にかつ簡単に製造することができる製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子ビーム管は、前面に電子ビーム出射窓が形成された真空容器の内部に電子ビーム発生器が設けられ、前記電子ビーム発生器は、熱電子発生部を前端に有する、同一平面内に位置された一対の電流供給板と、当該電流供給板の両外面側において、各々間隙を介して当該電流供給板に平行に配設された一対の板状体からなる熱電子遮蔽電極板と、当該一対の熱電子遮蔽電極板の両外面側において、各々間隙を介して当該熱電子遮蔽電極板に平行に配設され、前記熱電子発生部より前方に位置された電界形成電極を前端に有する一対の導電板とから構成され、前記電流供給板、熱電子遮蔽電極板および導電板は、これらの一側縁部および他側縁部の各々において、固定用ガラス部材で固着されていることを特徴とする。
【００１１】
以上の電子ビーム発生器においては、電流供給板、熱電子遮蔽電極板および導電板の各々の一側縁部および他側縁部にアンカー用突起部が形成され、このアンカー用突起部が、固定用ガラス部材に埋没されていることが好ましい。
【００１２】
以上の電子ビーム発生器においては、固定用ガラス部材は、前後に並ぶよう分離して配列された、前方固定用ガラス部材および後方固定用ガラス部材により構成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の電子ビーム発生器の製造方法は、各々機能部材である、一方の導電板、一方の熱電子遮蔽電極板、熱電子発生部を有する同一平面内に位置された一対の板状体からなる電流供給板、他方の熱電子遮蔽電極板および他方の導電板を、この順に、すべての隣接する機能部材の間に板状スペーサを介挿した状態で、かつ、位置決め機構により各機能部材の相互の位置関係が固定された状態で積層し、この積層体の一側縁部および他側縁部に軟化された固定用ガラス片を固着させて各機能部材を一体的に固定し、その後すべての板状スペーサを除去する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
以上の電子ビーム発生器の製造方法においては、位置決め機構が位置決め用基準棒を有する治具よりなり、前記治具の位置決め用基準棒に各機能部材に形成された位置決め用の貫通孔を嵌合させることにより、各機能部材の相互の位置関係が固定された状態とされ、各機能部材が一体的に固定された後に前記治具を取り外す工程を有することが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の電子ビーム管の構成の一例を示す説明用断面図である。
この例の電子ビーム管１０は、真空容器２０と、この真空容器２０内に設けられた、前方および後方に開放端を有する金属製の円筒状スリーブ５０と、このスリーブ５０の内部に配設された電子ビーム発生器４０とから構成されている。スリーブ５０は、電子ビームの乱放出防止用のものである。
【００１６】
真空容器２０は、後方（図で下方）側が封止された、例えば円筒状のパイレックスガラスよりなる管部材２１と、当該管部材２１の前方側の開口を塞ぐよう設けられた、例えばシリコン板よりなる蓋部材２２とにより構成されている。
この蓋部材２２には、後述する電子ビーム発生器４０よりの電子ビームが通過する開口部分２３によって形成される電子ビーム出射窓２４が形成されている。また、後述する電流供給板４２に電気的に接続される第１のリード棒２５、後述する一対の熱電子遮蔽電極板４４に電気的に接続される第２のリード棒２６および後述する一対の導電板４７に電気的に接続される第３のリード棒２７が、管部材２１の後端壁を気密に貫通した状態で固定されている。
【００１７】
図２は、本発明に係る電子ビーム発生器４０の構成の一例において、一方の熱電子遮蔽電極板４４と導電板４７とを除去した状態を正面方向から見た説明用部分断面図であり、図３は、図２に係る電子ビーム発生器４０をＡ方向から見た説明用断面図である。
この電子ビーム発生器４０は、熱電子発生部４１を前端に有する電流供給板４２と、この電流供給板４２の両外面側において、各々第１の間隙Ｓ１を介して当該電流供給板４２に平行に配設され、その前端が熱電子発生部４１より前方に位置された一対の熱電子遮蔽電極板４４と、この一対の熱電子遮蔽電極板４４の両外面側において、各々第２の間隙Ｓ２を介して当該熱電子遮蔽電極板４４に平行に配設された一対の導電板４７とから構成されており、この一対の導電板４７の互いに対向する内面の前端には、熱電子遮蔽電極板４４の前端より更に前方に位置された電界形成電極４６が形成されている。３０は、後述する位置決め用基準棒が通過する位置決め用の円形の貫通孔である。
【００１８】
電流供給板４２は、図４に示すように、同一平面内に位置された一対の帯状の例えばステンレス鋼よりなる第１の板状体４２１および第２の板状体４２２よりなり、第１の板状体４２１および第２の板状体４２２の各々の外側縁部分には、前後２個所に第１のアンカー用突起部４３が形成されていると共に、内側縁部分には、貫通孔３０に対応した円弧状の凹部３０Ａが形成されている。
そして、第１の板状体４２１および第２の板状体４２２の各々の前端には、中央が前方に突出するよう湾曲した形態を有する例えばタングステンフィラメントよりなる熱電子発生部４１の両端が接続され、第１の板状体４２１および第２の板状体４２２の後端は、第１のリード棒２５，２５に電気的に接続されている（図１参照）。
【００１９】
熱電子遮蔽電極板４４は、例えばステンレス鋼よりなり、図５に示すように、前端縁の中央が前方に突出するよう湾曲した前方部分４４１と、これに続いて形成された、両外側縁部分に第２のアンカー用突起部４５が形成されると共に前後方向の中心軸線上に２つの貫通孔３０が形成された中央部分４４２と、一端が当該中央部分４４２の後端の一部に接続され、他端が第２のリード棒２６に電気的に接続されたＬ字型の後方部分４４３とから構成されている（図１参照）。
【００２０】
導電板４７は、例えばステンレス鋼よりなり、図６に示すように、前端縁の中央が前方に突出するよう湾曲した前方部分４７１と、これに続いて形成された、両外側縁部分の前後２個所に第３のアンカー用突起部４８が形成されていると共に前後方向の中心軸線上に２つの貫通孔３０が形成された後方部分４７２とから構成されている。そして、前方部分４７１の内面となる一面には、その前端縁に沿って、中央が前方に突出するよう湾曲した形状の電界形成電極４６が設けられている。また、後方部分４７２の後端は、第３のリード棒２７に電気的に接続されている（図１参照）。
【００２１】
以上において、第１のアンカー用突起部４３、第２のアンカー用突起部４５および第３のアンカー用突起部４８の各々は、均一でない形状とされ、その位置が異なったものとされている。
なお、図２においては、各アンカー用突起部は、露出された状態で示されている。
【００２２】
図２および図３に示すように、電子ビーム発生器４０を構成する機能部材である電流供給板４２、一対の熱電子遮蔽電極板４４および一対の導電板４７は、第１の間隙Ｓ１および第２の間隙Ｓ２の各々を介して積層された状態で、これらの一側縁部分および他側縁部分の各々において、前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２で固着されている。具体的には、各機能部材の一側縁部分が、これらに形成された第１のアンカー用突起部４３、第２のアンカー用突起部４５および第３のアンカー用突起部４８が埋没された状態となるよう、前後に並ぶよう分離して配列された前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２に共通に固着され、他側縁部分においても同様とされている。
ここに、前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２の材料としては、特に限定されるものではなく、例えばホウケイ酸系ガラス、アルカリ鉛珪酸ガラス、ソーダライムガラスなどが挙げられるが、ステンレス鋼製の各機能部材との親和性が高いことから、ホウケイ酸系ガラスであることが好ましい。
また、電流供給板４２、熱電子遮蔽電極板４４および導電板４７の各隣接する機能部材間には、例えばアルミナよりなる絶縁性の間隔保持用板状体が介挿されていてもよい。
【００２３】
以上の構成の電子ビーム発生器４０を備える電子ビーム管１０においては、電流供給板４２に電流が供給されることにより熱電子発生部４１において熱電子が発生し、この熱電子は、電流供給板４２と同じ電位に維持された熱電子遮蔽電極板４４の作用によって各機能部材の厚さ方向（図３における左右方向）に拡散しないよう規制された状態で、電流供給板４２の電位より相対的に正電位側に維持された電界形成電極４６の作用により、前方に向かって引き出されることにより電子ビームとして放出され、これが真空容器２０の電子ビーム出射窓２４から出射される。
【００２４】
このような電子ビーム管１０においては、電子ビーム発生器４０を構成する機能部材の各々が、第１の間隙Ｓ１および第２の間隙Ｓ２の各々を介して積層された状態で、その一側縁部分および他側縁部分において、互いに、前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２に共通に固着されており、従って、機能部材の各々が所期の位置関係に保持された状態で固定されたものとなるので、電子ビーム発生器４０より放出された電子ビームの放出方向および拡がりが確実に規制され、その結果、電子ビーム出射窓２４から効率よく電子ビームが出射され、結局、出射される電子ビームは、その強度が十分に大きくて安定したものとなる。
【００２５】
また、機能部材に形成された第１のアンカー用突起部４３、第２のアンカー用突起部４５および第３のアンカー用突起部４８が前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２に埋没されることにより、機能部材の各々が前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２に強固に固着された状態を確実に達成することができる。
【００２６】
また、固定用ガラス部材である前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２が、前後に並ぶよう分離されていることにより、個々の固定用ガラス部材における温度分布の幅が狭いものとなるので、個々の固定用ガラス部材におけるクラックの発生を確実に防止することができる。これに対し、一体的な固定用ガラス部材を用いたときには、熱電子発生部４１よりの熱により前方側部分が高温となることによって当該固定用ガラス部材にクラックが生ずるようになる。
【００２７】
以上のように、上記の電子ビーム管１０によれば、電子ビーム発生器４０における機能部材の各々の位置関係が所期の状態を保持したままで固定された状態となるので、電子ビーム発生器４０より放出された電子ビームの放出方向および拡がりが確実に規制されることにより、出射される電子ビームの強度を十分に大きいものとすることができ、十分に高い出力を安定に得ることができる。
【００２８】
図７は、本発明の電子ビーム管の製造方法の一例における、各機能部材の積層方法を示す説明図、図８は、この方法によって形成された積層体を示す説明図であり、図９は、積層体の後方側より見た、固定用ガラス部材固着工程を概略的に示す説明図である。
図において、８０は治具であり、当該治具８０は、平坦な上面を有する基板の上面に、既述の位置決め用の貫通孔３０（図２、図４乃至図６参照）に適合する直径を有する円柱状の位置決め用基準棒８１が垂直に突出するよう設けられて構成されており、これにより、位置決め機構が構成される。７１〜７４は、それぞれ焼き入れ処理が施された鋼よりなる第１〜第４の板状スペーサであり、これらの第１〜第４の板状スペーサ７１〜７４は、後述する積層体Ｌから位置決め用基準棒８１を抜き取ることができるような平面形状である。具体的には、第１〜第４の板状スペーサ７１〜７４は、位置決め用基準棒８１が通過する円形のスペーサ用貫通孔（図示せず）を有する形状である。
【００２９】
治具８０上においては、その位置決め用基準棒８１に対して貫通孔３０が嵌合するよう、先ず一方の導電板４７が設置され、その上に位置決め用基準棒８１に対してスペーサ用貫通孔が嵌合するよう、第１の板状スペーサ７１が配置される。次に一方の熱電子遮蔽電極板４４が同様に嵌合設置されて、その上に第２の板状スペーサ７２が同様に嵌合配置され、更に熱電子発生部４１を有する電流供給板４２、第３の板状スペーサ７３、他方の熱電子遮蔽電極板４４、第４の板状スペーサ７４および他方の導電板４７が、各機能部材については嵌合設置されることによりこの順に積層し、積層体Ｌを形成する。
【００３０】
次に、この積層体Ｌの積層状態を、必要に応じて押圧することにより、保持したままの状態で、図９に示すように、例えば直方体の固定用ガラス片６０を、例えばガスバーナーなどにより加熱して軟化させた状態で当該積層体Ｌに押し付けることにより、機能部材の各々の一側縁部分および他側縁部分に固着させ、その後、窒素ガスを当該固定用ガラス片６０に吹き付けて冷却して各機能部材の一側縁部分および他側縁部分に当該固定用ガラス片６０を固着させる方法により、前方固定用ガラス部材６１および後方固定用ガラス部材６２を形成する（図２参照）。
そして、このように固着された状態の積層体Ｌから、位置決め用基準棒８１を抜き取ることにより治具８０を取り外し、更に第１〜第４の板状スペーサ７１〜７４を前方若しくは後方または側方から抜き出すことにより、電子ビーム発生器４０が得られる。
【００３１】
このようにして製造された電子ビーム発生器４０を、これに形成された適宜の支持部材を介して、金属製のスリーブ５０内に固定し、その後このスリーブ５０を、電子ビーム発生器４０の各機能部材が第１リード棒２５、第２のリード棒２６および第３のリード棒２７と電気的に接続された状態で、真空容器２０内に配設することにより、電子ビーム管１０が得られる。
【００３２】
以上のような電子ビーム発生器４０の製造方法によれば、治具８０を用いることによって得られる、各機能部材の高い位置精度を保持したままの状態で、各機能部材を一体に固定することができ、しかもその固定手段は、単に固定用ガラス片６０を固着させるだけでよいので、きわめて簡単である。
【００３３】
以上において、位置決め機構は、その具体的な態様によっては、取り外すことが不要な場合もある。また、位置決め機構が位置決め用基準棒８１を有する治具８０よりなる場合には、各機能部材に位置決め用の貫通孔３０を形成するだけで、簡単に、しかも確実に当該治具８０を取り外すことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の電子ビーム管によれば、電子ビーム発生器における機能部材の各々の位置関係が所期の状態を保持したままで固定された状態となるので、電子ビーム発生器より放出された電子ビームの放出方向および拡がりが確実に規制されることにより、出射される電子ビームの強度を十分に大きいものとすることができ、十分に高い出力を安定に得ることができる。
【００３５】
請求項２に記載の電子ビーム管によれば、機能部材の各々に形成されたアンカー用突起部が固定用ガラス部材に埋没されることにより、機能部材の各々を固定用ガラス部材に強固に固着することができる。
【００３６】
請求項３に記載の電子ビーム管によれば、固定用ガラス部材である前方固定用ガラス部材および後方固定用ガラス部材が、前後に並ぶよう分離されていることにより、個々の固定用ガラス部材における温度分布の幅が狭いものとなるので、クラックの発生を確実に防止することができる。
【００３７】
請求項４に記載の電子ビーム発生器の製造方法によれば、位置決め機構を用いることによって得られる、各機能部材の高い位置精度を保持したままの状態で、各機能部材を一体に固定することができ、しかもその固定手段は、単に固定用ガラス片を固着させるだけでよいので、きわめて簡単に電子ビーム発生器を製造することができる。
【００３８】
請求項５に記載の電子ビーム発生器の製造方法によれば、位置決め機構が位置決め用基準棒を有する治具によって構成されているので、各機能部材に位置決め用の貫通孔を形成するだけで、簡単に、しかも確実に当該治具を取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子ビーム管の構成の一例を示す説明用断面図である。
【図２】本発明の電子ビーム管を構成する電子ビーム発生器の構成の一例を一部を除いて示す説明用断面図である。
【図３】図２に係る電子ビーム発生器をＡ方向からみた場合の説明図である。
【図４】電流供給板および熱電子発生部の形状を示す説明図である。
【図５】熱電子遮蔽電極板の形状を示す説明図である。
【図６】導電板の形状を示す説明図である。
【図７】本発明の電子ビーム管の製造方法の一例における、各機能部材の積層方法を示す説明図である。
【図８】図７の製造方法によって形成された積層体を示す説明図である。
【図９】積層体の後方側より見た、固定用ガラス部材固着工程を概略的に示す説明図である。
【図１０】従来の電子ビーム発生器の構成を側面方向から見た場合の説明図である。
【図１１】電子ビーム管の構成の一例を正面方向から見た説明用断面図である。
【符号の説明】
１０    電子ビーム管
２０    真空容器
２１    管部材
２２    蓋部材
２３    開口部分
２４    電子ビーム出射窓
２５    第１のリード棒
２６    第２のリード棒
２７    第３のリード棒
４０    電子ビーム発生器
４１    熱電子発生部
４２    電流供給板
４３    第１のアンカー用突起部
４４    熱電子遮蔽電極板
４５    第２のアンカー用突起部
４６    電界形成電極
４７    導電板
４８    第３のアンカー用突起部
５０    スリーブ
６０    固定用ガラス片
６１    前方固定用ガラス部材
６２    後方固定用ガラス部材
【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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