(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動子と、該超音波振動子に機械的に接続された振動ホーンと、前記超音波振動子と振動ホーンを内部に設けたケースとを有し、前記振動ホーンの先端部を衣類の袖口や襟等、洗濯物の部分汚れに接触させ、超音波を利用して当該部分汚れを洗浄する超音波加振器であって、前記振動ホーンは、その先端部の断面形状が概略長方形であり、かつ、前記ケースは、前記振動ホーンの最も超音波密度の大きい先端部のみを当該ケースの先端部から外部に露出せしめたことを特徴とする超音波加振器。
【請求項２】
超音波振動子と、該超音波振動子に機械的に接続された振動ホーンと、前記超音波振動子と振動ホーンを内部に設けたケースとを有し、前記振動ホーンの先端部を衣類の袖口や襟等、洗濯物の部分汚れに接触させ、超音波を利用して当該部分汚れを洗浄する超音波加振器であって、 前記振動ホーンは、その先端部の断面形状が概略長方形であり、前記ケースは、前記振動ホーンの先端部を１ｍｍ程度前記ケースの先端部から外部に露出せしめたことを特徴とする超音波加振器。
【請求項３】
ジルコンチタン酸鉛系のランジュバン型振動子を備えたことを特徴とする前記請求項１若しくは請求項２記載の超音波加振器。
【請求項４】
前記振動ホーンの先端部の表面は微細な凹凸形状に加工されたことを特徴とする前記請求項１〜請求項３記載のいずれか１つの超音波加振器。
【請求項５】
前記超音波振動子の共振周波数を２０〜５０ＫＨＺに調整したことを特徴とする前記請求項１〜請求項４記載のいずれか１つの超音波加振器。
【請求項６】
前記振動ホ−ンの振動子側に近い部分にはケースとの間にシール部材を装着したことを特徴とする前記請求項１〜請求項５記載のいずれか１つの超音波加振器。
【請求項７】
手動操作可能であることを特徴とする前記請求項１〜請求項６記載のいずれか１つの超音波加振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して布等の柔軟素材の洗浄，とりわけ衣類の袖口や襟等の部分汚れや、強い汚れを洗浄するために用いられる超音波加振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、カッターシャツの袖口や襟、木綿靴下といった洗濯物の部分汚れは落ちにくいため，予め手洗いや、ブラシにより大まかに洗浄した後、洗濯機に投入して洗擢している。
【０００３】
この煩雑さを解消する方法として、特開平４−２２４７９３号公報に開示されている技術では、洗濯機本体に被洗浄物洗浄用噴射ノズルと、噴射ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給装置と、洗浄液に超音波を乗せる超音波発生装置によって，噴射ノズルから噴出する超音波の乗った洗浄液で部分洗いを行う方法が提案されている。
【０００４】
さらに、振動ホーンを介して超音波を直接的に被洗浄物に照射して洗浄する方法として、特開平６−２１８３３７号公報に開示されている。
【０００５】
これは、振動ホーンの先端部から洗浄用液体を噴射させるか、あるいはホーン先端部に液体を吹き付ける状態でホーンを超音波振動させ、ホーンからの超音波を被洗浄部分に照射することによって汚れを剥離してよごれを液体で流し去ることを特徴とする可殻型の洗浄装置である。
【０００６】
一方、粉末洗剤の溶解を促進する技術として、たとえば、次に示すような構成の洗濯機が提案されている。
【０００７】
図６は、洗剤自動投入装置を持つ従来の全自動洗濯機の洗濯機上部の給水部付近の断面図である。
【０００８】
洗擢機上部に給水口１９があり、洗剤投入ボックス１３に至る経路が形成されている。
【０００９】
洗剤投入ボックス１３内には羽根車２８が設置されており、洗剤投入ボックス１３は前方（図中左方向）にスライドでき、ユーザーが洗濯物の量に応じた適量の粉末洗剤２０を投入した後、洗剤投入ボックス１３を図示しているもとの状態に戻す。
【００１０】
次に、給水弁２１が開放されることにより、水道水が洗剤投入ボックス１３内に流入すると、その流水の動圧によって羽根車２７が回転し、粉末洗剤２０が撹拌されて水道水に溶解して洗剤水２２となり、この洗剤水２２が洗擢槽内に供給される。この方法により合成洗剤の溶け出しを向上させている。
【００１１】
この洗剤自動投入装置では、洗擢槽内に洗剤を直接投入するよりは、洗浄液の濃度は向上するものの、給水時の洗剤の溶け残りは依然として存在するため．洗剤の持つ洗浄力を十分に引き出せない。
【００１２】
これを解決するための方法として、実開平６−３６５９１号公報に開示されている技術が提案されているこの技術では、洗剤の自動投入において、超音波を利用して洗剤の溶解を促進するものである。すなわち、この装置では、粉末洗剤を収容する洗剤溶解筒に給水することで粉末洗剤を一次的に溶解し、この部分で溶解できずに粉体としてそのまま浮遊している洗剤を、洗剤溶解筒の下流の配管内に設置された超音波振動子からの超音波によってさらに二次的に溶解させるようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した各々の従来技術のものでは、それぞれ次の問題がある。
【００１４】
（１）特開平４−２２４７９３号公報に開示されているのものでは、被洗浄物を噴射ノズルの下方に持っていき超音波の力で洗浄するのであるが、これは、被洗浄物が主に布等の柔軟素材である場合には、超音波による水の振動は布自身に吸収されてしまい、汚れを布から遊離させる力に変換されにくいため、ある程度の洗浄力しか得られない。
【００１５】
また、噴流出口から被洗浄物までの距離が遠く離れていると、超音波が噴流中で減衰してしまい、強い洗浄力は期待できなくなる。
【００１６】
（２）また、特開平６−２１８３３７号公報に開示されているものでは、超音波振動を直接的に被洗浄物に作用させるため、汚れに対する機械力の伝達は良好であると言える。
【００１７】
しかしながら、可搬式であるがゆえに、例えば衣類の襟垢や袖口の部分汚れの洗浄を行う場合には、何らかの受水部が必要であり、さらに、襟や袖にある程度の張力を加えた状態で、片手に保持した洗浄装置のホーン先端部を押し当てるという作業が必要で、洗浄作業が困難になることが容易に想像できる。さらに、このような作業ではホーン部に直接指が接触したときには、激しい傷みを感じる危険性が高い。
【００１８】
（３）さらに、実開平６−３６５９１号公報に開示されている技術では、流水中に浮遊する粉状の洗剤を、給水配管中の側面に配置した振動面からの超音波で連続的に溶解しているが、その溶解メカニズムとしては、振動面近傍での強い近距離音場のみと考えられ、粉状の溶け残り洗剤が近距離音場を通過する時間はごく短いと考えられる。したがって、このような構成では十分な溶解促進の効果は期待できない。
【００１９】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、洗濯物の部分洗いを容易に行えるとともに、粉末洗剤の溶解を十分促進できるようにした超音波加振器を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る超音波加振器は、上記の課題を解決するため、次のようにしている。
【００２１】
請求項１記載の発明では、超音波振動子と、該超音波振動子に機械的に接続された振動ホーンと、前記超音波振動子と振動ホーンを内部に設けたケースとを有し、前記振動ホーンの先端部を衣類の袖口や襟等、洗濯物の部分汚れに接触させ、超音波を利用して当該部分汚れを洗浄する超音波加振器であって、前記振動ホーンは、その先端部の断面形状が概略長方形であり、かつ、前記ケースは、前記振動ホーンの最も超音波密度の大きい先端部のみを当該ケースの先端部から外部に露出せしめている。
【００２２】
これにより、作業者は洗濯物の部分汚れの部位を振動ホーンに直接接触させればよいため、部分洗いを容易に行えるとともに、十分な部分洗いを行うことができる。しかも、そのとき、振動ホーンの先端部が外部に露出するため、作業者に対する安全性も向上する。
【００２３】
請求項２記載の発明では、超音波振動子と、該超音波振動子に機械的に接続された振動ホーンと、前記超音波振動子と振動ホーンを内部に設けたケースとを有し、前記振動ホーンの先端部を衣類の袖口や襟等、洗濯物の部分汚れに接触させ、超音波を利用して当該部分汚れを洗浄する超音波加振器であって、前記振動ホーンは、その先端部の断面形状が概略長方形であり、かつ、前記ケースは、前記振動ホーンの最も超音波密度の大きい先端部のみを当該ケースの先端部から外部に露出せしめている。
【００２４】
これにより、作業者は超音波加振器を手に保持しなくても洗濯機本体に装着されている状態で洗濯物の部分汚れの部位を振動ホーンに直接接触させればよいため、部分洗いを容易に行えるとともに、十分な部分洗いを行うことができる。しかも、そのとき、振動ホーンの先端部のみが外部に露出するため、作業者に対する安全性も向上する。
これにより、露出した振動ホーンを接触あるいは近接させて部分洗いを行えるため、部分洗いの作業が容易であり、しかも作業者には安全である。
【００２５】
請求項３記載の発明では、請求項１若しくは請求項２記載の構成において、ジルコンチタン酸鉛系のランジュバン型振動子を備えている。
これにより高出力に対応した振動子の高入力化が可能になる。
【００２６】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の構成において、前記振動ホーンの先端部の表面は、微細な凹凸形状に加工されている。
【００２７】
これにより、洗浄効果を高めることができる。
【００２８】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の構成において、超音波振動子の共振周波数を２０〜５０ＫＨＺに調整している。
【００２９】
これにより、安全性が良好となる。
【００３０】
請求項６記載の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の構成において、前記振動ホ−ンの振動子側に近い部分にはケースとの間にシール部材を装着している。
【００３１】
これにより、振動子側への防水効果が得られる。
【００３２】
請求項７記載の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の構成において、前記超音波加振器は、手動操作可能である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
この実施形態では、家庭用洗濯機、特にここでは全自動洗濯機に本発明を適用した場合について説明するが、全自動でない洗濯機にも本発明は適用可能である。
【００３７】
実施形態１
図１は、この実施形態１に係る全自動洗濯機の上部を示す側面断面図である。
【００３８】
この実施形態１では、洗濯機本体４０の上部に、洗擢機上部カバー１１が設けられている。この洗擢機上部カバー１１は、樹脂成型品であって、洗濯機本体４０の正面に近い側（図中左側）に、このカバー１１を上下に貫通した状態でケース収納部１２が成型されており、このケース収納部１２内に超音波加振器５０が若干のスリアランスをもって装着されている。また、洗擢機上部カバー１１の下方には、洗剤投入ボックス１３が配置されている。さらに、洗擢機上部カバー１１には、給水口１９が形成されており、この給水口１９が給水弁２１を介して洗剤投入ボックス１３に連通していて、後述する第２の仕切り板１７より奥側に水道水が給水されるようになっている。なお、この給水は、図示しないポンプを介して風呂水から供給しても良い。
【００３９】
超音波加振器５０は、樹脂成型品の振動子ケース４を有し、そのケース先端部は超音波キャビテーションによる樹脂の溶融や変形を防止するために、図示しない金属によって内面がライニングされており、この振動子ケース４の内部に超音波振動子１が設けられている。
【００４０】
この超音波振動子１は、ジルコンチタン酸鉛系のランジュバン型振動子であり、共振周波数は２０〜５０ＫＨＺに調整されている。そして、この超音波振動子１は、振動子ケース４に振動が伝わらないように、図示しないゴム等の振動吸収体を介して固定されていて、この超音波振動子１には、振動ロッド２を介して振動ホーン３が機械的に接続されている。
【００４１】
振動ホーン３の先端部３Ａの形状を図２（Ａ），（Ｂ）に示す。
【００４２】
振動ホーン３の先端部３Ａは、その断面形状が概略長方形であって、その水平断面積が先端にいくほど小さくなっており、これによって超音波振幅が先端ほど大きく増幅されるようになっている。なお、本側では図１における紙面奥行き方向の厚みが先端ほど小さくしているものを採用している。
【００４３】
また、先端部３Ａの表面は、同図（Ａ）に示すような凹凸が数ミリ程度の波形に加工されたものや、同図（Ｂ）に示すようなディンプル形状に加工されたもの、さらには、図示しないランダムな数十マイクロメートル程度の微細凹凸形状等、種々考えられる。その形状は、たとえば切削、放電加工、エッチング、サンドブラスト等の加工法により容易に形成することができる。そして、この凹凸により、部分洗い作業におけるいわゆる洗濯板効果（凸部への押しつけの圧力集中）と、凸部への加振力集中による洗浄力の向上が図れるものである。
【００４４】
なお、図２では、振動ホーン４の先端部の断面形状が概略長方形のものであるが、本例の形状に限定されるものではない。
【００４５】
そして、この振動ホーン３は、最も超音波密度が大きい先端部３Ａのみが１ＭＭ程度振動子ケース４の先端部から洗濯槽４２側に向けて外部に露出している。また、振動ホーン３の振動子１側に近い部分には、その全周にわたってシール部材１０が装着されて振動子ケース４の内面に接触しており、これによって、その上方にある超音波振動子１を駆動するための通電部分が浸水されないよう防水されている。
【００４６】
超音波振動子１とターミナル５とは、ケース内動力線６によって電気的に接続され、ターミナル５はコードリール８を介して本体側動力線９に接続され、さらに、この本体側動力線９が洗擢機上部カバー１１の下方に装備された発振回路７に電気的に接続されている。
【００４７】
一方、前記の洗剤投入ボックス１３は、上部が完全開放された容器であって、ヒンジ１４によってこれを中心として回転自在に保持されるとともに、その前面パネル１８には、開閉用把手１５が形成されるとともに、前面パネル１８の裏面には凸部３０が設けられ、また、洗擢機上部カバー１１の凸部３０に対向した位置には、凹部３２がそれぞれ形成されて、両者３０，３２の嵌合によって洗剤投入ボックス１３が水平に保持されている。
【００４８】
また、洗剤投入ボックス１３の内部には、全面がメッシュでできた第１の仕切り部１６と、下半部のみをメッシュ構造とした第２の仕切り部１７とが設けられていて、両者１６，１７および洗剤投入ボックス１３の側面と底面で形成される洗剤収納部３６に粉末洗剤２０が投入されるようになっている。
【００４９】
さらに、洗剤投入ボックス１３の底部には、振動ホーン３の先端３Ａより若干大きい形状の孔３４が形成されており、この孔３４によって振動ホーン３が洗剤投入ボックス１３を通って洗濯槽４２に向けて若干露出している。また、洗剤投入ボックス１３の底部の孔３４よりも前方側の前面パネル１８に至るまで部分もメッシュ部３８として構成されている。
【００５０】
これにより、洗剤投入ボックス１３から流出する洗剤水２２は振動ホーン３の側面に接触してから、孔３４あるいはメッシュ部３８を通って洗濯槽４２の中に落下するようになっている。
【００５１】
なお、４４は洗濯槽４２に設けられたバランスリングである。
【００５２】
次に、図１および図２に示した構成において、洗剤溶解と部分洗いを同時に行う場合について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５３】
まず、使用者は、洗濯槽４２の中に洗濯物を投入した後（ステップ１）、洗濯条件を設定する（ステップ２）。
【００５４】
次に、開閉用把手１５を手前に引きながら洗剤投入ボックス１３を開いて、その洗剤収納部３６内に、所定量の合成洗剤または粉石鹸等の粉末洗剤２０を投入してから（ステップ３）、洗剤投入ボックス１３を閉じる。
【００５５】
次に、図示しない洗濯開始のスイッチを押すと（ステップ４）、洗濯物の量が図示しないセンサ等で検知され（ステップ５）、これに応じて、給水弁２１が開かれて洗濯槽４２には洗濯物の量に応じた所定量の給水が行なわれる（ステップ６）。この時、給水と同時に発振回路７から超音波振動子１に高周波電流が印加され、超音波加振器５０は超音波振動を開始する（ステップ７）。
【００５６】
振動ホーン３の先端では、その超音波振動によって少しずつ粉末洗剤２０が粉砕され、この粉末洗剤２０が懸濁あるいは溶解して洗剤水２２となり、この洗剤水２２が洗擢槽４２に供給される。
【００５７】
この洗剤溶解工程中に洗濯物を部分洗いする場合には、事前に部分洗いをしたい例えば襟、袖等の汚れ部分に予め部分洗い専用液体洗剤を塗布しておき、この洗濯物の汚れ部分を、洗濯槽４２への給水中に振動ホーン３の先端部３Ａに押し当てて、汚れ部分を先端部３Ａで摩擦すると、超音波の直接振動伝達と、振動ホーン３の表面の給水により生じるキャビテーションとによって部分汚れが除去される（ステップ８）。こうして部分洗いを終えた衣類は、そのまま洗濯槽４２に投入して、洗濯機フタを閉じる（ステップ９）。
【００５８】
そして、所定の給水が終了したことを図示しない水位センサが検知すると（ステップ１０）、発振回路７からの高周波電流の供給が停止されて超音波振動が停止されるとともに（ステップ１１）、給水弁２１が閉じられ（ステップ１２）、通常の洗濯が開始される（ステップ１３）。
【００５９】
なお、図３に示した洗剤溶解工程中に部分洗いをしなくとも、図４のフローチャートに示すような手順に従って通常の洗濯中に部分洗いを行うこともできる。
【００６０】
すなわち、通常の洗濯中に部分洗いを行いたい場合には（ステップ２０）、洗濯機フタを開け（ステップ２１）、図示しない部分洗いスイッチを投入すると（ステップ２２）、これに応じて給水弁２１が開かれるとともに（ステップ２３）、超音波振動子１が駆動されて（ステップ２４）、前述の部分洗い動作を行うことができる（ステップ２５）。
【００６１】
部分洗い作業を終了したい場合は、部分洗いスイッチを切れば（ステップ２６）、超音波振動子１の動作が停止するとともに（ステップ２７）、給水弁２１が閉となるので（ステップ２８）、洗濯機のフタを閉じれば（ステップ２９）、通常の洗濯工程に戻ることができる。
【００６２】
さらに、ここでは詳細な説明は省略するが、通常の洗濯中でなくとも部分洗いのみを行いたい場合には、図４のフローチャートに示した通常の洗擢工程を除いた方法での実施が可能である。
【００６３】
実施形態２
図５は、この実施形態２に係る全自動洗濯機の上部を示す側面断面図であり、図１に示した実施形態１に対応する部分には同一の符号を付す。
【００６４】
この実施形態２の特徴は、次の通りである。
【００６５】
振動子ケース４の上部にケース脱着用の把手２３が取り付けられており、これを上方に引き上げることで超音波加振器５０がケース収納部１２から取り外すことができるようになっている。また、超音波加振器５０の振動子ケース４には超音波振動子１を動作させるための部分洗いスイッチ２６が設けられている。
【００６６】
一方、洗剤投入ボックス１３の底部には、平板部材２４が図示しないラチェット機構等に連結された支軸４６よって揺動可能に設けられており、また、前面カバー１８の前面には、クリップ２５が取り付けられていて、このクリップ２５と前面カバー１１の壁面との間で洗濯物を挟み付けることができるようになっている。その他の構成は、実施形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。
【００６７】
なお、平面部材２４およびクリップ２５については、設置場所を本例に限定するものではなく、他の非回転部分に設けることが可能である。また、平板部材２４上で部分洗いを行う場合、平面部材２４に超音波の加振力が加わるため、その材質は金属とすることが望ましく、さらには、超音波による発熱による変形を防ぐために、メッシュ構造にして給水により冷却できる構造とすることもできる。
【００６８】
次に、図５の構成において、振動子ケース４を取り出して部分洗いを行う場合について説明する。
【００６９】
本体側動力線９は、コードリール８によって発振回路７に接続されているため、超音波加振器５０を取り外した状態でも超音波振動子１への動力供給が可能である。
【００７０】
そこで、使用者は、まず部分洗いを行いたい衣類の汚れ部分の近傍をクリップ２５に挟み、片手でその衣類の一部を保持しながら衣類に若干張力を与え、部分洗い専用の液体洗剤を汚れ部分に塗布する。また、クリップ２５で挟むことができない衣類、例えばズック類等や挟むことによって生じるシワを気にする場合には、平板部材２４の上で液体洗剤を塗布することができる。
【００７１】
クリップ２５で衣類を挟んでいる場合には、使用者は、片手で衣類に張力を与えながら、片手に超音波加振器５０を保持して部分洗いスイッチ２６を投入すると、超音波振動子１に動力が供給される。よって、使用者は、振動ホーン３の先端部３Ａを衣類の汚れ部分に軽く押し当てながら摩擦することで簡単に部分洗いができる。
【００７２】
一方、クリップ２５で衣類を挟めないような洗濯物の場合には、平板部材２４の上に衣類の汚れ部分を置き、この上で振動ホーン３の先端部を衣類の汚れ部分に軽く押し当てながら摩擦することで簡単に部分洗いができる。
【００７３】
なお、この実施形態２の場合も、超音波加振器５０を洗濯機上部カバー１１のケース収納部１２内に装着すれば、実施形態１の場合と同様に、その状態で部分洗いや粉末洗剤２０の溶解促進を行うことができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を奏する。
【００７５】
本発明によれば、作業者は洗濯物の部分汚れの部位を振動ホーンに直接接触させればよいため、部分洗いを容易に行えるとともに、十分な部分洗いを行うことができる。しかも、そのとき、振動ホーンの先端部が外部に露出するため、作業者に対する安全性も向上する。
【００７７】
本発明によれば、ジルコンチタン酸鉛系のランジュバン型振動子とするため、高出力に対応した振動子の高入力化が可能になる。
【００７８】
本発明によれば、前記振動ホーンの先端部の表面が微細な凹凸形状に加工されているため、洗浄効果を高めることができる。
【００７９】
本発明によれば、超音波振動子の共振周波数を２０〜５０ＫＨＺに調整しているため、安全性が良好となる。
【００８０】
本発明によれば、前記振動ホ−ンの振動子側に近い部分にはケースとの間にシール部材を装着しているため、振動子側への防水効果が得られる。
【００８１】
本発明によれば、前記超音波加振器は、手動操作可能であるから、洗濯物の部分汚れを超音波を利用して簡単に効率よく洗浄することが出来る。
【００８２】
本発明によれば、前記振動ホーン先端の露出部分はケース先端部から１ｍｍ露出しているため、露出した振動ホーンを接触あるいは近接させて部分洗いを行え、部分洗いの作業が容易であり、しかも作業者には頗る安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る全自動洗濯機の上部を示す側面断面図である。
【図２】図１の洗濯機が備える振動ホーンの先端部の形状を示す斜視図である。
【図３】図１に洗濯機において、洗剤溶解と部分洗いを同時に行う場合の動作説明に供するフローチャートである。
【図４】図１の洗濯機において、通常の洗濯の途中で部分洗いを行う場合の動作説明に供するフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２に係る全自動洗濯機の上部を示す側面断面図である。
【図６】従来の全自動洗濯機の上部を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１…超音波振動子、２…振動ロッド、３…振動ホーン、４…振動子ケース、７…発振回路、８…コードリール、９…本体側動力線、１１…洗濯機上部カバー、１２…ケース収納部、１３…洗剤投入ボックス、１５…開閉用把手、１６…第１の仕切り板、１７…第２の仕切り板、１８…前面パネル、１９…給水口、２０…粉末洗剤、２１…給水弁、２２…洗剤水、２３…ケース脱着用把手、２４…平板部材、２５…クリップ、２６…部分洗いスイッチ、３６…洗剤収納部、４０…洗濯機本体、４２…洗濯槽、４４…バランスリング、４６…支軸、５０…超音波加振器。
【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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