(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波を加熱室に放射し、該加熱室に収容した被調理物を加熱調理する電子レンジにおいて、前記加熱室の壁面に、前記マイクロ波で当該壁面に誘導される電流の方向を可変することにより所要の励振モードを選択して前記被調理物を加熱させる励振モード切換え手段を設け、前記励振モード切換え手段は、外形が多角形を含む略円形状の板体に複数個の長孔状の開口を整列させて設け、該板体を回動可能とした構造からなり、該励振モード切換え手段の背面側に前記加熱室の壁面部が存在するように構成し、該板体の背面に前記加熱室の壁面の一部を円筒状に凹ませたキャビティーが形成され、このキャビティ内に該板体が配置されていることを特徴とする電子レンジ。
【請求項２】
前記開口は、当該開口を矩形導波管とみなしたとき、使用される前記マイクロ波の周波数でＴＥｎ０モードのみが通過する開口寸法としてなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項３】
前記開口の縁部に折り曲げ部を形成してなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項４】
前記励振モード切換え手段は、前記加熱室の後部側壁面に設けてなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項５】
前記励振モード切換え手段の切換え初期位置を検出する位置検出手段を設け、調理開始前に少なくとも一度、前記励振モード切換え手段の切換え位置を前記初期位置に合わせるように構成してなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項６】
前記板体の外周部と前記加熱室の壁面との間には、前記マイクロ波により放電が起きないような空隙を設けてなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項７】
前記板体の表面を、前記マイクロ波を透過し且つ耐熱性の無機誘電体材質で覆う構造としてなることを特徴とする請求項１記載の電子レンジ。
【請求項８】
前記誘電体材質は、透明ガラスであることを特徴とする請求項７記載の電子レンジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子レンジに係り、特に調理品目に適応した励振モードを選択的に得ることが可能な電子レンジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子レンジとしては、例えば特開平５−３２６１３６号公報に開示されたものがある。この電子レンジでは、加熱室内の励振モードを変えて被調理物の加熱むらを改善する方法として、加熱室の何れかの壁を移動させることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱室の何れかの壁を移動させることは、加熱室の大きさが機械的に変更されることになり、励振モードは変わるが、加熱室内に生じる複数の励振モードの内、必要とする励振モード以外の励振モードも変化することになり、必要とする励振モードを選択的に得ることが難しい。また、これに加えて、壁の移動構造が複雑となり、マイクロ波の電波漏れを防止することが難しくなるとともに壁が広がっている状態で移動する壁の側に食品を置いたとき、移動する壁にその食品が挟まってしまうなど実用上も問題がある。
【０００４】
そこで本発明は、調理品目に適応した励振モードを選択的に得ることができて調理品目に合った加熱分布を得ることができるとともに実用上高い信頼性を得ることができる電子レンジを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、マイクロ波を加熱室に放射し、該加熱室に収容した被調理物を加熱調理する電子レンジにおいて、前記加熱室の壁面に、前記マイクロ波で当該壁面に誘導される電流の方向を可変することにより所要の励振モードを選択して前記被調理物を加熱させる励振モード切換え手段を設け、前記励振モード切換え手段は、外形が多角形を含む略円形状の板体に複数個の長孔状の開口を整列させて設け、該板体を回動可能とした構造からなり、該励振モード切換え手段の背面側に前記加熱室の壁面部が存在するように構成し、該板体の背面に前記加熱室の壁面の一部を円筒状に凹ませたキャビティーが形成され、このキャビティ内に該板体が配置されていることを要旨とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記開口は、当該開口を矩形導波管とみなしたとき、使用される前記マイクロ波の周波数でＴＥｎ０モードのみが通過する開口寸法としてなることを要旨とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記開口の縁部に折り曲げ部を形成してなることを要旨とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記励振モード切換え手段は、前記加熱室の後部側壁面に設けてなることを要旨とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記励振モード切換え手段の切換え初期位置を検出する位置検出手段を設け、調理開始前に少なくとも一度、前記励振モード切換え手段の切換え位置を前記初期位置に合わせるように構成してなることを要旨とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記板体の外周部と前記加熱室の壁面との間には、前記マイクロ波により放電が起きないような空隙を設けてなることを要旨とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、上記請求項１記載の電子レンジにおいて、前記板体の表面を、前記マイクロ波を透過し且つ耐熱性の無機誘電体材質で覆う構造としてなることを要旨とする。
【００１３】
請求項８記載の発明は、上記請求項７記載の電子レンジにおいて、前記誘電体材質は、透明ガラスであることを要旨とする。
【００１４】
【作用】
請求項１記載の発明において、励振モード切換え手段で、具体的には、外形が略円形状の板体に複数個の長孔状の開口を整列させて設け、当該板体を回動調節し、当該板体の背面に設けられたキャビティーの後部壁に誘導される電流の方向を可変することにより加熱室の大きさが電気的に変更され、所要の励振モードが選択される。したがって調理品目に合った最適な加熱を行うことが可能となる。励振モードの選択は、加熱室の壁を機械的に移動させる方式ではないので、マイクロ波の電波漏れ等のおそれはなく実用上高い信頼性を得ることが可能となる。また当該板体の回動を行わせることは回動中心に軸受けを設けることで可能となりマイクロ波を遮断する構造が非常に簡単となる。
【００１６】
請求項２記載の発明において、励振モード切換え手段における長孔状の開口を矩形導波管とみなしたとき、マイクロ波の使用周波数でＴＥｎ０モードのみが通過する開口寸法とすることによりモード切換え動作を確実に行うことが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明において、長孔状の開口の縁部に折り曲げ部を形成することで板体の強度が補強され、調理等の際に高温となっても形状変形等を起こすことがなくなる。
【００１８】
請求項４記載の発明において、励振モード切換え手段を加熱室の後部側壁面に設けることでオーブンと複合化してオーブンレンジとして使用されるときの天板設置用の突起の邪魔になることがない。
【００１９】
請求項５記載の発明において、調理開始前に励振モード切換え手段を初期位置に合わせた後に、所要量回動させることで調理品目に適合した励振モードが容易に選択される。
【００２０】
請求項６記載の発明において、励振モード切換え手段における板体の外周部と加熱室の壁面との間にマイクロ波で放電が起きないような空隙を設けることで信頼性を高めることが可能となる。
【００２１】
請求項７記載の発明において、励振モード切換え手段における板体の表面をマイクロ波を通過し且つ耐熱性の無機誘電体材質で覆うことにより加熱調理中に被調理物が飛び散っても励振モード切換え手段内に入ることが防止される。
【００２２】
請求項８記載の発明において、上記の無機誘電体材質を透明ガラスとすることにより使用者が励振モード切換え手段の動作を確認することが可能となる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１ないし図１０に基づいて説明する。まず図１、図２を用いて、電子レンジの全体構成から説明する。図１は電子レンジの外観正面図、図２は扉２を開いて加熱室１の内部を示す正面図である。電子レンジは、加熱室１の前面に扉２が開閉自在に設けられ、前面右側に操作部３が設けられている。操作部３の部分には調理の内容等を選択するための入力スイッチ（後述）等を含む操作パネル４と調理をスタートするためのスタートスイッチ５が設けられている。調理の際には後述するマグネトロンで発振したマイクロ波が図示省略の導波管を介して加熱室１に伝搬され、マイクロ波が加熱室１内に放射されて被調理物が加熱調理されるようになっている。加熱室１の底部には被調理物を載置するためのターンテーブル６が設けられ、加熱室１の後部側の壁面には、加熱調理の際に所要の励振モードを選択するための励振モード切換え手段としての励振モード切換え器７が配設されている。本実施例の電子レンジは、一般に使用されているように、オーブンと複合化してオーブンレンジの形で使用できることは勿論であり、加熱室１の側壁左右にはオーブン使用時に天板を支えるための突起８が複数個設けられている。このため励振モード切換え器７は、上記のように加熱室１の後部側壁面に設けられている。勿論、電子レンジ単体として構成する場合は、励振モード切換え器７は、加熱室１の側壁に配設してもよい。
【００２４】
図３及び図４は、励振モード切換え器７の正面と断面をそれぞれ示している。加熱室１の後部側壁面１ａの一部が円筒状に約（１／４）・λ（λは遮断波長）の深さに凹んで励振モード切換え器キャビティ９が形成されている。そしてこの励振モード切換え器キャビティ９内に、円板１０が回動可能に配設されている。円板１０には複数個の長孔状の開口１１ａ〜１１ｄがその幅方向に整列して形成されている。円板１０の直径は約１００ｍｍ、開口１１ａ〜１１ｄの幅はそれぞれ約２０ｍｍであり、円周部には補強部分１２が約２ｍｍの幅で設けられている。長穴状の各開口１１ａ〜１１ｄを導波管と考えた場合、遮断波長はλ＝２ａ（ａは導波管の辺）となる。したがって２．４５ＧＨｚのマイクロ波周波数を使用すると波長は約１２２ｍｍとなるので、開口の一辺が約６１ｍｍ以下のときにマイクロ波は遮断され、６１ｍｍ以上であればマイクロ波は透過する。円板１０の外周部と励振モード切換え器キャビティ９との間には、マイクロ波により放電が起きないような間隔の空隙が設けられている。円板１０の外周部の縁はカールされ、各開口１１ａ〜１１ｄにはその長手方向に沿って折り曲げ部１３が形成されて、熱的変形、機械的外力による変形が起きないように強度的に補強されている。また円板１０の表面は、マイクロ波を透過し且つ高温に耐え得る無機誘電体材質、例えば透明ガラス（図示せず）で被覆されている。これにより加熱調理中に被調理物が飛び散っても励振モード切換え器７内に入るのが防止されて汚れがなくなり、且つ飛び散った被調理物が時間とともに炭化してこの炭化した被調理物と円板１０又は励振モード切換え器キャビティ９との間でスパークが飛ぶのが防止される。また無機誘電体材質を透明ガラスとすることで使用者が励振モード切換え器７の動作を確認することが可能となる。なお円板１０は図では真円で示されているが、外形が多角形を含む略円形状の板体であればよい。
【００２５】
円板１０の中心にはシャフト１４がビス１５によって止められ、励振モード切換え器キャビティ９の中心部に圧入された軸受け１６にそのシャフト１４が回転可能に挿入されている。シャフト１４の他端には歯車１８がビス１７によって取り付けられ、その歯車１８が、駆動モータ２０の出力軸に固定された歯車１９に噛み合わされている。また歯車１８には円板１０の回動初期位置を決定するため位置決め板２１がスポット溶接され、この位置決め板２１に対して壁面１ａの背面側に取り付けられた取り付け板２３にフォトインタラプタ２２が固定されてその位置決め板２１を検出するようになっている。この位置決め板２１及びフォトインタラプタ２２により励振モード切換え器７の切換え初期位置を検出するための位置検出手段が構成されている。
【００２６】
図５は、励振モード切換え器７の制御系をブロックで示している。マイクロコンピュータシステムを用いた制御回路２５の制御信号が駆動回路２４を介して駆動モータ２０に与えられている。制御回路２５にはフォトインタラプタ２２からの出力、入力スイッチ２８からの操作信号及び調理センサ２９からのセンサ信号が入力されている。また制御回路２５の制御信号はマグネトロン２７を駆動するための昇圧回路２６にも与えられている。
【００２７】
次に、上述のように構成された電子レンジの作用を説明する。電子レンジに使用されるマグネトロンは２．４５ＧＨｚで発振するが、発振周波数が±５０ＭＨｚ許容されている。一方、電子レンジの加熱室は共振器として作用する。単周波数であれば加熱室内には一つの共振モードでのみ定在波が成立するが、マグネトロンは２．４５ＧＨｚ，±５０ＭＨｚの範囲で発振しているので、加熱室の寸法に合う複数の共振モードが一般的に発生して、複雑な加熱パターンを作り出す。
【００２８】
ここで、電子レンジの加熱特性等について一般的に述べる。
【００２９】
（イ）電子レンジの加熱特性とその原因（推測）；電子レンジの加熱特性の内、特に加熱むらについて考える。食品（被調理物）の加熱むらの原因としては種々考えられるが、ここでは「加熱室の共振モードによる加熱分布」について考える。加熱室内の電磁界の分布はその形状によって決まる個々のモード（複数）を複合したものである。この複合したモードの強電界点で加熱が強く起こり、これが加熱むらの原因の一つと考える。モードは加熱室の電磁界に対する物性、形状により変わる。具体的に考えると、食品の変化（温度、形状）、ターンテーブルの回転等にも影響を受ける。食品の加熱パターンは食品加熱時間の積算値であり単一の状態（電磁界モード）だけで決まるものではない。
【００３０】
（ロ）電子レンジの加熱室を直方体共振器とみなした場合；実際の加熱室は直方体ではないし、ターンテーブル、食品等、直方体共振器の解析的な解が与える電磁界モードを乱す要因が多くあるが、まず簡単のために加熱室を図６に示すような直方体として考える。加熱室を直方体として仮定すると、その内部の電磁界分布は、ＴＥｎｍ１  ，ＴＭｎｍ１  のモードが存在する。これらのモードの内、共振条件に近いモードが加熱室内部に存在する。これらのモードの加熱パターン（強電界点の分布）はそれぞれ異なる。例えば、基本的なモードとしてＴＥ１０１  モードを考える。このモードでの加熱室内の電界分布は次の（１）式となる。
【００３１】
【数１】
Ｅｘ  ＝Ｅｘ０・ｃｏｓ  （πｘ／ａ）・ｓｉｎ  （πｙ／ｂ）            …（１）
（１）式から明らかなように加熱室底面での電界強度は中央で最大値をとる。これに対してＴＥ１０２  モードを考えると、加熱室内の電界分布は、
【数２】
Ｅｘ  ＝Ｅｘ０・ｃｏｓ  （πｘ／ａ）・ｓｉｎ  （２πｙ／ｂ）          …（２）
となり、加熱室底面での電界強度は中央でゼロとなる。このとき、ターンテーブルによって食品が回転することを考えると、このモードが与える加熱パターンはドーナツ状になることが分かる。このように加熱室内に存在するモードの種類によって加熱特性が異なる。
【００３２】
（ハ）実際の加熱室内の共振モード；実際の加熱室内のモードは前述のような理由により、（ロ）で述べた直方体共振器のモードとは異なる。しかし、種々のモードがあり、それぞれの加熱パターンが存在する。これらの加熱パターンを加熱する食品の種類に応じて使用することにより、その食品に適応した加熱が行える。
【００３３】
（ニ）本実施例の励振モード切換え器の切換え原理；本実施例の励振モード切換え器は、加熱室の壁面電流が励振モード毎に方向と強度が異なることを利用している。例えば、ＴＥｎ０１  モードであれば図６のｙ−ｚ，ｘ−ｚ壁面にはｚ軸方向の電流しか存在しない。このどちらかの壁面に励振モード切換え器を設けると、長孔状の開口の長手方向を壁面電流の方向と一致させた場合には、電気的な壁面の位置は円板面となる。また開口の長手方向が壁面電流の方向と直角になったときは、マイクロ波は開口を透過し壁面位置は円板面とは異なる位置となる。また開口の長手方向が壁面電流の方向と上記以外の角度をなすときは、その中間的な状態となる。そして本実施例の励振モード切換え器は、その取り付け位置により切換える対象とする励振モードを選ぶことができる。即ち、従来例のように壁面全体を可動する方式では、加熱室内部に存在するモードの全てに影響を与えるが、本実施例の励振モード切換え器は壁面電流が十分小さい、或いは壁面電流の方向性がない位置に取り付けることにより、影響を与えたくないモードへの影響を小さくすることができる。
【００３４】
次いで、本実施例の励振モード切換え器７の作用の説明に戻る。図３、図４において、加熱室１内の複数の励振モードの内、Ａ方向に電界が立つときの励振モードの場合、円板１０の上に電流Ｂが流れる。この電流は円板１０内にマイクロ波が入るのを防ぐこととなる。即ち、共振器としての電気的な加熱室の大きさは、円板１０のＣ面とこれと対向する扉２となる。次に、円板１０を９０度回転させた図７、図８の場合について、上記と同じ励振モードについて説明を行う。Ａ方向に電界が立つ励振モードの場合円板１０上には電流は流れない。開口１１ａ〜１１ｄは導波管の遮断波長λ／２以上の長さとなっている。そのためマイクロ波は開口１１ａ〜１１ｄを通り、励振モード切換え器キャビティ９の後部壁Ｄまで達する。そしてＤ面にＥ方向の電流が流れることにより、マイクロ波はこのＤ面で反射する。即ち、このときの電気的な加熱室の大きさは、Ｄ面とこれに対向する扉２となり、この大きさで共振する。そしてこの大きさで共振状態を維持できる励振モードが定在波となって加熱室１内に存在することになる。このように長孔状の開口１１ａ〜１１ｄの回動角度を切換えることによって加熱室１の電気的な大きさが可変されるので、加熱室１内にそれぞれの電気的な大きさに共振する励振モードを選択的に存在させることが可能となる。
【００３５】
図９は、励振モード切換え器７の切換え角度をθ１  からθ８  まで適宜角度量づつ切換えたときのターンテーブル６上で中心からｄ１  ，ｄ２  離れた点の平均温度、即ち平均温度分布特性を示したものである。このように切換え角度を可変することで温度分布特性が変わることから、調理品目に適合した加熱分布を容易に得ることができる。
【００３６】
次に、図１０のフローチャートを用いて、制御回路２５の制御による加熱調理動作を説明する。電子レンジに電源を入れたタイミングあるいはスタートスイッチ５をオン操作したタイミングでまず駆動モータ２０を始動させ、１回転する時間（同期モータ使用の場合）又は所定ステップ数回転させる間（ステッピングモータ使用の場合）のフォトインタラプタ２２からの出力を読み込んで励振モード切換え器７の初期位置を検出する（ステップ１００〜１０２）。また入力スイッチ２８の操作等によるメニュー（調理品目）を読み込み（ステップ１０３）、そのメニューに対応した励振モード切換え器７の切換え位置を読み込む（ステップ１０４）。そして、この切換え位置に応じて駆動モータ２０を所定時間等だけ回転させて停止させ（ステップ１０５〜１０６）、励振モード切換え器７を所定の切換え位置に設定する。マグネトロン２７を駆動して加熱調理を開始すると（ステップ１０８）、加熱室１内に上記メニューに適応した励振モードが選択的に得られて加熱むらの少ない加熱調理が実現される。所要時間の加熱後、調理を終了する（ステップ１０９）。なお調理メニューによっては、例えば解凍調理等では解凍初期とその後では被調理物の状態が変わるので加熱調理の間、適宜のタイミングで励振モード切換え器７の切換え位置を変える場合もある。
【００３７】
また、調理に関して調理メニュー以外の要素を考慮して励振モード切換え器７の切換え位置を決定してもよい。具体的には、例えば調理品の重量を検出する重量センサ、調理品から発生するガスを検出するガスセンサおよび調理品の形状を検出する形状センサを設け、図１１に示すように、これらのセンサからの検出情報を踏まえて励振モード切換え器７の切換え位置を決めるのである（ステップ１０３，１０３ａ，１０４）。これにより、より的確な調理の実現に寄与することができる。なお、この場合にも、加熱調理中に前記センサからの検出情報を踏まえて適宜のタイミングで励振モード切換え器７の切換え位置を変えてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、加熱室の壁面に、外形が多角形を含む略円形状の板体に複数個の長孔状の開口を整列させて設け、該板体を回動調節し、マイクロ波で当該板体の背面に設けられたキャビティーの後部壁に誘導される電流の方向を可変することにより所要の励振モードを選択して被調理物を加熱させる励振モード切換え手段を設けたため、加熱室の大きさが電気的に変更され、その大きさに共振する励振モードが選択されて調理品目に合った最適な加熱を行うことができる。また加熱室の壁を機械的に移動させる方式ではないので、マイクロ波の電波漏れ等のおそれはなく実用上高い信頼性を得ることができる。さらに、該励振モード切換え手段の背面側に前記加熱室の壁面部が存在するように構成したため、励振モード切換え手段は、回動を行わせるためには回動中心に軸受け等を設けることで可能となり、マイクロ波を遮断する構造が非常に簡単となって実用上一層高い信頼性を得ることができる。
【００４０】
請求項２記載の発明によれば、前記開口は、当該開口を矩形導波管とみなしたとき、使用される前記マイクロ波の周波数でＴＥｎ０モードのみが通過する開口寸法としたため、モード切換え動作を確実に行うことができる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、前記開口の縁部に折り曲げ部を形成したため、加熱調理の際に高温となっても形状変形等を起こすことがなく信頼性を高めることができる。
【００４２】
請求項４記載の発明によれば、前記励振モード切換え手段は、前記加熱室の後部側壁面に設けたため、オーブンレンジとして使用するときの天板設置用の突起の邪魔になることがなくオーブンと容易に複合化することができる。
【００４３】
請求項５記載の発明によれば、前記励振モード切換え手段の切換え初期位置を検出する位置検出手段を設け、調理開始前に少なくとも一度、前記励振モード切換え手段の切換え位置を前記初期位置に合わせるように構成したため、調理開始前に励振モード切換え手段を初期位置に合わせた後に、所要量回動させることで調理品目に適合した励振モードを容易に選択することができる。また位置検出手段は１個で済むので信頼性を高めることができるとともに低コストとすることができる。
【００４４】
請求項６記載の発明によれば、前記板体の外周部と前記加熱室の壁面との間には、前記マイクロ波により放電が起きないような空隙を設けたため、信頼性を高めることができる。
【００４５】
請求項７記載の発明によれば、前記板体の表面を、前記マイクロ波を透過し且つ耐熱性の無機誘電体材質で覆う構造としたため、加熱調理中に被調理物が飛び散っても励振モード切換え手段内に入るのが防止されて信頼性を高めることができる。
【００４６】
請求項８記載の発明によれば、前記誘電体材質は、透明ガラスとしたため、使用者が励振モード切換え手段の動作を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子レンジの実施例を示す正面図である。
【図２】上記実施例において扉が開いた状態を示す正面図である。
【図３】上記実施例における励振モード切換え器の正面図である。
【図４】上記励振モード切換え器の断面図である。
【図５】上記励振モード切換え器の制御系を示すブロック図である。
【図６】加熱室の内部に生じる励振モードを説明するためその加熱室を直方体共振器とみなした図である。
【図７】上記励振モード切換え器の動作を説明するための正面図である。
【図８】上記励振モード切換え器の動作を説明するための断面図である。
【図９】上記励振モード切換え器の切換え角度と平面温度分布の関係を示す図である。
【図１０】上記実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】上記実施例の変形例の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  加熱室
７  励振モード切換え器（励振モード切換え手段）
１０  円板
１１ａ〜１１ｄ  開口
１３  折り曲げ部
２０  駆動モータ
２１  位置決め板
２２  位置決め板とともに位置検出手段を構成するフォトインタラプタ
２７  マグネトロン
【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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