(57)【要約】  【課題】自動販売機において、ホット／コールド切替室の加温効率を向上するとともに、コールド室の冷却効率も向上させた自動販売機を提供することを目的とする。  【解決手段】機械室１８内は前方に凝縮器１９と室外熱交換器２１とを配置し、凝縮器１９と室外熱交換器２１の後方に、ホット／コールド切替室用圧縮機２０とコールド室用圧縮機８と蒸発皿１７とをほぼ横並びに配置したものであり、凝縮器１９と室外熱交換器２１の熱交換効率を維持しながら、ホット／コールド切替室用圧縮機２０とコールド室用圧縮機８の加温効率または冷却効率を向上することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に室内に備えた蒸発器によって商品を冷却するコールド室と、室内に備えた室内熱交換器によって商品を加温または冷却するホット／コールド切替室とを有し、下部に機械室を備えた自動販売機において、前記機械室内には前記蒸発器に接続される冷却サイクルのコールド室用圧縮機と凝縮器と、前記室内熱交換器に接続される冷却加温サイクルのホット／コールド切替室用圧縮機と室内が加温時は蒸発器として、冷却時は凝縮器として作用する室外熱交換器と、貯蔵室内の水を溜めて蒸発促進させる蒸発皿とを備えており、前記機械室内は前方に前記凝縮器と前記室外熱交換器とを配置し、前記凝縮器と前記室外熱交換器の後方に、前記ホット／コールド切替室用圧縮機と前記コールド室用圧縮機と前記蒸発皿とをほぼ横並びに配置したことを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
凝縮器および室外熱交換器と、コールド室用圧縮機およびホット／コールド切替室用圧縮機との間に送風ファンを配置し、前記送風ファンによってコールド室用圧縮機側を積極的に強制送風するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
【請求項３】
コールド室用圧縮機はホット／コールド切替室用圧縮機と蒸発皿とで両側から挟まれるように配置することを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、缶飲料などの商品を加温あるいは冷却して販売する自動販売機において、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮する際に生じる潜熱を利用して冷却および加温を行う冷却加温システムとそれを用いた自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきており、消費電力量削減手段として、ヒートポンプによる冷却加温システムを利用したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図６は従来の自動販売機の冷媒回路図である。図７は従来の自動販売機の機械室要部上面図である。
【０００４】
図６に示すように、従来の自動販売機は、ホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３からなる貯蔵室を備え、ホット／コールド切替室１内に設置された室内熱交換器４、コールド専用室２内に設置された蒸発器５、第二のコールド専用室２内に設置された第二の蒸発器６、貯蔵室の外に設置された室外熱交換器７、圧縮機８で構成された冷却加温システムを有する。
【０００５】
また、膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１はそれぞれ通過する冷媒の圧力を低下するとともに閉塞機能を有したものであり、開閉弁Ａ１２、開閉弁Ｂ１３、開閉弁Ｃ１４、開閉弁Ｄ１５はそれぞれ冷媒の流れの有無を制御するものである。
【０００６】
また、冷却ファン１６は冷却加温システムに連動して駆動し、室外熱交換器７と圧縮機８を冷却するものである。
【０００７】
また、図７に示すように、庫内の結露水を溜めて凝縮器などの廃熱利用により結露水を蒸発させる蒸発皿１７を配設している。
【０００８】
以上のように構成された従来の自動販売機について、以下その動作を説明する。
【０００９】
ホット／コールド切替室１を冷却する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｄ１５を開とし、開閉弁Ｂ１３と開閉弁Ｃ１４を閉として、圧縮機８および冷却ファン１６を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、室内熱交換器４、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、室内熱交換器４、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。
【００１０】
このとき、ホット／コールド切替室１、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ａ９、膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。
【００１１】
次に、ホット／コールド切替室１を加温する場合、開閉弁Ａ１２と開閉弁Ｄ１５および膨張弁Ａ９を閉とし、開閉弁Ｂ１３と開閉弁Ｃ１４を開として、圧縮機８および冷却ファン１５を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、室内熱交換器４で一部が凝縮し、再度室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１で減圧されて、蒸発器５、第二の蒸発器６へ供給される。そして、蒸発器５、第二の蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。
【００１２】
また、コールド専用室２、第二のコールド専用室３の内、所定の温度に達した貯蔵室は、当該する膨張弁Ｂ１０、膨張弁Ｃ１１を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室が所定の温度に達すると圧縮機８の運転を停止する。
【００１３】
このように、コールド専用室２および第二のコールド専用室３を冷却する際に生じる冷媒の凝縮廃熱を用いて、ホット／コールド切替室１を効率よく加温することができるので、電気ヒータなどの別の加熱手段を用いてホット／コールド切替室１を加温する場合に比べて、消費電力量を削減することができる。
【００１４】
また一般に、図７に示すように、室外熱交換器７、冷却ファン１６及び圧縮機８が順次直列に配置され、冷却ファン１６は室外熱交換器７と圧縮機８を空冷するよう配設されている。
【００１５】
このとき、ホット／コールド切替室１を冷却する場合、あるいは加温を停止し、コールド専用室２あるいは第二のコールド専用室３を冷却している場合は、冷却ファン１６の風量を通常にして、冷却加温システムの冷却効率の低下を防止する。一方、ホット／コールド切替室１を加温する場合は、冷却ファン１６の風量を減少させ、冷却加温システムの加温効率の低下を防止する（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１７４４７８号公報
【非特許文献１】平成１５年度日本冷凍空調学会学術講演会講演論文集、Ｂ１１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の構成では、ホット／コールド切替室の加温時に圧縮機を冷却する分だけ加温能力が低下しているので、加温時は室外熱交換器を空冷するとともに圧縮機を空冷しないようにし、ホット／コールド切替室を冷却するか、あるいは、ホット／コールド切替室を加温しないで、コールド室と第二のコールド室を冷却する時に、圧縮機を空冷することが課題となっている。
【００１７】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、加温時の効率低下を防止できる冷却加温システムとそれを用いた自動販売機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機は、上部に室内に備えた蒸発器によって商品を冷却するコールド室と、室内に備えた室内熱交換器によって商品を加温または冷却するホット／コールド切替室とを有し、下部に機械室を備えた自動販売機において、機械室内は前方に凝縮器と室外熱交換器とを配置し、凝縮器と室外熱交換器の後方に、ホット／コールド切替室用圧縮機とコールド室用圧縮機と蒸発皿とをほぼ横並びに配置し、送風ファンによってコールド室用圧縮機側を積極的に強制送風するように構成したので、冷却加温システムの加温効率の低下を防止するとともに、冷却システムの冷却効率の低下を防止できる。
【００１９】
また、コールド室用圧縮機がホット／コールド切替室用圧縮機と蒸発皿とで両側から挟まれるように配置するので、送風ファンからの風によってコールド室用圧縮機を効率よく冷却できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の自動販売機は、機械室内にコールド室用圧縮機とホット／コールド切替室用圧縮機と蒸発皿とをほぼ横並びに配置し、送風ファンによってコールド室用圧縮機側を積極的に強制送風するように構成したので、冷却加温システムの加温効率の低下を防止するとともに、冷却システムの冷却効率の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
請求項１に記載の発明は、上部に室内に備えた蒸発器によって商品を冷却するコールド室と、室内に備えた室内熱交換器によって商品を加温または冷却するホット／コールド切替室とを有し、下部に機械室を備えた自動販売機において、前記機械室内には前記蒸発器に接続される冷却サイクルのコールド室用圧縮機と凝縮器と、前記室内熱交換器に接続される冷却加温サイクルのホット／コールド切替室用圧縮機と室内が加温時は蒸発器として、冷却時は凝縮器として作用する室外熱交換器と、貯蔵室内の水を溜めて蒸発促進させる蒸発皿とを備えており、前記機械室内は前方に前記凝縮器と前記室外熱交換器とを配置し、前記凝縮器と前記室外熱交換器の後方に、前記ホット／コールド切替室用圧縮機と前記コールド室用圧縮機と前記蒸発皿とをほぼ横並びに配置したものであり、凝縮器と室外熱交換器の熱交換効率を維持しながら、ホット／コールド切替室用圧縮機とコールド室用圧縮機の加温効率または冷却効率を向上することができる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明にさらに、凝縮器および室外熱交換器と、コールド室用圧縮機およびホット／コールド切替室用圧縮機との間に送風ファンを配置し、前記送風ファンによってコールド室用圧縮機側を積極的に強制送風するように構成したものであり、ホット／コールド切替室用圧縮機は空冷されないので、加温時の加温効率を向上させ、冷却システムのコールド室用圧縮機は空冷されるので、冷却効率を向上できる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、コールド室用圧縮機はホット／コールド切替室用圧縮機と蒸発皿とで両側から挟まれるように配置するものであり、冷却ファンからの風が、蒸発皿により整流されてコールド室用圧縮機へと導かれるため、コールド室用圧縮機を効率良く冷却できる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却加温システムとそれを用いた自動販売機の冷媒回路図である。
【００２６】
図２は、同実施の形態における機械室要部立体図である。
【００２７】
図１および図２において、本発明の自動販売機は、ホット／コールド切替室１、コールド室２、第二のコールド室３からなる貯蔵室を備え、圧縮機２０、ホット／コールド切替室１内に設置された室内熱交換器４、貯蔵室の外に設置された凝縮器１９と室外熱交換器２１、冷却時と加温時に冷媒流路を切り替える四方切替弁２２、ホット／コールド切替室用膨張機構である膨張弁２３からなり、ホット／コールド切替室１の冷却と加温を専用に行う冷却加温システム２４を有するとともに、コールド室用圧縮機８（以下、圧縮機８という）、コールド室２内に設置された蒸発器５、第二のコールド室３内に設置された第二の蒸発器６、コールド室用膨張機構である膨張弁１０、第二の膨張弁１１、室外熱交換器２１からなり、コールド室２と第二のコールド室３を専用に冷却する冷却システム２５を有する。
【００２８】
ここで、室外熱交換器２１は、フィンチューブ熱交換器で構成され、冷却加温システム２４と連結し、加温時は蒸発器として、冷却時は凝縮器として作用する。そして、凝縮器１９は、冷却システム２５と連結され、凝縮器として作用する。
【００２９】
そして、室外熱交換器２１と凝縮器１９は、自動販売機下部に設けた機械室１８のユニットベース５０の前方側に配設されている。
【００３０】
また、ホット／コールド切替室用圧縮機２０は、断熱カバー３０内に設置され、コンプファン３１を備えるとともに、室内熱交換器４、蒸発器５、第二の蒸発器６、室外熱交換器２１にはそれぞれ独立の送風ファン２６、２７、２８、２９が備えられている。
【００３１】
また、圧縮機８を両側から挟むように、一方は断熱カバー３０、他方は蒸発皿１７を配置することにより、冷却ファン２９から圧縮機８への風路を形成している。
【００３２】
以上のように構成された冷却加温システムとそれを用いた自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３３】
まず、ホット／コールド切替室１を冷却する場合、図１において点線矢印で示したように、ホット／コールド切替室用圧縮機２０（以下、圧縮機２０という）から吐出された冷媒は四方切替弁２２で流路を切り替えて室外熱交換器２１へ供給されて凝縮液化する。この液冷媒の温度は室外熱交換器２１とほぼ同じ３０〜４０℃となる。室外熱交換器２１から出た液冷媒は膨張弁２３で減圧されて室内熱交換器４へ供給されて蒸発気化し、ガス冷媒は再び四方切替弁２２を経て圧縮機２０へ還流する。室内熱交換器４の蒸発温度は収納室の設定温度により大きく変化する。一般に缶飲料などを冷却する場合は設定温度が５〜１０℃であり、室内熱交換器４の蒸発温度は−１５〜−５℃となる。また、圧縮機２０はコンプファン３１により空冷されるので、冷却加温システム２４の冷却効率の低下が抑制される。
【００３４】
また、ホット／コールド切替室１を加温する場合、図１において実線矢印で示したように、圧縮機２０から吐出された冷媒は四方切替弁２２で流路を切り替えて室内熱交換器４に供給されて凝縮液化する。この液冷媒の温度は収納室の設定温度により大きく変化する。一般に缶飲料などを加温する場合は設定温度が５０〜６０℃であり、室内熱交換器４の凝縮温度は６０〜８０℃となる。また、圧縮機２０は断熱カバー３０で覆われており、コンプファン３１を作動させないため、圧縮機２０は空冷されず、加温効率が向上する。
【００３５】
そして、室内熱交換器４から出た液冷媒は直ぐに膨張弁２３で減圧された後、室外熱交換器２１へ供給されて蒸発気化し、ガス冷媒は再び四方切替弁２２を経て圧縮機２０へ還流する。一般に、外気温が低くなると室外熱交換器２１の蒸発温度を低くする必要があり、特に、外気温が５℃以下になると蒸発温度はマイナス温度にしなければならず、室外熱交換器２１に着霜が発生する。また、外気温が高温多湿になり、室外熱交換器２１の管表面温度やフィン温度が露点温度を下回ると結露が発生する。
【００３６】
しかし、本実施の形態の室外熱交換器２１は、冷却システム２５が稼動すると、室外熱交換器２１と接触して連結されている凝縮器１９が凝縮器として作用し、凝縮器１９のフィン温度は高温になる。そのため、冷却加温システム２４と冷却システム２５が同時に稼動した場合には、フィンを介して熱交換することができるとともに、凝縮器１９により暖められた大気を室外熱交換器２１に吸込ませることができ、０〜１０℃の高温の蒸発温度で冷却加温システム２４を稼動することが可能となる。これにより、凝縮温度６０〜８０℃の厳しい加温条件においても圧縮比を低減でき、圧縮機２０の効率向上が図れる。また、冷却システム２５においても凝縮温度が下がることにより、圧縮機８の効率向上が図れる。
【００３７】
さらに、冷却加温システム２４の蒸発温度を０℃以上にすることで、室外熱交換器２１の着霜も防止することができる。また、外気温が高温多湿になった場合においても、室外熱交換器２１のフィン温度が露点温度を下回りにくくなり、結露の発生を効果的に抑制することができる。
【００３８】
また、加温時に圧縮機２０を冷却すると、その分だけ加温能力が低下するので、加温時は冷却ファン２９で室外熱交換器２１を空冷するとともに圧縮機２０を空冷しないようにコンプファン３１を停止する。
【００３９】
さらに、圧縮機８を両側から挟むように、一方は断熱カバー３０、他方は蒸発皿１７を配置することにより、冷却ファン２９からの風が、断熱カバー３０および蒸発皿１７により整流されて圧縮機８へと導かれるため、圧縮機８を効率良く冷却できる。
【００４０】
以上のように、本実施の形態においては、コールド室２および第二のコールド室３の冷却手段とは別に、ホット／コールド切替室１を冷却加温する専用の冷却加温システム２４を有するとともに、冷却加温システム２４として、圧縮機２０と、室内熱交換器４と、冷却システム２５の凝縮器と一体化したカスケード熱交換器で構成した室外熱交換器２１と、四方切替弁２２と、膨張弁２３を備えたことによって、コールド室２の冷却とは独立に冷却加温システム２４を稼動することができるため、加温時の蒸発温度を高めに設定することが可能になるとともに、冷却システム２５の廃熱を利用して、冷却加温システム２４の加温時の蒸発温度を０〜１０℃の高温条件に維持して、圧縮比を低減することが可能となり、圧縮機２０の効率向上が図れ、冷却加温システム２４の加温効率を向上させることができ、電気ヒータなどの加温効率が１程度の加熱手段に比べて、２倍程度の加温効率を容易に実現することができるので、自動販売機の消費電力量を大幅に削減することができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、圧縮機２０を断熱カバー３０で囲い、専用のコンプファン３１により、最適風量で空冷することで、効率の良い冷却加温運転が可能となる。
【００４２】
さらに、圧縮機８を両側から挟むように、一方は断熱カバー３０、他方は蒸発皿１７を配置することにより、冷却ファン２９からの風が、断熱カバー３０および蒸発皿１７により整流されて圧縮機８へと導かれるため、圧縮機８を効率良く冷却できる。
【００４３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における冷却加温システムとそれを用いた自動販売機の断熱カバー立体図である。なお、実施の形態１と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４４】
図４は、同実施の形態における機械室要部上面図である。
【００４５】
図５は、同実施の形態における三方弁の側面図である。
【００４６】
図３から図５において、断熱カバー３０は、前方向の壁部材３２と後方向の本体３３とに分割するよう構成されている。また、圧縮機８の吸入側に設けたチャージパイプＡ３４と、圧縮機８の吐出側配管経路に設けたチャージパイプＢ３５は、故障等のサービス時に冷媒を封入あるいは放出させるためのものである。同様に、圧縮機２０の吸入側にチャージパイプＣ３６、圧縮機２０の吐出側にチャージパイプＤ３７が設けられている。
【００４７】
また、圧縮機８と圧縮機２０の間に、三方弁３９が配設されている。そして、三方弁３９のパイプＡ４０、パイプＢ４１、パイプＣ４２が上方に引き回されている。
【００４８】
また、圧縮機８をインダクションモータ（図示せず）で駆動する一定速圧縮機、圧縮機２０をＤＣモータ（図示せず）で駆動する可変速圧縮機とし、圧縮機の駆動回転数を可変できるようにしている。
【００４９】
以上のように構成された冷却加温システムとそれを用いた自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。
【００５０】
圧縮機２０をＤＣモータ（図示せず）で駆動する可変速圧縮機とし、商用電源の周波数である５０Ｈｚ、６０Ｈｚ近傍の回転数を避けて運転するので、インダクションモータ（図示せず）で駆動する圧縮機８と異なる回転数で運転することができ、２つの圧縮機が同じ回転数となって共振するのを防止できる。
【００５１】
また、三方弁３９のパイプＡ４０、パイプＢ４１、パイプＣ４２が上方に引き回されて、パイプＡ４０は圧縮機８の高圧側に接続され、パイプＢ４１およびパイプＣ４２は膨張弁１０および膨張弁１１に接続されるため、他の配管に邪魔されずに配管接続することができ、修理する際に三方弁３９の取付作業が容易になる。
【００５２】
また、自動販売機の廃棄時において、まず、圧縮機２０の吸入側に設けたチャージパイプＣ３６と、圧縮機２０の吐出側に設けたチャージパイプＤ３７からシステム内の冷媒を大気中に放出する。そして、自動販売機の背面から、断熱カバー３０の本体３３を少し持ち上げながら後方向へ引いて取外す。そうすることで、断熱カバー３０の壁部材を残し、圧縮機２０の全体が露出する。そして、圧縮機２０のチャージパイプＣ３６、吐出パイプ４３、吸入パイプ４４を切断し、圧縮機２０を取外し、自動販売機本体を破砕する。このとき作業性を容易にするため、三方弁３９を取外してもよい。
【００５３】
以上のように、本実施の形態においては、圧縮機２０の断熱カバーを、前方向の壁部材３２と後方向の本体３３とに分割するように構成されており、自動販売機の後から、本体３３を取外すことで、圧縮機２０の全体を露出させ、廃棄時に、圧縮機２０の吐出パイプ４３と吸入パイプ４４を切断し、圧縮機２０を取外すことができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、圧縮機２０の吸入側に設けたチャージパイプＣ３６と、圧縮機２０の吐出側に設けたチャージパイプＤ３７からシステム内の冷媒を大気中に放出するため、高低圧の両方から冷媒を排出することができ、システム内の一部に冷媒が残留するのを未然に防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、三方弁３９のパイプを上方に引き回し、三方弁３９の上方で配管接続するように構成したものであり、三方弁３９を他の配管に邪魔されずに配管接続することができるため、三方弁３９の取付作業が容易になり、作業工数の低減が図れて合理化できる。
【００５６】
また、本実施の形態では、圧縮機２０を可変速とすることで、圧縮機２０の回転数が圧縮機８の回転数と同一になるのを避けて、圧縮機２０と圧縮機８が共振して、騒音振動が増大するのを防止できる。
【００５７】
なお、図示しないが、機械室のコールド室用圧縮機８の配管回路と、ホット／コールド切替室用圧縮機２０の配管回路の識別手段として、例えば、圧縮機８と接続される凝縮器１９と、圧縮機２０に接続される室外熱交換器のどちらか一方の配管回路に色を付けることにより、自動販売機の故障等のサービス時に、作業者が機械室の配管回路を容易に認識することが可能となり、修理等の作業を迅速に行なうことができ、サービス業務の効率化が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる冷却加温システムとそれを用いた自動販売機は、冷却システムの廃熱を冷却加温システムの加温に利用し、加温効率を向上させることが可能となり、ホット飲料とコールド飲料を切替て保存するショーケースや少量の給湯を行うカップ自販機などの加温および冷却時の省エネルギー化が要求される用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１における冷却加温システムとそれを用いた自動販売機の冷媒回路図
【図２】同実施の形態における機械室要部立体図
【図３】本発明の実施の形態２における冷却加温システムとそれを用いた自動販売機の断熱カバー立体図
【図４】同実施の形態における機械室要部上面図
【図５】同実施の形態における三方弁の側面図
【図６】従来の自動販売機の冷媒回路図
【図７】従来の自動販売機の機械室要部上面図
【符号の説明】
【００６０】
１    ホット／コールド切替室
２    コールド室
４    室内熱交換器
２０  ホット／コールド切替室用圧縮機
２１  室外熱交換器
２３  ホット／コールド切替室用膨張機構
２４  冷却加温システム
２５  冷却システム
２９  冷却ファン
３０  断熱カバー
３２  壁部材
３３  本体
３４  チャージパイプＡ
３５  チャージパイプＢ
３６  チャージパイプＣ
３７  チャージパイプＤ
３９  三方弁
４０  パイプＡ
４１  パイプＢ
４２  パイプＣ
【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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