(57)【要約】      （修正有）【課題】大風量の酸素富化機を、小型・低価格で提供する。【解決手段】酸素富化手段２と、前記酸素富化手段２内の酸素富化空気を吸引する吸引手段１０と、前記吸引手段１０により吸引された酸素富化空気を機体外に吐出する吐出部１２と、前記酸素富化手段２と前記吸引手段１０との間の経路において、外気導入用の吸気口４６を合流させることで、前記酸素富化手段２から吐出される酸素富化空気に外気を混合させ、前記吐出部１２からの吐出風量を増加させた酸素富化機。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化手段と、前記酸素富化手段に連通して、前記酸素富化手段内の酸素富化空気を吸引する酸素富化空気吸引手段と、前記酸素富化空気吸引手段の吐出口側に設けられ、前記酸素富化空気吸引手段により吸引された酸素富化空気を機体外に吐出する酸素富化空気吐出手段とを有する酸素富化機において、前記酸素富化手段と前記酸素富化空気吸引手段との間に外気を吸引するための吸引口を設けることで、前記酸素富化手段から吐出される酸素富化空気に外気を混合させ、前記酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させることを特徴とする酸素富化機。
【請求項２】
外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路を開閉自在に構成し、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を可変にしたことを特徴とする請求項1記載の酸素富化機。
【請求項３】
外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に流れる空気風量を、多段階に変更可能な弁を設け、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を調整可能にしたことを特徴とする請求項１記載の酸素富化機。
【請求項４】
酸素富化空気と外気を混合させた後の、空気の流量を測定する流量計測手段を有し、前記流量計測手段の値によって、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に流れる空気風量を調整することにより、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を所定の風量に制御可能にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項５】
少なくとも機器の運転終了前の所定時間の間は、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させる方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項６】
機器の運転時間又は空気吐出時間が長くなるにつれて、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させる方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項７】
吐出空気又は吸引空気の温度を直接又は間接的に測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段に応じて、弁の開度を調整し、吐出風量を変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項８】
温度測定手段により測定した温度が高いときは吐出風量を多くし、温度が低い時には吐出風量を少なくする方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項７記載の酸素富化機。
【請求項９】
外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路にフィルターを設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【請求項１０】
外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に芳香剤や活性炭等をセット可能に構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化空気を使用者に提供する酸素富化機に関するものであり、特に酸素富化空気の吐出量調整に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機としては、酸素富化手段の下流側に風量調整手段を設けることで、酸素富化手段から吐出される酸素富化空気の流量を調整できるように構成されている。この構成により、例えば、酸素富化手段から使用者までの距離が変わった場合でも、前記風量調整手段を制御することにより、使用者に届く酸素富化空気の酸素濃度をほぼ一定に保ちつつ、同時に吐出風量も一定に保つことが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１４４５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら前記従来の構成においては、吐出風量の上限は、酸素富化手段と、酸素富化手段に原料空気を通すための原料空気空気供給手段（例えばポンプ）の性能に依存する。そのため、大風量を得ようとすると、必然的に高性能の酸素富化手段・原料空気供給手段が必要となり、機器の大型化・高価格化を余儀なくされるという課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、大風量の酸素富化機を、小型・低価格で提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段に連通して、前記酸素富化手段内の酸素富化空気を吸引する酸素富化空気吸引手段と、前記酸素富化空気吸引手段の吐出口側に設けられ、前記酸素富化空気吸引手段により吸引された酸素富化空気を機体外に吐出する酸素富化空気吐出手段とを有する酸素富化機において、前記酸素富化手段と前記酸素富化空気吸引手段との間に外気を吸引するための吸引口を設けることで、前記酸素富化手段から吐出される酸素富化空気に外気を混合させ、前記酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させることを特徴とする酸素富化機を提供する。
【０００６】
自宅での使用を目的とした小型の酸素富化機においては、前記酸素富化手段から前記酸素富化空気吐出手段までの距離が短いため、酸素富化空気供給経路の圧力変化による流量変化はほとんど無視できるが、前記酸素富化空気吐出手段の装着状態の違いによって、使用者に届く流量が変化することが問題となってくる。
【０００７】
上記構成によれば、前記酸素富化手段から吐出される酸素富化空気に外気を混合させることで、前記酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させるため、前記酸素富化手段や前記酸素富化空気吸引手段のスペックアップを伴わずに、吐出風量を増加させることが可能となる。
【０００８】
なお、酸素富化空気に外気を混合させると、風量は増加するが、酸素濃度は低下するので、本発明が効果を発揮するのは、前記酸素吐出手段と使用者の距離が離れている時に限るのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、大風量の酸素富化機を、小型・低価格で提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、酸素富化手段と、前記酸素富化手段に連通して、前記酸素富化手段内の酸素富化空気を吸引する酸素富化空気吸引手段と、前記酸素富化空気吸引手段の吐出口側に設けられ、前記酸素富化空気吸引手段により吸引された酸素富化空気を機体外に吐出する酸素富化空気吐出手段とを有する酸素富化機において、前記酸素富化手段と前記酸素富化空気吸引手段との間に外気を吸引するための吸引口を設けることで、前記酸素富化手段から吐出される酸素富化空気に外気を混合させ、前記酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させることを特徴とする酸素富化機であり、前記酸素富化手段から吐出される酸素富化空気に外気を混合させることで、前記酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させるため、前記酸素富化手段や前記酸素富化空気吸引手段のスペックアップを伴わずに、吐出風量を増加させることが可能となる。
【００１１】
第２の発明は、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路を開閉自在に構成し、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を可変にしたことを特徴とする請求項１記載の酸素富化機であり、状況に応じて吐出風量を変化させることが可能となる。
【００１２】
第３の発明は、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に流れる空気風量を、多段階に変更可能な弁を設け、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を調整可能にしたことを特徴とする請求項１記載の酸素富化機であり、上記第２の発明よりもさらに精度の高い吐出風量調整が可能となり、使用性が向上するものである。
【００１３】
第４の発明は、酸素富化空気と外気を混合させた後の、空気の流量を測定する流量計測手段を有し、前記流量計測手段の値によって、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に流れる空気風量を調整することで、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を所定の風量に制御可能にしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、酸素富化空気供給経路の圧力変化による流量変化に対しても対応可能となり、使用性が向上するものである。
【００１４】
第５の発明は、少なくとも機器の運転終了前の所定時間の間は、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させる方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、運転終了前に吐出風量を増加させると共に、吸引手段により圧縮されて高温になった酸素富化空気を、外気を混合させて冷ますことによって、酸素富化空気供給経路の結露を防止するものである。
【００１５】
第６の発明は、機器の運転時間又は空気吐出時間が長くなるにつれて、酸素富化空気吐出手段からの吐出風量を増加させる方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、上記第５の発明の効果に加え、使用者の「慣れ」により生じる、感覚的な風量低下を防止するものである。
【００１６】
第７の発明は、吐出空気又は吸引空気の温度を直接又は間接的に測定する温度測定手段を有し、前記温度測定手段に応じて、弁の開度を調整し、吐出風量を変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、使用者に届く酸素富化空気の温度差により生じる、感覚的な風量差を補間するものである。
【００１７】
第８の発明は、温度測定手段により測定した温度が高いときは吐出風量を多くし、温度が低い時には吐出風量を少なくする方向に、弁の開度を制御することを特徴とする請求項７記載の酸素富化機であり、使用者に届く酸素富化空気の温度差により生じる、感覚的な風量差を補間するものである。
【００１８】
第９の発明は、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路にフィルターを設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、常に使用者に清潔な空気を供給できるものである。
【００１９】
第１０の発明は、外気の吸引口又は前記吸引口の外気導入通路に芳香剤や活性炭等をセット可能に構成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の酸素富化機であり、単純な構成で使用者に届く空気の芳香・脱臭等が行え、使用者に与えるリラックス効果が向上するものである。
【００２０】
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。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２２】
図において、本体１の内部には、酸素の濃度を高め、いわゆる酸素富化空気を発生する、例えば酸素富化膜ユニット等の酸素富化手段（以下、「酸素富化膜ユニット」と称す）２を設けている。前記酸素富化膜ユニット２は有機高分子の平膜より構成され、膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度のいわゆる酸素富化空気が得られる。通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態の酸素富化膜ユニット２を通過後の酸素富化空気においては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となる。
【００２３】
また、前記酸素富化膜ユニット２は、図５、図６に示すようにメッシュ構造のフレーム３の両側面に略長方形の酸素富化膜４を貼って両膜間を通路としたモジュール５を、複数枚積層した略直方体のユニット構造となっており、フレーム３の通路内を吸引することにより、酸素富化膜４の周辺を流れる空気の一部が酸素富化膜４を通過してフレーム３の通路内に入りこみ、酸素富化空気が得られ、この得られた酸素富化空気を酸素富化膜ユニット２の唯一の排出口であるユニット排出口６から集中排気している。
【００２４】
また、図１〜図４に示すように、本体１の内部には、本体１の背面に設けた吸気口７から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に送った後、酸素富化膜４を通過しフレーム３の通路内に吸引された空気を除いた外気を、本体１の側面に設けた排気口８から外部に排出するためのモータファン等の送風手段（以下、「ファン」と称す）９を有している。また前記ファン９は、酸素富化膜ユニット２の下流側で、排気口８の近傍に設けられており、ファン９に対して、酸素富化膜ユニット２の反対側には回路２８を基板がフレーム３と平行な方向になるように取り付けられている。更に、前記吸気口７近傍には、吸引空気の温度を計測するための外気温センサ４２（サーミスタ）が設けられている。
【００２５】
１０はポンプ等の吸引手段（以下、「ポンプ」と称す）で、本体１内の酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、回転軸の両端に冷却用のファン１０ｂを有し、本体１の冷却用吸気口３６より外気を吸引してモータ１０ａを冷却するとともに、酸素富化膜ユニット２の周辺の空気を酸素富化膜４からフレーム３の通路内に吸引して下流側に送る。そして更にこのポンプ１０は、酸素富化膜４を通過した後の酸素富化空気を、下流側の消音パイプ１１を介して、本体１の側面に設けられた吐出部１２に送り、さらに吐出部１２と連結される後述の「酸素富化空気吐出手段」に送り込んでいる。また前記ポンプ１０には、酸素富化膜４の通過圧損に対抗して酸素富化空気の流量を稼ぐために運転時の圧力が高いベローズポンプが用いられている。
【００２６】
また、図３、図４に示すように、１４は本体１の把手であり、回転軸部１５を中心に回動自在に設けられている。また１６、１７は、内ケース左、内ケース右であり、酸素富化膜ユニット２とポンプ１０を内蔵する内ケースを構成し、それぞれの上方に把手１４の回転軸部１５を直接受ける軸受け部１８、１９を一体に設けている。また２０は後述する「酸素富化空気吐出手段」を使用しない時に、引っ掛けて保持しておくための、保持部であり、その外端は大径部としてある。前記保持部２０は前記把手１４の回転軸部１５と一体に設けられており、本体１の側面に別途設ける必要が無く、把手１４の回動の邪魔になることもない。また回転軸部１５と一体に設けられているため、外観のデザイン性も違和感が無く、良いものである。
【００２７】
また、図８の要部概略構成図に示すように、本体１内のポンプ１０と、酸素富化膜ユニット２のユニット排出口６との間の経路において、外気導入用の吸気口４５が合流している。吸気口４５につながる外気導入通路４６には、外気導入量を調節するためのしぼり弁３５を有しており、又、外気導入通路４６の合流点から前記ポンプ１０までの間には、混合後の空気流量を計測する為の超音波流量計４１を有している。４７は前記ポンプ１０、しぼり弁３５等を制御する制御部で、しぼり弁３５は超音波流量計４１からの出力或いは使用者による操作スイッチの操作によって制御するようになっている。
【００２８】
又、図８に示すように外気導入量を調節するためのしぼり弁３５の上流には、ＨＥＰＡフィルター４０が設けられており、外気を導入する際に、前記ＨＥＰＡフィルター４０により、０．３ミクロンの粒子を９９．７％除去できるように構成されている。
【００２９】
更に、図８に示すように前記しぼり弁３５と前記ＨＥＰＡフィルター４０の間に芳香剤を含浸した球状体４３が配置されるよう構成されている。
【００３０】
一方、図７に示すように、１３は、本体１側面に回動可能に取り付けた曲がり管によって構成された吐出部１２に送られた酸素富化空気を、使用者に供給するためのヘッドセットユニット等の酸素富化空気吐出手段（以下、「ヘッドセットユニット」と称す）であり、前記ヘッドセットユニット１３は使用者が酸素富化空気を吸引するための吐出体２１を有している。また、本体１の側面に設けた吐出部１２とヘッドセットユニット１３との間の経路には、液だまり２２と、吐出部１２と前記液だまり２２とを接続する塩化ビニル等の柔軟な透明チューブからなる第一の連結管２３と、前記液だまり２２と前記ヘッドセットユニット１３を接続する塩化ビニル等の透明チューブからなる柔軟な第二の連結管２４とを備えている。そして上記第一の連結管２３と、第二の連結管２４は抗菌剤か帯電防止剤あるいはその両方を含んでおり、それぞれは液だまり２２で着脱自在に接続されている。
【００３１】
また、前記ヘッドセットユニット１３は、耳当て部左２５と、耳当て部右２６と、耳当て部左２５と耳当て部右２６を接続するヘッドバンド２７と、酸素富化空気の吐出体２１と、耳当て部左２６の底面に着脱自在に連結され前記底面と吐出体２１を接続するとともに折り曲げ自在に設けられた可橈性自在継手部２９とを備えている。吐出体２１は可橈性自在継手部２９に対して３６０度全方向に可変自在に取り付けられている。また、液だまり２２にその一端を接続された前記第二の連結管２４も、前記可橈性自在継手部２９同様、その他端を、ヘッドセットユニット１３の耳当て部左２５の底面に着脱自在に連結されている。
【００３２】
前記液だまり２２はＯリングで気密を保ちながら、ねじ方式あるいは圧入方式等により、その本体部分が２２ａと２２ｂの２つに分離可能に設けられ、本体部分を２つに分離して内部に溜まった水滴等を排出可能に設けられている。この時ねじ方式では１回転以内のねじりにより分離・結合が可能となるようにしてある。また、液だまり２２と第一の連結管２３との接続部、及び前記液だまり２２と第二の連結管２４との接続部から、それぞれ前記液だまり２２内に突き出た管部Ａ３０、管部Ｂ３１を設けるとともに、前記管部Ａ３０と管部Ｂ３１は、互いの管の中心軸をずらして設けてある。
【００３３】
又、図４に示す３２は本体１の天面に設けられた運転スイッチであり、３３は、同じく本体１の天面に設けられ、選択されたタイマーによる運転時間あるいは送風運転の通電状態を表示するランプであり、４４は、同じく本体１の天面に設けられ、前記吐出体２１からの吐出風量を調整するための風量調整つまみである。そして３４は本体１の前面に設けられ、高酸素濃度のいわゆる酸素富化空気の供給をしている）時のみ点灯表示する表示手段で、ＬＥＤで構成してあり、この実施例では緑色に光るように構成してある。
【００３４】
次に、上記構成に基づく本実施の形態の動作について、説明する。
【００３５】
運転スイッチ３２をＯＮ操作すると、ポンプ１０に動作電源が供給され通電状態を示すランプ３３が点灯するとともに、タイマーで設定した時間に応じてポンプ１０が運転し、かつファン９が作動する。そしてファン９の運転により本体１に設けた吸気口７より外気が吸引され、この外気は酸素富化膜ユニット２を通り、排気口８から本体外に排出される。一方、前記酸素富化膜ユニット２を通る外気はこれを通過する際、ポンプ１０の運転により空気が酸素富化膜ユニット２のフレーム３内に吸引され、その際酸素が通過しやすいところから酸素富化された空気となる。そして前記酸素富化膜ユニット２を通過した酸素富化空気と、前記しぼり弁３５を通過した外気とが混合されて、吐出部１２に送出され、当該吐出部１２より吐出されるが、この時、超音波流量計４１によって計測される風量が、前記風量調整つまみ４４によって設定された値に、外気温センサ４２に応じて予め設定された風量補正値（表１参照）による補正を加えた風量と等しくなるように、回路２８によってしぼり弁３５が制御される。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
更に、前記風量調整つまみ４４によって設定された値に関わらず、運転３０秒毎に、前記超音波流量計４１によって計測される風量が、０．０１ｌ/minづつ増加するように、前記しぼり弁３５の開度を徐々に増加させていくと共に、運転終了の１分前からは、前記しぼり弁３５を最大開度とするように制御されている。
【００３８】
一般的に、高温の風は小風量に感じられ、低温の風は大風量に感じられるが、上記のように外気温度に応じて風量を調整することによって、使用者は「酸素富化空気の温度が常に一定である」と感じられるものである。又、連続して一定風量の空気を同じ箇所（使用者の口元）に当て続けていると、風が当たっている口元の皮膚の感覚が麻痺してゆき、「風速が弱まった」と感じるという課題もあるが、上記のように、運転時間に応じて徐々に風量を増加させることによって、この課題も解決できる。更に、運転終了１分前から、酸素富化膜４を通過していない外気を最大吸入して、ポンプ１０により下流側に送ることにより、配管内等に滞留した高湿度の空気を換気し、水滴が発生した場合は、液だまり２２まで追い出し、途中の経路が乾きやすいようになっている。
【００３９】
上記構成によれば、酸素富化空気に外気を混合させるので、風量は増加するが、酸素濃度は低下する。しかし、前記吐出体２１と使用者の距離が近い時に大風量の空気を吐出する（使用者の口や鼻に、強い風が当たる）と、使用者が不快感を感じる恐れがあるため、実使用上で大風量が求められるのは、前記吐出体２１と使用者の距離が長い時に限られる。更に、一般的に、風量が大きいほど、酸素富化空気の到達距離は長くなるということがわかっている。以上より、大風量吐出時に若干酸素濃度が低下しても、実使用上は特に問題ないと言える。表２に、吐出風量に応じた、吐出体２１からの距離と酸素濃度の関係を示す。尚、表２のデータは、吐出体２１の吐出口の径がφ２の時のものであり、吐出体からの距離０mmの時の酸素濃度が異なるのは、風量を増加させるために酸素富化空気に外気を混合しているためである。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
表２より、風量が大きくなると、吐出体２１から吐出される空気の酸素濃度は低くなるが、距離が遠い場合は、風量が大きくなるほど、酸素濃度が高いことがわかる。（風量２．５（１／ｍｉｎ）で距離１０（ｍｍ）地点の酸素濃度と、風量４．０（１／ｍｉｎ）で距離５０（ｍｍ）地点の酸素濃度はほぼ等しくなっている）。
【００４２】
一方、吐出部１２より吐出される酸素富化空気は、第一、第二連結管２３、２４を介してヘッドセットユニット１３の吐出体２１より吐出される。したがって、使用者はヘッドセットユニット１３を頭部にセットし、可橈性自在継手部２９を動かして吐出体２１を使用者の口や鼻に近づけることにより、吐出体２１から吐出される酸素富化空気を、口や鼻から吸引できるようになる。
【００４３】
尚、本実施例では、しぼり弁３５は回路２８によって、その開度が多段階に制御されるものであったが、しぼり弁３５は手動式のものであっても、又、しぼり弁の代わりに単なる経路開閉装置を使用しても、共に本発明の目的は十分に果たせることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、特に、家庭用の酸素富化機においても有用であるが、業務用の酸素富化機にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】同本発明の実施の形態１における酸素富化機を示す本体の側面からみた断面図
【図２】同本体の背面からみた断面図
【図３】同本体の天面からみた断面図
【図４】（ａ）同本体の正面図（ｂ）同本体の側面図（ｃ）同本体の背面図、（ｄ）同本体の平面図
【図５】同酸素富化膜ユニットを構成するモジュールの分解斜視図
【図６】（ａ）同モジュールを複数枚並べた状態の外観斜視図（ｂ）同モジュールで構成される酸素富化膜ユニットの外観斜視図
【図７】同ヘッドセットを本体に接続した状態を示す外観斜視図
【図８】同酸素富化空気の供給経路の要部を示す概略構成図
【符号の説明】
【００４６】
１  本体
２  酸素富化膜ユニット（酸素富化手段）
４  酸素富化膜
６  ユニット排出口
７  吸気口
８  排気口
９  ファン（送風手段）
１０  ポンプ（吸引手段）
１２  吐出部
１３  ヘッドセットユニット（酸素富化空気吐出手段）
３２  運転スイッチ
３３  ランプ
３４  表示手段
３５  しぼり弁
３６  冷却用吸気口
４０  ＨＥＰＡフィルター
４１  超音波流量計
４２  外気温センサ
４３  芳香剤を含浸した球状体
４４  風量調整つまみ
４５  吸気口
４６  外気導入通路
【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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