(57)【要約】【課題】中空体の平均粒径を１０μｍ以下に制御したり、陶磁器原料と中空体と水とを特殊な方法で混合したりすることなく、中空体を泥漿中に均一に分布させる。【解決手段】中空体を陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔２Ｈを有する発泡パーライト２とする。泥漿（陶磁器原料＋水）５中に発泡パーライト２を入れると、微小な孔２Ｈから中空部２Ａに水３が入り込み、泥漿５中における発泡パーライト２の浮力が低下する。これにより、発泡パーライト２の粒径が大きくても、また特殊な方法で混合しなくても、泥漿５中に発泡パーライト２を均一に分布させることができる。中空部２Ａに溜まった水は自然乾燥により排出させる。発泡パーライト２の内外の圧力は微小な孔２Ｈを通して均衡する。したがって、真空土練機を使用しても発泡パーライト２が壊れてしまうことはない。また、含水率の管理など、ケーキの取り扱いに特別の注意を払わなくてもよい。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体との混合物を成形し焼結することにより得られた陶磁器。
【請求項２】
陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体と水とを混合することにより得られた陶磁器用坏土。
【請求項３】
請求項１に記載された陶磁器において、
前記中空体は、中空球状体であることを特徴とする陶磁器。
【請求項４】
請求項１に記載された陶磁器用において、
前記中空体は、発泡パーライトであることを特徴とする陶磁器。
【請求項５】
請求項１に記載された陶磁器において、
前記中空体は、シラスバルーンであることを特徴とする陶磁器。
【請求項６】
請求項１に記載された陶磁器において、
前記中空体は、シリカバルーンであることを特徴とする陶磁器。
【請求項７】
請求項２に記載された陶磁器用坏土において、
前記中空体は、中空球状体であることを特徴とする陶磁器用坏土。
【請求項８】
請求項２に記載された陶磁器用坏土において、
前記中空体は、発泡パーライトであることを特徴とする陶磁器用坏土。
【請求項９】
請求項２に記載された陶磁器用坏土において、
前記中空体は、シラスバルーンであることを特徴とする陶磁器用坏土。
【請求項１０】
請求項２に記載された陶磁器用坏土において、
前記中空体は、シリカバルーンであることを特徴とする陶磁器用坏土。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長石，粘土，珪石，アルミナなどの陶磁器原料と発泡パーライトやシラスバルーンなどの中空体との混合物を成形し焼結することにより得られる陶磁器、およびこの陶磁器の成形前の混合物として用いて好適な陶磁器用坏土に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軽量性と断熱性との双方に優れる陶磁器として、互いに独立する多数の微細な空隙を有する陶磁器が厨房，土木建築あるいは工業などの分野において広く利用されている。この微細空隙を有する陶磁器に関し、従来技術として、下記の特許文献１および特許文献２を示す。
【０００３】
〔特許文献１〕
特許文献１では、次のような方法で、微細空隙を有する陶磁器を製造する。
(１)陶磁器原料（粘土）と水との混合物に水ガラスを加えて泥漿とする。
(２)この泥漿に平均粒径が１０μｍ以下に制御されたシラスバルーン（微粒中空ガラス球状体）を加えて攪拌混合し成形前の混合物とする。
(３)この混合物を型に流し込み成形物を得る。
(４)この成形物を素焼きし、施釉した後、本焼きする。
【０００４】
この陶磁器の製造工程において、シラスバルーンは、その平均粒径が１０μｍ以下に制御されており、泥漿中における摩擦力に対する浮力の比が小さく、泥漿中に均一に分布する。したがって、この泥漿を成形前の混合物とし、この混合物を型に流し込んで得られる成形物においてもシラスバルーンが均一に分布した状態となる。これにより、本焼きの結果得られる焼結体は、平均径が１０μｍ以下に制御された互いに独立する多数の微細空隙を有し、かつその微細空隙が均一に分布された軽量性と断熱性との双方に優れた陶磁器となる。
【０００５】
〔特許文献２〕
特許文献２では、次のような方法で、微細空隙を有する陶磁器を製造する。
(１)水を収容した水槽にシラスバルーンを投入し攪拌する。
(２)シラスバルーンが入れられた水を攪拌しながら、その中に陶磁器原料（長石，陶石，珪石，蛙目粘土などからなる坏土とアルミナ，ジルコン，クリストバライトなどの微粉末による強化材との混合物）を投入し、攪拌混合する。
(３)この水とシラスバルーンと陶磁器原料との混合物を脱水機に入れ、脱水処理を施し、粘土状の混合物を得る。
(４)この粘土状の混合物を保管と輸送の都合から一定の形状のケーキ（坏土）とする。この場合、真空土練機を使用し、減圧土練して、直方体状のケーキとする。
(５)このケーキを成形前の混合物とし、成形機にかけて、成形物を得る。
(６)この成形物を乾燥し、施釉した後、焼成する。
【０００６】
この陶磁器の製造工程において、水を収容した水槽にシラスバルーンを投入し攪拌混合することにより、偏在することなくシラスバルーンが水中にほどよく均一に分布する。また、シラスバルーンを入れた水を攪拌しながら、その中に陶磁器原料を投入し、攪拌混合することにより、シラスバルーンが泥漿（陶磁器原料＋水）中に均一に分布する。これにより、泥漿とシラスバルーンとの混合物は、泥漿中にシラスバルーンが均一に分布した状態を保ってケーキとされる。したがって、このケーキを成形前の混合物とし、この混合物を成形機かけて得られる成形物においても、シラスバルーンが均一に分布した状態となる。これにより、焼成の結果得られる焼結体は、互いに独立する多数の微細空隙を有し、かつその微細空隙が均一に分布された軽量性と断熱性との双方に優れた陶磁器となる。
【０００７】
なお、シラスバルーンとは、火山噴出物の一種で白色または灰白色の堆積物（白砂、白州）として知られるシラスを粉砕してシラス微粒子とし、このシラス微粒子を流動層式加熱炉によって発泡させたものである。シラスから得られる微細な中空球状の発泡体であることから一般にシラスバルーンと呼ばれている。シラスバルーンの製造方法については、特許文献３や非特許文献１などに記述されているので、ここでの説明は省略する。
【０００８】
また、シラスバルーンと同様の中空体として、発泡パーライトと呼ばれる発泡体（微粒中空ガラス球状体）が知られている。発泡パーライトは、パーライト（真珠岩）を粉砕してパーライト微粒子とし、流動層式加熱炉によって発泡させたものであり、非特許文献２などに記述されているので、ここでの説明は省略する。シラスバルーンに代えて発泡パーライトを用いることによっても、シラスバルーンの場合と同様の方法で、互いに独立する多数の微細空隙を有し、かつその微細空隙が均一に分布された軽量性と断熱性との双方に優れた陶磁器を得ることが可能である。  
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２５６８３号公報（特許第２６０７２１７号）
【特許文献２】特開平５−８５８６１号公報（特許第２６７３３９６号）
【特許文献３】特開平１１−１１９６０号公報（特許第３０２８４７４号）
【非特許文献１】「シラスバルーン製造方法」、〔平成１７年４月２８日検索〕、インターネット＜URL：http://unit.aist.go.jp/hokkaido/technote/TN27.htm＞
【非特許文献２】「パーライトの発泡機構の解明」、〔平成１７年４月２８日検索〕、インターネット＜URL：http://www.asahi-net.or.jp/~NG3H-YSD/HANAWA_4.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１では、微細空隙が均一に分布された陶磁器を得るために、シラスバルーンの平均粒径を１０μｍ以下に制御する必要がある。
また、上述した特許文献２では、シラスバルーンを入れた水を攪拌しながら、その中に陶磁器原料を投入し、攪拌混合しなければならず、人の目で確認を取りながらの陶磁器原料の投入となるため、自動化が困難である。
【００１１】
これらの問題は、シラスバルーンの内部空間（中空部）が完全に密閉されていることに起因している。すなわち、特許文献１や２で使用するシラスバルーンは、シャボン玉のようにその中空部が密閉されており、泥漿中において大きな浮力が生じる。このため、特許文献１では、シラスバルーンが泥漿中の上層に偏らないように、粒径が１０μｍ以下の浮力の小さいシラスバルーンを使用するようにしている。特許文献２では、シラスバルーンを水中に均一に分布させてから、陶磁器原料を投入し、攪拌混合するというように、陶磁器原料とシラスバルーンと水とを特殊な方法で混合している。
【００１２】
なお、特許文献２では、シラスバルーンの中空部が完全に密閉されていることに起因して、次のような問題も生じる。
（１）真空土練機を使用して粘土状の混合物を減圧土練する際、その粘土状の混合物に含まれるシラスバルーンの内外に圧力差が生じ、シラスバルーンが壊れてしまう虞れがある。
（２）湿度の高い環境に置かれるなどして、ケーキが多量の水分を吸収すると、ケーキ中のシラスバルーンが自らの浮力によって浮き上がることが考えられる。このため、含水率の管理など、ケーキの取り扱いに特別の注意を必要とする。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、均一に分布された微細空隙を有する陶磁器およびこの陶磁器の成形前の混合物として用いて好適な陶磁器用坏土をより簡便な方法により製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本願の第１発明は、陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体との混合物を成形し焼結することによって陶磁器を得るようにしたものである。
また、本願の第２発明は、陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体と水とを混合することによって陶磁器用坏土を得るようにしたものである。
【００１５】
この発明において、陶磁器原料と混合する中空体は、陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有しており、その中空部が密閉されていない。この中空体を泥漿（陶磁器原料＋水）中に入れると、微小な孔から中空部に水が入り込み、中空体の比重が水とほゞ同じとなる。これにより、泥漿中における中空体の浮力が低下し、中空体の平均粒径を１０μｍ以下に制御したり、陶磁器原料と中空体と水とを特殊な方法で混合したりすることなく、中空体を泥漿中に均一に分布させることができるようになる。
【００１６】
この泥漿中において、中空体の中空部には水が溜まるが、この水は自然乾燥させるなどして、中空体の中空部からなくすことができる。例えば、中空体との攪拌混合を終えた泥漿（陶磁器原料と中空体と水との混合物）を脱水処理し、さらに大気による自然乾燥を行うことにより、中空体の微小な孔から流入時とは逆方向で排出させる。
【００１７】
また、この陶磁器原料と中空体との混合物において、中空体の内外の圧力はその中空体の微小な孔を通して均衡する。このため、その混合物を真空土練機を使用して減圧土練しても、中空体の内外に圧力差が生じることがなく、中空体が壊れてしまうことはない。
【００１８】
本発明において、陶磁器用坏土（ケーキ）とは、真空土練機を通す前の陶磁器原料と中空体との混合物であってもよいし、真空土練機を通した後の陶磁器原料と中空体との混合物であってもよい。湿度の高い環境に置かれるなどして、ケーキが多量の水分を吸収したとしても、このケーキが吸収した水分は中空体の微小な孔を通して中空部に入るので、ケーキ中の中空体が自らの浮力によって浮き上がることはなく、含水率の管理などケーキの取り扱いに特別の注意を払わなくてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体との混合物を成形し焼結することによって陶磁器を得るようにしたので、また陶磁器原料とこの陶磁器原料の粒径よりも小さい微小な孔を有する中空体と水とを混合することによって陶磁器用坏土を得るようにしたので、泥漿（陶磁器原料＋水）中において中空体の微小な孔からその内部に水が入り込み、中空体の平均粒径を１０μｍ以下に制御したり、陶磁器原料と中空体と水とを特殊な方法で混合したりすることなく、中空体を泥漿中に均一に分布させることができるようになる。
また、本発明によれば、陶磁器原料と中空体との混合物において、中空体の内外の圧力はその中空体に設けられた微小な孔を通して均衡するので、この混合物を真空土練機を使用して減圧土練しても、中空体の内外に圧力差が生じることがなく、中空体が壊れてしまうことがない。
また、本発明によれば、湿度の高い環境に置かれるなどして、陶磁器用坏土（ケーキ）が多量の水分を吸収したとしても、このケーキが吸収した水分は中空体の微小な孔を通してその中空体の中空部に入るので、ケーキ中の中空体が自らの浮力によって浮き上がることはなく、含水率の管理などケーキの取り扱いに特別の注意を払わなくてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１はこの発明に係る陶磁器の製造工程の一例を示す製造工程図である。
【００２１】
この製造工程図において、ステップ１０１〜１０６は製土メーカでの処理工程を示し、ステップ１０７〜１１３は成形メーカでの処理工程を示している。製土メーカは、ステップ１０１〜１０６の処理により、成形メーカへの陶磁器用坏土（ケーキ）を作る。成形メーカは、製土メーカからのケーキの提供を受け、ステップ１０７〜１１３の処理により、陶磁器を作る。
【００２２】
〔製土メーカ〕
製土メーカでは、長石，粘土，珪石，アルミナを所定の割合で混ぜた混合物を陶磁器原料１（図２参照）として準備する（ステップ１０１）。また、微粒中空ガラス球状体として、発泡パーライト２を準備する（ステップ１０２）。
【００２３】
図３に発泡パーライト２の概略的な断面図を示す。この実施の形態では、平均粒径が５０μｍ以下に制御され、かつ陶磁器原料１の粒径よりも小さい微小な孔２Ｈを有する発泡パーライト２を使用する。このような発泡パーライト２は、製造条件の設定によって得ることが可能であり、微小な孔２Ｈとしては５μｍ程度が望ましい。なお、微小な孔２Ｈを有さない発泡パーライト２も含まれている可能性があるが、微小な孔２Ｈを有さない発泡パーライト２は水に沈むものを選別して使用することにより排除することができる。
【００２４】
次に、陶磁器原料１を水３が入れられた水槽４に投入して泥漿５とし、この泥漿５に対して重量比２０％の発泡パーライト２を投入し、混合攪拌する（ステップ１０３）。泥漿５中に発泡パーライト２を入れると、微小な孔２Ｈから中空部２Ａに水３が入り込み（図４（ａ）参照）、発泡パーライト２の比重が水３とほゞ同じになる。この場合、微小な孔２Ｈは陶磁器原料１の粒径よりも小さいので、中空部２Ａには水３だけが入り込む。
【００２５】
これにより、泥漿５中における発泡パーライト２の浮力が低下し、発泡パーライト２の平均粒径を特許文献１のように１０μｍ以下に制御したり、陶磁器原料１と発泡パーライト２と水３との混合方法を特許文献２のように特殊な方法としたりすることなく、発泡パーライト２を泥漿５中に均一に分布させることができる。
【００２６】
すなわち、従来例として挙げた特許文献１の技術に従えば、発泡パーライト２は微小な孔２Ｈを有しておらず、中空部２Ａが完全に密閉されているので、中空部２Ａには水３が入らない（図５（ａ）参照）。これに対し、本実施の形態では、発泡パーライト２が微小な孔２Ｈを有しているので、この微小な孔２Ｈを通して中空部２Ａに水３が入り込む。これにより、発泡パーライト２の粒径が大きくても、泥漿５中に均一に分布するようになる。
【００２７】
また、従来例として挙げた特許文献２の技術に従えば、発泡パーライト２は微小な孔２Ｈを有しておらず、発泡パーライト２を入れた水３を攪拌しながら、その中に陶磁器原料１を投入し、攪拌混合しなければならない。この場合、人の目で確認をとりながらの陶磁器原料１の投入となるため、自動化が困難となる。これに対し、本実施の形態では、発泡パーライト２が微小な孔２Ｈを有しているので、この微小な孔２Ｈを通して中空部２Ａに水３が入り込む。これにより、陶磁器原料１を水３が入れられた水槽４に投入して泥漿５とし、この泥漿５に対して発泡パーライト２を投入するという自動化可能な通常の方法で、陶磁器原料１と発泡パーライト２と水３とを混合させることができる。なお、自動化は困難ではあるが、特許文献２の方法で陶磁器原料１と発泡パーライト２と水３とを混合するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２８】
次に、この発泡パーライト２との攪拌混合を終えた泥漿５、すなわち陶磁器原料１と発泡パーライト２と水３との混合物６を脱水機７に入れ、圧力をかけることにより脱水し（ステップ１０４）、直方体状のケーキ（陶磁器用坏土）８とする（ステップ１０５）。
【００２９】
なお、ステップ１０４の脱水処理では、混合物６に含まれる発泡パーライト２の中空部２Ａに溜まった水３は抜けない。そこで、この発泡パーライト２の中空部２Ａに溜まった水３を抜くために、ケーキ８とした状態で２日程度の大気による自然乾燥を行う（ステップ１０６）。この自然乾燥により、中空部２Ａに溜まった水３が排出され、中空部２Ａが水のない空間（空隙）とされる（図４（ｂ）参照）。これは、ケーキ８の陶土が自然乾燥する際に、発泡パーライト２の中空部２Ａに溜まっている水３を吸い出すためである。この自然乾燥したケーキ８を完成状態のケーキ９とする。
【００３０】
この完成状態のケーキ９は、出荷するまでは製土メーカで保管され、出荷した後は成形メーカで保管される。この保管中、あるいは輸送中、湿度の高い環境に置かれるなどして、ケーキ９が多量の水分を吸収したとしても、このケーキ９が吸収した水分は発泡パーライト２の微小な孔２Ｈを通して中空部２Ａに入るので、ケーキ９中の発泡パーライト２が自らの浮力によって浮き上がることはない。中空部２Ａに入った水は、自然乾燥によって陶土中に染み出し、再び空隙を形成する。このため、含水率の管理など、ケーキ９の取り扱いに特別の注意を払わなくてもよい。
【００３１】
〔成形メーカ〕
成形メーカは、製土メーカからのケーキ９を入荷し、このケーキ９を真空土練機１０（図６参照）に投入し、減圧土練する（ステップ１０７）。この減圧土練により、ケーキ９中の空気が抜かれ、成形に適当な硬度とした練土１１が得られる。真空土練機１０に投入する前のケーキ９の状態において、そのケーキ９に含まれる発泡パーライト２の内外の圧力は、微小な孔２Ｈを通して均衡する。このため、このケーキ９を真空土練機１０を使用して減圧土練しても、発泡パーライト２の内外に圧力差が生じることがなく、発泡パーライト２が壊れてしまうことはない。
【００３２】
そして、この適当な硬度とされた練土１１を機械ロクロ（成形機）１２にかけて、成形物１３を得る（ステップ１０８）。さらに、この成形物１３を乾燥機１４に入れて乾燥し（ステップ１０９）、仕上げ工程（ステップ１１０）、素焼き工程（ステップ１１１）を経て、絵付・釉薬がけを行い（ステップ１１２）、焼成炉１５に入れて本焼きする（ステップ１１３）。これにより、成形物１３が焼結し、所要の焼結体として陶磁器１６が得られる。
【００３３】
この陶磁器１６の製造工程において、泥漿５と発泡パーライト２との混合物は、泥漿５中に発泡パーライト２が均一に分布した状態を保ってケーキ９とされる。したがって、このケーキ９を真空土練機１０を通して練土１１とし、この練土１１を機械ロクロ１２にかけて得られる成形物１３においても、発泡パーライト２が均一に分布した状態となる。これにより、焼成の結果得られる焼結体は、互いに独立する多数の微細空隙を有し、かつその微細空隙が均一に分布された軽量性と断熱性との双方に優れた陶磁器１６となる。
【００３４】
なお、上述した実施の形態では、製土メーカからのケーキ９を真空土練機１０を使用して減圧土練し、この減圧土練した練土１１を機械ロクロ１２にかけて成形物１３を得るようにしたが、真空土練機１０を使用せずにケーキ９を再び水に溶かして泥漿とし、この泥漿を型に流し込んでの鋳込み成形により成形物１３を得るようにしてもよい。
【００３５】
この場合、発泡パーライト２の微小な孔２Ｈから中空部２Ａに水が入るので、鋳込み成形中に発泡パーライト２が浮き上がることがなく、成形物１３中における発泡パーライト２の分布が不均一となることはない。なお、鋳込み成形を行った後は、成形物１３中の発泡パーライト２の中空部２Ａに溜まった水を抜くために、成形物１３とした状態で２日程度の大気による自然乾燥を行う。
【００３６】
図７にこの場合の図１に対応する製造工程図を示す。図１の製造工程では、ステップ１０７において真空土練機１０を使用して減圧土練を行い、ステップ１０８で機械ロクロ１２を使用して成形物１３を得るようにしているが、図７の製造工程では、ステップ１０７’でケーキ９を水に溶かして鋳込み成形を行い、この鋳込み成形で得た成形物１３をステップ１０８’で自然乾燥させるようにしている。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態によれば、微小な孔２Ｈを有する発泡パーライト２を使用するだけで、既存生産ラインに手を加えずに、互いに独立する多数の微細空隙を有し、かつその微細空隙が均一に分布された軽量性と断熱性との双方に優れた陶磁器１６を安価にかつ大量に生産することが可能となる。
【００３８】
なお、上述した実施の形態では、微小な孔を有する中空体として発泡パーライトを使用したが、シラスバルーンを使用してもよいことは言うまでもない。また、シリカバルーンや人工ガラス、珪酸ガラスなどの中空球状体を使用してもよい。また、中空体の形状は、球状でなくてもよい。すなわち、陶磁器原料１の粒径よりも小さい微小な孔と、この微小な孔につながる中空部とを有していれば、どのような形状であってもよい。例えば、チューブ状の中空体、軽石のような多孔質状の中空体など、色々な形状の中空体の使用が考えられる。
【００３９】
また、上述した実施の形態では、長石，粘土，珪石，アルミナを所定の割合で混ぜた混合物を陶磁器原料１としたが、長石，粘土，珪石を混ぜた混合物を陶磁器原料としたり、アルミナだけを陶磁器原料とするなどとしてもよい。本発明で言う陶磁器とは、長石，粘土，珪石を混ぜた混合物を陶磁器原料とする陶磁器だけではなく、長石，粘土，珪石，アルミナを所定の割合で混ぜた混合物を陶磁器原料とする強化磁器、アルミナだけを陶磁器原料とするなファインセラミックスなどを含む焼結体として定義されるものである。
【００４０】
また、上述した実施の形態では、製土メーカでケーキ９を作り、このケーキ９を成形メーカへ提供するようにしたが、ステップ１０３での混合によて得られた発泡パーライト２を含む泥漿５を型に流し込んでの鋳込み成形や手ロクロにより成形物１３を得るようにしてもよく、製土メーカ側でケーキ９を真空土練機１０にかけて練土１１とし、この練土１１をケーキとして成形メーカに提供するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る陶磁器の製造工程の一例を示す製造工程図である。
【図２】製土メーカにおける製造工程の概略を説明する図である。
【図３】微小な孔を有する発泡パーライトの概略的な断面図である。
【図４】微小な孔を有する発泡パーライトの泥漿中の状態断面図および完成状態のケーキにおける状態断面図である。
【図５】微小な孔を有さない発泡パーライトの泥漿中の状態断面図および完成状態のケーキにおける状態断面図である。
【図６】成形メーカにおける製造工程の概略を説明する図である。
【図７】本発明に係る陶磁器の製造工程の他の例を示す製造工程図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…陶磁器原料、２…発泡パーライト、２Ａ…中空部、２Ｈ…微小な孔、３…水、４…水槽、５…泥漿、６…混合物、７…脱水機、８，９…ケーキ、１０…真空土練機、１１…練土、１２…機械ロクロ、１３…成形物、１４…乾燥機、１５…焼成炉。
【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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