(57)【要約】      （修正有）【課題】空気清浄機能が良好でありながら、製造コストを抑え、簡易な構造で空気清浄機能を発揮することができ、空気清浄機用のモジュールとして用いることができる光触媒担持体の提供。【解決手段】網状２のチタンの表面に光触媒が担持された光触媒担持網状チタンからなる球状部１を有光触媒担持体１０Ａ、及び網目の一部にある開口部を介して球状部１の内部に挿通された光源を有する該光触媒担持体１０Ａを備えた空気清浄機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
網状のチタンの表面に光触媒が担持された光触媒担持網状チタンからなる球状部を有することを特徴とする光触媒担持体。
【請求項２】
前記球状部は、網目の一部が開口した開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の光触媒担持体。
【請求項３】
前記光触媒担持網状チタンは、前記網状のチタンの表面に酸化チタン皮膜が形成され、該酸化チタン皮膜に前記光触媒としてアナターゼ型酸化チタン粒子が担持されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光触媒担持体。
【請求項４】
前記光触媒担持網状チタンの開口率は、１０〜８０％であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の光触媒担持体。
【請求項５】
空気清浄機用のモジュールとして用いることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の光触媒担持体。
【請求項６】
網状のチタンの表面に光触媒が担持された光触媒担持網状チタンからなる球状部を有する光触媒担持体を備えた空気清浄機であって、
前記球状部は、網目の一部が開口した開口部を有し、
該開口部を介して前記球状部の内部に挿通された光源を有することを特徴とする空気清浄機。
【請求項７】
前記球状部は、前記開口部を複数有するとともに、
少なくともいずれかの前記開口部から、前記球状部の内部に挿通された１又は複数の前記光源を有することを特徴とする請求項６に記載の空気清浄機。
【請求項８】
前記光源は、紫外発光ＬＥＤであることを特徴とする請求項６又は７に記載の空気清浄機。
【請求項９】
請求項１から５までのいずれかに記載の光触媒担持体の製造方法であって、
前記光触媒担持網状チタンは、
チタンのワイヤーを編み込んで周期的パターンを有する網状のチタンワイヤーメッシュシートとし、該チタンワイヤーメッシュシートに陽極酸化処理及び加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、次いで該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることによって製造することを特徴とする光触媒担持体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光触媒担持体、空気清浄機、及び光触媒担持体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アナターゼ型の酸化チタンは光触媒として知られており、紫外線照射により正孔が生成しヒドロキシラジカル（ＯＨ・）などの活性種を生じ、これによって有機物が分解されるため、脱臭効果や殺菌効果が得られ、空気清浄機などに応用されている。
【０００３】
アナターゼ型の酸化チタンを光触媒として用いたものとして、例えば特許文献１が知られている。特許文献１では、片面又は両面から非周期的パターンによるエッチング処理を施して表裏を貫通する多数の微細流路が形成された非周期性海綿構造を有するチタン箔の表面に、陽極酸化皮膜による酸化チタンベースが形成され、当該酸化チタンベースにアナターゼ型酸化チタン粒子が焼き付けられた光触媒シートが開示されている。
【０００４】
これによれば、光触媒となるアナターゼ型酸化チタンを強固に担持させると共に剥がれを防止し、さらに、光触媒に接する機会を増大させて、光触媒による浄化処理効率を格段に向上させることができるとしている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１ではチタン箔に対してエッチング処理を施していることから、製造コストが高くなることが懸念され、コストを抑える等のさらなる向上が求められている。また、特許文献１の光触媒シートを用いて空気清浄機能を付与するためには、光源以外に強制的に空気流を生じさせるためのファン等を必要とするため、結果として装置が大がかりなものとなる。
【０００６】
一方、生活者の生活空間は種々の形態に亘っており、空気の清浄機能を発揮したいニーズがさまざまな空間で生じている。かかる場合に、簡易な構造で、かつ簡単に持ち運びができたり、空気浄化機能を必要とする空間にインテリア感覚で設置可能な空気清浄機があれば大変好都合である。そのため、光源さえあれば空気清浄機能を発揮することができる光触媒坦持体が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５４７４６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、空気清浄機能が良好でありながら、製造コストを抑え、簡易な構造で空気清浄機能を発揮することができる光触媒担持体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】
【０００９】
かかる目的を達成するため、本発明に係る光触媒担持体は、網状のチタンの表面に光触媒が担持された光触媒担持網状チタンからなる球状部を有するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、空気清浄機能が良好でありながら、製造コストを抑え、簡易な構造で空気清浄機能を発揮することができる光触媒担持体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る光触媒担持体を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す光触媒担持体の断面図である。
【図３】第２の実施形態に係る空気清浄機を示す外観斜視図である。
【図４】図３に示す空気清浄機の球状部の断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る光触媒担持体を示す外観写真である。
【図６】図５に示す光触媒担持体の光源を開口部に挿通していない状態を示す外観写真である。
【図７】図５に示す光触媒担持体の球状部の（ａ）側面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面での断面図、（ｃ）Ｂ方向から矢視図である。
【図８】応用例としての照明装置の模式図である。
【図９】応用例としてのマイク装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る構成を図１から図９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（光触媒担持体及び空気清浄機）
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る光触媒担持体の一実施形態である光触媒担持体１０Ａを示す外観斜視図である。図２は、図１に示す光触媒担持体１０Ａの断面図である。
【００１４】
第１の実施形態に係る光触媒担持体１０Ａは、網状のチタンの表面に光触媒が担持された光触媒担持網状チタンからなる球状部１を有するものである。球状部１は、光触媒が担持された網状のチタンからなるメッシュ部２が球状に成形されてなり、その内部は空洞部３となっている。
【００１５】
図示される球状部１は網目が閉じている場合の例が示されているが、これに限られるものではなく、球状部１は網目の一部が開口した開口部を有していてもよい。開口部は複数であってもよい。開口部を有する場合、後述するように例えば光源を挿通させ、簡易な構成の空気清浄機とすることができる。
【００１６】
メッシュ部２は、例えばエキスパンドチタンメッシュシートやチタンワイヤーメッシュシート等の網状チタンシートを成形して得られる。なお、図１、図２はチタンワイヤーメッシュシートを加工した場合の例を示している。
【００１７】
エキスパンドチタンメッシュシートは、チタンシートに複数の傷を付け、チタンシートの両端を引き延ばして網状チタンシートを作製する。
前記複数の傷は、チタンシートを貫通させてもよく、貫通させなくてもよい。
傷を形成する方法としては、適宜変更することが可能であるが、例えばレーザー照射により形成する方法、プレス加工により形成する方法、超音波カッターを用いる方法等が挙げられる。中でもプレス加工又はレーザー照射により形成することが好ましい。
【００１８】
前記複数の傷を形成する方法は、適宜変更することが可能であるが、チタンシートの斜めから傷を付け、貫通させて穴を形成することが好ましい。この場合、引っ張ってエキスパンドメタルにしたときに、穴が横になるように形成され、空気抵抗が大きくなる。これにより、空気浄化のための接触面積が大きくなり、浄化効率がより向上する。
【００１９】
エキスパンドチタンメッシュシートの開口部は、短目方向の長さが０．０５〜５ｍｍであることが好ましく、０．０５〜１．５ｍｍであることがより好ましい。また、長目方向の長さが０．１〜１０ｍｍであることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることがより好ましい。また、エキスパンドチタンメッシュシートの開口率は、５〜９５％であることが好ましく、１０〜８０％がより好ましい。
【００２０】
この場合、得られた光触媒担持体における空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増大するため、光触媒による浄化処理効率がより向上する。また、エキスパンドチタンメッシュシートの密度が上がり、所望の強度が保たれる。
なお、エキスパンドチタンメッシュシートの網目の開口の大きさは、得られた光触媒担持体の開口部の大きさとほぼ同じとなる。
【００２１】
チタンワイヤーメッシュシートは、チタンのワイヤーを編み込むことにより得られ、折り方としては、例えば平織、綾織、畳織、平畳織、綾畳織などが挙げられる。
チタンワイヤーメッシュシートの開口率は５〜９５％であることが好ましく、１０〜８０％がより好ましい。この場合、得られた光触媒担持体における空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増大するため、光触媒による浄化処理効率がより向上する。また、チタンワイヤーメッシュシートの密度が上がり、所望の強度が保たれる。
また、チタンワイヤーの径は、直径５０〜５０００μｍが好ましい。
なお、チタンワイヤーメッシュシートの網目の開口の大きさは、得られた光触媒担持体の開口部の大きさとほぼ同じとなる。
【００２２】
球状部１の直径が最大となる部分での直径は、４ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは３ｃｍ以下である。また、本実施形態では、球状部１の断面形状が円形状である例（球体）を示しているが、球状部１は略球体であってもよく、楕円形状（楕円体）であってもよい。この他にも半球状であってもよい。また、少なくとも一部が角ばった形状を有するものであってもよい。
【００２３】
本実施形態において、球状部１を構成する光触媒担持網状チタンは、網状のチタンの表面に酸化チタン皮膜が形成され、該酸化チタン皮膜に前記光触媒としてアナターゼ型酸化チタン粒子が担持されてなる。
【００２４】
本実施形態の光触媒担持体の製造方法は、網状のチタンシートを作製する工程と、光触媒を担持させる工程と、所望の形状に加工する工程とを有する。光触媒を担持させる工程と所望の形状に加工する工程は、どちらを先に行っても構わない。
【００２５】
以下、網状のチタンシートを作製した後に、光触媒を担持させて光触媒担持網状チタンとし、所望の形状に加工する場合の例について具体例を挙げて説明する。
本実施形態の製造方法において、前記光触媒担持網状チタンは、チタンのワイヤーを編み込んで周期的パターンを有する網状のチタンワイヤーメッシュシートとし、該チタンワイヤーメッシュシートに陽極酸化処理及び加熱処理を施して表面に酸化チタン皮膜を形成し、次いで該酸化チタン皮膜にアナターゼ型酸化チタン粒子を担持させることによって製造される。なお、チタンワイヤーメッシュシートの他にもエキスパンドチタンメッシュシート等も用いることができる。
【００２６】
まず、網状のチタンシート、この例ではチタンワイヤーメッシュシートを作製する。上述したように、チタンワイヤーメッシュシートはチタンワイヤーを編み込むことで得られる。
【００２７】
次に、網状のチタンシートに光触媒を担持させる。まず、網状のチタンシートの表面に酸化チタン皮膜を形成する陽極酸化処理を行う。陽極酸化処理は、リン酸浴（例えばリン酸３％水溶液）中で、陽極となる網状のチタンシートと陰極との間に所定電圧を印加して行われ、網状のチタンシートの表面が酸化されて陽極酸化皮膜（酸化チタン皮膜）が形成される。このとき、酸化皮膜は、網状のチタンシートの表裏両面だけでなく、表裏を貫通する貫通孔の内壁面などリン酸浴に曝されている全表面に形成される。
【００２８】
その後、酸化皮膜が形成された網状のチタンシートを加熱処理する。加熱は例えば大気中で４５０〜５５０℃、２〜３時間加熱する。加熱処理を施すことで、陽極酸化皮膜がより剥がれにくくなる。
【００２９】
なお、陽極酸化処理した場合、その酸化皮膜の厚さに応じて光の干渉により異なる色が発色し、厚さ７０ｎｍ程度で紫色、１５０ｎｍ程度で緑色、２００ｎｍ程度でピンク色を呈することが知られている。本実施形態では、厚さ７０〜１５０ｎｍの皮膜としている。
【００３０】
次に、アナターゼ型酸化チタン粒子を担持させる焼き付け処理を行う。表面に酸化チタン皮膜が形成された網状のチタンシートを、アナターゼ型酸化チタン粒子を分散したスラリー中にディッピングした後、これを４００〜４５０℃で焼き付けると、網状のチタンシートの表裏両面及び貫通孔の内壁面に光触媒層が形成される。酸化チタン皮膜と光触媒層は、酸化チタン同士が結合することになるので、その結合性が極めて強くなり、その結果、光触媒層が剥がれ難くなる。
【００３１】
なお、アナターゼ型酸化チタン粒子を担持させる方法としては、上記ディッピングの他にも、例えばスプレーコーティング等を行ってもよい。スプレーコーティングでは、アナターゼ型酸化チタン粒子を分散したスラリーをスプレー塗布した後、焼き付けることで光触媒層を形成することができる。
【００３２】
アナターゼ型酸化チタン粒子を担持させた後、必要に応じてジェット風を送る工程を行うことが好ましい。この工程により、表面に付着した剥がれやすい酸化チタン粒子を取り除くことができる。このようにして光触媒担持網状チタンを得ることができる。
【００３３】
次に、光触媒担持網状チタンを球体形状等の所望の形状に加工する。加工する方法としては、特に制限されるものではなく、適宜変更することが可能であり、公知の加工装置を用いて行うことができる。
【００３４】
これにより、本実施形態の光触媒担持体が得られる。上述のように例えば特許文献１で行われていたチタン箔のエッチング処理が不要であるため、製造コストを減らすことができる。
【００３５】
このようにして得られた光触媒担持網状チタンの開口率は、５〜９５％であることが好ましく、１０〜８０％がより好ましい。この場合、空気の流動性が向上し、光触媒との接触の機会が増大するため、光触媒による浄化処理効率がより向上するとともに、所望の強度が保たれる。
【００３６】
第１の実施形態に係る光触媒担持体１０Ａは持ち運ぶことが容易であり、空気清浄機能を発揮したい生活空間のさまざまな場所で設置することが可能である。また、網状のチタンを用いていることにより、ファン等で強制的に空気流を作らなくても、自然な空気流で空気の浄化処理を行うことができ、また光源されあればよいため、大がかりな装置とならずに簡易な構造で空気清浄機能を発揮させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の光触媒担持体は１個を単独で用いてもよいし、複数個を用いてもよい。複数個を用いる場合でも設置が容易であるため、より簡易に浄化処理を向上させることができ、求められる空気清浄の性能に応じて構成を変更することが容易である。
【００３８】
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る空気清浄機の一実施形態である空気清浄機１０Ｂを示す外観斜視図である。図４は、図３に示す空気清浄機１０Ｂの球状部１の断面図である。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。
【００３９】
第２の実施形態に係る空気清浄機１０Ｂは、球状部１は、メッシュ部２の一部が開口した開口部４を有し、球状部１の内部に、開口部４を介して挿通された光源５を有するものである。
【００４０】
開口部４は、メッシュ部２が縁取りされて構成された開口縁部４ｂと、開口縁部４ｂに囲まれる開口４ａからなり、光触媒担持体１０Ｂは、開口４ａを介して空洞部３と外部とが連通している。開口部４には、開口４ａを介して空洞部３に光源５が挿通され、少なくとも光源５の発光部６が空洞部３の内部に収容される。なお、光源５を開口部４に嵌合させるため、開口部４又は光源５には、留め部材等を設けてもよい。
【００４１】
光源５としては、紫外発光ＬＥＤ（ＵＶ−ＬＥＤ）を用いることができる。紫外発光ＬＥＤとしては、特に制限されるものではなく、例えば市販品を用いることができる。例えば、日亜化学社製の紫外発光ＬＥＤに朝日ラバー社製のＵＶ−ＬＥＤ用シリコーンレンズを用いたもの等が挙げられる。ＵＶ−ＬＥＤ用シリコーンレンズ等により、光源５の配光角を３０°以下にするなどの調整を行ってもよい。
紫外線の波長は、１０〜４００ｎｍであるが、光触媒担持体１０の光源５の波長は、３７５ｎｍ以下であることが好ましい。
なお、用いる光触媒に応じて可視光を用いてもよい。この場合、照明の用途も期待できる。
【００４２】
本実施形態の光源５は、発光部６から配線部材７を介して、発光部６の点灯を制御する光源制御部に接続され、光源制御部によりその点灯が制御される。
【００４３】
また、発光部６が空洞部３の内部に収容して発光部６からの光により光触媒の機能を発揮させる場合、メッシュ部２の形状としては、球体であることが好ましい。メッシュ部２の形状が球体であることにより、発光部６からの光を効率的にメッシュ部２に照射することができる。そのため、光触媒の機能をより向上させることができる。
【００４４】
第２の実施形態に係る空気清浄機１０Ｂは、光触媒が担持された球状部１が網目状に形成されているとともに、内部に光源５が設けられていることで、その簡易な構成により空気清浄機能を発揮することができる。また、メッシュ部２に内側から光を当てることで光触媒による浄化処理を効果的に発揮させることができる。
本実施形態によれば、簡易な構造で、かつ簡単に持ち運びができ、空気浄化機能を必要とする空間にインテリア感覚で設置可能な空気清浄機とすることができる。
【００４５】
［第３の実施形態］
第２の実施形態では、球状部１に開口部４が１箇所設けられる例を説明したが、開口部４は２か所以上設けられるものであってもよい。このとき、２か所以上の開口部４からそれぞれ光源５が挿通され、２以上の光源５を備えていてもよいが、光源５は、少なくとも１つの開口部４から空洞部３に挿通されているものであればよく、光源５を挿通しない開口部４が存在し、開口４ａが開口したままであってもよい。
【００４６】
図５は、本発明に係る光触媒担持体、空気清浄機の他の実施形態における外観写真である。なお、本実施形態では空気清浄機としても捉えることができるが、ここでは便宜上、光触媒担持体１０Ｃと称する。
図６は、図５に示す光触媒担持体１０Ｃの光源５を開口部４に挿通していない状態を示す外観写真である。また、図７は、本実施形態の光触媒担持体１０Ｃの球状部１の（ａ）側面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面での断面図、（ｃ）Ｂ方向から矢視図である。なお、図７においてメッシュ形状は図示省略している。
【００４７】
光触媒担持体１０Ｃは、球状部１の上部及び下部に２つの開口部４が対向する位置に設けられている。なお、光触媒担持体１０Ｃのメッシュ部２のワイヤー径は０．４ｍｍ、メッシュ部２のメッシュ径は１〜２ｍｍの範囲とし、開口４ａの直径は８ｍｍ、球状部１の直径は３０ｍｍ、球状部１の高さは２６ｍｍとした。
【００４８】
本実施形態では、２つの開口部４が、球状部１において対向する位置に形成される例を説明したが、開口部４の形成位置は対向する位置に限られるものではない。また、開口部４の数は３以上であってもよい。
【００４９】
第３の実施形態に係る光触媒担持体１０Ｃは、光触媒が担持された球状部１が網目状に形成されているとともに、内部に光源５が設けられていることで、その簡易な構成で空気清浄機能を発揮することができる。また、メッシュ部２に内側から光を当てることで光触媒による浄化処理を効果的に発揮させることができる。
【００５０】
また、球状部１の上部及び下部に２つの開口部４を対向する位置に形成する場合、加工成形が容易であることに加え、対向する２つの開口部４にそれぞれ光源を挿通した場合、メッシュ部２に対してより効率的に光を照射することができる。これにより、空気の浄化処理をより効率的に行うことができる。
【００５１】
［その他の実施形態］
本発明に係る光触媒担持体は、例えば空気清浄機用のモジュールとして用いることが可能である。本実施形態の光触媒担持体によれば、空気清浄機能が良好で、かつ製造コストを抑え、簡易な構造で空気清浄機能を発揮することができる。
【００５２】
また、その他の応用例として、例えば照明装置に適用することが可能である。本発明に係る光触媒担持体又は空気清浄機をインテリア感覚で空気浄化機能を必要とする空間に設置することが可能である。また、複数個を適宜用いることも好ましい。
【００５３】
図８は、本発明に係る光触媒担持体又は空気清浄機を備える照明装置の模式図である。図８に示す照明装置２０は光源の点灯を制御する光源制御部２１を備えている。光源制御部２１は、少なくとも発光部６を点灯させるためのスイッチング電源を備えており、発光部６のオンオフを制御する。
【００５４】
なお、本実施形態では、１の光触媒担持体又は空気清浄機を光源制御部２１で制御する例を示しているが、光源制御部２１に２以上の光触媒担持体又は空気清浄機を接続してもよい。
【００５５】
このように空気清浄機能を発揮可能な照明装置とすることができる。なお、照明装置として用いる場合、光触媒として可視光用の光触媒を用い、光源として可視光を用いてもよいが、その他にも例えば、光触媒として紫外光用の光触媒を用いた場合でも、光源を可視光とし、別途、紫外光を照射する構成としてもよい。また、光源として可視光と紫外光をあわせて用いてもよい。
【００５６】
また、その他の応用例として、例えばマイク装置（マイクロフォン）に適用することが可能である。図９は、本発明に係る光触媒担持体又は空気清浄機を備えるマイク装置の模式図である。マイク装置４０は、ヘッド部（グリルボール）４１と、ユーザが掴持するグリップ部４２からなるマイク装置４０であって、ヘッド部４１からの音（空気振動）をダイヤフラム等で受け止め、これを電気信号に変換する公知のマイク機能を有している。
【００５７】
そして、図９に示すマイク装置４０のヘッド部４１は、光触媒担持体又は空気清浄機で構成されている。また、光源５を備えるヘッド部４１の光源５の点灯を制御する光源制御部４３を備えている。光源制御部４３は、少なくとも発光部６を点灯させるためのスイッチング電源を備えており、発光部６のオンオフを制御する。
【００５８】
なお、光源制御部４３は、マイク装置４０の図示しない本体制御部の一部として構成され、マイク装置４０の電源をオン／オフして、マイク機能をオン／オフするタイミングに合わせて、光源５をオン／オフさせることが好ましい。
【００５９】
また、光触媒担持体をマイク装置４０のヘッド部４１に適用する場合、光源５を備えることは必須ではなく、マイク装置４０の使用時における外部からの光により光触媒機能を発揮させてもよい。
【００６０】
本実施形態に係るマイク装置４０によれば、簡易な構成により、光触媒機能を備えたマイク装置とすることができる。また、従来では使用により汚れたヘッド部を外して洗浄したり、新品のものと取り換えたりする等の面倒が生じていたが、本実施形態によればヘッド部を外すことなく効率的に脱臭・殺菌を行うことができる。
【００６１】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、医療施設、工場、住宅、オフィスの空気を浄化する空気清浄機や、水を浄化する浄水器、照明装置、マイク装置の用途に適用し得る。
【符号の説明】
【００６３】
１  球状部
２  メッシュ部
３  空洞部
４  開口部
４ａ  開口
４ｂ  開口縁部
５  光源
６  発光部
７  配線部材
１０Ａ  光触媒担持体
１０Ｂ  空気清浄機
１０Ｃ  光触媒担持体
２０  照明装置
２１  光源制御部
４０  マイク装置
４１  ヘッド部（グリルボール）
４２  グリップ部
【図１】
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【図２】
2018130640.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018130640.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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