(57)【要約】【課題】非石油由来の材料であるシェラックを用いたナノ繊維を提供することを目的とする。また、当該ナノ繊維の製造方法を提供することを目的とする。さらに、当該ナノ繊維を用いたマスクについても提供することを目的とする。【解決手段】繊維材料の主成分がシェラックであることを特徴とするナノ繊維。また、シェラックを紡糸溶媒に溶解させて紡糸溶液を作製する紡糸溶液作製工程と、紡糸溶液を用いて電界紡糸を実施する電界紡糸工程とをこの順序で含むことを特徴とするナノ繊維の製造方法。さらに、繊維材料の主成分がシェラックであるナノ繊維を有することを特徴とするマスク。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維材料の主成分がシェラックであることを特徴とするナノ繊維。
【請求項２】
請求項１に記載のナノ繊維において、
ビタミン類を含有することを特徴とするナノ繊維。
【請求項３】
請求項２に記載のナノ繊維において、
少なくともビタミンＣを含有することを特徴とするナノ繊維。
【請求項４】
シェラックを紡糸溶媒に溶解させて紡糸溶液を作製する紡糸溶液作製工程と、
前記紡糸溶液を用いて電界紡糸を実施する電界紡糸工程とをこの順序で含むことを特徴とするナノ繊維の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のナノ繊維の製造方法において、
前記紡糸溶媒は、エタノールであることを特徴とするナノ繊維の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は５のいずれかに記載のナノ繊維の製造方法において、
前記紡糸溶液作製工程では、前記紡糸溶液にビタミン類を添加することを特徴するナノ繊維の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のナノ繊維の製造方法において、
前記紡糸溶液作製工程では、前記紡糸溶液に少なくともビタミンＣを添加することを特徴するナノ繊維の製造方法。
【請求項８】
鼻口を覆う被覆体と、前記被覆体に配設された装着用部材とを備え、
前記被覆体は、繊維材料の主成分がシェラックであるナノ繊維を有することを特徴とするマスク。
【請求項９】
請求項８に記載のマスクにおいて、
前記ナノ繊維は、ビタミン類を含有することを特徴とするマスク。
【請求項１０】
請求項９に記載のマスクにおいて、
前記ナノ繊維は、少なくともビタミンＣを含有することを特徴とするマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェラックを用いたナノ繊維、当該ナノ繊維の製造方法及び本発明のナノ繊維を用いたマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
シェラック（ｓｈｅｌｌａｃ。セラックともいう。）は、ラックカイガラムシやその近縁種のカイガラムシの分泌物から得られる樹脂状の物質である。シェラックは無味無臭かつ人体に無害であることから、幅広い分野で用いられている。例を挙げると、シェラックは食品分野や医薬品分野において、ニス、ワックス、コーティング剤等として用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２４４８７２号公報
【特許文献２】特開平６−７２８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、ナノオーダーの繊維径（例えば、３０００ｎｍ以下の繊維径。好ましくは、１０００ｎｍ以下の平均繊維径。）を有するナノ繊維に注目が集まっている。ナノ繊維は、マイクロオーダー以上の繊維径を有する通常の繊維とは異なる性質（例えば、極めて大きい比表面積）を有し、様々な分野で活用できると考えられている。
ナノ繊維を構成する材料としては種々の材料が用いられてきたが、その多くは石油化学の産物である合成ポリマーの類であった。現在、ナノ繊維を医療分野や食品分野等に適用することについて本格的な研究が始まっており、生体への適合性の観点から、非石油由来であり人体に無害である材料を用いたナノ繊維が希求されている。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、非石油由来であり人体に無害である材料であるシェラックを用いたナノ繊維を提供することを目的とする。また、当該ナノ繊維の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明のナノ繊維を用いたマスクについても提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］本発明のナノ繊維は、繊維材料の主成分がシェラックであることを特徴とする。
【０００７】
［２］本発明のナノ繊維は、ビタミン類を含有することが好ましい。
【０００８】
［３］本発明のナノ繊維は、少なくともビタミンＣを含有することが好ましい。
【０００９】
［４］本発明のナノ繊維の製造方法は、シェラックを紡糸溶媒に溶解させて紡糸溶液を作製する紡糸溶液作製工程と、前記紡糸溶液を用いて電界紡糸を実施する電界紡糸工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１０】
［５］本発明のナノ繊維の製造方法においては、前記紡糸溶媒は、エタノールであることが好ましい。
【００１１】
［６］本発明のナノ繊維の製造方法においては、前記紡糸溶液作製工程では、前記紡糸溶液にビタミン類を添加することが好ましい。
【００１２】
［７］本発明のナノ繊維の製造方法においては、前記紡糸溶液作製工程では、前記紡糸溶液に少なくともビタミンＣを添加することが好ましい。
【００１３】
［８］本発明のマスクは、鼻口を覆う被覆体と、前記被覆体に配設された装着用部材とを備え、前記被覆体は、繊維材料の主成分がシェラックであるナノ繊維を有することを特徴とする。
【００１４】
［９］本発明のマスクにおいては、前記ナノ繊維は、ビタミン類を含有することが好ましい。
【００１５】
［１０］本発明のマスクにおいては、前記ナノ繊維は、少なくともビタミンＣを含有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のナノ繊維は、非石油由来の材料であり人体に無害であるシェラックを用いたナノ繊維であるため、医療分野や食品分野等に適用しやすいナノ繊維となる。
【００１７】
本発明のナノ繊維の製造方法は、後述する実験例に示すように、非石油由来の材料であるシェラックを用いたナノ繊維を製造することが可能なナノ繊維の製造方法となる。
【００１８】
本発明のマスクは、非石油由来の材料であり人体に無害であるシェラックを用いたナノ繊維を有するため、安全性に優れたマスクとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るナノ繊維の製造方法のフローチャートである。
【図２】実施形態におけるナノ繊維製造装置１００の模式図である。
【図３】実施形態に係るマスク１０を説明するために示す図である。
【図４】実験例１に係るナノ繊維のＳＥＭ画像である。
【図５】実験例１に係るナノ繊維の繊維径の分布を示すグラフである。
【図６】実験例２に係るナノ繊維のＳＥＭ画像である。
【図７】実験例２に係るナノ繊維の繊維径の分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係るナノ繊維、ナノ繊維の製造方法及びマスクについて説明する。
【００２１】
１．実施形態に係るナノ繊維
実施形態に係るナノ繊維は、繊維材料の主成分がシェラックであるナノ繊維である。
本明細書において「繊維材料」とは、ナノ繊維の繊維構造を構成する主材料のことをいう。本明細書における「繊維材料」には、単独ではナノ繊維の繊維構造を構成できない（ナノ繊維の形態をとることができない）物質は含まれない。
実施形態に係るナノ繊維においては、繊維材料のうちシェラックが占める割合が５０ｗｔ％以上であることが好ましく、８０ｗｔ％以上であることが一層好ましく、９５ｗｔ％以上であることがより一層好ましい。当然、繊維材料が全てシェラックであってもよい。実施形態に係るナノ繊維において繊維材料が全てシェラックである場合には、非石油由来の材料であり人体に無害であるというシェラックの特徴を完全に発揮することが可能となり、その結果、医療分野や食品分野等に一層適用しやすいナノ繊維となる。
【００２２】
実施形態に係るナノ繊維は、繊維としての形態を維持できる限りにおいて、繊維材料以外の物質を含有していてもよい。また、実施形態に係るナノ繊維は、ビタミン類を含有することが好ましい。
本明細書において「ビタミン類」とは、生物が必要とする微量栄養素であって、炭水化物、タンパク質及び脂質ではないもののことをいう。本明細書における「ビタミン類」は、生体に作用する際にビタミン類の形態をとるものであればよく、ナノ繊維に含有されている段階では、ビタミン類の誘導体や前駆体であってもよい。
実施形態に係るナノ繊維は、少なくともビタミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸）を含有することが好ましい。
【００２３】
ビタミン類の含有量としては、含有させるビタミン類の種類によって好適な量を用いることができる。後述する実験例２においては、ビタミンＣの重量がナノ繊維の重量の２０％を占める（繊維材料の重量に対して２５％である）が、これは一例にすぎない。
なお、ナノ繊維に含有されているビタミン類は、ナノ繊維中を移動する、ナノ繊維が自然分解する等のメカニズムにより、ナノ繊維から徐々に放出されると考えられる。
【００２４】
また、実施形態に係るナノ繊維は、ナノ繊維としての形態を維持できる限りにおいて、ビタミン類以外の物質を１種類以上含有していてもよい。ビタミン類以外の物質としては、例えば、各種薬剤、粒子状の物質（触媒等）、多孔質の物質（吸着材等）を挙げることができる。
【００２５】
２．実施形態に係るナノ繊維の製造方法
図１は、実施形態に係るナノ繊維の製造方法のフローチャートである。
図２は、実施形態におけるナノ繊維製造装置１００の模式図である。図２は電界紡糸を行っているときの様子を示している。
実施形態に係るナノ繊維の製造方法は、図１に示すように、紡糸溶液作成工程Ｓ１０と電界紡糸工程Ｓ２０とをこの順序で含む。以下、各工程について説明する。
【００２６】
紡糸溶液作成工程Ｓ１０は、シェラックを紡糸溶媒に溶解させて紡糸溶液を作製する工程である。
紡糸溶媒としては、シェラックを溶解可能な溶媒を用いることができ、エタノールを好適に用いることができる。なお、本明細書において単に「エタノール」といった場合には、無水エタノール（エタノールの純度が９９．５％以上のもの）のことをいう。
また、紡糸溶液作製工程Ｓ１０では、紡糸溶液にビタミン類を添加することもできる。この場合、紡糸溶液に少なくともビタミンＣを添加することが好ましい。また、紡糸溶液作製工程Ｓ１０では、紡糸溶液にビタミン類以外の物質を添加してもよい。
【００２７】
電界紡糸工程Ｓ２０は、紡糸溶液を用いて電界紡糸を実施する工程である。
電界紡糸工程Ｓ２０は、例えば、図２に示すような電界紡糸装置１００を用いて実施することができる。
図２において符号１で示すのは紡糸溶液であり、符号１０２で示すのは紡糸溶液を入れる溶液タンクであり、符号１０４で示すのはバルブであり、符号１０６で示すのはノズルであり、符号１０８で示すのはコレクターであり、符号１１０で示すのは電源装置である。
実施形態においては、ナノ繊維はコレクター１０８上に堆積された不織布２として得ることができる。ナノ繊維は、不織布２のまま用いてもよいし、繊維ごとに引き出してから糸にして用いてもよいし、不織布２全体を撚って糸にして用いてもよい。
【００２８】
なお、図２においては、コレクター１０８として平板状のものが記載されているが、本発明はこれに限定されるものではない。コレクターとしては、ドラム状であって回転可能なものやベルトコンベア状であって回転可能なもの（つまり、長尺の不織布を連続的に製造可能なもの）を用いてもよい。
【００２９】
以上の工程により、実施形態に係るナノ繊維を製造することができる。
【００３０】
３．実施形態に係るマスク
図３は、実施形態に係るマスク１０を説明するために示す図である。図３（ａ）はマスク１０の正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ面での断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ面での断面図である。
【００３１】
実施形態に係るマスク１０は、図３に示すように、鼻口を覆う長方形状の被覆体２０と、被覆体２０の短辺側に配設された装着用部材としての紐３０とを備える。
被覆体２０は、複数枚の長方形状の積層体から構成される複合体４０であって、その外周部が帯状不織布５０，６０で熱圧着されて一体化されている。複合体４０の長辺側の外周部は帯状不織布５０で覆われた状態でエンボス加工により熱圧着されており、複合体の短辺側の外周部は帯状不織布６０で覆われた状態でエンボス加工により熱圧着されている。
帯状不織布５０，６０の外周部には、エンボス加工を施した複数の熱圧着部５２，６２が形成されている。また、被覆体２０には、その長辺方向に沿って複数本のプリーツが形成されており、各プリーツの両端部は帯状不織布６０で固定されている。
【００３２】
被覆体２０は、繊維材料の主成分がシェラックであるナノ繊維、つまり、実施形態に係るナノ繊維を有する。被覆体２０は、実施形態に係るナノ繊維を、当該ナノ繊維を用いた不織布又は布として有していてもよいし、糸として有していてもよいし、単独のナノ繊維の形で有していてもよい。
【００３３】
実施形態においては、ナノ繊維は、ビタミン類を含有することが好ましい。この場合、実施形態に係るマスクにおいては、実施形態に係るナノ繊維が、マスク１０を人体に装着したときにおける裏の面（内側の面。人体に接触する面。）側に露出していることが好ましい。また、ナノ繊維は、少なくともビタミンＣを含有することが好ましい。
【００３４】
なお、被覆体２０は、複数枚の積層体を構成する積層体として、通常繊維（マイクロ繊維等）の不織布からなる積層体や、実施形態に係るナノ繊維とは異なるナノ繊維の不織布からなる積層体等をさらに有していてもよい。
【００３５】
通常繊維の不織布からなる積層体としては、例えば、メルトブローン法又はスパンボンド法により製造された不織布であって、目付が１０ｇ／ｍ２〜５０ｇ／ｍ２の範囲内にあるものを好適に用いることができる。なお、通常繊維からなる不織布を構成する繊維は、天然繊維（例えば、セルロース）、合成繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等）、これらの混合繊維のいずれであってもよい。
【００３６】
実施形態に係るナノ繊維とは異なるナノ繊維の不織布からなる積層体としては、例えば、ナノ繊維が、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアミド又はポリフッ化ビニリデンからなるものを好適に用いることができる。その平均繊維径は５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。平均繊維径が５０ｎｍ未満の場合には、ナノ繊維の不織布を電界紡糸法で形成し難くなる場合がある。また、平均繊維径が３００ｎｍを超える場合には、ナノ繊維の不織布の比表面積が小さくなり、マスク１０の液体、有害粒子、ウイルス等の捕集効率が低下する場合がある。
【００３７】
４．実施形態に係るナノ繊維、ナノ繊維の製造方法及びマスク１０の効果
以下、実施形態に係るナノ繊維、ナノ繊維の製造方法及びマスク１０の効果について記載する。
【００３８】
実施形態に係るナノ繊維は、非石油由来の材料であり人体に無害であるシェラックを用いたナノ繊維であるため、医療分野や食品分野等に適用しやすいナノ繊維となる。
【００３９】
また、実施形態に係るナノ繊維によれば、ビタミン類を含有する場合には、ビタミン類をナノ繊維から徐々に放出させることで、当該ナノ繊維を用いた繊維製品（例えば、マスク）の使用者の健康等に資することが可能となる。
【００４０】
また、実施形態に係るナノ繊維によれば、少なくともビタミンＣを含有する場合には、ビタミンＣ由来の効能、とくに皮膚の健康や美容に関する効能が期待できる。
【００４１】
実施形態に係るナノ繊維の製造方法は、紡糸溶液作製工程Ｓ１０と電界紡糸工程Ｓ２０とをこの順序で含むため、後述する実験例に示すように、非石油由来の材料であるシェラックを用いたナノ繊維を製造することが可能なナノ繊維の製造方法となる。
【００４２】
また、実施形態に係るナノ繊維の製造方法によれば、紡糸溶媒としてエタノールを用いる場合には、人体に対する有害性が低く、かつ、環境負荷が低い溶媒を用いてナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４３】
また、実施形態に係るナノ繊維の製造方法によれば、紡糸溶液作製工程Ｓ１０において紡糸溶液にビタミン類を添加する場合には、ビタミン類をナノ繊維から徐々に放出させることで使用者の健康に資することが可能なナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４４】
また、実施形態に係るナノ繊維の製造方法によれば、紡糸溶液作製工程Ｓ１０において紡糸溶液に少なくともビタミンＣを添加する場合には、ビタミンＣ由来の効能、とくに皮膚の健康や美容に関する効能が期待できる実施形態に係るナノ繊維を製造することが可能となる。
【００４５】
実施形態に係るマスクは、非石油由来の材料であり人体に無害であるシェラックを用いたナノ繊維を有するため、安全性に優れたマスクとなる。
【００４６】
また、実施形態に係るマスクによれば、ナノ繊維がビタミン類を含有する場合には、ビタミン類をナノ繊維から徐々に放出させることで使用者の健康に資することが可能となる。
【００４７】
また、実施形態に係るマスクによれば、ナノ繊維が少なくともビタミンＣを含有する場合には、ビタミンＣ由来の効能、とくに皮膚の健康や美容に関する効能が期待できる。
【００４８】
［実験例１］
実験例１においては、本発明のナノ繊維を本発明のナノ繊維の製造方法に従って実際に製造し、その形態を確認した。
【００４９】
１．実験例１で用いた原料等及び装置
まず、実験例１で用いた原料等及び装置について説明する。なお、汎用の実験器具及び実験装置については、説明を省略する。
【００５０】
実験例１で用いた原料、溶媒及び試薬は、シグマアルドリッチジャパン合同会社を通じて購入したものをそのまま用いた。
【００５１】
電界紡糸における電源装置としては、株式会社メックのＨＶＵ−３０Ｐ１００を用いた。
電界紡糸に用いるコレクターとしては、接地した回転型ドラムコレクターを用いた。当該回転型ドラムコレクターは、市販のクッキングシートで覆い、その上から電界紡糸を行った。
キャピラリーチップとしては、株式会社トーホーのトレフチップ  チップ８７００を用いた。
紡糸溶液の吐出量を均一化するためのシリンジポンプとしては、米国のｋｄＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社のＫＤＳ−１００を用いた。
【００５２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）としては、日本電子株式会社のＪＳＭ−６０１０ＬＡを用いた。
繊維径を算出するための画像分析ソフトとしては、Ｉｍａｇｅ  Ｊ（ｖ．１．４．８)を用いた。
【００５３】
２．実験例１に係るナノ繊維の製造方法
次に、実験例１に係るナノ繊維の製造方法について説明する。
実験例１に係るナノ繊維の製造方法は、実施形態に係るナノ繊維の製造方法と基本的に同様であり、紡糸溶液作製工程と電界紡糸工程とをこの順序で含む。
【００５４】
（１）紡糸溶液作成工程
まず、３．３ｇのエタノールに２．７ｇのシェラックを加えて１日攪拌し、紡糸溶液を作製した。紡糸溶液中のシェラックの割合は、４５ｗｔ％であった。
【００５５】
（２）電界紡糸工程
電界紡糸工程で用いた電界紡糸装置は、図２に示した電界紡糸装置とほぼ同様の装置であるが、コレクターとして、クッキングシートで覆った回転型ドラムコレクターを用いた。
電界紡糸工程は、キャピラリーチップを取り付けた５ｍＬプラスチックシリンジに紡糸溶液を注入し、アノードと接続した銅線を溶液内に差し込み、電界紡糸を行うことで実施した。流量の制御にはポンプを用い、０．１ｍＬ／分の割合で溶液供給を行うようにした。チップ−コレクター間の距離は１５ｃｍとし、印加電圧は１０ｋＶとした。電界紡糸は室温（２２℃）、湿度４６％の条件下で行った。
【００５６】
以上の工程により、実験例１に係るナノ繊維を製造した。
【００５７】
３．観察結果
実験例１に係るナノ繊維にについて、ＳＥＭによる観察を行った。
図４は、実験例１に係るナノ繊維のＳＥＭ画像である。
図５は、実験例１に係るナノ繊維の繊維径の分布を示すグラフである。図５のグラフの縦軸は頻度（単位：％）を示し、横軸は繊維径（単位：ｎｍ）を示す。
【００５８】
ＳＥＭによる観察の結果、図４に示すように、実験例１に係るナノ繊維は、表面が滑らかであり、ビーズ状の構造も見られなかった。
また、当該ＳＥＭ画像から無作為に５０本のナノ繊維を選出し、実験例１に係るナノ繊維の繊維径の分布を調べたところ、図５に示すように、５００ｎｍ程度のナノ繊維が最も多かったものの、５００ｎｍよりも太いナノ繊維も多く、平均繊維径が７２９ｎｍであることが確認できた。
【００５９】
［実験例２］
実験例２においては、ビタミン類としてビタミンＣを含有する本発明のナノ繊維を実際に製造し、その形態を確認した。
【００６０】
１．実験例２で用いた原料等及び装置
実験例１と同様であるため、記載を省略する。
【００６１】
２．実験例２に係るナノ繊維の製造方法
次に、実験例２に係るナノ繊維の製造方法について説明する。
実験例２に係るナノ繊維の製造方法は、紡糸溶液作成工程で作成する紡糸溶液の組成以外は、実験例１に係るナノ繊維の製造方法と同様である。このため、紡糸溶液の組成以外については、記載を省略する。
【００６２】
紡糸溶液作成工程では、５ｇのエタノールに４ｇのシェラック及び１ｇのビタミンＣ（Ｌ−アスコルビン酸）を加えて紡糸溶液を作製した。紡糸溶液中のシェラックの割合は４０ｗｔ％、ビタミンＣの割合は１０ｗｔ％であった。紡糸溶液作成工程では、２４時間の撹拌により、均一な紡糸溶液を得ることができた。
【００６３】
３．観察結果
実験例２に係るナノ繊維にについて、ＳＥＭによる観察を行った。
図６は、実験例２に係るナノ繊維のＳＥＭ画像である。
図７は、実験例２に係るナノ繊維の繊維径の分布を示すグラフである。図７のグラフの縦軸は頻度（単位：％）を示し、横軸は繊維径（単位：ｎｍ）を示す。
【００６４】
ＳＥＭによる観察の結果、図８に示すように、実験例２に係るナノ繊維も、表面が滑らかであり、ビーズ状の構造も見られなかった。
また、当該ＳＥＭ画像から無作為に１００本のナノ繊維を選出し、繊維径の分布を調べたところ、図７に示すように、４００ｎｍ程度のナノ繊維が最も多く、平均繊維径が４４２ｎｍであることが確認できた。
【００６５】
以上の実験例１及び実験例２により、本発明のナノ繊維の製造方法により本発明のナノ繊維を製造可能であることが確認できた。また、本発明のナノ繊維の製造方法により、繊維材料以外の物質（ビタミンＣ）を含有する本発明のナノ繊維を問題なく製造可能であることも確認できた。
【００６６】
以上、本発明のナノ繊維、当該ナノ繊維の製造方法及びマスクを、実施形態及び実験例に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００６７】
（１）本発明のナノ繊維は、マスク以外の繊維素材や繊維製品に適用することも可能である。このような繊維素材や繊維製品としては、各種衣服、ハンカチ、帽子、手袋、敷布等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…原料溶液、２…不織布、１０…マスク、２０…被覆体、３０…紐、４０…複合体、５０，６０…帯状不織布、５２，６２…熱圧着部、１００…ナノ繊維製造装置、１０２…溶液タンク、１０４…バルブ、１０６…ノズル、１０８…コレクター、１１０…電源装置
【図１】
2018100468.tif 000003
【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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