(57)【要約】【課題】原液量がリーフフィルタ内の容積に満たない場合でも、濾液の濁りを防止し、満足な濾過ができる原液の濾過装置と方法を提供する。【解決手段】原液タンク１２からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつリーフフィルタを通過した濁りのある残液を原液タンクに回収する第１残液濾過循環工程と、リーフフィルタ１４の下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつリーフフィルタを通過した濁りのある残液を原液タンク１２に回収する第２残液濾過循環工程とを有し、第１残液濾過循環工程と第２残液濾過循環工程を交互に繰り返す。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液を保有する原液タンクと、残液濾過機構を有するリーフフィルタと、原液を圧送する原液ポンプと、前記リーフフィルタで濾過した濾液を回収する濾液タンクと、
前記原液タンクからリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過する原液濾過ラインと、
前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過する残液濾過ラインと、
濾液回収弁を有し前記リーフフィルタから濾液を前記濾液タンクに回収する濾液回収管と、
濾液循環弁を有し前記リーフフィルタと濾液回収弁の間から前記原液タンクに濾液を循環させる濾液循環管とを備え、
前記濾液回収弁を閉じ、濾液循環管を連通させた状態で、前記原液濾過ラインと残液濾過ラインを交互に切り替える、ことを特徴とする原液の濾過装置。
【請求項２】
前記原液濾過ラインは、第１原液弁を有し前記原液タンクから前記原液ポンプの吸込口に原液を供給する第１原液供給管と、第２原液弁を有し前記原液ポンプの吐出口から前記リーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給する第２原液供給管とからなり、
前記残液濾過ラインは、前記第２原液供給管と、第３原液弁を有し前記リーフフィルタの下部から前記第１原液弁と前記原液ポンプの間に原液を供給する第３原液供給管とからなる、ことを特徴とする請求項１に記載の原液の濾過装置。
【請求項３】
第４原液弁を有し前記原液ポンプと第２原液弁の間から前記リーフフィルタの下部に原液を供給する第４原液供給管と、加圧ガス弁を有し前記リーフフィルタの上部に加圧ガスを供給する加圧ガス管と、ガス抜き弁を有し前記第２原液弁とリーフフィルタの間と前記原液タンクを連通するガス抜き管とを備える、ことを特徴とする請求項１に記載の原液の濾過装置。
【請求項４】
原液タンクからリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのある残液を前記原液タンクに回収する第１残液濾過循環工程と、
前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのある残液を前記原液タンクに回収する第２残液濾過循環工程とを有し、
前記第１残液濾過循環工程と第２残液濾過循環工程を交互に繰り返す、ことを特徴とする原液の濾過方法。
【請求項５】
前記第１残液濾過循環工程又は第２残液濾過循環工程の前に、原液タンクからリーフフィルタ内に原液をすべて供給する原液充液工程を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の原液の濾過方法。
【請求項６】
前記第１残液濾過循環工程又は第２残液濾過循環工程の後に、前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのない濾液を前記濾液タンクに回収する濾液回収工程を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の原液の濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーフフィルタ内の容積に満たないような原液の濾過装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来のリーフフィルタの模式図である。リーフフィルタとは、表面に濾過面を有する円板状のフィルタエレメント１（フィルタリーフ又はフィルターディスクと呼ぶ）を用い、タンク内を原液で満たしてフィルタエレメント１の表面に原液中の固形物をケーキ層２として形成し、ケーキ層２により原液３を固形物４（ケーキ）と濾液５とに分離する固液分離装置である。
【０００３】
リーフフィルタは、ケーキを固形物（乾燥ケーキ）として排出するタイプと、ケーキをスラリーとして排出するタイプに大別される。
リーフィルタにおいて、フィルタエレメント１の集合体、すなわち複数のフィルタエレメント１を鉛直な中空回転軸（フィルタシャフト６）に固定したものをフィルタネスト７と呼ぶ。ケーキの排出はその構造により回転、振動、掻き取り、逆洗などのさまざまな方法が取られている。図の例では、フィルタネスト７の回転駆動装置８を備えており、固液分離が完了した後、フィルタネスト７を高速回転させてケーキ層２を遠心力でフィルタエレメント１の外側に移動し、ベッセル９の下方に設けられた排出口９ａから排出して、１回の固液分離を終了するようになっている。
【０００４】
また、上述したように、リーフフィルタにおける固液分離は、タンク内を原液３で満たした状態で行われるため、外部から供給される原液がなくなった後にフィルタ内の原液をガス加圧で濾過しようとすると、その進行により、液面からフィルタエレメントが露出し、原液を加圧するための加圧ガスが露出したフィルタエレメントを通過してしまい、液面下の原液の濾過ができなくなる。
【０００５】
そのため、図１のリーフフィルタでは、この図に示すように、フィルタエレメント１を内方に傾斜して切頭円錐形にし、残液処理時には、残液をポンプで循環して各フィルタエレメント１上に原液を溜めながら、外周部から下方のフィルタエレメント上に溢流（オーバーフロー）させる残液処理手段がとられていた。従って、この残液処理手段では、加圧ガスが各フィルタエレメント上の残液に均一に作用するため、すべてのフィルタエレメントを残液処理時にも同様に使用でき、残液処理時に処理能力がほとんど低下しない利点がある。
【０００６】
なお、その他の残液処理手段として、例えば特許文献１が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３３７１４号公報、「リーフフィルタとその残液処理方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、リーフフィルタで原液を濾過する場合、タンク内を原液で満たしてフィルタエレメント１の表面に原液中の固形物をケーキ層２として形成する必要がある。
しかし、原液量が小容量であり、リーフフィルタ内の容積に満たない場合、タンク内を原液で満たせないため、フィルタエレメント１の表面に原液中の固形物をケーキ層２として形成することができない。また、この場合、上述した残液処理手段により残液濾過を行っても、フィルタエレメント１の表面にケーキ層２がないため、最初のうち濾液が濁り、満足な濾過ができない問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、原液量がリーフフィルタ内の容積に満たない場合でも、濾液の濁りを防止し、満足な濾過ができる原液の濾過装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、原液を保有する原液タンクと、残液濾過機構を有するリーフフィルタと、原液を圧送する原液ポンプと、前記リーフフィルタで濾過した濾液を回収する濾液タンクと、
前記原液タンクからリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過する原液濾過ラインと、
前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過する残液濾過ラインと、
濾液回収弁を有し前記リーフフィルタから濾液を前記濾液タンクに回収する濾液回収管と、
濾液循環弁を有し前記リーフフィルタと濾液回収弁の間から前記原液タンクに濾液を循環させる濾液循環管とを備え、
前記濾液回収弁を閉じ、濾液循環管を連通させた状態で、前記原液濾過ラインと残液濾過ラインを交互に切り替える、ことを特徴とする原液の濾過装置が提供される。
【００１１】
本発明の実施形態によれば、前記原液濾過ラインは、第１原液弁を有し前記原液タンクから前記原液ポンプの吸込口に原液を供給する第１原液供給管と、第２原液弁を有し前記原液ポンプの吐出口から前記リーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給する第２原液供給管とからなり、
前記残液濾過ラインは、前記第２原液供給管と、第３原液弁を有し前記リーフフィルタの下部から前記第１原液弁と前記原液ポンプの間に原液を供給する第３原液供給管とからなる。
【００１２】
また、第４原液弁を有し前記原液ポンプと第２原液弁の間から前記リーフフィルタの下部に原液を供給する第４原液供給管と、加圧ガス弁を有し前記リーフフィルタの上部に加圧ガスを供給する加圧ガス管と、ガス抜き弁を有し前記第２原液弁とリーフフィルタの間と前記原液タンクを連通するガス抜き管とを備える。
【００１３】
また本発明によれば、原液タンクからリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのある残液を前記原液タンクに回収する第１残液濾過循環工程と、
前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのある残液を前記原液タンクに回収する第２残液濾過循環工程とを有し、
前記第１残液濾過循環工程と第２残液濾過循環工程を交互に繰り返す、ことを特徴とする原液の濾過方法が提供される。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、前記第１残液濾過循環工程又は第２残液濾過循環工程の前に、原液タンクからリーフフィルタ内に原液をすべて供給する原液充液工程を有する。
【００１５】
また、前記第１残液濾過循環工程又は第２残液濾過循環工程の後に、前記リーフフィルタの下部からリーフフィルタの残液濾過機構に原液を供給して残液濾過し、かつ前記リーフフィルタを通過した濁りのない濾液を前記濾液タンクに回収する濾液回収工程を有する。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明の装置及び方法によれば、濾液回収弁を閉じ、濾液循環管を連通させた状態で、原液濾過ラインと残液濾過ラインを交互に切り替えて、第１残液濾過循環工程と第２残液濾過循環工程を交互に繰り返すので、原液タンク又はリーフフィルタの下部から、リーフフィルタを通過した濁りのある残液が濁りのない濾液に変わるまで、リーフフィルタに残液を循環させてリーフフィルタ内のフィルタエレメント表面にケーキ層を形成するので、原液量が小容量であり、リーフフィルタ内の容積に満たない場合でも、濾液の濁りを防止し、満足な濾過ができる。
【００１７】
また、原液濾過ラインと残液濾過ラインを交互に切り替えることで、ポンプの吸込口を切り替えるので、同一のポンプを原液用と残液用で兼用することができ、追加設備を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来のリーフフィルタの模式図である。
【図２】本発明による原液の濾過装置の構成図である。
【図３】本発明による原液の濾過方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
図２は、本発明による原液の濾過装置の構成図である。
この図において、本発明による原液の濾過装置は、原液タンク１２、リーフフィルタ１４、原液ポンプ１６、濾液タンク１８、原液濾過ラインＬ１、残液濾過ラインＬ２、濾液回収管２５、及び濾液循環管２６を備える。
【００２１】
原液タンク１２は原液３を保有する。また、原液タンク１２には原液３のレベルを検出するレベル計１２ａが設けられ、空又は最低のレベル（ＬＬ）と所定のレベル（Ｌ）を検出するようになっている。
なお本発明は、原液３の容量（原液量）が小容量であり、リーフフィルタ１４内の容積に満たない場合を対象としている。しかし、本発明はこれに限定されず、原液量がリーフフィルタ１４内の容積より多い場合にも同様に適用することができる。
【００２２】
リーフフィルタ１４は、残液濾過機構１４ａを有する。リーフフィルタ１４は、上述した図１のリーフフィルタと同様であり、フィルタエレメント１、フィルタシャフト６、フィルタネスト７、回転駆動装置８、ベッセル９、及び排出口９ａを備える。また、図１に示したように、残液処理時には、残液をポンプで循環して各フィルタエレメント１上に原液を溜めながら、外周部から下方のフィルタエレメント上に溢流（オーバーフロー）させる残液濾過ができるようになっている。
なお、残液濾過機構はこの構成に限定されず、その他の周知の機構であってもよい。
【００２３】
原液ポンプ１６は、原液を加圧して圧送する液体ポンプである。
濾液タンク１８は、リーフフィルタ１４で濾過した濾液５を回収し収容するタンクである。
濾液回収管２５は、濾液回収弁Ｖ５を有し、リーフフィルタ１４から濾液を濾液タンク１８に回収する配管である。
濾液循環管２６は、濾液循環弁Ｖ６を有し、リーフフィルタ１４と濾液回収弁Ｖ５の間から原液タンク１２に濾液を循環させる配管である。
【００２４】
原液濾過ラインＬ１は、原液タンク１２からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過する。
残液濾過ラインＬ２は、リーフフィルタ１４の下部からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過する。
【００２５】
この例において、原液濾過ラインＬ１は、第１原液供給管２１と第２原液供給管２２からなる。
第１原液供給管２１は、第１原液弁Ｖ１を有し、原液タンク１２から原液ポンプ１６の吸込口に原液を供給する配管である。
第２原液供給管２２は、第２原液弁Ｖ２を有し、原液ポンプ１６の吐出口からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給する配管である。
【００２６】
また、残液濾過ラインＬ２は、前記第２原液供給管２２と、第３原液供給管２３からなる。
第３原液供給管２３は、第３原液弁Ｖ３を有し、リーフフィルタ１４の下部から第１原液弁Ｖ１と原液ポンプ１６の間に原液を供給する配管である。
【００２７】
上述した構成により、濾液回収弁Ｖ５を全閉し、第１原液弁Ｖ１、第２原液弁Ｖ２及び濾液循環弁Ｖ６を開くことにより、原液タンク１２からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつリーフフィルタ１４を通過した濁りのある残液を原液タンク１２に回収することができる。
また、濾液回収弁Ｖ５と第１原液弁Ｖ１を全閉し、第３原液弁Ｖ３、第２原液弁Ｖ２及び濾液循環弁Ｖ６を開くことにより、リーフフィルタ１４の下部からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつリーフフィルタ１４を通過した濁りのある残液を原液タンク１２に回収することができる。
なお、原液濾過ラインＬ１と残液濾過ラインＬ２は、交互に切り替え可能になっている。
ここで「通過」とは、リーフフィルタ１４で濾過した液が濁りのある残液１１である場合を意味し、工程的には「濾過」と同一である。
【００２８】
図２において、本発明の濾過装置は、さらに、第４原液供給管２４、加圧ガス管２７及びガス抜き管２８を備える。
第４原液供給管２４は、第４原液弁Ｖ４を有し、原液ポンプ１６と第２原液弁Ｖ２の間からリーフフィルタ１４の下部に原液を供給する配管である。
加圧ガス管２７は、加圧ガス弁Ｖ７を有し、リーフフィルタ１４の上部に加圧ガスを供給する配管である。
ガス抜き管２８は、ガス抜き弁Ｖ８を有し、第２原液弁Ｖ２とリーフフィルタ１４の間と原液タンク１２を連通する配管である。
【００２９】
上述した構成により、第４原液弁Ｖ４を開くことで原液タンク１２からリーフフィルタ１４内に原液を供給することができる。
また、加圧ガス弁Ｖ７を開くことでリーフフィルタ１４内の液を加圧することができる。
また、ガス抜き弁Ｖ８を開くことでリーフフィルタ１４内のガス抜きをすることができる。
なお、上述した各弁は、遠隔操作可能な開閉弁であるのが好ましいが、全閉できる限りで流量調節弁であってもよい。
【００３０】
図３は、本発明による原液の濾過方法の説明図である。この図において、（Ａ）は第１工程（原液充液工程）、（Ｂ）は第２工程（第２残液濾過循環工程）、（Ｃ）は第３工程（第１残液濾過循環工程）、（Ｄ）は第４工程（濾液回収工程）を示している。
なお、各図において、白色の弁は開状態、黒色の弁は全閉状態、実線の配管は連通状態、破線の配管は閉鎖状態を示している。
また、表１は、各行程における作動機器の状態を示している。なおこの表における作動機器Ｐは原液ポンプ１６である。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、原液ポンプ１６（表中のＰ）は、第１〜第４工程の間、常に作動している。
【００３３】
図３（Ａ）の第１工程（原液充液工程）では、弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７を全閉し、弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ８を開いて、原液タンク１２からリーフフィルタ１４内に原液をすべて供給する。またリーフフィルタ１４内のガスは、弁Ｖ８を介して原液タンク１２内にガス抜きされる。
この工程において、原液量が小容量である場合には、リーフフィルタ１４内は満液にはならず、リーフフィルタ１４の下方に貯えられる。
【００３４】
図３（Ｂ）の第２工程（第２残液濾過循環工程）では、弁Ｖ５は全閉のまま、弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ８を全閉し、弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ６、Ｖ７を開いて、残液濾過ラインＬ２を介してリーフフィルタ１４の下部からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつ濾液循環管２６を介してリーフフィルタ１４を通過した濁りのある残液を原液タンク１２に回収する。
この工程において、原液タンク１２の液面が上昇し、所定のレベルＬに達したときに、次の第３工程に切り替える。
なおこの工程において、リーフフィルタ１４を通過した濾液は、フィルタエレメント表面にケーキ層が形成されるまでは濁っている。
【００３５】
図３（Ｃ）の第３工程（第１残液濾過循環工程）では、弁Ｖ４、Ｖ５、Ｖ８は全閉のまま、弁Ｖ３を全閉し、弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ６、Ｖ７を開いて、原液濾過ラインＬ１を介して原液タンク１２からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつ濾液循環管２６を介してリーフフィルタ１４を通過した濁りのある残液を原液タンク１２に回収する。
この工程において、原液タンク１２に戻った濾液を再びリーフフィルタ１４へ供給する。この工程は、原液タンク１２の液面が下降し、所定の最低レベルＬＬに達したときに、第２工程に切り替える。このとき残液濾過は継続しており、濾液は原液タンク１２に戻ってきている。
なおこの工程において、リーフフィルタ１４を通過した濾液は、フィルタエレメント表面にケーキ層が形成されるまでは濁っている。
【００３６】
第２工程（図３Ｂ）と第３工程（図３（Ｃ））を交互に繰り返すうちに、フィルタエレメント表面にケーキ層が形成され、濾液は清澄となる。濾液が清澄となった後に、第４工程（濾液回収工程）に切り替える。
なお、この切り替えは、第２工程（図３（Ｂ））と第３工程（図３（Ｃ））のいずれからでもよい。
【００３７】
図３（Ｄ）の第４工程（濾液回収工程）では、弁Ｖ４、Ｖ８は全閉のまま、弁Ｖ１、Ｖ６を全閉し、弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７を開いて、残液濾過ラインＬ２を介してリーフフィルタ１４の下部からリーフフィルタ１４の残液濾過機構１４ａに原液を供給して残液濾過し、かつ濾液回収管２５を介してリーフフィルタ１４を通過した濁りのない濾液を濾液タンク１８に回収する。
【００３８】
なおこの例は、第３工程（図３（Ｃ））の次に第４工程を行う場合であり、第２工程（図３（Ｂ））の次に第４工程を行う場合には、原液濾過ラインＬ１を介して残渣濾過する。その他は、同様である。
【００３９】
図３において、第１工程（原液充液工程）（図３（Ａ））を省略し、第１残液濾過循環工程（図３（Ｃ））、第２残液濾過循環工程（図３（Ｂ））の順で実施してもよい。
また、濾液循環管２６に立上部分がなければ、ヘッドで管路２６内を液が流れるので、弁Ｖ７での加圧力が濾過圧力となる。濾液循環管２６に立上部分がある場合、弁Ｖ７を介して供給した加圧ガスの圧力の一部が、立上部分の圧力相殺に使われる。
【００４０】
リーフフィルタ１４を通過した濾液が清澄となったか否かは、基本的には濾液に固形物が漏れているかどうかで判定する。
この判定基準及び判定方法は、例えば、（１）濾液配管にサイトグラスを取り付て目視判断する、（２）濾液配管に濁度計をつけて数値判断する、（３）濾液配管にサンプリング口をつけて濾液をサンプリングして判断する、等によるのが好ましい。
なお原液の性状が安定している場合は、濾液が合格基準に達するまでに要する時間を事前に把握しておき、タイマー等で上記工程を切り替えてもよい。
【００４１】
また処理物の品種切り替えにおいて、固形物のコンタミネーションを考慮する場合は、清澄濾液が得られた後も清澄濾液を系内循環させることでタンク壁面やフィルタリーフの裏側に残っている固形物を洗い流すことができるため、上述の濾液回収工程（図３（Ｄ））への移行を遅らせるのがよい。
【００４２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、濾液回収弁Ｖ５を閉じ、濾液循環管２６を連通させた状態で、原液濾過ラインＬ１と残液濾過ラインＬ２を交互に切り替えて、第１残液濾過循環工程と第２残液濾過循環工程を交互に繰り返すので、原液タンク１２又はリーフフィルタ１４の下部から、リーフフィルタ１４を通過した濁りのある残液が濁りのない濾液に変わるまで、リーフフィルタ１４に残液を循環させてリーフフィルタ内のフィルタエレメント表面にケーキ層を形成するので、原液量が小容量であり、リーフフィルタ内の容積に満たない場合でも、濾液の濁りを防止し、満足な濾過ができる。
【００４３】
また、原液濾過ラインＬ１と残液濾過ラインＬ２を交互に切り替えることで、ポンプの吸込口を切り替えるので、同一のポンプを原液用と残液用で兼用することができ、追加設備を最小にすることができる。
【００４４】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００４５】
１  フィルタエレメント、２  ケーキ層、３  原液、
４  固形物（ケーキ）、５  濾液、６  フィルタシャフト、
７  フィルタネスト、８  回転駆動装置、９  ベッセル、
９ａ  排出口、１１  残液、
１２  原液タンク、１３  原液供給管、１３ａ  原液弁、
１４  リーフフィルタ、１６  原液ポンプ、
１８  濾液タンク、
２１  第１原液供給管、２２  第２原液供給管、
２３  第３原液供給管、２４  第４原液供給管、
２５  濾液回収管、２６  濾液循環管、
２７  加圧ガス管、２８  ガス抜き管、
Ｌ１  原液濾過ライン、Ｌ２  残液濾過ライン、
Ｖ１  第１原液弁、Ｖ２  第２原液弁、
Ｖ３  第３原液弁、Ｖ４  第４原液弁、
Ｖ５  濾液回収弁、Ｖ６  濾液循環弁、
Ｖ７  加圧ガス弁、Ｖ８  ガス抜き弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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