(57)【要約】【課題】充填終了後にノズル６先端からの液だれを防止する。【解決手段】内部に液通路２が形成されたバルブハウジング４と、その先端に連続して形成されたノズル６とを有し、バルブハウジング４内面の第１弁座２２に着座可能な第１弁体２０によって前記液通路２を開閉するとともに、第１弁体２０内に昇降可能に挿通したロッド３４に設けた第２弁体３６をノズル６内に挿入して、前記第１弁体２０の下方で液通路１０を開閉できるようになっている。第１弁体２０を第１弁座２２に着座させるとともに、第２弁体３６をノズル６内に挿入して液通路２、１０を閉鎖して充填を終了した後、第２弁体３６を僅かに上昇させる。ノズル６内の出口側の容積が拡大して、残留している充填液が吸引された状態になり、液だれが防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、このバルブハウジングの下部に設けられたノズルと、前記液通路の内面に形成された第１弁座に着座可能な第１弁体と、この第１弁体内に昇降可能に挿通され、前記第１弁体よりも下方で前記液通路を開閉可能な第２弁体と、前記第１弁体を作動する第１駆動手段と、前記第２弁体を作動する第２駆動手段と、前記第１弁体と第２弁体との間を覆うベローズとを備え、
前記第１弁体によって前記液通路を閉鎖して充填が終了した後、第２弁体を上方へ後退させてノズル内の容積を拡大することを特徴とする充填バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を容器に充填する充填バルブに係り、特に、充填終了後にノズルの先端に残留している液体が垂れることを防止するようにした充填バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液垂れの発生を防止するようにした充填バルブは従来から知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載された「大流量用充填弁」は、内部に円柱状の充填室が形成されたケース本体の側部に供給通路が形成された供給筒が接続されるとともに、下部には、内部に通路空間が形成されたノズル筒が設けられ、さらに上部にはシリンダケースが取り付けられている。前記充填室の下部に座受け面が形成され、座受け面内の充填口を介してノズル筒の通路空間に連通されている。この充填室には、シリンダケース内に設けられた弁体駆動シリンダにより弁筒を介して昇降される第１弁体が配置されており、第１弁体が下降限で座受け面に当接して充填口を閉止することができる。
【０００３】
前記弁筒の軸心部に軸心孔が、第１弁体に前記軸心孔に連続して弁収容孔が形成され、これら軸心孔および弁収容孔に、弁軸とその先端部に一体成形された第２弁体が内装されており、上方のシリンダケースに設けられた弁体駆動シリンダにより出退駆動されるようになっている。この特許文献１に記載された発明に係る充填弁では、第１弁体を座受け面に押し付けて全閉した後に、第２弁体を後退させることにより、通路空間内を負圧にして液だれを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２９６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１に記載された発明では、第１弁体を弁受け面に押し付けて充填を終了した後、第１弁体内に設けられている第２弁体を上方に後退させてノズル筒内を負圧状態としたので、液だれを防止することができる。しかしながら、第１弁体および弁筒と、これらの内部に形成された軸心孔および弁収容孔内に挿通している弁軸および第２弁体との摺動部が充填液の通路内に露出しているので、サニタリー性が損なわれるおそれがあるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、内部に液通路が形成されたバルブハウジングと、このバルブハウジングの下部に設けられたノズルと、前記液通路の内面に形成された第１弁座に着座可能な第１弁体と、この第１弁体内に昇降可能に挿通され、前記第１弁体よりも下方で前記液通路を開閉可能な第２弁体と、前記第１弁体を作動する第１駆動手段と、前記第２弁体を作動する第２駆動手段と、前記第１弁体と第２弁体との間を覆うベローズとを備え、前記第１弁体によって前記液通路を閉鎖して充填が終了した後、第２弁体を上方へ後退させてノズル内の容積を拡大することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
第１弁体によって液通路を閉じるとともに、その第１弁体よりも下方で第２弁体により液通路を閉じた後、第２弁体を上昇させてノズル内の容積を拡大するサックバックを行うことにより、充填終了後のノズル先端からの液だれを防止することができる。また、第１弁体と第２弁体の間をベローズによって覆って、バルブ側の摺動部と液通路内とを遮断しているので、サニタリー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は充填バルブの縦断面図であり、特に、大流量での充填を行っている状態を示す。（実施例１）
【図２】図２はこの実施例に係る充填バルブの液バルブが閉鎖した状態を示す縦断面図である。
【図３】図３はこの実施例に係る充填バルブで小流量での充填を行っている状態を示す縦断面図である。
【図４】図４はこの実施例に係る充填バルブで充填終了後のサックバックを行った状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
内部に液通路が形成されたバルブハウジングの側部に、液通路内に充填液を供給する給液管が接続され、バルブハウジングの下端に連続して設けられたノズルを介して、前記給液管から供給された充填液が容器内に充填される。バルブハウジング内に第１弁体が配置され第１駆動手段によって昇降するようになっており、この第１弁体が液通路の内面に形成された第１弁座に着座し、また離座することにより液通路を開閉する。第１弁体内に第２弁体が昇降可能に挿通され、第２駆動手段によって昇降するようになっており、前記第１弁体よりも下方で液通路を開閉する。第１弁体および第２弁体をそれぞれ着座させて液通路を閉鎖した後、第２弁体を上昇させることによりノズル内の容積を拡大するという構成により、充填終了後にノズル内に残留していた充填液が流れ落ちてしまうことを防止するという目的を達成する。
【実施例１】
【００１０】
以下、図面に示す実施例により本発明を説明する。この実施例に係る充填バルブ（全体として符号１で示す）は、内部に充填液の通路２が形成されたバルブハウジング４を備えている。このバルブハウジング４は、上方の大径部４ａと、その下方に続き、下方に向かって先細となるテーパー部４ｂを有しており、さらに、テーパー部４ｂの下端に連続して小径のノズル６が一体に形成されている。バルブハウジング４の上方大径部４ａの側壁に給液口８が設けられており、この給液口８に、充填液タンクに接続された給液管（図示せず）が連結されている。充填時には、充填液タンクから送られた充填液が、この給液口８を介して前記液通路２内に供給される。バルブハウジング４内に供給された充填液は、大径部４ａおよびテーパー部４ｂ内の液通路２から、下方のノズル６内の液通路（液通路２のノズル内の部分を符号１０で示す）を通り下方に供給された容器（図示せず）内に充填される。
【００１１】
バルブハウジング４の上端にシリンダハウジング１２が固定され、この固定シリンダハウジング１２内に第１駆動手段（第１エアシリンダ１３）が設けられている。この第１エアシリンダ１３は、固定シリンダハウジング１２の内部に形成された円形空間１４内に上下に摺動可能に収容された第１ピストン１６を備えている。第１ピストン１６は、この充填バルブ１の軸心部に昇降可能に配置された筒状部材１８の外周面に一体的に設けられており、第１ピストン１６の上下動により筒状部材１８全体が昇降する。筒状部材１８の上部は、固定シリンダハウジング１２の上部壁面１２ａを貫通して上方に突出しており、下部は、固定シリンダハウジング１２の下部壁面１２ｂを貫通して前記バルブハウジング４の内部に伸びている。固定シリンダハウジング１２内の円形空間１４は、第１ピストン１６によって上方側の上部圧力室１４Ａと下方側の下部圧力室１４Ｂとに区画されており、上部エア通路１４Ａａと下部エア通路１４Ｂａを介してそれぞれ圧力エアが給排される。これら両圧力室１４Ａ、１４Ｂのいずれか一方に圧力エアを供給するとともに、他方からエア排出することにより第１ピストン１６および筒状部材１８を昇降させる。
【００１２】
筒状部材１８の下端に大径部１８ａが設けられており、その大径部１８ａの下端外周に環状の弁体（以下第１弁体２０と呼ぶ）が取り付けられている。第１ピストン１６および筒状部材１８が昇降すると、第１弁体２０が前記テーパー部４ｂの内面に当接し、また離隔して、前記液通路２を連通遮断する。この第１弁体２０とバルブハウジング４のテーパー部４ｂの内面（この内面の第１弁体２０が当接する部分が第１弁座２２である）とにより第１液バルブ２４が構成されている。筒状部材１８の外周面の、第１ピストン１６よりも上部に、僅かに大径の部分１６ａが形成されており、この大径部分１６ａが固定シリンダハウジング１２の上部壁面１２ａの下面に当たって、第１ピストン１６の上昇限が規制される。また、第１ピストン１６の下降限は、第１弁体２０が第１弁座２２に着座することにより規制される。
【００１３】
固定シリンダハウジング１２の上部壁面１２ａから上方に突出している筒状部材１８の上端に、可動シリンダハウジング２６が取り付けられている。この可動シリンダハウジング２６内の下部側に第２駆動手段（第２エアシリンダ２７）が、そして上部側に第３駆動手段（第３エアシリンダ２９）が設けられている。可動シリンダハウジング２６の内部には、上下２つの円形空間２８、３０が形成されている。下方の円形空間２８内に第２エアシリンダ２７を構成する第２ピストン３２が上下に摺動可能に嵌合している。第２ピストン３２が収容されている下方側の円形空間２８内は、この第２ピストン３２によって上方の圧力室２８Ａと下方の圧力室２８Ｂに区画されており、これら上下の圧力室２８Ａ、２８Ｂ内に、上部エア通路２８Ａａと下部エア通路２８Ｂａによってそれぞれ圧力エアが給排されるようになっている。これら両圧力室２８Ａ、２８Ｂの一方に圧力エアを供給し、他方からエアを排出することにより第２ピストン３２を昇降させる。第２ピストン３２の下面側にロッド３４が設けられており、このロッド３４が、可動シリンダハウジング２６の底部壁面２６ａと、この底部壁面２６ａに固定された前記筒状部材１８の内部を貫通して昇降できるようになっており、第２ピストン３２が昇降することにより、昇降ロッド３４が筒状部材１８の内部で昇降する。第２ピストン３２が収容されている円形空間２８の上部寄りに段部２８ａが形成されており、第２ピストン３２はこの段部２８ａによって上昇限を規制される。なお、第２ピストン３２の下降限を規制する手段については後に説明する。
【００１４】
筒状部材１８の下端から突出している昇降ロッド３４の下端部に第２弁体３６が設けられている。この第２弁体３６は、上方の昇降ロッド３４よりも大径の部分３６ａと、その下方の円錐部３６ｂとを有している。前記バルブハウジング４の下部に設けられているノズル６は、内部に液通路１０が形成されており、この液通路１０を形成するノズル６の内面は、上方の小径孔部６ａと、その下方に設けられ、下方に向けて次第に内径が大きくなる拡大径部６ｂと、その下端に連続する大径孔部６ｃから構成されている。前記第２弁体３６の大径部分３６ａの外径は、ノズル６の内面上部に形成された小径孔部６ａの内径とほぼ一致しており、第２ピストン３２および昇降ロッド３４が下降して第２弁体３６がノズル６内の小径孔部６ａに嵌入すると、上方のテーパー部４ｂ内の液通路２とノズル内の液通路１０との間を遮断する。この第２弁体３６とノズル内の小径孔部６ａの上部とで第２液バルブ３８が構成されている。なお、ノズル６内の液通路１０の下部（大径孔部６ｃ）内には、複数枚（この実施例では３枚）のメッシュスクリーン４０が取り付けられている。また、ノズル６の出口（ノズルの下端部）にもメッシュスクリーン４０が取り付けられている。
【００１５】
バルブハウジング４内の充填液通路２の上端と、第１弁体２０の外周面および第２弁体３６の外周面に亘って、ベローズ４２によって覆われている。このベローズ４２の上端４２ａは、バルブハウジング４の上端部内面と固定シリンダハウジング１２の下部壁面１２ｂの下面側に形成された段部との間に挟持され、中間部４２ｂは、第１弁体２０が取り付けられている大径部１８ａの外周面に形成された環状溝１８ｂ内に嵌着され、下端部４２ｃは第２弁体３６の上部に固定されている。このようにベローズ４２によって覆ったことにより、筒状部材１８とその内部の昇降ロッド３４との摺動部、および筒状部材１８の外周面と固定シリンダハウジング１２の底部壁面１２ｂに形成された貫通孔１２ｃの内面との摺動部を、液通路２から遮断している。
【００１６】
可動シリンダハウジング２６の上部の円形空間３０内に、第３エアシリンダ２９を構成する第３ピストン４４が上下に摺動可能に嵌合している。上部の円形空間３０内は、この第３ピストン４４によって上方の圧力室３０Ａと下方の圧力室３０Ｂに区画されており、これら上下の圧力室３０Ａ、３０Ｂ内に上部エア通路３０Ａａと下部エア通路３０Ｂａによってそれぞれ圧力エアが給排されるようになっている。これら両圧力室３０Ａ、３０Ｂの一方に圧力エアを供給し、他方からエアを排出することにより第３ピストン４４を昇降させる。第３ピストン４４の下面側の中央部に円柱部４６が設けられており、前記下方側の円形空間２８と上方側の円形空間３０とを区画する隔壁２６ｂを貫通して、下方側の円形空間２８内（第２シリンダ２７内）に伸びている。
【００１７】
第３ピストン４４の上部に、後に説明するサックバック量を調整するための機構（以下サックバック量調整機構４７と呼ぶ）が設けられている。第３ピストン４４の上面に複数箇所の連結部材４８が設けられ、可動シリンダハウジング２６の上部壁面２６ｃに形成された上下方向の穴２６ｃａを貫通して上方へ伸びている。これら直立した連結部材４８の上端に水平な取付部材５０が固定されている。この水平取付部材５０の中心に形成されたネジ孔に操作ネジ５２が螺合されている。この操作ネジ５２の下端には係合脚部５４が鉛直方向を向けて取り付けられており、操作ネジ５２の操作により係合脚部５４の下端の高さを変更できるようになっている。一方、可動シリンダハウジング２６の上部壁面２６ｃの上面にストッパ５６が配置されており、前記係合脚部５４の先端（下端）がこのストッパ５６に当たることにより第３ピストン４４の下降限を規制することができる。その結果、操作ネジ５２の操作によって係合脚部５４の下端の高さを変更することによって、第３ピストン４４の下面に設けられている円柱部４６の下端面４６ａの位置を調整することができる。
【００１８】
可動シリンダハウジング２６の上部壁面２６ｃの中央部にネジ孔２６ｃｂが形成され、このネジ孔２６ｃｂ内に、第２ピストン３２の下降限を規制する調整ナット５８が螺合されている。この調整ナット５８を、上端の回転操作部５８ａによって回転させることにより可動シリンダハウジング２６に対する高さを変更することができる。この調整ナット５８、可動シリンダハウジング２６の上部壁面２６ｃの調整ナット５８よりも下側の部分、第３ピストン４４およびその下方に設けられた円柱部４６を上下に貫通する挿通孔が形成されており、これらの挿通孔内を上下に貫通して調整軸６０が挿通されている。この調整軸６０の下端は円柱部４６の下方へ伸びており、その下端が、前記第２ピストン３２の上面に連結されている。また、この調整軸６０の上端は、前記調整ナット５８の上方に伸びており、その上端に頭部６０ａが形成されている。従って、第２ピストン３２が下降すると、その上端に連結されている調整軸６０が一体として下降し、調整軸６０の頭部６０ａ下面が調整ナット５８の操作部５８ａの上面に当たって、第２ピストン３２およびその下端に連結されている第２弁体３６の下降限が規制される。
【００１９】
段落「００１４」において、第２ピストン３２が上昇したときには、下方側の円形空間２８の段部２８ａによって第２ピストン３２の上昇限が規制されることを説明した。しかしながら、第３ピストン４４の下面に円柱部４６が形成されているので、第３ピストン４４が上昇しているときには、第２ピストン３２が前記段部２８ａまで上昇するが、第３ピストン４４が下降しているときには、第２ピストン３２が前記段部２８ａまで上昇せず、円柱部４６の下面４６ａに当たって停止する。
【００２０】
以上の構成に係る充填バルブ１の作動について説明する。充填を開始する時点では、図２に示すように、第１、第２、第３シリンダ１３、２７、２９の各ピストン１６、３２、４４を下降させておく。このときには、第１シリンダ１３の上部圧力室１４Ａに圧力エアを導入するとともに、下部圧力室１４Ｂを開放して第１ピストン１６を下降させる。第１ピストン１６の下降とともに、筒状部材１８が下降してその下端に設けられている第１弁体２０が、バルブハウジング４のテーパー部４ｂ内面の第１弁座２２に着座して、液通路２を遮断している。また、第２シリンダ２７の上部圧力室２８Ａにも圧力エアを導入し、第２ピストン３２も下降させておく。第２ピストン３２には、昇降ロッド３４を介して第２弁体３６が連結されており、第２弁体３６がノズル６内の液通路１０に挿入され、この液通路１０を前記バルブハウジング４内の液通路２と遮断している。さらに、第３シリンダ３０の上部圧力室３０Ａにも圧力エアを導入して第３ピストン４４を下降させている。第３ピストン４４は、その上方に連結されているサックバック量調整機構４７の脚部５４下端が可動シリンダハウジング２６の上面に設けたストッパ５６に当たって下降限を規制されている。
【００２１】
この実施例の充填バルブ１では、設定された充填量の大部分を大流量で充填し（図１に示す状態）、その後、小流量で設定充填量の残りを充填するようになっており、先ず、第１液バルブ２４を開放するとともに第２液バルブ３８を大きく開放する。この場合には、第１シリンダ１３の下部圧力室１４Ｂにエアを導入し、上部圧力室１４Ａのエアを排出する。すると、第１ピストン１６および筒状部材１８が上昇し、筒状部材１８の下端に設けられている第１弁体２０が第１弁座２２から離座して第１液バルブ２４を開放する。第１ピストン１６、筒状部材１８および第１弁体２０は、第１ピストン１６の上面に形成されたやや大径の部分１６ａが固定シリンダハウジング１２の上部壁面１２ａの下面に当たることにより上昇限が規定される。
【００２２】
第１ピストン１６および筒状部材１８が上昇すると、その上端に固定されている可動シリンダハウジング２６が一体として上昇する。この上昇した可動シリンダハウジング２６内の第２シリンダ２７の下部圧力室２８Ｂに圧力エアを導入するとともに、上部圧力室２８Ａのエアを排出する。第２シリンダ２７へのエアの給排により第２ピストン３２が上昇すると、昇降ロッド３４およびその下端の第２弁体３６が一体として上昇し、ノズル６の内部の液通路１０から上方へ抜け出す。前述のように可動シリンダハウジング２６が上昇した状態で、第２ピストン３２を上昇させているので、第２弁体３６は大きく上昇し、第２液バルブ３８を大開度で開放する。この第２ピストン３２は、上部圧力室２８Ａ側の内周面に形成された段部２８ａに当たって上昇限を規制される（以下に説明するように第３ピストン４４も上昇しているので第２ピストン３２は段部２８ａまで上昇する）。さらに第３シリンダ２９の下部圧力室３０Ｂにも圧力エアを導入するとともに、上部圧力室３０Ａからエアを排出する。第３ピストン４４は上昇し、その上面が可動シリンダハウジング２６の上部壁面２６ｃの下面に当たって上昇限を規制される。このように第２ピストン３２と第３ピストン４４がともに最も上昇した位置まで移動したときには、第３ピストン４４の下面に設けられた円柱部４６の下端面４６ａと第２ピストン３２の上面との間隔は、図１に示すように大きくなっている。
【００２３】
前述のように第１弁体２０が上昇して第１液バルブ２４が開放し、第２液バルブ３８の第２弁体３６がノズル６の上端から大きく離れた状態で、大流量の充填が行われる。この状態で、容器内に充填される設定充填量の大部分（例えば９５％）を充填する。このように第１液バルブ２４と第２液バルブ３８の２段階で流量を制御するので、大流量の充填であっても正確な充填が可能である。なお、大流量の充填によって充填される量は前記数値に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２４】
大流量で所定量の充填が行われた後、小流量の充填に切り換える。小流量の充填に切り換える場合には、図３に示すように、第１ピストン１６は下部圧力室１４Ｂにエアを導入したままの状態で上昇させておく。このように第１弁体２０が弁座２２から離座して第１液バルブ２４が開放したままの状態で、上方の第２シリンダ２７と第３シリンダ２９のそれぞれの上部圧力室２８Ａ、３０Ａに圧力エアを導入して第２ピストン３２と第３ピストン４４を下降させる。第２ピストン３２が下降すると、その下端の第２弁体３６が下降してノズル６内の液通路１０に接近し、第２液バルブ３８の開度を小さくする。なお、この第２液バルブ３８の開度は、第２ピストン３２の上面に連結されている調整軸６０の頭部６０ａが、調整ナット５８の操作部５８ａの上面に当たることによって、第２ピストン３２の下降限が規制されることにより設定される。また、第３シリンダ２９の第３ピストン４４は、下降してサックバック量調整機構４７の脚部５４が可動シリンダハウジング２６の上面に設けられたストッパ５６に当たることにより下降限が規制されるようになっており、このときの第３ピストン４４の下面側に設けた円柱部４６の下端面４６ａと第２ピストン３２の上面との間には僅かな間隙が形成される。このようにして第２液バルブ３８の開度によって設定された流量で充填が行われ、予め設定された充填量の残量が充填される。前記大流量の充填とこの小流量の充填により、設定された充填量が容器内に充填されると、充填が終了する。
【００２５】
充填を終了させるときには、図３に示す小流量の充填を行っていた状態から、第２および第３ピストン３２、４４はそのままで、第１シリンダ１３の上部圧力室１４Ａにエアを導入するとともに、下部圧力室１４Ｂのエアを排出する。すると、第１ピストン１６が下降して、筒状部材１８の下端に設けられた第１弁体２０が充填液通路２内面の第１弁座２２に着座してこの液通路２を閉鎖する。また、第１ピストン２０が下降すると、筒状部材１８の上端に固定されている可動シリンダハウジング２６も一体的に下降する。その結果、可動シリンダハウジング２６内で小流量の充填時（図３参照）と同じ位置にある第２ピストン３２は、下方のバルブハウジング４に対して下降する。第２ピストン３２が下降することにより昇降ロッド３４の下端に設けられている第２弁体３６が、ノズル６内面の液通路１０の内部まで挿入されて第２液バルブ３８が閉鎖される。また、第３ピストン４４も、可動シリンダハウジング２６に対しては小流量の充填時と同じ位置にあり、第３ピストン４４の下面に設けられた円柱部４６の下面４６ａと第２ピストン３２の上面との間隔も小流量の充填時（図３参照）と同じく僅かであり、近い距離で対向している。このように第１液バルブ２４および第２液バルブ３８を閉じると図２に示す状態に戻る。
【００２６】
第１液バルブ２４および第２液バルブ３８をともに閉鎖して充填が終了した後、ノズル６の先端からの液だれを防止するために、サックバックを行う。このときには、第１ピストン１６と第３ピストン４４は、液バルブ２４、３６の閉鎖時（図２参照）と同様にいずれも下降させた位置のままとし、第２シリンダ２７の下部圧力室２８Ｂにエアを導入するとともに、上部圧力室２８Ａのエアを排出する。このように下部圧力室２８Ｂにエアを導入すると第２ピストン３２が上昇するが、この第２ピストン３２の上方の近接した位置に、第３ピストン４４の円柱部４６の下端４６ａが停止しているので、第２ピストン３２はこの円柱部４６に規制される位置まで僅かに上昇する。第２弁体３６の上昇量は僅かなので、ノズル６内部の液通路１０から抜け出さずに、この液通路１０内で僅かに上昇する。ノズル６内の液通路１０内で第２弁体３６が上昇すると、ノズル６内部の容積が拡大して負圧状態となり、充填終了時にノズル６内に残留していた充填液が吸引されて保持され、液だれとして落下してしまうことがない。
【符号の説明】
【００２７】
２    液通路
４    バルブハウジング
６    ノズル
１０    液通路（ノズルの液通路）
１３    第１駆動手段（第１シリンダ）
２０    第１弁体
２２    第１弁座
２７    第２駆動手段（第２シリンダ）
３６    第２弁体
【図１】
2011057268.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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