(57)【要約】【課題】ポリウレタン発泡体の長所を一切阻害せず、厚みの大小を問わず、所望箇所に所望深さで均一に、熱エネルギーを蓄積する能力を保持させることができるポリウレタン発泡体を提供する。【解決手段】ポリウレタン発泡基体の少なくとも一部の外表面から他方の外表面に渡る内部に、相転移材を含有する浸透層を備えてなる。  上記のポリウレタン発泡基体は、浸透層が、相転移材を２０〜２５０g／ｍ2含み、樹脂バインダーを相転移材との固形分配合比率（Ｐ／Ｂ比）で０．５〜２．５であり、硬さがＪＩＳ  Ｋ６４００−２Ａで３０〜１３０Ｎ、密度がＪＩＳ  Ｋ７２２２で３０〜６５ｋｇ／ｍ3、通気性がＪＩＳ  Ｋ６４００−７Ｂのフラジール式通気量で１５０ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃ．以下、反発弾性がＪＩＳ  Ｋ６４００−３で１〜２０％であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン発泡基体の少なくとも一部の外表面から他方の外表面に渡る内部に、相転移材を含有する浸透層を備えてなることを特徴とする蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体。
【請求項２】
浸透層が、相転移材を２０〜２５０g／ｍ2含み、樹脂バインダーを相転移材との固形分配合比率（Ｐ／Ｂ比）で０．５〜２．５となるように含むことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体。
【請求項３】
ポリウレタン発泡基体が、密度がＪＩＳ  Ｋ７２２２で３０〜６５ｋｇ／ｍ3、通気性がＪＩＳ  Ｋ６４００−７Ｂのフラジール式通気量で１５０ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃ．以下、反発弾性がＪＩＳ  Ｋ６４００−３で１〜２０％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体。
【請求項４】
ポリウレタン発泡基体が、セル数がＪＩＳ  Ｋ６４００の付属書で５〜６０ケ／２５ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体。
【請求項５】
Ｑｍａｘがカトーテック社製のＫＥＳ-Ｆ７サーモラボＩＩにおいて、ΔＴが１０℃の時、０．０９〜０．４Ｗ／ｃｍ2であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温熱・冷熱の蓄積（以下、蓄熱蓄冷）機能を有するポリウレタン発泡体に関し、特に周囲の熱エネルギーを蓄積する機能を有するポリウレタン発泡体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリウレタン発泡体は、周知の通り、内部に多数の気泡を有しており、この気泡の作用により、衝撃吸収性、振動吸収性、吸音性等の優れた特性を備えており、乗り物、寝具、衣類、椅子、クッション等の多種の分野において、これらの特性を生かした使用がなされている。
【０００３】
更に、近年、反発弾性を低くし、かつ軟質としたポリウレタン発泡体が、体圧を均一に分散する特性を有する故に、敷マット、敷布、枕等の寝具類、あるいは座布団等の用途に広く生産・販売されている。
【０００４】
上記の反発弾性の低い軟質ポリウレタン発泡体を、特に、寝具類、あるいは椅子やクッションや乗り物等に使用する場合には、更なる蓄熱蓄冷性能が要求される。
【０００５】
このような要求に応じて、従来、エネルギーを吸収して温度を一定に保つ相転移材、具体的には融点が−５．５℃〜６１．４℃のパラフィン系炭化水素のマイクロスフェアを、ポリウレタン等の発泡樹脂基体（シート）に、該基体(実施例では、厚さ２．２８６ｍｍのシート)の厚さ方向で２０〜１００％の厚さに浸透させた発泡樹脂体（特開平１０−３０５５０７号公報−特許文献１−）、あるいは０〜１００℃で液体−固体の相変化をする潜熱蓄熱剤、例えばパラフィン系炭化水素を内包するマイクロカプセルを配合した低反発弾性ポリウレタンフォーム（特開２００１−２８８２４０号公報−特許文献２−）が提案されている。
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、相転移材を浸透させる対象が、厚みが小さいシート状体であり、敷マットや枕等の厚みの大きい対象の場合、どの程度の浸透深さが得られるかが解らないことは元より、浸透対象樹脂が、寝具類としての用途が拡大している反発弾性の低いポリウレタン発泡体や、高反発弾性ポリウレタン発泡体ではどのような浸透態様となるかも不明である。
【０００７】
また、特許文献２に記載の技術では、潜熱蓄熱剤を内包するマイクロカプセルを、低反発弾性ポリウレタンフォームの原材料に混合して、フォーム体を製造するため、マイクロカプセルがフォームのセル壁内に埋め込まれてしまい周囲の熱エネルギーの吸収が不十分となることがあったり、フォーム体製造時にカプセルの殻が損傷して蓄熱剤が逸失したりすることがある。
加えて、マイクロカプセルを製品の全体に均一に分散させることが困難であるのみならず、所望箇所にのみ均一に分散させることは尚一層困難であり、製品フォームの製造操作が極めて煩雑となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３０５５０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２８８２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術の諸問題を解決し、特に反発弾性の低いポリウレタン発泡体であって、厚みの大小を問わずに、前記したような相転移材を所望箇所に均一に分散させることにより、ポリウレタン発泡体の前記したような長所を一切阻害せずに、所望箇所に優れた蓄熱蓄冷性能を有するポリウレタン発泡体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、
１．相転移材は、塗料の形態で使用することが、取扱性や操作性が良好であることはもとより、ポリウレタン発泡基体の所望箇所に所望量で塗布したり、所望深さで浸透させることができること、
２．上記塗料を適用するポリウレタン発泡基体は、該塗料を所望量で塗布し、所望深さで浸透させるために、所定の物性を有していることが重要であること、
の知見を得た。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づくもので、ポリウレタン発泡基体の少なくとも一部の外表面から他方の外表面に渡る内部に、相転移材を含有する浸透層を備えてなることを特徴とする蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体を要旨とする。
上記浸透層に含まれる相転移材の量は２０〜２５０g／ｍ2であり、相転移材と樹脂バインダーとの固形分配合比率（Ｐｏｗｄｅｒ／Ｂｉｎｄｅｒ比、以下、Ｐ／Ｂ比）は０．５〜２．５であることが好ましい。
上記ポリウレタン発泡基体は、硬さがＪＩＳ  Ｋ６４００−２Ａで３０〜１３０Ｎ、密度がＪＩＳ  Ｋ７２２２で３０〜６５ｋｇ／ｍ3、通気性がＪＩＳ  Ｋ６４００−７Ｂのフラジール式通気量で１５０ミリリットル（以下、ｍｌ）／ｃｍ2／ｓｅｃ．以下、反発弾性がＪＩＳ  Ｋ６４００−３で１〜２０％のものが好ましい。
また、これらの物性と共に、セル数がＪＩＳ  Ｋ６４００の付属書で５〜６０ケ／２５ｍｍであることが適している。
さらに、本発明の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体は、Ｑｍａｘが、カトーテック社製のＫＥＳ-Ｆ７サーモラボＩＩにおいて、ΔＴが１０℃の時、０．０９〜０．４Ｗ／ｃｍ2であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のポリウレタン発泡体によれば、優れた蓄熱蓄冷機能を有するために、敷き用・掛け用・枕等の寝具類として好適に使用することができる。
特に、体圧分散性が良好であって敷用及び枕用の寝具、または、椅子、クッション等のインテリアとして広く使用されている反発弾性の低いポリウレタン発泡体であっても、通気性が低いことによる夏場の蒸れ感や、冬場、室温が下がった時の寝返りでの冷感などが、本発明のポリウレタン発泡体が有する優れた蓄熱蓄冷機能によって、これらの温度による不快感を激減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】冬環境下の冷却による温度低下遅延性試験方法を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施例５と比較例５の冬環境下の冷却による温度低下遅延性を図１に示す方法で測定した結果を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例５と比較例５の寝具表面の温度をサーモグラフィーにて測定した結果を示す図である。
【図４】本発明の実施例５と比較例５の夏環境下の加熱による温度上昇遅延性を図１に示す方法で測定した結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例５と比較例５の蒸れ感の測定時の経過時間と温度の結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のポリウレタン発泡体が具備する相転移材を含有する浸透層は、相転移材を含む塗料として市販されているものをそのまま使用することもできるし、必要に応じて核材（過冷却防止剤）を混合したものであってもよい。
本発明では、炭素数１７〜１９のパラフィン系炭化水素を単独もしくは複数を混合したものからなる粒径１〜１００μｍのマイクロカプセルと、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ＳＢＲゴム共重合体の１種以上からなるバインダーを主要成分とし、水溶性溶剤に懸濁させたものが好適に使用できる。
水溶性溶剤は、水、炭素数１〜５程度の低級アルコール類、炭素数２〜１０程度のグリコール類、グリセリン、アセチレン類（モノアセチレン、ジアセチレン、トリアセチレン）の１種以上からなる。
本発明では、これらの水溶性溶剤に上記マイクロカプセルとバインダーを懸濁させ、これに必要に応じて界面活性剤、酸化防止剤、防腐剤、着色剤等を配合した塗料が好ましく用いられる。
【００１５】
上記塗料は、ポリウレタン発泡基体に、スクリーンコーター、スプレーコーター、ナイフコーター、ロールコーター等一般的なコーターで塗布すればよい。
基体の厚さは特に限定せず、これらのコーターで塗布できる厚さであれば、上限は１０ｃｍでも２０ｃｍでもよい。厚さの下限は、上記コーターで塗布中に基体の裏面から塗料が抜け落ちない５ｍｍ程度が好適である。
【００１６】
塗布量も、特に限定せず、上記コーターで塗布することができる量、具体的には２０〜２５０ｇ／ｍ2ｄｒｙが適している。２０ｇ／ｍ2ｄｒｙ以下では十分な蓄熱蓄冷機能が得られず、２５０ｇ／ｍ2ｄｒｙ以上では塗布膜が厚すぎて基材として硬くなってしまう。
但し、厚みの厚い基体の一方の面から他方の面に渡って全体に浸透層を具備させる場合には、例えば、基体が直方体や立方体の場合は、一方の面と相対する他方の面との両面に塗布したり、あるいは２本のロールコーター間に基体を挟持させる際にロール間の隙間を狭めて基体の両面から圧力が掛かる状態にし、ここに上記塗料を流し込み、ロールの挟持を解くことによって塗料を基体の内部にまで浸透させる等の操作をすることにより、所望の浸透深さで浸透層を具備させることもできる。
【００１７】
浸透層の浸透深さは、特に限定しないが、例えば寝具類の場合、表面（塗布面）から０．４〜５ｍｍ程度あれば十分である。あまり深くまで浸透させても、寝具類に必要な蓄熱蓄冷機能が得られないばかりか、浸透層を構成するバインダーやマイクロカプセル等の影響により基材の硬度が大きくなり、寝具類として不適当となってしまう。
【００１８】
本発明におけるポリウレタン発泡基体は、一般的なポリウレタン発泡体を使用することができるが、例えば、上記のＪＩＳ規格において、硬さが３０〜１３０Ｎ、密度が３０〜６５ｋｇ／ｍ3、通気性が１５０ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃ以下、反発弾性が１〜２０％のものが好ましく使用できる。
【００１９】
なお、硬さについては、１３０Ｎを超える硬いものであってもよいが、例えば寝具類の中で敷マットや敷パッド、枕、あるいは座布団等の場合、人が寝たり座った状態で、沈み込みが少なく、人との接触面積が小さいため、接触部分に負荷がかかり体圧分散性が悪くなる。本発明では、人が寝たり座った状態で、沈み込みが大きいため人との接触面積が大きくなり、夏場の蒸れ感が強くなる低硬度のポリウレタン発泡体を使用しても相転移材の蓄熱蓄冷機能により、蒸れ感を軽減できる。
【００２０】
密度が大きすぎると、相転移材を含有する浸透層が基体の深部にまで到達することが困難になり、逆に密度が小さすぎると相転移材がウレタン骨格上に保持されず、蓄熱蓄冷機能が低下してしまう。また、基体が空気を大量に含むこととなり、寝具類として使用すれば夏場に熱が籠ってしまうのみならず、基体の機械的強度が低下し寝具類としてはもとより他の用途においても耐性上の問題が生じる。
【００２１】
通気性も、反発弾性の低いポリウレタン発泡基体であれば、５〜６０ｍｌ／ｃｍ2／ｓｅｃ程度となる場合もあり、人が寝た状態で人との接触部で熱がこもり易いが、上記の敷マットや敷パッドあるいは枕の場合、相転移材の蓄熱蓄冷機能によって緩和され熱がこもりにくくなる。
【００２２】
反発弾性は、寝具類として、体圧分散性には優れているが、蒸れ感のある一般的な低反発弾性ポリウレタン発泡体の１５％以下に限らず、これよりやや大きい反発弾性の２０％までのもの、すなわち１〜２０％のものも、相転移材の蓄熱蓄冷機能が現れ、本発明では適している。
【００２３】
また、上記のポリウレタン発泡体は、上記の物性と共に、セル数がＪＩＳ  Ｋ６４００の付属書で５〜６０ケ／２５ｍｍのものが適している。
【００２４】
セル数が多すぎると、相転移材を含む例えば塗料が浸透せず基体の深部にまで到達することが困難になり、相転移材を含む膜が基体の表層部分にのみ形成されることとなり、セル数が少なすぎると、所望量以上の塗料が浸透してしまうか、浸透層を形成しても空気層が大きくなり、相転移材を含む膜が基体のリブ骨格周辺にしか形成されず、人体と相転移材との接触部分が著しく減少してしまうため、相転移材の蓄熱蓄冷機能が不十分となる。
【００２５】
また、上記のような構成を有する本発明の蓄熱蓄冷機能を有するポリウレタン発泡体は、Ｑｍａｘが大きすぎれば、冷たく感じるため、冬場など寒い時期は、不快感が生じ実用上問題があり、小さすぎれば、冷たく感じないため、また、夏場など暑い時期は、不快感を生じてしまうことから、Ｑｍａｘは、カトーテック社製のＫＥＳ-Ｆ７サーモラボＩＩにおいて、ΔＴが１０℃の時、０．０９〜０．４Ｗ／ｃｍ2、好ましくは、０．０９〜０．２Ｗ／ｃｍ2が適している。
【実施例】
【００２６】
〔実施例1〜５〕
表１の物性を有する２ｍ×１ｍ×２ｃｍのポリウレタン発泡基体５種に、相転移材（三木理研工業社製商品名“ＰＭＣＤ−３２”）１００重量部に対し、アクリル系塗布用バインダー（三木理研工業社製商品名“Ａ−１０３Ｎ”）を２９重量部で混合したものを塗布液とし、ロールコーターを用い、ポリウレタン発泡基体の全表面に、８５ｇ／ｍ2ｄｒｙ（相転移材の量：５６ｇ/ｍ2ｄｒｙ）で塗布し、乾燥させたものを試料とした。なお、表中Ｎ．Ｖは、Non Volatile Organic Conpoundの略である。
上記５種の試料につき、冬環境下の温度低下遅延性試験、夏環境下の温度上昇遅延性試験、蒸れ感、接触冷感Ｑｍａｘ（ΔＴ＝１０℃）を次のようにして測定した。
【００２７】
冬環境下の温度低下遅延性試験
図１に示すように、上記の基体または試料を厚さ８０ｍｍの一般ウレタンフォーム（アキレス社製商品名「[アキレスAchilles]六つ折りマットレス固めシングルサイズ厚さ４ｃｍ」を２枚重ねて使用）に接着させたものを、２５０ｍｍ角にカットし、基体または試料面に側地（目付量１５０ｇ／ｍ2のポリエステルメッシュ生地）を掛け、その上に温度センサー（Sensirion社製デジタル温・湿度センサーＳＨＴ７１）を取り付けたものを試験体とした。
この試験体を冬場の就寝を想定した測定環境下（室温１７±２℃、湿度５０±５％）に３０分以上放置した後、その環境下で３６℃に設定したホットプレート（アサヒ理科製作所社製ホットプレートＡＰＳ−５００）上に、下着と寝間着を想定した布（下着を綿生地とし、寝間着をスエット生地とした）を敷き、その上に試験体を載せ、更に重石（約１ｋｇ）を載せ、３０分間放置した。
その後、試験体をホットプレートから離れた場所であって、上記の測定環境下に放置し、時間経過による温度低下を測定し、温度低下遅延性を塗布の有無にて評価した。
この試験を３回繰り返し塗布有りの試料が塗布無しの基体に比べ、温度低下が遅延していた場合、冷却遅延性有りとして○、温度低下が同時もしくは早いものがあった場合を、冷却遅延性無しとして×で評価し、結果を表１に示した。
また、実施例５、比較例５の結果を図２のグラフに示した。
【００２８】
上記とは別に、実施例５、比較例５に記載の基体または試料を厚さ８０ｍｍの一般ウレタンフォームに接着させたものの基体または試料の面上に側地（目付け量１５０ｇ／ｍ2ポリエステルメッシュ生地）を掛けたものを試験体とした。
それぞれの試験体を敷寝具とし、冬場の就寝環境下（室温１７±２℃、湿度５０±５％）で、毛布（ニトリ社製商品名“モウフソフトタッチ”）と掛け布団（ニトリ社製商品名“掛布団こだわりキルト”）を掛け寝具として１１組用意し、被験者５名がそれぞれ上記寝具に入り、３０分仰臥姿勢で試験体に寝た後、布団から出で３分後の試験体の上面の温度をサーモグラフィー（日本アビオニクス社製サーモギアＧ１００）にて測定した結果を図３に示した。
図３から明らかなように、実施例５の方が、３分後の温度低下が少ないことが分かった。
【００２９】
夏環境下の温度上昇遅延性試験：
冬環境下の温度低下遅延性試験で使用した基体と試料と装置を用い、夏場の就寝を想定した測定環境下（室温２８±２℃、湿度５０±５％）に３０分以上放置した後、同様に３６℃に設定したホットプレートに載せ、重石を載せた時の温度の上昇の遅延性を塗布の有無にて確認した。
その後、試験体をホットプレートから離れた場所に放置し、時間経過による温度上昇を測定し、温度上昇遅延性を塗布の有無にて評価した。
この試験を３回繰り返し、塗布有りの試料が塗布無しの基体に比べ、温度上昇が遅延していた場合、加熱遅延性有りとして○、温度上昇が同時もしくは早いものがあった場合を、加熱遅延性無しとして×で評価し、結果を表１に示した。
また、実施例５、比較例５の結果を図４のグラフに示した。
【００３０】
蒸れ感：
上記の基体または試料で夏場の就寝環境を想定し、測定環境下（室温２８±２℃、湿度５０±５％）で、被験者５名にタオルケットを掛けて、３０分間仰臥姿勢にて寝てもらい、その時の背中の蒸れの状態（背中の試験体への接触部の一部または全体に発汗があり、この汗が３０分間引かない状態を蒸れあり、３０分後に汗が引いていた状態を蒸れなし）を比較評価した。
この比較評価は、被験者を５名として行った。
被験者のうち３名以上が蒸れがなかった場合を「蒸れ感」無しとして○、被験者のうち３名以上が蒸れがあった場合を「蒸れ感」有りとして×で評価した。
【００３１】
更に、被験者の背中（肩甲骨中央付近）の温度の推移を見るために、エスペックミック社製サーモレコーダＲＳ−１１付属の温・湿度センサＲＳＨ−１０１０を試験体に取り付け、３０分間の温度測定を記録間隔１秒毎で実施した結果を図５のグラフに示す。
図５から明らかなように、相転移材を塗布した実施例５の方が、塗布していない比較例５に比して温度上昇の遅延性があり、発汗抑制に寄与していることが分る。
【００３２】
接触冷感は次のようにして求めた平均値を表１にＱｍａｘ（ΔＴ＝１０℃）として示す。
なお、上記の相転移材含有塗料を塗布しない、上記５種の基体についても、比較例1〜５として上記と同様にしてＱｍａｘを測定し、表１にＱｍａｘ（ΔＴ＝１０℃）として示す。
【００３３】
上記の５種の試料と、上記５種の基体とから、２０ｃｍ×２０ｃｍ×２ｃｍの寸法にカットしたものを夫々５個用意し、計５０個の測定サンプルとした。
これら１０種５０個の測定サンプルを、調温のために、接触冷感Ｑｍａｘ（ΔＴ＝１０℃）の測定環境下（室温２０℃）に１昼夜放置した。
測定は、カトーテック社製ＨＦＴ−０７サーモラボにて実施し、これら１０種５０個の測定サンプルの１枚ずつを、測定機のセンサー内の熱板（予め３０℃に加熱）に接触させ、測定サンプルに奪われる熱量を計測した。
表１のＱｍａｘ（ΔＴ＝１０℃）は５個の平均値を示している。
【００３４】
表１には、上記５種の基体とは異なる物性のポリウレタン発泡体（以下、参考体）について、上記と同様の評価を行った結果を、参考例として示している。
また、表１中の塗布性とは、上記の塗布液をロールコーターで上記の基体に塗布し、乾燥した後に問題無いものを良好○とし、乾燥後に剥離したものを不良×としたものである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
〔実施例６〜１１〕
実施例５で用いた基体と同じ基体を使用し、表２に示す塗布液を実施例１〜５と同様にして塗布し、実施例１〜５と同様の評価を行った。
結果を表２に合わせて示す。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
表１、表２、図２〜図５から明らかなように、相転移材含有塗料を塗布した本発明のポリウレタン発泡体によれば、反発弾性の小さいポリウレタン発泡体であっても、冬場においてポリウレタン発泡体表面の温度低下遅延効果があり、また夏場においてポリウレタン発泡体表面の温度上昇遅延効果があり、温度上昇に伴う蒸れ感を軽減させられる。また、接触冷感Ｑｍａｘは相転移材を塗布しない発泡ポリウレタンよりも大きくなっており、センサー内の熱板の熱が瞬時にポリウレタン発泡体に移行することが判る。
本発明のポリウレタン発泡体に移行した熱は、ポリウレタン発泡体内に形成されているマイクロカプセルを含有している相転移材浸透層に潜熱として蓄積される。
この潜熱は、本発明のポリウレタン発泡体に対し、次に接触する接触体が冷たい場合、この冷接触体側に瞬時に移行し、冷接触体を温めることとなる。
【００３９】
このように、本発明のポリウレタン発泡体は、接触体との熱移動が瞬時にスムーズに行われるのみならず、外気の温度変化に対して、熱を潜熱として内部に保持しておくことが良好に行われるため、優れた蓄熱蓄冷機能を有したものとなることが判る。
【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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