(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構成で、チャンバー内の酸素濃度の上昇を確実に抑制する容器処理装置および容器処理方法を提供すること。【解決手段】搬入口２１を有したチャンバー２０と、容器処理機３０、３１と、置換ガス供給手段と、搬入口２１を通してチャンバー２０内に容器を搬入する搬入手段５０と、液体噴出ノズル６１から液体を噴出することで、搬入口２１を覆うように液体カーテンを形成するカーテン形成手段とを備え、液体噴出ノズル６１から搬入手段５０によって搬送される容器Ｃの上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、カーテン形成手段５０は、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体を噴出するように構成されている容器処理装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬入口を有したチャンバーと、前記チャンバー内で容器に処理を施す容器処理機と、前記チャンバー内に置換ガスを供給する置換ガス供給手段と、前記搬入口を通して前記チャンバー内に前記容器を搬入する搬入手段と、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記搬入口を覆うように液体カーテンを形成するカーテン形成手段とを備えた容器処理装置であって、
前記液体噴出ノズルから前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、
前記カーテン形成手段は、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体を噴出するように構成されていることを特徴とする容器処理装置。
【請求項２】
搬入口を有したチャンバーと、前記チャンバー内で容器に処理を施す容器処理機と、前記チャンバー内に置換ガスを供給する置換ガス供給手段と、前記搬入口を通して前記チャンバー内に前記容器を搬入する搬入手段と、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記搬入口を覆うように液体カーテンを形成するカーテン形成手段とを備えた容器処理装置であって、
前記カーテン形成手段は、前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端位置における液体の鉛直方向成分が１．５８ｍ／ｓ以下になるように、液体を噴出するように構成されていることを特徴とする容器処理装置。
【請求項３】
前記液体噴出ノズルから前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、
前記カーテン形成手段は、鉛直方向成分が（１．０８−２ｈｇ）１／２以上の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体を噴出するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容器処理装置。
【請求項４】
前記搬入口よりも上流側に設置され、前記液体カーテンの形成位置よりも上流側で、前記容器の凹部に溜めるための液体を前記容器に供給する液体供給手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の容器処理装置。
【請求項５】
前記液体供給手段は、前記容器を洗浄する洗浄手段を兼ねていることを特徴とする請求項４に記載の容器処理装置。
【請求項６】
前記液体カーテンの形成位置において、前記搬入手段の搬送ラインの左右両側に設置されるサイドカバーを備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の容器処理装置。
【請求項７】
置換ガスが供給されたチャンバー内に搬入手段によって容器を搬入し、前記チャンバー内で前記容器に処理を施す容器処理方法であって、
液体噴出ノズルから前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、
鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、前記液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記チャンバーの搬入口を覆うように液体カーテンを形成することを特徴とする容器処理方法。
【請求項８】
置換ガスが供給されたチャンバー内に搬入手段によって容器を搬入し、前記チャンバー内で前記容器に処理を施す容器処理方法であって、
前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端位置における液体の鉛直方向成分が１．５８ｍ／ｓ以下になるように、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記チャンバーの搬入口を覆うように液体カーテンを形成することを特徴とする容器処理方法。
【請求項９】
前記搬入口よりも上流側において前記容器に液体を供給し、前記容器の凹部に前記液体を溜めた状態で、前記容器を、前記液体カーテンを通過させることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の容器処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、置換ガスが供給されたチャンバー内に缶体等の容器を搬入し、チャンバー内で容器に処理を施す容器処理装置および容器処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、缶体等の容器に処理を施す容器処理装置として、搬入口および搬出口を有したチャンバーと、チャンバー内に配置された充填機および密閉機と、チャンバー内に炭酸ガス等の置換ガスを供給してチャンバー内の酸素濃度を低下させる置換ガス供給手段とを備え、酸素濃度を低下させたチャンバー内において容器に対する内容液の充填および密閉を行う充填密封装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、特許文献１には、搬入口や搬出口からチャンバー内に外気が侵入し、チャンバー内の酸素濃度が上がることを抑制する一つの手法として、搬入口および搬出口において水等の液体を噴出することで、搬入口および搬出口を覆う液体カーテンを形成することも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−４３３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示されるような液体カーテンでは、液体カーテンによる搬入口および搬出口の閉塞性を向上させ、チャンバー内の酸素濃度の上昇を抑制する効果を高めることを目的として、液体噴出ノズルからの液体の噴出流量を大きく設定すると、当初の予想に反して、チャンバー内の酸素濃度が上昇してしまうことが、本出願人の実験を通して分かった。
【０００６】
上記の現象の原因について、本出願人が研究・実験を重ねたところ、液体噴出ノズルからの液体の噴出流量を大きく設定すると、液体カーテンを通過させる時に容器に溜まる液体に泡が発生し、泡が発生した状態の液体がチャンバー内に持ち込まれることで、チャンバー内の酸素濃度が上がってしまうことが分かった。
【０００７】
なお、チャンバー内に容器を搬入する時には、一般に、図６（ａ）に示すように、容器Ｃを正立させた状態（容器Ｃの開口部が上を向いた状態）や、図６（ｂ）に示すように、容器Ｃを倒立させた状態（容器Ｃの開口部が下を向いた状態）で、容器を搬入させるが、いずれの場合でも、容器Ｃには液体が溜まる部分である凹部Ｃ１が存在する。
【０００８】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、チャンバー内の酸素濃度の上昇を確実に抑制する容器処理装置および容器処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の容器処理装置の一態様は、搬入口を有したチャンバーと、前記チャンバー内で容器に処理を施す容器処理機と、前記チャンバー内に置換ガスを供給する置換ガス供給手段と、前記搬入口を通して前記チャンバー内に前記容器を搬入する搬入手段と、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記搬入口を覆うように液体カーテンを形成するカーテン形成手段とを備えた容器処理装置であって、前記液体噴出ノズルから前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、前記カーテン形成手段は、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体を噴出するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の容器処理装置の他の態様は、搬入口を有したチャンバーと、前記チャンバー内で容器に処理を施す容器処理機と、前記チャンバー内に置換ガスを供給する置換ガス供給手段と、前記搬入口を通して前記チャンバー内に前記容器を搬入する搬入手段と、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記搬入口を覆うように液体カーテンを形成するカーテン形成手段とを備えた容器処理装置であって、前記カーテン形成手段は、前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端位置における液体の鉛直方向成分が１．５８ｍ／ｓ以下になるように、液体を噴出するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
本発明の容器処理方法の一態様は、置換ガスが供給されたチャンバー内に搬入手段によって容器を搬入し、前記チャンバー内で前記容器に処理を施す容器処理方法であって、液体噴出ノズルから前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、前記液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記チャンバーの搬入口を覆うように液体カーテンを形成することにより、前記課題を解決するものである。
本発明の容器処理装置の他の態様は、置換ガスが供給されたチャンバー内に搬入手段によって容器を搬入し、前記チャンバー内で前記容器に処理を施す容器処理方法であって、前記搬入手段によって搬送される前記容器の上端位置における液体の鉛直方向成分が１．５８ｍ／ｓ以下になるように、液体噴出ノズルから液体を噴出することで、前記チャンバーの搬入口を覆うように液体カーテンを形成することにより、前記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本請求項１、２、７、８に係る発明によれば、チャンバーの搬入口を覆うように液体カーテンを形成することにより、液体カーテンによって搬入口を閉塞し、チャンバー内の酸素濃度が上昇することを抑制できるばかりでなく、以下の効果を奏することができる。
すなわち、液体噴出ノズルから搬入手段によって搬送される容器の上端までの鉛直方向距離をｈ、重力加速度をｇとした場合、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体噴出ノズルから液体を噴出する、または、搬入手段によって搬送される容器の上端位置における液体の鉛直方向成分が１．５８ｍ／ｓ以下になるように、液体噴出ノズルから液体を噴出することにより、容器を、液体カーテンを通過させる時に、搬入手段によって搬送される容器に溜まった液体に泡が発生することを抑制し、液体に発生した泡がチャンバー内に持ち込まれることを回避できるため、チャンバー内の酸素濃度の上昇を確実に抑制することができる。
【００１１】
本請求項３に係る発明によれば、鉛直方向成分が（１．０８−２ｈｇ）１／２以上の噴出速度（ｍ／ｓ）で、液体噴出ノズルから液体を噴出することにより、液体カーテンに乱れを生じさせることなく、層状の液体カーテンを、搬入手段によって搬送される容器まで届かせることが可能であるため、容器に溜まった液体に泡が発生することを抑制できる。
本請求項４、９に係る発明によれば、搬入口よりも上流側において容器に液体を供給し、容器の凹部に液体を溜めた状態で、容器を、液体カーテンを通過させることにより、容器の凹部内の外気を液体によって追い出し、チャンバー内に外気が持ち込まれることを回避できるばかりでなく、容器の凹部内を液体によって予め満たしておくことで、容器を、液体カーテンを通過させる時に、容器の凹部内の液体に泡が発生することを抑制できる。
本請求項５に係る発明によれば、容器の凹部に溜めるための液体を容器に供給する液体供給手段が、容器を洗浄する洗浄手段を兼ねていることにより、洗浄手段に液体供給手段としての機能を担わせることで、装置構成を簡素化することができる。
本請求項６に係る発明によれば、液体カーテンの形成位置において、搬入手段の搬送ラインの左右両側に設置されるサイドカバーを備えていることにより、チャンバー内に外気が侵入することを抑制するためにチャンバー内を陽圧に維持した場合であっても、液体カーテンの下方かつ側方に形成される隙間を通じて、チャンバー内の置換ガスがチャンバー外に漏出すること、及びチャンバー内に外気が侵入することを阻止できる。すなわち、チャンバー内を陽圧に維持した場合、チャンバー内外の圧力差によって、液体カーテンが外側に向けて押され、液体カーテンの下方かつ側方には、チャンバーの搬入口に通じる隙間が形成されるが、サイドカバーを設置することによって、当該隙間を塞ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る容器処理装置を上方から見て示す説明図。
【図２】容器処理装置を側方から見て示す説明図。
【図３】チャンバーの搬入口付近を正面から見て示す説明図。
【図４】チャンバーの搬入口付近を側方から見て示す説明図。
【図５】液体の噴出速度と容器内の液体の状態との関係を確認する実験の実験結果。
【図６】チャンバーへの搬入時における容器の状態を示す参考図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一実施形態に係る容器処理装置１０について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
まず、容器処理装置１０は、図１や図２に示すように、搬入口２１および搬出口２２を有したチャンバー２０と、チャンバー２０内に配置された充填機（容器処理機）３０および密閉機（容器処理機）３１と、窒素ガスや炭酸ガス等の置換ガスをチャンバー２０内に供給する置換ガス供給機（置換ガス供給手段）４０と、搬入口２１を通してチャンバー２０内に容器Ｃを搬入する搬入コンベア（搬入手段）５０と、搬出口２２を通してチャンバー２０内から容器Ｃを搬出する搬出コンベア（搬出手段）５１と、搬入口２１付近および搬出口２２付近にそれぞれ設置されるカーテン形成機（カーテン形成手段）６０と、搬入口２１よりも上流側に設置され、液体カーテンＬの形成位置よりも上流側で容器Ｃに液体を供給して洗浄する洗浄機（液体供給手段）７０と、搬入口２１付近および搬出口２２付近にそれぞれ設置されるサイドカバー８０とを備えている。
【００１５】
以下に、容器処理装置１０の各構成要素について、図１〜図４に基づいて説明する。
【００１６】
充填機３０は、図１に示すように、搬入コンベア５０の下流側に設置され、容器Ｃ内に内容物を充填するものであり、また、密閉機３１は、充填機３０の下流側に設置され、充填機３０から転送された容器Ｃを蓋で密閉するものである。
【００１７】
置換ガス供給機４０は、図２に示すように、チャンバー２０内に設置されるガス噴出ノズル４１と、ガス噴出ノズル４１に置換ガスを供給するガス供給部（図示しない）とを有し、ガス噴出ノズル４１から置換ガスを噴出してチャンバー２０内の酸素濃度を低下させるものである。置換ガス供給機４０から噴出された置換ガスによって、チャンバー２０内は、外部と比較して陽圧に維持される。
【００１８】
搬入コンベア５０および搬出コンベア５１は、本実施形態では、ベルトコンベアとして構成されているが、搬入手段５０および搬出手段５１の具体的態様は、チャンバー２０に対して容器Ｃを搬入搬出させるものであれば、如何なるものでもよい。
【００１９】
カーテン形成機６０は、図２や図４に示すように、液体噴出ノズル６１と、液体噴出ノズル６１に水等の液体を供給する液体供給部（図示しない）とを有し、液体噴出ノズル６１から液体を層状に噴出することで、搬入口２１および搬出口２２を覆うように液体カーテンＬを形成するものである。
【００２０】
サイドカバー８０は、図１〜図３に示すように、搬入口２１側の液体カーテンＬの形成位置および搬出口２２側の液体カーテンＬの形成位置において、搬入コンベア５０の搬送ラインの左右両側にそれぞれ設置されるものである。
上述したように、チャンバー２０内は陽圧に維持されていることから、チャンバー２０内外の圧力差によって、図２に示すように、液体カーテンＬは、チャンバー２０の外側に向けて押され、液体カーテンＬの下方かつ側方に隙間が形成されるが、これらサイドカバー８０を設置することにより、隙間を塞ぐことができる。
【００２１】
次に、本実施形態における容器処理方法について、図面に基いて以下に説明する。
【００２２】
まず、チャンバー２０の上流側において、蓋がされていない容器Ｃを正立させた状態（容器Ｃの開口部が上を向いた状態）で、容器Ｃを洗浄機７０によって洗浄する。この際、容器Ｃ内には洗浄用の液体が注入され、容器Ｃ内は液体で満たされる。
【００２３】
次に、図１〜図４に示すように、容器Ｃの内部を液体で満たした状態で、容器Ｃを、搬入口２１側の液体カーテンＬを通過させて、搬入口２１からチャンバー２０内に搬入する。
【００２４】
次に、図１に示すように、充填機３０に向けて容器Ｃを搬送しつつ、容器Ｃの上下を反転させて容器Ｃ内の液体を排出し、再び容器Ｃの上下を反転させて容器Ｃを正立状態に戻した後、充填機３０によって容器Ｃ内に内容物を充填する。
【００２５】
次に、図１に示すように、容器Ｃを密閉機３１に搬送して、容器Ｃを蓋で密閉する。
【００２６】
最後に、図１〜図４に示すように、容器Ｃを、下流側に向けて搬送して搬出口２２から搬出するとともに、搬出口２２側の液体カーテンＬを通過させる。
【００２７】
なお、上記は容器処理方法の一例であり、容器処理方法の具体的態様は上記に限定されない。例えば、容器Ｃを倒立させた状態（容器Ｃの開口部が下を向いた状態）、容器Ｃを傾けた状態（容器Ｃの開口部が斜め上又は斜め下を向いた状態）、及び容器Ｃを横に寝かせた状態（容器Ｃの開口部が横を向いた状態）で、容器Ｃを、搬入口２１側の液体カーテンＬおよび搬入口２１を通過させてもよい。これらの場合、容器Ｃの内部に水が満注状態にならないときは、容器Ｃ内の空気を窒素ガスや炭酸ガス等の置換ガスに置換させておくことが望ましい。
【００２８】
次に、液体噴出ノズル６１からの液体の噴出速度Ｖ０と容器Ｃ内の液体の状態との関係を確認するために行った実験例について、主に図５に基いて以下に説明する。
【００２９】
まず、本実験例では、搬入口２１側の液体噴出ノズル６１からの液体の噴出速度Ｖ０（液体の噴出流量、液面における液体の速度Ｖ１）を様々に変えて、搬入口２１側の液体カーテンＬを通過した直後の容器Ｃ内の液体の状態を確認するとともに、チャンバー２０内の酸素濃度を測定した。具体的な実験条件は、以下の通りである。
【００３０】
［実験条件］
液体噴出ノズル６１からの液体の噴出方向：鉛直方向下向き
液体噴出ノズル６１からの液体の噴出流量：６〜２０Ｌ／ｍｉｎ
液体噴出ノズル６１からの液体の噴出速度Ｖ０：０．６３〜２．０８ｍ／ｓ
容器Ｃ内の液面における液体の速度Ｖ１：１．０４〜２．２４ｍ／ｓ
液体噴出ノズル６１のノズル開口部のサイズ：奥行き寸法１ｍｍ×幅寸法１６０ｍｍ
液体噴出ノズル６１から容器Ｃまでの鉛直方向距離ｈ：３５ｍｍ
液体の種類：水（水道水）
搬入コンベア５０による容器Ｃの搬送速度：２８ｍ／ｓ、４２ｍ／ｓ、５６ｍ／ｓ
【００３１】
なお、鉛直方向距離ｈは、液体噴出ノズル６１のノズル開口部から搬入コンベア５０によって搬送される容器Ｃの上端（すなわち、容器Ｃ内の液体の液面）までの距離のことである。
また、上記の奥行き寸法は、搬送方向における奥行き寸法であり、上記の幅寸法は、搬送方向に直交する方向（かつ水平方向）における幅寸法である。
また、搬出口２２についても、液体カーテンＬによって閉塞されている。
【００３２】
本実験例から、図５に示すように、また、噴出速度Ｖ０が１．３５ｍ／ｓ以下（噴出流量が１３Ｌ／ｍｉｎ以下、速度Ｖ１が１．５８ｍ／ｓ以下）の場合に、容器Ｃ内の液面に泡が発生しないことが確認された。このことから、鉛直方向成分が（２．５２−２ｈｇ）１／２以下の噴出速度Ｖ０（ｍ／ｓ）で、液体噴出ノズル６１から液体を噴出した場合に、容器Ｃ内の液面に泡が発生することを抑制できることが分かる。なお、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）である。
【００３３】
また、泡の発生が確認されなかった噴出速度Ｖ０：１．３５ｍ／ｓの場合と、泡の発生が確認された噴出速度Ｖ０：１．４６ｍ／ｓの場合との間で、チャンバー２０内の酸素濃度に大きな変化（チャンバー２０内の酸素濃度が１．１２％から１．１６％へと増加した。）が確認された。このことから、容器Ｃ内の液面における泡の発生の有無が、チャンバー２０内の酸素濃度に影響を与えることが分かる。
【００３４】
また、噴出速度Ｖ０：１．３５ｍ／ｓの場合に、搬入コンベア５０による搬送速度を２８ｍ／ｓ、４２ｍ／ｓ、５６ｍ／ｓに変化させて、泡の発生の有無を確認したところ、全ての搬送速度において、泡が発生しないことが確認された。このことから、搬入コンベア５０による搬送速度の設定が、泡の発生の有無に影響を及ぼさないことが分かる。
【００３５】
また、噴出速度Ｖ０が０．６３ｍ／ｓ以上（噴出流量が６Ｌ／ｍｉｎ以上、速度Ｖ１が１．０４ｍ／ｓ以上）の場合に、液体カーテンＬに乱れを生じさせることなく、層状の液体カーテンＬを容器Ｃまで届かせることができ、容器Ｃ内の液面に泡が発生しないことが確認された。
【００３６】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。
【００３７】
例えば、上述した実施形態では、容器が、密封方法として蓋が巻締められる缶体であるものとして説明したが、容器の具体的態様は、これに限定されず、例えば、キャッピングして密封されるペットボトル、ボトル缶、及び瓶、打栓（王冠やコルク）によって密封される瓶、フィルム蓋がヒートシールされて密封されるカップ、口部を溶封するアンプルであってもよい。
また、上述した実施形態では、カーテン形成機が、搬入口および搬出口にそれぞれ設置されているものとして説明したが、カーテン形成機を搬入口のみに設置してもよい。
また、カーテン形成機を搬入口および搬出口にそれぞれ設置する場合であっても、各カーテン形成機の態様を同じにする必要はなく、例えば、各カーテン形成機ごとに、液体の噴出速度や噴出の向きや噴出する液体の種類等を異ならせてもよい。
また、上述した実施形態では、液体噴出ノズルからの液体の噴出方向が鉛直方向下向きであるものとして説明したが、液体噴出ノズルの設置の向きは、如何なるものでもよく、例えば、液体噴出ノズルからの液体の噴出方向が鉛直方向に対して斜めになるように、液体噴出ノズルを設置してもよい。
また、上述した実施形態では、チャンバー内に設置される容器処理機が、充填機および密閉機であるものとして説明したが、容器処理機の具体的態様については、容器に対して何らかの処理を施すものであれば、如何なるものでもよい。
また、上述した実施形態では、液体供給手段が、洗浄機であるものとして説明したが、液体供給手段の具体的態様については、液体カーテンの形成位置よりも上流側で容器に液体を供給するものであれば、如何なるものでもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ・・・  容器処理装置
２０  ・・・  チャンバー
２１  ・・・  搬入口
２２  ・・・  搬出口
３０  ・・・  充填機（容器処理機）
３１  ・・・  密閉機（容器処理機）
４０  ・・・  置換ガス供給機（置換ガス供給手段）
４１  ・・・  ガス噴出ノズル
５０  ・・・  搬入コンベア（搬入手段）
５１  ・・・  搬出コンベア（搬出手段）
６０  ・・・  カーテン形成機（カーテン形成手段）
６１  ・・・  液体噴出ノズル
７０  ・・・  洗浄機（液体供給手段、洗浄手段）
８０  ・・・  サイドカバー
Ｃ    ・・・  容器
Ｌ    ・・・  液体カーテン
【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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【図６】
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