(57)【要約】      （修正有）【課題】小型軽量に構成可能で、しかも噴霧姿勢に対する自由度を拡大できるとともに、振動板の微細孔からの液漏れを防止しつつ大きな面を効率よく噴霧可能な超音波噴霧装置の提供。【解決手段】内部に液体供給路１３を形成した細長いノーズ部１４を有する本体ケース２と、本体部１１に着脱自在に取り付けた液体タンク３と、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけてノーズ部１４内に設けた複数の噴霧ユニット４とを備え、複数の噴霧ユニット４は、連通孔を介して液体供給路１３に連通された貯留室と、連通孔を開閉して、貯留室における液体Ｗの充填量を調整可能な調整弁２４と、貯留室内の液体Ｗを外部へ噴霧する噴霧部３０とをそれぞれ備えた、超音波噴霧装置１。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動により液体を噴霧可能な超音波噴霧装置であって、
本体部と、前記本体部に設けたハンドル部と、前記本体部から延びる、内部に液体供給路を設けた細長いノーズ部とを有する本体ケースと、
前記本体部に一体的或いは着脱自在に設けた、前記液体供給路に連通する液体タンクと、
前記ノーズ部の長さ方向に間隔をあけて前記ノーズ部内に設けた複数の貯留室と、
前記複数の貯留室に対応させて設けた、前記液体供給路と前記貯留室とを連通する連通孔を開閉して、前記貯留室における液体の充填量を調整可能な複数の調整機構と、
複数の微細孔を設けた振動板と、前記振動板を超音波振動させる圧電素子とを有し、前記貯留室内の液体を、前記微細孔を通じて外部へ噴霧する、前記複数の貯留室に対応させて設けた複数の噴霧部と、
を備えたことを特徴とする超音波噴霧装置。
【請求項２】
前記貯留室における前記ノーズ部の基端側に前記噴霧部を設け、前記貯留室における前記ノーズ部の先端側に前記連通孔を設けた請求項１記載の超音波噴霧装置。
【請求項３】
前記調整機構として、前記連通孔を浮力により開閉可能なフロートを前記貯留室内に設けた請求項１又は２記載の超音波噴霧装置。
【請求項４】
前記フロートを球状に構成し、前記連通孔の口縁と前記貯留室の底面間に、前記フロートを遊動自在に保持した請求項３記載の超音波噴霧装置。
【請求項５】
前記振動板がポリイミドからなり、前記微細孔の直径が８μｍ〜１２μｍに設定されている請求項１〜４のいずれか１項記載の超音波噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動により液体を噴霧可能な超音波噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波噴霧装置として、多数の微細孔を有する振動板と、該振動板を振動させる圧電素子とを有する噴霧部と、噴霧する液体を貯留する液体タンクとを備え、液体タンクの液供給口に噴霧部を取り付けて、圧電素子により振動板を超音波振動させることで、液体タンク内の液体を振動板の微細孔を通じて噴霧するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
特許文献１記載の超音波噴霧装置では、化粧液、美容液、薬液、又は水等の液体を霧状にして、肌面等に吹き付けて化粧や肌のトリートメント等を行うように構成されている。また、特許文献２記載の超音波噴霧装置では、化粧用、衛生用として用いられる薬剤液等の原料液を噴霧するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０８３６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２９７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、２記載の超音波噴霧装置は、電動ポンプなどを用いることなく、液体を噴霧できるので、装置を小型軽量に構成できるという利点を有している。
【０００６】
しかし、超音波噴霧装置を傾けるなどして、液体タンク内の液体が噴霧部から離れると、液体を噴霧できないことから、噴霧姿勢に対する自由度が大幅に限定されるという問題があった。
【０００７】
このため、例えば下側へ向けて液体を噴霧可能に構成した超音波噴霧装置も、水平面と鉛直面の双方に対して液体を噴霧可能に構成した超音波噴霧装置も、まだ提案されていないのが実状である。
【０００８】
また、特許文献１、２記載の超音波噴霧装置では、振動板を超音波振動させていない状態では、液体タンクに貯留した液体の液圧により、振動板の微細孔から液体が漏れるという問題もある。また、振動板を超音波振動させている状態でも、液体タンクよりも下方向へ向けて噴霧すると、微細孔から噴霧される液体の一部が、噴霧されることなく集まって滴下するという問題があった。
【０００９】
このため、大型な液体タンクを用いると、振動板に作用する液圧がどうしても大きくなり、液漏れが多くなることから、カーテン、絨毯、布団、毛布、衣類などのように、噴霧する対象物が大きい場合であっても効率良く噴霧するように構成した超音波噴霧装置も、まだ提案されていないのが実状である。
【００１０】
本発明の目的は、小型軽量に構成可能で、しかも噴霧姿勢に対する自由度を拡大できるとともに、液体タンクよりも下方向へ向けて噴霧した場合であっても、振動板の微細孔からの液漏れを防止でき、加えて大きな面を効率よく噴霧可能な超音波噴霧装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の発明を包含する。
（１）  超音波振動により液体を噴霧可能な超音波噴霧装置であって、本体部と、前記本体部に設けたハンドル部と、前記本体部から延びる、内部に液体供給路を設けた細長いノーズ部とを有する本体ケースと、前記本体部に一体的或いは着脱自在に設けた、前記液体供給路に連通する液体タンクと、前記ノーズ部の長さ方向に間隔をあけて前記ノーズ部内に設けた複数の貯留室と、前記複数の貯留室に対応させて設けた、前記液体供給路と前記貯留室とを連通する連通孔を開閉して、前記貯留室における液体の充填量を調整可能な複数の調整機構と、複数の微細孔を設けた振動板と、前記振動板を超音波振動させる圧電素子とを有し、前記貯留室内の液体を、前記微細孔を通じて外部へ噴霧する、前記複数の貯留室に対応させて設けた複数の噴霧部と、を備えたことを特徴とする超音波噴霧装置。
【００１２】
この超音波噴霧装置を使用する際には、先ず液体タンク内の液体が液体供給路側へ流れ込むように、ハンドル部を保持して装置の姿勢を調整し、液体タンク内の液体を液体供給路へ流入させ、液体供給路から複数の貯留室内へ連通孔及び調整機構を通じて、調整機構により決定される規定量の液体を充填することになる。次に、圧電素子により振動板を超音波振動させて、貯留室内の液体を振動板の複数の微細孔から霧状にして噴霧するとともに、ハンドル部を保持して超音波噴霧装置を操作し、ノーズ部に設けた複数の噴霧部から液体を霧状に噴霧しながら、該複数の噴霧部を所望の方向へ向けて、カーテンや絨毯や布団や衣類など所望の噴霧対象物に対して液体を噴霧することになる。また、貯留室内の液体が空になって、液体が噴霧されなくなったときには、液体タンク内の液体が液体供給路側へ流れ込むように、ハンドル部を保持して装置の姿勢を調整することで、前述と同様にして、液体タンク内の液体を貯留室に充填することになる。
【００１３】
このように、この超音波噴霧装置では、電動ポンプを使用せず噴霧する液体を供給したり、超音波振動を利用して液体を噴霧したりするため、装置を小型軽量に構成できるとともに、装置の静粛性を向上できる。また、ノーズ部の長さ方向に間隔をあけて設けた複数の噴霧部から液体を霧状にして噴霧するので、広い面積を効率良く噴霧できる。更に、貯留室と液体供給路との連通孔を開閉可能な調整機構を設けて、大容量の液体タンクから小容量の貯留室へ液体を小分けにして供給するので、噴霧部に作用する液圧を小さくして、噴霧を停止させたときだけでなく、噴霧時、特に液体タンクよりも下方向へ向けて噴霧するときにおける、振動板の微細孔からの液漏れを防止できる。また、噴霧部からの液体の噴霧は、鉛直方向の上方側以外であれば、上側方向、下側方向、水平方向などの任意の方向に噴霧できるので、装置の噴霧姿勢に対する自由度を大幅に拡大できる。
【００１４】
（２）  前記貯留室における前記ノーズ部の基端側に前記噴霧部を設け、前記貯留室における前記ノーズ部の先端側に前記連通孔を設けた前記（１）に記載の超音波噴霧装置。このように構成すると、ノーズ部の先端側を上側に向けた状態で使用した場合であっても、貯留室内に貯留されている液体を使い切るまでは、貯留室内の液体を噴霧することができる。
【００１５】
（３）  前記調整機構として、前記連通孔を浮力により開閉可能なフロートを前記貯留室内に設けた前記（１）又は（２）に記載の超音波噴霧装置。調整機構は、電磁弁等で構成することも可能であるが、本発明のようにフロートで構成すると、調整機構の製作コストを安くできる。
【００１６】
（４）  前記フロートを球状に構成し、前記連通孔の口縁と前記貯留室の底面間に、前記フロートを遊動自在に保持した前記（３）に記載の超音波噴霧装置。このように構成することで、フロートの作動の安定性を向上できる。
【００１７】
（５）  前記振動板がポリイミドからなり、前記微細孔の直径が８μｍ〜１２μｍに設定されている前記（１）〜（４）のいずれかに記載の超音波噴霧装置。このように構成することで、液体の噴霧量を十分に確保しつつ、微細孔からの液漏れを効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る超音波噴霧装置によれば、超音波振動を利用して液体を噴霧し、電動ポンプを使用しないので、装置を小型軽量に構成できるとともに、装置の静粛性を向上できる。また、ノーズ部の長さ方向に間隔をあけて設けた複数の噴霧部から液体を霧状にして噴霧するので、広い面積を効率良く噴霧できる。更に、貯留室と液体供給路との連通孔を開閉可能な調整機構を設けて、大容量の液体タンクから小容量の貯留室へ液体を小分けにして供給するので、噴霧部に作用する液圧を小さくして、噴霧を停止させたときだけでなく、噴霧時、特に液体タンクよりも下方向へ向けて噴霧するときにおける、振動板の微細孔からの液漏れを防止できる。また、噴霧部からの液体の噴霧は、鉛直方向の上方側以外であれば、上側方向、下側方向、水平方向などの任意の方向に噴霧できるので、装置の噴霧姿勢に対する自由度を大幅に拡大できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、超音波噴霧装置の斜視図である。
【図２】図２は、超音波噴霧装置の底面図である。
【図３】図３は、超音波噴霧装置の縦断面図である。
【図４】図４は、ノーズ部の先端側部分の縦断面図である。
【図５】図５は、上部ケースを除去した状態でのノーズ部の平面図である。
【図６】図６は、図４のVI-VI線断面図である。
【図７】図７は、噴霧部の分解斜視図である。
【図８】図８は、液体を貯留室へ充填するときの説明図である。
【図９】図９は、ノーズ部を水平にして液体を噴霧するときの説明図である。
【図１０】図１０は、ノーズ部を上側へ向けて液体を噴霧するときの説明図である。
【図１１】図１１は、ノーズ部を下側へ向けて液体を噴霧するときの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１〜図６に示すように、超音波噴霧装置１は、本体部１１と、本体部１１に設けたハンドル部１２と、本体部１１から延びる、内部に液体供給路１３を形成した細長いノーズ部１４とを有する本体ケース２と、本体部１１に着脱自在に取り付けた液体タンク３と、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけてノーズ部１４内に設けた複数の噴霧ユニット４とを備え、複数の噴霧ユニット４は、連通孔２３を介して液体供給路１３に連通された貯留室２１と、連通孔２３を開閉して、貯留室２１における液体Ｗの充填量を調整可能な調整機構２４と、貯留室２１内の液体Ｗを外部へ噴霧する噴霧部３０とをそれぞれ備えている。
【００２１】
液体タンク３は、本体部１１に対して着脱可能に設けることが好ましいが、着脱不能に本体部１１に一体的に設けることもできる。着脱可能に構成する場合には、液体タンク３は、内容物の使用後は使い捨てとすることもできるし、詰め換え用の液体を液体タンク３に移し替えることで、繰り返して使用できるように構成することもできる。また、本実施の形態では、４つの噴霧ユニット４を設けたが、それ以外の複数個の噴霧ユニット４をノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて設けることもできる。更に、噴霧ユニット４では、１つの貯留室２１に対して１つの噴霧部３０を設けたが、１つの貯留室２１に複数の噴霧部３０を設けたものでもよい。
【００２２】
液体タンク３には、水、芳香剤を添加した溶液、抗アレルギー性や除菌・殺菌効果や脱臭効果などの効能を有する薬液、美容液など、任意の成分の液体Ｗを充填することができる。液体Ｗの表面張力は、特に限定しないが、後述するように噴霧部３０からの液漏れを防止する観点から、２６ｍＮｍ〜４０ｍＮｍの表面張力の液体Ｗを採用することが好ましい。
【００２３】
ノーズ部１４は、その長さ方向と直交方向の断面が半円状の細長い上部カバー１５と、上部カバー１５の下面側を閉塞する細長い仕切部材１６と、上部カバー１５と仕切部材１６の外周部間に介装したパッキン１７と、上部カバー１５及び仕切部材１６の下面側を覆うように上部カバー１５に固定した細長い平板状の下面板１８とを備えている。
【００２４】
仕切部材１６と上部カバー１５間にはノーズ部１４の長さ方向に沿ってノーズ部１４の略全長にわたって液体供給路１３が形成されている。仕切部材１６には、ノーズ部１４の長さ方向に沿って細長い、上面側を開放した４つの凹部１９が、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて形成され、仕切部材１６には凹部１９の上面を閉塞する４つの蓋部材２０が固定され、蓋部材２０と凹部１９とでノーズ部１４の長さ方向に細長い４つの貯留室２１が形成されている。
【００２５】
本体部１１内には液体タンク３の先端部と液体供給路１３の基端部とを接続する接続管２２が設けられ、図３に示すように、ハンドル部１２を上側に配置するとともにノーズ部１４を略水平に配置した状態で、液体タンク３及び接続管２２が水平方向に対して先端側下がりに傾斜するように配置されて、液体タンク３内の液体Ｗが、接続管２２を通じて液体供給路１３に充填されるように構成されている。
【００２６】
蓋部材２０におけるノーズ部１４の先端側には液体供給路１３と貯留室２１とを連通する連通孔２３が形成され、貯留室２１内には連通孔２３を開閉可能な球形のフロート２５を有する調整機構２４が設けられ、この調整機構２４により、貯留室２１に充填される液体Ｗの最大容量が規制されるように構成されている。ただし、調整機構２４としては、フロート２５に代えて、連通孔２３を開閉する電磁弁を設けて、貯留室２１内の液体Ｗの最大容量が規制されるように電磁弁を開閉制御することも可能である。
【００２７】
連通孔２３の貯留室２１側の開口径は、フロート２５にて連通孔２３を開閉できるようにフロート２５の直径よりも小さく設定され、連通孔２３の貯留室２１側の端部と貯留室２１の底面間の距離はフロート２５の直径よりも小さく設定され、フロート２５は、連通孔２３の口縁と貯留室２１の底面間において、連通孔２３を開閉し得るように遊動自在に保持されている。ただし、蓋部材２０及び／又は凹部１９に、連通孔２３の開閉方向にフロート２５を移動自在に案内する案内部を設けることもできる。
【００２８】
フロート２５の比重は、噴霧する液体Ｗの比重よりも小さく設定され、例えば図８に示すように、ノーズ部１４を水平方向に配置させた状態で、貯留室２１内の液体Ｗ量が規定値以下の場合には、液体供給路１３内の液体Ｗが貯留室２１内に流入するが、図９に示すように、貯留室２１内に充填された液体Ｗ上にフロート２５が浮かんで、貯留室２１内に規定値の液体Ｗが充填されたときには、フロート２５がその浮力Ｆにより連通孔２３の貯留室２１側の開口縁に圧接されて、フロート２５により連通孔２３が閉塞され、液体供給路１３内の液体Ｗが貯留室２１内にそれ以上流入しないように構成されている。
【００２９】
貯留室２１の底壁部におけるノーズ部１４の基部側には液供給孔２６が形成され、底壁部の下面には液供給孔２６を閉塞するように噴霧部３０が設けられ、下面板１８には噴霧部３０に対応させて噴霧孔２７が形成され、貯留室２１内の液体Ｗは、噴霧部３０により霧化されて、噴霧孔２７から外部へ噴霧されるように構成されている。
【００３０】
噴霧部３０は、図７に示すように、貫通孔３１を有するベース板３２と、貫通孔３１を閉塞するようにベース板３２に積層状に設けた、複数の微細孔３３を有する振動板３４と、振動板３４をベース板３２とともに超音波振動させる圧電素子３５とを備えている。
【００３１】
振動板３４は、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトンなどの合成樹脂シート材、またはステンレスなどの金属薄板で構成できる。振動板３４に形成する微細孔３３の直径は、特に限定しないが、液体の噴霧量を十分に確保しつつ、微細孔３３からの液漏れを防止するため、８μｍ〜１２μｍであってもよく、９μｍ〜１１μｍであってもよい。
【００３２】
圧電素子３５は、ジルコン酸塩（ＰＺＴ）、メタニオブ酸（ＰＮ）、チタン酸バリウム又は酸化亜鉛などのセラミック材料などからなる圧電材料を、図示外の電極板間に配置した周知の構成のものである。本実施例では、圧電素子３５を環状に構成し、中央部に挿通孔３６を形成したが、それ以外の形状のものを採用することもできる。
【００３３】
ベース板３２は、振動板３４を保形するためのもので、ステンレスなどからなる金属板で構成されている。ただし、振動板３４をステンレスなどの金属板で構成する場合には、このベース板３２は省略することもできる。
【００３４】
ノーズ部１４の下面板１８には、各噴霧部３０に対応させて各噴霧部３０よりもノーズ部１４の基部側に１対の発光ダイオード３７がそれぞれ設けられ、発光ダイオード３７からの光を、噴霧部３０から噴霧される霧に対して照射することで、噴霧状態を目視できるように構成されている。ただし、この発光ダイオード３７は省略することも可能である。
【００３５】
ハンドル部１２にはリチウムイオン電池などの二次電池４０が内装され、本体部１１には圧電素子３５及び発光ダイオード３７を制御するための制御部４１が設けられ、圧電素子３５は、制御部４１から供給される交流電圧により、予め設定された振幅及び振動数で振動するように構成されている。
【００３６】
圧電素子３５を振動させていない状態において、噴霧部３０の微細孔３３を通じて貯留室２１内の液体Ｗが漏洩することを極力防止するため、振動板３４の微細孔３３の孔径は、８〜１２μｍに設定され、図１０に示すように、超音波噴霧装置１の姿勢を変化させた場合における、貯留室２１内の液体Ｗの、液体Ｗが流通可能な最も下側の微細孔３３の下端位置からの水位の最大値Ｈ１が、５０ｍｍ以下になるように設定され、液体Ｗとして、表面張力が２６〜４０ｍＮ／ｍである液体Ｗを採用することができる。このように構成することで、圧電素子３５を振動させている場合と、圧電素子３５への通電を一時的に停止した場合は云うまでもなく、図示外のスタンドに対して超音波噴霧装置１を、ノーズ部１４を上側にして縦向きにセットして保管した場合であっても、貯留室２１内の液体Ｗが噴霧部３０から漏洩しないように構成されている。なお、最大値Ｈ１は、貯留室２１の内容量を十分に確保できるように、３０ｍｍ以上に設定することになる。
【００３７】
また、超音波噴霧装置１を住宅の室内や自動車の車内などで使用することを考慮すると、図３に示すように、噴霧部３０から噴霧対象物までの距離Ｈ２は、例えば１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度であるので、例えばノズル部をその長さ方向と直交方向へ移動させて、広い面を一度にムラなく噴霧できるように、噴霧部３０からの噴霧角θは、２０°±３°程度に設定することができる。また、隣接する噴霧部３０間の距離Ｌは、想定する噴霧対象物までの距離Ｈ２に応じて、隣接する噴霧部３０から噴霧される霧が、噴霧対象物付近において一部重複するように、例えば３０ｍｍ〜１００ｍｍに設定できる。
【００３８】
この超音波噴霧装置１を使用する際には、図８に示すように、先ずノーズ部１４を水平にしたり、ノーズ部１４の先端を斜め下側へ向けたりすることで、液体タンク３内の液体Ｗを液体供給路１３へ流入させ、図９に示すように、液体供給路１３から複数の貯留室２１内へ連通孔２３を通じて、フロート２５の浮力により決定される規定量の液体Ｗを充填することになる。次に、圧電素子３５により振動板３４を超音波振動させて、貯留室２１内の液体Ｗを振動板３４の複数の微細孔３３から霧状にして噴霧するとともに、ハンドル部１２を保持して超音波噴霧装置１を操作し、ノーズ部１４に設けた複数の噴霧部３０を所望の方向へ向けて、室内のカーテンや絨毯や布団や衣類、自動車のシートバックやシートクッションなど所望の噴霧対象物に対して液体Ｗを噴霧することになる。このとき、図１０に示すように、ノーズ部１４の先端側を上側へ向けると、貯留室２１内の液体Ｗが順次噴霧され、貯留室２１内の液体Ｗが空になって、液体Ｗが噴霧されなくなったときには、ノーズ部１４を水平にしたり、ノーズ部１４の先端を斜め下側へ向けたりすることで、前述と同様にして、液体タンク３内の液体Ｗを貯留室２１に充填することになる。また、図１１に示すように、ノーズ部１４の先端側を下側へ向けると、貯留室２１内の液体Ｗが順次噴霧されるとともに、液体タンク３から貯留室２１へ液体Ｗが順次補給されることになる。
【００３９】
このように、この超音波噴霧装置１では、電動ポンプを使用せず噴霧する液体Ｗを供給したり、超音波振動を利用して液体Ｗを噴霧したりするので、装置を小型軽量に構成できるとともに、装置の静粛性を向上できる。また、ノーズ部１４の長さ方向に間隔をあけて設けた複数の噴霧部３０から液体Ｗを霧状にして噴霧するので、噴霧する対象が広い面積を有していても効率良く噴霧できる。更に、貯留室２１と液体供給路１３との連通孔２３を開閉可能な調整機構２４を設けて、大容量の液体タンク３から小容量の貯留室２１へ液体Ｗを小分けにして供給するので、噴霧部３０に作用する液圧を小さくして、噴霧を停止させたときだけでなく、噴霧時、特に液体タンク３よりも下方向へ向けて噴霧するときにおける、振動板３４の微細孔３３からの液漏れを防止できる。また、噴霧部３０からの液体Ｗの噴霧は、鉛直方向の真上側以外であれば、上側方向、下側方向、水平方向などの任意の方向に噴霧することができるので、装置の噴霧姿勢に対する自由度を大幅に拡大できる。
【００４０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲においてその構成を変更し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１：超音波噴霧装置
２：本体ケース
３：液体タンク
４：噴霧ユニット
１１：本体部
１２：ハンドル部
１３：液体供給路
１４：ノーズ部
１５：上部カバー
１６：仕切部材
１７：パッキン
１８：下面板
１９：凹部
２０：蓋部材
２１：貯留室
２２：接続管
２３：連通孔
２４：調整機構
２５：フロート
２６：液供給孔
２７：噴霧孔
３０：噴霧部
３１：貫通孔
３２：ベース板
３３：微細孔
３４：振動板
３５：圧電素子
３６：挿通孔
３７：発光ダイオード
４０：二次電池
４１：制御部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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