(57)【要約】【課題】加工時間の短縮およびエネルギー消費の低減を実現しつつ、既存設備の設計変更を要することなく、内側フィルム部に容易に立体成形を施すことが可能なフィルムの立体成形方法、フィルム成形体の製造方法、およびフィルム成形体を提供すること。【解決手段】第１層２１および第１層よりも伸びが小さい第２層２２を有した少なくとも１枚の内側フィルム部２０を、２枚の外側フィルム部３０の間に、外側フィルム部３０に対して非固着状態で配置したフィルム重ね箇所５０に、冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことで、フィルム重ね箇所５０において内側フィルム部２０を第２層２２側に張り出させるフィルムの立体成形方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部を、２枚の外側フィルム部の間に、前記外側フィルム部に対して非固着状態で配置したフィルム重ね箇所に、冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことで、前記フィルム重ね箇所において前記内側フィルム部を前記第２層側に張り出させることを特徴とするフィルムの立体成形方法。
【請求項２】
前記厚み方向における前記内側フィルム部の圧縮成形割合は、前記内側フィルム部の厚みの２０％以上であることを特徴とする請求項１に記載のフィルムの立体成形方法。
【請求項３】
前記厚み方向における前記内側フィルム部および前記２枚の外側フィルム部の圧縮成形割合は、前記内側フィルム部および前記２枚の外側フィルム部の総厚みの２０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィルムの立体成形方法。
【請求項４】
第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部が、２枚の外側フィルム部間で、マチ部を形成しているフィルム成形体の製造方法であって、
前記マチ部内のフィルム重ね箇所に、前記外側フィルム部に対して冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことで、前記フィルム重ね箇所において前記内側フィルム部を前記第２層側に張り出させることを特徴とするフィルム成形体の製造方法。
【請求項５】
前記内側フィルム部は２枚以上備えており、圧縮成形を施す時に、前記マチ部において、前記２枚以上の内側フィルム部のうち少なくとも２枚は、前記第２層同士が対向するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のフィルム成形体の製造方法。
【請求項６】
第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部が、２枚の外側フィルム部の間で、マチ部を形成しているフィルム成形体であって、
前記マチ部内の内側フィルム部は、フィルム重ね箇所において、前記第２層側に張り出した張り出し部を有することを特徴とするフィルム成形体。
【請求項７】
前記内側フィルム部は２枚以上備えており、前記マチ部において、前記２枚以上の内側フィルム部のうち少なくとも２枚は、前記第２層同士が対向するように配置されていることを特徴とする請求項６に記載のフィルム成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムの立体成形方法、フィルム成形体の製造方法、およびフィルム成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィルムから成るパウチ等のフィルム成形体では、フィルムの表裏の一方に向けてフィルムの一部を張り出させる等の立体成形を施すことが行われており、このようなフィルムの立体成形方法としては、フィルムに熱間でプレス成形を施して所定形状の張り出し部を形成した後に、フィルムを冷却する方法が一般に知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、このようなパウチ等のフィルム成形体では、フィルム成形体の底部や側部に形成されるマチ部（ガゼット部）等、複数のフィルム部を重ねて配置したフィルム重ね箇所が形成されることも知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−７６１３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２９０７３７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２に開示されるようなパウチ等のフィルム成形体では、フィルム重ね箇所を構成する複数のフィルム部のうち、内側に位置する内側フィルム部に張り出し部を形成することに対する要望がある。
【０００６】
ところが、特許文献１に記載されるような熱間でのプレス成形の手法を用いて、内側フィルム部に張り出し部を形成しようとした場合、外側フィルム部と内側フィルム部とを重ねて配置した状態でプレス成形を施すと、加工時の熱によって外側フィルム部と内側フィルム部とが熱溶着してしまうため、外側フィルム部および内側フィルム部を重ねて配置する前の状態で、内側フィルム部に張り出し部を形成する必要がある。
【０００７】
この場合、フィルム成形体を成形する既存設備の途中に、外側フィルム部および内側フィルム部を重ねて配置する前の状態で内側フィルム部に張り出し部を形成するための設備や、内側フィルム部を冷却させる区間を設ける必要があるため、既存設備に大幅な設計変更を加える必要が生じるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献１に記載されるような熱間でのプレス成形の手法では、熱間でのプレス成形後に冷却時間を要するので加工時間が長くなり、また、加熱や冷却の必要があるのでエネルギー消費が大きいという、熱間でのプレス成形の手法自体が抱える問題もある。
【０００９】
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、加工時間の短縮およびエネルギー消費の低減を実現しつつ、既存設備の設計変更を要することなく、内側フィルム部に容易に立体成形を施すことが可能なフィルムの立体成形方法、フィルム成形体の製造方法およびフィルム成形体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】
【００１０】
本発明のフィルムの立体成形方法は、第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部を、２枚の外側フィルム部の間に、前記外側フィルム部に対して非固着状態で配置したフィルム重ね箇所に、冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことで、前記フィルム重ね箇所において前記内側フィルム部を前記第２層側に張り出させることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明のフィルム成形体の製造方法は、第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部が、２枚の外側フィルム部間で、マチ部を形成しているフィルム成形体の製造方法であって、前記マチ部内のフィルム重ね箇所に、前記外側フィルム部に対して冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことで、前記フィルム重ね箇所において前記内側フィルム部を前記第２層側に張り出させることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明のフィルム成形体は、第１層および前記第１層よりも伸びが小さい第２層を有した少なくとも１枚の内側フィルム部が、２枚の外側フィルム部の間で、マチ部を形成しているフィルム成形体であって、前記マチ部内の内側フィルム部は、フィルム重ね箇所において、前記第２層側に張り出した張り出し部を有することにより、前記課題を解決するものである。
【００１１】
なお、本明細書における「冷間」とは、常温（２０℃±１５℃）を含む、内側フィルム部および外側フィルム部の構成材料のビカット軟化温度よりも低い温度域のことを意味する。
また、各フィルム部の各層の「伸び」を示す指標としては様々あるが、例えば、弾性率、ヤング率、降伏伸度、破壊伸度が挙げられる。
また、本明細書で用いる「内側フィルム部」の用語は、複数枚のフィルム部を重ねて圧縮成形を施す時に、内側に配置されるフィルム部のことを意味し、フィルム成形体の状態で、内側に配置されるフィルム部の意味には限定されない。
また、同様に、本明細書で用いる「外側フィルム部」の用語は、複数枚のフィルム部を重ねて圧縮成形を施す時に、外側に配置されるフィルム部のことを意味し、フィルム成形体の状態で、外側に配置されるフィルム部の意味には限定されない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィルム重ね箇所に冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことにより、熱間でのプレス成形によって立体加工を施す場合に生じがちな、フィルム部間の熱溶着を回避できるとともに、熱間でのプレス成形によって立体加工を施す場合と比較して、加工時間の短縮およびエネルギー消費の低減を実現できるばかりでなく、以下に記載する効果を奏することができる。
【００１３】
すなわち、本発明では、外側フィルム部の間に内側フィルム部を非固着状態で配置したフィルム重ね箇所に、冷間で厚み方向に圧縮成形を施すことにより、外側フィルム部に立体加工痕を残さない、または、外側フィルム部に小さな立体加工痕しか残さないで、内側フィルム部を第２層側に張り出させることができる。これにより、パウチの製袋後等、フィルム重ね箇所を形成した後においても、内側フィルム部に立体加工を容易に施すことが可能であるため、既存設備の後工程として内側フィルム部に立体加工を施す設備を設ければよく、既存設備に設計変更を加える必要がない。
【００１４】
ここで、第１層および第１層よりも伸びが小さい第２層を有した内側フィルム部を冷間で厚み方向に圧縮した際に出現する張り出し現象は、そのメカニズムが必ずしも明らかではないが、圧縮力を取り除いた後、内側フィルム部の厚みが復元する際の挙動において、相対的に伸びが大きい第１層の復元が大きく、相対的に伸びが小さい第２層の復元は僅かであることが、その要因だと考えられる。
【００１５】
また、上述したように、冷間で厚み方向に圧縮成形を施した際に、外側フィルム部に立体加工痕が残らない、または、外側フィルム部に小さな立体加工痕しか残らないのに対して、内側フィルム部には張り出し現象が生じるのは、外側フィルム部の外側から圧縮工具によってフィルム重ね箇所に圧縮成形を施す際に、外側フィルム部と圧縮工具との間の摩擦よりもフィルム部間の摩擦の方が小さいことに起因して、外側フィルム部よりも内側フィルム部の方が、フィルムの平面方向に伸び、厚み方向に大きく圧縮されるためだと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るパウチを示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線位置で厚み方向に切って示す断面図。
【図３】フィルムの立体成形方法の一例を示す断面図。
【図４】内側フィルム部に張り出し部が形成されたパウチの写真。
【図５】適切な圧縮成形割合を確認するために行った試験の試験結果。
【図６】フィルム重ね箇所の変形例を示す断面図。
【図７】マチ部の変形例を概略的に示す説明図。
【図８】マチ部の変形例を概略的に示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態であるフィルム成形体としてのパウチ１０について、図面に基づいて説明する。
【００１８】
まず、パウチ１０は、図１や図４に示すように、材料となるフィルムの外縁を熱溶着することで袋状に形成され、洗剤やシャンプー等の内容液を収容するものである。
【００１９】
パウチ１０の底部には、図１や図２に示すように、２枚の外側フィルム部３０の間に２枚の内側フィルム部２０を配置して成るマチ部（ガゼット部）４０が形成されている。
なお、本実施形態では、マチ部４０において、図４や図７（ａ）からも分かるように、２枚の内側フィルム部２０は、その上端で繋がった折り返し部２４が形成されている。また、各外側フィルム部３０は、その下側（底部側）の熱接着部７０において、内側フィルム部２０の第１層２１と外側フィルム部３０の第１層３１とを熱溶着することで、対向する内側フィルム部２０に部分的に熱溶着されている。
【００２０】
各内側フィルム部２０は、図２に示すように、第１層２１と、第１層２１よりも伸びが小さい第２層２２とを積層して貼り合わせた積層フィルムとして形成されている。
２枚の内側フィルム部２０は、図２や図３に示すように、圧縮成形を施す時やパウチ１０を折り畳んだ時に、第２層２２同士が対向するように配置される。
【００２１】
各内側フィルム部２０は、図２に示すように、各フィルム部２０、３０が互いに非固着状態で配置されたマチ部４０内のフィルム重ね箇所５０において、第１層２１側から第２層２２側に向けて張り出した張り出し部２３を有している。
本実施形態では、張り出し部２３は、図４に示すように、内側フィルム部２０の折り返し部２４の折り返し線２５に対して交差する方向（本実施形態では垂直方向）に複数の線状に形成されている。また、張り出し部２３は、マチ部４０を折り畳んだときに内側フィルム部２０が互いに重なる位置に成形されている。これは、張り出し部２３を成形する方法に起因するものであるが、張り出し部２３の形成方法は、後に説明する。
なお、張り出し部２３の具体的形状は、上述した線状に限定される如何なるものでもよく、また、張り出し部２３の数量についても、１つ以上であればよい。
これら張り出し部２３は、マチ部４０が広がったときにマチ部４０を開いたままマチ部４０の支えとして機能してマチ部４０の開き状態を維持することができる。特に、本実施形態のスタンディングパウチでは、マチ部４０の開き状態を維持すれば、内容物の充填前に膨らませたパウチ１０の状態が戻りにくくなるため、パウチ１０の開口性の向上および開口状態を維持することができる。これら線状の張り出し部２３は、マチ部４０が広がった状態で、底部側（外側）に向けて張り出している。
【００２２】
外側フィルム部３０は、図２に示すように、第１層３１と、第１層３１よりも伸びが小さい第２層３２とを積層して貼り合わせた積層フィルムとして形成されている。
各外側フィルム部３０は、図２に示すように、第２層３２が第１層３１よりもパウチ１０の外側に位置するように配置されている。
パウチ１０の製袋時には、パウチ１０の底部以外（上部、側部）において、表裏の外側フィルム部３０の第１層３１同士が熱溶着される。
【００２３】
各フィルム部２０、３０の第１層２１、３１の具体的材料としては、低−、中−、高−密度ポリエチレン（ＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、線状超低密度ポリエチレン（ＬＵＬＤＰＥ）、アイソタクティックポリプロピレン（ＰＰ）、プロピレン−エチレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、イオン架橋オレフィン共重合体（アイオノマー）、エチレン系不飽和カルボン酸乃至その無水物でグラフト変性されたオレフィン樹脂等の変性オレフィン系樹脂等が用いられる。
また、各フィルム部２０、３０の第２層２２、３２の具体的材料としては、延伸フィルムを好適に使用することができ、ナイロンフィルムなどのポリアミドフィルムやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどのポリエステルフィルム等を好適に用いることができる。
【００２４】
各フィルム部２０、３０の第１層２１、３１は、その厚さが１８〜２００μｍ程度に設定され、各フィルム部２０、３０の第２層２２、３２は、その厚さが１０〜４０μｍ程度に設定されている。第１層２１、３１の方が、第２層２２、３２よりも１．８〜２０倍程度厚く形成されている。
また、各フィルム部２０、３０の総厚みは、（各フィルム部２０、３０が第１層２１、３１、第２層２２、３２以外の層を有する場合には、当該他の層を含めて、）３０〜３００μｍ程度で形成されている。
【００２５】
つぎに、本実施形態におけるフィルムの立体成形方法及びフィルム成形体の製造方法について、以下に説明する。
【００２６】
まず、マチ部４０（フィルム重ね箇所５０）を有したパウチ１０を製袋する。
【００２７】
次に、各フィルム部２０、３０が互いに非固着状態で重ねて配置されたフィルム重ね箇所５０に、冷間で厚み方向に圧縮成形を施し、具体的には、図３に示すように、各外側フィルム部３０の外側に配置された一対の圧縮工具（金型）６０によって、フィルム重ね箇所５０に配置された計４枚のフィルム部２０、３０を挟んで圧縮した後、圧縮状態を開放することで、図２に示すように、内側フィルム部２０の一部を第２層２２側に張り出させて張り出し部２３を形成する。これにより、張り出し部２３を内側フィルム部２０の互いに重なった位置に成形することができる。
【００２８】
なお、外側フィルム部３０には、上記の圧縮成形によって、図４に示すように、立体加工痕が残らず、または、立体加工痕（図示しない）が形成された場合であっても、小さい立体加工痕、すなわち、厚み方向における張り出し部２３の張り出し量よりも厚み方向における変形量が小さい立体加工痕しか残らない。
上記の立体加工痕とは、圧縮工具６０によって圧縮されることで外側フィルム部３０の一部が厚み方向に凹凸状に変形した部位であり、外側フィルム部３０に立体加工痕が形成される場合、図２に示すように、内側フィルム部２０および外側フィルム部３０を重ねて配置した状態で、内側フィルム部２０の張り出し部２３に対応する位置３３の近傍に形成される。
【００２９】
ここで、内側フィルム部２０を冷間で厚み方向に圧縮した際に出現する張り出し現象は、そのメカニズムが必ずしも明らかではないが、圧縮力を取り除いた後、内側フィルム部２０の厚みが復元する際の挙動において、相対的に伸びが大きい第１層２１の復元が大きく、相対的に伸びが小さい第２層２２の復元は僅かであることが、その要因だと考えられる。
【００３０】
また、上述したように、冷間で厚み方向に圧縮成形を施した際に、外側フィルム部３０に立体加工痕が残らない、または、外側フィルム部３０に小さな立体加工痕しか残らないのに対して、内側フィルム部２０には張り出し現象が生じるのは、外側フィルム部３０の外側から圧縮工具６０によってフィルム重ね箇所５０に圧縮成形を施す際に、外側フィルム部３０と圧縮工具６０との間の摩擦よりも、フィルム部間（内側フィルム部２０と外側フィルム部３０との間、および、内側フィルム部２０間）の摩擦の方が小さいことに起因して、外側フィルム部３０よりも内側フィルム部２０の方が、フィルムの平面方向に伸び、厚み方向に大きく圧縮されるためだと考えられる。
本実施形態では、２枚の外側フィルム部３０の間に２枚の内側フィルム部２０を配置しているが、内側フィルム部２０は、１枚または３枚以上配置してもよい。その場合、３枚以上の全ての内側フィルム部２０の第２層２２側に張り出し部２３が形成されうる。
なお、外側フィルム部３０の間に２枚以上の内側フィルム部２０を配置した場合、２枚以上の内側フィルム部２０のうち少なくとも２枚を、第２層２２同士を対向させるように配置するのが好ましい。
【００３１】
また、張り出し部２３を良好に形成するには、図５に示す試験結果（フィルム１枚の時の試験結果）から分かるように、厚み方向における内側フィルム部２０の圧縮成形割合を、内側フィルム部２０の厚みの２０％以上から６５％以下に設計することが好適である。
【００３２】
また、張り出し部２３を良好に形成するには、図５に示す試験結果（フィルム３〜６枚（２枚の外側フィルム部３０と、その他残り枚数の内側フィルム部２０と、で構成されている。）の時の試験結果）から分かるように、厚み方向における内側フィルム部２０および２枚の外側フィルム部３０の圧縮成形割合を、内側フィルム部２０および２枚の外側フィルム部３０の総厚みの２０％以上から３５％以下に設計することが好適である。
【００３３】
圧縮成形割合を低く設定し過ぎると、内側フィルム部２０に張り出し部２３が形成されず、また、圧縮成形割合を高く設定し過ぎると、内側フィルム部２０の伸びが過剰となり、内側フィルム部２０に、破れる等の損傷が生じてしまう。
【００３４】
なお、図５に示す試験は、ナイロンフィルム１５μｍ（第１層２１、３１）、ＰＥＴ１２μｍ、ＬＬＤＰＥ１２０μｍ（第２層２２、３２）を積層して成るフィルム部２０、３０を使用して行った。
【００３５】
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。
【００３６】
例えば、上述した実施形態では、フィルム成形体が、パウチ１０であるものとして説明したが、フィルム成形体の具体的態様は、パウチ１０に限定されず、その一部の構成材料としてフィルムを使用しているものであれば、如何なるものでもよい。
また、上述した実施形態では、冷間で厚み方向に圧縮成形を施すフィルム重ね箇所５０が、パウチ１０のマチ部４０内に設定されているものとして説明したが、フィルム重ね箇所５０の具体的位置は、２枚の外側フィルム部３０間に少なくとも１枚の内側フィルム部２０を非固着状態で配置した箇所であれば、如何なる箇所でもよい。
また、上述した実施形態では、マチ部４０がパウチ１０の底部に形成されているものとして説明したが、マチ部４０の具体的な形成位置は、パウチ１０の側部等、如何なる位置でもよい。
また、上述した実施形態では、図７（ａ）に示すように、マチ部４０において、内側フィルム部２０が、その上端で繋がってＶ字状に折り返されており、また、各外側フィルム部３０が、その下側（底部側）で、対向する内側フィルム部２０に熱接着されているものとして説明した。しかしながら、マチ部４０は、Ｗ字状のように、３回折り返された内側フィルム部２０が外側フィルム部３０の間に熱接着されたものでもよいし、それ以上折り返されたものでもよい。また、これに限定されず、１枚のフィルムをＭ字状に３回折り返すことで外側フィルム部３０と、内側フィルム部２０によるマチ部４０を形成してもよいし、１枚のフィルムをＺ字のように２回、１枚のフィルムをＺ字が２回連続するように４回、１枚のフィルムをＷ字を挟むように５回、又はそれ以上折り返して外側フィルム部３０と、内側フィルム部２０によるマチ部４０を形成してもよい。
上述したマチ部４０の変形例について、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図８（ａ）、図８（ｂ）に示す。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）、図８（ａ）、図８（ｂ）では、張り出し部２３を形成する前の状態のパウチ１０を概略的に示した。
また、上述した実施形態では、フィルム重ね箇所５０において、外側フィルム部３０間に２枚の内側フィルム部２０を配置するものとして説明したが、内側フィルム部２０の枚数は１枚以上であればよく、例えば、図６に示すように、２枚の外側フィルム部３０間に１枚の内側フィルム部２０のみを配置して、圧縮成形を施してもよい。
また、上述した実施形態では、内側フィルム部２０が、第１層２１および第２層２２の２つの層のみを貼り合わせて形成されているものとして説明したが、第１層２１および第２層２２の間や、第１層２１や第２層２２の外側に、他の層（アルミ等から成る金属層、他の延伸樹脂フィルムから成る層、等）を設けてもよい。
また、上述した実施形態では、張り出し部２３が、マチ部４０が広がったときの支えとしての機能を有するものとして説明したが、張り出し部２３の形成目的は、如何なるものでもよく、例えば、文字、模様、及びキャラクター形状による加飾、点字加工、及び滑り止め等を目的として張り出し部２３を形成してもよい。これにより、フィルム成形体において、これまでにない加飾効果を得ることができ、また、ユニバーサルデザインの幅を広げることができる。
また、上述した実施形態では、外側フィルム部３０についても、内側フィルム部２０と同様に、第１層３１および第２層３２から成る２層構造で形成されているものとして説明したが、外側フィルム部３０の具体的態様については、如何なるものでもよく、例えば、図６に示すように、１層構造のフィルムであってもよく、また、外側フィルム部３０の具体的材料についても、如何なるものでもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ・・・  パウチ（フィルム成形体）
２０  ・・・  内側フィルム部
２１  ・・・  第１層
２２  ・・・  第２層
２３  ・・・  張り出し部
２４  ・・・  折り返し部
２５  ・・・  折り返し線
３０  ・・・  外側フィルム部
３１  ・・・  第１層
３２  ・・・  第２層
４０  ・・・  マチ部
５０  ・・・  フィルム重ね箇所
６０  ・・・  圧縮工具
７０  ・・・  熱接着部
【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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