(57)【要約】【課題】減圧下による加熱乾燥方式ではなく、加熱乾燥方式を用いて、試料を減圧下での加熱乾燥と同様に短時間で完全乾燥させることができ、更なる小型化を実現することのできるコンクリートの単位水量測定装置を提供すること。【解決手段】上部に開閉自在な蓋体４を有する機本体２と、機本体２内に設けた試料室17と、試料室17内に装脱着可能な試料皿18と、機本体２に設けられ試料皿18の重量を測定する重量測定手段と、蓋体４に設けられ、試料７から発生する蒸気を外部へ排出する蒸気排出用ファン６と、蒸気排出用ファン６の下方に設けられ、試料皿18を上方から加熱する第一の加熱手段と、試料皿18を下方から加熱する第二の加熱手段を備え、第一の加熱手段に、下方に配置される試料皿18から上方に配置される蒸気排出用ファン６へと貫通する通気孔13を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレッシュコンクリートからモルタル試料を採取し、この試料の重量を測定した後、前記試料を加熱して水分を蒸発させ、再び前記試料の重量を測定し、水分蒸発後の試料の重量差により推定単位水量を求めるコンクリートの単位水量測定装置において、上部に開閉自在な蓋体を有する機本体と、前記機本体内に設けた試料室と、前記試料室内に装脱着可能な試料皿と、前記機本体に設けられ、前記試料皿の重量を測定する重量測定手段と、前記蓋体に設けられ、前記試料から発生する蒸気を外部へ排出する蒸気排出用ファンと、前記蒸気排出用ファンの下方に設けられ、前記試料皿を上方から加熱する第一の加熱手段と、前記試料皿を下方から加熱する第二の加熱手段を備え、前記第一の加熱手段に、下方に配置される試料皿から上方に配置される蒸気排出用ファンへと貫通する通気孔が設けられたことを特徴とするコンクリートの単位水量測定装置。
【請求項２】
前記第一の加熱手段の下面に、前記通気孔と同心軸上に配置され、前記通気孔よりも大きな伝熱板が設けられることを特徴とする請求項１記載のコンクリートの単位水量測定装置。
【請求項３】
前記第一の加熱手段が、前記蓋体側に固定され、前記第一の加熱手段の下面に溝が形成され、前記溝にシール部材が嵌め込まれることを特徴とする請求項１又は２記載のコンクリートの単位水量測定装置。
【請求項４】
前記伝熱板が、前記第一の加熱手段との間にスペーサを設けて固定されることを特徴とする請求項２又は３記載のコンクリートの単位水量測定装置。
【請求項５】
前記スペーサによって形成される前記伝熱板の前記第一の加熱手段に対する設置距離が、２〜４ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項４記載のコンクリートの単位水量測定装置。
【請求項６】
前記第一の加熱手段の下面に、内側へ向かい上方へ傾斜するテーパー部を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンクリートの単位水量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレッシュコンクリートの単位水量を測定するコンクリートの単位水量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリートやモルタルに含まれる単位水量を求めるコンクリート等の単位水量測定方法として、フレッシュコンクリートからモルタル試料を採取し、この試料の重量を測定した後、試料を減圧下で加熱して水分を蒸発させ、再び試料の重量を測定することで、水分蒸発前の試料と水分蒸発後の試料の重量差により推定単位水量を求めるといったコンクリートの単位水量測定装置が提案されている（例えば特許文献１）。こうした単位水量測定装置による加熱乾燥方法によれば、試料は減圧空間内で加熱されるため、水の沸点が下がり、これにより短時間で水を蒸発させることができる。このため、大掛かりな加熱装置を必要としないほか、低温かつ短時間の加熱により、水を蒸発させることができるのでセメントの水和が促進されることを抑制することができる。
【０００３】
また、重量計測器に用いられる電子天秤などが、乾燥時における熱の影響を受け難い構成を備え、且つ乾燥手段と重量測定手段が一体に組み込まれることで小型化を実現するとしたコンクリートの単位水量測定装置が提案されている（例えば特許文献２）。こうした特許文献２の構成によれば、試料室の試料皿の下方に重量測定装置を配置したことで、機本体をコンパクトに形成することができ、試料皿は重量測定装置の支持杆と非接触位置に構成されるため、試料皿と重量測定装置の支持杆が接触状態となる構成と比べて熱伝導を抑えることができ、重量測定手段が試料皿の加熱時における熱の影響を受け難くなることで、電子天秤などによる重量の測定を正確に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３８８３８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０７６３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たしかに、上記特許文献１及び２の構成によれば、試料を減圧下で加熱して水分を蒸発させることができるため、低温かつ短時間の加熱でコンクリートの単位水量を測定することができる。しかしながら、上記特許文献１及び２では、減圧加熱を行うために、構成上２個以上の真空ポンプを搭載する必要があるため、装置のコストが嵩み、部品点数が多くなるため装置全体が大型化してしまうという問題が生じており、装置の利便性向上のためには、更なる小型化が切望されていた。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、減圧下による加熱乾燥方式ではなく、加熱乾燥方式を用いて、試料を減圧下での加熱乾燥と同様に短時間で完全乾燥させることができ、更なる小型化を実現することのできるコンクリートの単位水量測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、フレッシュコンクリートからモルタル試料を採取し、この試料の重量を測定した後、前記試料を加熱して水分を蒸発させ、再び前記試料の重量を測定し、水分蒸発後の試料の重量差により推定単位水量を求めるコンクリートの単位水量測定装置において、上部に開閉自在な蓋体を有する機本体と、前記機本体内に設けた試料室と、前記試料室内に装脱着可能な試料皿と、前記機本体に設けられ前記試料皿の重量を測定する重量測定手段と、前記蓋体に設けられ、前記試料から発生する蒸気を外部へ排出する蒸気排出用ファンと、前記蒸気排出用ファンの下方に設けられ、前記試料皿を上方から加熱する第一の加熱手段と、前記試料皿を下方から加熱する第二の加熱手段を備え、前記第一の加熱手段に、下方に配置される試料皿から上方に配置される蒸気排出用ファンへと貫通する通気孔が設けられたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、請求項１において、前記第一の加熱手段の下面に、前記通気孔と同心軸上に配置され、前記通気孔よりも大きな伝熱板が設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、請求項１又は２において、前記第一の加熱手段が、前記蓋体側に固定され、前記第一の加熱手段の下面に溝が形成され、前記溝にシール部材が嵌め込まれることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、請求項２又は３において、前記伝熱板が、前記第一の加熱手段との間にスペーサを設けて固定されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、請求項４において、前記スペーサによって形成される前記伝熱板の前記第一の加熱手段に対する設置距離が、２〜４ｍｍの範囲であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明のコンクリートの単位水量測定装置は、請求項１〜５のいずれか１項において、前記第一の加熱手段の下面に、内側へ向かい上方へ傾斜するテーパー部を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、試料を短時間で完全乾燥させることができ、しかも、減圧手段を必要としないため、真空ポンプを使った減圧下による加熱乾燥方式よりも装置を低コスト抑えることができ、装置が小型化されることにより軽量化を実現することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、試料の乾燥をより短時間とすることができ、蒸気排出用ファンに付着した水が水滴となって滴下した場合に、通気孔を塞ぐように設けられた伝熱板上に落ちるため、蒸発させた水分が試料皿へ戻ることを防止することができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、シール部材が弾性変形することで試料皿と第一の加熱手段間の間隙を塞ぎ、試料室から通気孔を通って蓋体に設けられる蒸気排出用ファンへと流路が形成され、試料から発生する蒸気を確実に案内することができる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、第一の加熱手段と伝熱板との間に間隙を形成することができ、第一の加熱手段の下面に対する伝熱板の設定距離を適宜調節することができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、誤差の少ない単位水量の測定を行うことができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、試料より発生した蒸気を効率良く蒸気排出用ファンへと案内し、水がテーパー部上に残存した場合にも、テーパー部の傾斜により、水を試料皿の鍔部側へと流すことができ、水が試料皿へと戻ることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１を示す単位水量測定装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例１を示す単位水量測定装置の平面図である。
【図３】本発明の実施例１を示す単位水量測定装置の側面図である。
【図４】本発明の実施例１を示す単位水量測定装置の正面図である。
【図５】本発明の実施例１を示す単位水量測定装置の部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００２１】
以下、図１〜図５は、本発明の一実施例を示し、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。本実施例におけるコンクリートの単位水量測定装置１は、機本体２が縦長の箱型を成し、機本体２の背面側に設けられたヒンジ部３により開閉自在な蓋体４が機本体２の上部開口を覆うように設けられ、蓋体４の上面前部には取手５、蓋体４の上面中央部には蒸気を排出するための蒸気排出用ファン６がそれぞれ設けられている。また、機本体２の前面上部には、試料７に係る情報データの入出力や、単位水量測定の動作指示などを行うタッチパネル付の液晶表示部８が設けられ、前面下部の右側には、熱転写プリンターなどの印字装置９が設けられ、前面下部の左側には、電圧を容易に確認して電圧降下を防止する電圧計10と、動作制御及びデータ演算を行う制御部11がそれぞれ上下に配設されている。さらに、機本体２の側面には、機本体２内部の熱を冷却するための冷却用ファン12が設けられており、試験後に機械の冷却時間を短縮することができる。
【００２２】
蓋体４には、蒸気排出用ファン６よりも下方位置に、上下方向に貫通した円形状の通気孔13を中央に有し、平面視で略円環状を成した第一の加熱手段たる上ヒータープレート14が設けられる。上ヒータープレート14は、蒸気排出用ファン６の中心と通気孔13の中心が同心軸上となるように配設され、上ヒータープレート14の下面には、伝熱板15がスペーサ16を介して固定される。そして、これらが一体に設けられた蓋体４を開くと、機本体２内に設けられた試料室17には、ステンレス製などから成る試料皿18が、機本体２に固定された第二の加熱手段たる下ヒータープレート19上に装脱着可能に設けられており、試料室17の下部には重量計測器たる電子天秤20が収納されている。試料皿18は、略円形状を成す底面部21の周囲に、底面部21に対し垂直に立ち上がる側壁部22が周設され、端部が側壁部22から外側に向かい垂直に屈曲することで鍔部23が形成されており、鍔部23の上面は平面部24を有している。
【００２３】
また、上ヒータープレート14の下面には、外周縁よりやや内側に溝25が形成され、ここに環状のシール部材たるパッキン26が嵌め込まれている。パッキン26は、蓋体４を閉めると、試料皿18の鍔部上面である平面部24に当接し、これが弾性変形することで密着して試料皿18と上ヒータープレート14間の間隙を塞ぎ、試料皿18の側壁側からの空気の流れを遮断することができるため、蓋体４が閉状態の際には、試料皿18が加熱されることで試料７より発生した蒸気が、試料室17から通気孔13を通って蓋体４に設けられる蒸気排出用ファン６へと流路が形成されて、蒸気を確実に案内することができる。
【００２４】
さらに、上ヒータープレート14の下面には、溝25部の内側から通気孔13にかけて、上方に向かい僅かに傾斜するテーパー部27が形成されている。そして、スペーサ16を介して上ヒータープレート14に固定される伝熱板15と上ヒータープレート14との間には、僅かな間隙が形成される。この間隙により、試料皿18が加熱されることで試料７より発生する蒸気は、試料室17内から通気孔13へと案内されて、通気孔13から蒸気排出用ファン６により機本体外部へと排出される。
【００２５】
また、上ヒータープレート14にスペーサ16を介して固定される伝熱板15は、上ヒータープレート14の円形に形成される通気孔13と同軸上に、これを覆うように上ヒータープレート14の下面に取り付けられており、形状が通気孔13の直径よりも大きな円形に形成される。伝熱板15が円形状に形成されることにより、電圧が印加して伝熱板15が加熱された際に、伝熱板15に熱を均等に伝えることができる。しかも、伝熱板15は、通気孔13の直径よりも大きな径で形成されるため、蒸気排出用ファン６に付着した水が水滴となって滴下して、通気孔13より下方へと落ちた場合に、これがドレンパンとして機能し、伝熱板15が上方から滴下してくる水滴を受け止め、水滴を再び蒸発させて、蒸気排出用ファン６により機本体２から外部へと確実に排出することができる。これにより、蒸気排出用ファン６から排出されるはずの水分が再び試料皿18へと戻ることを防止することができる。尚、こうした伝熱板15は、材質がアルミ、ステンレス又は銅のいずれかであれば良いが、高温状態での水滴付着率の高さや、熱伝導率の高さといった点から、銅を用いることが好ましい。また、蒸気排出用ファン６、通気孔13及び伝熱板15は、試料７から発生する蒸気を機本体２から効率良く外部へ排出することができるよう、同心軸上に配置されることが好ましい。
【００２６】
次に、上記構成を備えるコンクリートの単位水量測定装置１について、その作用を説明する。単位水量を測定する加熱乾燥試験を行う際には、水、セメント、細骨材、粗骨材及び混和剤を既知の割合で配合して混合したフレッシュコンクリートである生コンクリートや、コンクリートミキサー車により現場に搬入した生コンクリートの一部を取り出し、この生コンクリートからウェットスクリーニングにより粗骨材を除去してモルタル試料７（以下、単に試料７とする）を採取し、これを略１００ｇ用いる。尚、本実施例において、試料７は短時間で完全乾燥するために１００ｇ程度が最も好ましく、８０ｇ〜１２０ｇ程度の試料７を用いるものとする。そして、測定前には、単位水量測定装置１の蓋体４を開き、試料皿18に上記試料７を入れ、これを下ヒータープレート19上に載置して、蓋体４を閉める。そうすると、蓋体４と一体に設けられた上ヒータープレート14の下面に取り付けられたパッキン26が、試料皿18の鍔部23上面にある平面部24に当接され、試料皿18と上ヒータープレート14が密着状態となり間隙が塞がれるので、試料室17内から機本体２外部へは通気孔13に繋がる流路のみとなり、この状態で単位水量測定装置１を作動させて計測を始める。
【００２７】
計測が始まると、はじめに乾燥前の試料重量が、試料皿18の下方に配設される電子天秤20により計測され、これが制御部11に記憶される。そして、制御部11の制御により、上ヒータープレート14と下ヒータープレート19を作動させると、これらは上ヒータープレート14にスペーサ16を介して固定される伝熱板15と共に試料７の加熱乾燥を行う。本実施例では、上ヒータープレート14と下ヒータープレート19により試料７に対して上下から加熱乾燥を行うため、短時間に試料７を沸点まで加熱することができる。
【００２８】
試料７内の水分は、加熱乾燥が始まり沸点に達すると気化して蒸気となり、これが上昇すると、蒸気は上ヒータープレート14のテーパー部27に案内されることで、上ヒータープレート14と伝熱板15との間隙から通気孔13を抜けて、蒸気排出用ファン６により機本体２から外部へと排出される。この時、蒸気排出用ファン６に付着した水が水滴となって滴下した場合には、通気孔13を塞ぐように設けられた伝熱板15上に落ちるため、蒸発させた水分が試料皿18へ戻ることを防止することができる。しかも、伝熱板15上の水分は、伝熱板15により再加熱されて気化して蒸気となり、蒸気排出用ファン６から外部へと確実に排出されるため、伝熱板15上に水が残存することはない。こうして、試料７の加熱乾燥を行った後、制御部11は、乾燥後の試料重量を計測し、乾燥前の試料重量との重量差を算出する。そして、既知のセメント、水及び細骨材の乾燥前、乾燥後の重量と照らして、制御部11により推定単位水量が算出される。尚、試料７から発生した蒸気がテーパー部27に付着して、水がテーパー部27上に残存した場合には、テーパー部27が傾斜していることで、水滴として試料皿18内へ滴下する前に、水は試料皿18の鍔部23側へとテーパー部27を伝って流れるため、仮にテーパー部27に水が残存していたとしても試料皿18へと戻ることを防ぐことができる。また、単位水量などの用語は、コンクリート配合による既知のものであり、推定単位水量などの用語は、本測定方法により算出されたものを示す。
【００２９】
ここで、本実施例では、試料７より発生した蒸気が、蒸気排出用ファン６へと繋がる通気孔13へと案内される構成、すなわち上ヒータープレート14と伝熱板15との間にスペーサ16を介することで間隙を設けた構成を備える。構成上、スペーサ16は測定条件に応じて、上ヒータープレート14の下面に対する伝熱板15の設定距離を適宜調節することができるが、適当な設置距離でないと測定結果の誤差が大きくなってしまう。例えば、上ヒータープレート14の下面に対する伝熱板15の設置距離が長すぎる場合には、気化した水分がテーパー部27により通気孔13へと案内される前に伝熱板15に付着してしまい、これが伝熱板15を伝って液垂れするようにして試料皿18へと戻ってしまい、逆に短すぎる場合には、蒸気が試料室17内から排気されずに籠るなどして、試料７内の水分を完全に蒸発させることができずに、測定後の計測結果に誤差が生じてしまう。そこで、本実施例では、上ヒータープレート14と伝熱板15との最適な設置距離を以下の加熱乾燥試験により求めた。
【００３０】
先ず、本実施例の単位水量測定装置１を用い、１２８ｇ〜１３０ｇの試料７を、無負荷の９０Ｖで略６分間加熱乾燥させた。尚、共通する試料配合の詳細は表１に示すものとする。そして、上ヒータープレート14の下面に対する伝熱板15の設置距離は、１枚の銅ワッシャのみで設定される１ｍｍと、スペーサ16のみで設定される３ｍｍと、スペーサ16に加えて３枚の銅ワッシャにより設定される６ｍｍとで、それぞれ加熱乾燥試験を行った。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
【表２】
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【００３３】
【表３】
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【００３４】
【表４】
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【００３５】
試験の結果、設置距離１ｍｍの場合は、表２に示されるように、試料配合表の単位水量１６９ｋｇに対して、推定水量が１６６．０ｋｇとなり、その開差は−３．０ｋｇとなり、大きな誤差が生じた。また、設置距離６ｍｍの場合は、表３に示されるように、試料配合表の単位水量１６９ｋｇに対して、推定水量が１６５．８ｋｇとなり、その開差は−３．２ｋｇとなり、これもまた大きな誤差が生じてしまった。一方、設置距離３ｍｍの場合は、表４に示されるように、試料７配合表の単位水量１６９ｋｇに対して、１回目の推定水量が１６８．５ｋｇとなり、開差は−０．５ｋｇ。また、２回目の推定水量が１６９．３ｋｇとなり、開差が０．３ｋｇ。３回目の推定水量が１６８．０ｋｇとなり、開差が−１．０ｋｇと、その誤差が１ｋｇ以下となり、最も誤差の少ない結果となった。尚、設置距離が１ｍｍ、６ｍｍの場合には、伝熱板15上に水滴が確認された。
【００３６】
したがって、上記試験結果から、上ヒータープレート14に対する伝熱板15の設置距離は、略３ｍｍが望ましく、少なくとも２〜４ｍｍの範囲で設置されることで誤差の少ない単位水量の測定を行うことができるものとする。
【００３７】
このように、本実施例では、フレッシュコンクリートからモルタル試料７を採取し、この試料７の重量を測定した後、試料７を加熱して水分を蒸発させ、再び試料７の重量を測定し、水分蒸発後の試料７の重量差により推定単位水量を求めるコンクリートの単位水量測定装置１において、上部に開閉自在な蓋体４を有する機本体２と、機本体２内に設けた試料室17と、試料室17内に装脱着可能な試料皿18と、機本体２に設けられ試料皿18の重量を測定する重量測定手段たる電子天秤20と、蓋体４に設けられ、試料７から発生する蒸気を外部へ排出する蒸気排出用ファン６と、蒸気排出用ファン６の下方に設けられ、試料皿18を上方から加熱する第一の加熱手段たる上ヒータープレート14と、試料皿18を下方から加熱する第二の加熱手段たる下ヒータープレート19を備え、上ヒータープレート14に、下方に配置される試料皿18から上方に配置される蒸気排出用ファン６へと貫通する通気孔13が設けられたから、試料７を短時間で完全乾燥させることができ、しかも、減圧手段を必要としないため、真空ポンプを使った減圧下による加熱乾燥方式よりも装置を低コスト抑えることができ、装置が小型化されることにより軽量化を実現することができる。
【００３８】
また、上ヒータープレート14の下面に、通気孔13と同心軸上に配置され、通気孔13よりも大きな伝熱板15が設けられるから、試料７の乾燥をより短時間とすることができ、蒸気排出用ファン６に付着した水が水滴となって滴下した場合に、通気孔13を塞ぐように設けられた伝熱板15上に落ちるため、蒸発させた水分が試料皿18へ戻ることを防止することができる。
【００３９】
また、上ヒータープレート14が、蓋体４側に固定され、上ヒータープレート14の下面に溝25が形成され、溝25にシール部材たるパッキン26が嵌め込まれるから、パッキン26が弾性変形することで試料皿18と上ヒータープレート14間の間隙を塞ぎ、試料７室から通気孔13を通って蓋体４に設けられる蒸気排出用ファン６へと流路が形成され、試料７から発生する蒸気を確実に案内することができる。
【００４０】
また、前記伝熱板15が、上ヒータープレート14との間にスペーサ16を設けて固定されるから、上ヒータープレート14と伝熱板15との間に間隙を形成することができ、上ヒータープレート14の下面に対する伝熱板15の設定距離を適宜調節することができる。
【００４１】
また、スペーサ16によって形成される伝熱板15の上ヒータープレート14に対する設置距離が、２〜４ｍｍの範囲であるから、誤差の少ない単位水量の測定を行うことができる。
【００４２】
また、上ヒータープレート14の下面に、内側へ向かい上方へ傾斜するテーパー部27を設けたから、試料７より発生した蒸気を効率良く蒸気排出用ファン６へと案内し、水がテーパー部27上に残存した場合にも、テーパー部27の傾斜により、水を試料皿18の鍔部23側へと流すことができ、水が試料皿18へと戻ることを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１  単位水量測定装置
２  機本体
４  蓋体
６  蒸気排出用ファン
７  試料
13  通気孔
14  上ヒータープレート（第一の加熱手段）
15  伝熱板
16  スペーサ
17  試料室
18  試料皿
19  下ヒータープレート（第二の加熱手段）
25  溝
26  パッキン（シール部材）
27  テーパー部
【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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