(57)【要約】【課題】作業員の被ばくを抑制し処理効率の向上を達成させる放射能汚染水の処理技術を提供する。【解決手段】放射能汚染水の処理装置１０は、放射性核種の吸着材１１と液媒１２（流体媒体）との混合体１３を保持する保持部１４と、この混合体１３に含まれる吸着材１１を微粒子と粗粒子に分級する分級部１５と、この微粒子を液媒１２の一部とともに排出する排出路１６と、粗粒子を液媒１２の残部とともに放射性核種の除去体２０に配送する配送路１７と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも放射性核種の吸着材を保持する保持部と、
前記吸着材を流体媒体により微粒子と粗粒子に分級する分級部と、
前記微粒子を前記流体媒体の一部とともに排出する排出路と、
前記粗粒子を前記流体媒体の残部とともに前記放射性核種の除去体に配送する配送路と、を備えることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記流体媒体は液媒であり、
前記保持部は、前記吸着材と前記液媒との混合体を保持することを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記排出路を流動する前記液媒は、含まれる前記微粒子を除去した後に前記保持部に返送されることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記放射性核種の除去体は、
前記配送された粗粒子を充填する容器と、
放射能汚染水を前記容器の底面に沿う位置から供給する供給部と、
供給された前記放射能汚染水が前記容器に充填された前記粗粒子を上方向に通過してなる処理水を外部に導く放出路と、
充填された前記粗粒子を前記容器の外部に搬出する搬出路と、を備えることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記放射性核種の除去体に配送された前記液媒を上部から吸い上げて前記保持部に返送する返送管を、備えることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記搬出路の開口周辺に振動体が設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項７】
請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記搬出路の開口周辺に攪拌体が設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項８】
請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記搬出路の内側に回転スクリューが設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項９】
請求項４から請求項８のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記搬出路の開口周辺を流動させるための液媒を噴射する液射部が設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１０】
請求項４から請求項９のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記供給部に、圧縮エアを注入するためのガスコンプレッサが設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１１】
請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記搬出路には、その内部を流動させるための液媒を導入する導入部が設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１２】
請求項４から請求項１１のいずれか１項に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記放射性核種を吸着させた前記粗粒子を前記搬出路から搬出させて収容する収容体から液媒を回収する回収路を、備えることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記収容体は、前記粗粒子の層から液媒を通過させて分離するフィルタが設けられていることを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載の放射能汚染水の処理装置において、
前記収容体は、β線及びγ線のうち少なくとも一方を遮蔽する遮蔽体を有することを特徴とする放射能汚染水の処理装置。
【請求項１５】
少なくとも放射性核種の吸着材を保持するステップと、
前記吸着材を流体媒体により微粒子と粗粒子に分級するステップと、
前記微粒子を前記流体媒体の一部とともに排出するステップと、
前記粗粒子を前記流体媒体の残部とともに前記放射性核種の除去体に配送するステップと、を含むことを特徴とする放射能汚染水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能汚染水に含まれる放射性核種を粒状の吸着材により除去する処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所で事故が発生すると、多種類の放射性核種を含む大量の汚染水が、発生する可能性がある。この汚染水は、作業員の被ばく源になったり流出による環境汚染を誘発したりすることが懸念されるため、含まれる放射性核種を除去する必要がある。
汚染水から放射性核種を除去する方法は、吸着材を充填した吸着塔に汚染水を通水する方法が一般的である。そして、放射性核種を吸着する吸着材は、ゼオライトやモルデナイト、チタン酸塩、フェロシアン化物等が用いられる。
【０００３】
このような汚染水から放射性Ｃｓを除去する技術に関しては、吸着剤の種類・製法については例えば、特許文献１に、吸着塔の構成・交換方法については例えば特許文献２等に詳しく開示されている。
また、汚染水から放射性Ｓｒを除去する技術についても、複数の提案がなされているが例えば、特許文献３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２９４９８号公報
【特許文献２】特許第５２３６８３５号公報
【特許文献３】特開２０１３−１０８８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸着材は、石を粉砕したものや、粒状のシリカ等に吸着成分を付着させたものであるため、使用済みの吸着材を吸着塔から搬出するとき配管に詰まり易くなる。
このように、配管に吸着剤が詰まった場合は、棒で突く等の作業が発生し、作業時間が長期化して作業員の被ばくの増加が懸念される。
また、吸着材の輸送時や保管時等に粒子が擦れ合って生じた微粉末は、汚染水に含まれる放射性核種を吸着させた後、処理水に混入したまま吸着塔から放出されるため、吸着塔の除染性能を著しく低下させる。
このような微粉末の放出を防止するには、吸着塔の下流に目の細かいフィルタを設置することが考えられるが、汚染水の処理量の低下を招いてしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、作業員の被ばくを抑制し処理効率の向上を達成させる放射能汚染水の処理技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る放射能汚染水の処理装置において、少なくとも放射性核種の吸着材を保持する保持部と、前記吸着材を流体媒体により微粒子と粗粒子に分級する分級部と、前記微粒子を前記流体媒体の一部とともに排出する排出路と、前記粗粒子を前記流体媒体の残部とともに前記放射性核種の除去体に配送する配送路と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、作業員の被ばくを抑制し処理効率の向上を達成させる放射能汚染水の処理技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第１実施形態を示す概略図。
【図２】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第２実施形態を示す概略図。
【図３】放射能汚染水の処理動作を説明する概略縦断面図。
【図４】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第３実施形態を示す概略縦断面図。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は各々第３実施形態に係る放射能汚染水の処理装置の要部拡大図。
【図６】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第４実施形態を示す概略縦断面図。
【図７】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第５実施形態を示す概略縦断面図。
【図８】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第６実施形態を示す概略縦断面図。
【図９】本発明に係る放射能汚染水の処理装置の第７実施形態を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように第１実施形態に係る放射能汚染水の処理装置１０は、放射性核種の吸着材１１と液媒１２（流体媒体）との混合体１３を保持する保持部１４と、この混合体１３に含まれる吸着材１１を微粒子と粗粒子に分級する分級部１５と、この微粒子を液媒１２の一部とともに排出する排出路１６と、粗粒子を液媒１２の残部とともに放射性核種の除去体２０に配送する配送路１７と、を備えている。
【００１１】
そして放射性核種の除去体２０は、配送された粗粒子を充填する容器２１と、放射能汚染水２２（図３）を容器２１の底面に沿う位置から供給する供給部２３と、供給された放射能汚染水２２が容器２１に充填された吸着材１１を上方向に通過してなる処理水２４（図３）を外部に導く放出路２５と、充填された粗粒子を容器２１の外部に搬出する搬出路２６と、を備えている。
なお、本発明に適用することができる放射性核種の除去体の構成は、開示したものに限定されるものではない。
【００１２】
保持部１４には、コンベア１９等により供給された放射性核種の吸着材１１と、水等の液媒１２とを一時的に保持し、これらの混合体１３を配管１８により分級部１５に送る。
この吸着材１１は、粒状に成形されているが、輸送時や保管時等に粒子が擦れ合って生じた微粒子を含んでいる。
【００１３】
分級部１５は、配管１８から送られてきた混合体１３に含まれる吸着材１１を微粒子と粗粒子に分級する。
この微粒子は、除去体２０（図３参照）において汚染水２２に含まれる放射性核種を吸着させた後、処理水２４に混入したまま外部に放出されるため、除去体２０の除染性能を著しく低下させてしまう。
そこで分級された吸着材１１のうち、粒径の大きい粗粒子のみが配送路１７を通り、容器２１の開口２７から投入される。分級部１５において分離した粒径の小さな微粒子は、排出路１６から液媒１２の一部とともに系外に排出される。
【００１４】
分級部１５は、粒径が１０μｍ以下の微粒子の大部分を分離できることが望ましい。
この範囲の小粒径の吸着材は、除去体２０の内部に充填された後、粗粒子の隙間を通り抜ける汚染水２２の流れに乗って、放出路２５から処理水２４とともに放出され易い性質を有している。
また、小粒径の吸着材は、この比表面積が大きいことにより放射性核種を大量に吸着しているために、処理水２４への混入量が多いと線量計測値の基準クリアの妨げになる。
【００１５】
なお、排出される微粒子の粒径値は、特に限定されるものではなく、除去体２０に充填された吸着材１１における汚染水２２の通過速度、吸着材１１の見かけ密度、水の粘性、粗粒子粒径等との関係から、処理水２４への混入を抑制できる限界値に設定すればよい。
分級部１５の具体例としては、分級される微粒子の粒径の上限値が１０μｍ以上であれば、沈降式分級機、振動ふるい、液体サイクロンを用いのが有効である。
分級される微粒子の粒径の上限値が数μｍ程度であれば、スクリーン分級や高速液体サイクロンを用いるのが有効である。
【００１６】
流体媒体が水（液媒）ではなく、空気（ガス媒体）を用いる場合には風力分級、乾式サイクロンを用いることができる。
この場合、保持部１４には、液媒１２を供給せずに、吸着材１１のみを保持させることになる。
【００１７】
（第２実施形態）
次に図２に基づいて本発明における第２実施形態について説明する。
第２実施形態における放射能汚染水の処理装置１０において、排出路１６を流動する液媒１２は、含まれる微粒子をフィルタ３２を介して除去した後に保持部１４に返送される。
さらに、放射性核種の除去体２０に配送された液媒１２を上部から吸い上げて保持部１４に返送する返送管３１を、備えている。
なお、図２において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００１８】
排出路１６を流動する液媒１２は、吸着材１１の微粒子を含む懸濁液であるために、フィルタ３２を通過させてこの微粒子を除去することにより、保持部１４において再利用することができる。
【００１９】
放射性核種の除去体２０に吸着剤１１を充填する工程において、配管１８、配送路１７における吸着材１１と液媒１２の混合体１３の流動性を良好にするために、液媒１２の流量を過剰にする場合がある。
この場合、図２に示すように、除去体２０に吸着材１１を充填する途中において、容器２１に余剰の液媒１２が溜まってしまう。
この溜まった余剰の液媒１２は、吸着材１１を容器２１へ満杯に充填する妨げとなるために、適時外部に排出する必要がある。
【００２０】
放射性核種の除去体２０に溜まった余剰の液媒１２は、容器２１に残留する放射性核種を巻き込んで、放射能汚染されている可能性がある。
そこで、返送管３１は、放射性核種を除去する除去部３３を介して、容器２１に溜まった液媒１２を保持部１４に返送する。
【００２１】
第２実施形態によれば、使用する液媒を循環して使用することができるために、吸着材１１の除去体２０への充填工程において、廃液の発生をなくすことができる。
【００２２】
上述した除去体２０に対する吸着材１１の充填工程を終了すると、図３に示すように、容器２１の開口２７（図１）を蓋体３４により密封し、供給部２３から供給される放射能汚染水２２を浄化する工程に移る。
供給部２３は、密閉体である容器２１の壁面を貫通し、多数の孔部２９が設けられた散水板２８を容器２１の底面に沿うように配置する。なお、この散水板２８は同様の用途として散水ヘッダ、散水配管としても良い。
放射能汚染水２２は、供給部２３に導入された後、容器２１の底面に沿う位置から徐々に上昇し、通過した吸着材１１により放射性核種が除去され、放出路２５から外部に放出される。
【００２３】
一方において、放射性核種を吸着した吸着材１１は、粗粒子のみで構成されているために容器２１の内部に充填されたままで、処理水２４と共に放出路２５から放出することがない。このため、放射性核種の除去体２０の除去性能が低下することがない。
また微粒子が吸着材１１の間に詰まることがないので、汚染水２２の流動抵抗は不変であり、経時的に放射性汚染水２２の処理量が低下する懸念もない。
【００２４】
除去体２０に充填された吸着材１１における放射性核種の吸着能が飽和状態に達したところで、放射能汚染水２２の浄化工程は、終了する。
【００２５】
図４から図９を参照して、使用済みの吸着材１１を放射性核種の除去体２０の外部に搬送する搬送工程について説明する。
【００２６】
（第３実施形態）
次に図４及び図５（Ａ）に基づいて本発明における第３実施形態について説明する。
なお、図４において図１から図３と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
吸着材１１を除去体２０の内部から外部へ搬送する搬送工程は、放出路２５を閉止し搬出路２６を開放して、供給部２３に供給する液体を汚染水２２から水等の液媒１２に代えて行う。
しかし、放射性核種の除去体２０の容器２１は、数ｍ以上の高さを有するため、下部の吸着材１１には高い圧力が付与されて搬出路２６から搬送することが困難な状況にある。
【００２７】
そこで、第３実施形態における放射能汚染水の処理装置の除去体２０は、搬出路２６の開口周辺に振動体３５が設けられている。
この振動体３５は、容器２１の外側に設けられた駆動部３６から連結体を介して伝搬する振動により、搬出路２６の開口周辺に存在する吸着材１１を、流動化して搬出路２６から搬出し易くする。
【００２８】
駆動部３６は、単純に機械的に振動を与える方式のもので、振動体３５に大きな長い周波数を付与することができる。
さらに吸着材１１を流動化させる効果を高めるために、駆動部３６を超音波発振器とすることにより、小さく早い周波数の振動を振動体３５に付与することができる。
さらに、これら二つを複合化することによって吸着材１１を流動化させる効果をさらに高めることが可能となる。
【００２９】
図５（Ａ）は、図４に示す領域Ａの拡大図である。
搬出路２６の容器２１の内側開口付近から振動体３５の先端が折れ曲がって搬出路２６の内側に配置されている。図示を省略するが、容器２１の内側開口付近に振動体３５の先端、もしくは棒状体の途中を配置してもよい。
このように、振動体３５の先端が搬出路２６の内側に配置されることにより、搬出路２６に沿って振動が強く伝わり、この部分における吸着材１１の流動化を強く促す。
また棒状の振動体３５に沿って存在する吸着材１１は、振動によって流動が促され、搬出路２６に流れ込み、円滑な搬出が持続することとなる。
【００３０】
図５（Ｂ）は、第３実施形態の他の例の説明図である。
攪拌体３７を搬出路２６の開口周辺に設けることによっても、吸着材１１の流動化を強く促し、搬出路２６への円滑な流れ込みを持続させることができる。
また、搬出路２６の内側に回転スクリュー３８が設けることによって吸着材１１を、強制的に容器２１から搬出することができる。
【００３１】
（第４実施形態）
次に図６に基づいて本発明における第４実施形態について説明する。
第４実施形態における放射能汚染水の処理装置の除去体２０は、搬出路２６の開口周辺を流動させるための液媒を噴射する液射部４１が設けられている。
なお、図６において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
搬出路２６の開口周辺に存在する吸着材１１を流動化させるためには、その部分に水を噴射して攪拌することが有効である。
そのために、容器２１を貫通して高圧液体を噴射する液射部４１を挿入し、その先端を搬出路２６の開口周辺に配置する。
【００３２】
（第５実施形態）
次に図７に基づいて本発明における第５実施形態について説明する。
第５実施形態における放射能汚染水の処理装置の除去体２０は、供給部２３に、圧縮エアを注入するためのガスコンプレッサ４２が設けられている。
なお、図７において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００３３】
圧縮エアを注入して供給部２３の散水板２８からガスを泡状に噴出させることにより、吸着材１１に泡をまとわせてその見かけ密度を低減させることができる。
これにより、容器２１に充填されている吸着材１１を全体的に流動化し易くし、搬出路２６から吸着材１１を詰まりなく、搬出させることができる。
【００３４】
また、供給部２３に供給する液媒１２として、水よりも比重の高い液媒を用いることによっても、吸着材１１に浮力を付与し、上からかかる圧力を軽減し粒子相互の密着力を緩和させて、流動性を向上させることができる。
また、適切な潤滑剤を投入することにより吸着材１１の粒子相互にかかる摩擦力を軽減し、流動性を向上させることができる。
【００３５】
（第６実施形態）
次に図８に基づいて本発明における第６実施形態について説明する。
第６実施形態における放射能汚染水の処理装置の除去体２０は、搬出路２６に、その内部を流動させるための液媒を導入する導入部４３が設けられている。
なお、図８において図１から図３と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
【００３６】
搬出路２６の開口周辺に存在する吸着材１１を流動化して、吸着材１１が大量に搬送されるようになると、搬出路２６の内部に詰まりが発生し易くなる。
この搬出路２６から搬送される吸着材１１の量は容器２１の内部に供給される液媒１２の量に依存する。
【００３７】
搬出路２６に吸着材１１が詰まるのは、搬出路２６から搬送される吸着材１１の割合が付随する液媒の割合に比べて大きくなった時である。
供給部２３から供給される液媒の量を多くすると搬出路２６から搬送される吸着材１１の量も増えるために、搬出路２６を通過する吸着材１１と液媒１２の割合を制御することは困難である。
搬出路２６の開口の近くに枝管を設け、その終端に液媒の導入部４３を設けることにより、搬出路２６を通過する吸着材１１と液媒１２の割合の制御が容易となり、搬出路２６における吸着材１１の詰まりが防止される。
【００３８】
（第７実施形態）
次に図９に基づいて本発明における第７実施形態について説明する。
なお、図９において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第７実施形態における放射能汚染水の処理装置の除去体２０は、放射性核種を吸着させた吸着材１１の粗粒子を搬出路２６から搬出させて収容する収容体５０から液媒を回収する回収路５４を備えている。
この収容体５０は、β線及びγ線のうち少なくとも一方を遮蔽する遮蔽体を有し、粗粒子の層から液媒を通過させて分離するためのフィルタ５１が設けられている。
【００３９】
放射性核種の除去体２０に充填されている吸着材１１は、付随する液媒１２とともに搬出路２６から搬出され、収容体５０に収容される。
図９に示すように、収容体５０の内部の底面に平行に、吸着材１１を通過せず液媒１２を通過させるフィルタ５１を設け、収容体５０の底に液媒１２が溜まるようにする。
これにより、収容体５０の内部で固液分離することができる。
【００４０】
そして、吸着材１１が収容体５０の上部開口の近傍まで一杯に収容されたところで、底に溜まった液媒１２を回収路５４で吸い上げる。
この液媒１２には、放射性核種が含まれるために、回収路５４の経路に設けられた除去部５５においてこの放射性核種を除去したうえで、供給部２３に戻される。
【００４１】
そして、収容体５０の内部に溜まった液媒１２を回収し終えたところで、上部開口に蓋５３を取り付けて密閉し、別の場所に設けられた保管場所にこの収容体５０を移送する。
収容体５０の内部に溜まった液媒１２を回収する理由は、長期にわたり残留する水（液媒）に放射線を照射し続けると、分解して水素ガスを生成するためである。
【００４２】
収容体５０に収容された吸着材１１には、大量の放射性核種が吸着しているために、β線あるいはγ線といった放射線が高強度で放出され、作業員の被ばく源となる。
そのため収容体５０の側周部、外縁部、底面及び蓋５３には、放出される放射線を遮蔽する遮蔽体が、その全体を覆うように装備されている。
この遮蔽体は、鉛やタングステンなどの密度が高いもの、あるいは鉄などのある程度の密度があり、単価の安いものが好ましい。
【００４３】
このように、放射性核種の除去体２０に充填された使用済みの吸着材１１を、複数の収容体５０に移し替えたところで、新しい吸着材１１を除去体２０に投入し、同じ工程を繰り返し、大量の放射能汚染水を浄化していく。
【００４４】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の放射能汚染水の処理装置によれば、放射性核種の吸着材から予め微粒子を取り除いて処理水への混入を防止し、さらに使用済みの吸着材の搬出を円滑にすることにより、作業員の被ばくを抑制し放射能汚染水の処理効率を向上させることができる。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…放射能汚染水の処理装置、１１…吸着材、１２…液媒、１３…混合体、１４…保持部、１５…分級部、１６…排出路、１７…配送路、１８…配管、１９…コンベア、２０…除去体、２１…容器、２２…放射能汚染水（汚染水）、２３…供給部、２４…処理水、２５…放出路、２６…搬出路、２７…開口、２８…散水板、２９…孔部、３１…返送管、３２…フィルタ、３３…除去部、３４…蓋体、３５…振動体、３６…駆動部、３７…攪拌体、３８…回転スクリュー、４１…液射部、４２…ガスコンプレッサ、４３…導入部、５０…収容体、５１…フィルタ、５３…蓋、５４…回収路、５５…除去部。
【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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