(57)【要約】【課題】水の加熱状態を精度良く検知して自動的に湯沸かし加熱を行うことができる加熱調理器を提供する。【解決手段】使用者が操作部を操作することにより水の湯沸かし動作の実行が指示されると、制御装置は加熱時間を設定して加熱動作を開始する（Ｓ１〜Ｓ３）。そして、赤外線センサの検出結果に基づき加熱開始初期の温度上昇値を求め、その温度上昇値が７℃未満であるか否かを判断する（Ｓ４、Ｓ５）。温度上昇値が７℃未満の場合は水温を１０秒ごとに検出し、水温が９０℃を超えると加熱動作を終了する（Ｓ６〜９）。また、温度上昇値が７℃以上の場合は水温を１０秒ごとに検出し、１０秒間における温度上昇値が１０℃を超えると加熱動作を終了する。【選択図】　図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を加熱する加熱手段と、
前記食品の表面温度を検出する非接触形の赤外線センサと、
前記赤外線センサの検出結果に基づいて前記加熱手段による加熱動作を制御する制御手段とを備える加熱調理器において、
前記制御手段は、前記加熱手段により水を加熱して湯を沸かす湯沸かし動作の実行を制御可能に構成されていることを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
制御手段は、加熱開始初期の水の温度変化に基づいてその後の加熱手段による湯沸かし動作を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
【請求項３】
加熱手段による湯沸かし動作の実行時間を設定する時間設定手段と赤外線センサの検出結果に基づき水が略沸騰状態にあることを判定する判定手段とを備え、
制御手段は、前記湯沸かし動作実行時間が経過する前に前記判定手段により水が略沸騰状態にあると判定された場合には、前記加熱手段の動作を停止させることを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品の表面温度を検出する赤外線センサを備えた加熱調理器に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
最近の多くのコンビニエンスストアは、弁当類や惣菜などの食品を販売時に電子レンジで加熱するサービスを提供している。このようなコンビニエンスストアに設置される業務用の電子レンジは、通常、多数の食品の加熱動作に対応するメニューキーを備えており、前記メニューキーを選択的に操作することにより各種の食品を簡単且つ適切に加熱できるように構成されている。
【０００３】
また、コンビニエンスストアには、「おでん」の自動調理器を備え、「おでん」を店頭で煮込みながら販売しているところがある。このように店頭で煮込み調理される「おでん」が煮詰まったときに加える湯を沸かすためにも、前記電子レンジが利用されている。
【０００４】
ところが、電子レンジには水を加熱するための特別なメニューキーは設けられていない。これは、業務用及び家庭用いずれの電子レンジにおいて同様である。従って、水を加熱する際は、使用者が加熱時間や加熱出力等を設定して、手動で加熱動作を実行させていた。しかし、コンビニエンスストアの従業員の中には電子レンジの操作に不慣れな人も多く、適切な加熱時間等を設定することができない。このため、水の加熱動作を自動的に実行させることができる電子レンジの開発が望まれていた。
【０００５】
ところで、電子レンジには、加熱時に食品から発生する水蒸気量を検出する湿度センサを備え、その検出結果に基づいてマグネトロンによる食品の加熱動作を制御するように構成されたものがある（例えば実開昭５９−１１８９０８号公報）。ところが、湯を沸かす場合は一般の食品を加熱する場合に比べて加熱時に発生する水蒸気量が非常に多く、しかも加熱終了温度が高い。このため、湿度センサの出力が不安定になり、水の加熱状態を精度良く検知できない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水の加熱状態を精度良く検知して自動的に湯を沸かすことができる加熱調理器を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の加熱調理器は、食品を加熱する加熱手段と、前記食品の表面温度を検出する非接触形の赤外線センサと、前記赤外線センサの検出結果に基づいて前記加熱手段による加熱動作を制御手段とを備え、前記制御手段は、前記加熱手段による水を加熱して湯を沸かす湯沸かし動作の実行を制御可能に構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、加熱時に発生する水蒸気量に影響を受けることなく水の加熱状態を精度良く検知することができる。このため、加熱手段による水の加熱動作を精度良く制御して、自動的に湯を沸かすことができる。ここで、湯沸かし動作とは、沸騰状態に近い状態まで水を加熱することを意味する。
【０００９】
この場合、前記制御手段は、加熱開始初期の水の温度変化に基づいてその後の加熱手段による湯沸かし動作を制御するように構成すると良い（請求項２の発明）。
【００１０】
所定の出力で加熱手段により水が加熱されると、水の量が少ないほど大きく温度上昇することから、加熱開始初期の水の温度変化に基づき水の量の多少を判断できる。また、発明者の実験によれば、水の量が少ないときは水が沸騰状態に達する前に急激な温度上昇が見られるが、水の量が多いときは加熱開始から略直線的に温度上昇して沸騰状態に達することがわかった。従って、上記構成によれば、水の量の多少を判断して水の加熱状態を把握することができるため、水を過不足なく加熱することができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３の加熱調理器は、加熱手段による湯沸かし動作の実行時間を設定する時間設定手段と赤外線センサの検出結果に基づき水が略沸騰状態にあることを判定する判定手段とを備え、制御手段は、前記湯沸かし動作実行時間が経過する前に前記判定手段により水が略沸騰状態にあると判定された場合には、前記加熱手段の動作を停止させることを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、水が略沸騰状態に達しているにもかかわらず、湯沸かし動作実行時間が経過するまで水が加熱され続けることを防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。図１は本実施例に係る電子レンジ（加熱調理器に相当）の外観斜視図であり、矩形箱状のキャビネット１の内部には、前面が開口した加熱室２が配設されている。前記加熱室２内の上部及び下部には、それぞれ加熱室２の上面部及び底面部との間に所定の間隔を存するように天井板３（図２参照）及び底板４が配設されている。前記天井板３及び底板４は、それぞれマイクロ波が通過可能な耐熱ガラス或いはセラミックにより形成されている。そして、前記加熱室２内のうち天井板３の上方部、底板４の上方部には、それぞれ回転アンテナ５，６（図２参照）が配設されている。
【００１４】
また、前記キャビネット１の前面には、加熱室２の前面開口を開閉するドア７が回動可能に取付けられている。更に、前記キャビネット１の前面のうち加熱室２の右部には、表示部８及び複数のメニューキーやスタートキー等からなる操作部９を備えた操作パネル１０が設けられている。また、前記キャビネット１の前面下部には、吸気口１１が設けられている。
【００１５】
次に、図２ないし図４を参照しながらキャビネット１内の構成について説明する。図２ないし図４は、それぞれキャビネット１を取り除いた状態で示す電子レンジの概略的な正面図、上面図、右側面図である。図２ないし図４では、キャビネット１の外形を二点鎖線で示している。キャビネット１内のうち加熱室２の右側には機械室１２が設けられている。前記機械室１２内の上部にはマグネトロン１３及びインバータ装置１４が配設され、下部にはマグネトロン１５及びインバータ装置１６が配設されている。前記マグネトロン１３，１５及びインバータ装置１４，１６は、それぞれ同じ仕様のものが用いられている。そして、前記機械室１２内の奥部の上下部には、マグネトロン１３，１５及びインバータ装置１４，１６のそれぞれを冷却するためのファン装置１７，１８が設けられている。
【００１６】
キャビネット１内のうち加熱室２の上部には導波管１９が設けられている。前記導波管１９の一端部は前記マグネトロン１３のアンテナ１３ａに連通し、他端部は加熱室２の上面部に設けられた励振口（図示せず）に連通している。前記導波管１９の他端部には、前記回転アンテナ５を駆動するアンテナモータ２０が設けられており、前記導波管１９を介して加熱室内２に供給されるマイクロ波を拡散するようになっている。
【００１７】
一方、キャビネット１内のうち前記加熱室２の下部には導波管２１が設けられている。前記導波管２１の一端部は前記マグネトロン１５のアンテナ１５ａに連通し、他端部は加熱室２の底面部に設けられた励振口（図示せず）に連通している。前記導波管２１の他端部には、前記回転アンテナ６を駆動するアンテナモータ２２が設けられており、前記導波管２１を介して加熱室２内に供給されるマイクロ波を拡散するようになっている。
【００１８】
キャビネット１内のうち加熱室２の上部の左奥部から加熱室２の後部にかかる部分には排気ダクト２３が配設されている。前記排気ダクト２３の一端部は加熱室２の上面部において前記加熱室２内と連通し、他端部はキャビネット１の後面板に設けられた排気口（図示せず）に連通している。前記排気ダクト２３は、加熱時に食品から発生する蒸気などを外部に排出するためのものであり、ダクト２３内を通過する気体温度を検出するためのサーミスタ２４が取付けられている。
【００１９】
また、キャビネット１内のうち加熱室２の左前部には２個の庫内灯２５が配設されている。前記庫内灯２５は加熱室２の左側壁部に設けられた多数の小孔からなる透光部（図示せず）を通して加熱室２内を照らすよう担っている。
【００２０】
更に、キャビネット内のうち加熱室２の左上部の中央部には非接触形の赤外線センサ２７が配設されている。図５に示すように、前記加熱室２の左側壁部には赤外線透過用の窓部２８が形成されていると共に前記窓部２８を覆う断面三角形状のセンサダクト２９が溶接等により取付けられている。センサダクト２９の上側の傾斜面にはセンサ支持部３０を介してセンサケース３１が支持されており、前記センサケース３１内に前記赤外線センサ２７が収容されている。
【００２１】
センサダクト２９及びセンサケース３１の相互に対向する面にはそれぞれ開口２９ａ及び３１ａが設けられている。前記赤外線センサ２７は窓部２８及び開口２９ａ，３１ａを通して加熱室２内の食品温度を検出するようになっている。また、センサケース３１の開口３１ａとセンサダクト２９の開口２９ａとの間にはシャッター３２が設けられている。前記シャッター３２は、シャッターモータ３３（図８参照）により回動駆動される。
【００２２】
前記赤外線センサ２７は、ＩＣチップ上に複数、例えば１６個の赤外線検出素子（サーモパイル、図示せず）を４行×４列で配列することにより構成されている。前記赤外線センサ２７の測定視野Ａは、１６個の赤外線検出素子の個々が形成する測定視野の集合体であり、本実施例においては、図６及び図７に示すように、前記加熱室２の底板３中央に載置される食品Ｆの略全体を覆うように構成されている。
【００２３】
次に、図８を参照しながら本実施例に係る電子レンジの電気的構成について説明する。図８において、電源プラグ４０は、２００Ｖの交流電源の電源コンセント（図示せず）に接続されるものであり、その電源線４１，４２間にはノイズフィルタ４３が接続されている。図示しないが、ノイズフィルタ４３はサージ吸収素子（バリスタ）、抵抗、コンデンサ、コモンドチョークコイル等を接続して構成されている。
【００２４】
ノイズフィルタ４３の両出力端子には、それぞれ電源線４１ａ，４２ａが接続されている。電源線４１ａはドアスイッチ４４を介して電源線４１ｂに接続され、電源線４２ａはドアスイッチ４５を介して電源線４２ｂに接続されている。また、電源線４１ｂと電源線４２ａとの間にはショートスイッチとして機能するドアスイッチ（モニタスイッチ）４６が接続されている。前記ドアスイッチ４４，４５はいずれもドア７の閉鎖時にオンし、前記ドアスイッチ４６はドア７の開放時にオンする構成となっている。
【００２５】
電源線４２ｂには、リレー４７，４８を介して電源線４２ｃ、４２ｄがそれぞれ接続されている。電源線４１ｂ、４２ｃ間、及び電源線４１ｂ、４２ｄ間には、それぞれ前記インバータ装置１４，１６が接続されている。前記インバータ装置１４，１６は、マグネトロン１３，１５に共振用電源を与えるためのものであり、高圧整流器、高周波トランス、高圧コンデンサ（いずれも図示せず）などを備えて構成されている。
【００２６】
電源線４１ｂ、４２ｄ間には、アンテナモータ２０，２２の直列回路が接続されている。更に、電源線４２ａは、前記ファン装置１７，１８が備えるファンモータ１７ａ，１８ａの直列回路、庫内灯２５，２５の直列回路を介して制御装置４９の入力端子に接続されている。また、電源線４１ａ，４２ａは、制御装置４９の入力端子に接続されている。
【００２７】
更に、前記制御装置４９には、ドア７の開閉を検知するドア検知スイッチ５０、赤外線センサ２７、サーミスタ２４、シャッターモータ３３、表示部８、操作部９が接続されている。前記制御装置４９は、マイクロコンピュータを主体とし、ＣＰＵやＲＯＭ，ＲＡＭなどのメモリを備えて構成されており、そのメモリには電子レンジの各種調理メニューに対応する制御プログラムなどのデータが記憶されている。そして、制御装置４９のＣＰＵは、入力信号やメモリの記憶データに基づいて各リレー４７，４８のオンオフ制御、シャッターモータ３３や表示部８の制御、インバータ装置１４，１６の図示しないインバータ回路の動作制御などを行う構成となっている。尚、リレー４７，４８のオンオフ制御は、図示しないリレーコイルを通断電制御することにより行われる。
【００２８】
次に、本実施例の作用について説明する。前記制御装置４９のマイクロコンピュータは、操作部９からの入力信号に基づきＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行し、食品を加熱する。このとき、使用者は、食品の種類や状態等に応じて多数の加熱メニューのうちの一つを選択することができる。
【００２９】
制御装置４９は、赤外線センサ２７の検出結果に基づき食品温度が選択された加熱メニューに応じた設定温度になるように、マグネトロン１３，１５やアンテナモータ２０，２２などを駆動制御する。また、各加熱メニューには、加熱時間が予め設定されており、加熱時間が経過しても食品温度が設定温度に達しない場合には、制御装置４９は加熱運転を終了するようになっている。
【００３０】
続いて、制御装置４９が実行する水の湯沸かし動作について図９及び図１０を参照しながら説明する。図９は、制御装置４９が実行する水の湯沸し動作用プログラムのフローチャートを示している。このプログラムは、操作部９に設けられた「湯沸かし」メニューに対応するメニューキーを選択的に操作すると共にスタートキーを操作することにより実行される。
【００３１】
即ち、図９において、操作部９からの入力信号により湯沸かし動作の実行が指示されると、制御装置４９は加熱時間（例えば４分）を設定し、タイマのカウントを開始する（ステップＳ１）。従って、制御装置４９が時間設定手段として機能する。
【００３２】
続いて、制御装置４９は、赤外線センサ２７の各素子の温度検出信号を読み込み、基準値を算出する（ステップＳ２）。本実施例では、制御装置４９はシャッター３２の表面温度に基づき基準値を検出する。
【００３３】
そして、制御装置４９は、シャッターモータ３３を駆動してシャッター３２を開放すると共に、マグネトロン１３，１５、アンテナモータ２０，２２を駆動して加熱動作を開始する（ステップＳ３）。この結果、マグネトロン１３，１５が発生したマイクロ波は導波管１９，２１を通り、回転アンテナ５，６によって拡散されながら加熱室２内に照射される。
【００３４】
また、制御装置４９は、食品としての水の初期温度上昇値ΔＴｉｎｔを検出する（ステップＳ４）。ここでは、加熱開始時及び加熱開始から１０秒後の赤外線センサ２７の各素子の温度検出信号から各タイミングの水の温度Ｔ０及びＴ１０をそれぞれ算出し、その差を初期温度上昇値ΔＴｉｎｔとしている。尚、制御装置４９は、赤外線センサ２７の各素子の温度検出信号及び基準値に基づいて各視野の温度算出値を求め、全視野の温度算出値の平均値を温度検出値としている。
【００３５】
次のステップＳ５では、初期温度上昇値ΔＴｉｎｔが７℃よりも小さいか否かを判断する。そして、７℃よりも小さい場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ６に移行して、水の温度検出値を１０秒ごとに求める。ステップＳ７では、各タイミングで求められた温度検出値Ｔ１０ｎが９０℃以下であるか否かを判断する。
【００３６】
そして、温度検出値Ｔ１０ｎが９０℃以下である場合（Ｙｅｓ）には、続いて加熱時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ８）、加熱時間が経過していない場合には（ＮＯ）、再びステップＳ６に移行する。また、ステップＳ８にて加熱時間が経過したと判断した場合（ＹＥＳ）、及び、ステップＳ７にて温度検出値Ｔ１０ｎが９０℃を上回ったと判断した場合（ＮＯ）には、マグネトロン１３，１５及びアンテナモータ２０，２２の駆動を停止して湯沸かし動作を終了する（ステップＳ９）。
【００３７】
一方、ステップＳ５にて初期温度上昇値ΔＴｉｎｔが７℃以上であると判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０に移行し、水の温度検出値を１０秒毎に求める。そして、ステップＳ１１では、今回の温度検出値Ｔ１０ｎと前回の温度検出値Ｔ１０（ｎ−１）との差を求め、１０秒間の温度上昇値ΔＴ１０を算出する。
【００３８】
ステップＳ１２では、温度上昇値ΔＴ１０が１０℃以上であるか否かを判断する。ここで、１０℃以上である（ＹＥＳ）と判断した場合には、ステップＳ９に移行して加熱動作を終了し、１０℃よりも小さい（ＮＯ）と判断した場合には、ステップＳ１３に移行する。
【００３９】
ステップＳ１３では、加熱時間が経過したか否かを判断し、加熱時間が経過した（ＹＥＳ）と判断した場合には、ステップＳ９に移行して加熱動作を終了し、加熱時間が経過していない（ＮＯ）と判断した場合には、再びステップＳ１０に移行する。
【００４０】
ここで、図１０は、上述の湯沸かし動作実行時における赤外線センサ２７の温度検出値の時間的変化を示している。図１０において、縦軸は赤外線センサ２７の温度検出値（℃）を、横軸は加熱開始からの時間（秒）を示している。また、曲線Ａ〜Ｄはそれぞれ水量が２５０，５００，７５０，１０００ｃｃの場合を示している。
【００４１】
図１０に示すように、水の量が少ないほど１０秒間あたりの温度上昇値は大きい。そこで、本実施例では、加熱開始初期の温度上昇値が７℃を下回っているか否かで水量の多少を判断し（ステップＳ５参照）、水量が多い場合と少ない場合とで、その後の湯沸かし動作の制御を異ならせている。
【００４２】
また、図１０に示すように、水量が少ないときは水が沸騰状態に達する前に急激な温度上昇が見られる。具体的には、水量が２５０ｃｃのときは加熱時間が５０秒経過するあたりから急激に温度上昇し始め、１０秒間当たりの温度上昇値が１０℃を超す。そして、加熱時間が９０秒を過ぎると温度検出値は９０℃を超し、ほぼ沸騰状態となる。
【００４３】
水量が５００ｃｃのときは加熱時間が１３０秒経過するあたりから急激に温度上昇し始め、１０秒間当たりの温度上昇値が１０℃を超す。そして、加熱時間が１５０秒を過ぎると温度検出値は９０℃を超し、ほぼ沸騰状態となる。即ち、水量が少ない場合は、加熱の途中で１０秒間あたりの温度上昇値が１０℃を超える急激な温度上昇が見られ、その後、すぐに沸騰状態に達する。
【００４４】
これに対して、水量が多いとき（７５０，１０００ｃｃのとき）は、加熱開始から沸騰状態に達するまで、温度検出値は略直線的に上昇する。そして、水量が７５０ｃｃのときは加熱時間が１９０秒を経過した時点で９０℃を超え、水量が１０００ｃｃのときは加熱時間が２３０秒を経過した時点で９０℃を超えて略沸騰状態となる。
【００４５】
そこで、本実施例では、水量が少ないと判断した場合は、その後の赤外線センサ２７の検出結果に基づき１０秒間の温度上昇値が１０℃を超えると水が略沸騰状態にあると判定し、湯沸かし動作を終了する。また、水量が多いと判断した場合は、その後の赤外線センサ２７の温度検出値が９０℃を超えた時点で水が略沸騰状態にあると判定し、湯沸かし動作を終了するように構成した。従って、本実施例では、制御装置４９が判定手段として機能する。
【００４６】
これにより、水量の多少に関わらず適切な加熱動作を実行することができ、水が略沸騰状態になるまで過不足なく加熱することができる。
【００４７】
また、本実施例では、湯沸かし動作の実行時間を予め４分に設定し、４分が経過する前に水の温度が９０℃に達した場合、或いは、１０秒間当たりの温度上昇値が１０℃を超えた場合には、湯沸かし動作を直ちに終了するように構成した。これにより、水が沸騰状態に達しているにも関わらず加熱され続けることを防止できる。
【００４８】
これに対して、湯沸かし動作時間が経過すると、赤外線センサ２７の検出結果に関係なく湯沸かし動作を終了するように構成した。つまり、湯沸かし動作時間の上限値を設定した。これにより、例えば底板４上における食品（水）の載置位置を誤ったために、赤外線センサ２７が水の温度を精確に検出できない場合でも、湯沸かし動作が継続されてしまうといった不具合を防止できる。
【００４９】
また、本実施例では、水の湯沸かし動作に対応するメニューキーを設け、使用者がそのメニューキーを操作することにより湯沸かし動作が自動的に実行されるように構成した。従って、簡単な操作で水の湯沸かし動作を実行させることができる。
【００５０】
尚、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形、拡張が可能である。
【００５１】
食品を判別する手段を設けて、食品が水であると判断した場合に湯沸かし動作を自動的に実行するように構成しても良い。
【００５２】
水の湯沸かし動作実行時における赤外線センサによる水の温度を検出するタイミングを、加熱開始初期と、それ以降とで異なるように構成しても良い。また、水量が少ないと判断した場合には、その後は５秒毎に水温を検出する等、水量の多少に応じて温度検出周期を異ならせても良い。このような構成により、加熱手段による水の湯沸かし動作をより一層、精度良く制御することができる。
【００５３】
赤外線センサは複眼式のものに限らず、単眼式のものでも良い。
電子レンジは１個若しくは３個以上のマグネトロンを備えるものでも良い。　　本発明は、家庭用電子レンジにも適用できる。また、ヒータ付電子レンジや、電気オーブン、電磁調理器、クッキングヒータなどにも適用できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、赤外線センサの検出結果に基づき加熱手段による水を加熱して湯を沸かす湯沸かし動作の実行を制御するように構成したので、加熱時に発生する水蒸気量に影響を受けることなく水の加熱状態を精度良く検知することができ、水を過不足なく加熱して湯を沸かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す電子レンジの全体構成を示す斜視図
【図２】キャビネットの内部の構成を概略的に示す正面図
【図３】キャビネットの内部の構成を概略的に示す上面図
【図４】キャビネットを取り外した状態で示す右側面図
【図５】赤外線センサ周辺部分を拡大して示す図
【図６】加熱室を上方から見たときの赤外線センサの測定視野を示す図
【図７】加熱室を正面から見たときの赤外線センサの測定視野を示す図
【図８】電気的構成を示す図
【図９】制御装置が実行する水の湯沸かし制御プログラムのフローチャート
【図１０】水の湯沸かし加熱時における赤外センサの温度検出値の時間的変化を示す図
【符号の説明】
図中、１３，１５はマグネトロン（加熱手段）、２７は赤外線センサ、４９は制御装置（制御手段、時間設定手段、判定手段）を示す。
【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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