(57)【要約】【課題】新たな専用設備を必要とせず、排ガス中の煤塵濃度が高い場合でも、吸着剤の目詰まりや吸着能の低下を起こさずに、有害物質の除去を行なうことが可能な排ガス処理装置を提供することである。【解決手段】焼却炉からの排ガス中の煤塵を除去する集塵機１と、この集塵機１から排出される排ガス中に残留する煤塵を除去する灰固化ペレット充填塔２と、この灰固化ペレット充填塔２から排出される排ガス中の有害物質を除去する活性炭充填塔３とを備え、灰固化ペレット充填塔２に、煤塵を用いてペレット状に固化した煤塵ペレットを充填し、活性炭充填塔３に粒状活性炭Ｃを充填して排ガス処理装置を形成したのである。この煤塵ペレットは、焼却施設内の既存の設備により経済的に作製でき、集塵機で捕集されなかった煤塵や飛灰が除去され、活性炭充填塔３での吸着剤の目詰まりを防止することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉から排出される排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、この集塵機から排出される排ガス中に残留した煤塵を除去する灰固化ペレット充填塔と、この灰固化ペレット充填塔から排出される排ガス中の有害物質を除去する活性炭充填塔とを備え、前記灰固化ペレット充填塔内に、煤塵を用いてペレット状に固化した煤塵ペレットが充填され、前記活性炭充填塔に粒状活性炭が充填された排ガス処理装置。
【請求項２】
前記煤塵ペレットが、前記灰固化ペレット充填塔で使用された後に粉砕された煤塵ペレットと前記集塵機に捕集された煤塵とを混合してペレット状に固化したものである請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記煤塵ペレットが、混練成形機を用いて固化されたものである請求項１または２に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記活性炭充填塔で使用された粒状活性炭を粉砕した粉状活性炭を、前記集塵機の入側の排ガス流路に吹き込むようにした請求項１から３のいずれかに記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、各種焼却炉から発生する排ガスの処理装置に係り、特に都市ごみなどの廃棄物焼却炉から排出される排ガスからダイオキシンなどの有害物質を除去する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市ごみなどの廃棄物焼却設備から発生する排ガス中には、煤塵、塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）、窒素酸化物（ＮＯＸ）、ダイオキシン類などの有害物質が含まれている。これらの有害物質を効率よく除去する方法の開発が進められているが、一般的には、集塵機としてバグフィルタを用いる点で共通しており、例えば、この集塵機の上流側で、粉末活性炭および消石灰を吹き込むことにより、上記のＨＣｌ、ＳＯＸなどの酸性ガスを消石灰で中和し、粉末活性炭でダイオキシン類を吸着し、集塵機により煤塵と同時にダイオキシン類をも除去する処理方法が採用されている。
【０００３】
このような排ガス処理方法と、焼却炉での燃焼ガス温度、炉内のガス攪拌性および発生ガスの滞留時間などを適正にする燃焼管理技術により、大気汚染防止対策としての前記有害物質の排出濃度の規制値を十分に下回ることができるが、さらに排出濃度を高度に低減させることが要求される場合には、集塵機の下流側に粒状の活性炭を充填した吸着塔を設けて排ガス処理を行なうことが必要となる。
【０００４】
前記集塵機の下流側に活性炭吸着塔を設ける場合には、吸着塔に充填された入口側の活性炭層は、とくに煤塵濃度が高い場合などに、バグフィルタなどの集塵機で捕集されなかった煤塵に覆われて、排ガスを流通させた初期から目詰まりが発生し、排ガス中に残存する有害物質の吸着能の低下および吸着塔の圧力損失の増大を引き起こす。従って、煤塵濃度の高い排ガス処理に、活性炭吸着層を用いる場合には、目詰まりを起こすため、排ガスの浄化機能を発揮できなくなり、その結果、活性炭を交換する必要を生じ、活性炭の排出量が自ずと増加する。煤塵により目詰まりを起こす活性炭は、吸着塔の排ガス入口の、充填された活性炭の表層の部位にあるため、交換の際に、未だ吸着能を十分に有する内部側の活性炭も不可避的に、同時に排出される。これらにより、活性炭の消費量が必要以上に増加するという問題があった。
【０００５】
このような活性炭の目詰まりの問題を解決するために、即ち、ダストによる吸着阻害を受けず、有害物質を効率よく吸着・除去するために、例えば、特開２０００−１６７３３７号公報では、廃棄物燃焼排ガスの流れ方向に、活性炭などの吸着剤を用いたダスト除去用吸着塔を、同様の吸着剤を用いた有害物質除去用吸着塔の上流側に設けた有害物質処理装置が開示されている。また、特開２００１−１１３１２５号公報では、都市ごみや産業廃棄物等の燃焼排ガス中の有害物質を吸着除去する吸着剤を充填した吸着層の前段に、同様に、排ガス中のダスト成分を除去する吸着剤を、排ガスの移動方向と略直交する方向に移動自在に充填したダスト除去層を設けた排ガス処理装置が開示されている。この排ガス処理装置では、前記のダスト成分を除去する吸着剤は、系外に設けた篩手段によってダスト成分が分離され、再利用がなされている。
【０００６】
さらに、特開２０００−２２９２１１号公報では、同様の燃焼排ガス中の有害物質を吸着除去する活性炭吸着塔の入口の排ガス流路に球状の弾性体を充填し、排ガス中のダストを効率よく除去する活性炭充填層の除塵装置が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記活性炭吸着塔の吸着剤の目詰まりを防止するために、上記の煤塵の除去装置を設けることは有効であるが、集塵機を通過した排ガス中に残存する煤塵を除去するためには、大量の煤塵除去用の充填剤が必要となる。また、充填剤を再利用する場合でも、補給用充填剤が必要となる。前記の各公報に記載した従来のそれぞれの装置で排ガス処理を行なうにあたっては、この充填剤の購入費がまず必要であり、かつ、排ガス処理施設への搬入設備、貯蔵設備、使用済み充填剤の処理設備および貯留設備、排ガス処理施設からの搬出設備などが新たに必要となる。このため、実操業では、前記の煤塵の除去装置を用いた処理は、実施し難いものであった。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、新たな専用設備を必要とせず、排ガス中の煤塵濃度が高い場合でも、吸着剤の目詰まりや吸着能の低下を起こさずに、有害物質の除去を行なうことが可能な排ガス処理装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
焼却炉から排出される排ガス中の煤塵を除去する集塵機と、この集塵機から排出される排ガス中に残留した煤塵を除去する灰固化ペレット充填塔と、この灰固化ペレット充填塔から排出される排ガス中の有害物質を除去する活性炭充填塔とを備え、前記灰固化ペレット充填塔内に、前記煤塵を用いてペレット状に固化した煤塵ペレットが充填し、前記活性炭充填塔に粒状活性炭を充填して、排ガス処理装置を形成したのである。
【００１０】
本発明者は、集塵機により捕集された煤塵は、ペレット状に固化することが容易な点に着目し、検討を重ねた結果、上記煤塵ペレットを充填したペレット充填塔を、活性炭充填塔の上流側に配置すれば、煤塵ペレットが排ガス中に残留する煤塵を除去する効果を有することを見出した。また、この煤塵ペレットは、集塵機に吹き込まれる活性炭粉末や消石灰等の排ガス処理に有効な成分が捕集された煤塵中に含まれることにより、塩化水素（ＨＣｌ）や硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の有害ガスやダイオキシン類などの微量有害物質を吸着・除去することを見出した。この吸着・除去効果によって、活性炭充填塔に充填された活性炭の目詰まりや吸着能の低下を防止することができる。
【００１１】
前記煤塵ペレットは、前記灰固化ペレット充填塔で使用された後に粉砕された煤塵ペレットと前記集塵機に捕集された煤塵とを混合してペレット状に固化して作製することができる。
【００１２】
このように、使用済みの煤塵ペレットを粉砕して再使用するようにすれば、その貯留設備が不要となり、新たに廃棄処理工程を設けずに済む。
【００１３】
前記煤塵ペレットは、煤塵を混練成形機を用いて固化することにより、作製することができる。
【００１４】
通常の都市ごみ焼却施設では、集塵機に捕集された煤塵は特別管理廃棄物に指定されている。この特別管理廃棄物には無害化処理が義務付けられているため、ごみ焼却施設内には、セメント固化技術や溶融固化技術を用いた固化処理設備が併設されている。これらの固化処理設備を用いると、捕集された煤塵を、固化時に、任意の形状に成形することが可能であるため、前記煤塵をペレット状に容易に固化することができ、新たな固化用の専用設備が不要となる。
【００１５】
しかも、この煤塵ペレットは、焼却処理施設内での捕集灰の通常の処理過程で作製されるものであるため、煤塵除去用充填剤を新たに購入する費用が不要であり、外部から排ガス処理装置まで搬入する設備や手間を省くことができる。また、前記煤塵ペレットは、焼却処理施設内で常時作製することができるため、煤塵除去用に、前記ペレット充填塔への必要充填量を、適宜取り出すことができるため、煤塵ペレットの貯蔵設備も不要である。
【００１６】
前記活性炭充填塔で使用された粒状活性炭を粉砕した粉状活性炭を、前記集塵機の入側の排ガス流路に吹き込むようにすることが望ましい。
【００１７】
前述のように、一般に、排ガス中の塩化水素（ＨＣｌ）や硫黄酸化物（ＳＯＸ）を吸収させるための消石灰などの粉末とともに、ダイオキシン類をはじめ、微量有害物質の吸着のために、集塵機の入側の排ガスの流路に、活性炭などを吹き込むことが多い。このように、使用済みの粒状活性炭を粉状にして集塵機の入側の排ガスの流路に吹き込むようにすれば、集塵機に捕集・排出される煤塵中には、未だ十分に吸着能のある活性炭が含まれるため、この粉状活性炭を含む煤塵をペレット状に固化した煤塵ペレットを充填した灰固化ペレット充填塔は、有害物質の除去効果も有するようになる。
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施形態を、添付の図１から図７に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態の排ガス処理装置での排ガス処理の流れを示したもので、前記排ガス処理装置は、焼却炉から排出される排ガスに含まれる煤塵を除去するバグフィルタなどの集塵機１と、この集塵機１から排出される排ガス中に残留した煤塵を除去する灰固化ペレット充填塔２と、灰固化ペレット充填塔２から排出される排ガス中の有害物質を除去する活性炭充填塔３とを備え、灰固化ペレット充填塔２には、灰固化装置４により煤塵をペレット状に固化した灰固化ペレット、即ち煤塵ペレットが充填され、活性炭充填塔３には粒状活性炭が充填されている。
【００１９】
ごみ焼却炉から排出された排ガスは、ダイオキシン類の発生しやすい温度域を回避するなどために、集塵機１の入側での温度がおよそ２００℃以下となるように冷却された後、集塵機１に送られる。集塵機１として、バグフィルタを用いる場合には、テフロン（登録商標）フェルトやガラス繊維などを使用した耐熱性ろ布によって、飛灰や煤塵が効率よく除去される。
【００２０】
前記集塵機１を通過した排ガスは、灰固化ペレット充填塔２に送られる。この灰固化ペレット充填塔２では、集塵機１で捕集された煤塵をペレット状に固化した煤塵ペレットが充填され、この灰固化ペレット充填塔２に排ガスを流通させると、集塵機１では捕集できなかった微細な飛灰や煤塵が捕集される。その際に、煤塵ペレットの吸着作用により、ダイオキシンなどの有害物も部分的に除去される。
【００２１】
前記集塵機１に捕集された煤塵をペレット状に固化、煤塵ペレットを作製する灰固化装置４としては、通常は、ごみ焼却施設内に、捕集した煤塵の廃棄処理用に併設され混練成形機を用いることができる。
【００２２】
前記集塵機１に捕集された煤塵は、図２に示すように、ごみ焼却施設内に併設された灰固化装置４のダストホッパ５に供給され、このダストホッパ５の排出側には、ダスト定量供給機６が連結されている。一方、固化剤のセメントが、セメント貯留槽７に貯留され、このセメント貯留槽７の排出側には、セメント定量供給機８が連結されている。ダストホッパ５およびセメント貯留槽７から、前記煤塵およびセメントが、例えば、煤塵重量に対してセメント重量が０．０７５となるように、それぞれの定量が、ダスト・セメント移送装置９に排出され、これらの材料が混練成形機１０のホッパ１１から、煤塵中の重金属を捕集するための薬剤や水とともにその内部に供給される。そして、混練成形機１０のスクリューにより、均一に混合・移送されて、この成形機１０の出側に装着した多孔ダイスから押し出され、この多孔ダイスの出側に設けたカッターで所要の長さに切断して、造粒後、養生コンベア上を移送しながら乾燥させ、振分けコンベア１３に移載され、固形物バンカに１４ａ、１４ｂに振り分けられて灰固化ペレット、即ち、煤塵ペレットが作製される。この煤塵ペレットが、前述のように、必要量だけ取出されて、灰固化ペレット充填塔２に充填され、余剰分については、既設の固形物ピットＰに貯留された後、排出、処分される。
【００２３】
このように、新たな専用設備を新設せずに、上記混練成形機１０などの、ごみ焼却施設内に併設された設備を用いて、通常の処理工程で煤塵ペレットを作製することができる。そして、この煤塵ペレットは、前述のように、吸着作用を有し、集塵機１で捕集し切れず、排ガス中に残存する微細な飛灰や煤塵などが捕集される。
【００２４】
前記煤塵ペレットの形状は特に限定する必要はないが、ペレット充填塔に充填した場合に、煤塵を効率よく除去できる形状が好ましい。目詰まりを起こさずに、長期間にわたり、良好なガス流通性を保つためには、ペレット形状は、例えば、直径が２ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状にするのが望ましい。また、このようなペレット状に固化した後に破砕して、特定の形状をしていない粉砕片を前記ペレット充填塔２に充填し、排ガス処理を行なうこともできる。
【００２５】
前記の直径が２ｍｍ〜１０ｍｍの円柱状ペレットを使用する場合には、このペレットの充填密度は前記粉砕片に比較して低く、煤塵の捕集効果が劣るため、灰固化ペレット充填塔２の容量を大きくして円柱状ペレットの充填量を増加させ、排ガスとの接触面積を増大させることが望ましい。一方、前記粉砕片を使用する場合には、その外表面積が大きいため、煤塵を物理的に捕集する効果が大きくなる反面、目詰まりを生じるまでの時間が短くなり、充填した粉砕片を頻繁に交換する必要がある。このため、灰固化ペレット充填塔２に煤塵ペレットの粉砕片を充填する場合には、この充填塔の容積を小さくし、充填された粉砕片を頻繁に交換しやすい構造にすることが望ましい。
【００２６】
なお、前記捕集した煤塵を、ごみ焼却施設内に併設された溶融処理設備を使用し、溶融固化法により溶融状態とした後にスラグとして回収し、フレーク状に破砕して粉砕片を作製し、この粉砕片を前記灰固化ペレット充填塔２に充填することもできる。
【００２７】
図１に示したように、前記灰固化ペレット充填塔２で処理された排ガスは、粒状活性炭Ｃを充填した活性炭充填塔３に送られる。この活性炭充填塔３では、排ガスは、粒状活性炭Ｃの充填層を流通し、主にダイオキシン類が吸着・除去される。その際に、集塵機１および灰固化ペレット充填塔２により、排ガス中の煤塵の殆どが除去されているため、目詰まりによる粒状活性炭の吸着能力、即ち排ガス処理能力の低下が防止される。また、この活性炭充填塔３では、灰固化ペレット充填塔２で捕集しきれなかった微細な飛灰や煤塵も捕集される。このようにして、有害成分が除去された排ガスは、煙突Ｅから大気中へ放出される。
【００２８】
なお、前記粒状活性炭Ｃの形状としては、排ガス中に残留する煤塵による目詰まりをより確実に防止するために、比較的粗粒の直径４ｍｍ程度の円柱状に形成することが好ましい。この粒状活性炭Ｃは、通常は、使用後に焼却炉Ｆへ投入され、再利用される。
【００２９】
図３は、この発明の第２の実施形態の排ガス処理装置を用いた排ガス処理の流れを示したもので、前記第１の実施形態の場合と同様に、ごみ焼却炉から排出された排ガスは、集塵機１の入側での温度がおよそ２００℃以下になるように冷却された後、集塵機１で、飛灰や煤塵が除去され、この集塵機１で捕集できなかった微細な飛灰や煤塵が、灰固化ペレット充填塔２で捕集される。そして、活性炭充填塔３でダイオキシン類などの有害物質が吸着・除去される。
【００３０】
この排ガス処理装置では、灰固化ペレット充填塔２の近傍および活性炭充填塔３の近傍に、使用済みの煤塵ペレットおよび粒状活性炭を破砕する破砕機１５、１６がそれぞれ設置されている。
【００３１】
前記灰固化ペレット充填塔２で使用された後の煤塵ペレットを取出して、破砕機１５により粉砕して、再度灰固化装置４に投入してペレット状に固化することができる。この破砕機１５は、前述したように、粉砕片として灰固化ペレット充填塔２に充填するために、煤塵ペレットを粉砕する場合にも使用することができる。
【００３２】
また、排ガス処理後に取り出された粒状の活性炭には、未だ吸着能が残っているため、この粒状の活性炭を破砕機１６で破砕した後に、矢印線Ａ１で示すように、集塵機１の入側の排ガス流路に吹き込み、塩化水素（ＨＣｌ）や硫黄酸化物（ＳＯＸ）などを除去するための吹き込み剤として使用することができる。とくに、活性炭充填塔３が移動床式の場合には、排ガス処理後の活性炭の取出しが容易である。このような使用済み活性炭の再利用により、新たな吹き込み剤の使用量を低減することができる
【００３３】
なお、前記破砕機１５、１６は、必ずしも専用設備である必要はなく、ごみ焼却施設内に併設された破砕機を流用するようにしてもよい。
【００３４】
図４は、第３の実施形態を示したもので、有害物質の排出濃度をより高度に低減させることが要求される場合には、活性炭充填塔３から排出される排ガス中に、微量のダイオキシン類や塩化水素（ＨＣｌ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）などの有害ガス成分が残留する場合に備えて、前記活性炭充填塔３に引き続いて、活性炭充填塔３ａが設置されている。この活性炭充填塔３ａに充填される活性炭は、粒状または破砕物状のいずれの形状のものをも用いることができる。
【００３５】
活性炭充填塔３ａに流入する排ガスは、既に活性炭充填塔３で有害物質がほぼ除去された有害ガス成分濃度が低い排ガスであるため、この活性炭充填塔３ａから取出された使用済みの活性炭は有害物質の吸着量は少なく、新品の活性炭と混合して、矢印線Ａ２で示すように、活性炭充填塔３に再度充填し、排ガス処理に再使用することができる。
【００３６】
破砕物状の活性炭を用いる場合は、前述の灰固化ペレットの粉砕片の場合と同様に、活性炭の外表面積が増加するため、排ガスとの接触面積が増大し、また、活性炭が特定の形状をしていないため、排ガスがこの充填塔３ａ内で均一に拡散しやすくなって、排ガスとの接触効率および排ガスの拡散効果のいずれもが向上する。それによって、破砕物状の活性炭を用いることは、有害ガス成分濃度が低い排ガスから、この有害物質を効率よく除去するのに有効である。なお、この破砕物状の活性炭を用いる場合にも、目詰まりを生じるまでの時間が短くなるため、活性炭充填塔３ａは、その容積を排ガス処理に支障を生じない程度に小さくし、破砕物状の活性炭を頻繁に交換しやすい構造にすることが望ましい。
【００３７】
なお、活性炭充填塔３ａに引き続いて、さらにもう一基の活性炭充填塔を追加設置して、排ガス中の有害物質の除去に万全を期するようにすることもできる。この場合も、追加した活性炭充填塔で使用済みの活性炭を新品の活性炭と混合した後に、その前段の活性炭充填塔３ａに再度充填し、排ガス処理に用いることができる。
【００３８】
図５は、第４の実施形態を示したもので、図４の第３の実施形態で示したように、活性炭充填塔３に引き続いて活性炭充填塔３ａを設置した場合に、図３の第２の実施形態に示したように、活性炭充填塔３で使用され、未だ吸着能が残っている粒状活性炭を破砕機１６により粉砕し、ダイオキシン類などの微量の有害物質を吸着するために、矢印線Ａ１で示したように、この粉砕活性炭を集塵機１の入側の排ガスの流路に吹き込むようにすることもできる。このような使用済み活性炭の再利用により、新たな吹き込み剤の使用量を低減することができる。
【００３９】
図６および図７は、いずれも、第１および第２の実施形態に記した排ガス処理装置を用いた場合の、他の排ガス処理の流れを示したものである。これらの場合には、いずれも、灰固化装置４、即ち混練成形機１０（図２参照）で作製された煤塵ペレットが、矢印線Ａ３で示すように、粒状活性炭Ｃと混合して活性炭充填塔３に供給される。このようにすれば、まだ有害物質の吸着性能を有している煤塵ペレットを有効に使うことができる。また、図７に示した第２の実施形態の排ガス装置を用いた場合には、使用済みの、煤塵ペレットと未だ吸着能が残っている粒状活性炭との混合物を、破砕機１６で粉砕して、集塵機１の入側の排ガス流路に吹き込まれる。
【００４０】
なお、前記煤塵ペレットを、図４および図５に示した活性炭充填塔３ａに、粒状活性炭と混合して供給してもよい。その効果は、活性充填塔３に供給した場合の前述の効果と同様である。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、バグフィルタなどの集塵機から排出される排ガス中に残留した煤塵を除去する灰固化ペレット充填塔への充填剤として、集塵機に捕集された煤塵をペレット状にした煤塵ペレットを充填した排ガス処理装置を用いるようにしたので、この煤塵ペレットは、ごみ焼却施設内での通常の煤塵廃棄処理工程で製造が可能であり、煤塵除去用充填剤の新たな購入費および専用設備が不要であり、廃棄処理物の有効利用および排ガス処理コストの面で利点がある。
【００４２】
そして、このような煤塵ペレットを用いることにより、排ガス中に残留した飛灰や煤塵を除去できるので、後続の活性炭充填塔での活性炭の目詰まりによる排ガス処理能力の低下を防止でき、ダイオキシン類や酸性ガスなどの有害物質を効率よく除去できる排ガス処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の排ガス処理装置での排ガス処理の流れを示す説明図
【図２】同上の排ガス処理装置に用いる煤塵ペレットの作製工程を示す説明図
【図３】第２の実施形態の排ガス処理装置での排ガス処理の流れを示す説明図
【図４】第３の実施形態の排ガス処理装置での排ガス処理の流れを示す説明図
【図５】第４の実施形態の排ガス処理装置での排ガス処理の流れを示す説明図
【図６】図１の排ガス処理装置での他の排ガス処理の流れを示す説明図
【図７】図２の排ガス処理装置での他の排ガス処理の流れを示す説明図
【符号の説明】
１：集塵機　　　　２：灰固化ペレット充填塔　　３、３ａ：活性炭充填塔
４：灰固化装置　　　　５：ダストホッパ　　　　６：ダスト定量供給機
７：セメント貯留槽　　８：セメント定量供給機　９：ダスト・セメント移送装置　　　　　　　　１０：混練成形機　　　　１１：ホッパ　　　　　　１２：養生コンベア　　１３：振分けコンベア
１４ａ、１４ｂ：固形物バンカ　　　　　　１５、１６：破砕機
Ｃ：粒状活性炭　　　　Ｆ：焼却炉　　　　　　　Ｐ：固形物ピット
Ａ１、Ａ２、Ａ３：矢印線
【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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