(57)【要約】【課題】空気浄化装置内部に配置する光触媒の表面積が大きいと共にその取扱いが容易な空気浄化装置の実現。【解決手段】吸気口２４及び排気口２６を備えた筐体１２内に、紫外線を放射する放電管１４を収納すると共に、該放電管１４を構成する透光性材料より成る気密容器３４の直管部２８，２８の外表面、及び、上記放電管１４で生成された紫外線の照射範囲内の筐体１２内壁面に、不織布４２を構成する繊維４４の表面に光触媒４６を担持せしめて成る光触媒シート１８を配置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口及び排気口を備えた筐体内に、光触媒を活性化させる波長の光を放射する放電管を収納すると共に、該放電管から放射される光触媒を活性化させる波長の光の照射範囲内に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを配置したことを特徴とする空気浄化装置。
【請求項２】
上記放電管を構成する透光性材料より成る気密容器の外表面に、上記光触媒シートを配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気浄化装置。
【請求項３】
多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐の表面に光触媒を担持させて形成した織布を、上記光触媒シートの外面に接合したことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光触媒を用いた空気浄化装置に係り、特に、空気浄化装置内部に配置する光触媒の表面積が大きいと共に、その取扱いが容易な空気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化チタン（ＴｉＯ２）等の光触媒は、紫外線の照射を受けると活性化して強力な酸化還元作用を生じ、窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）等の有害化合物や汚濁物等を効果的に分解する作用を発揮するものであることから、この光触媒を利用した空気浄化装置が種々提案されている。
ところで、上記光触媒による有害化合物や汚濁物等の分解は、これら有害化合物や汚濁物等が光触媒に接触することによって生じる作用である。従って、光触媒による空気の浄化能力を向上させるためには、光触媒の表面積をできるだけ拡大することが望ましい。
【０００３】
そこで、本出願人は、先に、図１１に示す空気浄化装置７０を提案した（特願２００２−３１１０７２号）。この空気浄化装置７０は、筐体７１の内部に、３本の紫外線ランプ７２と、２個のファン７３と、光触媒担持体７４と、フィルタ７５を収納すると共に、筐体７１の外壁面に取付けられた駆動部７６を備えている。また、筐体７１の下面には、空気を筐体７１内部に取り入れるための吸気口７７が形成され、また、筐体７１の上面には、筐体７１内部の空気を外部に放出するための排気口７８が形成されている。
【０００４】
上記紫外線ランプ７２は、図１２及び図１３に示すように、紫外線透過ガラスより成る略円筒状の一対の直管部７９，７９と、両直管部７９，７９を連通接続する曲管部８０と、上記直管部７９，７９の開口を溶融封止して成る封止部８１とから構成される気密容器８２と、該気密容器８２内の両端封止部８１近傍にそれぞれ配置された一対の放電電極８３，８３と、各放電電極８３に接続されたリード線８４とを備えて成る。
上記気密容器８２内には、紫外線放射ガスが充填されていると共に、気密容器８２の直管部７９，７９内表面には、紫外線波長変換用の蛍光体層８５（図１３）が形成されている。この蛍光体層８５は、放電電極８３，８３間の放電によって紫外線放射ガスから放射される様々な波長の紫外線の中で、３００ｎｍ未満の波長の紫外線を、光触媒の活性化に特に適した３００〜４００ｎｍの波長の紫外線に変換するために設けられたものである。
【０００５】
上記気密容器８２を構成する直管部７９，７９の外表面には、表面をアナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）より成る光触媒８６で被覆された多数の細長い繊維状体８７が、接着剤８８を介して、上記直管部７９，７９外表面に対して略垂直に立設状態で被着されている。この繊維状体８７は、ガラス繊維や樹脂繊維等の繊維８９の表面に光触媒８６をコーティングして構成されているものである（図１４及び図１５）。
【０００６】
また、上記光触媒担持体７４は、筐体７１内壁面に取り付けられており、断面略波形の基体９０の表面に、図１６に示す如く、光触媒８６で被覆された多数の細長い繊維状体８７が接着剤８８を介して、上記基体９０表面に対して略垂直に立設状態で被着されているものである。
【０００７】
上記空気浄化装置７０を用いて、空気の浄化処理を行うためには、先ず、駆動部７６から上記ファン７３及び紫外線ランプ７２に電源供給することにより、ファン７３を駆動させると共に紫外線ランプ７２を点灯させる。
上記ファン７３の駆動により、外部の空気が吸気口７７より筐体７１内に導入され、また、上記紫外線ランプ７２の点灯によって生成された紫外線の照射を受けて、紫外線ランプ７２の繊維状体８７表面の光触媒８６、光触媒担持体７４の繊維状体８７表面の光触媒８６が活性化することとなる。
筐体７１内部に導入された空気は、上記フィルタ７５によって塵等が除去された後、排気口７８に向かって上昇していく過程で、活性化した上記光触媒８６と接触することにより、該空気中の有害化合物や汚濁物等が分解されて浄化されることとなる。
【０００８】
上記空気浄化装置７０にあっては、紫外線ランプ７２で生成された紫外線の照射範囲内に、光触媒８６で被覆された多数の繊維状体８７を基体９０表面に対して立設状態で被着して構成した光触媒担持体７４を配置すると共に、紫外線ランプ７２の気密容器８２を構成する直管部７９，７９の外表面にも、光触媒８６で被覆された多数の繊維状体８７を被着していることから、紫外線の照射範囲内に配置される光触媒８６の表面積を拡大することができるのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記空気浄化装置７０は、紫外線の照射範囲内に配置した光触媒担持体７４の基体９０表面に、光触媒８６で被覆された多数の繊維状体８７を略垂直に立設状態で被着すると共に、紫外線ランプ７２の気密容器８２の直管部７９，７９の外表面に、光触媒８６で被覆された多数の繊維状体８７を略垂直に立設状態で被着していたが、上記繊維状体８７に触れる等して外力が加えられると、繊維状体８７が比較的簡単に剥離してしまうため、その取扱いが不便であった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、空気浄化装置内部に配置する光触媒の表面積が大きいと共にその取扱いが容易な空気浄化装置の実現にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の空気浄化装置にあっては、吸気口及び排気口を備えた筐体内に、光触媒を活性化させる波長の光を放射する放電管を収納すると共に、該放電管から放射される光触媒を活性化させる波長の光の照射範囲内に、不織布を構成する繊維に光触媒を担持させた光触媒シートを配置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の空気浄化装置にあっては、放電管から放射される光触媒を活性化させる波長の光の照射範囲内に、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを配置したことから、空気浄化装置内部に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
また、本発明の空気浄化装置にあっては、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを用いたことから、剥離し易い光触媒８６で被覆された繊維状体８７を用いた従来の空気浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である。
【００１３】
上記光触媒シートは、例えば、放電管を構成する透光性材料より成る気密容器の外表面に配置することができる。
【００１４】
多数の繊維の集合体より成る紐を略格子状に織り込むと共に、上記紐の表面に光触媒を担持させて形成した織布を、上記光触媒シートの外面に接合しても良い。この場合、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートの強度を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明に係る空気浄化装置の実施形態を説明する。
図１は、本発明に係る空気浄化装置１０の模式的断面図であり、この空気浄化装置１０は、筐体１２の内部に、３本の放電管１４と、２個のファン１６と、光触媒シート１８と、フィルタ２０を収納すると共に、筐体１２の外壁面に取付けられた駆動部２２を備えている。
上記筐体１２の下面には、空気を筐体１２内部に取り入れるための吸気口２４が形成され、また、筐体１２の上面には、筐体１２内部の空気を外部に放出するための排気口２６が形成されている。
【００１６】
上記放電管１４は、図２及び図３に示すように、石英ガラス等の紫外線を透過させる透光性材料より成る略円筒状の一対の直管部２８，２８と、両直管部２８，２８を連通接続する曲管部３０と、上記直管部２８，２８の開口を溶融封止して成る封止部３２とから構成される気密容器３４と、該気密容器３４内の両端封止部３２近傍にそれぞれ配置された一対の放電電極３６，３６と、各放電電極３６に接続されたリード線３８とを備えて成る。
上記気密容器３４内には、放電ガスとして、アルゴンと水銀とを混合してなる紫外線放射ガス、或いは、キセノンを主体とした紫外線放射ガスが充填されている。また、気密容器３４の直管部２８，２８と曲管部３０の内表面には、後述する紫外線波長変換用の蛍光体層４０（図３参照）が形成されている。
上記放電電極３６は、モリブデン、タングステン等より成り、先端部は直管部２８内に露出すると共に、基端部は気密容器３４の封止部３２内に埋設されている。封止部３２内に埋設された放電電極３６の基端部には、リード線３８の一端が接続され、該リード線３８の他端は、気密容器３４の外部に導出されている。
【００１７】
上記気密容器３４を構成する直管部２８，２８の外表面には、図４乃至図７に示すように、不織布４２を構成する繊維４４の表面に、アナターゼ型の酸化チタン（ＴｉＯ２）より成る光触媒４６を被着・担持させた光触媒シート１８が被覆されている。
尚、光触媒４６は、図７に示したように、繊維４４の表面に緻密な膜状態で被着・担持される場合の他、繊維４４表面の光触媒４６の粒子間に微小な隙間が存在する状態で粗く被着・担持される場合もある。
【００１８】
不織布４２は、多数の繊維４４が立体的に絡み合って形成されるものであり、繊維４４間に多数の空隙４８（図６参照）が形成されるため通気性に優れており、また、多数の繊維４４が立体的に絡み合っているため、単位体積当たりの繊維４４の表面積が極めて大きいものである。
尚、不織布４２を構成する繊維４４の繊維密度や、不織布の厚さ、目付等を適宜調整することにより、不織布４２を構成する繊維４４の総表面積を任意に増減可能である。
【００１９】
上記繊維４４は、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレン等の樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の短繊維から成り、その直径は５〜２０μｍ、長さは０．５〜２０ｍｍ程度である。
尚、長さが５０〜１００ｍｍ程度の長繊維から成る繊維４４を用いることも勿論可能である。
【００２０】
上記蛍光体層４０は、放電電極３６，３６間の放電によって紫外線放射ガスから放射される様々な波長の紫外線の中で、３００ｎｍ未満の波長の紫外線を、光触媒２６の活性化に特に適した３００〜４００ｎｍの波長の紫外線に変換するために設けられたものである。
上記蛍光体層４０は、例えば、（ＣａＺｎ）３（ＰＯ４）２：Ｔｌ、Ｃａ３（ＰＯ４）２：Ｔｌ、ＳｒＢ４Ｏ７：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｍｇ）３Ｓｉ２Ｏ７：Ｐｂ、ＢａＳｉ２Ｏ５：Ｐｂ、ＹＰＯ４：Ｃｅ、Ｃｅ（Ｍｇ，Ｂａ）Ａｌ１１Ｏ１９、ＬａＰＯ４：Ｃｅ等の少なくとも１種を含む材料で構成することができる。このように、上記蛍光体層４０を設けたことにより、紫外線放射ガスから放射され、上記光触媒４６に照射される各種波長の紫外線の中で、該光触媒４６の活性化にあまり寄与しない波長（３００ｎｍ未満の波長）の紫外線が、光触媒４６の活性化に特に適した波長の紫外線（３００〜４００ｎｍ）に変換されるので、光触媒４６の活性化を促進することができる。
【００２１】
尚、上記蛍光体層４０は、気密容器３４を構成する直管部２８，２８及び曲管部３０の外表面に形成しても良い。この場合には、気密容器３４の直管部２８，２８の外表面に形成した蛍光体層４０の表面に、上記光触媒シート１８を被覆すれば良い。
【００２２】
以下において、気密容器３４の直管部２８，２８外表面に上記光触媒シート１８を被覆して、上記放電管１４を製造する方法について説明する。
先ず、ポリプロピレン等の高融点材料より成る繊維４４を、ポリエチレン等の低融点材料より成る繊維５０で被覆した所定長さの複合繊維５２（図８参照）を多数準備し、カード法やエアレイ法等を用いて、これら多数の複合繊維５２より成るシート状の集積体（ウェブ）を形成する。
【００２３】
次に、上記シート状の集積体を、気密容器３４の直管部２８，２８外表面に被覆し、この状態で、上記複合繊維５２を構成する低融点材料より成る繊維５０の融点より高く、且つ、高融点材料より成る繊維４４の融点より低い温度で、複合繊維５２より成る上記シート状の集積体を加熱して低融点材料より成る繊維５０のみを溶融させると共に、粒子状の光触媒４６を上記集積体に吹き付ける。
【００２４】
この結果、高融点材料より成る繊維４４の交差部分が、溶融した低融点材料より成る繊維５０を介して接着することにより、不織布４２が形成されると共に、粒子状の光触媒４６が、溶融した低融点材料より成る繊維５０を介して、不織布４２を構成する繊維４４の表面に接着・担持されて上記光触媒シート１８が形成され、更に、光触媒シート１８が、溶融した低融点材料より成る繊維５０を介して、気密容器３４の直管部２８，２８外表面に接着して上記放電管１４が完成する。
【００２５】
上記製造方法にあっては、高融点材料より成る繊維４４を低融点材料より成る繊維５０で被覆した複合繊維５２を用い、低融点材料より成る繊維５０のみを溶融させて接着剤として機能させることにより、不織布４２の形成、不織布４２を構成する繊維４４の表面へ光触媒４６を担持させた光触媒シート１８の形成、光触媒シート１８と気密容器３４の直管部２８，２８外表面との接着を略同時に行うことができるので、極めて製造容易である。
【００２６】
尚、上記製造方法以外にも、例えば、光触媒の分散液中に不織布４２を浸漬した後乾燥、焼成させることにより、不織布４２を構成する繊維４４の表面に光触媒４６を被着・担持させて光触媒シート１８を形成した後、該光触媒シート１８を、接着剤を介して、気密容器３４の直管部２８，２８外表面に被覆しても良い。
【００２７】
上記放電管１４にあっては、一対の放電電極３６，３６間で放電が生成されると、電子が紫外線放射ガスに衝突して様々な波長の紫外線が生成される。生成された紫外線は、蛍光体層４０に照射されることにより、光触媒４６の活性化に特に適した波長の紫外線（３００〜４００ｎｍ）に変換された後、気密容器３４を透過して、光触媒シート１８の不織布４２を構成する繊維４４表面の光触媒４６に照射される。この結果、光触媒４６が活性化して空気の浄化を行うことができるのである。
【００２８】
上記光触媒シート１８は、図１に示すように、筐体１２内壁面にも取り付けられており、上記３本の放電管１４を囲繞するように配置されている。
筐体１２内壁面に取り付けられる光触媒シート１８は、当該光触媒シート１８の不織布４２を構成する繊維４４表面の光触媒４６を活性化させるため、上記放電管１４で生成された紫外線の照射範囲内に配置される必要がある。
而して、筐体１２内壁面に取り付けられた光触媒シート１８の不織布４２を構成する繊維４４表面の光触媒４６に、上記放電管１４からの紫外線の照射を受けると、光触媒４６が活性化して該光触媒４６表面に接触した空気の浄化を行うことができるのである。
尚、上記放電管１４の直管部２８外表面には光触媒シート１８が被覆されているが、上記の通り、光触媒シート１８を構成する不織布４２は、繊維４４間に多数の空隙４８が形成されているため、放電管１４の直管部２８を透過した紫外線の一部は、上記空隙４８を通過して、筐体１２内壁面に取り付けられた光触媒シート１８にも照射されることとなる。また、光触媒シート１８が被覆されていない放電管１４の曲管部３０や封止部３２を透過した紫外線も、筐体１２内壁面に取り付けられた光触媒シート１８に照射されることとなる。
【００２９】
不織布４２を構成する繊維４４の表面に光触媒４６を担持せしめて成る上記光触媒シート１８の強度を向上させるため、図９に示すように、表面に光触媒４６を担持させたシート状の織布５４を光触媒シート１８の外面に接合しても良い。
この織布５４は、樹脂繊維、ガラス繊維、金属繊維等の多数の繊維（図示せず）を縒る等して形成した繊維の集合体より成る紐５６を、略格子状に織り込むと共に、該織布５４を構成する紐５６の表面に光触媒４６を担持させることにより形成されている（図１０）。この織布５４は、紐５６間に多数の空隙５８が形成されるように粗織りされているため、通気性に優れている。
図９においては、光触媒シート１８の底面に上記織布５４を接合した場合が示されているが、光触媒シート１８の上面に上記織布５４を接合したり、或いは、光触媒シート１８の外面を上記織布５４で被覆した状態で接合しても良い。
【００３０】
上記織布５４と光触媒シート１８の外面との接合は、例えば、接着剤（図示せず）を介して行うことができる。
また、上記した複合繊維５２を用いて光触媒シート１８を形成する場合においては、溶融した低融点材料より成る繊維５０を介して、高融点材料より成る繊維４４の交差部分を接着することにより不織布４２を形成すると共に、粒子状の光触媒４６を不織布を構成する繊維４４の表面に接着・担持させ、更に、溶融した低融点材料より成る繊維５０を介して、上記織布５４を光触媒シート１８の外面に接着すれば良い。
【００３１】
以下において、上記空気浄化装置１０を用いて、空気の浄化処理を行う手順を説明する。
先ず、駆動部２２から上記ファン１６及び放電管１４に電源供給することにより、ファン１６を駆動させると共に放電管１４を点灯させる。
上記ファン１６の駆動により、外部の空気が吸気口２４より筐体１２内に導入され、また、上記放電管１４の点灯によって生成された紫外線の照射を受けて、上記光触媒シート１８の不織布４２を構成する繊維４４表面の光触媒４６が活性化することとなる。
筐体１２内部に導入された空気は、上記フィルタ２０によって塵等が除去された後、排気口２６に向かって上昇していく過程で、活性化した上記光触媒４６と接触することにより、該空気中の有害化合物や汚濁物等が分解されて浄化されることとなる。
【００３２】
本発明の空気浄化装置１０にあっては、放電管１４の気密容器３４を構成する直管部２８，２８の外表面、及び、放電管１４で生成された紫外線の照射範囲内の筐体１２内壁面に、単位体積当たりの繊維４４の表面積が極めて大きい不織布４２を構成する繊維４４の表面に光触媒４６を担持せしめて成る光触媒シート１８を配置したことから、筐体１２内部に配置する光触媒４６の表面積を大きく確保することができる。
また、本発明の空気浄化装置１０にあっては、不織布４２を構成する繊維４４の表面に光触媒４６を担持せしめて成る光触媒シート１８を用いたことから、剥離し易い光触媒８６で被覆された繊維状体８７を用いた従来の空気浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である
【００３３】
上記光触媒４６は、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、Ｆｅ２Ｏ３等、光触媒作用を有する金属酸化物で構成されるが、上記アナターゼ型の酸化チタンが、光触媒活性に優れており最も好適に使用できる。
また、上記光触媒４６は、紫外線の照射を受けて活性化する光触媒だけでなく、可視光の照射を受けて活性化する可視光型光触媒を用いることもできる。この場合、上記放電管１４の気密容器３４を構成する直管部２８，２８は、可視光型光触媒を活性化させる波長の可視光を透過させる透光性材料で構成されると共に、気密容器３４内には、可視光型光触媒を活性化させる波長の可視光を放射する放電ガスが充填され、また、上記紫外線波長変換用の蛍光体層４０は不要となる。
【００３４】
上記においては、不織布４２を構成する繊維４４の「表面」に光触媒４６を担持せしめた場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、セルロース系の化学繊維であり、多数の孔を備えた多孔質構造を有するレーヨン繊維に粒子状の光触媒４６を練り混むことにより、繊維４４に光触媒４６を担持させても良い。この場合、光触媒４６は、レーヨン繊維で構成された繊維４４の表面のみならず、レーヨン繊維中にも担持されることとなるが、上記の通り、レーヨン繊維は多孔質構造であるため、孔を介して、繊維４４中に練り混まれた光触媒４６にも光触媒活性化作用を有する波長の光を照射して活性化できると共に、空気や水と接触させて浄化を行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の空気浄化装置にあっては、放電管から放射される光触媒を活性化させる波長の光の照射範囲内に、単位体積当たりの繊維の表面積が極めて大きい不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを配置したことから、空気浄化装置内部に配置する光触媒の表面積を大きく確保することができる。
また、本発明の空気浄化装置にあっては、不織布を構成する繊維に光触媒を担持せしめて成る光触媒シートを用いたことから、剥離し易い光触媒８６で被覆された繊維状体８７を用いた従来の空気浄化装置７０に比べて、その取扱いが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図２】放電管を模式的に示す正面図である。
【図３】放電管における気密容器の直管部を模式的に示す部分拡大断面図である。
【図４】光触媒シートを模式的に示すに斜視図である。
【図５】光触媒シートを模式的に示す部分拡大図である。
【図６】光触媒シートを構成する繊維を模式的に示す拡大図である。
【図７】光触媒シートを構成する繊維を模式的に示す断面図である。
【図８】複合繊維を示す概略断面図である。
【図９】表面に光触媒を担持させた織布を、光触媒シートの外面に接合した状態を模式的に示す正面図である。
【図１０】表面に光触媒を担持させた織布を模式的に示す平面図である。
【図１１】従来の空気浄化装置を示す概略断面図である。
【図１２】従来の空気浄化装置における紫外線ランプを示す正面図である。
【図１３】従来の空気浄化装置における紫外線ランプを構成する気密容器の直管部の部分拡大縦断面図である。
【図１４】従来の空気浄化装置における繊維状体の拡大縦断面図である。
【図１５】従来の空気浄化装置における繊維状体の拡大横断面図である。
【図１６】従来の空気浄化装置における光触媒担持体の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０  空気浄化装置
１２  筐体
１４  放電管
１８  光触媒シート
２４  吸気口
２６  排気口
３４  気密容器
４０  蛍光体層
４２  不織布
４４  繊維
４６  光触媒
５２  複合繊維
５４  織布
【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】
2004351061.tif 000011
【図１０】
2004351061.tif 000012
【図１１】
2004351061.tif 000013
【図１２】
2004351061.tif 000014
【図１３】
2004351061.tif 000015
【図１４】
2004351061.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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