(57)【要約】【課題】フィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置において、フィルタエレメントを上下部均一に洗浄するとともにフィルタエレメント全体に対する洗浄性を向上し、かつ、逆洗排水量の低減が可能な濾過装置の逆洗方法を提供する。【解決手段】濾過塔内部を上室と下室とに仕切る仕切板に、下室内に収容されたフィルタエレメントを吊下し、下室内に導入された被処理水をフィルタエレメントで濾過した後上室を通して排出する濾過装置における逆洗方法であって、下室内におけるフィルタエレメントの最下部よりも上位まで水を張った状態で、上室からフィルタエレメントを通して下室内へ逆洗用水を送る逆洗方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過塔内部を上室と下室とに仕切る仕切板に、前記下室内に収容されたフィルタエレメントを吊下し、前記下室内に導入された被処理水をフィルタエレメントで濾過した後前記上室を通して排出する濾過装置における逆洗方法であって、前記下室内におけるフィルタエレメントの最下部よりも上位まで水を張った状態で、前記上室から前記フィルタエレメントを通して前記下室内へ逆洗用水を送る逆洗を実施することを特徴とする、濾過装置の逆洗方法。
【請求項２】
前記逆洗時用の下室内への水張りの水位を逆洗ごとに変化させる、請求項１の濾過装置の逆洗方法。
【請求項３】
前記濾過塔の側面に、開閉可能なラインを接続し、逆洗時に該ラインを開とし、濾過塔下部に接続されたドレンラインを原則的に閉として、逆洗に使用された逆洗排水の全量または一部を前記逆洗時用の下室内への水張り用水とする、請求項１または２の濾過装置の逆洗方法。
【請求項４】
前記フィルタエレメントとして、プリーツ型またはプリコート型または中空糸膜型フィルタエレメントを用いる、請求項１〜３のいずれかに記載の濾過装置の逆洗方法。
【請求項５】
発電所に設けられている濾過装置を逆洗する、請求項１〜４のいずれかに記載の濾過装置の逆洗方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、濾過装置の逆洗方法に関し、とくに、濾過塔内に設けられた仕切板にフィルタエレメントを吊下したタイプの濾過装置の逆洗方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フィルタエレメントを濾過塔内に配置し、水中の懸濁物質の除去を目的とした濾過装置においては、懸濁物質除去を重ねることで濾過装置の差圧が上昇した場合、濾過水もしくは逆洗用水を逆流させることでフィルタエレメントを洗浄して差圧を回復させる「逆洗型濾過装置」と、このような逆洗を実施せずフィルタエレメントを交換する「非逆洗型濾過装置」がある。
【０００３】
逆洗型濾過装置では、濾過装置内でのフィルタエレメント取付形態によって逆洗方法、逆洗用水の流れ方向が異なる。主なフィルタエレメント取付形態として、図４に示すような「フィルタエレメント吊り下げ型」と図５に示すような「フィルタエレメント下部固定型」がある。
【０００４】
図４に示すフィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置２１においては、濾過塔２２内の上部に設けられた仕切板２３により上室２４と下室２５とに仕切られ、仕切板２３にフィルタエレメント２６が吊下されて固定される。一般的に、被処理水は濾過塔２２の下部から導入され、フィルタエレメント２６で濾過された後、処理水が上室２４に集められ、そこから所定の行先へ送られる。
【０００５】
一方、図５に示すフィルタエレメント下部固定型の濾過装置３１においては、濾過塔３２内の下部に設けられた仕切板３３により上室３４と下室３５とに仕切られ、仕切板３３にフィルタエレメント３６が立設されるよう、フィルタエレメント３６の下部が仕切板３３に固定される。この場合の一般的な固定構造として、図５に示すように、仕切板３３を貫通するフィルタアダプター（連通管）３７が仕切板３３に固定され、このフィルタアダプター３７にフィルタエレメント３６が接合される。被処理水は装置下部もしくは上部から上室３４内に導入され、フィルタエレメント３６で濾過された後、処理水としてフィルタアダプター３７を通って仕切板３３で仕切られた下室３５に集められ、そこから所定の行先へ送られる。
【０００６】
このようなフィルタエレメント下部固定型の濾過装置３１における一般的な逆洗方法では、濾過装置３１の濾過運転停止後、上室３４内に溜まった被処理水中の、および通水が停止したことでフィルタエレメント３６から一部剥離した懸濁物質を、上室３４内の被処理水とともに全量ドレンする。このとき、濾過助材、たとえばプリコートされていた粉末樹脂等を用いている場合には、剥離した廃濾過助材も一緒にドレンする。その後、処理水が溜まっている仕切板３３下部の下室３５に高圧の逆洗用空気を導入することで、水と共にフィルタエレメント内部より外部に向けて急速に吹き出させて逆洗を実施し、十分に洗浄するために、下室３５への逆洗用水補給（水張り）を含むこの操作を数回繰り返す。
【０００７】
一方、フィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置２１における一般的な逆洗方法では、濾過装置２１の濾過運転停止後、処理水が集まった上室２４内に高圧の逆洗用空気を導入し、濾過塔２２の下部に接続された被処理水導入ラインに設けられた処理水入口弁（図示略）もしくはドレンラインに設けられた逆洗水ドレン弁が開かれた状態で、仕切板２３上部の水を高流速で一気にフィルタエレメント２６を逆流させることにより、フィルタエレメント２６に付着していた懸濁物質を剥離し、洗浄する。この場合、１回目の逆洗で仕切板２３上部の処理水が放出されてしまうため、繰り返し逆洗を行う場合には、濾過装置２１本体とは別に、上室２４に接続された逆洗用水タンクを設け、そこに貯留された逆洗用水を高圧空気で上室２４内に導入し、導入された逆洗用水を高流速で一気にフィルタエレメント２６を逆流させることにより、フィルタエレメント２６に付着していた懸濁物質を剥離し、洗浄する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１５３６４号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようなフィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置の逆洗方法においては、経験的に、吊下されたフィルタエレメント２６の上部における洗浄性が下部における洗浄性に比べて劣る傾向がある。つまり、高流速でフィルタエレメント２６内を逆流され、下室２５内へと放出される逆洗用水が、フィルタエレメント２６の上部側よりも下部側に効果的に作用し、上部側の洗浄効果が下部側よりも劣る傾向にある。また、上部側を十分に洗浄しようとしてこのような逆洗を繰り返した場合、洗浄性は向上するものの、逆洗排水が大量に発生してしまうという問題がある。逆洗排水は、さらに固液分離やスラッジの濃縮脱水処理を施さなければならない場合が多く、たとえば、発電所、中でも原子力発電所における逆洗排水は厳格に処理されなければならないため、大量の逆洗排水が発生すると、それだけ処理に手間とコストがかかるという問題を招く。したがって、このような場所に設置された濾過装置の逆洗においては、極力、逆洗排水量を低減させることが望まれる。
【００１０】
そこで本発明の課題は、このような問題点に着目し、フィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置の逆洗方法において、フィルタエレメントを上下部均一に洗浄できるようにするとともにフィルタエレメント全体に対する洗浄性を向上し、かつ、逆洗排水量の低減が可能な、濾過装置の逆洗方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る濾過装置の逆洗方法は、濾過塔内部を上室と下室とに仕切る仕切板に、前記下室内に収容されたフィルタエレメントを吊下し、前記下室内に導入された被処理水をフィルタエレメントで濾過した後前記上室を通して排出する濾過装置における逆洗方法であって、前記下室内におけるフィルタエレメントの最下部よりも上位まで水を張った状態で、前記上室から前記フィルタエレメントを通して前記下室内へ逆洗用水を送る逆洗を実施することを特徴とする方法からなる。
【００１２】
この濾過装置の逆洗方法においては、逆洗時用の下室内への水張りの水位を逆洗ごとに変化させることが好ましい。すなわち、逆洗を繰り返す場合に、逆洗開始直前の下室内への水張りの水位を逆洗ごとに変化させることが好ましい。
【００１３】
また、濾過塔の側面に、開閉可能なライン（開閉弁を備えたライン）を接続し、逆洗時に該ラインを開とし、濾過塔下部に接続されたドレンラインを原則的に閉として、逆洗に使用された逆洗排水の全量または一部を前記逆洗時用の下室内への水張り用水とすることが好ましい。
【００１４】
本発明におけるフィルタエレメントとしては、とくに限定しないが、逆洗の対象となる、あるいは逆洗により差圧性能を良好に回復可能な、プリーツ型またはプリコート型または中空糸膜型フィルタエレメントを用いることができる。
【００１５】
また、本発明方法の対象となる濾過装置の設置場所等についてもとくに限定しないが、前述したように、発電所では逆洗排水の厳格な後処理が要求され、とくに逆洗排水量を減らすことが要求されるので、本発明は、とくに発電所に設けられている濾過装置の逆洗に好適なものである。
【００１６】
上記のような本発明に係る濾過装置の逆洗方法においては、逆洗工程中に、下室内を満水とせず、フィルタエレメントの最下部よりも上位まで水を張ってその水位よりも上部には空気層を形成した状態にて、上室からフィルタエレメントを通して下室内へと逆洗用水を送る逆洗を実施するステップが設けられる。この場合、予め張られていた水が抵抗となるため、上記水位よりも下部のフィルタエレメント部分、つまり、予め張られていた水に浸漬していたフィルタエレメント部分における逆洗用水および空気の透過量が低減され、上記空気層に対応する位置にあるフィルタエレメント部分における逆洗用水および空気の透過量が増加されて、その部位での洗浄性が向上される。したがって、従来下部側ほど洗浄されやすく上部側ほど洗浄されにくかった傾向が是正され、吊下されたフィルタエレメントが全長にわたって均一に洗浄されることが可能になり、フィルタエレメント全体としての洗浄性も向上される。
【００１７】
また、本発明においては、上述のように下室内への水張りの水位を逆洗ごとに変化させて逆洗を複数回繰り返す場合、逆洗後に下室内に残留する逆洗排水を逆洗ごとに全量系外に排出し、次の逆洗に必要な水張り用水をその都度、下室内に新たに導入するようにしても良いが、このようにすると、逆洗を繰り返し行う逆洗工程全体としての、系外に排出される逆洗排水の総量が多くなってしまう。そこで、上述のように逆洗を繰り返す場合には、逆洗によって下室内に排出された逆洗排水をその都度、全量系外に排出してしまうのではなく、逆洗排水の全量またはその一部を下室内に残留させ、次の逆洗時用の水張り用水として利用するとよい。たとえば、濾過塔の側面に、開閉可能なラインを接続し、逆洗時に該ラインを開とし、濾過塔下部に接続されたドレンラインを閉として逆洗を行うことにより、逆洗に使用された逆洗排水の全量または一部をそのまま下室内への水張り用水として下室内に残すことが可能になる。このように逆洗排水の全量または一部を下室内への水張り用水として利用することで、逆洗を繰り返し行う逆洗工程全体としての、系外に放出される逆洗排水量が大幅に低減されることになると共に、下室内への水張りの水位を逆洗ごとに上昇させることができてフィルタエレメントを上下部均一に洗浄することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る方法の実施に用いるフィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置１を、周りの配管系および弁とともに示している。濾過塔２の内部は、仕切板３（チューブシートあるいは固定板とも呼ばれる。）によって上室４と下室５とに区画され、仕切板３には、下室５内に収容された複数のフィルタエレメント６が吊下されて固定されている。図１には２本のフィルタエレメント６を示してあるが、通常はより多数のフィルタエレメント６が設けられる。下室５には、被処理水を導入するための被処理水入口弁７を備えた被処理水導入ライン８と、ドレン弁９を備えたドレンライン１０が接続されており、本実施態様では、被処理水導入ライン８とドレンライン１０は一つのラインに合流された後濾過塔２の下室５に接続されている。上室４には、処理水出口弁１１を備えた処理水排出ライン１２と、逆洗用水導入弁１３を備えた逆洗用水導入ライン１４と、逆洗用空気入口弁１５を備えた逆洗用空気導入ライン１６が接続されている。逆洗用水導入ライン１４には、逆洗用水を貯留する逆洗用水タンク１７が接続されており、逆洗用水タンク１７には、逆洗用水補給弁１８ａを備えた逆洗用水補給ライン１８ｂおよび加圧空気送給弁１９ａを備えた加圧空気送給ライン１９ｂが接続されている。また、濾過塔２の側面で、下室５の上部に対応する位置には、逆洗用空気抜き弁２０ａを備えた逆洗用空気抜きライン２０ｂが接続されている。
【００１９】
このように構成された濾過装置１を用いて、本発明に係る逆洗方法は、例えば図２に示すように実施される。
図２に示す例においては、以下のような順序で操作される。
▲１▼濾過運転停止：被処理水入口弁７および処理水出口弁１１を閉じる（ステップ▲１▼）。このとき、濾過塔２内は満水状態にある。
【００２０】
▲２▼逆洗Ｉ：ドレン弁９、逆洗用空気入口弁１５を開き、逆洗用空気を導入して、濾過塔２の上室４内に溜まっていた処理水と共にフィルタエレメント６内部より外部に急速に吹き出させて洗浄する（ステップ▲２▼）。このとき、濾過塔２内の水は、本例では全量排出する（ブローする）。フィルタエレメント６がプリコート型の場合、この急速、全量排出による逆洗は有効である。また、この逆洗では、とくに、フィルタエレメント６の下端近傍が良好に洗浄される。
【００２１】
▲３▼逆洗準備Ｉ：その後、ドレン弁９、逆洗用空気入口弁１５を閉じ、逆洗用水補給弁１８ａを開いて逆洗用水タンク１７内に逆洗用水を補給するとともに、加圧空気送給弁１９ａを開いて逆洗用水タンク１７内に次の逆洗時に使用する加圧空気を封入する（ステップ▲３▼）。
【００２２】
▲４▼逆洗ＩＩ：逆洗用水補給弁１８ａ、加圧空気送給弁１９ａを閉じ、逆洗用水導入弁１３、逆洗用空気抜き弁２０ａを開いて、逆洗用水タンク１７内に溜められていた逆洗用水を該タンク１７内に封入されていた加圧空気によりフィルタエレメント６へと送り、フィルタエレメント６内部より外部に急速に吹き出させて洗浄する（ステップ▲４▼）。このとき、ドレン弁９は閉じられているので、フィルタエレメント６内部より外部に吹き出された逆洗排水は、下室５内に貯留され、下室５内が水張りされる。この水張りの水位は、図示の如く、フィルタエレメント６の下端よりも若干上位のレベルとされ、それより下部側のフィルタエレメント部分は下室５内に貯留された水に浸漬されたままとされる。また、水張りにより、下室５内の空気は、逆洗用空気抜き弁２０ａを介して外部に排出される（サイドベント）。この逆洗時には、途中から、フィルタエレメント６の下端近傍の部分が水に浸漬された状態での逆洗となるため、浸漬された部分での抵抗が高められて、水張り水位よりも上位の部分がより有効に逆洗されることになる。
【００２３】
▲５▼逆洗準備ＩＩ：逆洗を繰り返す場合は、逆洗用水導入弁１３、逆洗用空気抜き弁２０ａを閉じて、再び逆洗用水補給弁１８ａを開いて逆洗用水タンク１７内に逆洗用水を補給するとともに、加圧空気送給弁１９ａを開いて逆洗用水タンク１７内に次の逆洗時に使用する加圧空気を封入する（ステップ▲５▼）。
【００２４】
▲６▼逆洗ＩＩＩ：逆洗ＩＩと同様に、逆洗用水補給弁１８ａ、加圧空気送給弁１９ａを閉じ、逆洗用水導入弁１３、逆洗用空気抜き弁２０ａを開いて、逆洗用水タンク１７内に溜められていた逆洗用水を該タンク１７内に封入されていた加圧空気によりフィルタエレメント６へと送り、フィルタエレメント６内部より外部に急速に吹き出させて洗浄する（ステップ▲６▼）。フィルタエレメント６内部より外部に吹き出された逆洗排水は、下室５内に貯留され、下室５内が水張りされて、水張りの水位が、図示の如く、さらに上昇される。この逆洗では、フィルタエレメント６の水浸漬部分が逆洗ＩＩよりもさらに増加されているので、逆洗ＩＩよりもさらに上位のフィルタエレメント部分がより有効に逆洗されることになる。
【００２５】
▲７▼逆洗準備ＩＩＩ：逆洗をさらに繰り返す場合は、逆洗準備ＩＩと同様に、逆洗用水導入弁１３、逆洗用空気抜き弁２０ａを閉じて、再び逆洗用水補給弁１８ａを開いて逆洗用水タンク１７内に逆洗用水を補給するとともに、加圧空気送給弁１９ａを開いて逆洗用水タンク１７内に次の逆洗時に使用する加圧空気を封入する（ステップ▲７▼）。
【００２６】
▲８▼逆洗ＩＶ：逆洗ＩＩＩと同様に、逆洗用水補給弁１８ａ、加圧空気送給弁１９ａを閉じ、逆洗用水導入弁１３、逆洗用空気抜き弁２０ａを開いて、逆洗用水タンク１７内に溜められていた逆洗用水を該タンク１７内に封入されていた加圧空気によりフィルタエレメント６へと送り、フィルタエレメント６内部より外部に急速に吹き出させて洗浄する（ステップ▲８▼）。フィルタエレメント６内部より外部に吹き出された逆洗排水は、下室５内に貯留され、下室５内が水張りされて、水張りの水位が、図示の如く、さらに上昇される。この逆洗では、フィルタエレメント６の水浸漬部分が逆洗ＩＩＩよりもさらに増加されているので、逆洗ＩＩＩよりもさらに上位のフィルタエレメント部分がより有効に逆洗されることになる。
【００２７】
このように、所定回数の逆洗準備と逆洗を繰り返し、所定回数の逆洗が終了したら、濾過塔２内の逆洗排水を全量ドレンし、その後、濾過塔２内を満水として、次の濾過運転まで待機する。
【００２８】
上記のような濾過装置１の逆洗方法においては、逆洗工程中に、下室５内に水を張ってその水位よりも上部には空気層を形成した状態にて逆洗を実施するので、水張りの水位よりも下部のフィルタエレメント部分における逆洗用水および空気の透過量が低減され、上記空気層に対応する位置にあるフィルタエレメント部分における逆洗用水および空気の透過量が増加されて、その部位での洗浄性が向上される。逆洗ステップごとに水張り水位を上昇させていくことにより、従来下部側ほど洗浄されやすく上部側ほど洗浄されにくかった傾向が是正され、吊下されたフィルタエレメント６が全長にわたって均一に洗浄されることが可能になり、フィルタエレメント６全体としての洗浄性も向上されることになる。
【００２９】
また、上記のような本発明に係る逆洗方法では、フィルタエレメント６の逆洗に使用した水の全量または一部が、上記逆洗時用の下室内への水張り用水として下室５内に残されるので、逆洗に使用した水の全量を下室５内から系外に排出させ、次の逆洗時には下室５内に新たに所定量の水張り用水を導入して逆洗を行う場合に比べて、逆洗を繰り返し行う逆洗工程全体としての、系外に放出される逆洗排水量が大幅に低減されることになる。
【００３０】
本発明に係る逆洗方法によるフィルタエレメントの洗浄性を確認するために、以下の通水試験を実施した。
〔試験方法〕
２本のカラム（カラムＡ、カラムＢ）を設置したフィルタエレメント通水試験装置を使用し、各カラムにプリーツ型フィルタエレメントを「吊り下げ型」で充填し、鉄クラッド濃度１００μｇ／Ｌに調整した試験水を通水した。この通水試験ではフィルタエレメント膜面積１ｍ２  当たり１０ｇの鉄クラッドを捕捉した時点で通水を停止して逆洗を実施し、以降、同じ条件で通水と逆洗を実施し、この通水と逆洗を１サイクルとし合計１０サイクル繰り返した。なお、１回の通水停止期間中に５回の逆洗を行った。
【００３１】
逆洗方法は、カラム上室と連結した逆洗用水タンクに純水を張り、高圧空気を導入することで逆洗用水をフィルタエレメントに逆流させる方式を用い、この操作を１度の逆洗において５回行うが、Ａカラムでは５回とも下部ドレン弁を開としたままで、逆洗用水をカラム下室に貯留せずに逆洗操作する。一方、Ｂカラムでは１回目の逆洗では下部ドレン弁を開とし、逆洗水を全量排出するが、２回目以降はサイドベント弁（前述の逆洗用空気抜き弁）を開とし、逆洗水の全量もしくは一部をカラム下室に貯留し、カラム下室の水張り量を調整した上で（貯留した水の水位が徐々に高くなるように調整した上で）逆洗を実施した。
【００３２】
また、１０サイクル終了後にカラムＡ及びカラムＢのフィルタエレメントについて、各々上部、中部、下部から濾過膜をサンプリングし、付着した鉄量を測定した。各サイクルにおけるカラムＡ及びカラムＢの通水初期差圧推移を図３に示す。また、カラムＡ及びカラムＢのフィルタエレメントについて、各部位の濾過膜付着鉄量測定結果を表１に示す。なお、表１には、各部位の濾過膜付着量を、Ａカラムの濾過膜上部に付着した鉄量を１．０とした場合の比率で示してある。
【００３３】
【表１】
2004230287.tif 000003
【００３４】
図３より、カラムＡの通水初期差圧はサイクルを重ねる毎に上昇傾向を示したが、カラムＢの通水初期差圧は低い値のまま安定して推移した。また、表１より、カラムＡではフィルタエレメントの上部側ほど付着鉄量（付着鉄の逆洗後残量）が多かったが、カラムＢではフィルタエレメント長さ方向（上下方向）の付着鉄量は均一となり、合計付着鉄量もカラムＡと比べて少なくなった。これらのことから逆洗時にカラム下室に水張りし、その水張り量を調整することでフィルタエレメントの洗浄性が大幅に向上することを確認できた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る濾過装置の逆洗方法によれば、濾過塔内に水を所定水位まで張った状態で逆洗を行うようにしたので、フィルタエレメントを長さ方向に均一に洗浄でき、かつ、全体としての洗浄性も向上することが可能になる。
【００３６】
また、とくに逆洗を繰り返し行う場合に、逆洗に使用された逆洗排水の全量または一部をそのまま下室内に残して水張り用水として利用することで、逆洗排水量を大幅に低減することが可能になる。したがって、とくに原子力発電所における濾過装置の逆洗に対し、逆洗排水の処理負荷を大幅に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方法の実施に用いる濾過装置の配管系統図である。
【図２】本発明に係る濾過装置の逆洗方法の操作順の一例を示す工程フロー図である。
【図３】本発明に係る濾過装置の逆洗方法による効果を確認するために行った試験の差圧回復特性図である。
【図４】本発明方法の適用対象となるフィルタエレメント吊り下げ型の濾過装置の概略構成図である。
【図５】比較のために示した、本発明の適用対象外のフィルタエレメント下部固定型の濾過装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  濾過装置
２  濾過塔
３  仕切板
４  上室
５  下室
６  フィルタエレメント
７  被処理水入口弁
８  被処理水導入ライン
９  ドレン弁
１０  ドレンライン
１１  処理水出口弁
１２  処理水排出ライン
１３  逆洗用水導入弁
１４  逆洗用水導入ライン
１５  逆洗用空気入口弁
１６  逆洗用空気導入ライン
１７  逆洗用水タンク
１８ａ  逆洗用水補給弁
１８ｂ  逆洗用水補給ライン
１９ａ  加圧空気送給弁
１９ｂ  加圧空気送給ライン
２０ａ  逆洗用空気抜き弁
２０ｂ  逆洗用空気抜きライン
【図１】
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【図２】
2004230287.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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