(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部管路と下部管路の間に形成された連絡管路内の弁座と、
第１垂直弁シャフトおよび前記第１垂直弁シャフトを囲む中空で摺動可能な第２垂直弁シャフトとから構成され、
前記第１垂直弁シャフトは第１弁プラグを有し、
前記第２垂直弁シャフトは第２弁プラグを有し、弁駆動機構が前記両シャフトに接続され、
第１垂直弁シャフト（８）と第２垂直弁シャフト（１０）の間に洗浄液用の管路が設けられ、弁駆動機構側は密封され、第１および第２弁プラグ間の環状スペース側に出口開口がある二重密封弁において、
管路の出口開口は、第１及び第２垂直弁シャフトの半径方向に対して螺旋状に形成された少なくとも１つの溝を有し、水平の出口方向に噴射開口を有するスプレイディスク（２３）が形成されて、環状スペース（２４）を洗浄するため環状スペースに螺旋流を生じさせ、スプレイディスク（２３）は第１垂直弁シャフトが摺動可能に突出する中空状の第２垂直弁シャフトにスナップ・ロックで取り付けられたことを特徴とする二重密封弁。
【請求項２】
スナップ・ロックは密封リング受け用と同一寸法の溝に適合することを特徴とする請求項１記載の二重密封弁。
【請求項３】
スプレイディスクは射出成形によるプラスチックで形成されることを特徴とする請求項１ないし２のいずれか１項に記載の二重密封弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は二重密封弁に関するものであり、上部管路と下部管路間に形成された連絡管路内の弁座と、第１垂直弁シャフトおよび中空でこの第１弁シャフトを摺動可能に囲む第２垂直弁シャフトと、第１弁プラグを有する前記第１シャフトと、第２弁プラグを有する前記第２シャフトと、前記シャフトに連結される弁駆動機構とから構成される。
【０００２】
この種の弁は EP 0 819 876 A3 により知られている。これらの弁は主とし
て食品原料生産プラントで使用される。
弁の洗浄や保守のために、上部管路と下部管路とは上部および下部管路の隣接する２つのフランジを接続固定している締付けリングを開放することで簡単に分離できる。この接続フランジには両方とも弁座を保持するレセスがある。上部および下部管路の反対側の上部および下部フランジも同様のやり方で設計されており、上部および下部密封装置は前記締付けリングで上部および下部フランジに直接締め付けられている。
【０００３】
さらに、シャフトを作動させる弁駆動機構が設けられている。この弁駆動機構は二重密封弁を共同で形成する上部または下部管路にも固定されるようになっている。フランジを有し、かつ上部管路のフランジに締付けリングで締め付けられるヨークで弁駆動機構は保持される。
【０００４】
洗浄液は供給開口から２つの管路、すなわち、第１および第２垂直弁シャフト間の環状スペースである第１管路と、第１弁シャフト内の軸開口である第２管路とに供給される。第１および第２弁プラグ間の環状スペース内に第１管路の出口開口を離れる洗浄液の流れは軸方向に向かい、一方第２管路の洗浄液の流れは出口開口を離れるとき部分的に水平に向かう。２つの流れは干渉して弁プラグ間の環状スペースで洗浄効果に互いに悪い影響を与える。洗浄液を供給するのに２つの管路を設けることは弁の設計をより複雑にして、高価なものになる。
【０００５】
EP 0 760 447 A1 には、洗浄および／または殺菌操作を行なうとき連結具に雑菌が侵入するのを防ぐためキャップ付きの自動管接続装置が開示されている。上部弁シャフト内にホースで洗浄液が供給され、例えば、洗浄室の上部および下部弁要素の密封装置を洗浄するため渦巻き状にそれぞれの流体を噴射するのに接線方向に開けた小孔を使用したスプレイ手段で噴射されている。洗浄液の唯一の管路は上部弁シャフトの軸方向開口である。２つの伸縮自在の弁シャフトが配置されず、弁シャフトは反対側から操作される。したがって、２つの伸縮自在に配置された弁シャフト間の管路はない。洗浄液をどのように上部弁シャフト内の開口に供給するのかは開示されていない。
【０００６】
米国特許4,605,035には弁ハウジングとハウジング内で開および閉位置間で軸方向に互いに相対的に移動できる２つの閉鎖部材を含む二重弁座が開示されている。頂部および／または底部開口は洗浄液用の環状管路のあるスリーブとして形成された密封装置により密封され、環状管路には供給開口を有する供給部品が設けられている。この装置の欠点は、洗浄液が直接経路上のこの供給開口から排出開口まで流れるが行き止まり個所で十分な洗浄効果がでないことである。
【０００７】
食品技術や他の保健上の無殺菌処理技術では、弁の部分はすべてその場所で洗浄できる（ＣＩＰ：Cleaned In Place ）ことが非常に大切である。しかし完全に洗浄するためには一定の時間間隔で弁は取り外す必要がある。すべてのポートおよび弁内部のすべての管路に洗浄液を流すようにするため弁構造が一層複雑になり、このため取り外すことが一層困難になる。
【０００８】
供給する洗浄液の洗浄効率を向上させて洗浄間隔を延ばす必要がある。しかし洗浄液の流量を増加することは好ましくないコストアップにつながる。このような装置を使用するときはコストを削減する必要がある。これらの課題は部分的に相反するものである。なんとしても、できるだけ少ないＣＩＰ液と時間で漏出室とシャフトを十分に洗浄する必要の有る、表面のＣＩＰ（その場での洗浄）装置を完成することが本発明の課題である。
【０００９】
さらに、本発明の課題はプラントの停止時間を減少させるために弁の取付け取外しを一層簡単にすることである。
この課題を解決するため、第１垂直弁シャフトと第２垂直弁シャフトの間に洗浄液の管路を有する本発明の主題である二重密封弁を規定する。弁駆動機構側が密封され、第１および第２弁プラグ間の環状スペース側が出口開口となるものが提案される。管路の出口開口は、弁シャフトの半径方向に対して傾斜する水平の出口方向に噴出開口を有するスプレイディスクで形成され、その結果、環状スペースを洗浄する際に環状スペース内に螺旋状の流れが生じる。意外にも、洗浄液が螺旋状流れを引き起こす平面角度で表面にほぼ水平に当たったときには、この点から半径方向に流れて表面に直角に当たったときに比べ洗浄効率がよいことが分かった。これは、洗浄液が螺旋状溝に導かれてジェット噴射を形成し、これが円周方向に成分を有する速度ベクトルで壁に当たり、それから重力と圧力差に影響されて環状スペースの壁に沿って螺旋状に流れることを意味する。
【００１０】
好ましい実施例では、スプレイディスクは第１弁シャフトから摺動可能に突出した中空の第２弁シャフトにスナップ・ロックにより取付けられる。これによりスプレイディスクの取付けが容易になり、洗浄のための停止時間を減少させることになる。ディスクは第２弁プラグに形成された環状溝に簡単に圧入できる。
【００１１】
別の好ましい実施例では、スナップ・ロックは密封リング受けと同じ寸法の溝に適合する。ＣＩＰ洗浄をしない従来の弁には、この溝に密封リングが取付けられている。弁はＣＩＰ洗浄装置を設けることで、スナップ・ロックが密封リング受けと同じ寸法の溝に適合するので、容易にグレードアップできる。
【００１２】
スプレイディスクは、プラスチックで、好ましくは射出成形により形成すると、コストが有利に低減する。スプレイディスクでは螺旋状溝でノズルを形成することができ、形成された噴射で漏出室の表面が螺旋状流れで洗浄されることになる。
【００１３】
好ましい実施例では、第２垂直中空弁シャフトは２つの部分に分割し、洗浄液のポートを有するカップリングで接続される。弁駆動機構は弁シャフトを分離することで容易に取り外せる。同時にＣＩＰ液の供給部品も分離できる。
【００１４】
別の好ましい実施例では、カップリングは中空弁シャフトのアンダーカットまたは溝に突出して軸方向に分割されたブリッジ部で構成される。このブリッジ部は分割されないスリーブで保持される。このデザインによると、弁シャフトは特別の工具を使用しないで簡単に接続できる。
【００１５】
有利な実施例では洗浄液のポートは２つの役目をもっている。それはＣＩＰ液を供給するだけでなく、カップリング部分をロックすることであり、分割されたブリッジ部はスリーブおよび分割されたブリッジ部のうちの１つから突出する洗浄液用ポートによりロックされる。
【００１６】
中空シャフトの部分を密封管部材で追加してブリッジを設ければ、カップリングからのいかなる漏出も防げる。
本発明の課題は、洗浄液の環状管路を有するスリーブとして形成した密封装置で密封された頂部および底部開口を有する本発明の主題による弁によっても解決できる。ここで環状管路には部品の塞がれた開口端部に交差する開口として形成され供給部品を環状管路に突出して備え、交差する開口の軸はほぼ水平に配置される。このデザインにより、環状管路内に密封面に沿ったＣＩＰ液の螺旋流が生じ、そのため加圧されたＣＩＰ液で不純物部分が密封間隙に押し込まれるのが防げる。密封および密封面の磨耗はこれにより有利に減少する。
【００１７】
供給開口領域を好ましくは超える領域に開口を有する出口部品を環状管路に設けるとコストが減少され、部品は供給部品と同じ形状ではあるが閉鎖端および交差孔のない形状に形成される。
【００１８】
本発明の課題は洗浄液用の環状管路を有するスリーブとして形成された密封装置で密封された頂部および／または底部開口を有する発明の主題による弁によって解決でき、密封装置はフランジと固定リングを接続する上部および下部管路間に取り付けられ、固定リングは上部および下部密封装置が保持される固定溝をともに形成する。このことで、すべての密封装置により簡単にアクセスできるので、弁の保守がより簡単になる。
【００１９】
上部および下部密封装置を同じ形状とすると、部品点数は有利に減少する。
発明を説明するために好ましい実施例を添付図を参照して下記に詳細に記載する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１に示すように二重密封弁はその断面が円形であり、垂直軸を有している。上部管路１と下部管路２とは互いに平行かあるいは交差して水平に延びる。管路１と２は弁座６で決まる連絡管路３で接続される。上部管路１には頂部開口４と底部開口５とが壁に形成される。連絡管路３と開口４、５は断面が円形で、かつ共通の垂直軸を有する。液状食品または洗浄液が各管路１、２を通って流れる。
【００２１】
第１弁シャフトは円形断面で垂直軸と同軸となっている。シャフト８は開口４、５および連絡管路３を通って延伸する。シャフト８には頂部開口４を通って延伸する中間円筒シャフト部８ｂと、底部開口５を通って延伸する下部円筒シャフト部８ｃとが含まれる。シャフト部８ｂと８ｃの間にこれらと同軸の第１弁プラグ７が形成される。プラグ７は弁座６の内周縁に係合する。シャフト８には中間シャフト部８ｂの頂部に同軸に螺合した上部中実シャフト部８ａも含まれる（図１および２）。
【００２２】
円筒状の第２弁シャフト１０は第１弁シャフト８の上部シャフト部８ａと中間シャフト部８ｂとを同軸に囲む。このシャフト１０には互いに同軸に連結された上部シャフト部１０ａと下部シャフト部１０ｂとが含まれる。下部シャフト部１０ｂの底部には第２弁プラグ９が形成される。シャフト１０は下方に付勢されるので、プラグ９は弁座６の上面に押圧係合し第１弁プラグ７の上方に位置する。プラグ９と７、座６、および中間シャフト部８ｂの底部とで環状スペース２４が形成される。
【００２３】
図１で明らかなように、第１弁プラグ７の外周には環状溝７ａが形成される。この溝７ａには主環状パッキン材１２が液密に保持されるが、弁座６の内周面６ａに接して摺動可能となっている。第２弁プラグ９にもその底部に環状溝９ａが形成される。溝９ａには座６の上部円錐面６ｂに押圧接触する環状パッキン材１３が保持される。上部管路１の頂部開口４には環状密封部材１４が設けられており、これで第２弁シャフト１０の外部シャフト部１０ｂが摺動案内される。環状密封部材１４はヨーク１５の根元１５ａと上部管路の間に取付けられる。部材１４にはその底部にパッキン材１６があり液密になっているが、水圧バランスシャフト１０ｂに相当する下部シャフト部と摺動可能に係合する。下部管路２の底部開口５には環状密封部材１７が設けられ、これで第１弁シャフト８の下部シャフト部８ｃが摺動可能に案内される。環状密封部材１７にはスリーブ１８の厚肉の根元１８ａが含まれる。根元１８ａはその頂部にパッキン材１９が液密に設けられ、下部シャフト部８ｃと摺動可能に係合する。
【００２４】
図１で明らかなように、第１弁シャフト８の中間シャフト部８ｂと第２垂直弁シャフト１０の間に、環状管路２２が形成される。孔２１とスプレイディスク２３が管路２２を介して連絡できる。第２弁シャフト１０の下部シャフト部１０ｂにはその円筒壁を通って形成された供給口２０があり、カップリング３０を使用して第１弁シャフト８の孔２１と連絡する。ポート２０には洗浄液を供給するホース（図示しない）を接続する雄ねじ２７が切ってある。ポート２０はヨーク１５内の窓１５ｂを通って延伸する。洗浄液はポート２０から供給される。液は孔２１を通って環状管路２２に導かれ、スプレイディスク２３のオリフィスまたはノズルを通って排出される。図示しない弁駆動機構側で管路２２はOリング５２により密封される。
【００２５】
第２垂直弁シャフト１０は簡単に取り付け、取り外しできるように、上部弁シャフト部１０ａと下部弁シャフト部１０ｃとに分割されている。同様に、第１垂直弁シャフト８も上部８ａと下部８ｂに分割されている。前述のように上部８ａと下部８ｂはねじで互いに連結している。上部シャフト部１０ａと下部シャフト部１０ｃの端部は、ポート２０が密封状態で固定された連絡孔２１を有する管部材３１に固定される。上部１０ａと下部１０ｃの端面は管３１の円筒内面で液密に囲まれたレセス３２に対して軸方向に接する。上部１０ａと下部１０ｃを連結するために軸方向に分割した２つのブリッジ部３３および３４を設ける。これは第２垂直シャフト部１０ａと１０ｃに形成された溝３７よりも多少大きい径の頂部開口３５と底部開口３６を有する環状リングを互いに形成する。ブリッジ部３３，３４が離れないようにベル状スリーブ３８を設け、ブリッジ部３３，３４を覆うようにする。スリーブ３８には第２垂直弁シャフト１０ａの径よりも多少大きい径の上部開口３９を設ける。ポート２０はスリーブ３８およびブリッジ部３３と交差して、管部材３１に保持される。この装置により、洗浄液はポート２０の連絡孔２１から環状管路２２に導くことができる。図示しない弁駆動機構側で管路２２はＯリング５２により密封される。Ｏリング５２が損傷したときは、漏出孔４５があるので、ＣＩＰ液はアクチュエータに入らないし、またアクチュエータに故障があってもアクチェータからの空気が漏出室に入らない。
【００２６】
カップリングは次のように取付ける。まず、弁シャフト１０ａおよび１０ｃの端面を管部材３１に固定する。その後、ブリッジ部３３と３４を横から取り付けて、その上面に、ポート２０がスリーブ３８の側部開口４０に挿入できるところまでスリーブ３８を摺動固定させて、ブリッジ部３３の通過開口４１を管部材３１の連絡孔２１に合わせる。
【００２７】
環状管路２２は第１弁シャフト８の中間シャフト部８ｂの外周と第２弁シャフト１０の下部シャフト部１０ｂの内周との間に形成される。ポート２０を通って供給される洗浄液は環状管路２２に導入され、中間シャフト部８ｂの底部でスプレーディスクから排出される。
【００２８】
例えば、ポート２０から供給された洗浄液は連絡孔２１を通って環状管路２２に流入する。環状管路２２内の液はスプレーディスク２３の底部オリフィスから環状スペース２４内に噴出する。噴出液で弁座６の内周や弁プラグ７および９の内面を含むスペース２４内は洗浄される。それから、第１弁シャフト８に形成された穴２５を通って、さらに下部シャフト部８ｃの穴２６を通って外部に排出される。
【００２９】
このように供給ポート２０から洗浄液を供給することで、弁座６の内周や弁プラグ７および９の内面を洗浄することが可能となる。同時に、第１弁シャフト８の中間シャフト部８ｂの外周と第２弁シャフト１０の下部シャフト部１０ｂの内周との間の摺動用間隙部分を自動的に完全に洗浄することも可能となる。
【００３０】
図１で環状管路４６が、下部管路２から下方に延伸する第１弁シャフト８の下部シャフト部８ｃの外周と、このシャフトを移動案内する環状部材１７の内周との間に形成される。別の環状管路４７が、上部管路１から上方に延伸する第２弁シャフト１０の下部シャフト部１０ｂの外周と、このシャフトを移動案内する環状部材１４の内周との間に形成される。管路４６と４７はそれぞれの頂部に供給ポート４８および４９が形成され、またそれぞれの頂部に排出ポート５０および５１が形成される。供給ポート４８および４９はそれぞれ排出ポート５０および５１よりも径が小さい。供給ポート４８および４９にはそれぞれノズル４８ａおよび４９ａが取付けられ、改良した洗浄のための螺旋流を導入するため洗浄液が接線方向に供給される。排出ポート５０および５１は液を排出するのに加わる危険な圧力を避けるためにかなり大きな径になっている。
【００３１】
上部管路１と下部管路２の頂部開口４と底部開口５には連結フランジ４２がある。フランジ４２と締めつけリング４４は密封部材１４，１８の環状カラー２９を固定するのに形成される。容易に理解できるように、密封部材１４はヨーク１５から分離した部分である。
【００３２】
上記のとおり、環状管路４６および４７はそれぞれ弁シャフト８および１０の最大ストロークよりも長い。このようにシャフト８および１０の全ストロークはそれぞれ環状部材１７および１４内の環状管路４６および４７でカバーされているので、シャフト８および１０の露出部分がそれぞれ管路２および１で洗浄されずに入ることが確実に防げることになる。さらに、弁の位置や状態によって空気に露出していたシャフト８および１０の部分はそれぞれポート４８および４９から環状管路４６および４７に洗浄液を供給することにより直ちに洗浄されることになる。ＣＩＰ液の代わりに蒸気バリアも可能である。したがって汚染に対しては迅速にかつ十分に対処することができる。また蒸気バリアも必要に応じて可能である。
【００３３】
図１に示すように下部管路２から下方に延びる第１弁シャフト８の下部シャフト部８ｃを清浄にするために、加圧した洗浄液をポート４８から供給する。液が環状管路４６を流れる間にシャフト部８ｃの外周が十分に洗浄される。それから液はポート５０から排出される。管路４６に流れ込む液はノズル４８ａにより螺旋状に形成される。螺旋状流れによりシャフト部８ｃの外周は効率よく洗浄できる。螺旋流れにより液は面に直角でなく面にそって流れるので、パッキン１９および１６の磨耗が防げる。このことでパッキンの寿命も長くなる。同様に、第２弁シャフト１０を洗浄するするために、加圧洗浄液をポート４９から供給する。液が環状管路４７を流れる間に下部シャフト部１０ｂの外周が十分に洗浄される。それから液はポート５１から排出される。液はノズル４９ａで螺旋状に形成される。螺旋状流れによりシャフト部１０ｂの外周が効率よく洗浄される。排出ポート５０および５１の径はそれぞれ供給ポートの径よりも大きいので、液を環状管路４６および４７からそれぞれ排出ポート５０および５１に効率的に排出できる。
【００３４】
本発明によるヨーク１５から密封スリーブ１４を分離する構造やスプレイディスク２３の配置は、弁にＣＩＰ液を供給するためのカップリングとともに、プラグが下方に開いている状態の弁でも勿論使用できる。水圧バランス１０ｂおよび８ｃを使用しない構成のものにも同様のものが適用される。
【００３５】
図３および４にスプレイディスクを示す。これは、１つ以上の、ここでは２つの螺旋状溝５４を有するプレート５３で構成される。プレート５３には弁シャフト８が通せるオリフィス５５が中央に配置されている。オリフィス５５の周りに４つに分割したハブ状の円筒延長部５６をプレート５３に取付ける。プレ−トを第２弁プラグ９の位置に固着するために形成された溝６６（図１）に対してスナップ挿入するノーズ５７がプレート５３に設けられている。洗浄液は環状管路２２を下方に流れて、水平に配置された溝５４に流れ込む。溝５４は螺旋状に形成されているので、スプレイディスク２３の出口方向は半径方向ではなく、弁シャフト中心まわりに描いた円の接線方向となる。
【００３６】
図５および６には環状スリーブ４６および４７（図１）に入る入口ノズル４８および４９を示す。これらは接続部品５９（図９）で接続するため一方の端に雄ねじ６０を切った短管として形成される。これを所定の角度位置に固定するため、環状スリーブ４６，４７（図１）に設けたカラー６３（図１）に接するフラット面６２を有するフランジ６１で反対側の端を閉じる。このフラット面６２に平行に部品に供給開口４８ａ，４９ａを形成して内部スペース６４に連絡する。この配置により洗浄液は環状スリーブ内に接線方向に導かれ、その結果、出口部品５０，５１（図７および８）まで螺旋状流れが続く。これら部品は部品４８および４９とほぼ同一であるが閉鎖端はない。出口開口５８は供給開口４８ａ，４９ａの面積よりもかなり大きい。
【００３７】
図９に接続部品５９を示す。これは、部品４８，４９，５０，５１の雄ねじと螺合する雌ねじ６５を切った管として形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】駆動機構を省略した本発明の二重密封弁下部の軸方向断面
【図２】本発明によるＣＩＰ液ポートとのカップリングの軸方向断面の部分拡大図
【図３】ノズルを有するスプレイディスクの平面図
【図４】図３のIV−IV線で切断したスプレイディスクの軸方向断面図
【図５】環状スリーブの入口ノズルの軸方向断面図
【図６】図５のVI−VI線で切断した断面図
【図７】環状スリーブの出口ノズルの軸方向断面図
【図８】図７のVIII−VIII線で切断した断面図
【図９】環状スリーブのノズルに対するポートカップリングの軸方向断面
【符号の説明】
１    上部管路
２    下部管路
３    連絡管路
４    頂部開口
５    底部開口
６    座
７    第１弁プラグ
７ａ  環状溝
８    第１垂直シャフト
８ａ  中実シャフト部
８ｂ  下部中実弁シャフト部
８ｃ  円筒シャフト部
９    第２弁プラグ
９ａ  環状溝
１０    第２垂直弁シャフト
１０ａ  上部シャフト部
１０ｂ  下部シャフト部
１０ｃ  外部シャフト部
１２    環状パッキン材
１４    環状密封部材
１５    ヨーク
１５ａ  根元
１５ｂ  窓
１６    パッキン材
１７    環状密封部材
１８    スリーブ
１８ａ  根元
１９    環状パッキン材
２０    ポート
２１    連絡孔
２２    環状管路
２３    スプレイディスク
２４    環状スペース
２５    穴
２６    穴
２７    雄ねじ
２８    弁駆動機構
２９    カラー
３０    カップリング
３１    管部材
３２    レセス
３３    ブリッジ部
３４    ブリッジ部
３５    頂部開口
３６    底部開口
３７    溝
３８    スリーブ
３９    上部開口
４０    側部開口
４１    開口
４２    連結フランジ
４３    保護カバー
４４    締めつけリング
４５    漏出指示孔
４６    環状管路
４７    環状管路
４８    ポート、供給部品
４８ａ  ノズル、供給開口
４９    ポート、供給部品
４９ａ  ノズル、供給開口
５０    排出口、排出部品
５０ａ  排出ノズル、開口
５１    排出口、排出部品
５１ａ  排出ノズル、開口
５２    Ｏ−リング
５３    プレート
５４    溝
５５    オリフィス
５６    延長部
５７    ノーズ
５８    開口
５９    接続部品
６０    雄ねじ
６１    フランジ
６２    フラット面
６３    カラー
６４    内部スペース
６５    雌ねじ山
６６    溝
【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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