(57)【要約】【課題】浄化処理すべき気体や液体が導入される領域の全域にわたって放電を発生させることを可能とする。【解決手段】浄化装置１は、プラズマにより浄化処理する浄化処理部２と、浄化処理部２へ被処理水を導入する導入路３と、浄化処理部２より処理済の水を導出させる導出路４とを備える。浄化処理部２は水流路２１を有し、水流路２１の上流および下流の各位置に水の通過が可能な塞ぎ板２２，２３を設けて放電処理室２５が形成されている。放電処理室２５には、放電極５とアース電極５０とが設置されるとともに、多数の金属片６が電極間５，５０に介在するように塞ぎ板２２，２３によって閉じ込められている。各電極５，５０は、絶縁部材１０，１１によって被覆される被覆部５ａ，５０ａを有し、被覆部５ａ，５０ａに複数の孔１２を形成して各電極５，５０の表面を部分的に露出させている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を放電により発生させたプラズマにより浄化処理する浄化処理部と、前記浄化処理部へ処理すべき流体を導入する導入路と、前記浄化処理部より処理済の流体を導出させる導出路とを備え、
前記浄化処理部は、少なくともひとつの流体通路を有し、前記流体通路の上流および下流の各位置には流体の通過は許容する塞ぎ板をそれぞれ設けて放電処理室が形成され、
前記放電処理室には、放電極と、放電極に対向するアース電極とが設置されるとともに、多数の金属片が電極間に介在するように前記塞ぎ板によって閉じ込められており、
前記放電極およびアース電極は、絶縁部材によって表面が被覆される被覆部を有し、前記被覆部に複数の孔を形成して各電極の表面を部分的に露出させており、前記放電極およびアース電極にはパルス状の高電圧を印加する高電圧発生回路が接続されて成る浄化装置。
【請求項２】
前記浄化処理部は、内部が流体通路になっている筒状体を複数備えて構成されており、各筒状体の流体通路の上流および下流の各位置には塞ぎ板をそれぞれ設けて複数の放電処理室が形成されている請求項１に記載された浄化装置。
【請求項３】
前記浄化処理部は、ケース体の内部に複数の流体通路を並列に設けて構成されており、各流体通路の上流および下流の各位置には塞ぎ板をそれぞれ設けて複数の放電処理室が形成されている請求項１に記載された浄化装置。
【請求項４】
前記浄化処理部は、水を浄化処理するものであり、浄化処理部の下部に処理すべき水を導入する導入路が接続され、浄化処理部の上部に処理済の水を導出する導出路が接続されている請求項１〜３のいずれかに記載された浄化装置。
【請求項５】
前記金属片は、金属材を切削することにより生ずる削り屑である請求項１に記載された浄化装置。
【請求項６】
前記被覆部は、複数の孔が形成されたテフロン（登録商標）製の絶縁シートにより各電極の表面を被覆することにより構成されている請求項１に記載された浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、湖沼、池などの水や一般家庭、各種施設から排出される水などを浄化したり、工場などから排出されるガスを浄化したりするのに用いられる浄化装置に関し、特にこの発明は、放電により発生させたプラズマ（以下「放電プラズマ」という。）によって液体や気体を浄化処理する浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体中で電極に高電圧をかけて放電を発生させることにより気体をプラズマ化し、その放電プラズマの中に有機溶剤などの有害物質を含む気体を導入して気体中の有機溶剤を分解除去するという浄化方法が知られている。また、液体中で電極に高電圧をかけて放電を発生させることにより液体をプラズマ化し、その放電プラズマの作用により液体中に反応性の強いラジカルを生じさせ、これを液体中に溶け込ませて化学反応を誘起したり殺菌を行ったりして液体を浄化するという浄化方法も知られている。
【０００３】
この種の浄化装置として、筒状ケース内に放電極と、この放電極を取り囲むようにしたアース電極が設けられるとともに、多数の金属片が封入されたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
浄化処理すべき流体を筒状ケースの一端より導入し、前記放電極に高電圧を印加すると、放電極とアース電極との間に多数の金属片が介在しているので、電極と金属片との間および金属片と金属片との間に放電が発生する。金属片が筒状ケースの全域に行き渡ることにより、筒状ケース内の随所で放電プラズマが発生する。この放電プラズマの作用により筒状ケース内に導入された流体は浄化処理される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０５２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した構成の浄化装置では、処理すべき流体を筒状ケースの一端から導入して他端より導出させるので、流体は筒状ケース内を一方向に移動し、このため、金属片の一部が筒状ケース内の下流端に密集する。密集した金属片が各電極に接触すると、当該金属片の密集部は電気抵抗が小さいので、電流が集中して流れるため、筒状ケース内のその他の領域で放電が起きにくくなり、浄化処理の効率が悪くなるという問題が生じる。
【０００６】
この発明は、上記した問題に着目してなされたもので、金属片が一部に密集することがあっても、気体や液体などの流体が導入される領域の全域にわたって均一な放電プラズマを発生させ、浄化処理すべき流体を効率よく浄化できる浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による浄化装置は、流体を放電により発生させたプラズマにより浄化処理する浄化処理部と、前記浄化処理部へ処理すべき流体を導入する導入路と、前記浄化処理部より処理済の流体を導出させる導出路とを備えたものである。前記浄化処理部は、少なくともひとつの流体通路を有し、前記流体通路の上流および下流の各位置には流体の通過は許容する塞ぎ板をそれぞれ設けて放電処理室が形成されている。前記放電処理室には、放電極と、放電極に対向するアース電極とが設置されるとともに、多数の金属片が電極間に介在するように前記塞ぎ板によって閉じ込められている。前記放電極およびアース電極は、絶縁部材によって表面が被覆される被覆部を有し、前記被覆部に複数の孔を形成して各電極の表面を部分的に露出させている。前記放電極およびアース電極にはパルス状の高電圧を印加する高電圧発生回路が接続されている。
【０００８】
この発明の上記した構成において、「流体」には気体および液体が含まれるもので、この発明による浄化装置は液体の浄化にも気体の浄化にも適用できる。
「金属片」は鉄やアルミニウムなどを用いることができ、その形状は定形であると不定形であるとを問わないが、放電処理室内を移動し得る程度の大きさおよび重量であることが望ましい。好ましい実施態様においては、金属片として金属材を切削することにより生ずる削り屑を用いる。
【０００９】
この発明による浄化装置において、処理すべき流体は導入路によって浄化処理部に導かれ、浄化処理部で流体は放電により発生させたプラズマにより浄化処理される。浄化処理部の放電処理室において、放電極にパルス状の高電圧が印加されると、放電極とアース電極との間に金属片が介在しているので、電極と金属片との間および金属片と金属片との間に放電が発生する。金属片が放電処理室の全域に行き渡ることにより、放電処理室内の随所で放電プラズマが発生する。
前記金属片の一部が流体の流れにより放電処理室の一領域に密集し、密集した金属片が各電極に接触すると、当該金属片の密集部は電気抵抗が小さいので、電流が集中して流れることになるが、放電極およびアース電極の表面は絶縁部材によって被覆され、部分的に露出させているので、金属片の密集部が各電極の露出部分に接触する頻度は小さくなり、しかも、前記金属片の密集部が流体の流れにより移動することにより金属片の密集部が各電極の露出部分と継続的に接触するのが防止される。このように、各電極と金属片との間が通電したり絶縁されたりすることで、金属片の密集による局所的な通電が抑制される。これにより、放電が随所で発生するようになり、放電処理室の全域にわたって均一な放電プラズマが発生する。この放電プラズマの作用により浄化処理部に導入された流体が浄化処理される。処理済の流体は導出路によって浄化処理部より導出される。
【００１０】
前記浄化処理部には種々の形態があるが、その一は、内部が流体通路になっている筒状体を複数備えて構成されており、各筒状体の流体通路の上流および下流の各位置には塞ぎ板をそれぞれ設けて複数の放電処理室が形成されている。この形態において、各筒状体は、縦向きにして円陣に配置することができるほか、並列に配置することもできる。各筒状体を円陣に配置すれば、浄化処理部はコンパクトに構成でき、設置のために必要以上の大きな場所を必要としない。
【００１１】
その二は、ケース体の内部に複数の流体通路を並列に設けて前記浄化処理部が構成されており、各流体通路の上流および下流の各位置には塞ぎ板をそれぞれ設けて複数の放電処理室が形成されている。
【００１２】
この発明の好ましい一実施態様においては、前記浄化処理部は、水を浄化処理するものであり、浄化処理部の下部に処理すべき水を導入する導入路が接続され、浄化処理部の上部に処理済の水を導出する導出路が接続されている。
この実施態様によると、浄化処理部の下部より処理すべき水を導入して浄化処理部の上部より導出させるので、水は放電処理室を下から上に移動するため、金属片は水流により押し上げられて行き渡り、放電処理室の下部に金属片が堆積することはない。
【００１３】
この発明の好ましい一実施態様においては、前記被覆部は、複数の孔が形成されたテフロン（登録商標）製の絶縁シートにより各電極の表面を被覆することにより構成されている。テフロン（登録商標）は耐衝撃性に優れているので、金属片との接触や放電による被覆部の破損を防止し得る。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、浄化処理部の放電処理室に多数の金属片を電極間に介在するように装填するとともに、各電極の表面は、絶縁材料により被覆して部分的に露出させているので、浄化処理すべき気体や液体が導入される放電処理室の全域にわたって均一に放電を発生させることが可能となり、浄化処理の効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、この発明の一実施例である浄化装置１の構成を示している。図示例の浄化装置１は、水の浄化に用いられるが、この発明はこれに限らず、気体の浄化にも適用できる。
図示例の浄化装置１は、被処理水を放電プラズマにより浄化処理する浄化処理部２と、この浄化処理部２へ被処理水を導入する導入路３と、浄化処理部２より処理済の水を導出させる導出路４とを備えている。導入路３および導出路４は合成樹脂製パイプや金属製パイプをもって構成される。導入路３はポンプＰに接続されている。ポンプＰは池より水を吸い上げて被処理水を導入路３へ送る。導出路４は処理済の水を池へ導く。
【００１６】
前記浄化処理部２は、ガラス製または合成樹脂製の筒状体２０により構成されている。筒状体２０の内部は下から上への水流路２１になっており、導入路３より導入された被処理水を通過させて導出路４へ導出する。筒状体２０の上端および下端の各開口は塞ぎ板２２，２３により塞がれ、放電処理室２５が形成されている。各塞ぎ板２２，２３には導入路３および導出路４を構成するパイプが挿入される挿入孔２４がそれぞれ形成されている。
【００１７】
前記放電処理室２５には、筒状体２０の中心を通る棒状の放電極５と、筒状体２０の内周面に沿うアース電極５０とが設けられ、アース電極５０は接地されている。また、放電処理室２５には多数の金属片６が電極５，５０間に介在するように塞ぎ板２２，２３により閉じ込められている。この実施例では金属片６として鉄などの金属材を切削することにより生じる削り屑を用いているが、薄い金属板を任意の形状に破断したものなどを用いてもよい。
【００１８】
前記放電極５はステンレス棒をもって構成され、アース電極５０はステンレスメッシュをもって構成されている。放電極５およびアース電極５０の表面は、シート状の絶縁部材１０，１１によってそれぞれ被覆されている。絶縁部材１０，１１は、例えば、テフロン（登録商標）のような耐衝撃性を有する絶縁シートを用いて構成されている。一方の絶縁部材１０は、棒状の放電極５の外周面に沿う直径の筒状体に形成され、筒状体を放電極５に被せることにより放電極５の外表面を被覆する。他方の絶縁部材１１は、例えば、前記アース電極５０の内周面に沿う直径の筒状体に形成され、筒状体をアース電極５０の内側に配置することによりアース電極５０の内表面を被覆する。なお、絶縁シートはテフロン（登録商標）製のものに限らず、シリコン性のものを用いてもよい。また、絶縁シートは、筒状にして各電極５，５０の周面を被覆するだけでなく、各電極５，５０の周面に沿わせて接着してもよい。さらには、絶縁性樹脂塗料を各電極５，５０の周面に塗布することによっても、各電極５，５０の表面を絶縁部材１０，１１により被覆することができる。
【００１９】
前記シート状の絶縁部材１０，１１には、各電極５，５０の表面を部分的に露出させる複数の孔１２が形成されており、各電極５，５０は絶縁部材１０，１１によって表面が被覆された被覆部５ａ，５０ａと、絶縁部材１０，１１によって表面が被覆されていない露出部５ｂ，５０ｂとを有する。前記各孔１２は、たとえ金属片６が露出部５ｂ，５０ｂにおいて各電極５，５０の表面に接触しても、わずかに移動するだけで接触位置が被覆部５ａ，５０ａに移るように、その大きさおよび間隔が設定されている。
【００２０】
前記放電極５およびアース電極５０にはパルス状の高電圧を印加する高電圧発生回路１３が接続されている。なお、高電圧発生回路１３は、図示していないが、商用電源入力をトランスにより例えば１０〜２０ｋＶに昇圧し、整流回路および平滑回路を経て得られた直流電圧を機械スイッチによって所定の周波数（例えば２４０ヘルツ）のパルス状の高電圧を生成するものである。
【００２１】
この実施例では、単一の筒状体２０をもって浄化処理部２を構成しているが、図２に示すように、複数本（図示例では６本）の筒状体２０Ａ〜２０Ｆを縦向きの状態で６０度等角の各位置に円陣に配置して浄化処理部２を構成してもよい。
【００２２】
前記６本の筒状体２０Ａ〜２０Ｆは支持台９上に一体に支持されている。前記支持台９は、六角形状をなす上下の支持フレーム９０，９１を備え、各支持フレーム９０，９１は４本の脚（図示しない。）により水平に支持されている。各支持フレーム９０，９１の６０度等角の各位置には保持板９２がそれぞれ取り付けてあり、各筒状体２０Ａ〜２０Ｆを上下の保持板９２によって保持している。
【００２３】
図３は、６本の筒状体２０Ａ〜２０Ｆを展開して模型的に表すとともに、ひとつの筒状体２０Ａについて内部構造を示したものである。各筒状体２０Ａ〜２０Ｆの内部は下から上への水流路２１Ａ〜２１Ｆとなっており、各水流路２１Ａ〜２１Ｆの上流および下流の各位置、すなわち、筒状体２０Ａ〜２０Ｆの上端および下端の各開口部にそれぞれ通水性のある塞ぎ板２２Ａ〜２２Ｆ，２３Ａ〜２３Ｆを設けて放電処理室２５Ａ〜２５Ｆを形成している。
なお、各放電処理室２５Ａ〜２５Ｆの構成は図１に示した実施例と同様であり、ここでは放電処理室２５Ａについて、対応する構成に同じ符号を付することで説明を省略する。
【００２４】
各筒状体２０Ａ〜２０Ｆの下端の開口部は浄化処理部２へ被処理水を導入するための導入路３に連通している。また、各筒状体２０Ａ〜２０Ｆの上端の開口部は浄化処理部２より処理済の水を導出するための導出路４に連通している。
【００２５】
前記導入路３は、図示しないポンプに接続される導入管３０と、導入管３０より分岐した分岐管３１Ａ〜３１Ｆとから成る。前記導入管３０はポンプによって池より吸い上げられた被処理水を分岐管３１Ａ〜３１Ｆへ導き、各分岐管３１Ａ〜３１Ｆは各筒状体２０Ａ〜２０Ｆへ被処理水をそれぞれ導く。
各分岐管３１Ａ〜３１Ｆには、各放電処理室２５Ａ〜２５Ｆへ下方より空気を送り込むための空気導入路７Ａ〜７Ｆが接続されている。各空気導入路７Ａ〜７Ｆは図示しない送風機構に接続されており、各空気導入路７Ａ〜７Ｆより各分岐管３１Ａ〜３１Ｆへ導入された空気は気泡となって各放電処理室２５Ａ〜２５Ｆまで上昇して金属片６を押し上げる。金属片６は気泡の作用により放電処理室２５Ａ〜２５Ｆの内部に行き渡り、下部に堆積することがない。
【００２６】
前記導出路４は、各筒状体２０Ａ〜２０Ｆの上端開口部に接続される接続管４１Ａ〜４１Ｆと、各接続管４１Ａ〜４１Ｆに連通する導出管４０とから成る。導出管４０は処理済の水を池へ導く。
【００２７】
図４は、浄化装置１の他の実施例を示している。
図示例の浄化装置１は、複数本（図示例では５本）の筒状体２０Ａ〜２０Ｅを並列に設けて浄化処理部２を構成している。各筒状体２０Ａ〜２０Ｅの内部は下から上への水流路２１Ａ〜２１Ｅになっており、筒状体２０Ａ〜２０Ｅの下端および上端の各開口部にそれぞれ通水性のある塞ぎ板２２Ａ〜２２Ｅ，２３Ａ〜２３Ｅを設けて放電処理室２５Ａ〜２５Ｅを形成している。
なお、各放電処理室２５Ａ〜２５Ｅの構成は図１や図２に示した実施例と同様であり、ここでは放電処理室２５Ｅについて、対応する構成に同様の符号を付することで説明を省略する。
【００２８】
各筒状体２０Ａ〜２０Ｅの下端および上端にはＴ字状の連結管３４Ａ〜３４Ｅ、４４Ａ〜４４Ｅがそれぞれ連結されている。
下方の各連結管３４Ａ〜３４Ｅは中継管３５を介して一連に連結され、被処理水を導入するために導入管３６に連通させている。前記導入管３６、連結管３４Ａ〜３４Ｅ、および中継管３５は被処理水の導入路３を構成する。
上方の各連結管４４Ａ〜４４Ｅは中継管４５を介して一連に連結され、処理済の水を導出するための導出管４６に連通させている。前記導出管４６、連結管４４Ａ〜４４Ｅ、および中継管４５は処理済の水の導出路４を構成する。
なお、同図中、８２Ａ〜８２Ｅは金属片６を補給するための補給口、８４Ａ〜８４Ｅは消耗した金属片６を回収するための回収口である。
【００２９】
図５は、浄化装置１のさらに他の実施例を示すもので、箱状のケース体８の内部に複数本（図示例では５本）の金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅを並列に設けて浄化処理部２を構成したものである。
この実施例でも、各金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅの内部は下から上への水流路２１Ａ〜２１Ｅになっており、各金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅの下方位置に共通する通水性のある塞ぎ板２２を設け、各金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅの上端開口部に個別の通水性のある塞ぎ板２３Ａ〜２３Ｅを設けて放電処理室２５Ａ〜２５Ｅを形成している。各金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅはステンレス製であり、後述するアース電極５０Ａ〜５０Ｅを兼ねるものである。
【００３０】
各放電処理室２５Ａ〜２５Ｅは、金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅの中心をそれぞれ通る放電極５Ａ〜５Ｅを備えている。各放電極５Ａ〜５Ｅはステンレス棒をもって構成されている。各金属パイプ８０Ａ〜８０Ｅは接地され、アース電極５０Ａ〜５０Ｅを兼ねている。各放電処理室２５Ａ〜２５Ｅには金属材の削り屑より成る多数の金属片６が放電極５Ａ〜５Ｅとアース電極５０Ａ〜５０Ｅとの間に介在するように塞ぎ板２２，２３Ａ〜２３Ｅにより閉じ込められている。各放電極５Ａ〜５Ｅおよびアース電極５０Ａ〜５０Ｅにはパルス状の高電圧を印加する高電圧発生回路１３が接続されている。
なお、図中、８１はケース体８の上面開口を塞ぐ透明ガラス製の蓋である。
【００３１】
前記放電極５Ａ〜５Ｅおよびアース電極５０Ａ〜５０Ｅの表面は、シート状の絶縁部材１０Ａ〜１０Ｅ，１１Ａ〜１１Ｅによってそれぞれ被覆されている。前記絶縁部材１０Ａ〜１０Ｅ，１１Ａ〜１１Ｅには、各放電極５Ａ〜５Ｅおよび各アース電極５０Ａ〜５０Ｅの表面を部分的に露出させる複数の孔１２が形成されており、各電極５Ａ〜５Ｅ，５０Ａ〜５０Ｅは、絶縁部材１０Ａ〜１０Ｅ，１１Ａ〜１１Ｅによって表面が被覆された被覆部５ａ，５０ａと、表面が被覆されていない露出部５ｂ，５０ｂとを有する。
【００３２】
ケース体８の内部には、浄化処理部２の下方に被処理水を浄化処理部２に導入するための導入空間３２と、浄化処理部２の上方に処理済の水を浄化処理部２より導出させるための導出空間４２とが形成されている。
ケース体８の下部位置には前記導入空間３２に連通する導入管３３が設けてある。ケース体８の上部位置には前記導出空間４２に連通する導出管４３が設けてある。前記導入管３３と導入空間３２とは浄化処理部２へ被処理水を導入するための導入路３を構成し、前記導出管４３と導出空間４２とは浄化処理部２より処理済の水を導出するための導出部４を構成する。
【００３３】
前記導入管３３には図示しないポンプによって池より吸い上げられた被処理水が送り込まれ、導出管４３へは処理済の水が送り出されて池へ導かれる。被処理水は水流路２１Ａ〜２１Ｅを下から上へ通過させるので、金属片６は水流により押し上げられて放電処理室２５Ａ〜２５Ｅの内部に行き渡り、下部に堆積することがない。
なお、図中、８２は金属片６を補給するための補給口であり、８３はケース体８内の清掃時に水を流出させるための水流出口である。
【００３４】
図１に示す浄化装置において、被処理水は導入路３によって浄化処理部２に導かれ、浄化処理部２の放電処理室２５において放電プラズマにより浄化処理される。前記放電処理室２５では、放電極５に高電圧発生回路１３によってパルス状の高電圧が印加されると、放電極５とアース電極５０との間に多数の金属片６が介在しているので、放電極５とアース電極５０との間において、電極５，５０と金属片６との間および金属片６と金属片６との間に放電が発生する。金属片６が放電処理室２５の全域に行き渡ることにより、放電処理室２５内の随所で放電プラズマが発生する。
【００３５】
金属片６の一部が水の流れにより放電処理室２５の上部領域に密集し、密集した金属片６が各電極５，５０に接触すると、当該金属片６の密集部は電気抵抗が小さいので、電流が集中して流れることになるが、放電極５およびアース電極５０の表面は絶縁部材１０，１１によって被覆され、部分的に露出させているので、金属片６の密集部が各電極５，５０の露出部分５ｂ，５０ｂに接触する頻度は小さくなり、しかも、前記金属片６の密集部が水の流れにより移動することにより金属片６の密集部が各電極５，５０の露出部５ｂ，５０ｂと継続的に接触するのが防止される。このように、各電極５，５０と金属片６との間が通電したり絶縁されたりすることで、金属片６の密集による局所的な通電が抑制される。これにより、放電が随所で発生しやすくなり、放電処理室２５の全域にわたって放電プラズマが発生する。
【００３６】
この放電プラズマの作用により浄化処理部２に導入された被処理水は浄化処理され、処理済の水は導出路４によって浄化処理部２より導出される。
上記した作用は、図３〜図５の各実施例においても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施例である浄化装置の縦断面図である。
【図２】他の実施例の構成を示す平面図である。
【図３】図２の実施例の構成を模型的に表した一部を破断した正面図である。
【図４】他の実施例の一部を破断した正面図である。
【図５】他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    浄化装置
２    浄化処理部
３    導入路
４    導出路
５    放電極
５ａ，５０ａ    被覆部
５ｂ，５０ｂ    露出部
６    金属片
１０，１１    絶縁部材
１２    孔
１３    高電圧発生回路
２０    筒状体
２２，２３    塞ぎ板
２５    放電処理室
５０  アース電極
【図１】
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【図２】
2007289898.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007289898.tif 000006
【図５】
2007289898.tif 000007