(57)【要約】【課題】  有機物の磁気分解処理装置の処理効率を向上させることを目的とした廃棄有機物の磁気分解処理装置の提供を課題とする。【解決手段】  筒状処理槽の上部に密閉蓋付きの有機物投入口を有し、下部に磁化空気の吹出しノズルを配置して、前記処理槽の内側に収容した有機物を磁化空気により分解する装置において、前記処理槽の少なくとも二側壁を、小間隙を介する三重壁とし、該三重壁の内壁に分解気体を通過させる多数の小孔を設け、該小孔と連続する小間隙は分解気体の下降通路用間隙とし、その外側の間隙は、上下を槽内に開放して分解気体の循環用間隙としたことを特徴とする有機物の磁気分解処理装置により前記課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状処理槽の上部に密閉蓋付きの有機物投入口を有し、下部に磁化空気の吹出しノズルを配置して、前記処理槽の内側に収容した有機物を磁化空気により分解する装置において、前記処理槽の少なくとも二側壁を、小間隙を介する三重壁とし、該三重壁の内壁に分解気体を通過させる多数の小孔を設け、該小孔と連続する小間隙は分解気体の下降通路用間隙とし、その外側の間隙は、上下を槽内に開放して分解気体の循環用間隙としたことを特徴とする有機物の磁気分解処理装置。
【請求項２】
筒状処理槽の上部に密閉蓋付きの有機物投入口を有し、下部に磁化空気の吹出しノズルを配置して、前記処理槽の内側に収容した有機物を磁化空気により分解する装置において、前記処理槽の少なくとも二側壁を、小間隙を介する三重壁とし、該三重壁の内壁に分解気体を通過させる多数の小孔を設け、該小孔と連続する小間隙は分解気体の下降通路用間隙とし、その外側の間隙は、上下を槽内に開放して分解気体の循環用間隙とし、前記筒状処理槽の下部から排気するようにしたことを特徴とする有機物の磁気分解処理装置。
【請求項３】
筒状処理槽の上部に密閉蓋付きの有機物投入口を有し、下部に磁化空気の吹出しノズルを配置して、前記処理槽の内側に収容した有機物を磁化空気により分解する装置において、前記処理槽の前後左右の側壁に、小間隙を介する三重壁をそれぞれ設け、前記三重壁の内壁に分解気体を通過させる多数の小孔を設け、該小孔と連続する小間隙は分解気体の下降通路用間隙とし、その外側の間隙は、上下を槽内に開放して分解気体の循環用間隙としたことを特徴とする有機物の磁気分解処理装置。
【請求項４】
筒状処理槽の上部に密閉蓋付きの有機物投入口を有し、下部に磁化空気の吹出しノズルを配置して、前記処理槽の内側に収容した有機物を磁化空気により分解する装置において、前記処理槽の前後左右の側壁に、小間隙を介する三重壁をそれぞれ設け、前記三重壁の内壁に分解気体を通過させる多数の小孔を設け、該小孔と連続する小間隙は分解気体の下降通路用間隙とし、その外側の間隙は、上下を槽内に開放して分解気体の循環用間隙とし、前記小孔にカバーを設けたことを特徴とする有機物の磁気分解処理装置。
【請求項５】
筒状処理槽の中央部に回転軸を水平に架設し、回転軸の左右に撹拌羽根を所定間隔をおいて夫々固定したことを特徴とする請求項１乃至４記載の有機物の磁気分解処理装置。
【請求項６】
回転軸は同一高さで二本並列架設したことを特徴とする請求項５記載の有機物の磁気分解処理装置。
【請求項７】
撹拌羽根の外周部に切断刃を設けたことを特徴とする請求項５記載の有機物の磁気分解処理装置。
【請求項８】
吹出ノズルと磁化室との間に磁化空気室を介装したことを特徴とする請求項１乃至４記載の有機物の磁気分解処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、廃棄有機物を強磁場を通過した空気により分解することを目的とした廃棄有機物の磁気分解処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄有機物の低温磁気分解処理については、数件の提案がされており、実用化の域に達している装置もあるが、未だ実験中の装置が大部分であり、産業上広く利用される域に達していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９０７３３号公報
【特許文献２】特許第４３３７１２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２７０９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
廃棄有機物の磁気分解処理について、幾多の提案があることは前記のとおりである。例えば、２５０℃〜４００℃の酸素を制限した活性熱気体を、廃棄有機物の中へ吹き込み、該有機物を分解する方法と装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
また、処理すべき有機物の下部へ磁化空気を給気し、分解された気体を下降させて、前記磁化空気と共に上下対流させ、前記有機物を分解させるようにした低温分解処理装置も提案されている（特許文献２）。
【０００６】
更に、磁場を通過させた空気を有機物に接触させて分解する低温熱分解炉の提案もある（特許文献３）。
【０００７】
前記各発明については、それぞれ特徴があって、実施できるものと認められるが、磁気分解の効率向上の点については未だ不十分と認められる。
【０００８】
前記各発明において、処理効率の向上が難しい理由の一つは、磁気分解に際し、多量の水分が生成され、これを気化し、又は微粒水分として排出すると多くのエネルギーを消失するものと認められるからである。
【０００９】
この発明は、磁気分解気体中の水分を分離排除して、前記処理効率の向上を図ることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、磁気分解により生成された気体中に水の微粒子が多量に含まれることに着目し、前記水粒子を側壁に沿って下降させ、冷却させることにより下降気体中の水粒子を分離し、水滴に変化させることに成功した。
【００１１】
即ち、廃棄有機物の分解によって、装置の上部の気圧が必然的に高くなるので、装置の側壁を小間隙による三重壁とし、最内壁に多数の小孔を設けた。そして、上下の気圧差を利用し、水分を含む気体を下降させ、この下降気体の温度を下げることにより水分を分離したのである。
【００１２】
前記有機物の分解に際しては、分解熱により装置内は１００℃〜３００℃位になり、有機物に含まれた水分は水蒸気となって分解された気体と共に上昇するので、装置内の上部の気圧が上昇する。
【００１３】
前記装置は、例えば角筒状の処理槽であって、上端部は有機物投入口となっており、該投入口は開閉蓋により密封する。前記処理槽の上と中央部は有機物の収容部であって、該部は有機物の分解処理部である。また、下部内側は、灰の集積場所であると共に、磁化空気吹出し用の複数のノズルが設置されている。
【００１４】
前記ノズルは、収容した有機物の下部へ磁化空気を均等に吹き付けるべく、底板上に均等に配置されている。前記底板上には灰が溜まるので、前記ノズルは灰に埋まらないような配慮が必要である。
【００１５】
この発明の処理槽は、四周を三重壁とし、各壁間に小間隙を設けて、水蒸気の多い排気体と分解気体の多い排気体とを下降させる排気路としてある。前記最内側の側壁には多数の小孔が穿設してあり、水蒸気及び分解気体を自動的に吸入し、排気路内を下降させ、冷却して水蒸気を水滴とする。前記において、処理槽内の上部は高気圧となり、下部は低気圧となるので、小間隙は必然的に下降気体の通路となり、中央部の上昇気体と循環流動する。
【００１６】
前記磁化空気による分解は化学変化であるから、分解熱を生じ、ほぼ２００℃〜３５０℃となる。即ち、有機物は磁化空気に接触して磁気分解するが、分解熱によって加温（例えば２００℃〜３５０℃）されるので、加温により磁気分解が促進される。
【００１７】
前記のように分解した空気は、槽内を上昇し開閉蓋に達すると、外壁側の小間隙に沿って下降し、そのまま槽の下部から排気される。また、排気の一部は、ノズルの吹出し方向に沿って上昇し、磁化空気と共に有機物に接触してこれを分解する。前記において、有機物は自重により下降するので、必然的に混合されて撹拌されるが、撹拌機を付設すれば確実にかつ均等に撹拌することができる。
【００１８】
前記磁化空気は、強い磁場（例えば０．４テスラ以上）を通過して槽内へ吸入される。この場合に、ファンを用いて吸入量、吸入圧力をコントロールすれば、磁化空気の吹出し量を規制し、分解の進行をコントロールすることができる。この発明においては、有機物へ磁化空気を均等に吹き付けることを必須要件とするものである。
【００１９】
一方、装置の下部は、排気と磁化気体の吹出しなどで比較的気圧が低いので、装置内部の気体は、側壁の小孔から吸入されて、自動的に下降する。そして、比較的低温の下部で冷却され、排気に含まれた水蒸気は水滴となって装置底に溜まることになる。また、下降気体を水分で冷却することもできる。
【００２０】
即ち、気水分離について特別の装置を設置しなくても、冷却によって水滴が生成され、装置の下部に溜まる。従って、前記により生成された水分を蒸発させるエネルギーは使用されないことになるので、化学分解がスムーズに進行し、結果的に有機物の処理効率を向上させることになる。
【００２１】
この発明における磁化空気の吹出ノズルは、前記のように底板上へ上向きに複数均等配置する。これにより磁化空気を有機物へ均等に接触させることができる。元来有機物は、磁化空気に接触すると分解されるから、均等接触は基本条件となる。前記磁化空気は常時上向きに放出されるので、循環気体は上向きに流動することになり、両者は同一方向へ流動する。
【００２２】
前記において、分解気体は外壁内側の間隙に沿って下降し、一部はノズルからの吹出しに伴って上昇し、再び有機物に接触してその分解を促進させる（循環流動）。前記において、分解気体は分解熱により加温されながら（例えば３００℃前後）上昇するので、槽内の上部は気圧が高くなる。一方、槽内の下部は、外界への排気とノズルからの吹出し作用によって気圧が下降する。そこで、槽上部内の高い気圧の気体は、間隙を通って低い気圧の槽下部に至り、必然的に循環流動することになる。
【００２３】
この発明の処理槽は基本的に角筒又は円筒であり、角筒は通常断面正方形又は矩形である。そして、分解部位と側壁の流通部との処理槽は、断面正方形又は円形が最も普通に考えられる。
【００２４】
次に、有機物の投入時に、処理槽の開閉蓋を開くと内部の気体が排出するおそれがある。（通常処理槽内の気圧は常圧より高い）。そこで、処理槽の上端開口部にホッパーを接続し、ホッパーの基部とホッパーの上部にそれぞれ開閉蓋（例えばスライド蓋）を設置すれば、前記開閉蓋を交互に開放することにより、有機物投入時の排気洩れを未然に防止することができる。
【００２５】
また、磁化装置の大きさは、一定時間に必要な総磁化空気量と磁化空気の適正な流速との関係から容易に導くことができる。前記必要な磁化空気量は予め算定できるので、この点から、磁化空気室の容積、磁化空気の流動断面積及び流速を定める必要がある。要するに、処理すべき有機物へ所定量の磁化空気を均等に吹き付けるようにする。
【００２６】
この発明においては、処理装置の中央部へ回転軸を架設し、この回転軸に撹拌羽根を固定する。前記撹拌羽根は、図２中左右一対の軸に取り付けられており、同一軸については、方向の異なる羽根を図１中左右に固定する。そこで、回転軸、例えば右回転させれば、有機物が中央側へ寄せられ、左回転させれば、有機物が側壁側へ寄せられるように左右の羽根はその角度を変えてある。即ち、羽根は単に撹拌だけでなく、有機物の横移動（回転軸と平行）もできる。
【００２７】
また、羽根の外縁に切刃を付けることにより、接触した有機物を部分的に切断することができる。例えば有機物の一部が合成樹脂袋の場合には、袋を破らない限り磁化空気の働きが遅くなり、分解処理時間が長くかかる原因の一つになることがあるので、これを未然に防止する。
【００２８】
次に、水分の多い有機物（塩素を含む）の場合には、遊離水分が塩素と結合して塩酸が生じ、有毒気体となるおそれがあるので、分解気体中の水分を可及的速やかに水滴とし排水する必要がある。この点からも、この発明は分解気体中の水分を除去するので、塩素を含む有機物であっても分解気体からの塩酸の生成を未然に防止することができる。
【００２９】
この発明においては、多数のノズルを使用するので、この各ノズルへ磁化空気を均等に送る必要がある。そこで、一方法としては、容量の大きい磁化空気室を作り、該磁化空気室の磁化空気をブロアなどで強制、定量移送することが考えられる。
【００３０】
前記磁化空気は、加圧流入させることもあるが、循環気体は磁化空気の吹出しによりその速度が助長される。これは溜灰が加温され、溜灰の温度（中央部の温度は２００℃〜３５０℃位）による上昇気流が前記磁化空気の加速原因と考えられる。
【００３１】
即ち、前記循環流動の力は、磁化空気の吹出しと灰の加温による上昇流動とが考えられる。更に、煙道へ適度に流動させ、又は処理槽内の下部へ冷水を流動させて排気を冷却し、これにより下部気圧を低くして、内部気圧を調整すれば、内部気体の流動制御をすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
この発明によれば、分解により生成した水分を可及的に分離し、水にすることで、水分を蒸発させるのに要したエネルギーが節約されると共に、分解に有効に使用されるので、分解効率を向上させる効果がある。
【００３３】
また、分解により生成した気体の一部を水分混入のまま下降させ、下部で水分を分離するので、上昇気体が軽くなり、磁化空気と共にスムーズに上昇し、磁化空気の吹出しを阻害しないで容易に混合できる効果がある。
【００３４】
更に、水分の上昇が少ないので、塩素などの有害物含む分解気体であっても、塩素と水と結合して有害液（例えば塩酸）の生成を妨げる効果がある。
【００３５】
また、少なくとも二側壁、可能ならば四側壁へ小孔を設ければ、分解により生成した気体は、それぞれの高さから気圧に応じて下降し、自動的に気圧変化が調整されるので、局部的に高圧部分を生じるおそれがなく、下降した排気中の水蒸気が冷却され水滴となり分離されるので、下部槽内の気圧は低下する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施例の一部を省略した縦断正面図。
【図２】同じく一部を省略した縦断側面図。
【図３】（ａ）同じく一部を省略した横断平面図、（ｂ）同じく側壁の一部断面拡大図。
【図４】同じく処理槽の上端部にホッパーを設置した実施例の一部を省略した正面図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
この発明は、筒状の処理槽の上部内側へ廃棄有機物を収容し、上部を閉塞すると共に、前記有機物の下部へ磁化空気を吹き出して、これにより有機物を順次気体（例えばＣＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２など）と灰（無機物）とに分解するものである。即ち、灰以外は前記気体となり排出されるが、前記成分中窒素が化合物を作り、臭気を発することもあるので、この場合には臭気を処理して無色無臭の気体とする排気処理が必要となる。
【００３８】
前記磁化空気による処理の際、分解熱を生じるが、ほぼ４００℃以下である。従って、有機物の処理は磁気分解を主としており、燃焼とは明らかに異なるので、分解の際の発熱により（例えば２００℃〜３５０℃）、磁化空気と前記加熱気体或いは水蒸気などの気体の中で急速に分解されることになる。
【００３９】
有機物の種類によって生成される気体の成分比は異なるが、有機物がその構成成分に分解されて気体となり、固体は無機物（灰）のみになることは明らかである。
【００４０】
前記分解速度は、有機物の材質、大きさ、磁気の強さなどによって大差がある。例えば、０．４テスラ〜０．６テスラの磁場を通過した磁化空気で、平均的な大きさが３ｃｍ〜５ｃｍの木片、鋸屑などの場合に、従来の装置では１ｍ３の処理に３時間〜４時間かかっていたが、この発明の実施装置を用いた場合には、２．５時間〜３時間で処理できることが確認された。従って、平均２５％の効率改善が見込まれた。分解気体の流動状態と水蒸気の処理をすれば、更なる効率の改善が見込まれる。
【００４１】
また、前記有機物に、放射性土壌を２０％（重量）混入したところ、処理終了時に、灰の放射能は１０分の１以下に低減していた。従って、磁気分解に伴って、放射能も低減されることが確認された。前記における放射能の低減については、放射性土壌の場合と、放射性有機物（例えば合成樹脂衣類）とでは、効果に格段の相違が認められたが、処理態様の相違に帰因するものと推定される。
【００４２】
前記によれば、水蒸気として排気されるべき気体が水滴となるために放出された熱量と、水滴となった時の潜熱とが有効に働くために、化学分解時の熱損失が少なくなり、その分だけ分解効率の向上につながったものと推定される。
【実施例１】
【００４３】
この発明の実施例を図１〜３に基づいて説明する。鋼板製の四角筒状外壁１内へ、小間隙１ａ、１ｂを介して内壁２、３を順次併設し、三重胴の本体５を構成する。
【００４４】
本体５の内底板４ａ上には、磁化空気の吹出しノズル６、６を配置する。吹出しノズル６、６は、処理すべき有機物７の下面へ磁化空気を均等に吹き出すことを目的としているので、吹出しノズルの数に応じて均等に配置する。
【００４５】
前記吹出しノズル６、６は、それぞれパイプ２５、２５を介して磁化空気室２６に連結され、磁化空気室２６は、パイプ２７を介して磁化室２８に連結されている。図中２９は磁化室２８の吸入パイプである。磁化室２８内には、強磁性体が小間隙を介して対向設置され強磁場を構成している。前記吸入パイプ２９で吸入した空気は、磁化室２８の強磁場を通過し、パイプ２７を介して磁化空気室２６に送られる。そこで、磁化空気室２６からパイプ２５を介して吹出しノズル６、６に送られる。前記磁化空気室２６とパイプ２５との間にブロア４０を介在させて、吹出し圧力を調整する。
【００４６】
前記内壁３には、上下左右に多数の小孔８、８を設ける。小孔８について大きさに制約はないが、内壁３の内側（処理空間）に収容した有機物７の小片などが入って小孔８を塞がないことを要件とする。従って、例えば実施例のようにカバー８ａ、８ａを有する矩形小孔（打ち出し孔）が好ましい。
【００４７】
即ち、カバー８ａ、８ａが小孔８、８を覆うので、有機物７の小片が小孔８、８に入るおそれがなく、かつ小片により小孔８を塞ぐおそれもない。図中１０はこの発明の処理装置、１９は残渣物点検口、２０は灰点検口、２１は開閉蓋である。前記開閉蓋２１は、軸４９を中心にして開閉される。図中４７は開閉蓋２１の把手、４８は把手４７を固定する係止環である。
【００４８】
前記本体５の中央部であって、側面図中、中央左右へ所定間隔で回転軸３０、３０を水平に架設し、各回転軸３０、３０の図１中、左右へ撹拌羽根３１、３２をそれぞれ固定する。前記撹拌羽根３１、３２は、それぞれ逆傾斜になっており、回転軸３０、３０の回転に伴って、有機物を矢示３３、３４又は３５、３６のように撹拌、移動させる。従って、撹拌羽根３１、３２に接触する有機物は、矢示３３、３４のように中央部へ寄せられ、又は矢示３５、３６のように側壁側へ寄せられ大きく撹拌される。
【００４９】
また、撹拌羽根３１、３２の外周には、刃３１ａ、３２ａが設けられており（図２）、この刃に接触した有機物を切断する。例えば、合成樹脂袋又は合成樹脂袋の近似物は３１ａ、３２ａによって細断されるので、磁化空気に均等に接触し、分解を促進する。通常、合成樹脂袋に入っている有機物は、袋が分解されてから分解が始まるが、前記のように、羽根の刃により袋が破られると、袋と内容物が同時に分解されるので、全体の分解処理時間を著しく短縮することができる。図１中４６は回転軸３０、３０を回転するモータである。
【００５０】
前記本体５の上部にホッパー４５を連結し（図４）、ホッパー４５の下端面と本体５の上端面との間に、開閉蓋４１を設置し、前記ホッパー４５の上端部へ開閉蓋４２を設置する。開閉蓋４１、４２を交互に開閉すれば、本体５（処理槽）からの排気の洩れだしを未然に防止することができる。
【００５１】
即ち、実施例の如く、本体５の上部に開閉蓋２１のみを取り付けた場合には、開閉蓋２１を開閉する度に処理槽内の分解気体が上昇して排出され、付近に臭気を拡散させるおそれがあるが、前記のように、本体５の上部にホッパー４５を連結し、ホッパー４５の上下端部に開閉蓋４１、４２を設ければ、本体５からの排気が外部へ排出するのを未然に防止することができる。
【００５２】
従って、ホッパー４５内へ有機物を収容する時には、下の開閉蓋４１を閉鎖して本体５内から排気が洩れるの遮断し、本体５内へ有機物を入れる時には、上の開閉蓋４２を閉鎖して本体５内から排気が洩れるのを防止することができる。開閉蓋４１、４２は通常平塞してある。
【００５３】
前記において、ホッパー４５内の有機物を本体５内へ移動させるには、有機物の自重に依存するけれども、有機物の状態によっては自由落下が不正確な場合もあるので、積極的に有機物投入用補助手段を架設することもある。
【００５４】
前記有機物投入については、ホッパー４５の下部の詰まりを解消するもので、回転羽根又はロールその他従来公知の手段を採用することができる。
【００５５】
前記実施例において、有機物７は通常下側部から分解するが、分解により生じた気体と水蒸気との混合物は、矢示１１、１１、１２、１２のように側方及び上方に拡散する。そこで、主として側方に流動した気体は、矢示１２から小孔８、８に入り、矢示１４、１４のように下降する（図１）。
【００５６】
分解気体の多くは矢示１１、１１のように上昇し、矢示１３、１３のように下降する。また、下部に溜まった水と排気は矢示１７のように外界（例えば煙突（非図示））へ排出され、他部は矢示１８、１８のように内部へ上昇する。そして磁化空気と混合して有機物に接触し、分解を促進する。前記磁化空気はほぼ常温（例えば２０℃〜２５℃）であるが、分解気体は１００℃〜３００℃位になっているので、加温により有機物の分解を促進する。前記磁化空気は、その量を調整することが好ましいので、ブロワーなどで加圧して吹き出すこともある。
【００５７】
図３において、ノズル６、６ａに二重円と三重円が表れているが、三重円（ノズル６ａ）にはヒーター（最高３００℃）が付けてある。このヒーターは、装置による分解の立ち上がり時に５分程つけるヒーターである。前記ヒーターに通電することによって、付近の空気を加温して上昇気流が生じる（矢示１８ａ）ので、立ち上がり時に新聞紙などを燃やして上昇気流を生成させるなどの、立ち上がり動作は不要となる。
【００５８】
図に示した実施例の装置にあっては、主スイッチを入れると同時にヒーターにも通電すると、付近の空気が加熱され、上昇気流が生じるが、通電後５分位で通常の進行になって、前記スイッチが切れるようにしてある。従って、通常運転では、運転開始時における管理者の注意が不要となる。
【００５９】
前記における磁化空気（空気中の微粒子が磁化される）により、酸素が活性化されて、有機物を分解するものと推定される。また、有機物は分解熱により加熱されるので（例えば、有機物の下面は２００℃以上）、磁化空気の活性酸素による分解が促進されるものと認められる。
【００６０】
前記有機物の水分が仮に５０％〜６０％としても、圧倒的に水分が多いことになり、加温と分解促進とは必然的に生起され、水蒸気の発生も著しいと思われる。
【００６１】
前記水蒸気が加温されて加熱蒸気となり、分解して活性酸素と水素を生成すれば、分解効率は著しく促進される。この発明の場合には、著しく多い水蒸気中から水分の一部を分離することになる。この水分は、本体５の底板４上へ溜まり、矢示１７のように流れて処理槽外へ排出される（図１）。
【００６２】
前記実施例は、本体の四側壁を三重壁としたが、三側壁又は二側壁を三重壁とした場合にも処理効率の向上が認められた。
【符号の説明】
【００６３】
１  外壁
２、３  内壁
４ａ  内底板
５  本体
６  吹出しノズル
７  有機物
８  小孔
１０  処理装置
２１  開閉蓋
２６  磁化空気室
２８  磁化室
３０  回転軸
３１、３２  撹拌羽根
４１、４２  開閉蓋
４５  ホッパー
【図１】
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【図２】
2013010088.tif 000004
【図３】
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【図４】
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