(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層にバインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、前記光触媒粒子間、および前記光触媒粒子と前記基材の間をバインダで接着する光触媒粒子の担持方法で、前記バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、加水分解されない官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法。
【請求項２】
バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、官能基が塩基性である有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である請求項１記載の光触媒粒子の担持方法。
【請求項３】
バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、光触媒粒子で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせた特定の官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である請求項１または２記載の光触媒粒子の担持方法。
【請求項４】
基材に親水性の無機塗料をプライマ塗装した請求項１、２、または３記載の光触媒粒子の担持方法。
【請求項５】
基材に粗度調整材を含有した無機塗料をプライマ塗装した請求項１、２、３、または４記載の光触媒粒子の担持方法。
【請求項６】
無機塗料中に吸着剤を含んだ請求項１、２、３、４または５記載の光触媒粒子の担持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚れ物質、臭い成分、有機物等を、分解、浄化、無害化、あるいは殺菌に使用される光触媒粒子の担持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光触媒粒子の担持方法としては、特開昭５７−１２２９５０号公報に記載されたものが知られている。
【０００３】
以下、その光触媒粒子の担持方法について図１１を参照しながら説明する。
図に示すように、基材１０２の上に水ガラス１０３を塗布後、水ガラス１０３を生乾きの状態とする。さらに生乾きの水ガラス１０３の上に、光触媒粒子１０１を均一に分散付着させ、３００℃３０分間焼成し、光触媒粒子１０１は水ガラス１０３を介して基材１０２表面に接着され、光触媒粒子層を形成し基材１０２に光触媒粒子を担持している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光触媒粒子の担持方法では、光触媒粒子が水ガラス中に埋没し光触媒粒子の表面が覆われるため、光触媒粒子に光、および汚れ物質、臭い成分、有機物等が到達しないので、光触媒としての活性を損なうという課題があり、光触媒粒子の表面を覆わずに担持することが要求されている。
【０００５】
また、全ての光触媒粒子に水ガラスが接することは困難で、接着が不十分で担持強度や耐久性が低いという課題があり、全ての光触媒粒子を確実に接着させ担持強度や耐久性を高くすることが要求されている。
【０００６】
また、光触媒粒子自体は臭い等の被対象物質の吸着性が低く、特にアセトアルデヒド等吸着し難い物は分解効率が低いという課題があり、被対象物質を誘因吸着して効率的に分解することが要求されている。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、光触媒粒子の担持方法において、光触媒粒子としての活性を損なうことがなく、また担持強度や耐久性を高めることができ、また臭い等の被対象物質を誘因吸着して効率的に分解することのできる光触媒粒子の担持方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光触媒粒子の担持方法は上記目的を達成するために、光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層にバインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、前記光触媒粒子間、および前記光触媒粒子と基材の間をバインダで接着する光触媒粒子の担持方法で、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、加水分解されない官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものである。
【０００９】
この本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがなく、またバインダの乾燥時にシリカ骨格を形成するが、このシリカ骨格の一部に加水分解されない官能基である有機物が含まれ、可撓性を有し、乾燥収縮時のひずみが少なく割れ難いため、少量のバインダで光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１０】
また他の手段は、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、官能基が塩基性である有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１１】
この本発明によれば、最初に酸触媒で十分に加水分解された加水分解物に、塩基性の官能基を持つ有機珪素化合物を混合させるので、この混合時にゲル化が促進され、乾燥時に溶媒が蒸発される前に強固なシリカ骨格が形成され、多孔性を保持するため、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがなく光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１２】
また他の手段は、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、光触媒粒子で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせた特定の官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１３】
この本発明によれば、バインダのシリカ骨格中に官能基を残存させ、臭い成分等の被対象物質を誘因吸着し、効率的に被対象物質を分解することのできる光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１４】
また他の手段は、基材に親水性の無機塗料をプライマ塗装した光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１５】
この本発明によれば、光触媒粒子をバインダ混合溶液で分散したものを基材に塗布する時、バインダ混合溶液が基材上ではじかず、塗布後乾燥しても均一で緻密な光触媒粒子層を形成し、少量のバインダで光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１６】
また他の手段は、基材に粗度調整材を含有した無機塗料をプライマ塗装した光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１７】
この本発明によれば、粗度調整材で無機塗料塗膜上に形成する凹凸が、光触媒粒子層を補強し、少量のバインダで光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層を形成する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００１８】
また他の手段は、無機塗料中に吸着剤を含んだ光触媒粒子の担持方法としたものである。
【００１９】
この本発明によれば、光触媒で分解させる被対象物質を吸着する吸着剤が、臭い成分等の被対象物質を誘因吸着するため、効率的に被対象物質を分解する光触媒粒子の担持方法が得られる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、光触媒粒子を水で分散したものを基材に塗布後乾燥して光触媒粒子層を形成し、この光触媒粒子層にバインダ混合溶液を塗布後乾燥させ、光触媒粒子間、および光触媒粒子と基材の間をバインダで接着する光触媒粒子の担持方法で、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、加水分解されない官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものであり、最初の水乾燥で、光触媒粒子だけで骨格を構成し、また乾燥時の水の毛管凝縮で光触媒粒子間が接近するために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層を形成し、さらにこの光触媒粒子層に有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、加水分解されない官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散したバインダ混合溶液を塗布して、光触媒粒子間で作られた空間に浸透させ、このバインダ混合溶液を乾燥させることにより、有機珪素化合物を加水分解して生成した水酸化珪素と、官能基を持った有機珪素化合物が、シロキサンボンドで結合しシリカ骨格を形成するが、このシリカ骨格形成時、特に乾燥時において、シリカ骨格内に残留する官能基の可撓性により、シリカ骨格形成時の収縮ひずみが少なくて、かつ割れ難く多孔性を保持するため、少量のバインダで光触媒粒子間の接点部分、および光触媒粒子と基材の間の接点部分を接着し、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがなく光触媒粒子を強固に基材に担持することができる。
【００２１】
また、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、官能基が塩基性である有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものであり、有機珪素化合物を十分に加水分解して生成した水酸化珪素に、塩基性の官能基を持った有機珪素化合物を混合する時、塩基性の官能基がゲル化促進剤となるので、シリカ骨格形成時、特に乾燥時において、シリカ骨格が速やかに形成され、収縮が少なく多孔性を保持するため、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがなく光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００２２】
また他の手段は、バインダ混合溶液が、有機珪素化合物を酸触媒で加水分解した加水分解物と、光触媒粒子で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせて特定する官能基を持った有機珪素化合物を、有機溶媒で分散した混合溶液である光触媒粒子の担持方法としたものであり、有機珪素化合物を加水分解して生成した水酸化珪素と、官能基を持った有機珪素化合物が、シロキサンボンドで結合しシリカ骨格を形成するが、このシリカ骨格に、光触媒で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせた特定の官能基が残存し、この官能基が臭い成分等の被対象物質を誘因吸着するため、臭い等の被対象物質を誘因吸着し、近傍にある光触媒粒子で効果的に分解することができ、光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００２３】
また、基材に親水性の無機塗料をプライマー塗装して、光触媒粒子をバインダ混合溶液で分散したものを基材に塗布する時、バインダ混合溶液が基材上ではじかず濡れ易いので、塗布後乾燥しても均一で緻密な光触媒粒子層を形成し、少量のバインダで光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことなく、光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００２４】
また、基材に粗度調整材を含有した無機塗料をプライマ塗装して、光触媒粒子をバインダ混合溶液で分散したものを基材に塗布する時、粗度調整材で無機塗料塗膜上に形成する凹凸が、光触媒粒子層を補強するため、少量のバインダで光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことなく、光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００２５】
また、無機塗料中に吸着剤を含ませ、光触媒で分解させる被対象物質を一時的に吸着させる吸着剤が、臭い成分等の被対象物質を誘因吸着するため、効率的に被対象物質を分解する光触媒粒子を基材に担持することができる。
【００２６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００２７】
【実施例】
（実施例１）
図１〜図５に示すように、光触媒粒子１である酸化チタン粒子１Ａは、略Φ１０〜３０ｎｍの１次粒子２が凝集した構成をしており、酸化チタン粒子１Ａはアナターゼ化するため２００〜８００℃で焼成している。そして、前記酸化チタン粒子１Ａを水３で分散し、これを基材６に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そして前記光触媒粒子層４に光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１Ａに対しシリカ固形分で２〜２５重量％、好ましくは５〜１５重量％のバインダ混合溶液７となるように、有機珪素化合物８であるテトラエトキシシランを、酸触媒９である硫酸の０．０１〜１規定水溶液で、加水分解した加水分解物１０である水酸化珪素と、加水分解されない官能基を持った有機珪素化合物１１であるトリフルオロプロピルトリエトキシシランを、水酸化珪素とトリフルオロプロピルトリエトキシシランの珪素重量比で１：４〜２：１の割合になるように、有機溶媒１２であるアセトンで分散してバインダ混合溶液７を作製し、これを前記光触媒粒子層４に塗布浸漬し、その後２０〜２００℃で乾燥し、前記酸化チタン粒子１Ａ間および酸化チタン粒子１Ａと基材６の接点部分の間を、有機物である官能基を含んだバインダ５となる可撓性シリカゲルで接着し、光触媒粒子層４を形成するものである。
【００２８】
上記構成により、最初の水３の乾燥で、酸化チタン粒子１Ａだけで骨格を構成し、さらに乾燥時の水３の毛管凝縮で酸化チタン粒子１Ａ間を接近させるために、バルクとして細密に充填された光触媒粒子層４を形成し、さらに、この光触媒粒子層４にバインダ混合溶液７を塗布し、この時、酸化チタン粒子１Ａを分散させる必要がないのでバインダ混合溶液７の塗布量は少量で対応でき、このバインダ混合溶液７の乾燥時にバインダ５となるシリカ骨格を形成するが、このシリカ骨格の一部に有機物の官能基が含まれるので、可撓性を有し、乾燥収縮時のひずみが少なく割れ難いため、少量のバインダ５で酸化チタン粒子１Ａ間の接点部分、および酸化チタン粒子１Ａと基材６の間の接点部分を接着させ、光触媒としての活性を損なうことがなくバインダが酸化チタン粒子１Ａを覆うことによる触媒毒を最小限にして、密着性が良く充分な強度を持ち酸化チタン粒子１Ａを基材６に担持するという作用を有する。
【００２９】
なお、実施例では、光触媒粒子にアナターゼ化した酸化チタン粒子を用いたが、酸化チタン粒子にかえて含水酸化チタンやルチル化した酸化チタン粒子を用いてもよく、また、表面に、白金、ルテニウム、パラジウム等の触媒金属を担持した酸化チタン粒子を用いてもよく、光触媒の効果を持った粒子を用いれば何でもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３０】
また有機珪素化合物としてテトラエトキシシランで説明したが、テトラメトキシシラン、テトラプロピルシランを用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３１】
また酸触媒として硫酸で説明したが、塩酸、硝酸、カルボン酸等の有機酸を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３２】
また官能基を持った有機珪素化合物としてトリフルオロプロピルトリエトキシシランで説明したが、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、クロロプロピルトリメチルシラン、ビニルエチルトリクロロシラン、トリメチルクロロシラン等を用いてもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３３】
また有機溶媒としてアセトンで説明したが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル等、水可溶性の溶媒であればよく、有機溶媒全体として水可溶性であれば、水可溶性でない例えばトルエン等を一部混合してもよく、その作用効果に差異は生じない。
【００３４】
（実施例２）
第１実施例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図６により、バインダ混合溶液７が、有機珪素化合物８であるテトラエトキシシランを、酸触媒９である硫酸の０．０１〜１規定水溶液で、加水分解した加水分解物１０である水酸化珪素と、塩基性の官能基を持った有機珪素化合物１３であるアミノプロピルトリエトキシシランを、水酸化珪素とアミノプロピルトリエトキシシランの珪素重量比で１：４〜２：１の割合になるように、有機溶媒１２であるアセトンで分散した混合溶液であり、前記アミノプロピルトリエトキシシランの官能基が塩基性であり、テトラエトキシシランが十分に加水分解した後、アミノプロピルトリエトキシシランが混合され、アミノプロピルトリエトキシシラン自身が加水分解され塩基性の官能基を持つ水酸化珪素のゲル化促進剤となる。そしてこのバインダ混合溶液７を、光触媒粒子層４に、光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１Ａに対しシリカ固形分で２〜２５重量％、好ましくは２〜１５重量％塗布後乾燥し、酸化チタン粒子１Ａ間、および酸化チタン粒子１Ａと基材６の間を有機物である官能基を含んだバインダである可撓性シリカゲルで接着し、光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３６】
上記構成により、バインダ混合溶液７の乾燥時にシリカゲルとなるシリカ骨格を形成するが、ゲル化促進剤となる塩基性の官能基を含むため、ゲル化時および乾燥収縮時の収縮が少なく、多孔性を保ち酸化チタン粒子１Ａを露出させ、光触媒としての活性を損なうことがなく光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法が得られる。
【００３７】
（実施例３）
第１実施例と同一箇所には同一番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
図７により、バインダ混合溶液７が、有機珪素化合物８であるテトラエトキシシランを、酸触媒９である硫酸の０．０１〜１規定水溶液で、加水分解した加水分解物１０である水酸化珪素と、官能基が光触媒で分解される被対象物質であるアンモニアの吸着特性に合わせ、酸性であって特定の官能基を持つ珪素化合物１４であるクロロプロピルトリエトキシシランを、水酸化珪素とクロロプロピルトリエトキシシランの珪素重量比で１：４〜２：１の割合になるように、有機溶媒１２であるアセトンで分散した混合溶液である。そしてこのバインダ混合溶液７を、光触媒粒子層４に、光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１Ａに対しシリカ固形分で２〜２５重量％、好ましくは２〜１５重量％塗布後乾燥し、酸化チタン粒子１Ａ間、および酸化チタン粒子１Ａと基材６の間を有機物である官能基を含んだバインダである可撓性シリカゲルで接着し、光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００３９】
上記構成により、光触媒で分解させる塩基性のアンモニアの吸着特性に合わせ、酸性であるクロロプロピル基がシリカ骨格に残存し、このクロロプロピル基がアンモニアをシリカ骨格に誘因吸着するため、隣接する酸化チタン粒子１Ａによりアンモニアを効率的に分解することのできる光触媒粒子１の担持方法が得られる。
【００４０】
なお、官能基を、光触媒で分解させる被対象物質としてアンモニアの吸着特性に合わせて特定し、有機珪素化合物をクロロプロピルトリメトキシシランで説明したが、光触媒で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせて特定されれば良く、例えば、アルデヒド系やイオウ系にはアミノ基に官能基を特定するなど、その作用効果に差異は生じない。
【００４１】
（実施例４）
図８により、基材６であるアルミ板に親水性の無機塗料１５である燐酸アルミ系塗料（朝日化学（株）製、商品名スミセラムＰＡ−６２０）を塗装後、３００℃で乾燥し、プライマ塗装とし、このプライマ塗装の上に、酸化チタン粒子１Ａを水３で分散し、これをアルミ板に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そしてバインダ混合溶液７を、光触媒粒子層４に、光触媒粒子層４を形成する酸化チタン粒子１Ａに対しシリカ固形分で２〜２５重量％、好ましくは２〜１５重量％塗布後２０〜２００℃で乾燥し、酸化チタン粒子１Ａ間、および酸化チタン粒子１Ａと基材６の間を有機物である官能基を含んだバインダである可撓性シリカゲルで接着し、光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００４２】
上記構成により、酸化チタン粒子１Ａの水分散液やバインダ混合溶液７を基材６に塗布する時、酸化チタン粒子１Ａの水分散液やバインダ混合溶液７が基材６上ではじかず、塗布後乾燥しても均一で緻密な光触媒粒子層４を形成し、少量のバインダで光触媒粒子１を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法が得られる。
【００４３】
（実施例５）
図９は、基材６であるアルミ板に、粗度調整材１６であるガラス微粒子を含有した親水性の無機塗料１５を塗装後、３００℃で乾燥し、プライマ塗装とし、このプライマ塗装の上に、酸化チタン粒子１Ａを水３で分散し、これをアルミ板に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そしてバインダ混合溶液７を、この光触媒粒子層４に塗装して光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００４４】
上記構成により、粗度調整材１６で無機塗料１５塗膜上に形成する凹凸が、光触媒粒子層４を補強し、少量のバインダで光触媒粒子１を露出させ、光触媒としての活性を損なうことがない光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法が得られる。
【００４５】
（実施例６）
図１０は、基材６であるアルミ板に、吸着剤１７を含有した親水性の無機塗料１５を塗装後、３００℃で乾燥し、プライマ塗装とし、このプライマ塗装の上に、酸化チタン粒子１Ａを水３で分散し、これをアルミ板に塗布後２０〜２００℃で乾燥し、光触媒粒子層４を形成する。そしてバインダ混合溶液７を、この光触媒粒子層４に塗装して光触媒粒子層４を形成する光触媒粒子１の担持方法となる。
【００４６】
上記構成により、光触媒粒子１で分解させる被対象物質を吸着する吸着剤１７である活性炭が、臭い成分等の被対象物質を誘因吸着するため、効率的に被対象物質を分解する光触媒粒子１の担持方法が得られる。
【００４７】
なお、吸着剤を、活性炭で説明したが、光触媒粒子で分解させる被対象物質の吸着特性に合わせて、ゼオライト、シリカゲル、アルミナ、およびそれらの表面修飾体であれば良く、その作用効果に差異は生じない。
【００４８】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、光触媒粒子を露出させ、光触媒としての活性を損なうことが少ないという効果のある光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００４９】
また、担持強度や耐久性の高い光触媒粒子層を形成することのできる光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【００５０】
また、光触媒粒子を塗布するという簡便な方法で光触媒粒子層を形成することができる光触媒粒子の担持方法が提供できる。
【００５１】
また、臭い等の被対象物質を誘因吸着して効率的に分解することのできる光触媒粒子の担持方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光触媒粒子層の断面図
【図２】同光触媒粒子の分散時の断面図
【図３】同光触媒層の形成後の断面図
【図４】同光触媒粒子層のバインダ混合溶液塗布後の断面図
【図５】同バインダ混合溶液のフロー図
【図６】同実施例２のバインダ混合溶液のフロー図
【図７】同実施例３のバインダ混合溶液のフロー図
【図８】同実施例４の光触媒粒子層の断面図
【図９】同実施例５の光触媒粒子層の断面図
【図１０】同実施例６の光触媒粒子層の断面図
【図１１】従来の光触媒粒子層の断面図
【符号の説明】
１    光触媒粒子
３    水
４    光触媒粒子層
５    バインダ
６    基材
７    バインダ混合溶液
８    有機珪素化合物
９    酸触媒
１０  加水分解物
１１  官能基を持った有機珪素化合物
１２  有機溶媒
１３  塩基性の官能基を持った有機珪素化合物
１４  特定の官能基を持った有機珪素化合物
１５  無機塗料
１６  粗度調整材
１７  吸着剤
【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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【図１０】
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【図１１】
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