(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質包装容器を殺菌し、
無菌化された前記軟質包装容器内に内容物を無菌充填し、
無菌化された蓋材によってシールする、
無菌充填方法であって、前記軟質包装容器の殺菌がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜によって行なわれ、前記コンベア上に取付けられる蒸気放出器を覆うように前記軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填方法。
【請求項２】
前記軟質包装容器が紙製容器から成り、その内表面に高分子フィルムが接合されるか、内側に合成樹脂製容器が複合されていることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法。
【請求項３】
前記紙製容器の内表面に接合される高分子フィルムまたは内側に複合される合成樹脂製容器が酸素バリア性を有ししかも１３０℃以上の耐熱性を有することを特徴とする請求項２に記載の無菌充填方法。
【請求項４】
前記軟質包装容器の殺菌がドライスチームによる９０〜１５０℃の範囲内の殺菌であることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法。
【請求項５】
前記軟質包装容器に充填される内容物が予め熱交換によって無菌化されていることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法。
【請求項６】
前記軟質包装容器をシールする蓋材が予め紫外線によって殺菌されていることを特徴とする請求項１に記載の無菌充填方法。
【請求項７】
軟質包装容器を殺菌する容器の殺菌装置と、
殺菌された前記軟質包装容器内に内容物を無菌充填する無菌充填機と、
内容物が充填された軟質包装容器を蓋材によってシールするシール機と、
を具備し、前記容器の殺菌装置がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜から構成され、前記コンベア上にその長さ方向に沿って複数の蒸気放出器が取付けられ、該蒸気放出器を覆うように前記軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填装置。
【請求項８】
前記軟質包装容器の殺菌装置が容器の入口から出口に湾曲して連続する筒状の高圧蒸気釜から構成され、その内部に入口から出口に向って前記容器を搬送するコンベアが設けられ、容器を連続的に殺菌処理することを特徴とする請求項７に記載の無菌充填装置。
【請求項９】
前記無菌充填機が熱交換式無菌化装置を具備し、該装置によって充填する内容物を予め無菌化することを特徴とする請求項７に記載の無菌充填装置。
【請求項１０】
前記シール機は互いに対向する一対の紫外線殺菌装置を具備し、その間を蓋材を通過させて殺菌を行なった後に前記内容物が無菌充填された前記軟質包装容器をシールすることを特徴とする請求項７に記載の無菌充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無菌充填方法およびその装置に係り、とくに軟質包装容器内に予め無菌化された内容物を充填して無菌充填を行なうようにした無菌充填方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙やプラスチックから成る軟質の包装容器内に飲料等の液体を充填する場合に、内容物が腐敗しないように無菌充填が行なわれる。無菌充填は予め容器本体と蓋材とに対してそれぞれ過酸化水素を噴霧してその酸化力によって殺菌処理を行なうようにしている。そして噴霧された過酸化水素を乾燥させることにより容器および蓋材をそれぞれ無菌化するようにしている。そして無菌化された充填室内において上記無菌化された容器に内容物を無菌充填するようにし、この後に上記蓋材によってシールするようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような紙やプラスチック等の軟質容器に対する従来の無菌充填方法の欠点は、殺菌のために用いる過酸化水素が容器内に残留する可能性があることである。過酸化水素は有害物であるために、容器内に残留することは好ましくない。過酸化水素の残留を防止するために、従来は過酸化水素を噴霧した後に蒸発させるための乾燥工程を付加するようにしており、これによって工程数が増加する問題があった。またこのように過酸化水素を噴霧して殺菌した後に、この過酸化水素を蒸発させなければならないために、そのための時間を要し、充填スピードが遅くなって量産効果が低くなる問題があった。
【０００４】
また上述のような紙やプラスチックから成る軟質容器に対する内容物の充填の際に、無菌充填のためにホットパックを行なうようにしていた。ホットパックは内容物を所定の温度以上に加熱し、これによって滅菌処理を行ないながら充填するものである。ところがホットパックを行なうと、充填された内容物が冷却した後における収縮によって容器が変形し、不規則な窪みが容器の胴の部分に形成され、商品価値を損うという問題があった。
【０００５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、過酸化水素による容器および蓋材の殺菌処理を行なうことを要せず、充填スピードが速く、量産効果が高く、また充填後において容器が部分的に変形することがないようにした無菌充填方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、軟質包装容器を殺菌し、
無菌化された前記軟質包装容器内に内容物を無菌充填し、
無菌化された蓋材によってシールする、
無菌充填方法であって、前記軟質包装容器の殺菌がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜によって行なわれ、前記コンベア上に取付けられる蒸気放出器を覆うように前記軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填方法に関するものである。
【０００７】
前記軟質包装容器が紙製容器から成り、その内表面に高分子フィルムが接合されるか、内側に合成樹脂製容器が複合されていてよい。さらに前記紙製容器の内表面に接合される高分子フィルムまたは内側に複合される合成樹脂製容器が酸素バリア性を有ししかも１３０℃以上の耐熱性を有するものであってよい。
【０００８】
前記軟質包装容器の殺菌がドライスチームによる９０〜１５０℃の範囲内の殺菌であってよい。また前記軟質包装容器に充填される内容物が予め熱交換によって無菌化されていてよい。さらには前記軟質包装容器をシールする蓋材が予め紫外線によって殺菌されるようにしてよい。
【０００９】
装置に関する発明は、軟質包装容器を殺菌する容器の殺菌装置と、
殺菌された前記軟質包装容器内に内容物を無菌充填する無菌充填機と、
内容物が充填された軟質包装容器を蓋材によってシールするシール機と、
を具備し、前記容器の殺菌装置がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜から構成され、前記コンベア上にその長さ方向に沿って複数の蒸気放出器が取付けられ、該蒸気放出器を覆うように前記軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填装置に関するものである。
【００１０】
前記軟質包装容器の殺菌装置が容器の入口から出口に湾曲して連続する筒状の高圧蒸気釜から構成され、その内部に入口から出口に向って前記容器を搬送するコンベアが設けられ、容器を連続的に殺菌処理するようにしてよい。また前記無菌充填機が熱交換式無菌化装置を具備し、該装置によって充填する内容物を予め無菌化するようにしてよい。また前記シール機は互いに対向する一対の紫外線殺菌装置を具備し、その間を蓋材を通過させて殺菌を行なった後に前記内容物が無菌充填された前記軟質包装容器をシールするようにしてよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態に係る無菌充填方法およびその装置によって無菌充填が行なわれる軟質包装容器を示すものである。この包装容器は紙製のカップ状容器１０から成り、その上部開口１１の周縁部が外側に巻かれてカール部１２を形成するようにしている。またこの容器は逆円錐台状の胴を備え、この胴の部分の下端が内側へ折返された折返し部１３から構成されるとともに、底部開口を閉塞する底板１４の周璧部１５が上記折返し部１３と胴の下端とによって挟着されるようになっている。
【００１２】
このようなカップ状をなす軟質包装容器は、図２に示すように紙１８を主たる材料とするとともに、その内表面側の部分にはラミネートフィルム１９が接合された材料によって形成されている。なおラミネートフィルム１９としては、酸素バリヤ性を有し、酸素の透過性が少なく、しかも耐熱性のあるフィルムが用いられてよい。耐熱性のフィルムとしては、例えばシクロヘキサジエン重合体等のような耐熱樹脂であってよい。
【００１３】
図３はこのような軟質包装容器１０を高温短時間殺菌するための殺菌装置を示している。この殺菌装置は筒状であって屈曲する高圧蒸気釜２３を備えている。この高圧蒸気釜２３は入口２４と出口２５とを互いに連通させる屈曲管構造を有しており、その中をチェーンコンベア２６が走行するようになっている。
【００１４】
図５はとくに高圧蒸気釜２３の一部の断面構造を示しており、上記チェーンコンベア２６上には蒸気配管３０が取付けられるとともに、この蒸気配管３０を介してチェーンコンベア２６上には間欠的に逆カップ状をなす蒸気放出器３１が取付けられている。この蒸気放出器３１は多数の小孔３２を有し、これらの小孔３２から蒸気を放出するようになっている。なお高圧蒸気釜２３は、その外周側の複数の位置にそれぞれ蒸気出口３３が設けられるようになっている。
【００１５】
次に図３および図５に示すような高温短時間殺菌装置の後段に配される無菌充填機について説明する。この無菌充填機は一端の上部に容器投入口３７を備える蒸気室３８が設けられている。蒸気室３８内にはその長さ方向に延びるようにスチーム配管３９が設けられている。また蒸気室３８にはその長さ方向に延びるように搬送コンベア４０が取付けられている。そして蒸気室３８上には第１の充填機４１と第２の充填機４２とがそれぞれ配されている。
【００１６】
第２の充填機４２の下流側に位置するように蒸気室３８の上部にはシール機４４が設けられている。シール機４４は蓋材４５によって内容物が充填された軟質包装容器１０の開口をシールするものであって、蓋材４５が蓋材ロール４６を通して供給されるようになっている。
【００１７】
シール機４４の上部側には上下一対の紫外線殺菌装置４９、５０が設けられ、これらの殺菌装置４９、５０間を上記蓋材４５が通過するようになっており、このときにガイドローラ５１によって蓋材４５が案内されながら殺菌処理が行なわれるようになっている。
【００１８】
蓋材４５を用いて内容物が充填された軟質包装容器１０の開口１１のシールを行なうために、シール機４５の底部側であって上記搬送コンベア４０の上部にはスタンパ５３、５４、５５が順次配列されている。なおスタンパ５５から出た蓋材４５であって円形に打抜いた後の余剰の部分を巻取る余剰シート巻取りロール５７が蓋材ロール４６の斜め下方に取付けられている。
【００１９】
次にこれらの装置によって軟質包装容器１０を高温短時間殺菌し、さらに内容物を無菌充填にする動作について説明する。図３に示すように紙コップ１０を逆様にして何段も重ねた状態で入口２４に配置し、このような紙コップ１０を下端から順次１つずつ分離して入口２４から高圧蒸気釜２３の内部へ搬送するチェーンコンベア２６上に１つずつ供給する。このときにチェーンコンベア２６上の蒸気放出器３１に順次紙コップ１０が載置されるように供給する。
【００２０】
高圧蒸気釜２３のチェーンコンベア２６上の蒸気放出器３１を覆うように取付けられた紙コップ１０は図５に示すように、この蒸気放出器３１の小孔３２から放出される高温のドライスチームにさらされ、これによってその内外の全表面が短時間で殺菌される。
【００２１】
ドライスチームによる軟質包装容器１０の殺菌は、９０〜１５０℃の範囲内のドライスチームによって行なうことが好ましい。とくに１００〜１３０℃のドライスチームにさらすことによって、短時間殺菌が達成される。
【００２２】
このようなドライスチームによる高圧蒸気釜２３内での軟質包装容器１０の殺菌時間は、この容器１０が入口２４から高圧蒸気釜２３内に入り、出口２５へ出るまでの時間であって、この高圧蒸気釜２３の長さとチェーンコンベア２６の速度とによって決定される。通常チェーンコンベア２６によって入口２４から出口２５まで軟質包装容器１０が通過する時間は１〜３分程度に設定される。
【００２３】
高圧蒸気釜２３で高温短時間殺菌された軟質包装容器１０はその出口２５から出て充填機の容器投入口３７から充填機の蒸気室３８内に投入される。この充填機の蒸気室３８内には搬送コンベア４０が配されており、この搬送コンベア４０によって容器投入口３７から投入された軟質包装容器１０が搬送される。
【００２４】
軟質包装容器１０はまず第１の充填機４１の下側で内容物の充填が行なわれる。第１の充填機４１は熱交換式液体無菌化装置から構成されており、ここで熱交換によって内容物である液体の殺菌が行なわれ、直ちに軟質包装容器１０に充填される。
【００２５】
必要に応じて第２充填機４２が用いられる。第２充填機４２も熱交換による液体無菌化装置から成り、熱交換によって内容物の無菌化が行なわれるようになっている。
【００２６】
なお上記容器投入口３７が連続する蒸気室３８であって第１充填機４１と第２充填機４２とがそれぞれ設けられている蒸気室３８はスチーム配管３９によって無菌状態に維持されている。
【００２７】
このようにして内容物を無菌充填にしたならば、搬送コンベア４０によって軟質包装容器１０がシール機４４に供給される。ここでシール機４４はその間を蓋材４５が通過する上下一対の紫外線殺菌装置４９、５０を備え、これらの殺菌装置４９、５０によって蓋材４５の両面の殺菌を行なう。殺菌された蓋材４５を用いて容器１０の上部開口１１を閉塞するようにシールを行なう。このようなシールはスタンパ５３、５４、５５によって行なわれるとともに、余剰の蓋材４５がトリミングされるようになる。従ってトリミングで残った蓋材４５が余剰巻取りロール５７によって巻取られる。内容物が無菌充填され、しかも蓋材４５によって図６に示すように上部開口１１が閉塞された軟質包装容器１０が蒸気室３８の図４における左端側の部分から取出されることになり、これによって無菌充填が完了する。
【００２８】
図２に示すように紙１８とラミネートフィルム１９との接合構造から成るカップ状をなす軟質包装容器１０への液体の充填は、耐熱性菌の殺菌をも含め、容器殺菌が非常に難しかった。すなわち容器１０それ自体が柔らかいために、内容物を加熱殺菌するホットパック充填を行なって容器殺菌をすると、液体が冷却する際に液体の体積の減少に伴うバキューム現象によって軟質包装容器１０の胴の部分が不規則に変形することになり、これによって容器の商品価値が損われる。このことから高速充填ができず、とくに耐熱性菌に敏感に反応するコーヒーや茶の類の充填が不可能とされていた。
【００２９】
本実施の形態に係る装置であって図３および図４に示す装置によれば、軟質包装容器１０を図３に示す装置によって９０〜１５０℃、より好ましくは１００〜１３０℃で短時間殺菌を行なうようにし、これによって軟質包装容器１０といえども、短時間に無菌容器とすることを可能にしている。無菌化された容器１０を図４に示す無菌充填機に供給し、熱交換式液体無菌化装置を備える第１充填機４１および第２充填機４２によって内容物の無菌化を行なう。そして容器１０と内容物とをともに無菌化した状態において充填機４１、４２によって充填パックをし、シール機４４によって蓋材４５でシールすることにより、紙コップ１０による無菌パック製品が完成する。
【００３０】
上述の如く紙コップを構成する軟質包装容器１０は紙１８とラミネートフィルム１９との積層構造から成る容器であって、ラミネートフィルム１９は酸素透過性が少なくしかも耐熱性のあるフィルムが用いられ、このようなフィルムを紙１８に接合して使用するようにしている。すなわちラミネートフィルム１９の強度の弱さを、紙１８によって補強するようにしている。外表面側が紙１８によって構成されるために、その印刷性を生かしたコマーシャルデザインも可能になる。またこのような充填によると、高度の保存性を有するために、内容物を充填後常温で流通保管することが可能になる。
【００３１】
このように本実施の形態に係る無菌充填方法およびその装置によれば、容器本体１０および蓋材４５の何れについても、過酸化水素を使用しない殺菌システムが構築されることになる。従って容器本体１０の内部や蓋材４５に過酸化水素が残留することがなく、しかも容器本体１０については図３に示す装置によって高温短時間殺菌を施し、蓋材４３については図４に示す一対の紫外線殺菌装置４９、５０によって殺菌を行なうようにしているために、無菌状態で安全な食品の充填が行なわれる。また過酸化水素の残留がないことから、内容物に臭気が残ることがなくなる。
【００３２】
軟質包装容器１０の殺菌を図３に示す装置によって１〜３分の時間で高温短時間殺菌を行なうようにしているために、大幅な充填能力の高速化が実現されることになる。これによって生産性の高い無菌充填が達成されることになる。
【００３３】
また図４に示す第１充填機４１および第２充填機４２は何れも熱交換式液体無菌化装置を備えるものの、内容物はあくまでも常温による充填を行なうようにしているために、ホットパックのような内容物の温度低下に伴う容器１０の変形の可能性が全くない。すなわち冷却後に容器１０が変形して商品価値が低下する問題が確実に解消されることになる。
【００３４】
このような無菌充填方法および装置によって充填されるのは、各種の液体飲料の他に、醤油、ソース、ケチャップ等の各種の調味料や酒類、あるいはまた果実入りのフルーツジュース類等であってよく、各種の食品や飲料の無菌充填に広く適用可能である。
【００３５】
次に別の実施の形態を図７および図８によって説明する。上記実施の形態は図２に示すように紙１８にラミネートフィルム１９を接合した材料を用いて図１に示すようにカップ状に形成した軟質包装容器１０を用いたものであるが、このような構成に代えて、図７および図８に示すような構成の軟質包装容器を用いるようにしてもよい。
【００３６】
この容器は外側の紙製容器から成る外カップ６１と内側の圧空成形または真空成形して成る合成樹脂製の内カップ６２とから構成されている。紙製容器から成る外カップ６１の形状は、上部開口６２の周縁部を外側に巻込んで押し潰すことにより、フランジ部６４を形成している。そしてこのようなフランジ部６４に重合わされる内カップ６２を圧空成形または真空成形して外カップ６１内に複合するようにしている。なお内カップ６２は底板部が一体に成形されているのに対し、外カップ６１はその底部が別部材から成る底板６６によって閉塞されるようになっている。
【００３７】
このような実施の形態において、外カップ６１と内カップ６２との複合容器から成り、内カップ６２は酸素透過性が少なく、耐熱性のあるラミコン容器を使用することが好ましい。これに対して外カップ６１は紙または紙の表面にポリエチレンフィルム等を接合した材料を使用してよい。このような構成によれば、内カップ６２の弱い強度を、外側の紙製の外カップ６１によって補強することが可能になるとともに、外カップ６１を構成する紙の印刷性を生かし、これによってコマーシャルデザインも可能になる。また内カップ６２は高度な保存性を有するために、このような容器によれば、内容物を充填した後に常温で流通させることが可能になる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、軟質包装容器を殺菌し、無菌化された軟質包装容器内に内容物を無菌充填し、無菌化された蓋材によってシールする無菌充填方法であって、軟質包装容器の殺菌がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜によって行なわれ、コンベア上に取付けられる蒸気放出器を覆うように軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填方法に関するものである。
【００３９】
従って本発明によれば、過酸化水素を用いることなく軟質包装容器を無菌化して充填することが可能になり、このために内容物中に過酸化水素が残留することがなく、過酸化水素の臭いが内容物に付着することがなくなる。また高温短時間殺菌によって軟質包装容器を殺菌するようにしているために、高効率の内容物の充填が可能になる。
【００４０】
軟質包装容器が紙製容器から成り、その内表面に高分子フィルムが接合されるか、内側に合成樹脂製容器が複合されるようにした構成によれば、高分子フィルムまたは合成樹脂製容器によって軟質包装容器を高機能化することが可能になる。
【００４１】
紙製容器の内表面に接合される高分子フィルムまたは内側に複合される合成樹脂製容器が酸素バリア性を有ししかも１３０℃以上の耐熱性を有するようにした構成によれば、酸素透過性が少なくしかも耐熱性を有する軟質包装容器に対する無菌充填が可能になる。
【００４２】
軟質包装容器の高温短時間殺菌がドライスチームによる９０〜１５０℃の範囲内の温度での殺菌である構成によれば、９０〜１５０℃の範囲内の温度で軟質紙製容器に対する高温短時間殺菌が効果的に行なわれることになる。
【００４３】
軟質包装容器に充填される内容物が予め熱交換によって無菌化されるようにした構成によれば、低温での内容物の無菌充填が行なわれることになる。
【００４４】
軟質包装容器をシールする蓋材が予め紫外線によって殺菌されるようにした構成によれば、紫外線によって殺菌された蓋材によるシールが行なわれることになる。
【００４５】
装置に関する発明は、軟質包装容器を殺菌する容器の殺菌装置と、殺菌された軟質包装容器内に内容物を無菌充填する無菌充填機と、内容物が充填された軟質包装容器を蓋材によってシールするシール機とを具備し、容器の殺菌装置がその中を入口から出口に向かってコンベアが走行する筒状の高圧蒸気釜から構成され、コンベア上にその長さ方向に沿って複数の蒸気放出器が取付けられ、該蒸気放出器を覆うように軟質包装容器が前記コンベア上の前記蒸気放出器に１つずつ載置されて取付けられることを特徴とする無菌充填装置に関するものである。
【００４６】
従ってこのような装置によれば、軟質包装容器を高温短時間殺菌してその中に内容物を無菌充填するとともに蓋材によってシールすることが可能になる。
【００４７】
軟質包装容器の殺菌装置が容器の入口から出口に湾曲して連続する筒状の高圧蒸気釜から構成され、その内部に入口から出口に向って容器を搬送するコンベアが設けられ、容器を連続的に殺菌処理するようにした構成によれば、搬送手段によって高圧蒸気釜内を軟質包装容器を搬送することにより高温短時間殺菌が行なわれることになる。
【００４８】
無菌充填機が熱交換式無菌化装置を具備し、該装置によって充填する内容物を予め無菌化するようにした構成によれば、軟質包装容器に対する無菌充填が行なわれることになる。
【００４９】
シール機は互いに対向する一対の紫外線殺菌装置を具備し、その間を蓋材を通過させて殺菌を行なった後に内容物が無菌充填された軟質包装容器をシールするようにした構成によれば、紫外線殺菌装置によって殺菌されたシール材によって容器をシールすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軟質包装容器の縦断面図である。
【図２】軟質包装容器を構成するシート状の材料の拡大断面図である。
【図３】軟質包装容器の高温短時間殺菌装置を示す縦断面図である。
【図４】内容物の無菌充填装置の縦断面図である。
【図５】高温短時間殺菌装置の高圧蒸気釜の内部構造を示す縦断面図である。
【図６】無菌充填が行なわれた軟質包装容器の縦断面図である。
【図７】別の実施の形態の複合容器の分解斜視図である。
【図８】複合容器の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  軟質包装容器（紙コップ）
１１  上部開口
１２  カール部
１３  折返し部
１４  底板
１５  周璧
１８  紙
１９  ラミネートフィルム
２３  高圧蒸気釜
２４  入口
２５  出口
２６  チェーンコンベア
３０  蒸気配管
３１  蒸気放出器
３２  小孔
３３  蒸気出口
３７  容器投入口
３８  蒸気室
３９  スチーム配管
４０  搬送コンベア
４１  第１充填機
４２  第２充填機
４４  シール機
４５  蓋材
４６  蓋材ロール
４９  紫外線殺菌装置（上）
５０  紫外線殺菌装置（下）
５１  ガイドローラ
５３、５４、５５  スタンパ
５７  余剰シート巻取りロール
６１  外カップ（紙製容器）
６２  内カップ（成形容器）
６３  上部開口
６４  フランジ部
６５  フランジ
６６  底板
【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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