(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともセメントと水とフィラーとを含有する速硬性のセメント組成物を混練するセメント組成物用連続ミキサーであって、上下一対の円形をした端面板と短円筒状の側面板からなるケーシングの適所にセメント組成物の材料の供給口を形成すると共に、このケーシングの外周部の適所にセメント組成物の排出口を形成し、前記ケーシングの内部に円盤状の混練ローターを回転可能に設け、この混練ローターの外周縁に前記ケーシングの側面板に向かって突出する複数の混練用の突部を間隔をおいて形成し、さらに前記ケーシングの内部に前記材料を外周側に案内するために回転軸から該ケーシングの側面板に向かって突設される掻き取り羽根を有する案内ローターを、前記混練ローターと同軸上で該混練ローターに対して相対的に回転可能に設けたことを特徴とするセメント組成物用連続ミキサー。
【請求項２】
前記ケーシングの端面板及び／又は前記混練ローターに、該混練ローター及び／又は該ケーシングの端面板へのセメント組成物の付着を阻止する掻き落とし部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のセメント組成物用連続ミキサー。
【請求項３】
前記材料の供給口を前記ケーシングの上側の端面板の中央側に設けると共に、前記セメント組成物の排出口を前記ケーシングの下側の端面板の外周側に設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント組成物用連続ミキサー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は速硬性のセメント組成物、例えば、速硬性を有するセメントを用いたセメント組成物、硬化促進剤を配合したセメント組成物、加温により硬化速度を早めたセメント組成物等を連続的に混練することができるセメント組成物用連続ミキサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からセメント組成物を混練するには、内部にパドル・プロペラ・タービン等の様々な撹拌羽根を回転可能に設けたバッチ式のミキサーや、内面に撹拌羽根を固定した傾斜ドラムを回転させる連続式のミキサーや、チューブ内に回転するスクリューを設けた連続式のミキサーが用いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところでセメント組成物には多種多様のセメント組成物があるが、ジェットセメントや一部の環境調和型セメント（１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2を含有するエコセメント）等の速硬性を有するセメントを用いたセメント組成物は、速硬性を有するためモルタル板やコンクリート板等のセメント製品を連続的に量産するのに好適である。しかし、同時に速硬性のセメント組成物はその速硬性故に混練が困難で、従来のセメント組成物用ミキサーでは不適である。
【０００４】
すなわち、速硬性のセメント組成物を従来のミキサーで混練すると、以下のような問題点がある。バッチ式のミキサーでは、１回１回の混練後直ちにミキサー内を洗浄しないと、ミキサー内でセメント組成物が固結してしまう。従って、速硬性のセメント組成物によるセメント製品の連続的生産には全く不向きである。
【０００５】
また、従来の連続式のミキサーで傾斜ドラム型は、滞留時間を制御しにくく、ドラムの内面や撹拌羽根にセメント組成物が堆積し易く、また、チューブ型は、スクリューにセメント組成物が堆積し易い上に、混練も不十分なものであり、従って、いずれも速硬性のセメント組成物では固結が生じ易く、連続的な混練はできなかった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点に鑑みなされたもので、速硬性のセメント組成物を連続的に均一に混練し、連続的に供給できるセメント組成物用連続ミキサーを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するために、本発明は以下のような構成とする。
すなわち、少なくともセメントと水とフィラーとを含有する速硬性のセメント組成物を混練するセメント組成物用連続ミキサーであって、上下一対の円形をした端面板と短円筒状の側面板からなるケーシングの適所にセメント組成物の材料の供給口を形成すると共に、このケーシングの外周部の適所にセメント組成物の排出口を形成し、前記ケーシングの内部に円盤状の混練ローターを回転可能に設け、この混練ローターの外周縁に前記ケーシングの側面板に向かって突出する複数の混練用の突部を間隔をおいて形成したことを特徴とするセメント組成物用連続ミキサーとした。
【０００８】
以下、その主要構成を説明する。
＜混練ローター＞
本発明において、混練ローターは比較的速い周速で８〜３５m/sec程度、好ましくは１０〜２５m/sec程度の回転運動によってケーシング内に供給された材料を混練ローターの外周縁とケーシング側面板との間に生じる隙間に飛ばすようにして移動させる。すると、供給された前記材料は混練ローターの回転運動によって移動する混練用の突部によって高速で混練され、セメント組成物が形成される。
【０００９】
混練用の突部には混練ローターの下面側から上面側に向かって傾斜する形状である掻き上げ面を設けると、前記材料が混練ロータ外周縁とケーシング側面板との間に生じた隙間において上下方向にも対流し、効率よく混練されるので好ましい。また、混練用の突部はその先端がケーシングの側面板に近接するように設置されると、混練されたセメント組成物がケーシングの側面板に固着するのを防止できるので良い。
【００１０】
さらに、混練ローターをケーシングの下側端面板上に設置する場合、混練ローター下面に入り込んだセメント組成物を外周側に案内する形状を有する突起部を混練ローター下面に設けることが、前記端面板及び混練ローター下面にセメント組成物が固着するのを防ぐ上で望ましい。
【００１１】
また、混練ローターは、分割可能とし、さらに、ケーシング内に着脱可能にすると、混練ローターの交換及び清掃が容易になるので良い。
＜案内ローター＞
また、本発明では、前記ケーシングの内部に前記材料を外周側に案内する案内ローターを、前記混練ローターと同軸上で混練ローターに対して相対的に回転可能に設けると、供給された前記材料が外周側に案内され、デッドスペースの発生を抑制できるので良い。
【００１２】
案内ローターは、回転軸からケーシングの側面板に向かって突設される掻き取り羽根を有する構成とすることができる。そして、案内ローターは、混練ローターとは相対的に回転可能とすることで混練ローターの外周縁とケーシングの側面板との間に生じた隙間に前記材料を案内している。
【００１３】
ここで案内ローターは、混練ローターと同方向に比較的速い速度で回転させることが、機構上無理がなく、しかも材料の滞留及び固結をなくす上で好ましく、その速度を混練ローターよりも５〜２０％程度速くすることが、その掻き取り羽根による材料の跳ね飛ばし効果が得られることと、材料の滞留及び固結をなくす上で好ましい。
【００１４】
なお、案内ローターは、混練ローターの一方の面側に設けても、混練ローターの両面側にそれぞれ設けた構造でも良い。案内ローターを混練ローターの一方の面側に設ける場合、混練ローターの他方の面側では、混練ローターをケーシングの端面板と近接するように設けるとよい。
【００１５】
さらに、案内ローターは、ケーシング上下の少なくとも一方の端面板と混練ローターとの間にあって、掻き取り羽根を前記端面板と混練ローターの両方に近接するように設けると、前記材料を混練ローター外周縁とケーシング側面板との間に生じた隙間に残さず案内でき、かつ前記端面板上や混練ローター上に前記材料が固着するのを防止できるので好ましい。特に案内ローターが混練ローターと速度差を持つと、混練ローター上に前記材料が固着するのを確実に防止できる。
【００１６】
また、掻き取り羽根の先端がケーシングの側面板に近接するように掻き取り羽根を設けると、混練されたセメント組成物がケーシングの側面板に固着するのを防止できるので良く、掻き取り羽根の先端部には混練ローター側に混練用の突部の突設長さ分の段差を設けると、前記隙間に案内された前記材料が混練用の突部に設けられた掻き上げ面を擦り上がり、混練ローターの回転方向に対して後方に隣接する前記隙間に流れ込むことができるので好ましい。
【００１７】
掻き取り羽根は案内ローターの回転軸の外周縁から、案内ローターの回転方向とは反対側に伸びる２本の掻き取り羽根であって、これらが互いに平行である位置に設置されると、案内ローターが回転したときにケーシング内に供給された前記材料を外周側へ効果的に案内するので好ましい。
【００１８】
掻き取り羽根は単数でも複数でも良いが、複数設ける場合には隣り合う掻き取り羽根同士の距離が均等になる位置に設置すると良い。掻き取り羽根の形状はまっすぐな棒状のものでも良く弓なり状のものでも良く、掻き取り羽根の形状は混練されるセメント組成物の性状によって選ぶと良い。供給された前記材料を外周側へ案内するには案内ローターが混練ローターに対して相対的に回転すれば良いので、案内ローターは回転せずにケーシング内に固定されていても良いが、上述したように案内ローターも回転すると前記材料を混練ローター外周縁とケーシング側面板との間に生じた隙間に案内するのに好適である。
＜掻き落とし部＞
また、前記ケーシングの端面板及び／又は混練ローターに、混練ローター及び／又はケーシングの端面板へのセメント組成物の付着を阻止する掻き落とし部を設けると、前記材料が外周側に案内されると共に混練されるセメント組成物が混練ローター及び／又はケーシングの端面板に付着するのを防ぐので、安定した状態での連続運転ができ好ましい。
【００１９】
掻き落とし部は、ケーシングの端面板と混練ローターの少なくともいずれか一方に突設され、ケーシングの端面板と混練ローターとの距離にほぼ等しい長さであることが好ましい。また、掻き落とし部は複数設けることが好ましい。ケーシングの端面板と混練ローターの両方に掻き落とし部を設けるに当たっては、かつ混練ローターが回転した時にケーシングの端面板上に設けられた掻き落とし部と混練ローター上に設けられた掻き落とし部とが互いに衝突しないような位置関係で設けられると、掻き落とし効果が優れ、また、塊状の前記材料が供給されても、混練ローター上の掻き落とし部とケーシングの端面板上の掻き落とし部とがすれ違う際に、塊状の前記材料を粉砕することができる。
【００２０】
掻き落とし部の形状としてはその断面の形状が円形、楕円形、方形の突起、板状であるものが例示される。掻き落とし部の配列形態は、混練ローターの法線方向、接線方向、螺旋状等、種々の形態とすることができる。
＜その他＞
さらに、前記材料の供給口はケーシングの適所に適宜設けられるが、とりわけ、前記ケーシングの上側の端面板の中央側に設けると前記材料を供給しやすく、供給された前記材料が混練ローター及び案内ローターによってケーシングの側面板と混練ローターとの間の隙間に案内される際に先行の材料を押し出すので好ましい。さらに、供給口は粉体・液状等材料の種類によって複数設けても良い。
【００２１】
セメント組成物の排出口はケーシングの外周部の適所に設けられるが、ケーシング下側の端面板の外周部に設けられると混練されたセメント組成物を排出しやすく、十分に混練されたセメント組成物を得るのに好適である。
【００２２】
前記した案内ローターや掻き落とし部を混練ローターの両面側に設ける場合に混練ローターに貫通孔を設けると、供給されたセメント組成物が混練ローターの上下方向に対して対流し、さらに混練されるので好ましい。
【００２３】
本発明のセメント組成物用連続ミキサーで混練されるセメント組成物は、少なくともセメントと水とフィラーとを含有する速硬性のセメント組成物で、速硬性を有するジェットセメントや一部の環境調和型セメント（１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2を含有するエコセメント）、或いは硬化促進剤が配合されたセメント組成物、さらに加温により硬化速度を早めたセメント組成物等が例示される。
【００２４】
なお、フィラーは補強・加工性付与・軽量化・増量等を目的に配合されるもので、目的に応じて砂・スラグ・フライアッシュ・シリカヒュームのような粉粒状の細骨材的なもの、及び各種の繊維・木や竹のチップ・紙片のような繊維的なものが使用される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１及び図２により本発明の一例であるセメント組成物用連続ミキサーを説明する。
【００２６】
図１及び図２に示されるセメント組成物用連続ミキサーは、上下一対の円形をした端面板１ａ、１ｂと短円筒状の側面板１ｃからなるケーシング１の内部にケーシング１の下側端面板１ｂに近接して回転可能な円盤状の混練ローター２を備えている。混練ローター２の外周縁にはケーシング１の側面板１ｃに向かって突出する複数の混練用の突部３が所定の間隔をおいて備えられている。
【００２７】
ケーシング１の上側端面板１ａの中央側にはセメント組成物の材料を投入する原料投入口４が設けられ、ケーシング１の下側端面板１ｂの外周側には混練されたセメント組成物を取り出すスラリー排出口５が設けられている。混練ローター２の上側には混練ローター２と同軸上で混練ローター２とケーシング１の上側端面板１ａとの間に混練ローター２に対して相対的に回転可能な回転軸を有する案内ローター６が設けられている。
【００２８】
案内ローター６には、案内ローター６の回転軸の外周縁から案内ローター６の回転方向とは反対側に伸びる２本の掻き取り羽根７が、互いに平行である位置に設置されている。設置される掻き取り羽根７は２本に限られることはなく、さらに掻き取り羽根を設けても良い。掻き取り羽根７の先端には混練ローター２側に混練用の突部３の突出長さ分を有する段差が設けてあり、掻き取り羽根７が混練用の突部３の上方を通過する際に、混練用の突部３の上側を閉塞しないようになっている。
【００２９】
混練ローター２の外周縁には図３に示されるように、混練ローター２の上面側及び下面側の面がそれぞれ台形となっている混練用の突部３が設けられている。この台形は混練ローター２の外周縁を共有する下辺と、この下辺における混練ローター２の回転方向端には混練ローター２の外周縁から外側に向けて傾斜する斜辺と、この斜辺に対向し、混練ローター２の法線上にあって、混練ローター２の外周縁から外側に向けて配される他の一辺と、この他の一辺と前記斜辺との先端を結び、前記下辺と平行な位置にある上辺とによって形成される。混練ローター２上面側の台形は、混練ローター２下面側の台形の斜辺を平行移動させることによって、前記下面側の台形よりも小さい台形になっている。このため前記斜辺を含む面は、図４に示されるように混練ローター２下面側から混練ローター２上面側に傾斜し、スラリー掻き上げ面３ａを形成している。
【００３０】
混練ローター２の下面には図５に示されるように混練ローター２の一部と混練用の突部３の一部を含む複数の突起部２ａが設置されている。突起部２ａは混練ローター２の回転方向に対して回転軸側から外周縁側に傾斜する形状を有しているので、混練ローター２下面側に入り込んだセメント組成物を外周縁側に案内する。混練ローター２は分割される構造にすると混練ローター２の交換や清掃が容易になるので好ましい。
【００３１】
なお、突起部２ａは混練ローター２とケーシング１の下側端面板１ｂとの間に、混練されるセメント組成物が入り込むのを防ぐために設けられるので、図６や図７に示されるように混練ローター２の両面側に案内ローター６が設置される場合には、突起部２ａを設けなくとも良い。
【００３２】
図６、図７に混練ローター２の両面側に案内ローター６を設けたミキサーを示す。混練ローター２の両面側には案内ローター６が設けられ、混練ローター２の両面側において供給されたセメント組成物の材料を外周側へ案内するので、前述したように混練ローター２には突起部２ａを設ける必要はない。案内ローター６には掻き取り羽根７が４本設けられているが、掻き取り羽根７を複数設ける場合は、隣り合う掻き取り羽根７同士の距離が均等になるように設けられると良い。なお、混練されるセメント組成物の流動性等によっては混練ローター２に貫通孔を設けると、混練されるセメント組成物が混練ローター２の上下方向に対流することで、より混練されるので良い。
【００３３】
続いて、本実施の形態におけるミキサーを用いた速硬性のセメント組成物の混練について説明する。
ここで混練されるセメント組成物は塩素を含有する環境調和型セメント（以下エコセメントとする）を配合したものである。
【００３４】
エコセメントは塩素を含有する都市ゴミ焼却灰や下水汚泥等を主成分として利用することにより、速硬性の水硬性鉱物であるカルシウムクロロアルミネート（１１ＣａＯ・７Ａｌ2Ｏ3・ＣａＣｌ2）を含有するセメントである。エコセメントを使ったコンクリートの強度は、一般のセメントを使ったコンクリートと同等かそれ以上であり、凝結時間がわずか２０〜４０分である速硬性のセメントであるため、コンクリート板や空洞ブロック等のセメント製品を連続的に量産するのに適している。
【００３５】
混練ローター２及び案内ローター６は周速１５〜２０m/secで回転していて、案内ローター６は混練ローター２よりも１０％程度速い速度で同方向に回転している。ここでエコセメントの材料をケーシング１内に原料投入口４から順次投入する。供給される材料はエコセメントベース・水・フィラー・混和剤である。投入された材料は混練ローター２の回転によって跳ね飛ばされて外周側へ移動されるが、さらに案内ローター６に設置された掻き取り羽根７によっても跳ね飛ばされ外周側へ案内される。掻き取り羽根７は混練ローター２及びケーシング１の上側端面板１ａと近接しており、投入された前記材料を残さず外周側に案内すると共に、混練ローター２上及びケーシング１の上側端面板１ａ上に、混練されたエコセメント組成物が固着するのを防止している。
【００３６】
掻き取り羽根７によって外周側に案内された前記材料は、混練ローター２とケーシング１の側面板１ｃとの間に生じた隙間に送られ、ここで混練用の突部３によって混練される。混練用の突部３にはスラリー掻き上げ面３ａが設けられているので、前記材料はこのスラリー掻き上げ面３ａを擦り上がり、混練ローター２の回転に対して後方に隣接する前記隙間に送られる。掻き取り羽根７の先端には混練ローター２側に混練用の突部３の突出長さ分の段差が設けられているので、前記材料がスラリー掻き上げ面４ａを擦り上がった時に掻き取り羽根７が混練用の突部４の直上を通過していても、前記材料は前記段差によって生じた空間を通過するので、その流れを妨げられない。
【００３７】
前記材料がケーシング１の下側端面板１ｂと混練ローター２との間に入り込んでも混練ローター２の下面に設けられた突起部２ａが入り込んだ前記材料を再び外周側へ案内するので、ケーシング１の下側端面板１ａと混練ローター２との間で前記材料が固着するのを防いでいる。
【００３８】
前記材料は、混練ローター２の速い回転により、極めて短い時間で十分に混練される。そして、混練されたセメント組成物は、後続の材料に押されて滞留することなく混練ローター２の回転によってスラリー排出口５に運ばれ、スラリー排出口５から取り出される。このためセメント組成物の材料の連続供給とセメント組成物の連続取り出しが可能である。
【００３９】
このようにして速硬性のセメント組成物であるエコセメントを短時間で均一に混練することができる。
なお、ミキサー内での材料の滞留時間は、混練ローター２及び案内ローター６の回転速度（遠心力）や材料の投入量により調整できる。
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の他の例であるセメント組成物用連続ミキサーについて、図８、図９に従って説明する。
【００４０】
図８及び図９に示されるミキサーは、ケーシング１・混練ローター２・混練用の突部３・原料投入口４及びスラリー排出口５を有し、これらの構造は図１、図２で示されたミキサーと同様の構造である。
【００４１】
図８、図９に示されるミキサーには、ケーシング１の上側端面板１ａに固定される掻き落とし部である円柱状のピン８ａが３本づつ設けられている。３本のピン８ａは混練ローター２の中心を通る２本の法線上にそれぞれ配列される。
【００４２】
また、混練ローター２の上面には円柱状のピン８ｂが３本づつ設けられている。３本のピン８ｂは、混練ローター２の回転軸外周縁に接する接線上であって、混練ローター２の回転方向とは反対側の位置に配列されている。そして、３つのピン８ｂの組が等間隔で混練ローター２の回転軸周りに配置されている。なお、ピン８ａとピン８ｂは混練ローター２が回転したときに、ピン８ａとピン８ｂとが互いに当たらないような位置に設けられていて、ピン８ａとピン８ｂの長さは、ケーシング１の上側端面板１ａと混練ローター２との間の距離にほぼ等しい長さである。
【００４３】
混練ローター２が回転すると、ピン８ｂはピン８ａ同士の間に生じる隙間を通過するが、この時最も混練ローター２の回転軸側に位置するピン８ｂから順に、ピン８ａ同士の間に生じる隙間を通過する。従って供給されたセメント組成物の材料は、混練ローター２の回転によってピン８ａに衝突し、ピン８ａをピン８ｂがすれ違う際に混練ローター２の外周側へ案内される。また、ピン８ｂはそれぞれ間隔を有して配置されているため、塊状の前記材料をピン８ｂ同士の間の隙間に捕らえ、ピン８ａとすれ違う際に塊状の前記材料を粉砕するのに適している。
【００４４】
この例でも、先の例と同様にセメント組成物を迅速に混練することができる。
＜変形例＞
また、図１０、図１１に示されるように、ケーシング１の上側端面板１ａとケーシング１の下側端面板１ｂの両方にピン８ａを設け、混練ローター２の両面にピン８ｂを設けた構造としても良い。
【００４５】
さらに、混練されるセメント組成物の流動性等によっては、混練ローター２に貫通孔を設けると、混練されるセメント組成物が混練ローター２の上下方向に対流することで、より混練されるので良い。
【００４６】
また、混練ローター２に設けられるピン８ｂの形状は円柱形に限られない。図１２〜図１４に混練ローター２に設けられるピンの形状及びピンの配列について示す。ピン８ｂの形状はその断面の形状が図１２に示されるような菱形であるものや、図１３に示されるような楕円形のものがある。
【００４７】
ピン８ｂの配列についても図１２，１３に示されるように混練ローター２の法線と混練ローター２の回転軸の外周縁に接する接線上であって、混練ローター２の回転方向とは反対側の接線上に配置されるようにしたものに限らず、図示しないが混練ローター２の外周縁に向けて放射状に伸び、かつ、混練ローター２の回転方向とは反対側に傾斜して曲がる渦巻き線上に設置されても良い。また、図１４に示されるように直交する法線上に複数設置されても良い。
【００４８】
なお、上述した実施の形態において、掻き落とし部としてピン８ａ・ピン８ｂを設けたものは、フィラーとして繊維・チップ・紙片等を配合した場合、これらが引っかかる可能性もあるが、案内ローターを設けたものは、このような心配はない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の速硬性セメント組成物用連続ミキサーは、内部に設けられた案内ローターやピンによって供給された材料を外周側に案内するので混練が及ばないデッドスペースを作らない。さらに混練用の突部にスラリー掻き上げ面を設けると共に混練用の突部の直上に空間を有することから混練されるセメント組成物が対流可能であるため、速硬性のセメント組成物を短時間で均一に混練できる。
【００５０】
よって、コンクリート板等を連続的に量産する製造ラインに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一例であるミキサーを示す横断面図
【図２】  本発明の一例であるミキサーの縦断面図
【図３】  混練ローター２の一部の上面図
【図４】  混練ローター２の一部の側面図
【図５】  混練ローター２の一部の下面図
【図６】  混練ローターの両面側に案内ローターを設けたミキサーを示す横断面図
【図７】  混練ローターの両面側に案内ローターを設けたミキサーの縦断面図
【図８】  本発明の他例であるミキサーを示す横断面図
【図９】  本発明の他例であるミキサーの縦断面図
【図１０】  混練ローターの両面側にピンを設けたミキサーを示す横断面図
【図１１】  混練ローターの両面側にピンを設けたミキサーの縦断面図
【図１２】  混練ローターに設けられるピンの形状及びピンの配置を示す図
【図１３】  混練ローターに設けられるピンの形状及びピンの配置を示す図
【図１４】  混練ローターに設けられるピンの形状及びピンの配置を示す図
【符号の説明】
１・・・ケーシング
１ａ・・・ケーシングの上側端面板
１ｂ・・・ケーシングの下側端面板
１ｃ・・・ケーシングの側面板
２・・・混練ローター
２ａ・・・突起部
３・・・混練用の突部
３ａ・・・スラリー掻き上げ面
４・・・原料投入口
５・・・スラリー排出口
６・・・案内ローター
７・・・掻き取り羽根
８ａ・・・掻き落とし部であるピン（ケーシング側）
８ｂ・・・掻き落とし部であるピン（混練ローター側）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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