(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポンジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を複数の開口孔を有する蓋で閉止し一体化し、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記原水流入孔に対応して設け、円筒形状のケースの底部にじゃま板より外径に向かって傾斜的に流体流路が増加する様に、ケース底部の原水流入孔以外の部分に設けた放射状リブ、および、原水流入孔に設けられ、じゃま板を支持するためのリブ、を配設したことを特徴とする浄水器用活性炭パック。
【請求項２】
有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポンジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を中心に開口孔を有する蓋で閉止し一体化し、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記原水流入孔に対応して設け、円筒形状のケースの底部にじゃま板より外径に向かって傾斜的に流体流路が増加する様に、ケース底部の原水流入孔以外の部分に設けた放射状リブ、および、原水流入孔に設けられ、じゃま板を支持するためのリブ、を配設したことを特徴とする浄水器用活性炭パック。
【請求項３】
複数の開口孔を有する蓋において、前記有底円筒形状のケ−スの底部の原水流入孔に対応する部分に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有する円板状の未開孔部を設け、前記未開孔部の外周に複数の開口孔を設けた請求項１に記載の浄水器用活性炭パック。
【請求項４】
中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、前記蓋の内表面部に放射状リブを配設し、さらに活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記蓋の開口孔より径が小さい円板のじゃま板を前記放射状リブに連結した請求項２に記載の浄水器用活性炭パック。
【請求項５】
前記ケ−スの開口部を閉止する複数の開口孔を有する蓋あるいは中心に開口孔を有する蓋のいずれかと、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スにおいて、不織布の外周部が当接する部分に円周状の凸部を設け、前記凸部で不織布を超音波溶着した請求項１または２に記載の浄水器用活性炭パック。
【請求項６】
活性炭層がスポンジにより４〜３０ｋＰａにて軸方向に押圧されている請求項１または２に記載の浄水器用活性炭パック。
【請求項７】
円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔、および中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔において、原水流入孔内壁と前記じゃま板に連結したリブを設けた請求項１から６のいずれか１項に記載の浄水器用活性炭パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水を浄水にろ過したり原水中よりトリハロメタンなどの有害物を除去するために使用する浄水器に使用する活性炭パックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から固形状で飛散することが少なく取扱いが容易であるが、高価な繊維状活性炭、成形活性炭に代わり、安価であるが粒状でそのままでは取扱いが難しい活性炭をケ−ス内に充填して活性炭パックとし、活性炭の交換の際、前記活性炭パックを一体として交換することで、活性炭の飛散が無く、取扱いを容易にする技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した活性炭パックにおいて、活性炭パック内の活性炭の充填の方法によっては、充填した活性炭のろ過機能あるいは有害物を除去する機能が十分に発揮できない問題があった。特に、充填した活性炭が活性炭パック外に漏れたり、活性炭が活性炭パックの中で密に充填されないために流入した原水が活性炭層の中の隙間を通過し、いわゆるショ−トパスを起こしたり、密に充填されていても流入した原水が活性炭層を流入口の断面積とほぼ同等断面のパイプ状に流出側に向かってショ−トパスし、活性炭の無作用部分が増大することで、活性炭が保有する所期の機能が得られない問題があった。またこの様な状態の場合、前記パイプ状のショ−トパス部分には過剰の有害物が吸着されており、浄水器使用当初にこれら吸着された有害物が再度浄水中に溶出し、飲用した場合人体に有害となる問題があった。
【０００４】
本発明の目的は上述した課題を解消して、活性炭パック中の活性炭層全体に原水が均一に分散し、活性炭層での原水のショ−トパス部が無く、原水中の有害物を確実に補足し、かつ寸法が小さく組立と浄水器との接続が容易な浄水器用活性炭パックを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の浄水器用活性炭パックの第１発明は、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポンジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を複数の開口孔を有する蓋で閉止し一体化し、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記原水流入孔に対応して設け、円筒形状のケースの底部にじゃま板より外径に向かって傾斜的に流体流路が増加する様に、ケース底部の原水流入孔以外の部分に設けた放射状リブ、および、原水流入孔に設けられ、じゃま板を支持するためのリブ、を配設したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の浄水器用活性炭パックの第２発明は、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スに、ケ−スの底から不織布、活性炭、スポンジ、不織布を順にセットし、ケ−スの開口部を中心に開口孔を有する蓋で閉止し一体化し、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記原水流入孔に対応して設け、円筒形状のケースの底部にじゃま板より外径に向かって傾斜的に流体流路が増加する様に、ケース底部の原水流入孔以外の部分に設けた放射状リブ、および、原水流入孔に設けられ、じゃま板を支持するためのリブ、を配設したことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明では、ケース内における活性炭およびその他の構成部材の配置を、上流側から、不織布、活性炭、スポンジ、不織布の順にすることで、活性炭の能力を最大限に活かすことができる浄水器用活性炭パックを得ることができる。
【０００８】
本発明の好適な具体例の一例として、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、円筒形状のケ−スの底部より外径に向かって傾斜的に流体流路が増大する様に前記ケ−スの底部に放射状リブを配設し、さらに活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔より径が小さい円板のじゃま板を前記放射状リブに連結させる。この例では、原水を活性炭により均一に供給できるため好ましい。
【０００９】
また、第１発明の他の例として、複数の開口孔を有する蓋において、前記有底円筒形状のケ−スの底部の原水流入孔に対応する部分に、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有する円板状の未開口部を設け、さらに前記無開口部より外径に向かって傾斜的に原水通過面積が増加する様に複数の開口孔を設ける。この例では、原水が活性炭をより均一に通過するため好ましい。
【００１０】
さらに、第２発明の他の例として、中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔が、活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の開口面積を有すると共に、前記蓋の端面部に外径に向かって傾斜的に流体流路が増大する様に放射状リブを配設し、さらに活性炭層で原水が通過する方向に直角な面の断面積の１６〜３０％の面積を有しかつ前記蓋の開口孔より径が小さい円板のじゃま板を前記放射状リブに連結する。この例でも、原水が活性炭をより均一に通過するため好ましい。
【００１１】
さらにまた、他の例として、ケ−スの開口部を閉止する複数の開口孔を有する蓋あるいは中心に開口孔を有する蓋のいずれかと、有底円筒形状で底部中央に原水流入孔を有するケ−スにおいて、不織布の外周部が当接する部分に円周状の凸部を設け、前記凸部で不織布を超音波溶着するか、または、活性炭層がスポンジにより４〜３０ｋＰａにて軸方向に押圧されている構成とする。いずれの例でも、活性炭のケース内への充填をより確実に行うことができ、活性炭の漏れを防止できるため好ましい。
【００１２】
また、他の例として、円筒形状のケ−スの底部中央の原水流入孔、および中心に開口孔を有する蓋の前記開口孔において、原水流入孔内壁と前記じゃま板に連結したリブを設ける。この例でも、原水を活性炭にさらにより均一に供給できるため好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の浄水器用活性炭パックの部品の構成を示す図であり、図２は図１に示す構成部品を組立てて一体化した状態を示す図である。図１に示す例において、本発明の浄水器用活性炭パック１は、有底円筒形状で例えばＰＰ樹脂からなり底に原水流入孔２を有するケ−ス３、不織布４、図示しない活性炭、スポンジ６、不織布７、ＰＰ樹脂からなる蓋８より構成される。不織布４はケ−ス底部から活性炭をケ−ス３の外に漏洩させないためのものであり、ケ−ス３に確実に固定し不織布４の外周部でケ−ス３との未固定部が無い様にする必要がある。この目的のためには不織布４をＰＰ樹脂製のケ−ス３の底部で超音波溶着することが加工速度が早く安価となるため好ましいが、溶着面積が大きいと溶着に必要な超音波動力も大となるので、図１の１０ａに示す様に凸部を設け、この部分でのみ溶着している。同様理由で蓋８にも凸部１０ｂが設けてある。
【００１４】
組立方法としてはまず不織布４、７をそれぞれケ−ス３、蓋８に溶着した後、図２に示す様に活性炭５を所定量投入し、さらに活性炭５がケ−ス３の内部で移動して原水がショ−トパスしない様にするためと、蓋８をケ−ス３に取付ける時にケ−ス３に投入した活性炭が飛散しない様にするための活性炭上部の被覆材としてスポンジ６をセットした後、蓋８をケ−ス３に嵌合させた後、ケ−スの開口部３ａのフランジ部１６でケ−ス３と蓋８を超音波溶着し全体を一体化させる。原水はケ−ス３の底部の原水流入孔２から不織布４、活性炭５、スポンジ６、不織布７を順に透過し、図３（図２において蓋８をＣ方向から見た図）に示す蓋８に設けた複数の開口孔１４より浄水を得ることができる。また、浄水器内での固定方法を適宜検討すれば、逆の方向の流れももちろん可能である。
【００１５】
活性炭パック１中の活性炭５が原水中の有害物をどの程度除去できるかは、例えば、一定量の塩素を溶解させた試験水を活性炭パック１中に導入し、活性炭パック１から流出する試験水中の遊離残留塩素濃度が、所定の基準値以上になるまでの積算通水量にて評価され、活性炭パックの性能が好適であれば積算通水量も大、従って多量の原水の処理に使用できることとなる。本発明においては、水道水中に次亜塩素酸ソ−ダを水道中の遊離残留塩素が１ｐｐｍになる様に溶解させ、流出水の遊離残留塩素濃度が０．０５ｐｐｍ（９５％除去）以上になるまでの積算通水量を計測し、各特性を評価してある。また、活性炭パック１が原水中の有害物の除去できる性能の最大値としては、円筒状のパイプに充填した活性炭５による前記方法の積算通水量となる。ここで円筒状のパイプとした理由は、パイプ中に充填した活性炭であれば、活性炭層も均一に理想的な充填ができ、また活性炭に流入する前でのパイプ中の流れの縮流、偏流、うずなどが少なく、活性炭全体が原水中の有害物に除去に適用できるためで、この値が有害物除去に関する所定容量の活性炭能力の基準値となる。
【００１６】
粒状活性炭の粒度は浄水器に使用する場合は、原水に暴露する表面積の確保と、活性炭パックに充填する時のし易さから通常３０〜１５０メッシュのものが採用される。この粒度より小さいと表面積は増大するが、充填の際に活性炭パックより飛散し易く、またこの粒度より大きくすると活性炭粒子間の隙間が大きくなり、原水中の有害物が除去されずに原水が活性炭パックの外に流出するショ−トパスが発生し易くなる。また活性炭パックの中で活性炭が自由に移動する様な粗充填を行うと、原水が導入された場合に前記ショ−トパスが発生し、所期の特性が確保できなくなる。以下の表１はスポンジ６の圧縮しろを変化させ、活性炭５を活性炭パック１の軸方向に押圧する力を変化させた場合に、測定範囲における積算通水量と単位時間透水量の結果の最大値を１００％として比較した結果を示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１の結果より活性炭を押圧する力を４〜３０ｋＰａとすると積算通水量が前記最大値に近い値となる。４ｋＰａ以下であると透水量は大となるが、ショ−トパスが発生し易くスポンジ６の効果が無くなり、また３０ｋＰａ以上であるとケ−ス３への蓋８の取付けが困難となるばかりでなく、活性炭パック自体の変形・膨圧が発生し、さらにスポンジ６が密となり、活性炭パック１から流出する浄水の量が低下する問題が発生することがわかる。
【００１９】
活性炭パック１のケ−ス３は中心部に原水流入孔２が開孔してあるが、かかる活性炭パック１は浄水器本体に対し液密に接続する必要があり、図示しないが例えば原水が流入する原水流入孔２の外周にＯリングなどを取付け、浄水器本体に接続される。Ｏリングのシ−ル性能はＯリングの径が小さい即ち原水流入孔２の径が小さいほど良く、また活性炭パック１を接続する場合に必要な力も小さくでき、さらにＯリングの寸法が小さいのでコストも低くできる。このためケ−ス３の形状は図１、図２に示す様に浄水器本体への接続の容易さより、有底状の円筒部の中心から原水流入孔２が円筒形状をなすケ−ス３の底部から外に向かって突出する形状が広く採用されている。
【００２０】
図４に示す直径が８０ｍｍで長さが５０ｍｍの活性炭２２を有し、かつ活性炭２２の前部での原水の偏流、うずをさけるために、ｈ寸法を３０ｍｍとした活性炭パック２１を準備し、前記評価方法にて原水中の遊離残留塩素と積算通水量を測定した結果、原水流入孔２３の径より活性炭２２の径は大であるので、原水流入孔２３より流入した原水は流入孔２３の径をほとんど維持したまま活性炭２２に流入し、活性炭中をパイプ状に通過してから、そのまま活性炭パック２１の外に流出し、活性炭２２の外径側には原水中の有害物の除去に有効に寄与しない無作用部が存在することが判明した。このためには図１に示す様なじゃま板１３を設けることが効果的であり、活性炭の流れ方向の直角断面の径を１００％としてじゃま板１３の径を変化させ、かつ原水流入孔２３の内径はじゃま板１３と同一として、前記試験を実施した結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表２の結果より、活性炭５の径に対し、１６〜３０％の径のじゃま板１３とすると良好な積算通水量値を得、活性炭層中を原水が原水流入孔２の径のまま通過することが無いことが判明した。じゃま板１３をケ−ス３と一体に製作するためには、じゃま板１３とケ−ス３の接続部に金型のアンダ−カットを無くすことができるので、じゃま板１３の径は原水流入孔２の内径と同等かわずかに小とすることが好ましい。じゃま板の径が１６％以下であると原水流入孔２の径が小さくなり、流入する速度が増加し、活性炭５の前部での流れの乱れが大となる。またじゃま板１３の径を３０％より大とすると、連動して原水流入孔２の径も増大し、前記の如く、原水流入孔２と浄水器本体との接続部のシ−ル性が低下し、かつ必要なシ−ル部材のコストも増加する問題が発生する。
【００２３】
またじゃま板１３は図５（図１においてケース３の底部をＡ方向から見た図）および図６（図１においてケース３の底部をＢ方向から見た図）に示す様に、原水流入孔２の内部に連結されたリブ１１Ｃに接続することで、活性炭パック１の軸方向に位置を固定すると、流入した原水を整流しながら活性炭層に分配できると共に、じゃま板１３が原水流入孔２より流入した原水の速度や、活性炭５からの押圧力により変形することが少なく、さらに浄水器本体との接続に際しては、原水流入孔２の円筒部の形状と強度を保持できＯリングなどのシ−ル部材を確実に保持でき、良好な止水部を確保できるので好ましい。
【００２４】
じゃま板１３により流れの向きを変えた原水は、活性炭５に流入するが活性炭５の前部で原水の乱れを少なくするため、図２に示すｈ寸法を大きくする事は、活性炭パック１自体の軸方向寸法が大となり、浄水器が大きくなるばかりでなく活性炭パック１に必要な材料も増加しコストも増大する。このために活性炭５に流入する部分の単位面積あたりの原水通過面積を各種に変化させ、前記評価法により活性炭パック１としての特性を評価した結果を表３に示す。ここで例えば図７によれば、Ｐの部分は活性炭の軸方向端部の全面に原水が流入することを示し、Ｑの部分は外周に向かって単位面積あたりの原水通過面積が増大している状況を示し、Ｑを積分すると本発明の例の全原水通過面積となることを示し、比較のための図８、図９に示すＱ部を積分した値も図７のＱを積分した値と同等、従って同一原水通過面積で分布を変えた場合の積算通水量を評価した。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表３の結果より、円筒形状のケ−スの底部にじゃま板１３より外径に向かって傾斜的に流体流路が増大する様に放射状リブを配設する構成が最も積算通水流量を大とすること、すなわち活性炭５の全体を効果的に原水中の有害物除去に使用できることがわかる。これを実現するには、図５、図６に示す様にリブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃをケ−ス３の底面に配設することが好ましい。またリブ１１ａはじゃま板１３を固定するために原水流入孔２の内径に連結したリブ１１ｃと兼用しても良い。
【００２７】
活性炭５を通過した浄水が活性炭パック１から流出する場合も、ケ−ス３と同様に原水の流れの偏流や活性炭５の中の無作用部を低減するために、蓋８の中心部にケ−ス３のじゃま板１３に相当する無開孔部を設け、さらに前記無開孔部の外周に複数の孔を設けることが好ましい。図３はかかる発明の実施例を示した図で、φ部が無開孔部であり複数の開口孔１４が無開孔部の回りに配設してあり。図１０はケ−ス３の底部に同様な作用効果がある多孔板を設置した例を示し、多孔板１５は図３に示す蓋８の態様と同様な孔配置を有し、不織布１４が活性炭５側に超音波溶着されている。この場合多孔板１５の中心を無開孔部とすれば、じゃま板１３は必要でなくなるが、多孔板１５の中心を保持するためにケ−ス３のじゃま板１３は設置しても良い。
【００２８】
上述した活性炭パックでは、図３に示すように浄水の流出側に複数の開口孔１４を配設した例を示したが、浄水器の構造によれば、活性炭パックの原水の流入口および浄水の流出口の両方が、図５及び図６に示した原水流入孔２の形状をしていることが良い場合もあり、図１１はこの実施例を示す図であり、また図１２は図１１に使用するじゃま板３３を備える蓋３１を示す図である。図１、図２に示すケ−ス３と同様な機能を有する蓋３１に不織布７を超音波溶着させ、さらにケ−ス３のフランジ部１６でケ−ス３と蓋３１を超音波溶着させ、活性炭パックとして一体化してある。さらに図１１に示す実施例ではスポンジ６の近傍にコ−ラルサンドの粒３２を投入し、活性炭５によりうまみ成分までも除去された原水にカルシウムなどのイオンを再添加し上部より浄水を流出させる。図１１に示す構成で浄水器との接続関係より、上部より原水を導入し、下部より浄水を排出させる場合は、コ−ラルサンド３２はケ−ス３の底部の不織布４の上面に投入する。
【００２９】
以上に説明した態様は、活性炭パック中の流れの状況よりφ１５０ｍｍで長さが２００ｍｍまでの原水の流入孔が１個の浄水器用活性炭パックに適用できるが、活性炭パックの形状は前述した実施例に示す様な、円筒形状のみでなく流入孔、流出孔の配置を考慮すれば、断面が楕円形、多角形、または浄水器の形状に合わせた異形のものでも本発明は適用できる。
【００３０】
さらに上述した実施例において、各部の材質などは従来から浄水器用として知られている材料が使用できる。一例として、活性炭５としては、粒度４８〜１００メッシュのクラレケミカル（株）製の型番Ｔ−ＳＢ４８／１００を、不織布４、７、１４、２０としては日本バイリ−ン（株）製の型番ＯＲ−１２５を、コ−ラルサンド１９としてはコ−ラルバイオテック（株）製の粒度１０〜２４のＲＦ−１（１０／２４）をそれぞれ使用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ケース内における活性炭およびその他の構成部材の配置を、上流側から、不織布、活性炭、スポンジ、不織布の順にしているため、活性炭の能力を最大限に活かすことができる浄水器用活性炭パックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による浄水器用活性炭パックの部品の一構成を示す図である。
【図２】図１に示す部品を組み立てた状態を示す図である。
【図３】図２に示す蓋をＣ方向から見た図である。
【図４】原水流通試験において使用した活性炭パックの一例の構成を示す図である。
【図５】図１に示すケースをＡ方向から見た図である。
【図６】図１に示すケースをＢ方向から見た図である。
【図７】本発明例における活性炭直径及びじゃま板直径と単位面積あたりの原水通過面積との関係の一例を示す図である。
【図８】比較例における活性炭直径及びじゃま板直径と単位面積あたりの原水通過面積との関係の一例を示す図である。
【図９】比較例における活性炭直径及びじゃま板直径と単位面積あたりの原水通過面積との関係の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の浄水器用活性炭パックの他の例の構成を示す図である。
【図１１】本発明の浄水器用活性炭パックのさらに他の例の構成を示す図である。
【図１２】図１１に使用する蓋の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  浄水器用活性炭パック、２、２３  原水流入孔、３  ケース、３ａ  開口部、４、７  不織布、５、２２  活性炭、６  スポンジ、８、３１  蓋、１０ａ、１０ｂ  凸部、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  リブ、１３、３３  じゃま板、１４  開口孔、１５  多孔板、１６  フランジ部、２１  活性炭パック、３２  コーラルサンドの粒
【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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