(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水タンクからポンプにて水を汲み上げ給水経路切り換え弁を通じて複数個所に選択給水する自動製氷給水システムにおいて、前記自動製氷給水システムは給水後ポンプを逆運転して給水経路中の水を排出して使用され、前記給水経路切り換え弁は、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部を有し、前記弁は前記本体と最小限の隙間にて摺動するよう構成され、前記給水ポンプにて給水後前記弁を駆動して前記入水口を塞ぐ位置で停止させ、ポンプを逆運転させることを特徴とする自動製氷給水システム。
【請求項２】
給水タンクからポンプにて水を汲み上げ給水経路切り換え弁を通じて複数個所に選択給水する自動製氷給水システムにおいて、前記自動製氷給水システムは給水後ポンプを逆運転して給水経路中の水を排出して使用され、前記給水経路切り換え弁は、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部を有し、前記弁は前記排水口を塞いだ状態においてその一表面が前記入水口に接近しており且つ前記一表面または前記一表面を構成する稜線が前記入水口近傍の前記本体と接触していることを特徴とする自動製氷給水システム。
【請求項３】
前記給水経路切り換え弁を、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの排水口を塞ぐように移動可能な弁を有し、前記弁および前記本体を、撥水性材料より構成または撥水処理された構成とすることを特徴とする請求項１または２に記載の自動製氷給水システム。
【請求項４】
前記弁または本体がフッ素化処理されていることを特徴とする請求項３に記載の自動製氷給水システム。
【請求項５】
前記弁表面または本体表面がポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の自動製氷給水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷蔵庫の自動製氷装置に係り、詳しくは給水タンクから流出した水を製氷皿に流し込むまでの間に分岐弁を設け、複数個所への給水を可能にした給水経路切り換え弁及び給水経路切り換え弁を含んだ自動製氷システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大型冷蔵庫では自動製氷機能付きのものが一般的となってきており、より付加価値の高い製氷機能が考案されてきている。たとえば特許第２８５４５０５号公報や特開平９−３１０９４６号公報には複数の製氷皿に水を供給して製氷を行う自動製氷機が考案されている。氷の質、量、形状等に関するニーズは多く、今後こういった機能の自動製氷機はますます増えてくると予想される。
【０００３】
一方、高機能化する自動製氷機においてそのメンテナンス性は重要で、衛生面での配慮にも様々な考案がされている。たとえば特開２０００−８８４１６号公報には、給水経路が脱着可能な自動製氷機が開示されている。
【０００４】
以下図面を参考にしながら上記従来の自動製氷機について図面を参考にしながら説明する。
【０００５】
図１９は特開平９−３１０９４６号公報に記載の自動製氷機の構造図である。図１９において、製氷に必要な水は給水タンク６０からポンプ５０によってくみ上げられ、ホース４０を通って分岐弁１６に流入する。分岐弁１６では排水する方向が選択され、選択された製氷皿４Ａまたは４Ｂに水が注水される。本公報によると分岐弁１６は電磁弁等で構成されているがその具体的な構成については記載されていない。
【０００６】
図２０は特開２０００−８８４１６号公報に記載の自動製氷機の構造図である。
【０００７】
図２０において給水タンク６１内の水をポンプ５１によってくみ上げ、ホース４１および注水口４９を通じて製氷皿２７に注水される。ホース４１および注水口４９は脱着が可能でユーザーが取り外して洗浄することができる。
【０００８】
給水経路の汚れは水垢の付着や雑菌の繁殖によるものであるが、これは給水経路中に水が滞留し長時間放置されるために起こることが分かっている。従って給水経路中に水が滞留しないような構造は衛生面で非常に効果的である。一般的に給水経路を構成するパイプはシリコンゴム等の撥水性のよい材料で構成されほとんど水が付着しなくなっているが、水残りをより少なくするために特開平７−７７３７１号公報には給水後ポンプを逆回転させ給水経路中に残った水を吸い上げてタンクに戻すといった発明が記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開２０００−８８４１６号公報に記載の自動製氷機は給水経路が比較的単純で短い場合は容易に実施できるが、給水経路が分岐し、途中に分岐弁や接続部分がある場合は、分岐弁を含めた給水経路すべてをユーザーが取り外して洗浄できるような設計にするのは構造上また客先でのメンテナンス上、非常に困難となる。
【００１０】
そのため分岐弁には内部に水が残らないような構造が求められるが、特開平９−３１０９４６号公報に記載の分岐弁は水残りに対する考慮がされておらず実用的ではなかった。
【００１１】
また給水ポンプを逆回転させ給水経路内の水を吸引した場合においても、途中に分岐弁があると分岐弁内部で水が攪拌されて空気を吸い込んでしまい、完全に水を排水することができないといった欠点を有していた。
【００１２】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、給水経路中に設けられた分岐弁内部に水が残らない構造を有する給水経路切り換え弁を提供することを目的とする。
【００１３】
また給水経路切り換え弁を含む自動製氷システムにおいて各部の配置や制御方法により給水経路切り換え弁に水を残さない自動製氷システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の給水経路切り換え弁は、給水経路の形状に関する水残り防止手段として、入水口と複数の排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁からなり、前記弁または前記弁と前記本体とで構成される給水経路における断面積が前記入水口、および前記排水口の断面積に等しくなるよう構成したものである。また、弁には１つ以上の貫通穴が設けられ、前記貫通穴は前記入水口および前記排水口と断面形状、大きさを等しくしたものである。
【００１５】
また弁を使って残った水を排水する手段として、入水口と複数の排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部からなり、前記弁は前記本体内面と最小限の隙間にて摺動するよう構成したものである。また、給水後前記弁を駆動して前記本体内面を摺動させて本体内面に付着した水滴を排水するように制御したものである。
【００１６】
給水後、給水ポンプを逆回転させて強制的に水を排水する場合における水残り防止手段としては、入水口の入水方向が鉛直方向とならないように配置したものである。
【００１７】
あるいは給水経路切り換え弁を、前記給水ポンプの排水口の近傍または上方に配置した構造としたものである。
【００１８】
あるいは、給水経路切り換え弁は、入水口と複数の排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部から構成され、前記弁は前記本体と最小限の隙間にて摺動するよう構成され、前記給水ポンプにて給水後前記弁を駆動して前記入水口を塞ぐ位置で停止し給水ポンプを逆回転させ吸引したものである。
【００１９】
あるいは、給水経路切り換え弁は、入水口と複数の排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部から構成され、前記弁は前記排水口を塞いだ状態においてその一表面が前記入水口に接近しており且つ前記一表面または前記一表面を構成する稜線が前記入水口近傍の前記本体と接触しているものである。
【００２０】
給水経路切り換え弁の材料に関する水残り防止手段としては、入水口と複数の排水口を有する本体と、それぞれの排水口を塞ぐように移動可能な弁からなり、前記弁および前記本体は撥水性材料または撥水処理された材料を使用したものである。具体的には、弁または本体がフッ素化処理されていたり弁表面または本体表面がポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンで構成されているものである。
【００２１】
これら構造により給水経路切り換え弁中に水を残すことのない自動製氷給水システムが実現できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による自動製氷給水システムの参考例および自動製氷機の給水経路切り換え弁の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（参考例１）
図１は、本発明の参考例１における給水経路切り換え弁の内部構造を表す平面図である。図２は同参考例１の給水経路切り換え弁の内部構造を表す断面図である。
【００２４】
図１、図２において１は本体で円形箱型をしており、側面１ａに円筒状の入水口１ｂと排水口１ｃ，１ｄが設けられている。２は弁で、外周に溝２ａが構成されており、本体１の側面１ａに回転摺動して移動できる。
【００２５】
溝２ａが入水口１ｂと排水口１ｃの間に位置している場合（図示）、入水口１ｂから流入した水は溝２ａを通って排水口１ｃから排水される。溝２ａが入水口１ｂと排水口１ｄの間に位置している場合（図示せず）は排水口１ｄから排水される。溝２ａと側面１ａとで囲まれる流水経路の断面積Ｄは入水口１ｂおよび排水口１ｃ，１ｄの断面積ｄに等しく構成されており、水が流れる際の流速変化が少なく水流の乱れの少ない安定した排水ができる。よって流水経路に付着する水滴も少なくなる。
【００２６】
（参考例２）
図３は本発明の参考例２における給水経路切り換え弁の内部構造を表す平面図である。図４は同上給水経路切り換え弁の内部構造を表す断面図である。
【００２７】
図３および図４において参考例１と同様の構成には同一記号を付与している。弁２は貫通穴２ｂが設けられており弁２を回転させて一端２ｃを入水口１ｂと、他端２ｄを排水口１ｃと合わせることにより（図示）流水経路が構成される。弁２を回転させて一端２ｃを排水口１ｄに他端２ｄを入水口１ｂに合わせると（図示せず）排水口を切り換えることができる。貫通穴２ｂはその断面形状Ｄ´が入水口１ｂおよび排水口１ｃ，１ｄの断面形状ｄに等しくさらに面積も等しく構成されている。したがって流水経路に段差が全く無く、ほとんど水流に乱れが発生しないのでより安定した排水が可能で内部に付着する水滴も非常に少なくなる。
【００２８】
（参考例３）
参考例１、２は本発明の一例であるが、入排水口の向き、弁形状、弁の移動方向により様々な形状が考えられる。その例を図５，図６，図７，図８に示す。尚、参考例１、２と同一構成部分には同一記号を付与してある。また図中の矢印は排水口を切り換える際の弁の動く方向を表している。
【００２９】
図５は参考例２に相当する給水経路切り換え弁の別の構造を表す断面図で、弁２に複数の貫通孔２ｂ、２ｅを設けている。図５においては、排水口１ｃが選択されているが貫通孔２ｅを入水口１ｂと排水口１ｄに合わせることで切り換えができる。本発明は排水口の切り換えの際、弁２の移動距離が少なく切り換えに要する時間が短くてすむ。
【００３０】
図６は参考例２に相当する給水経路切り換え弁の別の構造を表す斜視図で、入水口１ｂと排水口１ｃ，１ｄの方向が違う場合の構造である。図６では排水口１ｄが選択されているが弁２を９０度回転すれば排水口１ｃが選択される。
【００３１】
図７は参考例１と参考例２の両方の要素を兼ね備えた給水経路切り換え弁の構造を表す断面図である。
【００３２】
図８は参考例１に相当する給水経路切り換え弁の構造を表す断面図で、弁２は回転摺動するのではなく直線摺動する構造のものである。
【００３３】
このように入排水口の方向と弁の形状および運動方向によって様々な形状が考えられ、これらは取り付けられる冷蔵庫の仕様によって使い分けることができる。
【００３４】
いずれも水流に乱れが少なく安定した排水が可能となり、内部に付着する水滴が少なくてすむ。
【００３５】
（参考例４）
図９は本発明による参考例４における給水経路切り換え弁の内部構造を表す断面図である。図１０は同参考例４の給水経路切り換え弁が使用される状態を表す構造図である。
【００３６】
図９において１は本体で半円形箱型をしており、側面１ａに円筒状の入水口１ｂが、側壁１ｅに排水口１ｃ，１ｄが設けられている。
【００３７】
２は弁で略扇形をしており、円弧面２ｆが本体１の側面１ａに沿って回転摺動できるように側面１ａとは最小限のクリアランスで構成され、面２ｇ，２ｈが排水口１ｃ，１ｄをそれぞれ塞ぐ。３はモータで弁２の中心２ｊを回転の軸として弁の駆動源となる。
【００３８】
図１０において１０は給水経路切り換え弁、４はポンプ、５は給水タンク、６は製氷皿、７は制御部である。
【００３９】
弁２はモータ３によってケース１内を２ｋの位置まで移動できるが、この時ケース１の内面すべての面に接触したことになる。従ってこの構造をとることによりケース内に付着した水滴を排水口１ｃ、１ｄから強制的に排水することが可能となる。
【００４０】
製氷における各部の動作フローを図１１に示す。ポンプによる給水後弁を動作させ内部に付着した水を排水する工程が含まれる。各部の動作は制御部７にてコントロールされる。
【００４１】
（実施の形態１）
図１２は本発明による実施の形態１における給水経路切り換え弁の内部構造を表す斜視図である。図１３は同上給水経路切り換え弁の部分断面図である。図１２，図１３において参考例４と同一構成の部分は同一符号を付与してある。尚図１２において駆動部は省略してある。
【００４２】
図１２において入水口の入水方向は本体１に対して傾いた状態となっており矢印で示したように排水口１ｃ、１ｄが延びる鉛直方向と異なる向きに構成される。弁２は排水口１ｄを封止した状態において（図示）一表面２ｍの一端が入水口に近接して構成されておりその稜線２ｎ，２ｐ，２ｑはケース１の内壁１ａ、１ｆ、１ｇに接触している。本構造は排水口１ｃを封止した状態（図示せず）においても同様の構造となる。
【００４３】
本給水経路切り換え弁は図１０の構成にて使用されるが、図１４に示すように注水後ポンプ４を逆運転させ給水経路中に残った水を給水タンク５に戻す制御が行われる。
【００４４】
注水後直ちにポンプ４を逆運転すると給水経路中に残った水が給水タンク５に戻されるが、給水経路切り換え弁１０ではもともと給水経路中に残っていた空気や、封止した排水口からの空気の逆流によって水が泡状になり、とりわけ入水口より上部に滞留しやすい。入水口が鉛直方向の場合、吸引される空気と落下する水がまともにぶつかり合うため  泡状の水がいつまでも残ってしまうが図１３に示すように入水口の入水方向が鉛直方向に対して傾斜していると、水は下側傾斜面１ｈにそって落下しやすくなり空気は上側傾斜面１ｊにそって吸引される。したがって互いにぶつかり合うこと無くスムーズに流れるので、空気と混合した水が吸引しきれない場合においても水を落下させて排水することが可能となる。
【００４５】
入水口１ｂの傾斜は鉛直方向に対して約５°の傾斜で鉛直方向に向けた場合と比較して優位性のあることが実験的に確認されている。
【００４６】
尚、本実施の形態は入水口を鉛直方向に向けなければよいので、給水経路切り換え弁自体を傾斜させて冷蔵庫等に取り付けることもできる。
【００４７】
一方、少量の水を自然落下にて流す場合、単一物質の表面を流すよりも若干の隙間を有する２つの物質の境界に沿って流したほうが毛細管現象による吸引力が発生するため流れやすい。弁２は入水口１ｂの近傍に一表面２ｍがあり、その最も入水口１ｂに接近している稜線２ｎに発生する毛細管現象により入水口１ｂに滞留した水が引っ張られる。そして稜線２ｎ、２ｑに発生する毛細管現象とあいまって排水口１ｃに導くことができる。
【００４８】
図１２において稜線２ｎは入水口１ｂの本体流入口１ｈと接するように図示されているが、弁２によって本体流入口１ｈを少し塞ぐような位置に構成するほうが毛細管現象を起こしやすくなる。
【００４９】
（参考例５）
図１５は、本発明による参考例５における給水経路切り換え弁が使用される状態を表す構造図である。図１５において参考例４と同一構成の部分は同一符号を付与してある。
【００５０】
給水経路切り換え弁１０はポンプ４の排水口４ａよりも上側に配置されている。
【００５１】
ポンプ４は排水後、図１４の動作フローに示すように逆運転され給水経路中に残った水を給水タンク５に吸引する制御が行われる。
【００５２】
給水経路切り換え弁１０は、程度の差はあるものの給水動作における水流の乱れを発生させる原因となり吸引動作中に水と空気が混合される場合がある。給水経路切り換え弁１０がポンプの下方の比較的離れた位置に配置された場合、比重の軽い空気が先に吸引され続けて水が残ってしまう場合があるが、給水経路切り換え弁１０をポンプ４の上方に配置することにより、空気の流れと重力によって残った水を吸引可能となる。また給水経路切り換え弁１０をポンプ４の近傍（概ね１０ｃｍ程度の下方以内）に配置すれば給水経路長さによる吸引時の圧損も小さくてすむため水残りが少なくなる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１６は、本発明による実施の形態２における給水経路切り換え弁の内部構造を示す断面図である。図１７は同上給水経路切り換え弁が使用される状態を表す構造図である。図１６,図１７において参考例４と同一の構成は同一符号を付与している。
【００５４】
図１６において本体１の内面および弁２の表面は撥水処理がされている。具体的にはフッ素ガスによるフッ素化処理やプラズマ重合処理などが行われており撥水性が非常に高くなっている。また本体１や弁２はポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン等接触角が９０度以上の撥水性の高い材料で構成されていてもよい。
【００５５】
構造的には、弁２の面２ｆの幅Ｆは入水口の幅ｆより広くなっている。給水経路切り換え弁は図１７に示すように入水口１ｂを鉛直下側にして配置されている。
【００５６】
給水が完了しポンプ４を逆運転させ給水経路内の水を給水タンクに戻すと本体１や弁２の表面には撥水性が高いため水滴がほとんど残らないが、弁２とケース１の摺動面やエッジ部分に水滴が付着している場合がある。この時図１６に示す位置に弁２を停止させポンプ４にて吸引すると水滴１１や、弁２とケース１の摺動面に入り込んだ水の膜が吸い出されケース内部の水を完全に排水することが可能になる。この動作フローを表したものが図１８である。
【００５７】
本実施の形態は参考例４と併用して行うと排水効果はより大きい。また参考例１、２に示す給水経路切り換え弁においても入水口１ｂを塞ぐように弁２の停止位置を選択すれば同様の効果を得られる。
【００５８】
【発明の効果】
本願発明の請求項１の発明は、給水タンクからポンプにて水を汲み上げ給水経路切り換え弁を通じて複数個所に選択給水する自動製氷給水システムにおいて、前記自動製氷給水システムは給水後ポンプを逆運転して給水経路中の水を排出して使用され、前記給水経路切り換え弁は、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部を有し、前記弁は前記本体と最小限の隙間にて摺動するよう構成され、前記給水ポンプにて給水後前記弁を駆動して前記入水口を塞ぐ位置で停止させ、ポンプを逆運転させることを特徴とするものである。
【００５９】
これにより弁と本体の隙間や境界部分に付着した水滴を吸引することができるのでわずかに付着した水滴も取り除くことができる。また本発明は冷蔵庫への取り付け方のみで実施できるため実現が容易である。
【００６０】
本願発明の請求項２の発明は、給水タンクからポンプにて水を汲み上げ給水経路切り換え弁を通じて複数個所に選択給水する自動製氷給水システムにおいて、前記自動製氷給水システムは給水後ポンプを逆運転して給水経路中の水を排出して使用され、前記給水経路切り換え弁は、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの前記排水口を塞ぐように移動可能な弁と、前記弁を駆動する駆動部を有し、前記弁は前記排水口を塞いだ状態においてその一表面が前記入水口に接近しており且つ前記一表面または前記一表面を構成する稜線が前記入水口近傍の前記本体と接触している構造である。
【００６１】
これにより入水口付近に水が滞留しても弁と本体の隙間に働く表面張力で排水を促すことができる。
【００６２】
本願発明の請求項３の発明は、前記給水経路切り換え弁を、入水口と２つの排水口を有する本体と、それぞれの排水口を塞ぐように移動可能な弁を有し、前記弁および前記本体を、撥水性材料より構成または撥水処理された構成とし、また本願発明の請求項４の発明は、弁または本体がフッ素化処理された構成であり、また本願発明の請求項５の発明は、弁表面または本体表面がポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンで構成されている。
【００６３】
これにより弁や本体には水滴が付着しにくくなり、水残りが非常に少なくなる。
【００６４】
またこれら材料または処理は、摺動性に優れており駆動元の負荷の低減、小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１による給水経路切り換え弁の平面図
【図２】  同上給水経路切り換え弁の断面図
【図３】  本発明の参考例２による給水経路切り換え弁の平面図
【図４】  同上給水経路切り換え弁の断面図
【図５】  本発明の参考例３による給水経路切り換え弁の横断面図
【図６】  同上給水経路切り換え弁の斜視図
【図７】  同給水経路切り換え弁の縦断面図
【図８】  本発明の参考例３の別の形式による給水経路切り換え弁の縦断面図
【図９】  本発明の参考例４による給水経路切り換え弁の縦断面図
【図１０】  参考例４及び実施の形態１の給水経路切り換え弁の使用される状態を表す構造図
【図１１】  同上自動製氷給水システムの動作を表すフローチャート
【図１２】  本発明の実施の形態５による給水経路切り換え弁の斜視図
【図１３】  同上給水経路切り換え弁の要部立て断面図
【図１４】  実施の形態１及び参考例５の自動製氷給水システムの動作を表すフローチャート
【図１５】  本発明の参考例５による給水経路切り換え弁の使用される状態を表す構造図
【図１６】  本発明の実施の形態２による給水経路切り換え弁の断面図
【図１７】  同上給水経路切り換え弁の使用される状態を表す構造図
【図１８】  上記自動製氷給水システムの動作を表すフローチャート
【図１９】  従来の自動製氷機の構造図
【図２０】  従来の給水経路切り換え弁が使用された自動製氷機の構造図
【符号の説明】
１  本体
１ｂ  入水口
１ｃ，１ｄ  排水口
２  弁
２ｂ，２ｅ  貫通穴
２ｍ  一表面
２ｎ，２ｐ，２ｑ  稜線
３  駆動部
４  ポンプ
５  給水タンク
７  制御部
１０  給水経路切り換え弁
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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