(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路に設けられた第一流量調節弁および第二流量調節弁と、前記第一流路に付設したバイパスに設けられたバイパス開閉弁とを具え、前記第一流量調節弁および第二流量調節弁は閉止位置から開弁方向への動作初期段階で閉弁状態を保持するがその後は互いに連動して流量を制御し、前記バイパスは前記初期段階で前記バイパス開閉弁が開弁し第一流体の最小流量を確保するようにされている二種流体の流量調節弁装置において、
前記第一流量調節弁および第二流量調節弁はねじ部を有する弁体および前記弁体と協働して一次室と二次室とを連通・遮断する弁座を具え、一個の回転つまみを挟んで前記回転つまみの回転中心軸線上で前記ねじ部を前記回転つまみに螺合して両側方に配置されていて、前記回転つまみの回転に伴い前記弁体が中心軸線方向へ移動して流量を無段階に制御するようにされており、前記バイパス開閉弁は前記回転つまみの回転中心軸線から偏心した個所に設置されていて、前記第一流量調節弁および第二流量調節弁の閉止位置で閉弁しているが、前記回転つまみの回転開始と同時にその回転により弁体が開弁動作させられて前記バイパスを開放するようにされている、
ことを特徴とする二種流体の流量調節弁装置。
【請求項２】
請求項１に記載した二種流体の流量調節弁装置において、前記第一流路に第二のバイパスが付設されており、前記第二のバイパスは手動の流量調整弁を具えている、ことを特徴とする二種流体の流量調節弁装置。
【請求項３】
前記第一流量調節弁および第二流量調節弁は閉止位置から開弁方向へ動作するとき、前記第二流量調節弁が開弁を開始した後にこれより遅れて前記第一流量調節弁が開弁を開始するようにされている請求項１または２に記載した二種流体の流量調節弁装置。
【請求項４】
前記バイパスは前記第一流量調節弁の一次室から延び前記回転つまみの回転中心軸線から偏心した個所で回転つまみの軸部５４を嵌め込んだ第一弁本体におけるくぼみの底面に開口した第一通路部と、前記第一弁本体におけるくぼみの底面と前記回転つまみの軸部の端面との間に設けた隙間によって形成され前記第一流量調節弁の二次室に連通した第二通路部とからなり、前記バイパス開閉弁は前記回転つまみに保持された球形の弁体を具えており、前記第一流量調節弁および第二流量調節弁の閉止位置で前記弁体が前記第一通路部の前記端面への開口を閉止し、前記回転つまみの開弁方向回転開始と同時に前記開口から外れて前記バイパスを開放するようにされている請求項１または２に記載した二種流体の流量調節弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二種類の流体を混合して目的物に供給するにあたり、各流体の流量をほぼ一定比率に調節するとともに一方の流体の最小流量を確保する機能を具えた流量調節弁装置、殊に患者への麻酔ガス供給に好適な流量調節弁装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、手術を受ける患者の呼吸器系に供給する麻酔用のフレッシュガスは、酸素と麻酔ガスを例えば１：３の比率で混合したものとし、且つ必要とする麻酔の程度に応じて供給量を調節している。この場合、酸素と麻酔ガスとを互いに連動する二つの流量調節弁によって所定の比率を維持させながら流量調節し、それらの混合物であるフレッシュガスの量を調節するのが一般的な供給量調節方法である。
【０００３】
一方、患者の体内では生命維持のため毎分２００乃至３００ｍｌの酸素が消費されるものであり、そのために例えば毎分２５０ｍｌの酸素を確保すると、１：３の比率とした麻酔ガスは毎分７５０ｍｌ供給されることとなる。ここで、低麻酔をかけるため麻酔ガスの流量を減少させると、連動して酸素の流量も減少し、フレッシュガス流量を例えば毎分５００ｍｌにすると、酸素は毎分１２５ｍｌとなって不足してしまう。
【０００４】
その対策として、互いに連動する二つの流量調節弁の内で酸素側の流量制御弁にバイパスを設け、両流量制御弁が開弁をはじめるよりも早くバイパスが開いて生命維持に必要な量の酸素を確保してから開弁を開始させることが第２８７３９２９号特許公報に開示されている。
【０００５】
前記第２８７３９２９号特許公報に開示されている流量調節弁装置は、図７に概略的に示したように酸素用の第一流量調節弁１０１と麻酔ガス用の第二流量調節弁１１１とを弁座１０２，１１２，弁体１０３，１１３，弁棒１０４，１１４，ばね１０５，１１５を有し一個の弁本体１２１に平行に並べて配置したものとしている。弁本体１２１に螺装した弁棒１０４，１１４の一方を回転させることによりもう一方も連動歯車機構１２２によって回転し、ねじ込み方向へ回転すると弁体１０３，１１３が弁座１０２，１１２に着座した閉弁状態でばね１０５，１１５を圧縮して弁座１０２，１１２を後退させる。これにより、酸素および麻酔ガスの各流入口１０７，１１７，流出口１０８，１１８は互いに遮断される。
【０００６】
弁棒１０４，１１４を弁本体１２１から抜き出す方向へ回転させると、ばね１０５，１１５のばね力により弁座１０２，１１２は弁体１０３，１１３と一体に閉弁状態を保持してストッパ１０６，１１６に当たるまで移動する。第一流量調節弁１０１の弁座１０２が収容されている室の流入口１０７に近い部分と流出口１０８の適所とはバイパス１２３にによって接続されており、弁座１０２が流入口１０７側の室端面に接した状態からストッパ１０６に向かって移動を開始するとバイパス１２３が開いて酸素が流出管１２４から混合室１２６を通って患者へと流れる。
【０００７】
弁座１０２，１１２がストッパ１０６，１１６に当たった後も弁棒１０４，１１４を抜き出し方向へ回転させると、弁体１０３，１１３が弁座１０２，１１２から離間して開弁を開始し、麻酔ガスが流出管１２５から混合室１２６を通り酸素とともに患者に送られる。このことにより、各流量調節弁１０１，１１１の小開度域で、患者の生命維持に必要な量の酸素をバイパス１２３によって確保したうえで、麻酔ガスを少量として低麻酔にすることを可能としようとするものである。
【０００８】
即ち、前記の流量調節弁装置によると、酸素確保のためのバイパス１２３は弁座１０２が移動することによって開閉するものであり、弁座１０２が流入口１０７を閉止した位置から少し離れたときバイパス１２３が開きはじめ、弁座１０２がストッパ１０６に当たったときバイパス１２３が全開状態に開放され必要量の酸素が供給されるようになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記の酸素確保のためのバイパスは弁座の移動量、即ち弁棒の回転数に１：１で対応した開度とされるものであり、麻酔ガスが流れはじめるとき全開とされていることが必要である。従って、弁座を収容した室へのバイパスの開口位置と開口大きさとを適正に設定する必要があり、設計および加工が面倒である。加えて、弁座の外側周面に装着されているＯリングが、移動の都度バイパスの開口縁に接触して摺動するので傷つきやすく、気密保持機能を低下させて閉止時に漏れを生じさせる、という心配がある。
【００１０】
更に、各流量調節弁１０１，１１１の中・高開度域で麻酔ガスと酸素との比率は一定とされるようになっているのみであるので、例えば酸素濃度を高めたいという要求に対応することができない、という不便さがある。
【００１１】
本発明は前記の酸素で例示した第一流体と麻酔ガスで例示した第二流体とをほぼ一定比率の流量に調節し、且つ少量域では第一流量の最小流量を確保するようにした流量調節弁装置がもっている、最小流量確保用のバイパスの設定および加工が面倒である、閉止時における気・液密性が損われる心配がある、という前記課題を解決し、第一流体の最小流量を容易且つ的確に確保することができるとともに閉止時の気・液密性を損う心配がないものとすることを第一の目的とする。
【００１２】
また、本発明は前記に加えて第二流体に対する第一流体の比率を任意に増加して多様な要求に対応できるものとすることをもう一つの目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は第一流体が流れる第一流路および第二流体が流れる第二流路に設けられた第一流量調節弁および第二流量調節弁と、前記第一流路に付設したバイパスに設けられたバイパス開閉弁とを具え、前記第一流量調節弁および第二流量調節弁は閉止位置から開弁方向への動作初期段階で閉弁状態を保持するがその後は互いに連動して流量を制御し、前記バイパスは前記初期段階で前記バイパス開閉弁が開弁し第一流体の最小流量を確保するようにされている二種流体の流量調節弁装置に対して、前記課題を次の手段によって解決させることとした。
【００１４】
即ち、第一流量調節弁および第二流量調節弁はねじ部を有する弁体および前記弁体と協働して一次室と二次室とを連通・遮断する弁座を具え、一個の回転つまみを挟んで前記回転つまみの回転中心軸線上で前記ねじ部を前記回転つまみに螺合して両側方に配置されていて、前記回転つまみの回転に伴い前記弁体が中心軸線方向へ移動して流量を無段階に制御するようにされており、前記バイパス開閉弁は前記回転つまみの回転中心軸線から偏心した個所に設置されていて、前記第一流量調節弁および第二流量調節弁の閉止位置で閉弁しているが、前記回転つまみの回転開始と同時にその回転により弁体が開弁動作させられて前記バイパスを開放するものとした。
【００１５】
このように、第一流量調節弁および第二流量調節弁を回転つまみの回転中心軸線上に配置して閉止位置から開弁方向への回転つまみの回転操作によって偏心個所に配置したバイパス開閉弁を開弁してバイパスを開放させるものとしたことにより、バイパスの設定および加工がきわめて簡単になるとともに流量調節弁の閉止時における気・液密性を損う心配が解消されるものである。
【００１６】
また、手動の流量調整弁を具えた第二のバイパスを第一流路に設け、第一流体の流量を任意に増量できるものとしたことにより、第二流体に対する第一流体の比率を一時的または恒常的に増加して多様な要求に対応させることができるようになる。加えて、バイパス開閉弁の故障などによりバイパス機能を失なったときに第一流体の最小流量を確保させる予備回路の機能を兼備させることができ、装置に対する信頼性および使用時の安全性が向上するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図示形態の流量調節弁装置は第一流量調節弁１１，第二流量調節弁３１，回転つまみ５１，バイパス開閉弁６１，流量調整弁７１を具えており、これは共通の弁本体１に組込まれている。
【００１８】
弁本体１は第一流量調節弁１１の第一弁本体１Ａと第二流量調節弁３１の第二弁本体１Ｂとを、図示しないフランジとねじとによって結合し実質的に一体品としたものであって、それらの合わせ面に形成したくぼみに回転つまみ５１が嵌め込まれている。
【００１９】
即ち、回転つまみ５１は円板状の本体５２の外側周縁に環状のつまみ部５３を一体に有するとともに中心部に軸部５４を両側方へ突出させて一体に有しており、つまみ部５３は第二弁本体１Ｂに形成した環状の溝に嵌め込まれ一部が外部に露出して指を掛けることができるようになっている。また、軸部５４は第二弁本体１Ｂのくぼみに装備した軸受５５に支持されて回転つまみ５１をがたつくことなく円滑に回転させるようにしている。更に、本体５２の両面には第一弁本体１Ａ，第二弁本体１Ｂのそれぞれに装備したＯリング５６が押し付けられてつまみ部５３側と軸部５４側とを気・液密に遮断している。
【００２０】
第一流量調節弁１１と第二流量調節弁３１とは回転つまみ５１を挟んでその回転中心軸線Ｎ−Ｎ上に向かい合って配置されており、ほぼ対称の形状、構造とされている。
【００２１】
これら二つの流量調節弁１１，３１は回転中心軸線Ｎ−Ｎ上に形成した一次室１２，３２および二次室１３，３３と、これらにまたがって延在する弁棒１４，３４の中央部に形成した截頭円錐状の弁体１５，３５と、一次室１２，３２側に移動可能に嵌装した弁座１７，３７とを具えており、弁棒１４，３４が弁座１７，３７の弁孔１８，３８を貫通して弁体１５，３５により弁孔１８，３８を開閉させる。弁棒１４，３４の一端には雄ねじからなるねじ部１６，３６が形成されており、回転つまみ５１の軸部５４の両端部に設けた雌ねじからなるねじ部５７，５８に螺合している。これらの互いに螺合したねじ部１６，５７と３６，５８とは逆方向のねじであって、回転つまみ５１を回転させたとき弁棒１４，３４が反対方向へ移動するようになっている。
【００２２】
二つの流量調節弁１１，３１の一次室１２，３２の二次室１３，３３と反対側は各弁本体１Ａ，１Ｂに螺装したロックナット付きプラグ１９，３９によって塞がれており、これらのプラグ１９，３９に設けた案内孔２０，４０に弁棒１４，３４のねじ部１６，３６と反対側の端部が嵌め込まれ、弁棒１４，３４に突設したピン２２，４２がプラグ１９，３９に形成した案内溝２３，４３に差し込まれている。このピン２２，４２と案内溝２３，４３は回転つまみ５１を回転させたとき弁棒１４，３４を回転することなく中心軸Ｎ−Ｎ方向へ移動させる回り止め２１，４１を構成する。
【００２３】
一次室１２，３２には圧縮コイルばねからなる押ばね２４，４４が装入されており、これらは弁座１７，３７を二次室１３，３３の入口に形成した段状のストッパ２５，４５へ向かって押すように働く。また、案内孔２０，４０には圧縮コイルばねからなる補正ばね２６，４６が装入されており、これらは弁棒１４，３４を押してねじ部１６，５７および３６，５８の間のがたつきをなくし、弁体１５，３５の位置を安定させるように働く。
【００２４】
第一流体が流れる第一流路２および第二流体が流れる第二流路３は、それらの流入口２ａ，３ａを一次室１２，３２にそれぞれ接続開口するとともに流出口２ｂ，３ｂを二次室１３，３３にそれぞれ接続開口しており、流出口２ｂ，３ｂは弁本体１の外部に配備した流出管２ｃ，３ｃを経て混合室４に接続されている。第一流体と第二流体は混合室４で合流し混合されて放出管５により目的場所へ送られるものである。尚、流出管２ｃ，３ｃには流量計６ａ，６ｂが配置されている。
【００２５】
次に、第一流路２には第一流体の最小流量を確保させるバイパス７が設けられている。このバイパス７は第一流量調節弁１１の一次室１２と二次室１３とを弁孔１８を通ることなく迂回して接続しており、一次室１２から延びて軸部５４を嵌め込んだ第一弁本体１Ａのくぼみの底面に開口した第一通路部７ａと、くぼみの底面と軸部５４の端面との間に設けた隙間が形成する第二通路部７ｂとからなるものである。第一通路部７ａは回転中心軸線Ｎ−Ｎから偏心した個所でくぼみの底面に開口しており、薄円板状の第二通路部７ｂは中心部がそのまま二次室１３に開放して連通している。
【００２６】
このバイパス７を開閉するバイパス開閉弁６１は、第一通路部７ａのくぼみ底面への開口端縁部分が形成する弁座６２と、弁座６２と同一の偏心個所で軸部５４に設けた取付孔６３に嵌装保持した球形の弁体６４および圧縮コイルばねからなる閉弁ばね６５とを具えており、二つの流量調節弁１１，３１がともに閉止位置のとき弁座６２と取付孔６３との位相が合致して弁体６４が第一通路部７ａに一部嵌入して弁座６２に接し、バイパス７を閉止するようになっている。
【００２７】
尚、第一通路部７ａには弁体を針状とした手動のバイパス調整弁６７が設けられており、バイパス７が保証する第一流体の最小流量を任意無段階に調整することができるようになっている。
【００２８】
更に、第一流路２には第一流体の流量を第二流体の流量と無関係に増加させる第二のバイパス８が設けられている。この第二のバイパス８は流入口２ａと流出口２ｂとを第一流量調節弁１１の一次室１２，二次室１３を通ることなく短絡して接続している。
【００２９】
この第二のバイパス８を開閉するとともに、ここを流れる第一流体の流量を調整する流量調整弁７１は、バイパス８の途中に設けた段部が形成する弁座７２と、針状乃至円錐状の弁体７３とを具えており、弁体７３はつまみ７５および雄ねじからなるねじ部７６を設けた弁棒７４の先端に形成され、ねじ部７６が第一弁本体１Ａに設けた雌ねじからなるねじ部７７に螺合している。第一弁本体１Ａの外部へ突出したつまみ７５を回すことにより、弁体７３は弁座７２に着座してバイパス８を閉止した位置と弁座７２から大きく離れてバイパス８を最大に開放した位置との間で無段階に位置を変え、この第二のバイパス８を通る第一流体の流量を無段階に調整する。
【００３０】
図１は二つの流量調節弁１１，３１，バイパス開閉弁６１および流量調節弁７１がともに閉止位置とされているときの状態を示している。流量調節弁１１，１３の弁座１７，３７は押ばね２４，４４に押されて弁体１５，３５に密着して弁孔１８，３８を閉鎖しているがストッパ２５，４５から離間している。
【００３１】
図１の状態から回転つまみ５１を回すと、バイパス開閉弁６１は弁体６４が弁座６２から外れ第一弁本体１Ａのくぼみ底面に押されて取付孔６３に没入することによって開弁し、第一流体が流入口２ａ，一次室１２，バイパス７の第一通路７ａ，第二通路部７ｂ，二次室１３を通って流出口２ｂに達し、流出管２ｃから混合室４を経て放出管５へ送られる。回転つまみ５１の回転角度（回転数）が小さいとき、二つの流量調節弁１１，３１の弁座１７，３７は弁体１５，３５に密着して一次室１２，３２と二次室１３，３３とを遮断している状態で弁棒１４，３４と一体に回転つまみ５１の方へ移動するが、ストッパ２５，４５からは依然として離間している。このときの状態は図２に示されており、また回転つまみ５１を僅かな角度だけ回転させればバイパス開閉弁６１が全開となることにより、第一流体は図６に示した流量特性のＡ１のように回転角度Ａで急速に所定の最小流量Ａ２まで増加する。
【００３２】
図示実施の形態ではバイパス開閉弁６１の弁体６４を球形とし、第一弁本体１Ａのくぼみ底面と閉弁ばね６５とによって開閉動作させられるものとしたので、回転つまみ５１の回転に伴う弁座６２への係脱が容易且つ確実に行なわれるとともに、くぼみ底面にころがり接触するため回転つまみ５１の操作の支障とならず円滑に回転させることができる、という利点がある。
【００３３】
図２の状態から更に回転つまみ５１を回すと、バイパス開閉弁６１は開弁したままであり、回転つまみ５１の或る回転角度Ｂで第二流量調節弁３１の弁座３７がストッパ４５に接して停止し、その後は弁体３５が二次室３３の方へと移動することによって弁孔３８から弁体３５が次第に離れ、第二流体が流れるようになる。弁体３５は截頭円錐状であるために弁孔３８を少しずつ大きく開き、流入口３ａ，一次室３２，弁孔３８，二次室３３，流出口３ｂ，流出管３ｃを通って混合室４から放出管５へ送られる第二流体は、図６に示した流量特性のＢ１のように、回転つまみ５１の回転角度Ｂで流れはじめ、その後は回転角度に比例して流量を増加する。
【００３４】
一方、第一流量調節弁１１の弁座１７はストッパ２５に接するに至っておらず、一次室１２と二次室１３とを遮断しているので、第一流体はバイパス７のみによって供給される。このときの状態は図３に示されており、第一流体の最小流量を確保したうえで第二流体の流量を任意に制御することができる。従って、低麻酔のように生命維持に必要な量の酸素を確保しながら麻酔ガスを任意の少量とする必要がある場合に好適である。
【００３５】
図３の状態から更に回転つまみ５１を回すと、第二流量調節弁３１の開度が次第に大きくなる一方で、第一流量調節弁１１の弁座１７がストッパ２５に接して停止し、その後は弁体１５が二次室１３の方へ移動することによって弁孔１８から弁体１５が次第に離れ、一次室１２から弁孔１８を通って二次室１３に一次流体が流れるようになる。弁体１５は截頭円錐状であるために弁孔１８を少しずつ大きく開き、弁孔１８を通過した第一流体はバイパス７を通る一定の流量Ａ２の第一流体と二次室１３で合流し、流出口２ａ，流出管２ｃ，混合室４を経て放出管５へ送られる。
【００３６】
このときの状態は図４に示されており、第一流体はバイパス７を通る流量Ａ２に弁孔１８を通る流量が加算されて図６に示した流量特性のＡ３のように、回転つまみ５１の回転角度Ｃで流れはじめ、以後は回転角度に比例して増加する。
【００３７】
前述の図１から図３の状態に至る間に第二流量調節弁３１は開弁を開始させるが、第一流量調節弁１１は閉弁状態を維持させるため、図示実施の形態では閉止位置における各弁座１７，３７とストッパ２５，４５との間隔を異ならせている。また、図３から図４の状態となったとき第一流体と第二流体とをＡ３，Ｂ１のように一定の比率を維持させながら流量調節することは、弁棒１４，３４のねじ部１６，３６のピッチを異ならせること、および（または）弁体１５，３５のテーパ角度を異ならせることにより、容易に達成することができる。
【００３８】
二つの流量調節弁１１，３１が回転つまみ５１の回転角度Ｄでともに全開となった後は第一流体と第二流体とは最大流量を維持する。回転角度Ｃ以上のとき、例えば回転角度Ｄで最大流量となった後に第二流体の流量を一定としたまま第一流体の流量を増加させ、第二流体に対する第一流体の比率を一時的または恒常的に増加させたい場合がある。
【００３９】
このような場合は、それまで閉弁位置に放置していた流量調節弁７１のつまみ７５を回して弁体７３を弁座７２から離間させることにより、第二のバイパス８がつまみ７５の回転角度（回転数）に応じて開かれ、開度に応じた流量の第一流体が流入口２ａから第一調節弁１１を通ることなく流出口２ｂへ短絡して流れるようになる。この状態は図５に示されており、図６に示した流量特性Ａ４のように、一定の最大流量Ｂ２を維持する第二流体に対する流量比率を大きくする。
【００４０】
加えて、バイパス開閉弁６１の構造によっては故障して開弁不調となった場合、また図示実施の形態では組付けの狂いや寸法誤差などにより第二通路部７ｂの隙間が充分に確保できない場合、流量調節弁７１を少し開弁させて第二のバイパス８より第一流体を送るようにすることにより、所定の最小流量を確保させることができ、従って第二のバイパス８はバイパス７の予備回路としての機能を併せ具えているものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると二種類の流体をほぼ一定の流量比率に維持しながらそれらの流量を制御するとともに、一方の流体の最小流量を確保させることを、一個の回転つまみで二つの流量調節弁とバイパス開閉弁とを開閉動作させる、というきわめて簡単な手段でしかも流量調節弁の機能をいささかも損うことなく達成することができるものである。また、別途に設けた流量調節弁によって一方の流体の流量をもう一方に比べて増加させ、流量比率を任意に変えて多様な要求に応えることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す閉止位置における縦断面図。
【図２】図１の形態のバイパス開閉弁のみが開弁した状態を示す縦断面部分図。
【図３】図１の形態におけるバイパス開閉弁、一方の流量調節弁が開弁した状態を示す縦断面部分図。
【図４】図１の形態におけるバイパス開閉弁、二つの流量調節弁が開弁した状態を示す縦断面部分図。
【図５】図１の形態における流量調節弁が開弁した状態を示す縦断面部分図。
【図６】図１の形態における回転つまみの回転角度に対する第一流体と第二流体の個別流量変化の一例を示す図。
【図７】従来例の縦断面概略図。
【符号の説明】
１  弁本体，２  第一流路，３  第二流路，７  バイパス，８  第二のバイパス，１１  第一流量調節弁，１２，３２  一次室，１３，３３  二次室，１５，３５  弁体，１６，３６  ねじ部，１７，３７  弁座，２４，３４  押ばね，２５，３５  ストッパ，３１  第二流量調節弁，５１  回転つまみ，６１  バイパス開閉弁，６２  弁座，６４  弁体，７１  流量調整弁，
【図１】
0004339472.tif 000002
【図２】
0004339472.tif 000003
【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】
0004339472.tif 000008