(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属が含有された溶液を電気分解することで前記金属を回収する電解回収装置であって、
前記溶液が導入される電解槽と、
前記電解槽の重力方向下方に設けられた空間部と、
前記電解槽内から前記空間部まで延在するシャフトと、
前記電解槽内で前記シャフトに固定され、前記シャフトの回転軸を中心として回転する回転陰極と、
前記電解槽内に配置された陽極と、
前記シャフトを前記回転軸回りに回転駆動させる駆動機構と、
前記空間部内に配置され、前記シャフトの前記重力方向下方の端部側で前記シャフトを保持するベアリングと、
絶縁性を有し、前記ベアリングを収納するベアリングケースと、
前記空間部内に配置され、前記シャフトを介して前記ベアリングケースが受けた前記回転陰極の荷重を計測するロードセルと、
前記シャフトの振動を低減させる振動低減部と、
を備える、電解回収装置。
【請求項２】
前記振動低減部は、前記ロードセルを前記空間部内で吊り下げる支持体を有する、
請求項１に記載の電解回収装置。
【請求項３】
前記振動低減部は、前記ロードセルと前記空間部の底面部の間に配置された振動吸収シートを有する、
請求項１に記載の電解回収装置。
【請求項４】
前記振動低減部は、
前記ロードセルを前記空間部内で吊り下げる支持体と、
前記ロードセルと前記支持体の間に配置された振動吸収シートと、
を有する、
請求項１に記載の電解回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品や半導体装置などの製造工程においては、金属被膜を形成する湿式めっき工程が行われる。湿式メッキ工程では、金属（ニッケル、コバルト、金、銀、白金、パラジウム）を含有する溶液が発生する。そこで、これらの溶液から金属を回収する電解回収装置が知られている（特許文献１）。特許文献１には、軸回りに回転する陰極に金属を析出させることで溶液中の金属を回収する電解回収装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５６５１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電解回収装置では、陰極を回転させながら当該陰極に金属を析出させることで、当該陰極への電着状態を良化させつつ、電解槽内の電流効率が高められる。一方、陰極での金属の析出量、すなわち、金属の回収量を把握することは、電解回収装置の運用上重要である。一般的には、電解回収装置を稼働停止させた状態で電解回収装置から陰極を取り外し、電子天秤などで当該陰極の重量を計量することで、金属の回収量が測定される。しかしながら、この方法は、電解回収装置を稼働停止させる必要があり、電解回収装置の稼働率を低下させてしまう。また、電解回収装置から取り外された陰極が盗難されるなどの懸念もある。
【０００５】
本発明は、電解回収装置を稼働停止させることなく、金属の回収量を測定できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、回転陰極が固定されたシャフトの振動を低減させる構成を設けた。
【０００７】
具体的には、本発明は、金属が含有された溶液を電気分解することで前記金属を回収する電解回収装置であって、前記溶液が導入される電解槽と、前記電解槽の重力方向下方に設けられた空間部と、前記電解槽内から前記空間部まで延在するシャフトと、前記電解槽内で前記シャフトに固定され、前記シャフトの回転軸を中心として回転する回転陰極と、前記電解槽内に配置された陽極と、前記シャフトを前記回転軸回りに回転駆動させる駆動機構と、前記空間部内に配置され、前記シャフトの前記重力方向下方の端部側で前記シャフトを保持するベアリングと、絶縁性を有し、前記ベアリングを収納するベアリングケースと、前記空間部内に配置され、前記シャフトを介して前記ベアリングケースが受けた前記回転陰極の荷重を計測するロードセルと、前記シャフトの振動を低減させる振動低減部と、を備える。
【０００８】
上記の電解回収装置において、前記振動低減部は、前記ロードセルを前記空間部内で吊り下げる支持体を有していてもよい。
【０００９】
上記の電解回収装置において、前記振動低減部は、前記ロードセルと前記空間部の底面
部の間に配置された振動吸収シートを有していてもよい。
【００１０】
上記の電解回収装置において、前記振動低減部は、前記ロードセルを前記空間部内で吊り下げる支持体と、前記ロードセルと前記支持体の間に配置された振動吸収シートと、を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電解回収装置を稼働停止させることなく、金属の回収量を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図２】図２は、比較例に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る電解回収装置によるロードセルの出力電圧を示すグラフである。
【図４】図４は、比較例に係る電解回収装置によるロードセルの出力電圧を示すグラフである。
【図５】図５は、実施形態に係る電解回収装置の回転陰極の重量変化を示すグラフである。
【図６】図６は、変形例１に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図７】図７は、変形例１に係る電解回収装置によるロードセルの出力電圧を示すグラフである。
【図８】図８は、変形例２に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。
【図９】図９は、変形例２に係る電解回収装置によるロードセルの出力電圧を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施形態の構成に限定されるものではない。
【００１４】
＜実施形態＞
実施形態に係る電解回収装置について説明する。図１は、本実施形態に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。金属が含有された溶液（以下、単に「溶液」と称する）を電気分解することで金属を析出させ、当該金属を回収する装置である。電解回収装置１０は、電解槽１２を備える。電解回収装置１０は、設置状態における上端に形成された上端開口１１Ａと、上端開口１１Ａに対向配置された底面部１１Ｂと、上端開口１１Ａと底面部１１Ｂとを繋ぐ周壁部１１Ｃとを有する。また、電解回収装置１０は、筒状の内側周壁部１１Ｄと、内側周壁部１１Ｄと周壁部１１Ｃを繋ぐ内側底面部１１Ｅとを有する。電解回収装置１０は、底面部１１Ｂ及び周壁部１１Ｃで構成された外壁と、内側周壁部１１Ｄ及び内側底面部１１Ｅで構成された内壁を有し、その中に各種回路等を収容する。電解槽１２は、周壁部１１Ｃと内側周壁部１１Ｄと内側底面部１１Ｅとで画定されている。なお、底面部１１Ｂ周壁部１１Ｃ、内側周壁部１１Ｄ及び内側底面部１１Ｅは、硬質塩化ビニルのような樹脂で形成されている。
【００１５】
電解槽１２は、設置状態における上端に上端開口１２Ａが形成されている。図１中、２点鎖線Ｚは、電解槽１２の中心軸を表しており、以降では、２点鎖線Ｚを中心軸Ｚ（本願
でいう「電解槽の軸」に相当）と称する。電解槽の軸Ｚは、内側周壁部１１Ｄの中心を通る。周壁部１１Ｃには、溶液の導入孔及び排出孔（不図示）が形成されており、電解回収装置１０の外部に設置されたポンプ（不図示）によって当該導入孔から溶液が導入される。また、電解槽１２から溢れ出そうになる溶液が当該排出孔から排出され、この溶液は、再度、導入孔から電解槽１２内に導入される。このように、電解回収装置１０の稼働中においては、溶液が導入孔及び排出孔を介して電解槽１２の内外を循環する。
【００１６】
また、電解回収装置１０は、電解槽１２内から電解槽１２の中心軸Ｚに沿って延在するシャフト１４を備える。シャフト１４は、導電性を有するように金属で形成されており、中心軸Ｚ周りに回転可能である。また、電解回収装置１０は、電解槽１２の重力方向下方に設けられた空間部１３を備える。空間部１３は、電解槽１２の下方で周壁部１１Ｃと底面部１１Ｂによって画定された領域である。シャフト１４は、電解槽１２内から空間部１３に配置された後述のベアリングケース２１内まで延在している。このように、電解回収装置１０は、設置状態で上側に電解槽１２が設けられ、電解槽１２の下方に空間部１３が設けられている。
【００１７】
また、電解回収装置１０は、電解槽１２内でシャフト１４に固定され、シャフト１４の回転軸を中心として回転する回転陰極１５と、電解槽１２内に配置された陽極１７と、を備える。電解回収装置１０は、回転陰極１５と陽極１７との間に電圧を印加することによって溶液を電気分解し、これによって回転陰極１５の表面に当該溶液に含有されている金属を析出（電着）させる。このようにして電解回収装置１０は、金属を回収することができる。回転陰極１５は、円筒形状を有し、上端開口１２Ａから電解槽１２内に配置される。シャフト１４の上端部には、ねじ溝が形成されており、シャフト１４に回転陰極１５が挿通された状態で当該ねじ溝にボルト１６が固定されることによって、シャフト１４に回転陰極１５が取り付けられる。また、シャフト１４からボルト１６を外すことによって、回転陰極１５をシャフト１４から取り外し可能となる。また、電解回収装置１０は、シャフト１４に電気的に接続されたカーボンブラシ１９を備える。カーボンブラシ１９は、シャフト１４と空間部１３内で電気的に接続されており、シャフト１４を介して回転陰極１５に直流電流を供給する。なお、回転陰極１５への電流供給は、シャフト１４を介して行わればよく、カーボンブラシ１９を用いることに限定されない。
【００１８】
また、電解回収装置１０は、シャフト１４を回転軸回りに回転駆動させる駆動機構１８を備える。本実施形態では、駆動機構１８は、空間部１３内でシャフト１４に接続されており、シャフト１４に回転運動を伝達させる。駆動機構１８は、モータ１８Ａと、モータ１８Ａの回転軸に固定されたモータプーリ１８Ｂと、シャフト１４が挿通されてシャフト１４に固定されたプーリ１８Ｄと、モータプーリ１８Ｂの回転運動をプーリ１８Ｄに伝達するタイミングベルト１８Ｃを有する。モータ１８Ａは、電解回収装置１０内に収容された駆動回路（不図示）によって動作する駆動源である。タイミングベルト１８Ｃは、例えばゴム製であり、モータプーリ１８Ｂとプーリ１８Ｄを機械的に接続する。タイミングベルト１８Ｃは、回転陰極１５に金属が析出してシャフト１４に掛かる荷重が増加しても撓むことができるため、シャフト１４に掛かる荷重を後述のロードセル２２が計測することを阻害しない。
【００１９】
また、電解回収装置１０は、空間部１３内に配置され、シャフト１４の重力方向下方の端部側でシャフト１４を保持するベアリング２０と、ベアリング２０を収納するベアリングケース２１を備える。ベアリングケース２１は上端全面が開口された箱形状（カップ形状）を有しており、ベアリング２０の外周面がベアリングケース２１の内周面に固定されている。これによって、ベアリングケース２１にはシャフト１４の回転運動が伝達されない。ベアリングケース２１は、シャフト１４と伴に回転しないように設置されている。また、ベアリングケース２１は、塩化ビニルのような絶縁性の樹脂材料で形成されており、
絶縁性を有する。
【００２０】
また、電解回収装置１０は、空間部１３内に配置され、シャフト１４を介してベアリングケース２１が受けた回転陰極１５の荷重を計測するロードセル２２を備える。ロードセル２２は、ベアリングケース２１の荷重を計測可能なように、その上側にベアリングケース２１が載置されている。ロードセル２２は、回転陰極１５の荷重をシャフト１４のラジアル荷重として検出し、検出した荷重を電気信号に変換して出力する。電解回収装置１０の管理者は、ロードセル２２の出力信号値を監視することで、回転陰極１５に析出した金属量の情報を得ることができる。
【００２１】
本実施形態に係る電解回収装置１０において、回転陰極１５は、シャフト１４に取り付けられており、駆動機構１８によってシャフト１４と伴に回転駆動される。仮に、シャフト１４の荷重を直接的にロードセル２２が受けると、シャフト１４の回転によって摩擦が生じでロードセル２２のシャフト１４との接触面が摩耗する虞れがある。また、電解槽１２内の溶液を電気分解するためには、回転陰極１５に直流電流を供給する必要があり、この電流供給は、シャフト１４を介して行われる。したがって、仮に、シャフト１４とロードセル２２が直接的に接触すると、ロードセル２２に電圧が印加されることになる。ロードセル２２に電圧が印加されることは、ロードセル２２の故障の原因となるので好ましくない。
【００２２】
そこで、本実施形態に係る電解回収装置１０では、シャフト１４とロードセル２２の間にベアリングケース２１を配置した。ベアリングケース２１は、ベアリング２０によってシャフト１４と伴に回転することがないので、ロードセル２２に直接的に接触してもロードセル２２が摩耗するのを防ぐことができる。また、ベアリングケース２１は、絶縁性を有している。このため、ベアリングケース２１は、シャフト１４に供給される直流電流がロードセル２２に流れ、ロードセル２２に電圧が印加されるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、電解回収装置１０は、ロードセル２２の重力方向下方に配置され、シャフト１４の振動を低減させる振動低減部２３を備える。シャフト１４は、駆動機構１８によって回転駆動されており、駆動時には振動が発生する。ロードセル２２がこの振動を検知すると、シャフト１４のラジアル荷重の検出値にノイズが混在する。これによって、ロードセル２２がシャフト１４のラジアル荷重を正確に検出することができなくなる。そこで、本実施形態に係る電解回収装置１０は、振動低減部２３を備える。振動低減部２３は、シャフト１４の振動を低減させることによって、シャフト１４のラジアル荷重の検出値にノイズが混在するのを抑制する。これによって、電解回収装置１０は、シャフト１４のラジアル荷重、すなわち、回転陰極１５に析出した金属量を正確に測定することができる。
【００２４】
本実施形態では、振動低減部２３は、支持体２３Ａと振動吸収シート２３Ｂとを有する。支持体２３Ａは、ロードセル２２を空間部１３内で吊り下げることによってシャフト１４の振動を低減させる。支持体２３Ａは、ロードセル２２が底面部１１Ｂに接触するのを防ぐために、ロードセル２２を空間部１３内で吊り下げる。支持体２３Ａは、例えば、塩化ビニルなどの樹脂材料で形成されており、周壁部１１Ｃの内側にボルト（不図示）で固定されている。支持体２３Ａは、ロードセル２２を吊り下げることで、シャフト１４の振動を緩衝し、これによって、シャフト１４の振動を低減できる。
【００２５】
振動吸収シート２３Ｂは、粘弾性を有する材料で形成されたシート形状を有する。本実施形態では、振動吸収シート２３Ｂは、ゲルによって厚さが５ｍｍ程度のシート状に形成されている。振動吸収シート２３Ｂは、粘弾性によってシャフト１４の振動を低減できる。なお、振動吸収シート２３Ｂは、ゴムやスポンジなどのその他の粘弾性を有する材料によって形成されていてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る電解回収装置１０によるロードセル２２の出力電圧と、比較例に係る電解回収装置１００よるロードセル２２の出力電圧とを比較する。図２は、比較例に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。図２に示すように、比較例に係る電解回収装置１００は、振動低減部２３が設けられておらず、ロードセル２２が底面部１１Ｂ上に設置された台座２４上に載置されている。このように、電解回収装置１００は、振動低減部２３を備えない構成である。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る電解回収装置１０によるロードセル２２の出力電圧を示すグラフである。図４は、比較例に係る電解回収装置１００によるロードセル２２の出力電圧を示すグラフである。図３および図４のグラフにおいて、縦軸はロードセル２２の出力電圧（Ｖ）を表し、横軸は各電解回収装置の稼働時間（秒）を表している。なお、ロードセル２２の出力電圧のノイズを比較するために、電解槽１２に溶液を導入しない状態で図３および図４のデータを取得した。なお、ロードセル２２の出力電圧はアンプにより増幅して取得したものである。
【００２８】
図３において、四角形Ｓ１で囲んだ領域は、駆動機構１８が駆動していた期間を示し、図４において、四角形Ｓ２で囲んだ領域は、駆動機構１８が駆動していた期間を示している。図３と図４の比較から分かるように、本実施形態に係る電解回収装置１０は、比較例に係る電解回収装置１００よりもロードセル２２の出力電圧のノイズを大幅に低減することができる。
【００２９】
したがって、本実施形態に係る電解回収装置１０は、ロードセル２２の出力電圧によってシャフト１４のラジカル荷重、すなわち、回転陰極１５に析出した金属量を計測することができる。このため、管理者は、電解回収装置１０を稼働停止することなく、金属の回収量を連続的に測定できる。したがって、電解回収装置１０は、稼働率を低下させることもなく、回転陰極１５の交換タイミングまで回転陰極１５を取り外す必要がないため、回転陰極１５の盗難を抑制することもできる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る電解回収装置１０を実際に稼働した場合のロードセル２２の出力電圧から得られた回転陰極１５の重量変化について説明する。図５は、回転陰極１５の重量変化を示すグラフである。図５のグラフにおいて、縦軸は回転陰極１５の重量（ｇ）を表し、横軸は電解回収装置１０の稼働時間を表している。図５のグラフに示すように、ロードセル２２のノイズが抑制されており、回転陰極１５の重量変化、すなわち金属の回収量を正確に把握することができる。
【００３１】
例えば、金属回収行う回収業者と、電解回収装置を使用する半導体装置などの製造業者とが異なる場合がある。この場合には、一般的に、回収業者が電解回収装置を製造業者の製造現場に設置し、回収業者の管理者は、電解回収装置から遠隔地に在住している。本実施形態に係る電解回収装置１０によれば、管理者は、電解回収装置１０と接続された情報端末装置からネットワークを介して送信される回転陰極１５の重量情報を自身が携帯する端末装置や在住場所に設置した端末装置により取得することができる。したがって、本実施形態に係る電解回収装置１０は遠隔地から監視可能である。
【００３２】
また、回転陰極１５の交換タイミングは、例えば、ロードセル２２の出力電圧値が約１．４Ｖになった時点であって、回転陰極１５の重量が約２．０ｋｇになった時点である。このように、管理者は、回転陰極１５の重量を監視することによって回転陰極１５の交換タイミングを判断することができる。なお、回転陰極１５の交換タイミングにおけるロードセル２２の出力電圧値は、ロードセル２２の仕様やアンプによる増幅率の設定によって変化する。管理者は、ロードセル２２の仕様やアンプによる増幅率と、ロードセル２２の出力電圧値と、回転陰極１５の重量との関係を把握しておくことにより、回転陰極１５の交換タイミングを適切に判断することができる。
【００３３】
＜変形例１＞
次に、実施形態の変形例１に係る電解回収装置について説明する。図６は、変形例１に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。本変形例に係る電解回収装置１０は、振動低減部２３が、支持体２３Ａを有し、振動吸収シート２３Ｂを有していない。すなわち、本変形例に係る電解回収装置１０は、上記実施形態に係る電解回収装置１０から振動吸収シート２３Ｂを省略した構成を備える。
【００３４】
図７は、本変形例に係る電解回収装置１０によるロードセル２２の出力電圧を示すグラフである。図７のグラフにおいて、縦軸はロードセル２２の出力電圧（Ｖ）を表し、横軸は電解回収装置の稼働時間（秒）を表している。なお、本変形例に係る電解回収装置１０のロードセル２２の出力電圧と、図４に示す比較例に係る電解回収装置１００のロードセル２２の出力電圧のノイズを比較するために、電解槽１２に溶液を導入しない状態で図７のデータを取得した。なお、ロードセル２２の出力電圧はアンプにより増幅して取得したものである。
【００３５】
図７において、四角形Ｓ３で囲んだ領域は、駆動機構１８が駆動していた期間を示している。図４と図７の比較から分かるように、本変形例に係る電解回収装置１０は、比較例に係る電解回収装置１００よりもロードセル２２の出力電圧のノイズを低減することができる。したがって、本変形例に係る電解回収装置１０は、稼働停止することなく、金属の回収量を連続的に測定できる。
【００３６】
＜変形例２＞
次に、実施形態の変形例２に係る電解回収装置について説明する。図８は、変形例２に係る電解回収装置を軸方向に沿って切断した場合の断面図である。本変形例に係る電解回収装置１０は、振動低減部２３が、振動吸収シート２３Ｂを有し、支持体２３Ａを有していない。本変形例において、底面部１１Ｂ上に設置された台座２４上に振動吸収シート２３Ｂが配置されており、振動吸収シート２３Ｂ上にロードセル２２が載置されている。本変形例において、振動吸収シート２３Ｂは、ロードセル２２と空間部１３の底面部１１Ｂの間に配置されている。なお、台座２４を設けずに、底面部１１Ｂ上に振動吸収シート２３Ｂを配置し、振動吸収シート２３Ｂ上にロードセル２２が載置される構成としてもよい。すなわち、本変形例に係る電解回収装置１０は、上記実施形態に係る電解回収装置１０から支持体２３Ａを省略した構成を備える。
【００３７】
図９は、本変形例に係る電解回収装置１０によるロードセル２２の出力電圧を示すグラフである。図９のグラフにおいて、縦軸はロードセル２２の出力電圧（Ｖ）を表し、横軸は電解回収装置の稼働時間（秒）を表している。なお、本変形例に係る電解回収装置１０のロードセル２２の出力電圧と、図４に示す比較例に係る電解回収装置１００のロードセル２２の出力電圧のノイズを比較するために、電解槽１２に溶液を導入しない状態で図９のデータを取得した。なお、ロードセル２２の出力電圧はアンプにより増幅して取得したものである。
【００３８】
図９において、四角形Ｓ４で囲んだ領域は、駆動機構１８が駆動していた期間を示している。図４と図９の比較から分かるように、本変形例に係る電解回収装置１０は、比較例に係る電解回収装置１００よりもロードセル２２の出力電圧のノイズを低減することができる。したがって、本変形例に係る電解回収装置１０は、稼働停止することなく、金属の回収量を連続的に測定できる。
【００３９】
以上、本願発明の実施形態について説明したが、上述した種々の実施形態は可能な限り組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０・・電解回収装置
１１Ａ・・上端開口
１１Ｂ・・底面部
１１Ｃ・・周壁部
１１Ｄ・・内側周壁部
１１Ｅ・・内側底面部
１２・・電解槽
１２Ａ・・上端開口
１３・・空間部
１４・・シャフト
１５・・回転陰極
１６・・ボルト
１７・・陽極
１８・・駆動機構
１８Ａ・・モータ
１８Ｂ・・モータプーリ
１８Ｃ・・タイミングベルト
１８Ｄ・・プーリ
１９・・カーボンブラシ
２０・・ベアリング
２１・・ベアリングケース
２２・・ロードセル
２３・・振動低減部
２３Ａ・・支持体
２３Ｂ・・振動吸収シート
２４・・台座
１００・・電解回収装置
【要約】
【課題】本発明は、電解回収装置を稼働停止させることなく、金属の回収量を測定できる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】電解回収装置は、溶液が導入される電解槽と、電解槽の重力方向下方に設けられた空間部と、電解槽内から空間部まで延在するシャフトと、電解槽内でシャフトに固定され、シャフトの回転軸を中心として回転する回転陰極と、電解槽内に配置された陽極と、シャフトを回転軸回りに回転駆動させる駆動機構と、空間部内に配置され、シャフトの重力方向下方の端部側でシャフトを保持するベアリングと、絶縁性を有し、ベアリングを収納するベアリングケースと、空間部内に配置され、シャフトを介してベアリングケースが受けた回転陰極の荷重を計測するロードセルと、シャフトの振動を低減させる振動低減部と、を備える。
【選択図】図１【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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