(57)【要約】【課題】  触媒を必要とせず、しかも、一酸化炭素及び二酸化炭素の除去効果の高い方法及び装置を提供する。【解決手段】  本体容器１０内にネット１３を設け、その上に過酸化カルシウム接触層１４を設ける。過酸化カルシウム接触層１４には、粉体散布装置１５から過酸化カルシウム粉体を散布するとともに、散水管１６からは散水を行うことによりスラリーを形成する。このスラリーは、徐々に過酸化カルシウム接触層１４内を下方に移動しながら、導入パイプ１７から導入された混合気体中の一酸化炭素の除去を行う。これにより、混合気体内の一酸化炭素は酸化されて二酸化炭素となり、更に水酸化カルシウムと反応して、炭酸カルシウムとして吸収される。一酸化炭素除去を終えたスラリーは、本体容器１０の底部に落下し、更にドレインパイプ１９を介して本体容器１０の外部に排出される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水の存在下、過酸化カルシウムに、一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む混合気体を接触させることを特徴とする一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法。
【請求項２】
過酸化カルシウムに水を供給するとともに、水を含んだ前記過酸化カルシウムに一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む気体を供給して接触させることを特徴とする請求項１に記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法。
【請求項３】
１００重量部の過酸化カルシウムに対して、８０重量部以上の水が存在することを特徴とする請求項１記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法。
【請求項４】
一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む気体を加湿し、該加湿した混合気体を過酸化カルシウムに接触させることを特徴とする請求項１に記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法。
【請求項５】
前記加湿した混合気体の相対湿度は、６０％を超える範囲である請求項４に記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法。
【請求項６】
過酸化カルシウムと水とを含む過酸化カルシウム接触層によって、混合気体中の一酸化炭素及び二酸化炭素を除去する一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置であって、
前記過酸化カルシウム接触層に過酸化カルシウムを供給する過酸化カルシウム供給手段と、
前記過酸化カルシウム接触層に水を供給する給水手段と、
前記過酸化カルシウム接触層に混合気体を接触させる通気手段と
を備えたことを特徴とする一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置。
【請求項７】
過酸化カルシウムと水とを含む過酸化カルシウム接触層によって、混合気体中の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を除去する一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置であって、
前記過酸化カルシウム接触層に過酸化カルシウムを供給する過酸化カルシウム供給手段と、
前記混合気体を加湿する加湿手段と、
前記過酸化カルシウム接触層に前記加湿した混合気体を接触させる通気手段と
を備えたことを特徴とする一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置。
【請求項８】
１００重量部／分の過酸化カルシウムに対して、８０重量部／分以上の水が供給されることを特徴とする請求項６記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置。
【請求項９】
前記加湿した混合気体の相対湿度は、６０％を超える範囲である請求項７記載の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法及び装置に関し、更に詳細には、水の存在下に過酸化カルシウムを用いる一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一酸化炭素が人体に有害であることは広く知られている。この一酸化炭素は、タバコの煙、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンの排気ガス、暖房機器など、燃焼するものには不可避的に含まれ、暖房を使用した室内の空気等にも二酸化炭素とともに含まれ、更に火災時にも発生することが知られている。
【０００３】
このような一酸化炭素を除去するために、種々の開発が行われている。例えば、タバコの煙に含まれる一酸化炭素を除去するために、金属酸化物又は金属炭酸塩と過酸化カルシウムと触媒とを配合することが検討されている（特許文献１）。また、超酸化物や過酸化物を触媒とともに用いることが検討されている（特許文献２）。更に、排ガス中の汚染物質を土壌中の過酸化カルシウムを用いて酸化することが検討されている（特許文献３）。
【０００４】
しかし、金属酸化物又は金属炭酸塩と過酸化カルシウムとを用いて一酸化炭素の酸化を行う場合、触媒がなければ一酸化炭素を酸化することができないという問題点がある。また、超酸化物や過酸化物を用いて一酸化炭素の酸化を行う場合も、同様に触媒がなければ一酸化炭素を酸化することができないという同じ問題点がある。更に、土壌中の過酸化カルシウムを用いて酸化する場合、一酸化窒素の酸化には有効であっても、一酸化炭素に対する酸化が不十分であるという問題点がある。
【特許文献１】特表２００７−５２７２２３号公報（請求項２７）
【特許文献２】特開２００６−８４９２号公報（請求項４）
【特許文献３】特開平１１−１１４３７１号公報（段落〔００２０〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の目的は、触媒を必要とせず、しかも、一酸化炭素及び二酸化炭素の除去効果が高い方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、通常の例えば過酸化カルシウムや過酸化水素水に一酸化炭素を接触させても、触媒を加えない限り一酸化炭素の酸化は起こらないのに対して、水と過酸化カルシウムとの系では、触媒を何ら加えなくても一酸化炭素の酸化が起こることを発見したことに基づいて完成されたものである。
【０００７】
即ち、本発明の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法は、水の存在下、過酸化カルシウムに、一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む混合気体を接触させることを特徴とする。
【０００８】
一酸化炭素の酸化により生成した二酸化炭素は、混合気体中に元々存在する二酸化炭素とともに、一酸化炭素の酸化により生成した酸化カルシウム及び水の反応により生じた水酸化カルシウムと反応して、炭酸カルシウムとして吸収されることになる。
【０００９】
また、上記において、過酸化カルシウムに水を供給するとともに、水を含んだ前記過酸化カルシウムに一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む気体を供給して接触させることが可能である。
【００１０】
ここで、上記において、１００重量部の過酸化カルシウムに対して、８０重量部以上の水が存在することが好ましい。これは、水を８０重量部以上添加しなければ、過酸化カルシウムと水との混合が不十分となり、また、過酸化カルシウムが団子状になってスラリーを形成せず、混合気体との十分な接触が確保できないからであると考えられる。
【００１１】
更に、上記において、一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む気体を加湿し、該加湿した混合気体を過酸化カルシウムに接触させることも可能である。
【００１２】
ここで、上記において、前記加湿した混合気体の相対湿度は、６０％を超える範囲であることが好ましい。ここで、混合気体を加湿して過酸化カルシウムと接触させる場合には、過酸化カルシウムに水を加える場合と比較して水の絶対量が少ない場合にも、一酸化炭素の酸化が十分に進行する。これは、混合気体を加湿する場合と、過酸化カルシウムに水を加える場合とでは、反応スキームが異なることに起因していると考えられる。
【００１３】
本発明の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置は、過酸化カルシウムと水とを含む過酸化カルシウム接触層によって、混合気体中の一酸化炭素及び二酸化炭素を除去する一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置であって、前記過酸化カルシウム接触層に過酸化カルシウムを供給する過酸化カルシウム供給手段と、前記過酸化カルシウム接触層に水を供給する給水手段と、前記過酸化カルシウム接触層に混合気体を接触させる通気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、上記において、１００重量部／分の過酸化カルシウムに対して、８０重量部／分以上の水が供給されることが好ましい。これは、水を８０重量部以上添加しなければ、過酸化カルシウムと水との混合が不十分となり、また、過酸化カルシウムが団子状になってスラリーを形成せず、混合気体との十分な接触が確保できないからであると考えられる。
【００１５】
また、本発明の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置は、過酸化カルシウムと水とを含む過酸化カルシウム接触層によって、混合気体中の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を除去する一酸化炭素及び二酸化炭素の除去装置であって、前記過酸化カルシウム接触層に過酸化カルシウムを供給する過酸化カルシウム供給手段と、前記混合気体を加湿する加湿手段と、前記過酸化カルシウム接触層に前記加湿した混合気体を接触させる通気手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、上記において、前記加湿した混合気体の相対湿度は、６０％を超える範囲であることが好ましい。上記においても、混合気体を加湿して過酸化カルシウムと接触させる場合には、過酸化カルシウムに水を加える場合と比較して水の絶対量が少ない場合にも、一酸化炭素の酸化が十分に進行する。これは、上述のように、混合気体を加湿する場合と、過酸化カルシウムに水を加える場合とでは、反応スキームが異なることに起因していると考えられる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法及び装置によれば、混合気体中における一酸化炭素及び二酸化炭素の濃度を低減させることができる。しかも、水の存在下、過酸化カルシウムに一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を含む混合気体を接触させるだけなので、非常に簡単に一酸化炭素及び二酸化炭素の除去を行うことができる。
【００１８】
このような簡単な発明の構成により、本発明は、タバコの煙、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの排気ガスなどからの一酸化炭素及び二酸化炭素の除去のみならず、火災時のマスクとして応用することができ、また、建物の壁などに適用することにより、スプリンクラーの水がかかるだけで一酸化炭素及び二酸化炭素を除去する機能を発現するので、火災発生時に建物内の人が外に逃れるまでの間、一酸化炭素の被害や二酸化炭素による窒息を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
（タバコの煙中の一酸化炭素の除去試験…過酸化カルシウムに加水）
まず、タバコの煙に含まれる一酸化炭素及び二酸化炭素の除去試験を行った。約２０Ｌのガラス水槽内に、過酸化カルシウム接触層となる過酸化カルシウム１０ｇと水２５０ｍＬとを入れたビーカーを撹拌器と共に設置した。また、水槽内の空気をビーカー内の過酸化カルシウム接触層に導入して接触させるためのエアーポンプも、ガラス水槽内に設置した。更に、この水槽内にタバコの煙を充満させて、完全に密閉した。次に、撹拌器でビーカー内の撹拌を開始すると共に、エアーポンプにより水槽内のタバコの煙を含む空気の循環を開始することにより、試験を開始した。
【００２１】
試験開始からのＣＯ濃度、温度、湿度及びＣＯ2濃度の変化を図１に示した。図１から分かるように、一酸化炭素及び二酸化炭素は約３時間で初期濃度の約８０％が除去されることが分かる。
【００２２】
（ディーゼルエンジン排ガス中の一酸化炭素の除去試験…過酸化カルシウムに加水）
次に、ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる一酸化炭素の除去試験を行った。まず、試験用ビニール袋に過酸化カルシウム１０ｇと、過酸化カルシウムが塊状になるのを防止するためのガラスビーズ２ｇと、水５０ｍＬとを入れた。この試験用ビニール袋に、予め採取用ビニール袋に採取しておいたディーゼルエンジンの排ガスを約１Ｌ封入した。次に、この試験用ビニール袋を１０分間振盪し、排ガスと過酸化カルシウム及び水とを十分に接触させた。
【００２３】
その結果、試験用ビニール袋に導入する前の排ガスの一酸化炭素濃度は約７５ｐｐｍであったのに対して、試験後の一酸化炭素濃度は約１５ｐｐｍとなり、約８０％の一酸化炭素が除去されることが分かる。
【００２４】
（一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置）
図２は本発明の一実施形態に係る一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置の概略図である。本実施形態の除去装置は、排気ガスなどの混合気体から一酸化炭素及び二酸化炭素を連続的に除去するものであり、本体容器１０と、水を貯留するための水タンク１１と、過酸化カルシウムの粉体を貯留するための粉体タンク１２とを備えている。本体容器１０内の上下方向における略中央部にはネット１３が設けられており、このネット１３上には、例えば炭化綿、金属繊維、ガラス繊維などの通気性かつ通液性の素材が載置され、これに後述するように過酸化カルシウム粉体及び水が供給されて、過酸化カルシウム接触層１４が形成される。
【００２５】
また、本体容器１０内には、粉体タンク１２内の過酸化カルシウム粉体を過酸化カルシウム接触層１４上に散布するための粉体散布装置１５と、過酸化カルシウム接触層１４上の過酸化カルシウム粉体に水を散布する散水管１６とが設けられている。
【００２６】
更に、本体容器１０の下部には、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む排気ガスなどの混合気体を導入する導入パイプ１７が設けられ、導入パイプ１７から導入された混合気体は、ネット１３を通過して過酸化カルシウム接触層１４に接触することになる。本体容器１０の上部には、一酸化炭素及び二酸化炭素除去後の混合気体を排出する排出パイプ１８が設けられている。また、本体容器１０の最下部には、一酸化炭素除去後の炭酸カルシウム、水などからなるスラリーを排出するためのドレインパイプ１９が設けられている。
【００２７】
以上のように構成される本実施形態の一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置は、以下のようにして使用される。まず、粉体散布装置１５により、過酸化カルシウム接触層１４上への過酸化カルシウム粉体の散布を開始する。これと同時に散水管１６から水の散水も開始する。これにより、過酸化カルシウムと水からなるスラリーが過酸化カルシウム接触層１４上に形成される。このスラリーは、徐々に過酸化カルシウム接触層１４内を下方に移動することとなる。
【００２８】
次に、導入パイプ１７から一酸化炭素及び二酸化炭素を含む混合気体の本体容器１０内への導入を開始する。本体容器１０内に導入された混合気体は、過酸化カルシウム接触層１４内を通過する際に過酸化カルシウムと水からなるスラリーと接触することとなる。これにより、混合気体内の一酸化炭素は酸化されて二酸化炭素となる。次に、生成した二酸化炭素及び元々混合気体に含まれていた二酸化炭素は、一酸化炭素の酸化により生じた酸化カルシウム及び水の反応により生成した水酸化カルシウムとの反応により吸収され、炭酸カルシウムとなる。
【００２９】
一酸化炭素及び二酸化炭素除去後の混合気体は、本体容器１０の上部から排出パイプ１８を介して排出される。一方、一酸化炭素及び二酸化炭素の除去を終えたスラリーは、過酸化カルシウム接触層１４から本体容器１０の底部に落下し、更にドレインパイプ１９を介して本体容器１０の外部に排出されることとなる。
【００３０】
なお、本実施形態では、過酸化カルシウム接触層１４上の過酸化カルシウムに水を供給するように構成したが、他の実施形態では、水タンク１１及び散水管１６を設けず、これらの代えて混合気体を加湿する加湿装置を設け、加湿後の混合気体を過酸化カルシウム接触層１４に接触させるように構成することもできる。この場合の混合気体の加湿装置としては、加熱式加湿器、超音波式加湿器などを挙げることができる。加熱式加湿器を用いる場合は、混合気体の温度が高められるので、一酸化炭素と過酸化カルシウムとの反応を促進させることができる。
【００３１】
図３は、本発明の他の実施形態に係る一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置の概略を示している。本実施形態の一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置は、多数のプーリ２４を収容する排ガス処理ボックス２５と、排ガス処理ボックス２５の外部に配されたプーリ３１及び駆動プーリ３２とを備えており、各プーリ２４,３１及び駆動プーリ３２には、ベルト２３が巻装されている。本実施形態では、排ガス処理ボックス２５の外部でベルト２３上に過酸化カルシウムの粉体を供給する粉体タンク１２と、ベルト２３上の過酸化カルシウムに水を供給する水タンク１１とが設けられている。本実施形態では、ベルト上の過酸化カルシウム及び水の層が過酸化カルシウム接触層である。ベルト２３上の過酸化カルシウム接触層は、駆動プーリ３２の駆動によって排ガス処理ボックス２５内を移動する。
【００３２】
また、本実施形態では、排ガス処理ボックス２５の下部には、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む排気ガスなどの混合気体を導入する導入パイプ１７が設けられている。また、排ガス処理ボックス２５の上部には、一酸化炭素及び二酸化炭素除去後の混合気体を排出する排出パイプ１８が設けられている。また、本体容器１０の最下部には、一酸化炭素除去後の炭酸カルシウム、水などからなるスラリーをベルト２３から落とすための水を供給する水タンク２２と、スラリーを掻き落とすためのブラシ２８と、落とされたスラリーを貯留する貯留槽２９を備えている。貯留槽２９には、上澄みを排出する上澄排水管３０と、沈殿物を排出するドレインパイプ３３とが設けられている。
【００３３】
以上のように構成される本実施形態の一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置は、以下のようにして使用される。まず、粉体タンク１２からベルト２３上への過酸化カルシウム粉体の散布を開始する。これと同時に供給する水タンク１１から水の散水も開始する。これにより、過酸化カルシウムと水とのスラリーからなる過酸化カルシウム接触層がベルト２３上に形成されて付着する。このスラリーは、ベルト２３によって搬送されながら排ガス処理ボックス２５を下方に移動することとなる。
【００３４】
次に、導入パイプ１７から一酸化炭素及び二酸化炭素を含む混合気体の排ガス処理ボックス２５内への導入を開始する。排ガス処理ボックス２５内に導入された混合気体は、ベルト２３上の過酸化カルシウム接触層と接触し、混合気体内の一酸化炭素は酸化されて二酸化炭素となる。次に、生成した二酸化炭素及び元々混合気体に含まれていた二酸化炭素は、一酸化炭素の酸化により生じた酸化カルシウム及び水の反応により生成した水酸化カルシウムとの反応により吸収され、炭酸カルシウムとなる。
【００３５】
一酸化炭素及び二酸化炭素除去後の混合気体は、排ガス処理ボックス２５の上部から排出パイプ１８を介して排出される。一方、一酸化炭素及び二酸化炭素の除去を終えたスラリーは、排ガス処理ボックス２５から出て供給する水タンク２２からの散水と、ブラシ２８の掻き落とす作用により、ベルト２３から脱落して貯留槽２９内に貯留される。
【００３６】
なお、上記のように、過酸化カルシウムの酸化作用の活性化には水分が必要であるが、氷結温度以下で一酸化炭素の酸化を行う場合、すなわち０℃以下では酸化作用は小さくなくなると思われる。従って、低温条件下では、加温下で一酸化炭素の酸化を行うことが必要である。
【００３７】
また、水が沸騰する温度、すなわち１００℃以上では、水を介した反応が起こり難いと思われる。特に内燃機関からの排出ガスの温度は高いため、直接引き込む場合には温度を低下させる必要がある。従って、排出ガスの導入管を長くするなど、空冷が必要となる。
【００３８】
また、過酸化カルシウムは水に難溶であり、一定量の過酸化カルシウムに水を加えると加えた水に溶け込む過酸化カルシウムの量は一定となる。このまま懸濁液を一酸化炭素除去に使用すると、最終的に生成する炭酸カルシウムにより過酸化カルシウムの水への溶解が阻害され、次第に一酸化炭素の酸化反応が悪くなる。その場合、ごく一部の過酸化カルシウムしか有効に利用していないにも拘らず、反応後はすべて廃棄しなければならないことになる。
【００３９】
この点を解決するために、過酸化カルシウムを懸濁した時、静置して不溶の過酸化カルシウムを沈殿させ、上澄液の過酸化カルシウムの水溶液のみを一酸化炭素の反応に用いて、反応後はこの上澄液を廃棄すれば、過酸化カルシウムが必要以上に使用されることを防止することができる。また、上澄液も反応後に静置して炭酸カルシウムを沈殿として除去すれば、水は再び循環利用することが可能となる。
【００４０】
（一酸化炭素を含む混合気体からの一酸化炭素除去試験…混合気体を加湿）
一酸化炭素を含む混合気体に対する水蒸気の量を変化させ、一酸化炭素の除去能力について実験を行なった。一酸化炭素（約１２０ppm）の入った２０Ｌの密閉容器の中に、水を入れてパブリングさせると湿度が徐々に増加する。経時的に５０ｍＬを採取して０．１ｇの過酸化カルシウムの入ったカラムに通し、一酸化炭素の除去の程度を調べた。実験時の室温は２２℃であった。図４に実験結果を示した。同図に示すように、湿度が室温で６０％を越えると、一酸化炭素除去効果が現れ、一酸化炭素の濃度が急激に低下した。この結果から、湿度が６０％を超えると一酸化炭素除去が始まることが分かる。
【００４１】
（排ガス中の一酸化炭素の除去試験…過酸化カルシウムへの加水量の影響）
過酸化カルシウム１ｇを５０ｍＬの使い捨て注射器に入れ、水を添加して排気ガスを５０ｍＬ吸引して密閉した。これを震盪機で５分間震盪撹拌（２００ｒｐｍ）した後、排気ガスを回収し、この一酸化炭素濃度を測定した。水の量を変化させた時の濃度変化を図５に示した。
【００４２】
加水量が０．８ｍＬ以上で一酸化炭素除去効果が現れた。これは水が０．８ｍＬ程度なければ、使用した過酸化カルシウムが完全に濡れず、団子状態となって、ガスの接触が悪くなったためであると考えられる。水が０．８ｍＬ以上存在すれば、過酸化カルシウムの全体が濡れて泥のようになり、排気ガスとの混合が容易になるからであると考えられる。また、水が２ｍＬ存在すれば全体がスラリー状になり、撹拌もさらに容易になった。この結果から、一酸化炭素除去に有効な水の量は、加えた過酸化カルシウム１００重量部に対し、８０重量部以上であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の一酸化炭素及び二酸化炭素の除去方法及び装置によれば、非常に簡単に一酸化炭素及び二酸化炭素の除去を行うことができるので、タバコや職場環境などに関連する健康産業、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンの排気ガスなどに関連する環境保全産業、火災時に一酸化炭素から身を守る防災産業などの分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】タバコの煙に含まれる一酸化炭素及び二酸化炭素の除去試験の結果を表す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置の概略図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る一酸化炭素及び二酸化炭素除去装置の概略図である。
【図４】一酸化炭素を含む混合気体を加湿した場合の一酸化炭素除去効果を示す図である。
【図５】過酸化カルシウムへの加水量を変えた場合の一酸化炭素の除去効果を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  本体容器
１１  水タンク
１２  粉体タンク
１３  ネット
１４  過酸化カルシウム接触層
１５  粉体散布装置
１６  散水管
１７  導入パイプ
１８  排出パイプ
１９  ドレインパイプ
２４  プーリ
２５  排ガス処理ボックス
３１  プーリ
３２  駆動プーリ
２２  水タンク
２３  ベルト
２８  ブラシ
２９  貯留槽
３０  上澄排水管
３３  ドレインパイプ
【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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