(57)【要約】【課題】製造時間を短縮することにより製造コストを削減して目封止ハニカム構造体を得ることができるハニカム構造体の目封止装置を提供する。【解決手段】目封止装置１０は、ハニカム構造体のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とに互い違いに目封止部を形成するための原料となるスラリーを貯留する貯留部１１と、その貯留部１１の上面側に、貯留部１１のスラリーが流出するように開口した複数の開口部３を有するプレート部１と、貯留部１１内のスラリーを上面側に流動させてプレート部１の開口部３から流出させることにより、スラリー層をプレート部１の上面に形成するためのスラリー層形成機構１６と、を備える。孔部が形成されたシートが貼付されたハニカム構造体をスラリー層に浸漬させてハニカム構造体の一部のセルにスラリーを流入させて目封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質の隔壁によってハニカム状に区画されることにより形成された、ガスの流路となる複数のセルを備えたハニカム構造体の前記セルの一方の開口端部と他方の開口端部とに互い違いに目封止部を形成するための原料となるスラリーを貯留する貯留部と、
その貯留部の上面側に、前記貯留部の前記スラリーが流出するように開口した複数の開口部を有するプレート部と、
前記貯留部内の前記スラリーを上面側に流動させて前記プレート部の前記開口部から流出させることにより、一部の前記セルの開口に対応して孔部が形成されたシートが貼付された前記ハニカム構造体を浸漬させて前記ハニカム構造体の一部の前記セルに前記スラリーを流入させるためのスラリー層を、前記プレート部の上面に形成するためのスラリー層形成機構と、
を備えるハニカム構造体の目封止装置。
【請求項２】
前記スラリー層形成機構は、前記貯留部の下面側に、前記貯留部の内周面に嵌合して摺動可能に構成されて前記貯留部内の前記スラリーを前記プレート部の前記開口部から流出させるピストン部を備える請求項１に記載のハニカム構造体の目封止装置。
【請求項３】
前記貯留部は、前記スラリーをその内部に供給するために流入させる流入口を有する請求項１または２に記載のハニカム構造体の目封止装置。
【請求項４】
前記プレート部は、平板状に形成され、その一方の第一面と、反対側の第二面とを貫通する貫通孔として前記開口部が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のハニカム構造体の目封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハニカム構造体のセルの開口端部に目封止部を形成するためのハニカム構造体の目封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、ボイラー等の排気ガス中の微粒子や有害物質は、環境への影響を考慮して排気ガス中から除去する必要性が高まっている。特に、ディーゼルエンジンから排出される微粒子（以下、ＰＭということがある）の除去に関する規制は欧米、日本国内ともに強化される方向にあり、ＰＭを除去するための捕集フィルタにハニカム構造体が用いられている。
【０００３】
このような目的で使用されるフィルタとしては、多孔質の隔壁によってハニカム状に区画されることにより形成された、隔壁によって流体の流路となる複数のセルが区画形成されたハニカム構造体と、複数のセルの一方の開口端部及び他方の開口端部を互い違いに目封止する目封止部とを備えた目封止ハニカム構造体を利用したハニカムフィルタが挙げられる。このようなハニカムフィルタによれば、排ガス流入側端面からセル内に排ガスＧ１を流入させることにより、排ガスＧ１が隔壁を通過する際に排ガス中のパティキュレートが隔壁に捕集されるため、パティキュレートが除去された浄化ガスＧ２を浄化ガス流出側端面から流出させることが可能となる。
【０００４】
そして、上記のような目封止ハニカム構造体の製造方法として、例えば、ハニカム構造体（未焼成のセラミック乾燥体）の一方の端面に、粘着シート等を貼着し、画像処理を利用したレーザ加工等によりその粘着シート等の目封止すべきセル（目封止セル）に対応する部分のみに孔開けをしてマスクとし、そのマスクが貼着されたハニカム構造体の端面をスラリー（セラミックススラリー）中に浸漬し、ハニカム構造体の目封止セルにスラリーを充填して目封止部を形成し、これと同様の工程をハニカム構造体の他方の端面についても行った後、乾燥し、焼成することにより目封止ハニカム構造体を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３００９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のように目封止部を形成する場合に、スラリーが均一にセル内に充填されて目封止部が形成されるために、スラリーが容器内にて均一の厚さとなるように、スラリーの入った容器を回転させて平準化しなければならなかった。平準化後、ハニカム構造体の端面をスラリー中に浸漬してセル内にスラリーを充填し、その後、エアーにてハニカム構造体と容器とを分離する。このような工程を経るため、スラリーの平準化に時間を要し、製造コスト上昇の原因となっていた。
【０００７】
またスラリーの入った容器を連続して使用する場合は、スラリー充填後にも容器内にスラリーが少々残り、そのまま使用すると目封止抜け等の不良を生じさせるため、スポンジ等を用いて容器を洗浄する必要があった。このことも、時間を要し、製造コスト上昇の原因となっていた。
【０００８】
本発明の課題は、製造時間を短縮することにより製造コストを削減して目封止ハニカム構造体を得ることができるハニカム構造体の目封止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、スラリーを貯留する貯留部と、その貯留部の上面側に、貯留部のスラリーが流出するように開口した複数の開口部を有するプレート部と、貯留部内のスラリーを上面側に流動させてプレート部の開口部から流出させるスラリー層形成機構と、を備えるハニカム構造体の目封止装置を利用することにより、上記課題を解決しうることを見いだした。すなわち、本発明により、以下のハニカム構造体の目封止装置が提供される。
【００１０】
［１］  多孔質の隔壁によってハニカム状に区画されることにより形成された、ガスの流路となる複数のセルを備えたハニカム構造体の前記セルの一方の開口端部と他方の開口端部とに互い違いに目封止部を形成するための原料となるスラリーを貯留する貯留部と、その貯留部の上面側に、前記貯留部の前記スラリーが流出するように開口した複数の開口部を有するプレート部と、前記貯留部内の前記スラリーを上面側に流動させて前記プレート部の前記開口部から流出させることにより、一部の前記セルの開口に対応して孔部が形成されたシートが貼付された前記ハニカム構造体を浸漬させて前記ハニカム構造体の一部の前記セルに前記スラリーを流入させるためのスラリー層を、前記プレート部の上面に形成するためのスラリー層形成機構と、を備えるハニカム構造体の目封止装置。
【００１１】
［２］  前記スラリー層形成機構は、前記貯留部の下面側に、前記貯留部の内周面に嵌合して摺動可能に構成されて前記貯留部内の前記スラリーを前記プレート部の前記開口部から流出させるピストン部を備える前記［１］に記載のハニカム構造体の目封止装置。
【００１２】
［３］  前記貯留部は、前記スラリーをその内部に供給するために流入させる流入口を有する前記［１］または［２］に記載のハニカム構造体の目封止装置。
【００１３】
［４］  前記プレート部は、平板状に形成され、その一方の第一面と、反対側の第二面とを貫通する貫通孔として前記開口部が形成されている前記［１］〜［３］のいずれかに記載のハニカム構造体の目封止装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のハニカム構造体の目封止装置は、スラリー層形成機構によって、貯留部内のスラリーを上面側に流動させてプレート部の開口部から流出させ、プレート部の上面側にスラリー層を形成することができる。そして、そのスラリー層に、一部のセルの開口に対応して孔部が形成されたシートが貼付されたハニカム構造体を浸漬させることにより、ハニカム構造体の一部のセルにスラリーを流入させ、セル内に目封止部を形成することができる。スラリー層形成機構によって、スラリー層をプレート部の上面に平準化した状態で形成することができる。このため、装置を回転させたりしてスラリー層を平準化する必要がなく、製造時間を短縮することができる。
【００１５】
一方、特許文献１の場合、１個ずつ桶にスラリーを供給するため（上方から１箇所蛇口で供給）、供給口の直下はスラリー量が多く、供給口から遠い部分はスラリー量が少なくなる。つまりスラリーは粘性が高いため、自然に液面が均一にならず、遠心力を利用して液面を均一にする（平準化）必要がある。しかし、本発明は、開口部が圧入に必要な面積内に多数存在するため、スラリーの粘性が高くてもスラリー層形成機構にてスラリーをプレート部の上面に供給し、均一な厚みのスラリー層が形成できるため、平準化の必要がない。
【００１６】
本発明のハニカム構造体の目封止装置は、ピストン部を有することにより、均一な厚みのスラリー層を連続的に形成することができ、またスラリー層の厚みを細かく制御できる。また、スラリー層の厚みはピストン部の移動量で細かく制御できる。
【００１７】
さらに、流入口を有することにより、貯留部のスラリーが空になる前に、スラリーを貯留部内に供給することができ、連続的に圧入することができる。流入口を持たない構造の場合、貯蔵部のスラリーが空になると、ピストンまたはプレート部等を取り外してスラリーを供給する必要があり、供給時間が長くなることにより、スラリーが乾燥してプレート部が閉塞する可能性が高く、目封止装置の洗浄が必要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。
【００１９】
図１にプレート部１を備えたハニカム構造体３１の目封止装置１０の断面図を示す。目封止装置１０は、ハニカム構造体３１のセル３３の一方の開口端部と他方の開口端部とに互い違いに目封止部３４を形成するための原料となるスラリーを貯留する貯留部１１と、その貯留部１１の上面側に、貯留部１１のスラリーが流出するように開口した複数の開口部３を有するプレート部１と、貯留部１１内のスラリーを上面側に流動させてプレート部１の開口部３から流出させることにより、一部のセル３３の開口に対応して孔部が形成されたシート３５が貼付されたハニカム構造体を浸漬させてハニカム構造体３１の一部のセル３３にスラリーを流入させるためのスラリー層１８を、プレート部１の上面に形成するためのスラリー層形成機構１６と、を備える。
【００２０】
図２に本発明の目封止装置１０のプレート部１の平面図を示す。プレート部１は、平板状に形成されており、貯留部１１のスラリーが流出するように、一方の第一面と、他方の第二面とを貫通する貫通孔として形成された複数の開口部３を有し、後述するように、スラリー層形成機構１６により、貯留部１１に貯留されている目封止部３４を形成するための原料となるスラリーを開口部３から上面側に排出することができる。
【００２１】
プレート部１は、例えば、金属、具体的には、ＳＵＳ等を利用して作製することができるが、これに限定されない。また、プレート部１に形成される孔径は、１〜５ｍｍであることが好ましく、開口率は、１０〜５０％であることが好ましく、より好ましくは、３０％〜５０％である。開口率が低いと、プレート部１の孔（開口部３）への流入抵抗が増大し、また、隣り合う孔の距離が遠いため、均一なスラリー層１８の形成が困難になる。さらに、良好なスラリー層１８を形成するため、ハニカム構造体３１の外径の個体差のために、目封止するハニカム構造体３１の端面の面積より孔の形成された面積が大きくなるように、プレート部１に孔を形成することが望ましく、孔が形成された面積が、ハニカム構造体３１の端面の面積に対して、面積比で１０５〜１３０％程度にするとよい。このように孔を配置することにより、均一なスラリー層１８を形成しやすくなるし、ハニカム構造体３１の外径等に個体差があっても、良好な目封止を行うことができる。
【００２２】
貯留部１１は、例えば、円筒形に形成され、上部にプレート部１、下部にスラリー層形成機構１６を備えて、その内部にスラリーを貯留することができる。また、その壁面には、スラリーをその内部に供給するために流入させる流入口１２が形成されている。流入口１２には、スラリーを流入させる場合に開状態とし、プレート部１からスラリーを流出させる場合に閉状態とする開閉弁１３が設けられている。
【００２３】
スラリー層形成機構１６は、貯留部１１内のスラリーを上面側に流動させてプレート部１の開口部３から流出させ、プレート部１の上面にスラリー層１８を形成し、そのスラリー層１８に、一部のセルの開口に対応して孔部が形成されたシート３５が貼付されたハニカム構造体を浸漬させることにより、孔部に対応するセル３３へスラリーを流入させる機能を有する。具体的には、本実施形態においては、スラリー層形成機構１６は、貯留部１１の下面側に、貯留部１１の内周面に嵌合して摺動可能に構成されて貯留部１１内のスラリーをプレート部１の開口部３から流出させるピストン部を備えるように構成されている。なお、スラリー層形成機構１６は、ピストン部として構成する場合に限られず、例えば、図９に示すように、外部から圧力を印加してスラリーをプレート部１の開口部３から流出させられる構造であってもよい。
【００２４】
図３〜図８を用いて本発明の目封止装置１０を用いた目封止工程について説明する。図３（ａ）に示すように、適当な粘度に調整した坏土を所望のセル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形し、乾燥後、両端面を切断して平滑面とすることにより目封止前のハニカム構造体３１を製造する。ハニカム構造体３１は、多孔質の隔壁３２によってハニカム状に区画されることにより形成された、ガスの流路となる多数のセル３３を有し、例えば、コージェライトにより形成される。
【００２５】
その後、図３（ｂ）に示すように、端面を覆うように、シート３５、例えば、市販の粘着シート（ポリエステル製、厚さ０．０５ｍｍ）を貼着した後、そのハニカム構造体３１の一方の端面をＣＣＤカメラにより撮像し、表面画像のデータを取得する。次いで、その表面画像データを二値化処理することにより、目封止すべきセル（目封止セル）及び目封止する必要がないセル（非目封止セル）の位置を特定する。更に、同じ表面画像データから、ハニカム構造体３１の中心座標を算出し、レーザ加工によりそのシート３５の目封止セルに対応する部分のみに孔開けをして、シート３５を目封止部形成用マスクとする。この状態において、その一方の端面における非目封止セルのみがマスクされる。
【００２６】
一方、目封止部３４を形成するために使用したスラリーは、例えば、セラミック粉末としてコージェライト粉末、結合剤としてメチルセルロース、解膠剤として高分子界面活性剤を用い、これらを混合したものに、分散媒として水を加えて混合し、そのスラリー粘度を１０〜５００Ｐａ・ｓ、好ましくは２００Ｐａ・ｓ程度に調製する。
【００２７】
図４に示すように、目封止装置１０の流入口１２から、開閉弁３１を開の状態として貯留部１１内へスラリーを供給する。次に、開閉弁３１を閉の状態として、スラリー層形成機構１６のピストン部を押し上げることにより、図５（ａ）に示すように、プレート部１の開口部３から貯留部１１内のスラリーをプレート部１の上面側に排出する。そして、スラリーをプレート部１の上面側から排出することにより、図５（ｂ）、さらに図５（ｃ）のように、気泡を含有しない均一な厚みのスラリー層１８をプレート部１に形成する。このようにして、プレート部１の上面を、スラリーによって覆われた状態とする。本発明の目封止装置１０は、スラリー層形成機構１６のピストン部を貯留部１１に対して相対的に移動させることにより、プレート部１の上面にスラリー層１８を形成することができる。このため、従来のように装置を回転させたりしてスラリー層を平準化する必要がなく、製造時間の短縮が可能である。
【００２８】
続いて、図６に示すように、一部のセルの開口に対応して孔部が形成されたシート３５が貼付されたハニカム構造体３１を、作製したシート状セラミックススラリー（スラリー層１８）上に置き、プレート部１の上面に対して押圧することにより、目封止セルのみに上記スラリーを圧入させて目封止部３４を形成する。プレート部１の表面には、突起が形成されておらず、その表面が平坦であるため、連続的に圧入する際、押圧方向に対して垂直な方向にハニカム構造体３１を移動させて、容易にハニカム構造体３１を外す事ができる。また、プレート部１の表面は、図７に示すように、スキージ４５により容易に洗浄が可能である。このため、洗浄に要する時間も、従来に比較して短縮することができる。また、スキージ４５は、例えば、金属製のものを用いることができる。金属製のスキージ４５は、作製が容易である。
【００２９】
ピストン部の変位をサーボモーター等で制御すれば、貯留部１１内のスラリーをプレート部１上に排出し、スラリー層１８を連続的に形成し、目封止を連続的に行うことが可能である。そして、数１０個から数１００個目封止した後、バルブ１２を開け、貯留部１１に目封止材（スラリー）を補充すれば、再度、連続的に目封止が可能である。
【００３０】
前述の目封止の工程と同様の工程をハニカム構造体３１の他方の端面についても行う。その後、ハニカム構造体３１を乾燥し、焼成することにより、図８に示すように、多数のセル３３の一方の開口端部と他方の開口端部とを互い違いに目封止する目封止部３４を備えた目封止ハニカム構造体３１を製造することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
実施例、比較例において使用するハニカム構造体３１として、多孔質の隔壁３２によってハニカム状に区画されることにより形成された、ガスの流路となる多数のセル３３を有するハニカム構造体３１を用意した。このハニカム構造体３１は、コージェライトからなり、底面形状が１４０ｍｍφの円形、長さが１５２ｍｍの円筒状であり、セル形状は四角形、隔壁厚さは０．４ｍｍ、セル密度は３００個／平方インチのものであった。
【００３３】
上記のハニカム構造体３１は、適当な粘度に調整した坏土を上記セル形状、隔壁厚さ、セル密度を有する口金を用いて押出成形し、乾燥後、両端面を切断して平滑面とすることにより製造した。その後、端面に、市販の粘着シート（ポリエステル製、厚さ０．０５ｍｍ）を貼着して、そのハニカム構造体３１の一方の端面をＣＣＤカメラにより撮像し、表面画像のデータを取得した。次いで、その表面画像データを二値化処理することにより、目封止すべきセル（目封止セル）及び目封止する必要がないセル（非目封止セル）の位置を特定した。更に、同じ表面画像データから、ハニカム構造体３１の中心座標を算出した。そして、レーザ加工によりその粘着シートの目封止セルに対応する部分のみに孔開けをして目封止部形成用マスクを作製した。この状態において、その一方の端面における非目封止セルのみがマスクされた。
【００３４】
なお、以下の実施例、比較例において、目封止部３４を形成するために使用したスラリー（セラミックススラリー）は全て、セラミック粉末としてコージェライト粉末、結合剤としてメチルセルロース、解膠剤として高分子界面活性剤を用い、これらを混合したものに、分散媒として水を加えて５０分間混合し、そのスラリー粘度を２００Ｐａ・ｓに調製したものとした。
【００３５】
（実施例）
マシニングセンタを用い、ＳＵＳ板（厚み５ｍｍ）に、孔径φ１．４５、１．３７ｍｍピッチでφ１５４ｍｍの範囲について、総孔数４，５６９個の貫通孔を開けた目封止シート作製用金型を作製した。目封止するハニカム構造体は、外径がφ１４４ｍｍであったため、孔が形成された面積が、ハニカム構造体の端面の面積に対して、面積比で１１４％であった。この金型をシリンダ（貯留部１１）上部に設置してプレート部１として、図１の目封止装置１０を作製した。シリンダ内部には上記スラリーを充填した。ピストン部を所望の目封止深さが得られる位置（１〜５ｍｍ）まで押圧することにより、シリンダ内部のスラリーが金型の孔（プレート部１の開口部３）を通り、隣接する孔を通ったスラリーと一体化して、金型上に気泡を含有しない均一な厚みのシート状セラミックススラリー（スラリー層１８）を形成することができた。
【００３６】
粘着シートにてマスク済みの上記ハニカム構造体を、シート状セラミックススラリー上に置き、金型上面に対して押圧することにより、目封止セルのみに上記スラリーを圧入させて目封止部を形成した。連続的に圧入する際、作製した金型表面に突起が無いため、押圧方向に対して垂直な方向（せん断方向）にハニカム構造体を動かす事ができるため、容易にハニカム構造体を外す事ができた。また、金型表面の洗浄もスキージにより容易に洗浄が可能であった。これと同様の工程をハニカム構造体の他方の端面についても行った。その後、ハニカム構造体を乾燥し、焼成することにより、多数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とを互い違いに目封止する目封止部を備えた目封止ハニカム構造体を製造した。
【００３７】
（比較例（従来例））
円盤オケ状の貯留容器の中心付近に、上記スラリーを、所望の目封止深さが得られる適量（３０ｇ〜１２０ｇ）供給した。円盤オケ状の貯留容器をスピナーにセットして、遠心力を利用し、スラリーが円盤オケ状の貯留容器の内底面に、均一の厚さになるように回転（１０〜１００ｒｐｍ）させた（目封止材平準化）。次に圧入装置にマスク済みの上記ハニカム構造体と、円盤オケ状の貯留容器をセットし、貯留容器の内底面に対して押圧することにより、目封止セルのみに上記スラリーを圧入させて目封止部を形成した。その後オケ底部にエアーを導入してハニカム構造体とオケを離型した。
【００３８】
これと同様の工程をハニカム構造体の他方の端面についても行った。貯留容器を連続して使用する時は、上記スラリーが少量残り、そのまま使用すると、目封止抜け等の不良を生じさせるため、スポンジ等を用いて貯留容器を洗浄した。その後、ハニカム構造体を乾燥し、焼成することにより、多数のセルの一方の開口端部と他方の開口端部とを互い違いに目封止する目封止部を備えた目封止ハニカム構造体を製造した。
【００３９】
上記の比較例、及び実施例について、目封止材平準化時間、洗浄時間、離型方法、目封止部形成具合を評価した。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
（評価）
比較例の製造方法では、目封止材平準化に１基片面１５秒を要し、１０基両面当りの作業時間は３００秒であった。これに対し、実施例では１基片面５秒という短時間で平準化でき、１０基両面当りの作業時間は１００秒であり、比較例の製造方法と比較して、作業時間が短縮された。また比較例では、洗浄時間が１基片面１０秒要し、１０基両面当りの作業時間は２００秒であった。これに対し、実施例では、洗浄時間が１基片面５秒であった。１０基両面当りの作業時間は１００秒であり、比較例に対し作業時間が短縮された。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るハニカム構造体の目封止装置及び目封止方法は、触媒装置用の担体又はＤＰＦ等のフィルタとして用いられる目封止ハニカム構造体を作製する手段として好適に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のハニカム構造体の目封止装置を示す断面図である。
【図２】本発明のハニカム構造体の目封止装置のプレート部を示す平面図である。
【図３】（ａ）は、ハニカム構造体の斜視図、（ｂ）は、シートで端面を覆ったハニカム構造体の斜視図である。
【図４】目封止工程を説明する説明図である。
【図５】図４に続く目封止工程を説明する説明図である。
【図６】図５に続く目封止工程を説明する説明図である。
【図７】図６に続く目封止工程を説明する説明図である。
【図８】目封止部が形成されたハニカム構造体を示す断面図である。
【図９】本発明のハニカム構造体の目封止装置の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：プレート部、３：開口部、１０：目封止装置、１１：貯留部、１２：流入口、１３：開閉弁、１６：スラリー層形成機構、１８：スラリー層、３１：ハニカム構造体、３２：隔壁、３３：セル、３４：目封止部、３５：シート、４５：スキージ。
【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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