(57)【要約】【課題】防錆のための再塗装や、設備の定期的な交換を行うことなく、防錆効果を維持する。【解決手段】  海水を取り扱う施設Ｆで用いられ海水ｗに触れる金属部材の表面に、オゾンを含有する海水ｗ’を当てることによって、その金属部材の表面に酸化被膜を形成する金属部材の防錆方法を採用した。海水を取り扱う施設Ｆの送水管２３の途中にオゾン発生装置２５を設け、そのオゾン発生装置２５により前記送水管２３の中の海水ｗにオゾンを含有させるようにする。このオゾンを含有する海水ｗ’が、金属製の送水管２３や冷却水タンク２６等に当たることによりその表面に酸化被膜が形成され、防錆効果を発揮する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）で用いられ、その海水（ｗ）に触れる金属部材の表面に、オゾンを含有する海水（ｗ’）を当てることによって、その金属部材の表面に酸化被膜を形成することを特徴とする金属部材の防錆方法。
【請求項２】
前記海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）は、海水（ｗ）を移送するための配管（１２）を備えており、その配管（１２）の途中にオゾン発生装置（２５）を設け、そのオゾン発生装置（２５）により前記配管（１２）中の海水（ｗ）にオゾンを含有させることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の防錆方法。
【請求項３】
前記オゾン発生装置（２５）は、前記配管（１２）に沿って複数箇所に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材の防錆方法。
【請求項４】
前記酸化被膜の形成は、前記海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）を構築する前に、その海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）で用いられる各金属部材の表面に対して行い、その酸化被膜の形成後、前記海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）を構築することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金属部材の防錆方法。
【請求項５】
前記金属部材は、前記海水を取り扱う施設（Ｂ，Ｆ）で用いられるタンク装置（１；２６）、配管（１２；２３，２７，２８）、ボルト（１３）及びナット（１４）から選択される単一種類の又は複数種類の部材を含むことを特徴とする請求項４に記載の金属部材の防錆方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海水を移送するための配管や、貯留用のタンクなど、各種海水を取り扱う施設に用いられる金属部材の防錆方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海岸沿いの工場や、各種船舶などには、各種、海水を取り扱う施設が設けられている。
例えば、工場では、機器類の冷却水として海水を汲み上げて利用する場合がある。また、船舶では、海水を冷却水としての利用する場合の他、その船舶に積荷等が積載されていないときに船体の重心を下げるためのバラスト水として利用する場合もある。
【０００３】
この種の海水を取り扱う施設において、その海水に触れるタンク内面や配管内面、ボルト等の金属部材には、海水に対して防錆機能を発揮し得る各種塗装処理が施される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０５３０３号公報
【特許文献２】特開平９−２０６６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この塗装は、海水の給水や排水を繰り返していると、経年で劣化する傾向がある。特に、塩分を含む海水を用いていることから、真水を対象とした一般的な貯水タンクや送水管等よりも、腐食の進行は早いと考えられる。
【０００６】
また、その海水の給排水の繰り返しによって、その海水に含まれる夾雑物が前記タンク内面や配管内面、ボルト等に衝突することによって、塗装が削られているとも考えられる。
【０００７】
塗装が剥がれたり削られたりすると、防錆効果は得られなくなり、そのままでは腐食が進行してしまう。このため、そのタンクや配管類等は、定期的に交換、又は、前記内面等の再塗装を行うことが望ましい。
【０００８】
このような設備の定期的な交換や再塗装は、工場の稼働休止や船舶の運航休止等を伴い、また、それらの作業は大規模なものとなるのでコストアップの要因となっている。
【０００９】
そこで、この発明は、防錆のための再塗装や、設備の定期的な交換を行うことなく、防錆効果を維持することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明は、海水を取り扱う施設に用いられる部材のうち、タンク内面や配管内面、ボルト等、海水に触れる金属部材に、オゾンを混入させた海水を当てて酸化被膜を形成するようにしたものである。
【００１１】
海水とオゾンとによる酸化被膜の形成によって防錆機能が発揮されるので、海水に触れる部分への塗装処理が不要となる。すなわち、オゾンが海水中に含まれることによって、その海水とオゾンとの相互作用によって、酸化被膜の形成が促進される効果が期待できる。
【００１２】
また、このオゾンによる酸化被膜の形成は、海水を用いて行うことから、工場の稼働中や船舶の運航中等にも継続して行うことができる。このため、防錆のための再塗装や、設備の定期的な交換を行うことなく、防錆効果を維持することができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、海水に触れる金属部材に、海水とオゾンとによる相互作用によって酸化被膜を形成するようにしたので、塗装処理が不要となる。
また、その酸化被膜の形成は海水を用いて行うことから、防錆のための再塗装や、設備の定期的な交換を行うことなく、防錆効果を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
具体的な実施形態は、海水を取り扱う施設で用いられ、その海水に触れる金属部材の表面に、オゾンを含有する海水を当てることによって、その金属部材の表面に酸化被膜を形成することを特徴とする金属部材の防錆方法である。
【００１５】
前記海水を取り扱う施設は、海水を移送するための配管を備えており、その配管の途中にオゾン発生装置を設け、そのオゾン発生装置により前記配管中の海水にオゾンを含有させる構成とすることができる。
【００１６】
また、前記オゾン発生装置は、前記配管に沿って複数箇所に設けられる構成を採用することができる。海水中に含まれるオゾンの濃度は、海水が配管内を流れるに従って徐々に減少する傾向があるので、特に、配管が長い場合には有効である。
【００１７】
前記オゾン発生装置の下流側に、オゾンを含有する前記海水を撹拌することによりオゾン濃度を調整する撹拌装置を備えた構成を採用することができる。海水を撹拌すれば、その海水中に含まれるオゾンの濃度が減少する傾向があるので、この撹拌装置によって、海水を、酸化被膜の形成に適切なオゾン濃度に調整することができる。
【００１８】
前記海水を取り扱う施設としては、例えば、工場や船舶等において用いられる冷却水供給設備が挙げられる。
また、船舶にバラスト水としての海水を収容するためのバラスト水関連設備も挙げられる。
【００１９】
バラスト水関連設備の場合、そのバラスト水関連設備が、前記海水を給水する際等にその海水に含まれる生物の死滅処理を行う機能を有するバラスト水処理装置を備えている場合においては、前記オゾン発生装置は、そのバラスト水処理装置とすることができる。
この構成によれば、海水に含まれる生物を死滅させるためのバラスト水処理装置を、そのまま、酸化被膜形成用のオゾン発生装置として利用することができ、装置の簡素化を図ることができる。
【００２０】
なお、前記酸化被膜の形成は、前記海水を取り扱う施設を構築する前に、その海水を取り扱う施設で用いられる各金属部材の表面に対して行い、その酸化被膜の形成後、前記海水を取り扱う施設を構築する手法を採用することができる。施設を構築する前の部品の状態において、既に酸化被膜が形成されていれば、施設を構築して稼働後、すぐに防錆機能が発揮される。
【００２１】
このように施設の構築前に酸化被膜を形成する金属部材としては、前記海水を取り扱う施設で用いられるタンク装置、配管、ボルト及びナットから選択される単一種類の又は複数種類の部材を含む構成とすることができる。
【実施例】
【００２２】
第一の実施例を図１に示す。この実施例は、海岸沿いの工場において、海水ｗを機器類の冷却水として取り扱う施設（冷却水供給設備）Ｆである。
図１に示すように、海Ｓから汲み上げられた海水ｗが、送水管２３を通じて冷却水タンク装置２６に移送されている。
【００２３】
海水ｗを移送するための送水管２３の途中には、オゾン発生装置２５が複数設けられている。そのオゾン発生装置２５により、送水管２３内の海水ｗに、オゾンを含有させることができる構成となっている。
【００２４】
オゾンを含有した海水ｗ’は、その送水管２３の内面や、前記冷却水タンク装置２６の内面、その他海水ｗが触れる金属部材に酸化被膜を形成する。この酸化被膜の形成メカニズムは、オゾンに海水が作用することにより遊離酸素が発生し、金属部材の表面が、オキシ水酸化鉄などの金属酸化物により均一に覆われることや、鋼材等に微量に含まれるＣｒ等の元素の不動態被膜化が均一にできる結果と推定される。この酸化被膜により、冷却水供給設備Ｆの金属部材の錆の発生、腐食が抑制される。
【００２５】
この酸化被膜の形成は、オゾン発生装置２５がオゾンの発生を継続している限り、前記冷却水供給設備Ｆが海水ｗを用いて稼働している間、継続して行われる。このため、錆や腐食の抑制効果は持続される。
【００２６】
なお、オゾンによる酸化被膜の形成は、金属部材の表面に、防錆のための各種塗装を施していても、ピンホール部や塗り残し部等に対してある程度期待できる。
【００２７】
また、その海水ｗ’中に含まれるオゾンの濃度は、海水ｗ’が送水管２３内を流れるに従って徐々に減少する傾向があるので、オゾン発生装置２５が、送水管２３の配管１２が伸びる方向に沿って複数箇所に設けられている。このため、オゾン濃度が送水管２３の全長を通じて一定以上に保たれる。
【００２８】
また、上記の構成は、各種船舶に搭載される冷却水供給設備Ｆとしても採用することができる。
【００２９】
以下に、第二の実施例を示す。この実施例は、図２に示す被膜形成装置を用いて、前記冷却水供給設備（海水を取り扱う施設）Ｆや、船舶用のバラスト水関連設備（海水を取り扱う施設）Ｂ等を構築する前に、その各設備Ｂ，Ｆに用いられる金属部材に酸化被膜を形成するものである。
【００３０】
被膜形成装置は、図２に示すように、貯水タンク２から引き出された送水管３にポンプ４が設けられている。ポンプ４によって前記貯水タンク２から矢印ａの方向へ海水ｗが導かれる。
【００３１】
その送水管３は、オゾン発生装置５に接続されている。オゾン発生装置５では、前記貯水タンク２から供給された海水ｗにオゾンを混入させる処理を行う。オゾンの濃度は、適宜設定できるようになっている。
【００３２】
送水管３はさらに伸びて、フィルタ６を通過した後、撹拌タンク１に通じている。オゾンを含有する海水ｗ’は、この撹拌タンク１内に流入する。
【００３３】
撹拌タンク１内には、撹拌装置２０が設けられている。撹拌装置２０は、水平方向の回転軸２０ａの周りに、複数の撹拌翼２０ｂが設けられている。駆動力によって、回転軸２０ａが軸周りに回転すれば、撹拌翼２０ｂは、図中矢印ｂの方向へ回転する。
【００３４】
撹拌翼２０ｂが回転することにより、オゾンを含有する海水ｗ’が撹拌され、その海水ｗ’のオゾン濃度を調整することができる。すなわち、回転速度を上げれば、撹拌度合いが増してオゾン濃度が低減され、回転速度を下げれば、あるいは回転を停止すれば、オゾン濃度が低減せずに維持される。
【００３５】
撹拌タンク１には、吐出部１０が設けられている。オゾンを含有する海水ｗ’は、この吐出部１０から排水されて、貯水タンク２に戻るようになっている。
【００３６】
酸化被膜の形成は、前記海水を取り扱う施設Ｂ，Ｆを構成する各部部品、すなわち、被膜形成対象物となる金属部材を撹拌タンク１内や前記吐出部１０内に配置して、あるいは、その吐出部１０に接続して行う。
【００３７】
被膜形成対象物を前記撹拌タンク１内や前記吐出部１０内に配置すれば、その被膜形成対象物にオゾンを含有する海水ｗ’が当たるので、一定時間を経過すれば、その表面に酸化被膜が形成される。
また、被膜形成対象物が配管等の管状部材であれば、その管状部材を前記吐出部１０に接続することにより、一定時間を経過すれば、その管状部材の内面に酸化被膜を形成することができる。
【００３８】
図２は、吐出部１０内に被膜形成対象物として試験片１１が配置された状態を示している。吐出部１０は、撹拌タンク１に一体の根元部１０ａと、その根元部１０ａに着脱自在の着脱部１０ｂとからなり、前記試験片１１は、着脱部１０ｂ内に配置されて周知の手法で固定される。
また、図２では、前記着脱部１０ｂに被膜形成対象物として配管１２が接続されている。
【００３９】
吐出部１０からオゾンを含有する海水ｗ’が排水され、一定時間が経過すれば、前記試験片１１の表面や、前記配管１２の内面に酸化被膜を形成することができる。
【００４０】
なお、撹拌タンク１内に設けられている撹拌装置２０の回転軸２０ａ及び撹拌翼２０ｂを被膜形成対象物として、撹拌タンク１内のオゾンを含有する海水ｗ’の水位を調節して被膜形成し、その被膜形成された回転軸２０ａや撹拌翼２０ｂを、前記海水を取り扱う施設Ｂ，Ｆの一部とすることもできる。
また、その撹拌タンク１自体を被膜形成対象物として、その撹拌タンク１を前記海水を取り扱う施設Ｂ，Ｆの一部としてもよい。
【００４１】
図３は、前記バラスト水関連設備Ｂに用いられるボルト１３、ナット１４、その他部材１５を、テンショナ２１を介して前記吐出部１０内に配置する際の態様を示している。
【００４２】
図３（ａ）は、Ｃ字型のテンショナ２１ａに固定されたナット２１ｂに、被膜形成対象物としてのボルト１３がねじ込まれて固定されている。テンショナ２１ａは、吐出部１０の前記着脱部１０ｂ内面に一体に固定されている。
【００４３】
図３（ｂ）は、同じくテンショナ２１ａに固定されたボルト２１ｃに、被膜形成対象物としてのナット１４がねじ込まれて固定されている。
【００４４】
図３（ｃ）は、吐出部１０内に固定されたＣ字型のテンショナ２１ａに、被膜形成対象物としてのその他部材１５が、前記テンショナ２１ａの開口部２１ｄに挟まれて固定されている。この実施形態では、その他部材１５として板状部材を採用している。テンショナ２１の弾性力によって、前記その他部材１５が板厚方向に挟まれて固定されている。
【００４５】
図４は、被膜形成対象物としての配管（管状部材）１２を、前記吐出部１０に複数本接続したものである。
【００４６】
図５に第三の実施例を示す。この実施例は、前記海水を取り扱う施設Ｂとして、バラスト水関連設備Ｂを船舶に搭載したものである。このバラスト水関連設備Ｂは、上記第二の実施例の方法により酸化被膜が形成された部品を用いて構築されている。
【００４７】
また、このバラスト水関連設備Ｂには、バラスト水としての海水ｗに含まれる生物を死滅させるためのオゾン処理を行うバラスト水処理装置（オゾン発生装置）２５が搭載されている。
【００４８】
バラスト水関連設備Ｂの構成は、バラスト水としての海水ｗが貯留されるバラストタンク装置２６、そのバラストタンク装置２６への海水ｗの給水装置である送水管２３、ポンプ２４、給水管２７、前記海水ｗにオゾン処理を施すバラスト水処理装置２５、及び前記バラストタンク装置２６内の海水ｗの排水装置である排水管２８を備えている。図中の符号２９，３０は、開閉弁である。
【００４９】
上記の方法により、酸化被膜が形成されているのは、前記バラストタンク装置２６の内面における前記海水ｗに触れる部分、前記給水装置としての送水管２３、ポンプ２４、給水管２７の内面における前記海水ｗに触れる部分、前記排水装置としての排水管２８の内面における前記海水ｗに触れる部分、及び前記バラスト水処理装置２５の前記海水ｗに触れる部分である。
【００５０】
送水管２３や給水管２７、排水管２８等の各種管状部材には、前述の方法により酸化被膜が形成された前記配管１２が用いられている。
また、酸化被膜が形成されているのは、前記海水ｗに触れる部分であり、配管１２や撹拌タンク１等に使用されるボルトやナット、その他部材（例えば、スペーサ等の板状部品）も、前述の方法により酸化被膜が形成されたボルト１３，ナット１４、その他部材１５等が用いられている。また、送水管２３等の途中に適宜設けられるストレーナに用いられるフィルタにも酸化被膜が形成されている。
【００５１】
このように、前記バラスト水関連設備Ｂを船舶へ搭載する前に、装置の各部に酸化被膜を形成されているので、バラスト水関連設備Ｂの稼働初期から大きな防錆効果が期待できる。また、酸化被膜の形成は、バラスト水処理装置２５による生物の死滅処理とは別に行われるため、酸化被膜の形成に最適なオゾン濃度を採用することにより、より高い防錆効果を発揮し得る酸化被膜を形成することができる。
【００５２】
また、その酸化被膜は、実際にバラスト水処理装置２５の稼働を開始した後、その稼働によって断続的にオゾンを含有する海水ｗ’に触れるので、膜厚の劣化が少なく防錆効果を安定して持続させることができる。
【００５３】
例えば、バラストタンク装置２６へ海水ｗを供給する場合、図５（ａ）に示す開閉弁３０を開放し、開閉弁２９を閉じる。ポンプ２４を稼働させて、海水ｗを図中矢印で示すように海からポンプアップするとともに、バラスト水処理装置２５を稼働させて、そのポンプアップした海水ｗにオゾンを含有させる。そのオゾンを含有する海水ｗ’は、図５（ａ）中に矢印で示すように、各バラストタンク装置２６に流入し貯留される。
【００５４】
各バラストタンク装置２６に貯留されたオゾンを含有する海水ｗ’は、図５（ｂ）に示すように、各バラストタンク装置２６、給水管２７、及び排水管２８内を循環させることもできる。
この循環の際は、開閉弁３０を閉じ、開閉弁２９を開放する。ポンプ２４を稼働させれば、図５（ｂ）に矢印で示すようにオゾンを含有する海水ｗ’が循環する。この循環は、酸化被膜の形成に効果的である。また、このとき、同時にバラスト水処理装置２５を稼働させて、その循環中のオゾンを含有する海水ｗ’に、さらにオゾンを付加することもできる。
【００５５】
バラストタンク装置２６内のオゾンを含有する海水ｗ’を排水する際には、開閉弁２９
と開閉弁３０を閉じ、排水管２８の先に設けた排水ポンプ（図示せず）を稼働させることにより、オゾンを含有する海水ｗ’は、排水管２８を経由して船外に排水される。この排水の際にも、排水管２８をはじめ、排水される海水ｗ’に触れる部品等に酸化被膜を形成し得る。
なお、開閉弁２９を閉じるとともに開閉弁３０を解放し、ポンプ２４を稼働させることにより、オゾンを含有する海水ｗ’を、図５（ｃ）に矢印で示すように送水管２３を介して船外に排水してもよい。この排水の際にも、送水管２３をはじめ、開閉弁３０や、排水される海水ｗ’に触れる部品等に酸化被膜を形成し得る。
【００５６】
前記酸化被膜を形成する際のオゾン濃度は、海水ｗを用いる場合、図２の装置において、前記吐出部１０付近で０．５ｐｐｍ程度となるようにすれば、酸化被膜が形成されやすい。また、水の種類や金属の素材等に応じて、０．１ｐｐｍ〜１０ｐｐｍの間で、酸化被膜の形成に最適な数値を選択することが望ましい。なお、金属材料としては、鉄を主成分とした一般鋼材、ステンレス鋼、クロム合金、青銅などの銅合金など、海水中で使用される材料一般に適用できる。また、特に、鋳鉄に適用することもできる。
【００５７】
なお、前記バラスト水処理装置２５による海水ｗ内の生物の死滅処理の際には、オゾン濃度は、０．５ｐｐｍ〜５ｐｐｍの間で、水の取水地域の違いや生物の種別等に応じて、死滅処理に最適な数値を選択することが望ましい。
【００５８】
また、他の実施例として、前記バラスト水関連設備Ｂが船舶に搭載された後、実際に船舶が運航を開始して生物の死滅処理が稼働する前に、そのバラスト水関連設備Ｂが備える前記バラスト水処理装置２５によって、オゾンを含有する海水ｗ’を装置各部に供給し、その海水ｗ’が触れる部分に酸化被膜を形成する手法を採用することもできる。
【００５９】
この構成においても、酸化被膜の形成は、バラスト水処理装置２５による生物の死滅処理とは別に行われるため、酸化被膜の形成に最適なオゾン濃度を採用することにより、より高い防錆効果を発揮し得る酸化被膜を形成することができる。
【実験例】
【００６０】
図６及び図７に、金属部材にオゾンを含有する海水ｗ’を当てることによる防錆効果の確認の実験例を示す。
【００６１】
図６は、「オゾンを含有しない海水ｗ」と「オゾンを含有する海水ｗ’」のそれぞれに、試験片としての鋼管（前記配管１２）を、図２に示す装置の前記吐出部１０に設置して、その鋼管の腐食の進行度合いを比較したものである。なお、「オゾンを含有する海水ｗ’」のオゾン濃度は、０．５ｐｐｍとした。
【００６２】
グラフ中で「海水のみ」と示される「オゾンを含有しない海水ｗ」に触れる鋼管は、時間の経過とともに腐食が進行してその重量が減少している。
同じくグラフ中で「プラスオゾン水」と示される「オゾンを含有する海水ｗ’」に触れる鋼管は、酸化被膜の効果により、重量の減少がほとんど見られない。
【００６３】
図７は、試験片として鋼板を用い、オゾンの濃度の差異により、その鋼板の重量の減少にどの程度の差異が現れるかを検証した。
【００６４】
グラフ中で「海水」と示される鋼板は、「オゾンを含有しない海水ｗ」に触れる試験片であり、時間の経過とともに徐々にその重量が減少している。
「海水＋オゾン０．５ｐｐｍ」と表示される鋼板、及び「海水＋オゾン３ｐｐｍ」と表示される鋼板は、いずれも、「海水」と示される鋼板と比較して、重量の減少が非常に少ない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第一の実施例を示す全体正面図
【図２】第二の実施例の酸化被膜形成装置の全体正面図
【図３】図１の要部拡大図で、（ａ）は供給配管内にナット付テンショナを配置した場合の正面図、（ｂ）はボルト付テンショナを配置した場合の正面図、（ｃ）は板状部材を保持できるテンショナを配置した場合の正面図
【図４】供給配管に複数の管体を連結した状態を示す要部拡大図
【図５（ａ）】第三の実施例の船舶に搭載されるバラスト水関連設備を示し、海水の供給時の流れを示す模式図
【図５（ｂ）】第三の実施例の船舶に搭載されるバラスト水関連設備を示し、海水の循環時の流れを示す模式図
【図５（ｃ）】第三の実施例の船舶に搭載されるバラスト水関連設備を示し、海水の排水時の流れを示す模式図
【図６】本発明を適用した鋼管の防錆効果確認実験例
【図７】本発明を適用した鋼板の防錆効果確認実験例
【符号の説明】
【００６６】
１  撹拌タンク
２  貯水タンク
３，２３  送水管
４，２４  ポンプ
５  オゾン発生装置
１０  吐出部
１０ａ  根元部
１０ｂ  着脱部
１１  試験片（被膜形成対象物）
１２  配管（管状部材）（被膜形成対象物）
１３  ボルト（被膜形成対象物）
１４  ナット（被膜形成対象物）
１５  板状部材（被膜形成対象物）
２０  撹拌装置
２０ａ  回転軸
２０ｂ  撹拌翼（被膜形成対象物）
２１  テンショナ
２１ａ  テンショナ
２１ｂ  ナット
２１ｃ  ボルト
２１ｄ  開口部
２５  バラスト水処理装置（オゾン発生装置）
２６  冷却水タンク装置、バラストタンク装置
２７  給水管
２８  排水管
【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（ａ）】
2009270175.tif 000007
【図５（ｂ）】
2009270175.tif 000008
【図５（ｃ）】
2009270175.tif 000009
【図６】
2009270175.tif 000010
【図７】
2009270175.tif 000011