(57)【要約】      （修正有） 【課題】濾過性能を低下させることなく原液槽内を十分に撹拌することにより、装置の連続稼働性を向上させ、装置を長寿命化させて、ランニングコストを低減させることが可能な円筒型真空濾過機を提供する。【解決手段】円筒型真空濾過機１は、円筒本体２２の外周面に濾過材２３が配設され、円筒本体２２の内側に負圧作用させる圧力制御手段を備えてなる濾過胴２０と、濾過胴２０の一部が浸漬される原液Ｍを内部に収容した原液槽１０とを備える。円筒型真空濾過機１は、原液Ｍの液分を濾過胴２０内方に吸引するとともに、濾過材２３に原液Ｍの固形分を吸着させる。原液槽１０は、その底部に濾過胴２０に略平行に延びた羽根型撹拌機１１を２つ以上備える。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円筒本体の外周面に濾過材が配設され、前記円筒本体の内側に負圧を作用させる圧力制御手段を備えてなる濾過胴と、
該濾過胴の一部が浸漬される原液を内部に収容した原液槽とを備え、
前記原液の液分を前記濾過胴内方に吸引するとともに、前記濾過材に前記原液の固形分を吸着させる円筒型真空濾過機において、
前記原液槽の底部に前記濾過胴に略平行に延びた羽根型撹拌機を２つ以上備えたことを特徴とする円筒型真空濾過機。
【請求項２】
前記羽根型撹拌機が、軸体と、
該軸体の軸に沿って間隔を置いて配設された２つ以上の支持板と、
該２つ以上の支持板の間に支持された、前記軸体から半径方向に間隔を置いて設けられた複数の羽根板とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項３】
前記２つ以上の羽根型撹拌機が、前記濾過胴の中心軸から下方へ延びる面に対して対称の位置に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項４】
前記原液槽の底面が前記濾過胴の表面と平行に延びており、前記羽根型撹拌機が該底面の近傍に配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項５】
前記２つ以上の羽根型撹拌機の回転方向が同方向であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項６】
前記２つ以上の羽根型撹拌機の回転速度が５〜６０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項７】
前記２つ以上の羽根型撹拌機の回転速度が２０〜３０ｒｐｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項８】
前記原液槽の底面が、前記２つ以上の羽根型撹拌機に対してそれぞれ該羽根型撹拌機の直径よりも大きな直径を有する半円状に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項９】
前記原液槽の底面が、前記半円から前記原液槽上方に向かって前記濾過胴を挟んで所定角度で延びる平坦な傾斜面を有していることを特徴する請求項８に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項１０】
前記所定角度が、６０〜８０度であることを特徴とする請求項９に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項１１】
前記所定角度が、略７０度であることを特徴とする請求項９に記載の円筒型真空濾過機。
【請求項１２】
前記羽根型撹拌機の直径が、前記濾過胴の直径の１／５〜１／１５倍であることを特徴とする請求項１〜１１に記載の円筒型真空濾過機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は円筒型真空濾過機、特にそのスラリーが収容される原液槽内の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばスラリーと称される、液体分と固形分との混合物からなる原液を、固体（以下ケーキという）と、液体（以下、濾液という）とに分離する濾過機が知られている。濾過機としては、図７に示す如く、外周面に濾過材として濾布１２３が張設された円筒状の濾過胴１２０の一部を原液槽１１０内のスラリーＭに浸漬させて、吸引かつ回転させることによりスラリーＭを吸引濾過し、濾布１２３を透過した濾液を軸側から取り出して濾布１２３の表面にケーキ層を生成させ、濾過胴１２０から離脱した濾布１２３上のケーキをスクレパー等からなる剥離機構によって削り取る回転式の真空濾過機１００が公知である。
【０００３】
このような真空濾過機１００では、原液槽１１０内のスラリーＭ中の固形分が沈降するのを防止して、スラリーＭ中の液体分と固形分とを均一に混合するために、原液槽１１０内に１つの羽型撹拌機１１１が配設されたものが開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特許３７７３１３０号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら特許文献１に開示された円筒型真空濾過機は、軸体１１１ａの軸芯に沿って外周面の四方に羽根板１１１ｃが固設された羽根型撹拌機１１１が一つ設けられているだけであるので、例えば石膏等のように比較的比重の大きな固形分を含むスラリーＭを処理する場合に、撹拌が不十分になってしまう虞がある。撹拌が十分でない場合には、スラリーＭ中の固形分の沈降防止効果が低減し、スラリーＭの濾過効率が低下することにより、原液槽１１０内に固形分が徐々に堆積して、濾過機の作動を停止してメンテナンスする必要が生じる虞があり、また原液槽１１０内に固形分が堆積すると上記のように軸体１１１ａの四方に固設された羽根板１１１ｃは破損してしまう虞がある。
【０００５】
一方、本考案者らは、撹拌が不十分となり易いのは、図７に点線で示す如く、撹拌機１１１から離れた原液槽１１０の底面に沿った領域Ａであることを実験により確認した。撹拌が不十分となり易い領域を減じるためには、例えば撹拌機１１１の撹拌速度すなわち軸体１１１ａの回転速度を増加させること、羽根板１１１ｃの幅すなわち撹拌機１１１の直径を大きくすること等が容易に考えられる。
【０００６】
しかしながら本考案者らは、軸体１１１ｃの回転速度を増加させた場合には、前記撹拌が不十分となる領域Ａは削減されるものの、回転速度を上げ過ぎると濾布１２３に形成されたケーキ層自体にも撹拌の影響が及んでケーキ層が脱落してしまう場合があること、撹拌機１１１の直径を大きくした場合には、羽根板１１１ｃ外周面と濾布１２３に形成されたケーキ層との距離が近くなることにより、上記と同様にケーキ層が脱落してしまう場合があることを実験により確認した。このようにケーキ層が脱落してしまうと、装置の濾過性能が低下してしまう。
【０００７】
本考案はかかる事情に鑑みてなされたものであり、濾過性能を低下させることなく原液槽内を十分に撹拌することにより、装置の連続稼働性を向上させ、装置を長寿命化させて、ランニングコストを低減させることが可能な円筒型真空濾過機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本考案の円筒型真空濾過機は、円筒本体の外周面に濾過材が配設され、前記円筒本体の内側に負圧を作用させる圧力制御手段を備えてなる濾過胴と、
該濾過胴の一部が浸漬される原液を内部に収容した原液槽とを備え、
前記原液の液分を前記濾過胴内方に吸引するとともに、前記濾過材に前記原液の固形分を吸着させる円筒型真空濾過機において、
前記原液槽の底部に前記濾過胴に略平行に延びた羽根型撹拌機を２つ以上備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記羽根型撹拌機が、軸体と、
該軸体の軸に沿って間隔を置いて配設された２つ以上の支持板と、
該２つ以上の支持板の間に支持された、前記軸体から半径方向に間隔を置いて設けられた複数の羽根板とを備えていることが好ましい。
【００１０】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記２つ以上の羽根型撹拌機が、前記濾過胴の中心軸から下方へ延びる面に対して対称の位置に配設されていることが好ましい。
【００１１】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記原液槽の底面が前記濾過胴の表面と平行に延びており、前記羽根型撹拌機が該底面の近傍に配設されていることが好ましい。
【００１２】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記２つ以上の羽根型撹拌機の回転方向が同方向であることが好ましい。
【００１３】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記２つ以上の羽根型撹拌機の回転速度が５〜６０ｒｐｍであることが好ましく、回転速度が２０〜３０ｒｐｍであることがさらに好ましい。
【００１４】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記原液槽の底面が、前記２つ以上の羽根型撹拌機に対してそれぞれ該羽根型撹拌機の直径よりも大きな直径を有する半円状に形成されていることが好ましい。
【００１５】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記原液槽の底面が、前記半円から前記原液槽上方に向かって前記濾過胴を挟んで所定角度で延びる平坦な傾斜面を有していることが好ましい。
【００１６】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記所定角度が、６０〜８０度であることが好ましく、略７０度であることがさらに好ましい。ここで「略７０度」は、前後２度を誤差範囲として含む。
【００１７】
本考案の円筒型真空濾過機は、前記羽根型撹拌機の直径が、前記濾過胴の直径の１／５〜１／１５倍であることが好ましい。
【考案の効果】
【００１８】
本考案の円筒型真空濾過機によれば、原液槽の底部に濾過胴に略平行に延びた羽根型撹拌機を２つ以上備えているので、原液槽の底部のスラリーを効果的に撹拌することができ、例えばアルミナや石膏等の比較的比重の大きく沈降速度が速い固形分を含有するスラリーを撹拌する場合であっても、スラリー中の固形分が沈降して原液槽の底部に残留するのを防止できる。これにより濾過胴の外周面すなわち濾材へ均一なスラリーを供給することができるため、沈降した固形分を除くスラリーだけを濾過してケーキを形成することで、濾過によって形成されるケーキ量が減少するのを防止することができ、濾過性能の低下を防ぐことができる。また沈降した固形分により羽根型撹拌機が過負荷となるのを防止できるので、羽根型撹拌機すなわち円筒型真空濾過機の連続稼働性を向上させ、装置を長寿命化させて、ランニングコストを低減させることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本考案にかかる一実施形態の円筒型真空濾過機１について図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態の円筒型真空濾過機１の主要部縦断側面図、図２は図１の羽根型撹拌機１１の斜視図、図３は図１の主要部拡大図である。なお本実施形態では、便宜上、原液槽１０の開口側（図１中、上側）を上方として説明する。
【００２０】
本実施形態の円筒真空濾過機１は、図１に示す如く、内部に例えば石膏等のスラリーＭが収容された原液槽１０と、下方の一部がスラリーＭに浸漬される濾過胴２０とを備える。濾過胴２０は、中心に軸２１が固着され該軸２１を水平に保持した状態で回転可能に設けられた円筒本体２２と、円筒本体２２の外周面に張設された無端状の濾布２３とを備え、円筒本体２２の回転時に濾布２３も同方向に移動するように構成されている。
【００２１】
そして図１に示す如く、濾過胴２０の近傍には、濾過胴２０から離脱した濾布２３上に形成されているケーキ（生成方法は後述する）を削り取るためにスクレパー等で構成された剥離機構３０が備えられ、剥離機構３０の下方には、削り取られて落下するケーキを受容する例えばホッパー等の容器４０が設けられている。なお剥離機構３０によってケーキが削り取られた濾布２３を洗浄するための噴射ノズル等の洗浄機構を設けてもよい。
【００２２】
円筒本体２２の内面側には、濾布２３の内側からポンプ等により負圧を作用させるための図示しない圧力空間が設けられている。
【００２３】
原液槽１０は、図１に示す如く、その底面１０ａが円弧状に形成され、この底面１０ａが円筒本体２２と平行に延びるように軸２１と中心軸を略一致させて設置される。そして本考案において特徴的なのは、原液槽１０の底部に濾過胴２０と略平行に延びた羽根型撹拌機１１を２つ以上備えていることである。こうすることにより、原液槽１０の底部を効果的に撹拌することができるので、スラリーＭの固形分が沈降して原液槽１０の底部に残留するのを防止することができる。なお本実施形態では、羽根型撹拌機１１を６つ備えるが、本考案はこれに限られるものではなく、２つ以上であれば原液槽１０の大きさ等を考慮して適宜変更可能である。
【００２４】
羽根型撹拌機１１は、図１に示す如く、原液槽１０の底面１０ａの近傍に配設される。このとき羽根型撹拌機１１は、原液槽１０内を均一に撹拌するために濾過胴２０の軸２１の中心から下方に延びる面に対して対称（図１中、左右対称）の位置となるように配設する。
【００２５】
羽根型撹拌機１１は、図２に示す如く、軸体１１ａと、軸体１１ａの軸に沿って間隔を置いて略平行に配設された円板状の支持板１１ｂ（本実施形態では６つ）と、支持板１１ｂの間にそれぞれ支持された、軸体１１ａから半径方向に間隔を置いて設けられた複数の羽根板１１ｃ（本実施形態では４つ）とから概略構成され、羽根板１１ｃの半径方向端面（外周面）は、支持板１１ｂの外周面と略重なるように配置されている。そして軸体１１ａは図示しないモータ等によって任意の速度で回転可能に設置されている。
【００２６】
このように軸体１１ａと羽根板１１ｃとの間に間隔を設けることにより、羽根型撹拌機１１をスラリーＭ中で作動させたとき、羽根板１１ｃと軸体１１ａとの隣接箇所でスラリーＭの特に固形分が付着することにより、軸体１１ａを回転させるモータ等が過負荷となるのを防止することができる。
【００２７】
なお上記羽根型攪拌機１１による攪拌時にケーキ層自体に撹拌の影響が及んでケーキ層が脱落してしまうのを防止するために、羽根板１１ｃの外周面と濾布２３に形成されるケーキ層との間をある程度離す必要があり、ケーキ層の剥離を防止し、かつ十分な攪拌効果を得るためには、図３に示す如く、羽根型攪拌機１１の半径をＲとしたときに、羽根型攪拌機１１の外周面から濾過胴２０すなわち円筒本体２２の外周面までの距離Ｄ１を、Ｄ１＝Ｒ〜４Ｒ、羽根型攪拌機１１の外周面から原液槽１０の底面１０ａまでの距離Ｄ２を、Ｄ２＝（１／４）Ｒ〜２Ｒとすることが好ましい。このとき羽根型撹拌機１１の直径２Ｒは、円筒本体２２の直径の約１／５〜１／１５倍とする。
【００２８】
次に上記のように構成された円筒型真空濾過機１の動作について説明する。先ず図示しないモータ等によって、図１に示す如く、軸２１を回転させることにより、濾過胴２０を回転させる。例えば本実施形態では時計回りに回転させる。そして濾過胴２０の回転に伴って、円筒本体２２内側の圧力空間に吸引圧を供給することにより、スラリーＭに浸漬している濾布２３の内側面に負圧を作用させて、スラリ−Ｍ中の液体分を濾過胴２０内方に吸引するとともに、スラリーＭ中の固形分を濾布２３に吸着させて、スラリーＭを吸引濾過し、濾布２３上にケーキ層を形成する。
【００２９】
そしてさらなる濾過胴２０の回転によってケーキ層が形成された濾布２３は濾過胴２０から離脱し、剥離機構３０が、濾布２３上に形成されたケーキ層を削り取る。削り取られたケーキは下方に落下し、容器４０が受容する。円筒型真空濾過機１は、濾過胴２０の回転が停止されるまで上記動作を繰り返す。
【００３０】
ここで本考案において特徴的なのは、円筒型真空濾過機１の作動中、上述のように構成された羽根型撹拌機１１が回転駆動されていることである。羽根型撹拌機１１は濾布１２３に形成されたケーキ層自体にも撹拌の影響が及んでケーキ層が脱落してしまうのを防止し、かつスラリーＭを効果的に撹拌するために、軸体１１ａの回転速度を、５〜６０ｒｐｍとなるように制御する。特に２０〜３０ｒｐｍとなるように制御することが好ましい。本考案者らは、このような回転速度で軸体１１ａを駆動することが、最も効果的であることを実験により確認した。
【００３１】
そしてこのとき６つの羽根型撹拌機１１の回転方向は、すべて同方向となるように制御する。ここで図４に羽根型撹拌機１１の回転方向と、スラリーＭ中の固形分Ｓの堆積状態との関係図を示す。図４中、左の羽根型撹拌機１１は時計回り（右回り）に回転し、真ん中と右の羽根型撹拌機１１は半時計回り（左回り）に回転する。
【００３２】
図４の左と真ん中の羽根型撹拌機１１で示すように、回転方向の異なる羽根型撹拌機１１では、隣接する撹拌機１１の間でのスラリーＭの流れが同方向となるので、例えば下方向となる箇所においては、スラリーＭ中の固形分Ｓは下方向、すなわち原液槽１０の底部に沈降してしまう。一方、図４の真ん中と右の羽根型撹拌機１１で示すように、回転方向の同じ羽根型撹拌機１１では、隣接する撹拌機１１の間でのスラリーＭの流れが異なる方向（上方向と下方向）となるので、撹拌機１１によって生じる上昇流と下降流が相互に影響することによりスラリーＭ中の固形分Ｓは原液槽１０の底部に沈降し難くなる。よって羽根型撹拌機１１は同方向に回転駆動させる。このように円筒型真空濾過機１は動作する。
【００３３】
上記のような円筒型真空濾過機１によれば、原液槽１０の底部のスラリーＭを効果的に撹拌することができるので、スラリーＭ中の固形分Ｓが沈降して原液槽１０の底部に残留するのを防止できる。これにより濾過胴２０の外周面すなわち濾布２３へ均一なスラリーＭを供給することができるため、沈降した固形分Ｓを除くスラリーＭだけを濾過してケーキを形成することで、濾過によって形成されるケーキ量が減少するのを防止することができ、濾過性能の低下を防ぐことができる。また沈降した固形分Ｓにより羽根型撹拌機１１が過負荷となるのを防止できるので、羽根型撹拌機１１すなわち円筒型真空濾過機１の連続稼働性を向上させ、装置を長寿命化させて、ランニングコストを低減させることができる。
【００３４】
次に本考案にかかる第二の実施形態の円筒型真空濾過機について説明する。なお本実施形態の円筒型真空濾過機は上述の実施形態の円筒型真空濾過機１と概略同様な構成であるため、同様の箇所については同符号で示して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明する。ここで図５に本実施形態の円筒型真空濾過機の原液槽の底部の主要部拡大図を示す。
【００３５】
本実施形態の円筒型真空濾過機は上述の実施形態の円筒型真空濾過機１とは原液槽１０の構造が異なる。本実施形態の原液槽１０’は底面が、図５に示す如く、羽根型撹拌機１１の直径よりも大きい直径を有する半円状の凹部１０ｂ’が形成されている。この凹部１０ｂ’は、複数の羽根型撹拌機１１の各々に対して形成され、それぞれ羽根型撹拌機１１と凹部１０ｂ’の中心軸が同軸となるように形成される。こうすることにより、例えばスラリーＭの固形分Ｓが原液槽１０の底部に沈降した場合に、該沈降した固形分Ｓは、図５に示す如く、凹部１０ｂ’に入り、羽根型撹拌機１１の回転によって生じる上昇流によって効果的に上昇させることができるので、原液槽１０の底部、特に羽根型撹拌機１１の近傍において、スラリーＭの固形分Ｓが堆積するのを効果的に防止することができる。
【００３６】
なお本実施形態においても上記実施形態と同様、ケーキ層の剥離を防止し、かつ十分な攪拌効果を得るために、羽根型攪拌機１１の外周面から凹部１０ｂ’の底面までの距離Ｄ２’を、Ｄ２’＝（１／４）Ｒ〜２Ｒとすることが好ましい。
【００３７】
次に本考案にかかる第三の実施形態の円筒型真空濾過機１’について説明する。ここで図６に本実施形態の円筒型真空濾過機１’の主要部縦断側面図を示す。なお本実施形態の円筒型濾過機１’は、上記第二の実施形態の円筒型真空濾過機と概略同様な構成であるため、同様の箇所については同符号で示して説明を省略し、異なる箇所についてのみ説明する。
【００３８】
上記第二の実施形態の円筒型真空濾過機では、例えば羽根型撹拌機１１を６つ備えたものである場合には６つの凹部１０ｂ’を形成する必要があるため濾過機のコストが増加してしまう。そこで本実施形態の円筒型真空濾過機１’は、図６に示す如く、羽根型撹拌機１１と凹部１０ｂ’をそれぞれ２つ備え、原液槽１０’の底面１０ａ’が、凹部１０ｂ’から原液槽１０ａ’上方に向かって濾過胴２０を挟んで所定角度で延びる平坦な傾斜面を有するようにする。このとき傾斜面は上方へ向かうに連れて原液槽１０’の開口が広がるように形成する。
【００３９】
こうすることにより、［考案が解決しようとする課題］の項で説明した、図７に点線で示す撹拌が不十分となり易い領域Ａの面積が狭められるので、凹部１０ｂ’の数を削減することができ、羽根型撹拌機１１の数も合わせて削減することができる。よって濾過機のコストを低減することができる。
【００４０】
なお、例えば石膏等のような比較的比重の大きい固形を含有するスラリーＭを処理する場合には、所定角度は６０〜８０度の範囲とするのが好ましく、特に略７０度が好ましいことを本考案者らは確認した。
【００４１】
このように上述の実施形態の円筒型真空濾過機によれば、原液槽１０の底部に濾過胴２０に略平行に延びた羽根型撹拌機１１を２つ以上備えているので、原液槽１０の底部のスラリーＭを効果的に撹拌することができ、例えばアルミナや石膏等の比較的比重の大きく沈降速度が速い固形分を含有するスラリーＭを撹拌する場合であっても、スラリーＭ中の固形分Ｓが沈降して原液槽１０の底部に残留するのを防止できる。これにより濾過胴２０の外周面すなわち濾布２３へ均一なスラリーＭを供給することができるため、沈降した固形分Ｓを除くスラリーＭだけを濾過してケーキを形成することで、濾過によって形成されるケーキ量が減少するのを防止することができ、濾過性能の低下を防ぐことができる。また沈降した固形分Ｓにより羽根型撹拌機１１が過負荷となるのを防止できるので、羽根型撹拌機１１すなわち円筒型真空濾過機の連続稼働性を向上させ、装置を長寿命化させて、ランニングコストを低減させることができる。
【００４２】
なお上述した実施形態では、原液槽１０に石膏等のスラリーＭを収容するものとしたが、本考案はこれに限られるものではなく、別の物質のスラリーを収容してもよい。また上記の実施形態では濾過材として濾布を配設したが本考案はこれに限られるものではなく、例えば多孔板、濾過膜等、その他種々のものを適宜選択して使用できる。また上述した実施形態では、濾過胴２０が軸２１を備えてなるものとしたが、本考案はこれに限られるものではなく、軸２１を備えずに濾過胴２０を例えばローラ等によって回転させるものであってもよい。
【００４３】
本考案の円筒型真空濾過機は、上述の実施形態の円筒型真空濾過機に限られるものではなく、本考案の主旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本考案の第一の実施形態の円筒型真空濾過機の主要部縦断側面図
【図２】本考案の羽根型撹拌機の斜視図
【図３】図１の主要部拡大図
【図４】羽根型撹拌機の回転方向と、スラリー中の固形分の堆積状態との関係を示す図
【図５】第二の実施形態の円筒型真空濾過機の原液槽の底部の主要部拡大図
【図６】第三の実施形態の円筒型真空濾過機の主要部縦断側面図
【図７】従来の円筒型真空濾過機の主要部縦断側面図
【符号の説明】
【００４５】
１      円筒型真空濾過機
１０    原液槽
１１    羽根型撹拌機
１１ａ  軸体
１１ｂ  支持板
１１ｃ  羽根板
２０    濾過胴
２１    軸
２２    円筒本体
２３    濾布（濾材）
３０    剥離機構
４０    容器（ポッパー）
【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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