(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されてきた紙幣を上から受け入れて集積収納する紙幣収納庫と、一部が前記紙幣収納庫に集積された紙幣の最下紙幣と当接するよう前記紙幣収納庫の下部に配置されて前記集積された紙幣を下から水平方向に送り出す供給ローラと、前記供給ローラにより送り出された紙幣を一枚ずつ分離して繰出す紙幣分離繰出し部と、一端が前記紙幣収納庫内に回動自在に支持された揺動軸に固着され、他端が前記供給ローラと対向するように設けられた押さえ板とを備えた紙幣集積繰出し装置において、
前記紙幣収納庫内の前記供給ローラ上に集積された紙幣を前記供給ローラが前記紙幣分離繰出し部に送り出す際に、前記集積された紙幣に対して上から前記押さえ板で荷重を加える荷重付与手段を備え、
前記荷重付与手段は、前記揺動軸に回動自在に装着された回転部材と、前記揺動軸に緩挿されて一端が前記回転部材に固着されているねじりコイルばねと、前記回転部材を回動させることにより前記ねじりコイルばねの他端を前記揺動軸に係合させて前記揺動軸回りにトルクを発生させるモータと、前記揺動軸または前記押さえ板に設けられてトルク発生時に前記ねじりコイルばねの所定のねじれ角を検出して前記モータを停止させる第１のセンサと、前記揺動軸の支持部に設けられてトルク開放時に前記ねじりコイルばねの復帰位置を検出して前記モータを停止させる第２のセンサとを有していることを特徴とする紙幣集積繰出し装置。
【請求項２】
前記モータは、前記紙幣分離繰出し部から繰出されるべき紙幣が繰出されないことに応答して前記ねじりコイルばねで前記押さえ板にトルクを加えるよう前記回転部材を駆動し、紙幣の正常な繰出しの確認に応答して前記押さえ板へ加えていたトルクを開放して前記復帰位置まで戻すよう前記回転部材を駆動することを特徴とする請求項１記載の紙幣集積繰出し装置。
【請求項３】
前記押さえ板が前記ねじりコイルばねとの係合から開放されている範囲は、少なくとも前記押さえ板が前記紙幣収納庫に収納可能な紙幣の高さ分を揺動する範囲に設定されていることを特徴とする請求項２記載の紙幣集積繰出し装置。
【請求項４】
搬送されてきた紙幣を上から受け入れて集積収納する紙幣収納庫と、一部が前記紙幣収納庫に集積された紙幣の最下紙幣と当接するよう前記紙幣収納庫の下部に配置されて前記集積された紙幣を下から水平方向に送り出す供給ローラと、前記供給ローラにより送り出された紙幣を一枚ずつ分離して繰出す紙幣分離繰出し部と、一端が前記紙幣収納庫内に回動自在に支持された揺動軸に固着され、他端が前記供給ローラと対向するように設けられた押さえ板とを備えた紙幣集積繰出し装置において、
前記紙幣収納庫内の前記供給ローラ上に集積された紙幣を前記供給ローラが前記紙幣分離繰出し部に送り出す際に、前記集積された紙幣に対して上から前記押さえ板で荷重を加える荷重付与手段を備え、
前記荷重付与手段は、間に粘性体が封入されていて一方が前記揺動軸に固着された二つの回転体を含むカップラと、前記カップラの他方の回転体を高速回転させることにより前記揺動軸の軸回りにトルクを発生させるモータとを有することを特徴とする紙幣集積繰出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙幣集積繰出し装置に関し、特に紙幣を入出金処理する紙幣処理装置にあって入金された紙幣を金種混合で集積収納し、出金時には集積された紙幣を順次繰出して金種判別後、出金の必要がある紙幣は払い出しを行い、出金の必要がない紙幣は循環により再度集積収納する紙幣集積繰出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スーパーマーケットやコンビニエンスストアなどの、いわゆる流通業界において、ＰＯＳ（point of sales）レジスタ等と接続して使用され、紙幣および硬貨を入出金処理する小型の金銭処理装置が知られている。
【０００３】
図８は金銭処理装置全体の概略構成を示す図である。図８に示すように、金銭処理装置１は、ＰＯＳレジスタ２と接続して使用されるもので、ＰＯＳレジスタ２と同等の設置面積に集約され、重ねて使用出来るようになっている。金銭処理装置１は、前面に紙幣投入口３、紙幣出金口４および回収庫５を有する紙幣処理部６と、前面に硬貨入金部７および硬貨出金部８を有する硬貨処理部９とから構成され、紙幣処理部６および硬貨処理部９が一体になっている。
【０００４】
この金銭処理装置１において、紙幣処理部６では、紙幣を紙幣投入口３より入金すると、それを装置内に搬送して金種混合で収納する。ＰＯＳレジスタ２からたとえば釣り銭としての出金の指令があると、収納されていた紙幣の中から必要な金種の紙幣が必要枚数だけ紙幣出金口４に払い出されるようになる。回収庫５は紙幣払い出しの際に釣り銭としては使用されない万円紙幣が判別されたときにその紙幣を収納しておくためのものである。硬貨処理部９では、硬貨入金部７より入金された硬貨を金種別に収納し、ＰＯＳレジスタ２からたとえば釣り銭としての出金の指令があると、必要な金種の硬貨が必要枚数だけ硬貨出金部８に払い出される。
【０００５】
次に、金銭処理装置１の紙幣処理部６の内部構成について説明する。
図９は紙幣処理部の内部を示す側面構成図である。この図において、左側が金銭処理装置１の正面であり、紙幣投入口３、紙幣出金口４および回収庫５が設けられている。
【０００６】
紙幣投入口３の下流側には入金された紙幣を装置内部に引き込む入金ローラ１１が設けられ、その下流には入金紙幣の金種判別を行う入金判別部１２が設けられている。入金判別部１２の下流には紙幣を上から入れて集積収納する収納庫１４があり、その正面側には外周に羽根が植設されていて収納庫１４に搬送された紙幣の後端を回転により下方に押さえ付ける羽根ローラ１３が設けられ、収納庫１４内には押さえ板１５が揺動軸２０を中心に揺動自在に設けられている。収納庫１４の下部には収納された紙幣１０を送り出す供給ローラ２５、送り出された紙幣を一枚ずつ分離して繰出す繰出し部１６、繰出された紙幣を搬送する搬送部１７、出金紙幣の金種判別を行う出金判別部１８が設けられている。搬送部１７の下流には、繰出された紙幣を、紙幣出金口４まで搬送する出金搬送部１９、回収庫５まで搬送する回収搬送部２３、再度、収納庫１４まで搬送する循環搬送部２４、この循環搬送部２４と出金搬送部１９とに振り分ける出金ゲート２１、および循環搬送部２４と回収搬送部２３とに振り分ける回収ゲート２２が設けられている。また、繰出し部１６の下流に紙幣の繰出しを確認するセンサ２６が設けられている。
【０００７】
次に、紙幣処理部の動作を紙幣搬送ルートに沿って詳細に説明する。紙幣投入口３から投入された紙幣は、対向した入金ローラ１１により引き込まれ、その下流にある入金判別部１２で入金紙幣の金種判別が行われる。ここで、判別不可の紙幣は紙幣投入口３に戻される。
【０００８】
判別終了した紙幣は搬送され、押さえ板１５を押し上げながら収納庫１４の上部より順に整列集積される。収納庫１４に集積された紙幣１０は、ほぼ中央の供給ローラ２５と対向する位置が押さえ板１５により押さえられ、後端が羽根ローラ１３により押さえられる。これにより、後続の紙幣が既に収納されている紙幣１０とぶつかることなく安定した集積が可能となっている。ここで、押さえ板１５は一端が揺動軸２０に固着され、揺動可能に支持されており、自重のみで紙幣１０を押さえている。
【０００９】
出金時は、収納庫１４に集積された紙幣１０の下方より順に、供給ローラ２５の矢印方向の回転により図中右方向に送られ、繰出し部１６で一枚ずつに分離され、繰出される。繰出された紙幣は搬送部１７により送られ、途中に設けられた出金判別部１８により金種の判別が行われる。出金判別部１８による金種判別の結果、出金すべき紙幣は出金搬送部１９を通り、紙幣出金口４に整列集積される。金種判別の結果、たとえば万円紙幣のように、釣り銭として出金不要な紙幣は、出金ゲート２１および回収ゲート２２を動作させ、回収搬送部２３を通り、回収庫５に整列集積される。また、金種判別の結果、判別不可または出金不要の紙幣は出金ゲート２１のみ動作させ、循環搬送部２４を通り、再度収納庫１４に循環し集積される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の紙幣処理部６の収納庫１４では、集積された紙幣を押さえ板１５によってその自重で上から押さえるようにしているため、以下のような問題点があり、紙幣の折れ状態によっては紙幣を押さえ板１５の自重だけで押さえるだけでは、出金時の紙幣繰出しが正しく行われないことがある。その詳細を図１０および図１１を参照して説明する。
【００１１】
図１０は折れくせのある紙幣の収納庫における収納状態の例を示す図である。折れくせのない紙幣や折れくせ紙幣が数枚の場合は、従来通り押さえ板１５の自重のみで、集積された紙幣を供給ローラ２５に押し付けることができるため、紙幣の繰出しに問題はない。しかし、図１０に示すように、たとえば新しい札で折れくせのある紙幣６１が多数枚重なって集積された場合、折れくせが強くなることがある。その結果、押さえ板１５の自重だけでは紙幣を供給ローラ２５に押し付けきれず、最も下にある紙幣と供給ローラ２５との間に隙間が生じて、繰出しができないといったことが発生してしまう。
【００１２】
また、折れくせのある紙幣６１が多数枚重なった場合でも、供給ローラ２５への押し付けが可能となるように、初めから荷重を大きくしておけばよいが、その場合は、また、別の問題が発生する。
【００１３】
図１１は収納庫における紙幣の集積時の状態を示す図である。集積された紙幣１０の繰出しを行っているとき、繰出された紙幣の金種が判別不可であった場合には、その紙幣は循環されて収納庫１４に再収納される。つまり、紙幣の繰出しを行っているときに紙幣の入金（収納）動作も同時に行われるのである。このため、折れくせのある紙幣に対しても供給ローラ２５への押し付けが可能となるように紙幣にかける荷重を大きくしておくと、図１１に示すような集積不良が発生してしまうことがある。すなわち、収納庫における紙幣の集積は、搬送されてきた紙幣の先端が既に集積さている紙幣１０と押さえ板１５との間に入り込み、押さえ板１５を押し上げながら進んで紙幣１０の上に集積されるが、紙幣を押さえる荷重が大きいと、搬送されてきた紙幣の先端が押さえ板１５を押し上げきれず、そこで詰まってしまうことがある。これは、特に、腰の弱くなった紙幣に起こりがちである。
【００１４】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、どのような紙幣でも確実に集積収納し、繰出すことが可能な紙幣集積繰出し装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、搬送されてきた紙幣を上から受け入れて集積収納する紙幣収納庫と、一部が前記紙幣収納庫に集積された紙幣の最下紙幣と当接するよう前記紙幣収納庫の下部に配置されて前記集積された紙幣を下から水平方向に送り出す供給ローラと、前記供給ローラにより送り出された紙幣を一枚ずつ分離して繰出す紙幣分離繰出し部と、一端が前記紙幣収納庫内に回動自在に支持された揺動軸に固着され、他端が前記供給ローラと対向するように設けられた押さえ板とを備えた紙幣集積繰出し装置において、前記紙幣収納庫内の前記供給ローラ上に集積された紙幣を前記供給ローラが前記紙幣分離繰出し部に送り出す際に、前記集積された紙幣に対して上から前記押さえ板で荷重を加える荷重付与手段を備え、前記荷重付与手段は、前記揺動軸に回動自在に装着された回転部材と、前記揺動軸に緩挿されて一端が前記回転部材に固着されているねじりコイルばねと、前記回転部材を回動させることにより前記ねじりコイルばねの他端を前記揺動軸に係合させて前記揺動軸回りにトルクを発生させるモータと、前記揺動軸または前記押さえ板に設けられてトルク発生時に前記ねじりコイルばねの所定のねじれ角を検出して前記モータを停止させる第１のセンサと、前記揺動軸の支持部に設けられてトルク開放時に前記ねじりコイルばねの復帰位置を検出して前記モータを停止させる第２のセンサとを有していることを特徴とする紙幣集積繰出し装置が提供される。
【００１６】
このような紙幣集積繰出し装置によれば、紙幣収納庫内において、集積された紙幣を供給ローラが送り出すとき、荷重付与手段はその集積された紙幣を押さえている押さえ板に荷重を加え、集積された紙幣を供給ローラの側に付勢する。これにより、最も下の紙幣は供給ローラに強く当接することになる。したがって、供給ローラが回転してその外周の一部に周設された摩擦材が紙幣の下面に接触すると、その紙幣は確実に紙幣分離繰出し部へ送り出すことができるようになる。また、荷重付与手段は、第１および第２のセンサの検出に基づいて供給ローラが紙幣を送り出さないときは荷重を開放することにより、今まで通り紙幣収納庫への紙幣集積を行うことができる。これにより、集積に影響を与えることなく、折れくせのある紙幣が多数枚重なった場合でも、安定した繰出しが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、紙幣処理部で紙幣を集積収納する収納庫に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は収納庫の集積紙幣に対する荷重付与部の一例を示す分解斜視図である。収納庫に集積された紙幣を押さえる押さえ板１５は揺動軸２０に固着されて一体になっている。揺動軸２０の押さえ板１５の外側にはピン３１がラジアル方向に固定されている。荷重付与部はねじりコイルばね３２と、ウォームホイル３５およびウォーム３７からなるウォームギアと、モータ３８とから構成される。
【００１９】
ねじりコイルばね３２の両端は軸方向に曲げられており、一方の固定端３３はウォームホイル３５の固定穴３６と結合し、他端の自由端３４はピン３１と係合するようにしている。ねじりコイルばね３２およびウォームホイル３５は揺動軸２０に対して回動自在に保持されている。ウォームホイル３５はウォーム３７を介してモータ３８の駆動力を得ている。
【００２０】
図２は荷重付与部の組み立て説明図である。図２において、揺動軸２０の一端はねじりコイルばね３２が緩く挿入され、さらにその先にウォームホイル３５が回動自在に保持されている。ウォームホイル３５の端面に設けられた固定穴３６にねじりコイルばね３２の固定端３３が固定されて、ウォームホイル３５の駆動とともにねじりコイルばね３２およびその自由端３４が揺動軸２０回りに回動することになる。
【００２１】
ここで、紙幣処理部が入金動作をしているときおよび繰出した紙幣の金種判別が失敗したときは、ウォームホイル３５は復帰位置（初期位置）にあり、このとき、ねじりコイルばね３２の自由端３４は揺動軸２０に設けられたピン３１とは係合していない。つまり、押さえ板１５はその自重で集積収納された紙幣を押していることになる。
【００２２】
一方、ＰＯＳレジスタから払い出しの指令を受けて収納庫１４から紙幣の繰出しが行われているにも拘らず、繰出し部１６の下流に設置されたセンサ２６（図９参照）が紙幣の繰出しを確認できない場合は、モータ３８を駆動して、ウォーム３７を図示の矢印の方向に回転させ、ウォーム３７と噛合しているウォームホイル３５を図示の矢印の方向に回転させる。これにより、ウォームホイル３５に固着したねじりコイルばね３２も揺動軸２０に対し回転し、ねじりコイルばね３２の自由端３４が揺動軸２０に固定したピン３１に当たる。
【００２３】
このとき、揺動軸２０は押さえ板１５の先端が紙幣１０を介して供給ローラ２５に当たっているため回転が規制されている。モータ３８の駆動を続けることで、ねじりコイルばね３２がねじれ、ばねの反力により押さえ板１５にトルクがかかり、紙幣１０を供給ローラ２５に押し付ける力が大きくなる。モータ３８はねじりコイルばね３２が一定のねじれ角に至った時点で停止する。
【００２４】
ここで、モータ３８の停止位置の検出は、後述するように、揺動軸２０とともに回動する荷重位置検出センサがウォームホイル３５の回転位置を検出することで、ねじりコイルばね３２のねじれ角度を検出し、所定のねじれ角でモータ３８を停止している。
【００２５】
このように、ねじりコイルばね３２の自由端３４がピン３１に当接してから所定のねじれ角になるまでモータ３８を駆動し続けるようにしたことにより、収納紙幣の量、つまり押さえ板の揺動位置に拘らず、押さえ板１５に対するねじりコイルばね３２のねじれる角度が一定となるため、押さえ板１５への付加トルクを一定にすることができ、紙幣の押し付け力はほぼ一定になる。
【００２６】
図３は多数枚重なった折れくせのある紙幣が押さえ板により押し付けられている状態を示す図である。押さえ板１５により折れくせのある紙幣６１が供給ローラ２５の方へ押し付けられることにより、紙幣６１と供給ローラ２５との接触抵抗が大きくなり、より確実に紙幣６１を繰出し部１６へ送り出すことができるようになる。
【００２７】
次に、繰出し部１６の下流にあるセンサ２６で紙幣の繰出しを確認したら、モータ３８を逆転してねじりコイルばね３２のねじれを戻し、揺動軸２０および押さえ板１５への付加トルクを解除することにより、押し付け力の開放を行う。これにより、繰出した紙幣が判別不可により循環したとしても、収納庫１４への集積に影響を与えることはない。
【００２８】
次に、押さえ板１５の揺動可能範囲について説明する。
図４は押さえ板の揺動範囲を説明するための要部斜視図、図５は押さえ板の揺動範囲を説明するための要部側面図である。図４において、一点鎖線で示した押さえ板１５ａおよびピン３１ａを矢印方向に回すと、ピン３１がねじりコイルばね３２の自由端３４に当たる。この範囲θが、押さえ板ｌ５が自重で動く範囲である。これは、図５に示すように、収納庫１４内の紙幣１０が空の状態での押さえ板１５ａの位置から、満杯の状態での押さえ板１５ｂの位置までの範囲θ１の収納範囲と、収納庫１４内の紙幣１０を手動で捕充・回収する際、押さえ板１５を持ち上げた押さえ板１５ｃの位置までの範囲θ２とを合わせた範囲である。
【００２９】
次に、ウォームホイル３５を回転駆動するときのモータ３８の停止位置を検出する部分について説明する。
図６はウォームホイルの回転範囲検出機構を示す要部側面構成図である。揺動軸２０が軸支されているフレーム４０に復帰位置検出センサ４１が固定されており、揺動軸２０に固定されているピン３１には荷重位置検出センサ４２が固定されている。また、ウォームホイル３５には、これを貫通するように検出孔４３が明けられている。復帰位置検出センサ４１および荷重位置検出センサ４２はモータ３８によってウォームホイル３５が回転したときに検出孔４３が移動する軌跡を直視するような位置関係にある。そして、復帰位置検出センサ４１および荷重位置検出センサ４２はそれぞれ発光部および受光部を備え、発光部から放射された光がウォームホイル３５の端面で反射してきた光を検出しているときには、ウォームホイル３５を回転すべき位置にあると認識する。また、復帰位置検出センサ４１はその発光部から放射した光がウォームホイル３５の検出孔４３を通過していって受光部がその反射光を検出できなくなったとき、ウォームホイル３５はその復帰位置（初期位置）まで戻ったと認識する。荷重位置検出センサ４２はその発光部から放射した光がウォームホイル３５の検出孔４３を通過していって受光部がその反射光を検出できなくなったとき、ウォームホイル３５はねじりコイルばね３２の自由端３４がピン３１に当接してから所定のねじれ角だけ回転したと認識する。
【００３０】
ねじりコイルばね３２の自由端３４がピン３１に当接してからウォームホイル３５を、すなわち、ねじりコイルばね３２の固定端３３を所定のねじれ角だけ回転させたところで、モータ３８の駆動を停止するようにしたので、収納庫１４に集積収納されている紙幣の量によって変化する押さえ板１５の先端位置に関係なく、押さえ板１５へ加わるトルクは一定になり、ほぼ一定の紙幣の押し付け力を得ることができる。
【００３１】
なお、モータ３８の稼動条件は、繰出し部１６の下流に設けたセンサ２６で紙幣の繰出しを確認しているが、一定の時間内に紙幣が繰出されて来ない場合は、未繰出しと判断し、モータ３８を駆動する。ここで、一定の時間待つ理由は、既に繰出された紙幣に識別不可による循環があった場合、循環完了前に押さえ板１５に荷重を加えると、図１１に示すように、紙幣で押さえ板１５を押し上げきれず、集積不良が発生してしまうため、少なくとも循環が完了するまでの時間は待機するようにしている。
【００３２】
図７は荷重付与部の別の実施の形態を示す要部側面構成図である。この図において、押さえ板１５は揺動軸２０に固定されて、揺動軸２０を中心に揺動するよう構成されている。揺動軸２０の一端にはカップラ５１が設けられている。カップラ５１は内部にたとえば粘性流体が封入され、角速度に応じた負荷トルクを発生する。カップラ５１の外輸はたとえばタイミングベルトのような駆動力伝達用のベルト５３によってモータ５２に接続されている。
【００３３】
集積された紙幣に対する荷重を増加するには、モータ５２を矢印方向に駆動し、カップラ５１の外輪を強制的に高速回転させることにより、カップラ内部の粘性流体の抵抗により、押さえ板１５を供給ローラヘ押し付ける方向にトルク、つまり押し付け力を発生させることができる。
【００３４】
また、荷重を開放させるには、モータ５２を停止して、カップラ５１の強制回転を止めればよい。これにより、収納庫への入金（または循環収納）のときは、紙幣で押さえ板１５を押し上げる角速度は遅いため、カップラ５１内部の抵抗は小さく、ほぼ自重のみの紙幣押し付けに戻る。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、入金および正常繰出し時は、押さえ板の自重のみで紙幣を供給ローラヘ押し付け、未繰出しが発生した時のみばねの反力またはカップラの内部抵抗により押さえ板に荷重を加え、紙幣を供給ローラヘ押し付けて、搬送力を得る構成にした。これにより、通常紙幣から折れくせのある紙幣が多数枚重なった場合まで、安定した繰出しを行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】収納庫の集積紙幣に対する荷重付与部の一例を示す分解斜視図である。
【図２】荷重付与部の組み立て説明図である。
【図３】多数枚重なった折れくせのある紙幣が押さえ板により押し付けられている状態を示す図である。
【図４】押さえ板の揺動範囲を説明するための要部斜視図である。
【図５】押さえ板の揺動範囲を説明するための要部側面図である。
【図６】ウォームホイルの回転範囲検出機構を示す要部側面構成図である。
【図７】荷重付与部の別の実施の形態を示す要部側面構成図である。
【図８】金銭処理装置全体の概略構成を示す図である。
【図９】紙幣処理部の内部を示す側面構成図である。
【図１０】折れくせのある紙幣の収納庫における収納状態の例を示す図である。
【図１１】収納庫における紙幣の集積時の状態を示す図である。
【符号の説明】
１５  押さえ板
２０  揺動軸
３１  ピン
３２  ねじりコイルばね
３３  固定端
３４  自由端
３５  ウォームホイル
３６  固定穴
３７  ウォーム
３８  モータ
【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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【図１０】
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【図１１】
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