(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分配コンベヤにより分配されなかった製品が再循環コンベヤにより分配コンベヤに再供給される製品コンベヤシステムに用いるためのストッパーゲート装置であって、
（ａ）分配コンベヤに設けられ、該分配コンベヤの底部から製品を分配するためのドアの下流端に近接して位置されたゲートと、
（ｂ）上記ゲートを開閉するために、上記ゲートに取り付けられているアクチュエーターと、
（ｃ）上記ドアを通過する製品の流れを止めるために上記ゲートを閉じるように上記アクチュエータを制御する制御装置とを備えており、
上記ドアにより分配された製品を秤量する製品秤量機が作動中にあるときに上記ゲートを閉じ、かつ該制御装置に接続されたセンサーの出力を用いて、製品の高さレベルが所定のレベルに達したときに上記ゲートを開くように、上記制御装置が上記アクチュエータを制御することを特徴とするストッパーゲート装置。
【請求項２】
上記アクチュエーターは、指定の速度でストッパーゲートを開けるための絞り弁装置を備えることを特徴とする請求項１記載のストッパーゲート装置。
【請求項３】
上記アクチュエーターは、ロータリー空気アクチュエーターを備えていることを特徴とする請求項１記載のストッパーゲート装置。
【請求項４】
上記制御装置は、上記ゲートが開いてから閉じるまでの時間を遅延させるための反弾性タイマーを備えていることを特徴とする請求項１記載のストッパーゲート装置。
【請求項５】
分配コンベヤにより分配されなかった製品が再循環コンベヤにより分配コンベヤに再供給される製品コンベヤ装置において、
（ａ）分配コンベヤと、
（ｂ）上記分配コンベヤ中に配置され、上記分配コンベアの底部から製品が分配されるための複数のドアと、
（ｃ）分配コンベヤ上の少なくとも１つのドアの下流端に近接して位置された少なくとも１つのストッパーゲートと、
（ｄ）上記少なくとも１つのストッパーゲートの開閉を制御するための制御装置とを備えており、
上記少なくとも１つのストッパーゲートが、近接した上記ドアにより分配された製品を秤量する製品秤量機が作動中にあるときに閉じ、かつコンベヤ中の製品の高さレベルを決定するセンサーによって製品の所定の高さレベルが検出されたときに開くように、上記制御装置が制御することを特徴とする製品コンベヤ装置。
【請求項６】
さらに、上記ストッパーゲートが開いてから閉じるまでの時間を遅延させるために制御装置に接続された反弾性タイマーを備えていることを特徴とする請求項５記載の製品コンベヤ装置。
【請求項７】
上記少なくとも１つのストッパーゲートは、連続して動作される複数のストッパーゲートを備えることを特徴とする請求項５記載の製品コンベヤ装置。
【請求項８】
複数のストッパーゲートの１つだけが、いかなるときでも閉じていることを特徴とする請求項７記載の製品コンベヤ装置。
【請求項９】
それぞれのストッパーゲートは、分配コンベヤの下流端に近いドアの下流端にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項８記載の製品コンベヤ装置。
【請求項１０】
分配コンベヤにより分配されなかった製品が再循環コンベヤにより分配コンベヤに再供給される製品コンベヤシステムにおける、製品秤量機にコンベヤからの製品を分配する方法であって、
（ａ）分配コンベヤの上に製品を堆積する工程と、
（ｂ）製品の高さレベルを検出する工程と、
（ｃ）分配コンベヤ底部のスライドドアの下流端に近接して位置されたストッパーゲートを、上記スライドドアにより分配された製品を秤量する製品秤量機の動作状況と、検出された製品の高さレベルとに基づいて開閉する工程と、
（ｄ）上記スライドドアを通じて、分配コンベヤの製品を落とす工程とを含み、
上記ストッパーゲートは、上記製品秤量機が作動中にあるときゲートを閉じ、製品の所定の高さレベルが検出されたときに開くように定められていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
本発明は、製品コンベヤ装置（product conveyor apparatus）の改良に関するものであり、特に、ストッパーゲートの使用によって、製品コンベヤを通して、第１走行（first run）の製品の効率的な分配のために提供された製品コンベヤ装置に関するものである。複数のストッパーゲートは、製品コンベヤの底部中の複数のスライドドアに隣接して位置されており、再循環コンベヤに沿って再循環される製品の量を制限するために制御される。この発明は、過度の製品再循環のために製品の新鮮さが減衰する可能性を非常に減らす。
【０００１】
（関連技術の記載）
振動コンベヤは、秤量機の中を、ポテトチップのような製品を分配するための、食品産業における一般的に用いられるデバイスである。もっともパッケージされるラインにおいて、製品は、秤量機が位置している下とコンベヤの長さに沿って、複数の製品を有する振動分配コンベヤと一緒に動かされる。秤量機が必要とするとき、特に秤量機（weigher）の上の分配コンベヤの底にあるスライドドアが開き、秤量機の上に製品が落ちる。製品が上を通過するとき、秤量機ドアが開けられることがないので、製品は、落ちることなしに、全ての秤量機の上を通過するだろう。秤量機の中で分配されていない製品を単純に廃棄することよりもむしろ、再循環コンベヤは、分配コンベヤの先頭のもとへ未分配の製品を別ルート（re-routed）で送るために、典型的に用いられる。
【０００２】
この点について、従来技術の設計の例は、図１Ａによって、現される。明細書全体に渡り、同じ数字を用いているものは、同じ部分を表す。図１Ａは、複数のスライドドア１０５を備えた分配コンベヤ１００と再循環コンベヤ１１５との平面図である。分配コンベヤ１００は、図示しない分配コンベヤパン（pan）の複数の部分で構成されており、分配コンベヤパンの底には、それぞれ、複数のスライドドア１０５が備えられている。このコンベヤパンは、製品の流れる方向１２５に振動されている。動作において、パンは、製品の流れる方向と反対で、かつ、下方に落ち、そして、製品の流れる方向１２５で、かつ、上方へ持ち上げる。この方法では、上記製品は、より低い高さの、次のコンベヤパンに投げ下ろされる前に、それぞれの分配コンベヤパンの端で、より高い高さに動かされる。
【０００３】
上記スライドドア１０５は、さらに製品が必要である場合、秤量機の下のドア１０５がスライドドア１０５を開けるための信号を送ることにより、制御されている。従って、それぞれのスライドドア１０５は、他のスライドドア１０５とは独立に動作する。上記再循環パンは、スライドドアを有していないこと以外は分配コンベヤパンの動作と同様であり、分配パンの初期ステージ１２０に製品を戻すために単純に動作される。図２Ａは、動作における分配コンベヤ１００を示す。ポテトチップのような製品２００は、キッチンから現れ、分配コンベヤ１００の初期ステージ１２０に堆積する。そして、それは、スライドドア１０５の開口部の中に落とされるまで、複数のスライドドア１０５の上を通過する。もし、それが落ちることなしに全てのスライドドアの上を通過する場合、再循環コンベヤ１１５の上流端に堆積し、分配コンベヤ１００の初期ステージ１２０に別ルートで戻る。典型的な系では、約２０％の製品が再循環コンベヤから分配コンベヤに戻される。上記２０％の大部分は、２回または３回戻されるだろう。製品のいくらかは、所定の走行（run）の間、落とされることがないと考えられる。
【０００４】
長い間、製品は、コンベヤに残り、多くは冷やされ、その結果として、大部分の湿気は製品に吸収される。そして、製品は、分配コンベヤ１００から循環コンベヤ１１５へ、そして、分配コンベヤの下へ循環する。そして、周囲の気圧が製品の蒸気圧を超える温度まで下がる。これが起こると、製品は、大気から湿気を吸い、湿気成分が増加する。パッケージされた製品中の過剰な湿気は、早く新鮮でなくならせることを引き起こす。製品が引き続き分配コンベヤ１００を通過すると、パッケージされる製品の賞味期限は、さらに低下することとなる。さらに、袋に入れられパッケージされた製品のたった一部が循環したとしても、循環された製品に吸収された湿気は、多くの湿気を吸収していない製品に影響を及ぼし、新鮮でなくならせるのを早める。
【０００５】
温度を上げ、そして、湿度を下げることにより部屋の環境条件を制御することができる。部屋の環境を制御するための設備は、購入して動作して保持するには極めて高価であるため、これは、実現不可能な解決方法である。他の代替案は、製品の上に設置された赤外線ヒーターを用いて製品を暖め続けることがある。この方法を用いて製品を暖め続けると、製品は、理論上、周囲の空気からの湿気を吸うことなしに室温よりも高い温度で、何時間もの間、循環させることが可能である。しかしながら、この解決方法の明らかな欠点は、電機またはガスエネルギー源を必要とすることである。このエネルギーコストの増加は、動作の収益性を損なわせ、より魅力的な解決方法が求められる。さらに、時間帯を広げるために、上昇させた温度において、製品を保持することは、製品の品質および特性に影響を与えることができる。
【０００６】
従って、ベストな解決方法は、パッケージライン（packaging line）、好ましくは、分配コンベヤを通過した製品の第１パス（first pass）に入った後で、可能となるとすぐに、秤量機構の中で製品を分配するための装置および方法を開発することである。この方法でパッケージすると、製品は、蒸気検査済み（vapor-proof）袋にパッケージする前に、周囲からの湿気の吸収および冷却する時間を持たない。
【０００７】
（発明の概要）
本発明は、分配コンベヤを通じて、第１パス（first pass）で９５％以上の製品を確実にパッケージするための複数のストッパーゲートを利用することにより、分配コンベヤ上に残っている製品の時間の長さを低減する。それぞれのストッパーゲートは、分配コンベヤ端の近くのスライドドアに対して、隣接して配置されている。動作において、ストッパーゲートは下方に回転して、閉じている位置になって、製品がストッパーゲートを通り抜けることはないだろう。センサーは、製品レベルを決定するために用いられており、もし、分配コンベヤ中の製品レベルが所定の高さに達している場合、ストッパーゲートは、自動的に開かれ、循環コンベヤ上を通過した製品を許容する。なぜならば、ストッパーゲートは、分配コンベヤのスライドドアに対して、隣接して配置されているからであり、特定のスライドドアの中に落ちるために、通常は許容されている時間の長さのために、製品は保持されており、これゆえ、それは、第２またはそれに続く循環よりむしろ、第１走行（first run）でパッケージされる。
【０００８】
たった一つのストッパーゲートは、常に動作可能（operational）になっているが、スライドドアと関連付けられている秤量機が製品を受け付けないためにコンベヤの下流端と近接したスライドドアが動作不可能（inoperable）になるという状況に備えて、複数のゲートが設けられている。このような場合、上流側の次のストッパーゲートが、動作可能なゲートとなる。３またはそれ以上のストッパーゲートが設けられていることにより、ストッパーゲートに隣接している、すべての３つのスライドドアが、動作不可能となるということは、非常に好ましくない。従って、より確実に、製品を、分配コンベヤを通過する第１パス上でパッケージする手段を講じる。
【０００９】
コンピューター制御デバイスは、スライドドアを断続的に駆動させて、最後の動作可能な秤量機（operational weigher）を決定するために、適当なストッパーゲートを閉じるだろう。タイマーは、また、どのくらいスライドドア（sliding door）を閉じるのかを決定するために備えられている。もしスライドドアが所定時間、閉じられているとすると、スライドドアにおいて秤量機が動作不可能となったと仮定して、ストッパーゲートを開く。
【００１０】
本発明の更なる利点およびさらなる特徴点については、上記のみならず、以下の発明の詳細な説明で明らかにする。
【００１１】
（発明の詳細な説明）
図１Ｂは、本発明のコンベヤシステムの好ましい実施形態における頭上概略図（overhead schematic）である。３つのストッパーゲート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、分配コンベヤ（distribution conveyor）１００の下流端（downstream end）において、それぞれのスライドドア１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃに隣接して配置されている。上記ストッパーゲート１１０は、ストッパーゲート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃに達する前に、製品に、上流のスライドドア１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの１つの中に落ちる機会を与えるために、下流端１００ａに配置されている。
【００１２】
図２Ｂは、動作における、本発明のコンベヤシステムの好ましい実施形態の頭上概略図である。３つのストッパーゲート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃは、それぞれのスライドドア１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃに隣接して配置されている。３つのストッパーゲート１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが図示されているが、本発明では、３つに限定されるものではない。コンベヤ動作特性、操作者の要望および経済上の配慮に依存して、ただ１つのストッパーゲートが組み込まれて（install）いてもよく、４つ、または５つ等が分配コンベヤ上に組み込まれていてもよい。
【００１３】
図２Ｂは、いくつかの理由により、動作可能でない２つのストッパーゲートの下に秤量機が配置されるために、２つのストッパーゲート１１０ｂ，１１０ｃが開いている動作のモードを示している。それは現在のところ使用されていないもしくは、パッケージフィルムの切り替え、バッグメーカー（bag maker）の問題あるいは他の状況のために一時的に中断されているという理由から、任意の配置において、秤量機は動作不可能となる。製品をつめるためのバックメーカー（図示しない）は、典型的に、それぞれのスライドドア１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃの下の秤量機の真下に配置される。もし、バックメーカーの１つが動作不可能になった場合、秤量機は、製品を受け取れないだろう。従って、その時々で、分配コンベヤ１００の下流端に近接した動作可能な秤量機機構は、動作可能なストッパーゲートの１つに対応している。そのために、２つの下流のストッパーゲート１１０ｂ，１１０ｃは、下にある秤量機が再び製品を受け取るまで、開口位置にとどまる。もし、下流側の秤量機が再び製品を受け取った場合、上流のストッパーゲート１１０ａは開き、そして、今、製品を受け取った秤量機と隣接しているストッパーゲートは閉じる。例えば、中間ストッパーゲート１１０ｂに対応した秤量機が作業し始めると、上流のストッパーゲート１１０ａは開き、そして、中間ストッパーゲート１１０ｂは閉じる。しかしながら、中間および下流のストッパーゲート１１０ｂ，１１０ｃに対応した秤量機が同時に、再び、作業し始めた場合、または、下流のストッパーゲート１１０ｃに対応した秤量機が最初に、再び作業し始めた場合、上流のストッパーゲート１１０ａは開き、そして、下流のストッパーゲート１１０ｃは閉じるだろう。上記中間のストッパーゲート１１０ｂはこの場合、開いている。従って、このシステムでは、その時々で、１つのストッパーゲート１１０のみが閉じるように動作され、分配コンベヤ１００の下流端に隣接している動作可能な秤量機に関連付けられ１つが閉じられる。このような方法において、本発明のストッパーゲート用いることで、第１パス上で、分配コンベヤを通過した、製品２００の約２％が完全に通過し、これは、製品２００の約９８％が再循環コンベヤ１１５上で再循環することなしに、第１パス上でスライドドア１０５の中に堆積することを意味する。
【００１４】
技術的に高度なものは、制御システムの多くの形態が、本発明の動作可能であるストッパーゲートを用いていると認識するだろう。一般に、スライドドアを動作するソフトウェアは、分配システム上に付加的なデバイスに対応して変更される。しかしながら、制御システムの多くの形態は、コンピューター駆動か手動かどうか、または、従属か独立かどうかが、この発明の範囲内にある。加えて、上記したストッパーゲートの動作の異なるモードは、本発明の精神を外れることなく用いることができるものである。
【００１５】
図３Ａは、閉じた位置における本発明のストッパーゲート１１０の好ましい実施形態の透視図である。図３Ｂは、開いた位置における本発明のストッパーゲートの好ましい形態の透視図である。円筒形ロッド３００は、フレーム３２０に取り付けられたロータリー空気アクチュエーター（rotary pneumatic actuator）３１０の一端に装着されている。１つの好ましい実施形態に使用される上記ロータリー空気アクチュエーター３１０は、９０°周期動作を備えたフェストシリーズ（Festo Series）ＤＲＱＤ−３２である。２つの空気ライン３１５は、アクチュエーターの動作に使用される。このライン３１５は、このアプリケーションを制御している２ポートフェスト空気ソレノイド（two port Festo pneumatic solenoid）に、かつ、アクチュエーター３１０の空気圧の方向に対して、接続されている。また、絞りバルブ（throttling valve）は、空気ソレノイドと関連してゆっくりストッパーゲートを動作させるのに使用される。上記発明は、空気アクチュエーターに限定されるものではない。必要なストッパーゲートを開けるまたは閉めることができるどんなアクチュエーターも使用できる。空気アクチュエーターは、食品産業において、水圧または機械的なアクチュエーターよりも効率的および清潔なために、好ましい。
【００１６】
円筒形ロッド３００の反対端は、それがベアリング表面（bearing surface）３３０を回転するように、フレーム３２０に取り付けられている。１つの好ましい実施形態では、ベアリング表面は、ＵＨＭＷボードから製造された滑り軸受け（plain bearing）である。ＵＨＭＷは、高密度で、持ちがよく、容易に掃除することができ、食品産業に広く使用されている超高分子量（ultra high molecular weight）プラスチックである。技術的に高度なものは、他の適当なベアリング表面が使用されるかもしれなくて、発明に使用される、特定のベアリングに制限されないと認めるだろう。
【００１７】
２つのステンレス鋼の矩形プレート（rectangular plate）３４０は、円筒形ロッド３００に取り付けられており、ロッド３００と同平面上から外側に放射状に延びている。スロット３４０ａは、ボード３５０と分配コンベヤ１００との間の、ボード３５０の高さを適当な間隔に調整することができるような留め具３６０を用いて、矩形ＵＨＭＷボード３５０に取り付けるための、矩形プレート３４０を備えている。上記ボード３５０の幅は、端から端までのわずかな動作を許すために、許容範囲内を持った分配コンベヤの幅３７０と一致している。ＵＨＭＷボードの深さは、コンベヤパン３８０の深さと一致している。ストッパーゲート１１０と隣接しているドア１０５が開く位置でない場合には、動作においてロータリーアクチュエーター３１０はストッパーゲート１１０を閉じない。これは、ストッパーゲート１１０が閉じる位置に移動する際に、製品の破損を防ぐ。ストッパーゲートは、円筒形ロッドの周りで回転するより、むしろ平面を垂直に動くように構成することもできる。しかしながら、回転ストッパーゲートは、製品の破損を少なくするためには好ましい。本発明は、ストッパーゲートの材料および形状については、特に限定されるものではない。分配コンベヤを流れて落ちていく製品を止める機能のどんなゲートも本発明の範囲内では十分である。一度閉じた位置にあるストッパーゲートは、関連付けられた秤量機の必要性に応じて、スライドドア１０５が、閉じたり開いたりする。
【００１８】
超音波センサー３９０は、約１フィート（one foot）ストッパーゲートの正面の製品上に配置されており、フレーム３２０に取り付けられている。超音波センサーは、それらの正確さから、製品レベルを測定するために、食品産業において広範囲に渡って用いられる。適したセンサーは、ハイドパーク（Hyde Park）５５６シリーズである。しかしながら、本発明は、超音波センサーに限定されるものではない。分配コンベヤ上の、特定の位置において、予め決められた製品レベルを検出することができる、どんなセンサーも、本発明の目的のためには差し支えない。製品が、分配パン１００上のユーザー定義された（user-defined）製品レベルに形成されたとき、上記ストッパーゲート１１０は開き、製品レベルが満足できるレベルから落ちるまでは開いている。反弾性時間（debounce time）は、また、システムを鈍感にするための制御システムに用いられており、これにより、ストッパーゲートは、開いたり、閉じたりしている。当然、ストッパーゲートが開かれると製品レベルは急激に下がる、しかし、ストッパーゲートを開けた後、すぐに閉めることは好ましくない。反弾性時間は、ストッパーゲートを再び閉じる前に所定の時間、開け続ける制御システムのソフトウェアによって、超音波センサーにより検出された製品のレベルに関係なく、簡単に遅延を創り出すことができる。タイマーは、また、スライドドア１０５の動作の周波数をモニターするために用いられる。スライドドア１０５が、例えば、２０秒の所定時間の周期に動作していないと、スライドドア１０５に対応した秤量機が動作不可能であると仮定され、隣接したストッパーゲート１１０が、アクチュエーター３１０によって開かれる。これは、あまりにも長い間ストッパーゲートによって、保持されることにより、製品が新鮮でなくなるのを防ぐためである。
【００１９】
図４は、分割パンコンベヤシステム上に組み込まれた本発明の２つのストッパーゲートの好ましい実施形態における透視図である。２つの分割円筒形ロッド（two separate cylindrical rod）４０５ａ，４０５ｂは、それぞれのストッパーゲート４２０ａ，４２０ｂを独立に動作するために用いられる。上記左の円筒形ロッド４０５ａは、左のストッパーゲート４２０ａのために用いられ、右の円筒形ロッド４０５ｂは、右のストッパーゲート４２０ｂに図３Ａ，Ｂの単一のパンの配置と同様の様式で取り付けられている。円筒形ロッド４０５ａ，４０５ｂは、円筒形ロッド４０５ａ，４０５ｂが互いに独立に回転するために用いられているロータリーアクチュエーター４１５ａ，４１５ｂによって、外側の端が支えられている。円筒形ロッド４０５ａ，４０５ｂの内側の端は、ベアリング表面によって支えられている。２つのセンサー４２５ａ，４２５ｂは、分割パン４００のそれぞれの半分の中間区分の上に配置されている。このセンサーは、フレーム４３０に取り付けられている。分割パンの配置は、製品が分配コンベヤ４００のそれぞれの側を流れるように中間に仕切り４１０を備えた、単純な分配コンベヤ４００である。上記分配コンベヤ４００は、２つの分割コンベヤの役割を果たす。さらに、分配コンベヤ４００の両サイドに組み込まれた右および左のストッパーゲート４２０ａ，４２０ｂは、また、互いに独立して動作する。
【００２０】
図５は、動作における本発明の分割パンコンベヤシステムの好ましい実施形態における頭上概略図である。図５は、図４の３つのストッパーゲート４２０ａ，４２０ｃ，４２０ｅが左半分に組み込まれており、３つのストッパーゲート４２０ｂ，４２０ｄ，４２０ｆが分割パンの右半分に組み込まれているのを示す。分配コンベヤパンの両側では、再循環コンベヤパン５００が分割分配コンベヤパンのそれぞれの、半分を代用する。上記ストッパーゲートは、分配コンベヤ４００の下流端５２０に近接して配置された３つのスライドドアに、配置されている。上記分割パン配置では、図２Ｂの単一パン配置と同様の様式で動作される。
【００２１】
上述のストッパーゲートおよびコンベヤシステムは、製品パッケージの分野において、新規であり、かつ、非自明の機能を提示する。ストッパーゲートは、この発明のいくつかの目的を満たすことができる。しかしながら、この発明は、ここで引き出された特別な構成に限定解釈されるものではなく、むしろ、構成の１つを変更した実施形態や、表されているストッパーゲートのいくつかの開示されている特徴であってもよい。本発明の理解は、ここで現されたストッパーゲートの全ての変化と変更をカバーすることが意図されており、この発明の品愛と真の精神から逸脱していない構成である、全ての異なる実施の形態が特に表されているのではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａは、従来技術のコンベヤシステムの頭上概略図であり、Ｂは、本発明のコンベヤシステムの１つの実施形態の頭上概略図である。
【図２】  図２Ａは、動作における、従来技術のコンベヤシステムの頭上概略図であり、Ｂは、動作における本発明のコンベヤシステムの１つの実施形態の頭上概略図である。
【図３】  図３Ａは、閉じた位置における本発明のストッパーゲートの好ましい実施形態の透視図であり、Ｂは、開いた位置における本発明のストッパーゲートの好ましい形態の透視図である。
【図４】  図４は、分割パンコンベヤシステム上に組み込まれた本発明の２つのストッパーゲートの好ましい実施形態における透視図である。
【図５】  図５は、動作における本発明の分割パンコンベヤシステムの好ましい実施形態における頭上概略図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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