(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側充填液供給ライン(19)および洗浄液供給ライン(29)を、包装機械の充填パイプ(5) および下流側充填液供給ライン(21)に切換え接続するためのバルブ装置であって、１つの弁箱(10)と、弁箱(10)の外面の開口を塞ぐように設けられた第１、第２、第３および第４弁蓋(11a)(11b)(11c)(11d)と、弁箱(10)内に突出するように対応する弁蓋(11a) 〜(11d) に保持された第１、第２、第３および第４弁体(12a)(12b)(12c)(12d)とを備えており、弁箱(10)が、両端および側部が開口した中央筒体(14)と、中央筒体(14)の一端の開口に連なる第１筒体(15a) と、中央筒体(14)の他端の開口に連なる第２筒体(15b) と、中央筒体(14)の側部の開口に連なる第３筒体(15c) と、第２筒体(15b) の側部に形成された開口に連なる第４筒体(15d) とが一体に形成されたものであり、第１、第２、第３および第４筒体(15a) 〜(15d) の開口が対応する第１、第２、第３および第４弁蓋(11a) 〜(11d) で塞がれ、中央筒体(14)と第１筒体(15a) の境界近傍に第１弁体(12a) に対応する第１弁座(16a) が、中央筒体(14)と第２筒体(15b) の境界近傍に第２弁体(12b) に対応する第２弁座(16b) が、中央筒体(14)と第３筒体(15c) の境界近傍に第３弁体(12c) に対応する第３弁座(16c) が、第２筒体(15b) と第４筒体(15d) の境界近傍に第４弁体(12d) に対応する第４弁座(16d) がそれぞれ設けられ、第１筒体(15a) に、上流側充填液供給ライン(19)に接続される上流側充填液供給ライン接続ポート(20)と下流側充填液供給ライン(21)に接続される下流側充填液供給ライン接続ポート(22)とが、第１筒体(15a) を介して互いに常時連通しているように設けられ、第２筒体(15b) に、充填パイプ(5) に接続される充填パイプ接続ポート(24)が設けられ、第３筒体(15c) に、蒸気供給ライン(25)に接続される蒸気供給ライン接続ポート(26)と、蒸気排出ライン(27)に接続される蒸気排出ライン接続ポート(28)とが、第３筒体(15c) を介して互いに常時接続しているように設けられ、第４筒体(15d) に、洗浄液供給ライン(29)に接続される洗浄液供給ライン接続ポート(30)が設けられていることを特徴とする包装機械におけるバルブ装置。
【請求項２】
第４筒体(15d) に、同筒体(15d) 内への液の漏れを検出するための電極(32)が設けられていることを特徴とする請求項１の包装機械におけるバルブ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、牛乳のような液体食品が充填された容器などを製造する包装機械におけるバルブ装置、さらに詳しくは、たとえば包装材料ウェブから内容物が充填された直方体状容器を製造する包装機械において、作業内容によって管路を切換えるために用いられるバルブ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
上記のような包装機械は、複数台並べて配置され、共通の充填液供給ラインから各包装機械の充填パイプに充填液（内容物）が供給される場合がある。容器の製造終了後、充填液供給ラインには、これを洗浄するために洗浄液が供給される。また、共通の充填液供給ラインで接続されている各包装機械の充填パイプを単独で各々洗浄するために、洗浄液供給ラインから洗浄液が供給されることがある。そして、このような包装機械では、充填作業、洗浄作業などの作業内容によって管路を切換える必要があり、このために従来は複数のバルブが設けられている。
【０００３】
このため、従来は、複数のバルブ間の配管が必要で、バルブ設置のために大きなスペースが必要であった。また、バルブを切換えたときに、バルブ間の配管内の大きなスペースに液が残留するという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、上記の問題を解決し、バルブ間の配管が不要で、設置スペースが小さくてすみ、しかも液の残留が少ない包装機械におけるバルブ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によるバルブ装置は、上流側充填液供給ラインおよび洗浄液供給ラインを、包装機械の充填パイプおよび下流側充填液供給ラインに切換え接続するためのバルブ装置であって、１つの弁箱と、弁箱の外面の開口を塞ぐように設けられた第１、第２、第３および第４弁蓋と、弁箱内に突出するように対応する弁蓋に保持された第１、第２、第３および第４弁体とを備えており、弁箱が、両端および側部が開口した中央筒体と、中央筒体の一端の開口に連なる第１筒体と、中央筒体の他端の開口に連なる第２筒体と、中央筒体の側部の開口に連なる第３筒体と、第２筒体の側部に形成された開口に連なる第４筒体とが一体に形成されたものであり、第１、第２、第３および第４筒体の開口が対応する第１、第２、第３および第４弁蓋で塞がれ、中央筒体と第１筒体の境界近傍に第１弁体に対応する第１弁座が、中央筒体と第２筒体の境界近傍に第２弁体に対応する第２弁座が、中央筒体と第３筒体の境界近傍に第３弁体に対応する第３弁座が、第２筒体と第４筒体の境界近傍に第４弁体に対応する第４弁座がそれぞれ設けられ、第１筒体に、上流側充填液供給ラインに接続される上流側充填液供給ライン接続ポートと下流側充填液供給ラインに接続される下流側充填液供給ライン接続ポートとが、第１筒体を介して互いに常時連通しているように設けられ、第２筒体に、充填パイプに接続される充填パイプ接続ポートが設けられ、第３筒体に、蒸気供給ラインに接続される蒸気供給ライン接続ポートと、蒸気排出ラインに接続される蒸気排出ライン接続ポートとが、第３筒体を介して互いに常時接続しているように設けられ、第４筒体に、洗浄液供給ラインに接続される洗浄液供給ライン接続ポートが設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
第１、第２、第３および第４弁体は、それぞれ、第１、第２、第３および第４弁を構成している。通常、上流側充填液供給ラインは、充填液供給装置および洗浄液供給装置に接続されるか、あるいは上流側の他の包装機械のバルブ装置を介して充填液供給装置および洗浄液供給装置に接続され、下流側充填液供給ラインは下流側の他の包装機械のバルブ装置もしくは充填液回収ラインに接続される。蒸気供給ラインは蒸気供給装置に接続され、洗浄液供給ラインは洗浄液供給装置に接続される。そして、上記の各弁の開閉状態を適宜切換えることにより、上流側充填液供給ラインおよび洗浄液供給ラインと、充填パイプおよび下流側充填液供給ラインもしくは充填液回収ラインとの接続状態が適宜切換えられ、所望の作業を行うことができる。たとえば、上流側充填液供給ラインに供給される充填液を充填パイプおよび下流側充填液供給ラインに供給して、充填作業を行うことができる。同様に、上流側充填液供給ラインに供給される洗浄液を充填パイプおよび下流側充填液供給ラインに供給して、充填パイプおよび充填液供給ラインの洗浄を同時に行うことができる。また、上流側充填液供給ラインに供給される洗浄液を下流側充填液供給ラインのみに供給して、充填液供給ラインのみの洗浄を行うことができる。また、洗浄液供給ラインに供給される洗浄液を充填パイプに供給して、充填液供給ラインに充填液が供給されていない状態で、充填パイプのみの洗浄を行うことができる。さらに、上流側充填液供給ラインに供給される充填液を下流側充填液供給ラインに供給するとともに、洗浄液供給ラインに供給される洗浄液を充填パイプに供給して、下流側の他の包装機械で充填作業が行われている状態で、充填パイプの洗浄を行うことができる。このとき、蒸気供給ラインから中央筒体内に蒸気を供給して、蒸気バリヤを形成することができる。
【０００７】
４つの弁が１つの弁箱を共用する形になっているため、従来のようなバルブ間の配管が不要で、全体がコンパクトになる。したがって、バルブ設置のためのスペースが小さくてすむ。また、従来のようなバルブ間の配管がなくて、４つの弁間のスペースを小さくすることができるため、弁を切換えたときの液の残留が少なくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、包装機械の全行程のうち、ウェブ(W) をチューブ(T) に成形し、これに充填液（内容物）を充填して容器（図示略）を成形する部分を示しており、この部分には、無菌チャンバ(1) およびバルブ装置(2) が設けられている。
【００１０】
無菌チャンバ(1) は縦長で、その上部の片側が側方に張り出している。無菌チャンバ(1) 内の包装作業空間は外気から遮断され、充填作業中は無菌状態に保持されている。無菌チャンバ(1) 内には、上部にウェブ案内装置(3) が設けられ、その下方にチューブ成形装置(4) が設けられている。また、充填パイプ(5) が、チューブ成形装置(4) の上部に対応する部分から無菌チャンバ(1) 内に入り、チューブ成形装置(4) の内側を下方にのび、無菌チャンバ(1) の底壁を貫通している。そして、無菌チャンバ(1) の下方に位置する充填パイプ(5) の下端の下に、図示しない容器成形装置が設けられている。
【００１１】
図示は省略したが、ウェブ殺菌槽が、無菌チャンバ(1) 上部の側方に張り出した部分の下に連続するように設けられている。ウェブ(W) は、ウェブ殺菌槽から無菌チャンバ(1) 内に導入され、ウェブ案内装置(3) およびチューブ成形装置(4) に通され、底壁を通って無菌チャンバ(1) 外に引き出され、容器成形装置にセットされ、後述するように、容器成形装置により、容器１つ分に相当する長さずつ送られる。ウェブ(W) は、チューブ成形装置(4) の上部を移動している間に徐々に筒状に成形され、チューブ成形装置(4) の下部では、ほぼ完全な筒状になって、両縁が重ね合わされている。そして、この重ね合わせ部分が、チューブ成形装置(4) の図示しないヒータから吹き付けられる熱風により加熱された後、図示しない下部成形ローラにより縦方向にシール（縦シール）され、チューブ(T) に成形される。チューブ(T) は、容器成形装置により、無菌チャンバ(1) から下方に引き出されて、容器１つ分に相当する長さごとに下方に送られ、かつ容器に相当する部分の間が横方向にシール（横シール）されるとともに、この横シール部の中間で切断され、これにより、枕状容器に成形される。充填パイプ(5) は、ウェブ(W) の完全に筒状になっていない部分からチューブ(T) 内に入り、チューブ(T) 底部の横シール部より少し上方の部分まで達している。そして、後述するように、充填パイプ(5) から供給される充填液が、シール切断される前のチューブ(T) 内に充填され、次に、この充填液が充填された部分が下方に送られて、その上部がシール切断され、充填液が充填された枕状容器が次々に成形される。枕状容器はさらに直方体状容器に成形され、最終製品となる。
【００１２】
バルブ装置(2) の詳細が図２〜図９に示されている。
【００１３】
バルブ装置(2) は、１つの弁箱(10)と、第１、第２、第３および第４弁蓋(11a)(11b)(11c)(11d)と、第１、第２、第３および第４弁体(12a)(12b)(12c)(12d)、第１、第２、第３および第４作動部材(13a)(13b)(13c)(13d)を備えている。弁箱(10)は、中央筒体(14)と、第１、第２、第３および第４筒体(15a)(15b)(15c)(15d)とが一体に形成されたものであり、弁箱(10)には、第１、第２、第３および第４弁座(16a)(16b)(16c)(16d)が設けられている。弁蓋は符号(11)、弁体は符号(12)、作動部材は符号(13)、筒体は符号(15)、弁座は符号(16)でそれぞれ総称する。中央筒体(14)は、両端および一側部が開口した中空直方体状をなす。第１筒体(15a) は中央筒体(14)の一端の開口に連なるように、第２筒体(15b) は中央筒体(14)の他端の開口に連なるように、第３筒体(15c) は中央筒体(14)の側部の開口に連なるように、第４筒体(15d) は第２筒体(15b) の側部に形成された開口に連なるように、それぞれ形成されている。第１弁座(16a) は中央筒体(14)と第１筒体(15a) の境界近傍に、第２弁座(16b) は中央筒体(14)と第２筒体(15b) の境界近傍に、第３弁座(16c) は中央筒体(14)と第３筒体(15c) の境界近傍に、第４弁座(16c) は第２筒体(15b) と第４筒体(15d) の境界近傍に、それぞれ外向きに形成されている。各弁蓋(11)は対応する筒体(15)の開口にダイヤフラム(17)を介して取付けられ、ダイヤフラム(17)によって各筒体(15)の開口が塞がれている。各作動部材(13)は、対応する弁蓋(11)内に保持され、電気、空気圧などを利用した図示しないアクチュエータにより開位置と閉位置とに切換えられるようになっている。各弁体(12)は、対応する作動部材(13)の先端にダイヤフラム(17)を挟んで突出状に保持され、対応する筒体(15)内に突出して、対応する弁座(16)に対向している。第１、第２、第３および第４弁体(12a)(12b)(12c)(12d)は、それぞれ、第１、第２、第３および第４弁(18a)(18b)(18c)(18d)を構成している。弁は、符号(18)で総称する。作動部材(13)が閉位置に切換えられることにより、対応する弁体(15)が弁座(16)に密接して、その弁(18)が閉じ、作動部材(13)が開位置に切換えられることにより、対応する弁体(15)が弁座(16)から離れて、その弁(18)が開く。
【００１４】
第１筒体(11a) の側部に、上流側充填液供給ライン(19)に接続される上流側充填液供給ライン接続ポート(20)と、下流側充填液供給ライン(21)に接続される下流側充填液供給ライン接続ポート(22)とが、第１筒体(11a) 内の空間を介して常時連通しているように設けられている。第２筒体(11b) の側部に、充填パイプ(5) に接続される充填パイプ接続ポート(24)が設けられている。第３筒体(11c) の側部に、蒸気供給ライン(25)に接続される蒸気供給ライン接続ポート(26)と、蒸気排出ライン(27)に接続される蒸気排出ライン接続ポート(28)とが、第３筒体(11c) 内の空間を介して常時連通しているように設けられている。第４筒体(11d) の側部に、充填パイプ(5) の洗浄時に洗浄液供給ライン(29)に接続される洗浄液供給ライン接続ポート(30)が設けられている。洗浄液供給ライン接続ポート(30)は、常時（充填作業時）は、無菌加熱空気供給ラインに接続されている。図示は省略したが、上流側充填液供給ライン(19)は、充填液供給装置および洗浄液供給装置に接続されるか、あるいは上流側の他の包装機械のバルブ装置を介して充填液供給装置および洗浄液供給装置に接続され、下流側充填液供給ライン(21)は下流側の他の包装機械のバルブ装置に接続される。そして、上流側充填液供給ライン(19)には、充填液と洗浄液が切換えて供給されるようになっている。蒸気供給ライン(25)は蒸気供給装置に接続され、このライン(25)には、常時、蒸気が供給される。洗浄液供給ライン(29)は、洗浄液供給装置に接続される。
【００１５】
上記のバルブ装置(2) において、各弁(18)の開閉状態を適宜切換えることにより、上流側充填液供給ライン(19)および洗浄液供給ライン(29)と、充填パイプ(5) および下流側充填液供給ライン(21)との接続状態が適宜切換えられ、所望の作業を行うことができる。
【００１６】
たとえば、充填作業を行う場合、図７に示すように、第１弁(18a) と第２弁(18b) を開いた状態で、上流側充填液供給ライン(19)に充填液が供給される。これにより、充填液が、ポート(20)、第１筒体(15a) 、第１弁座(16a) 、中央筒体(14)、第２弁座(16b) 、第２筒体(15b) およびポート(24)を通って充填パイプ(5) に供給され、前述のように、充填パイプ(5) からチューブ(T) に充填される。また、充填液は、接続ポート(20)、第１筒体(15a) およびポート(22)を通って下流側充填液供給ライン(21)に供給され、下流側の他の包装機械にも供給される。このとき、蒸気は、蒸気供給ライン(25)からポート(26)、第３筒体(15c) およびポート(28)を通って蒸気排出ライン(27)に排出される。
【００１７】
充填パイプ(5) および充填液供給ライン(19)(21)の洗浄を同時に行う場合、図７に示すように、第１弁(18a) と第２弁(18b) を開いた状態で、上流側充填液供給ライン(19)に洗浄液が供給される。これにより、上記と同様に、洗浄液が充填パイプ(5) と下流側充填液供給ライン(21)の両方に供給され、これらの洗浄が同時に行われる。
【００１８】
充填液供給ライン(19)(21)のみの洗浄を行う場合、図８に示すように、第１弁(18a) を開いた状態で、上流側充填液供給ライン(19)に洗浄液が供給される。これにより、洗浄液が、ポート(20)、第１筒体(15a) およびポート(22)を通って下流側充填液供給ライン(21)に供給されると同時に、ポート(20)、第１筒体(15a) 、第１弁座(16a) 、中央筒体(14)、第１弁座(16a) 、第１筒体(15a) およびポート(22)を通って下流側充填液供給ライン(21)に供給され、充填液供給ライン(19)(21)と中央筒体(14)内の洗浄が同時に行われる。
【００１９】
充填液供給ライン(19)(21)に充填液が供給されていない状態で、充填パイプ(5) のみの洗浄を行う場合、ポート(30)は、無菌加熱空気供給ラインとの接続が解かれ、洗浄液供給ライン(29)と接続され、図９に示すように、第２弁(18b) と第４弁(18d) を開いた状態で、洗浄液供給ライン(29)から洗浄液が供給される。これにより、洗浄液が、ポート(30)、第４筒体(15d) 、第４弁座(16d) 、第２筒体(15b) およびポート(24)を通って充填パイプ(5) に供給されると同時に、ポート(30)、第４筒体(15d) 、第４弁座(16d) 、第２筒体(15b) 、第２弁座(16b) 、中央筒体(14)、第２弁座(16b) 、第２筒体(15b) およびポート(24)を通って充填パイプ(5) に供給され、充填パイプ(5) と中央筒体(14)内の洗浄が行われる。
【００２０】
下流側の他の包装機械で充填作業が行われている状態で、充填パイプ(5) の洗浄を行う場合、図１０に示すように、第３弁(18c) と第４弁(18d) を開いた状態で、上流側充填液供給ライン(19)に充填液が供給され、洗浄液供給ライン(29)に洗浄液が供給される。これにより、充填液が、ポート(20)、第１筒体(15a) 、ポート(22)および下流側充填液供給ライン(22)を通って下流側の他の包装機械に供給され、充填作業が行われる。。一方、洗浄液が、ポート(30)、第４筒体(15d) 、第４弁座(16d) 、第２筒体(15b) およびポート(24)を通って充填パイプ(5) に供給され、その洗浄が行われる。また、蒸気が、蒸気供給ライン(25)からポート(26)、第３筒体(15c) 、第３弁座(16c) 、中央筒体(14)、第３弁座(16c) 、第３筒体(15c) およびポート(28)を通って蒸気排出ライン(27)に排出され、中央筒体(14)内に、充填液が流れている第１筒体(15a) と洗浄液が流れている第２筒体(15b) との間を遮断する蒸気バリヤが形成される。
【００２１】
充填作業は、図７に示すように、第４弁(18d) を閉じた状態で行われ、このとき、洗浄液供給ライン接続ポート(30)は無菌加熱空気供給ラインに接続されている。このため、万一、第４弁体(12d) と弁座(16d) の間において漏れが生じると、洗浄液が第４筒体(15d) 内から無菌加熱空気供給ラインのヒータ、ＨＥＰＡフィルタ、送風機などに逆流し、各機器に弊害が生じる。このような問題を解決するための実施形態が図１１に示されている。図１１において、上記実施例と同じ部分には同一の符号を付している。第４筒体(15d) の側部の開口に電極保持筒(31)が外方突出状に固定され、中心に棒状の電極(32)を保持したたとえば合成樹脂製の絶縁部材(33)(34)が保持筒(31)内にはめられ、保持筒(31)に外方端部側からはめられたナット(35)により固定されており、これらにより開口が密閉されている。電極(32)の先端部は、開口の中心部において絶縁部材(33)の端面から第４筒体(15d) 内に露出している。電極(32)の基端部はナット(35)より外側に突出し、ナット(35)の外方端部には、電極(32)を覆う筒状のカバー(36)がねじはめられている。そして、電極(32)の基端部に、カバー(36)を通して電線(37)が接続されている。電極(32)は第４筒体(15d) 内への液の漏れを検出するためのものであり、そのために電極(32)と第４筒体(15d) の間の電気的導通状態が調べられる。図１１に示すように第４弁(18d) が閉じて充填作業が行われている状態において、第４弁体(12d) と弁座(16d) の間から液漏れが生じていなければ、第４筒体(15d) 内には液体が存在しないので、電極(32)と第４筒体(15d) の間は非導通状態になっている。第４弁体(12d) と弁座(16d) の間から液漏れが生じると、第４筒体(15d) 内に充填液が入り、充填液により電極(32)と第４筒体(15d) の間が導通状態になる。電極(32)と第４筒体(15d) の間が導通状態になったことが検出されたならば、第２弁(18b) を閉じ、第２筒体(15b) への充填液の供給を停止する。これにより、第４筒体(16d) 内への充填液の漏出がなくなる。また、適宜な手段によって警報を発し、点検作業などが必要であることをオペレータに知らせる。このように第４弁(18d) からの充填液の漏れを早期に検出することにより、上記のような問題点を解消することができる。
【００２２】
上記実施形態では、バルブ装置(2) の各弁(18)の開閉状態の組合わせのいくつかについて説明したが、他の適宜な組合わせを採用し、ポート(20)(30)に供給する流体の種類を適宜選択することにより、上記以外の作業を行うこともできる。また、バルブ装置(2) の各部の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の実施形態を示す包装機械主要部の配置構成図である。
【図２】図２は、図１の包装機械のバルブ装置の分解斜視図である。
【図３】図３は、図２のバルブ装置の弁箱の正面図である。
【図４】図４は、図３のIV−IV線の断面図である。
【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線の断面図である。
【図６】図６は、弁箱の側面図である。
【図７】図７は、バルブ装置の１状態を示す部分切欠き平面図である。
【図８】図８７は、バルブ装置の他の状態を示す部分切欠き平面図である。
【図９】図９は、バルブ装置のさらに他の状態を示す部分切欠き平面図である。
【図１０】図１０は、バルブ装置のさらに他の状態を示す部分切欠き平面図である。
【図１１】図１１は、他の実施形態を示すバルブ装置の主要部の断面図である。
【符号の説明】
(2)               バルブ装置
(5)               充填パイプ
(10)              弁箱
(11a)             第１弁蓋
(11b)             第２弁蓋
(11c)             第３弁蓋
(11d)             第４弁蓋
(12a)             第１弁体
(12b)             第２弁体
(12c)             第３弁体
(12d)             第４弁体
(14)              中央筒体
(15a)             第１筒体
(15b)             第２筒体
(15c)             第３筒体
(15d)             第４筒体
(16a)             第１弁座
(16b)             第２弁座
(16c)             第３弁座
(16d)             第４弁座
(19)              上流側充填液供給ライン
(20)              上流側充填液供給ライン接続ポート
(21)              下流側充填液供給ライン
(22)              下流側充填液供給ライン接続ポート
(24)              充填パイプ接続ポート
(25)              蒸気供給ライン
(26)              蒸気供給ライン接続ポート
(27)              蒸気排出ライン
(28)              蒸気排出ライン接続ポート
(29)              洗浄液供給ライン
(30)              洗浄液供給ライン接続ポート
(32)              電極
【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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