(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部流路と下部流路との間に形成した連通路に弁座を設け、弁座の内周側に係合する第１弁体を第１弁軸に、また弁座の上部側に押接係合する第２弁体を、第１弁軸に摺動可能に套嵌される中空状の第２弁軸にそれぞれ設けると共に、第１弁軸を弁開閉駆動機構に連動連結し、開弁時に弁開閉駆動機構の作動による第１弁軸の上動に伴って第２弁体が追従移動するようにし、更に第２弁軸の洗浄液供給口より供給した洗浄液を第１弁軸の内部通路を通じてその下端部の洗浄液噴出孔より噴出させるようにした二重シール弁において、第１弁軸の外周面と第２弁軸の内周面との間には、前記第２弁軸の洗浄液供給口より供給される洗浄液を並行して同時に積極的に導入して第２弁軸の下端側から排出する洗浄用環状通液路を形成してなることを特徴とする二重シール弁。
【請求項２】
前記第１弁軸の外周面と第２弁軸の内周面との間に形成される洗浄用環状通液路には、当該通液路に導入された洗浄液を螺旋流とするための複数の螺旋溝を外周面に形成した螺旋流形成リングを配設してなることを特徴とする請求項１に記載の二重シール弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品製造、醸造等の機械やプラントにおける液体流通ラインに使用されるもので、流路を二重にシールすることにより二液の混合を防止する二重シール弁に関し、特に弁内部の洗浄を行うための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるこの種の二重シール弁は、上部流路と下部流路との間に形成した連通路に弁座を設け、弁座の内周側に係合する第１弁体を第１弁軸に、また弁座の上部側に押接係合する第２弁体を、第１弁体に摺動可能に套嵌される中空状の第２弁軸にそれぞれ設けると共に、第１弁軸を弁開閉駆動機構に連動連結し、開弁時に弁開閉駆動機構の作動による第１弁軸の上動に伴って第２弁体が追従移動するようにしたもので、弁内部の洗浄を行うために、第２弁軸の所要部に洗浄液供給口を設け、第１弁軸の内部に軸方向に延びる内部通路を設けると共に、その下端部に複数の洗浄液噴射孔を放射状に設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の二重シール弁では、第２弁軸の洗浄液供給口より供給した洗浄液は、第１弁軸の内部通路に導入されて、その下端部の洗浄液噴射孔から噴出されるようになっているため、弁座の内周部や弁体の内側部は良好に洗浄されるが、第１弁軸の外周面とこれに摺動可能に套嵌されている第２弁軸の内周面との間の摺動間隙部は洗浄することができず、従ってこの摺動間隙部を洗浄するには、第１弁軸と第２弁軸とを分解する必要があり、作業に非常な手間がかかっていた。
【０００４】
本発明は、第２弁軸に設けられた洗浄液供給口より供給される洗浄液によって、上記第１弁軸と第２弁軸との間の摺動間隙部を容易に洗浄できるようにした二重シール弁を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１に係る二重シール弁は、上部流路１と下部流路２との間に形成した連通路３に弁座６を設け、弁座６の内周側に係合する第１弁体７を第１弁軸８に、また弁座６の上部側に押接係合する第２弁体９を、第１弁軸８に摺動可能に套嵌される中空状の第２弁軸１０にそれぞれ設けると共に、第１弁軸８を弁開閉駆動機構２８に連動連結し、開弁時に弁開閉駆動機構２８の作動による第１弁軸８の上動に伴って第２弁体９が追従移動するようにし、更に第２弁軸１０の洗浄液供給口２０より供給した洗浄液を第１弁軸８の内部通路２２を通じてその下端部の洗浄液噴出孔２３より噴出させるようにした二重シール弁において、第１弁軸８の外周面と第２弁軸１０の内周面との間には、前記第２弁軸１０の洗浄液供給口２０より供給される洗浄液を並行して同時に積極的に導入して第２弁軸１０の下端側から排出する洗浄用環状通液路４４を形成してなることを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、請求項１に記載の二重シール弁において、前記第１弁軸８の外周面と第２弁軸１０の内周面との間に形成される洗浄用環状通液路４４には、当該通液路４４に導入された洗浄液を螺旋流とするための複数の螺旋溝４５ａを外周面に形成した螺旋流形成リング４５を配設してなることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る二重シール弁の全体をａ−ａ線で二分した下半分の縦断面図で、図２は上半分を示している。これらの図において、１は上部流路、２は下部流路で、これらの流路１，２は互いに平行または交差方向に形成されていて、両流路１，２の間には連通路３が形成され、また両流路１，２における連通路３と同軸上に対向する部位に上部開口部４及び下部開口部５が形成され、そして連通路３には弁座６が装着されている。上部流路１及び下部流路２に、それぞれ例えば飲料液または洗浄液を流通させるようになっている。
【０００８】
７は、弁座６の内周側に係合する第１弁体で、上部開口部４から連通路３を通って下部開口部５側に挿入された第１弁軸８の中間軸部８ｂの下端部に一体形成されている。この第１弁体７の下部には中空状の下部軸部８ｃが同軸一体形成され、また中間軸部８ｂの上部には上部軸部８ａが、通常はねじ結合により同軸に連設されている（図１及び図２には、中間軸部８ｂと上部軸部８ａとが一体に形成されたものとして図示している）。これら上部軸部８ａと中間軸部８ｂと下部軸部８ｃとによって第１弁軸８が形成される。
【０００９】
９は、第１弁体７の上側に位置して弁座６の上部側に上方より押接係合する第２弁体で、第１弁軸８の上部軸部８ａから中間軸部８ｂにわたって套嵌された第２弁軸１０の下端部に一体に形成されており、この第２弁軸１０は、後述するようにコイルばねからなる第１ばね１１によって常時下向きに付勢され、それにより第２弁体９を弁座６の上部側に押し付けている。尚、この第２弁軸１０は、上部軸部１０ａとこれにねじ結合された下部軸部１０ｂとからなるもので、下部軸部１０ｂの下端部に第２弁体９が形成される。
【００１０】
図３以降の図面をも参照して明らかなように、第１弁体７には、弁座６の内周側座面６ａに摺動可能に密接する主環状パッキン１２がパッキン取付用嵌合溝７ａに嵌合されて取り付けられ、第２弁体９には、弁座６の上部側座面６ｂに上方より密接する副環状パッキン１３がパッキン取付用嵌合溝９ａに嵌合されて取り付けられている。上部流路１の上部開口部４には、この上部開口部４から上方へ突出する第２弁軸１０の下部軸部１０ｂを摺動可能に支持する環状部材１４が設けられ、この環状部材１４は、ヨーク１５の基部１５ａと、これの下端部で下部軸部１０ｂに密接するパッキン１６を含んで構成される。また、下部流路２の下部開口部５には、この下部開口部５から下方へ突出する第１弁軸８の下部軸部８ｃを摺動可能に支持する環状部材１７が設けられ、この環状部材１７は、スリーブ１８の径大基部１８ａと、これの上端部で下部軸部８ｃに密接するパッキン１９を含んで構成される。
【００１１】
図１に示すように、第２弁軸１０の下部軸部１０ｂには洗浄液供給口２０が設けられ、この洗浄液供給口２０は、連通孔２１を介して、第１弁軸８の中間軸部８ｂにその中心軸線に沿って設けられた内部通路２２に通じ、この内部通路２２は、中間軸部８ｂの下端部に放射状に設けられた複数の洗浄液噴出孔２３に通じている。更に図９を参照して明らかなように、第１弁軸８の中間軸部８ｂ外周面と第２弁軸１０の下部軸部１０ｂ内周面との間には、前記洗浄液供給口２０より供給される洗浄液を前記連通孔２１から内部通路２２へ導入するのと並行して同時に積極的に導入し前記中間軸部８ｂの下端から排出するための洗浄用環状通液路４４が形成されている。この洗浄用環状通液路４４の上端部は、前記洗浄液供給口２０からの洗浄液を前記連通孔２１側と当該通液路４４とに有効に投入できるように若干径大の環状部４４ａを形成している。また、この洗浄用環状通液路４４には、当該通液路４４に導入された洗浄液を螺旋流とするための複数の螺旋溝を外周面に形成した螺旋流形成リング４５が、複数箇所、例えば上下２箇所に配設されている。この螺旋流形成リング４５は、フッ素樹脂によってリング状に形成されたもので、図８に示すように、その外周面に複数の螺旋溝４５ａが周方向一定間隔おきに条設されている。
【００１２】
しかして、洗浄液供給口２０より洗浄液を供給すると、この供給された洗浄液の流量のうちの例えば７０％が連通孔より中間軸部８ｂの内部通路２２に導入され、３０％が径大環状部４４ａを通じて洗浄用環状通液路４４内へ同時に導入される。連通孔２１より導入される洗浄液は、中間軸部８ｂの内部通路２２に入り、下端部の各洗浄液噴出孔２３から、第１弁体７と第２弁体９と弁座６との間に形成される環状室２４内に噴出して、この環状室２３の内部、即ち弁座６の内周部や弁体７，９の内側部を洗浄した後、複数の通孔２５を通って第１弁軸８の下部軸部８ｃ内部の排出路２６から外部に排出される。一方、洗浄用環状通液路４４に導入された洗浄液は、螺旋流形成リング４５の螺旋溝４５ａを通ることにより螺旋流を形成して環状通液路４４を通過し、その螺旋流によってその環状通液路４４内部を完全に洗浄しながら、第１弁体７と第２弁体９と弁座６との間の環状室２４へ排出され、更に第１弁軸８の下部軸部８ｃ内部の排出路２６から外部に排出される。このように、洗浄液供給口２０より洗浄液を供給することによって、弁座６の内周部や弁体７，９の内側部を洗浄できると同時に、第１弁軸８の中間軸部８ｂ外周面と第２弁軸１０の下部軸部１０ｂ内周面との間の、いわゆる摺動間隙部を自動的に完璧に洗浄することができる。尚、洗浄液供給口２０には洗浄液ホース接続用の口金２７がヨーク１５の窓１５ａを通して取り付けられている。
【００１３】
また、図２を参照すると、この図において２８は、第１弁体７及び第２弁体９の開閉を司る第１の弁開閉駆動機構であり、この弁開閉駆動機構２８は、第１弁軸８の上部軸部８ａをピストンロッドとし、これに固定したピストン２９を固定シリンダ３０内に嵌装したエアシリンダからなるもので、固定シリンダ３０内の上部にばね受け３１が配置され、このばね受け３１とピストン２９との間には、このピストン２９と第２弁軸１０との間に介装された第１ばね１１よりばね力の大きいコイルばねからなる第２ばね３２と、前記ピストンロッド８ａに固定され且つ前記ばね受け３１に対し伸縮自在に連結されて、前記第２ばね３２の伸びを一定範囲に制限するばね制限ストッパー３３とが介装され、そして固定シリンダ３０には、ピストン２９を隔ててその上下両室３０ａ，３０ｂに対しエアの給排を行うエア給排ポート３４，３５が設けられている。
【００１４】
前記ばね受け３１は、第２ばね３２の一端部を受けるリング状のばね受け本体３１ｏと、これと同心状に一体形成された円筒部材３１ａとからなり、前記ばね制限ストッパー３３は、ピストンロッド（第１弁軸８の上部軸部８ａ）に外嵌されて定位置に固定されると共にばね受け３１の円筒部材３１ａに摺動可能に内嵌される円筒部材３３ａからなるもので、常時は図２に示すように、第２ばね３２の付勢力で両円筒部材３１ａ，３３ａの先端係合部が互いに係合することによって、ばね受け３１とストッパー３３とが最大に伸びた状態で連結され、それにより第２ばね３２がそれ以上伸びないように制限されている。
【００１５】
従って、この第１の弁開閉駆動機構２８によると、固定シリンダ３０のピストン２９を挟んでその上下両室３０ａ，３０ｂのいずれにも圧力エアが供給されていない時には、図２に示すように、ピストン２９と第２弁軸１０の上部軸部１０ａとの間に介装された第１ばね１１の付勢力により、第１弁軸８が上方へ、第２弁軸１０が下方へそれぞれ付勢されて、第１弁体７が主環状パッキン１２を介して弁座６の内周側座面６ａに密接係合すると共に、第２弁体９が副環状パッキン１３を介して弁座６の上部側座面６ｂに密接係合し、図３に示すような弁全閉状態となる。
【００１６】
そして、エア給排ポート３５より固定シリンダ３０の下部室３０ｂに圧力エアが供給されると、ピストン２９が第２ばね３２の付勢力に抗して上昇し、これに伴い前記ストッパー３３の円筒状部材３３ａがばね受け３１の円筒部材３１ａに対し収縮作動して、第１弁軸８が上動を開始し、その途上で第１弁体７の上端部が図４に示すように第２弁体９の内周側下部に当接し、この当接状態で第１弁体７が第２弁体９を押し上げて共上がりしながら、両弁体７，９が弁座６から上方へ離間し、しかしてピストンロッド８ａの上端側に嵌装されたストローク設定リングＲが固定シリンダ３０の上壁部３０ｃに当接することで、ピストン２９が上動限位置に至り、第１弁体７及び第２弁体９は、図５に示すような弁全開状態となる。
【００１７】
また、上記の弁全開状態において固定シリンダ３０の下部室３０ｂの圧力エアを排出させることにより、ばね受け３１が固定シリンダ３０の上壁部３０ｃに押し付けられたまま、ピストン２９が第２ばね３２の付勢力によって下降し、これに伴い第１弁軸８及び第２弁軸１０が下動して、第１弁体７及び第２弁体９は図３に示すような弁全閉状態に戻る。尚、弁全閉状態（図３参照）と弁全開状態（図５参照）でのピストン２９のストロークＳａは、固定シリンダ３０の上壁部３０ｃに当接する上記ストローク設定リングＲによって設定される。
【００１８】
また、図１及び図２に示す弁全閉状態において、エア給排ポート３４から固定シリンダ３０の上部室３０ａに圧力エアが供給されると、前記ばね制限ストッパー３３によって第２ばね３２の伸びが制限されているから、上部室３０ａの圧力上昇によりピストン２９が下方に押されて、第２ばね３２及びばね受け３１と共に一体となって下降し、それに伴い第１弁軸８が第１ばね１１に付勢力に抗して下動し、第１弁体７の主環状パッキン１２が弁座６の内周側座面６ａを下方へ摺動して離間し、図６に示すように第１弁体７のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。このように、固定シリンダ３０の上部室３０ａに圧力エアを供給することにより、第１弁軸８を単独で下動させて、第１弁体７のみを部分開状態とすることができる。この場合、ピストン２９は、図２に示される位置から下降を開始し、後述する第２シリンダ３７の上端に当接して停止する。従って、そのストロークは同図に示すＳｂとなり、このストロークＳｂ分だけ第１弁軸８が第２弁軸１０と独立して上下動することになる。
【００１９】
前記第１の弁開閉駆動機構２８の下方には、同じくエアシリンダからなる第２の弁体開閉駆動機構３６が設けられている。この第２の弁体開閉駆動機構３６は、第１の弁開閉駆動機構２８の固定シリンダ３０下部にこれと連通して形成された第２シリンダ３７と、この第２シリンダ３７に内嵌されると共に第２弁軸１０の上部軸部１０ａに外嵌された状態で所定ストローク上下動する第２ピストン３８と、この第２ピストン３８を下動限位置に付勢するコイルばねからなる第３ばね３９と、第２ピストン３８の下部室３０ａに対するエアの給排を行うエア給排ポート４０とから構成されている。図２から分かるように、第２シリンダ３７は、前記第１弁開閉駆動機構２８の固定シリンダ３０の下端部にねじ結合により連結されていると共に、この第２シリンダ３７の上部室３７ｂと前記第１弁開閉駆動機構２８における固定シリンダ３０の下部室３０ｂとが互いに連通するように形成されている。
【００２０】
図２において、４１は第２ピストン３８の下動限位置を規制するストッパーで、第２シリンダ３７の下壁部側に形成され、また４２は第２ピストン３８の上動限位置を規制するストッパーで、第２シリンダ３７の上壁部側に形成されている。しかして、第２ピストン３８は、下動限位置規制ストッパー４１と上動限位置規制ストッパー４２との間において当該ピストン３８の外周側上端部３８ａと上動限位置規制ストッパー４２との間隔に相当するストロークＳ１を上下動するが、第３ばね３９により下動限位置に付勢された第２ピストン３８の内周側上端部３８ｂと、第１ばね１１により閉弁位置に付勢された第２弁軸１０の上部軸部１０ａに突設されたストッパー４３との間に、前記ストロークＳ１よりも短い軸方向の遊びＳ２が設けられているため、この第２ピストン３８が下動限位置から上動限位置までストロークＳ１を上動することにより、第２弁軸１０は、実際には第２ピストン３８のストロークＳ１と前記軸方向遊びＳ２との差（Ｓ１−Ｓ２）分だけ上動することになる。このように、第３ばね３９で下動限位置に付勢される第２ピストン３８の内周側上端部３８ｂと、第２ばね３２で閉弁位置に付勢される第２弁軸１０側のストッパー４３との間に、第２ピストン３８のストロークＳ１より短い軸方向遊びＳ２を設けることにより、第２ばね３２の付勢力を第２弁軸１０に対して有効に作用させて、第２弁体９を弁座６の上部側座面６ｂに確実に押接係合させることができる。
【００２１】
この第２の弁開閉駆動機構３６にあっては、図２のように第２ピストン３８が下動限位置に保持されている状態から、エア給排ポート４０より第２シリンダ３７の下部室３７ａに圧力エアが供給されると、第２ピストン３８が上動を開始するが、そのピストン３８の内周側上端部３８ｂが第２弁軸１０のストッパー４２に当たるまでは、第２弁軸１０は第２弁体９を閉じる下降位置に保持されたままである。しかして、第２弁軸１０は、第２ピストン３８の内周側上端部３８ｂがストッパー４２に当たった後、第２ピストン３８の上動に伴って押し上げられ、このピストン３８の外周側上端部３８ａが上動限位置規制ストッパー４２に当たるまで上動し、それにより図７に示すように第２弁体９のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。また、上記下部室３７ａの圧力エアを抜くことにより、第２ピストン３８が第３ばね３９により押し下げられると共に、第２弁軸１０は第２ばね３２により下動し、第２弁体９は閉弁状態となる。
【００２２】
以上のような構成を有する二重シール弁の使用において、第１の弁開閉駆動機構２８における固定シリンダ３０の下部室３０ｂに圧力エアが供給されていない状態のときには、図１〜図３に示すように、第１弁体７が主環状パッキン１２を介して弁座６の内周側座面６ａに密接係合すると共に、第１ばね１１により押し下げる第２弁軸１０によって第２弁体９が副環状パッキン１３を介して弁座６の上部側座面６ｂに押接係合して、第１弁体７及び第２弁体９が共に閉じた弁全閉状態となり、しかして上部流路１と下部流路２とを連通する連通路３は、下部流路２側の第１弁体７と上部流路１側の第２弁体９とによって二重シールされた状態で閉塞され、上部流路１を流れる液体と下部流路２を流れる液体との混合が防止される。
【００２３】
そして、上記固定シリンダ３０の下部室３０ｂに圧力エアが供給されると、図４に示すように第１弁軸８の上動に伴って第１弁体７が第２弁体９を押し上げて共上がりしながら、両弁体７，９が弁座６から上方へ十分に離間して図５に示すような弁全開状態となり、これにより連通路３が開通し、この連通路３を介して上部流路１と下部流路２とを連通させることができる。
【００２４】
また、粘性の高い液体等のように洗浄のし難い液体を使用する時は、第１弁体７及び第２弁体９の一方を閉じ、他方を僅かに開けて、開けた方のパッキン部分を洗浄液により洗浄しながら、その洗浄液を排出する。例えば、上部流路１に高粘性の飲料水を流通させ、下部流路２に洗浄液を流通させる場合には、固定シリンダ３０の上部室３０ａに圧力エアを供給すると、上部室３０ａの圧力上昇によりピストン２９が伸びを制限されている第２ばね３２と共に下降し、それに伴い第１弁軸８が下動して、第１弁体７の主環状パッキン１２が弁座６の内周側座面６ａを下方へ摺動して離間し、図６に示すように第１弁体７のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。しかして、下部流路２からの洗浄液は、図６の矢印で示すように、第１弁体７と弁座６との間の間隙を通って、第１弁体７と第２弁体９と弁座６との間に形成される環状室２４内に導入され、その間に第１弁体７の主環状パッキン１２部分及び環状室２の内部を洗浄し、その後第１弁軸８の下部軸部８ｃ内部の排出路２６を通って外部に排出される。
【００２５】
また、下部流路２に高粘性の飲料水を流通させ、上部流路１に洗浄液を流通させる場合には、第２の弁開閉駆動機構３６における第２シリンダ３７の下部室３７ａに圧力エアを供給すると、第２ピストン３８が上動する途上でこのピストン３８にて第２弁軸１０が押し上げられ、第２ピストン３８が所定ストロークＳ１上動することにより、第２弁軸１０が前記軸方向遊びＳ２分を差し引いたストローク（Ｓ１−Ｓ２）だけ上動して、図７に示すように第２弁体９のみが僅かに開いた弁部分開状態となる。しかして、上部流路１からの洗浄液は、図７の矢印で示すように、第２弁体９と弁座６の上部側座面６ｂとの間の間隙を通過し更に第１弁体７と第２弁体９と弁座６との間に形成される環状室２４内を巡回して、第１弁体７の副環状パッキン１３部分及び環状室２の内部を洗浄した後、第１弁軸８の下部軸部８ｃ内部の排出路２６を通って外部に排出される。
【００２６】
【発明の作用及び効果】
請求項１に係る発明にあっては、第２弁軸に設けた洗浄液供給口より供給される洗浄液は、第１弁軸の内部通路に導入されると同時に、第１弁軸の外周面と第２弁軸の内周面との間の洗浄用環状通液路内へ並行して導入される。第１弁軸の内部通路に導入された洗浄液は、下端部の洗浄液噴出孔から、第１弁体と第２弁体と弁座との間に形成される環状室内に噴出して、弁座の内周部や弁体の内側部を洗浄した後、外部に排出される。一方、洗浄用環状通液路に導入された洗浄液は、この環状通液路を通過することによってその内部を完全に洗浄しながら、第２弁軸の下端側から外部へ排出される。
【００２７】
従って、この発明によれば、洗浄液供給口より洗浄液を供給することによって、弁座の内周部や弁体の内側部を洗浄できると同時に、第１弁軸の外周面と第２弁軸の内周面との間の摺動間隙部を自動的に完全に洗浄することができる。
【００２８】
請求２の発明によれば、洗浄用環状通液路に導入された洗浄液は、螺旋流形成リングを通ることにより螺旋流を形成するから、その螺旋流によって環状通液路内部をより効果的に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る二重シール弁の下半分を示す縦断面図であり、ａ−ａ線が上半分との分割線である。
【図２】  同二重シール弁の上半分を示す縦断面図である。
【図３】  弁全閉状態にある二重シール弁中心部を示す縦断面図である。
【図４】  弁全閉状態から開弁状態に移行している状態を示す二重シール弁の中心部の縦断面図である。
【図５】  弁全開状態にある二重シール弁中心部を示す縦断面図である。
【図６】  第１弁体が僅かに開いた弁部分開状態を示す縦断面図である。
【図７】  第２弁体が僅かに開いた弁部分開状態を示す縦断面図である。
【図８】  螺旋流形成リングを示す斜視図である。
【図９】  第１弁軸と第２弁軸との間に形成される洗浄用環状通液路の部分を示す拡大詳細断面図である。
【符号の説明】
１          上部流路
２          下部流路
３          連通路
６          弁座
７          第１弁体
８          第１弁軸
９          第２弁体
１０        第２弁軸
１１        第１ばね
２０        洗浄液供給口
２１        連通孔
２２        内部通路
２３        洗浄液噴出孔
２４        環状室
２６        排出路
２８        第１の弁開閉駆動機構
３２        第２ばね
３６        第２の弁開閉駆動機構
３９        第３ばね
４４        洗浄用環状通液路
４５        螺旋流形成リング
４５ａ      螺旋溝
【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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