(57)【要約】  本発明は、生成される飲料の種類に応じて選択された特定の流量（Ｆ）及び特定の圧力（Ｐ）で流体を飲料調製モジュールに供給する、飲料調製モジュール用の膜ポンプ（１０）に関する。本発明の膜ポンプ（１０）は、特定の圧力（Ｐ１）値を超えた場合に流量（Ｆ）を低減させるために、ポンプ出口（１１）をポンプ入口（１２）に接続する統合型バイパス弁（２０）を備える。更に本発明は、容器内に配置された飲料原材料から飲料を調製するように構成された前述の膜ポンプ（１０）を備える飲料調製モジュールに関する。つまり、飲料調製モジュールは、容器における識別手段から、飲料調製プロセスパラメータを含む情報を取得するように構成された読み取り手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料調製モジュール用の膜ポンプ（１０）であって、
特定の流量（Ｆ）及び特定の圧力（Ｐ）で流体を前記飲料調製モジュールに供給し、前記圧力（Ｐ）及び前記流量（Ｆ）は調製される飲料の種類に応じて選択されており、
前記膜ポンプ（１０）は、特定の圧力（Ｐ１）値を超えた場合に前記流量（Ｆ）を低減させるために、ポンプ出口（１１）をポンプ入口（１２）に接続する統合型バイパス弁（２０）を備える、膜ポンプ（１０）。
【請求項２】
前記バイパス弁（２０）は、ばね式のバイパス弁であり、ばね特性は、ばね圧縮距離に影響を及ぼすことによって、特定の閾値圧力値（Ｐ１）を超えた場合にのみ水の流れを可能にするように選択されている、請求項１に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項３】
前記閾値圧力値（Ｐ１）に達すると、前記バイパス弁（２０）が開き、前記ポンプ出口（１１）を通る流量の低減がもたらされる、請求項２に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項４】
前記バイパス弁は、それ以上ポンプ圧力を上昇させることができない安全値としての最大圧力値（Ｐｍａｘ）を実現するように構成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項５】
前記バイパス弁（２０）は、弁特性及び圧力設定を変更することができるように、機械式アクチュエータ又はモータ（１５）によって能動的に操作される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項６】
最大６００ｍＬ／分の前記流体を前記飲料調製モジュールに供給するようになっている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項７】
最大２５バールの圧力で前記流体を前記モジュールに供給するように構成されている、膜ポンプ（１０）。
【請求項８】
前記飲料の少なくとも１回の調製期間中に、４〜２５バールに収まる圧力で、８０〜５００ｍＬ／分の前記流体を前記飲料調製モジュールに供給するように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項９】
ダンパリング（３０）を更に備え、前記ダンパリング（３０）は、前記ポンプ（１０）の内容積部のプライミングを可能にし、前記リングの材料の剛性を変更することによって、前記ポンプの流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）挙動の変更を可能にする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項１０】
前記ダンパリング（３０）は、エラストマー材料の積層化された複数の層を備える、請求項９に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項１１】
前記ポンプ入口（１２）に配置されており、かつ前記バイパス弁（２０）の移動によって生じる振動及び衝撃を吸収するように構成された可撓性膜（４０）を更に備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項１２】
前記可撓性膜（４０）は、エラストマー材料の積層化された複数の層を備える、請求項１１に記載の膜ポンプ（１０）。
【請求項１３】
容器内に配置された飲料原材料から飲料を調製するように構成され、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の膜ポンプ（１０）を備える飲料調製モジュールであって、
前記容器における識別手段から、飲料調製プロセスパラメータを含む情報を取得するように構成された読み取り手段を備える、飲料調製モジュール。
【請求項１４】
前記飲料調製プロセスパラメータは、前記飲料調製モジュールに供給される前記流体の前記流量（Ｆ）及び前記圧力（Ｐ）についての情報を含む、請求項１３に記載の飲料調製モジュール。
【請求項１５】
前記識別手段は、前記飲料調製モジュールに供給される前記流体の前記流量（Ｆ）及び前記圧力（Ｐ）を調節するための、前記バイパス弁（２０）の作動パラメータについての情報、及び／又は、モータ（１６）の速度についての情報を含む、請求項１３又は１４に記載の飲料調製モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップの中での高い品質及び広範な使用適応性を提供する、飲料の調製のために特定の圧力及び流量で流体を供給するための飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプに関する。本発明は、更に、そのようなポンプを備える飲料調製モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の分野は、特に、調製される飲料の原材料のカプセルを使用する、飲料調製マシンに関する。特定の飲料調製マシンは、抽出されるか又は溶解される原材料を含むカプセルを使用し、液体（通常は水）用の充填手段を備えており、この充填手段は、低温であるか、又は例えばサーモブロックなどの加熱手段によって加熱された水の供給部から液体を圧送する。
【０００３】
特に、茶及びコーヒーの調製の分野では、飲料原材料を収容したカプセルが淹出装置に挿入されるマシンが広く開発されてきた。淹出装置がカプセルの周囲を密閉し、水がカプセルの第１の面に注入され、飲料がカプセルの閉鎖された容積内で生成され、淹出された飲料をカプセルの第２の面から流出させ、カップなどの受容器に回収することができる。
【０００４】
典型的には、飲料調製マシンは、原材料カプセルの取り外し可能な支持体又はホルダに接続され、接続中にそのようなカプセルを穿孔するためのカプセル穿孔器を有する接続構成に流体を流通させるように構成された本体を有している。液体は、接続構成を介して、穿刺されたカプセル内に流通され、液体がカプセル内の原材料と混合されることによって、飲料が形成される。このような飲料マシンの例は、国際公開第２００５／０１６０９３号及び欧州特許第１  ８６８  ４７３号に開示されている。
【０００５】
典型的には、飲料調製マシンの流体システムは、ピストンポンプを備えている。それらの流体システムは、所定の圧力下で、液体の一定流量をカプセル内に供給するように設計及び最適化されている。流量／圧力の組み合わせは、飲料の種類に適合するように特に選択され、マシンは調製のために構成されている。設計上、ピストンポンプの特性及び性能は公知であり、この限定的な分野にしか適合されていない。つまり例えば、低圧で大流量の液体を注入して飲料を調製するためにしか適合されていない。
【０００６】
典型的には、従来の低圧マシン、例えばコーヒーマシンの流体システムは、０〜５バールに収まる圧力下で、３５０〜６００ｍＬ／分の水を供給するように構成されている。高圧エスプレッソコーヒーマシンの流体システムは、１５〜２５バールに収まる圧力下で、１５０〜３００ｍＬ／分の水を供給するように構成されている。ピストンポンプは、従来のモノシステム飲料マシン、すなわち、類似の流量／圧力要件で飲料を調製するようになっているマシンにおいては極めて良好に機能するが、種々の流量／圧力要件で様々な飲料を調製するようになっているマルチシステム飲料マシンには適合されていない。
【０００７】
膜ポンプは、調製する飲料に応じて、カプセルに供給される流体の圧力及び流量の良好な適合を可能にする。したがって、共通の流体システム及び単一の膜ポンプを使用して、種々の流量／圧力要件を使用することができる。そのような解決手段は、カップの中での飲料の品質を向上させるための調製プロセスの微調整を可能にする、適応性があってコスト効率の良い解決手段である。更に、膜ポンプは、特にポンプの入口及び出口をより大きい適応性をもって配置できることから、及びピストンポンプに比べてポンプのチャンバの長さが短縮されることから、マシンへの統合に関してより高い適応性を実現する。
【０００８】
本発明は、カップの中での高い品質（コーヒーの良い味、アロマ及びクレマ、並びに可溶性の製品のより良好な溶解）を可能にし、圧力値を妥協することなく、カップの中でのより良好な品質を得るために、規定の圧力値を超えた場合に流量を低減させ、それと同時に、使用される部品数を増加させることなく、かつ付加的な水コネクタを有する必要なく、無駄のないコストを維持する、特定の圧力及び流量で流体を供給するための飲料調製モジュールにおいて使用される改善された膜ポンプを提供することを目的としている。本発明の膜ポンプは更に、全ての飲料調製モジュールに適合し、典型的にはエスプレッソ及びカプチーノを調製するための高い圧力値（１２〜２５バールに収まる）及び低い流量（典型的には１００〜３００ｍＬ／分）を使用して、調製する飲料の種類に応じて流量及び圧力値を適合させることを可能にする高い適応性を実現し、膜ポンプは、例えばフィルタコーヒー又はココアなどの低圧力高流量飲料の調製に適合された、０〜３バールに収まる圧力で、３００〜６００ｍＬ／分の液体をモジュールに供給することを可能にする。
【発明の概要】
【０００９】
第１の態様によれば、本発明は、生成する飲料の種類に応じて圧力（Ｐ）及び流量（Ｆ）が選択されるように、特定の流量（Ｆ）及び特定の圧力（Ｐ）で液体を飲料調製モジュールに供給する、飲料調製モジュール用の膜ポンプに関する。つまり、膜ポンプは、特定の圧力（Ｐ１）値を超えた場合に流量（Ｆ）を低減させるために、ポンプ出口をポンプ入口に接続する統合型バイパス弁を備えている。
【００１０】
好ましくは、本発明によれば、バイパス弁はばね式のバイパス弁であり、ばね特性は、ばね圧縮距離に影響を及ぼすことによって、特定の閾値圧力値（Ｐ１）を超えた場合にのみ水の流れを可能にするように選択されている。典型的には、閾値圧力値（Ｐ１）に達すると、バイパス弁が開き、ポンプ出口を通る流量の低減がもたらされる。
【００１１】
本発明の膜ポンプにおいては、バイパス弁は、典型的には、それ以上ポンプ圧力を上昇させることができない安全値としての最大圧力値（Ｐｍａｘ）を実現するように構成されている。
【００１２】
可能な実施形態によれば、バイパス弁は、弁特性及び圧力設定を変更することができるように、機械式アクチュエータによって、又はモータによって能動的に操作され得る。
【００１３】
好ましくは、本発明の膜ポンプは、最大６００ｍＬ／分の流体を飲料調製モジュールに供給するようになっており、典型的には、最大２５バールの圧力で流体をモジュールに供給するように構成されている。
【００１４】
典型的には、本発明の膜ポンプは、少なくとも１回の飲料調製期間中に、４〜２５バールに収まる圧力で、８０〜５００ｍＬ／分の流体を飲料調製モジュールに供給するように構成されている。
【００１５】
本発明によれば、膜ポンプは、典型的にはダンパリングを更に備え、ダンパリングは、ポンプの内容積部のプライミングを可能にし、リングの材料の剛性を変更することによって、ポンプの流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）挙動の変更を可能にする。
【００１６】
好ましくは、ダンパリングは、エラストマー材料の積層化された複数の層を備えている。
【００１７】
本発明の膜ポンプは、典型的には、ポンプ入口に配置されており、かつバイパス弁の移動によって生じる振動及び衝撃を吸収するように構成された可撓性膜を更に備えている。
【００１８】
好ましくは、本発明のポンプにおける可撓性膜は、エラストマー材料の積層化された複数の層を備えている。
【００１９】
第２の態様によれば、本発明は、容器内に配置された飲料原材料から飲料を調製するように構成され、前述の膜ポンプを備える飲料調製モジュールに関する。つまり、飲料調製モジュールは、容器における識別手段から、飲料調製プロセスパラメータを含む情報を取得するように構成された読み取り手段を備えている。
【００２０】
飲料調製プロセスパラメータは、好ましくは、飲料調製モジュールに供給される流体の流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）についての情報を含む。
【００２１】
本発明の飲料調製モジュールにおいて、識別手段は、典型的には、飲料調製モジュールに供給される流体の流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）を調節するための、バイパス弁の作動パラメータについての情報、及び／又は、モータの速度についての情報を含む。
【００２２】
本発明の更なる特徴、利点及び目的は、以下の本発明の非限定的実施形態の詳細な説明を添付の図面と併せて読めば、当業者には明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプの構成を示す。
【図２】本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプであるポンプの機能のプライミングステップを示す。
【図３】本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプであるポンプの機能のあるステップを示し、このステップでは流体がポンプ入口を通って流入することが可能である。
【図４】本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプであるポンプの機能の加圧ステップを示し、この加圧ステップでは流体がポンプ出口を介して圧縮される。
【図５】能動的に制御されるバイパス弁がポンプ入口に接続された配置を表す、本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプの構成を示す。
【図６】バイパス弁が受動的に操作される場合及び能動的に操作される場合の、本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプにおける、ポンプ入口に接続されたバイパス弁の影響による流量及び圧力変動を表すグラフを示す。
【図７】ピストンの下のダンパリングを表す、本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプの構成を示す。
【図８】本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプにおける、ダンパリングの材料の剛性の変更による流量及び圧力変動を表すグラフを示す。
【図９】バイパス弁が能動的に制御される、本発明による、飲料調製モジュールにおいて使用される膜ポンプの構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１を参照すると、飲料調製モジュールにおいて使用されるように適合された、本発明の実施形態による膜ポンプ１０が図示されている。ポンプ１０は、膜ポンプであり、ダイアフラムポンプという術語で表記される場合もある。膜ポンプは、少なくとも１つの可撓性膜入口４０を有するチャンバを備えた容積移送式ポンプである。この膜入口４０は、モータ１６に連結された偏心輪７０によって作動されるピストン５０の動作下で変形可能である。膜入口４０は可撓性であり、その位置に応じてチャンバの容積の増大又は低減を可能にし、したがって、飲料の調製中にポンプによって飲料モジュールに供給される流体の流量及び圧力の制御を可能にする。ポンプ１０には、流体の逆流を防止する出口逆止弁６０が更に設けられている。
【００２５】
本発明の分野は、特に、調製される飲料の原材料のカプセルを使用する、飲料調製マシンに関する。
【００２６】
本明細書の目的に関して、「飲料」は、茶、コーヒー、温かい又は冷たいココア、ミルク、スープ、ベビーフードなどの、人が消費可能な任意の液体物質を含むことを意図している。「カプセル」は、任意の材料、特に気密包装、例えば、プラスチック、アルミニウム、リサイクル可能及び／又は生分解性の包装、並びに原材料を収容する軟質ポッド又は硬質カートリッジを含む任意の形状及び構造の、密閉包装内の風味原材料などの任意の予めポーション化された飲料原材料を含むことを意図している。
【００２７】
膜入口４０は、ゴム、サーモプラスチック又はテフロン（登録商標）から作製することができる。チャンバは、ポンプ入口１２及び少なくともポンプ出口１１に流体接続されている。ポンプ入口１２は、ホース又は管状部材によって液体供給部に流体接続されている。つまり、液体供給部は、好ましくは取り外し可能な方法で装置に接続されている液体リザーバであってよい。ポンプ入口１２は、バイパス弁２０を備えており、一方、ポンプ出口１１は、出口逆止弁６０を備えている。バイパス弁２０は、飲料調製中にモジュールに供給される流体の流量及び圧力の更なる正確な制御を可能にする。
【００２８】
図２〜図４は、更に説明するように、本発明による膜ポンプ１０の動作を示す。図２は、プライミングとして公知である第１のステップを示し、この第１のステップでは、チャンバ内に閉じ込められた空気を最大限除去するために、膜入口４０が偏心輪７０によって押し上げられる。つまり、可撓性膜入口４０がポンプ入口１２を閉鎖し、一方、ポンプ出口１１が開き、それによってチャンバから空気をパージすることが可能になる。図３は、動作の第２のステップを示し、このステップでは、可撓性膜入口４０が偏心輪７０によって押し下げられ、それによってチャンバ内に真空効果が生じ、流体がポンプ入口１２を通ってチャンバ内に流入することが可能になる。つまり、出口逆止弁６０は閉じられているので、流体はチャンバを出てポンプ出口１１から流出することができない。加圧位置を示す第３の段階又はステップが図３に図示されており、このステップでは、可撓性膜入口４０が、偏心輪７０によって再び押し上げられ、それによってポンプ入口１２が閉鎖され、出口逆止め弁６０により流体が圧縮される。上下動する膜入口４０は、数サイクルで完了する。
【００２９】
ポンプ入口１２に接続されたバイパス弁２０は、本発明のポンプ１０における主要素であり、ポンプの構成に統合されており、既存の先行技術のように外部に設けられているのではない。先行技術のように外部に設けられた場合には、システムは小型でなくなり、また付加的な水コネクタが必要になる。本発明のポンプ１０におけるバイパス弁２０は、ポンプ出口１１をポンプ入口１２に再び接続する。弁２０は、典型的には、特定の圧力値（後述するような閾値圧力値Ｐ１）を超えた場合にのみ水がポンプチャンバ内に流れ込むように特別に設計されたばねとして構成されている。この圧力に達すると、弁２０が開き始め、ポンプ出口１１を通して供給される流体の流量の低減がもたらされる。
【００３０】
バイパス弁２０は、以下の２つの理由から、本発明のポンプ構成における重要な要素である。つまり、バイパス弁２０は、カップの中でのより良好な品質を得るために、特定の規定圧力レベルを超えた場合に流量の低減を可能にすること、圧力を妥協することなく流量を低減することは極めて重要であり、この流量の低減は、このバイパス弁２０でもって行うことが可能であることである。図６を参照すると、バイパス弁２０は、特定の閾値圧力値Ｐ１に達すると、開き始め、それによって流量は低下する。また、弁２０は、チャンバ内の最大圧力を特定の規定レベルＰｍａｘに制限するので、ユーザを保護するための安全弁として機能する。
【００３１】
バイパス弁２０は、ポンプ出口１１をポンプ入口１２に接続することによって圧力値を調節することができる。つまり、弁は、特定の圧力値Ｐ１を超えた場合にのみ流体が流れるように設計されたばねを有するように構成されている。この圧力Ｐ１に達すると、弁２０は開き始め、この開放によって、図６のグラフから見て取ることができるように、ポンプ出口１１を通る流量の低減がもたらされる。本発明のポンプ１０におけるバイパス弁２０が行うことは、圧力を妥協することなく、（流体が飲料原材料を通過する際に、飲料の、典型的にはコーヒーの良好な品質を得るために）流量を低減させることを可能にし、したがって、カップの中での高い品質を可能にする。更に、図６のグラフに示されているように、バイパス弁２０は、ポンプにおいて許容される最大圧力値をＰｍａｘの固有値に制限するので、ユーザを安全に保護することが可能である。
【００３２】
本発明のポンプ１０は、ピストン５０の下に配置されたダンパリング３０（例えば、図７を参照されたい）を更に備えている。ダンパリング５０は、２つの理由から、すなわち、ａ）適切なプライミングを保証するために全ての空隙及び死容積が適切に密閉されることを保証するという理由、及びｂ）典型的には、エスプレッソ及びカプチーノ用の高圧値及び低流量を使用して、及び例えばフィルタコーヒー又はココアなどの低圧力高流量飲料を調製するように適合されたより高い流量及びより低い圧力を使用して、生成する飲料に応じて要求される仕様を満たすために曲線流量及び圧力を修正及び調節するという理由から、本発明のシステムにおける重要な要素である。図８に戻ると、この図は、調製される種々の飲料に応じて選択される、流量及び圧力の種々の考えられる曲線を示す。つまり、流量軸（Ｙ縦軸）における曲線の開始点は固定されており、またダンパリング３０の材料の剛性に依存し、流量軸上のより低い開始点は、軟性のダンパＤｓについての開始点であり、より高い開始点は、硬性のダンパＤｈについての開始点である。Ｙ軸（流量）における曲線の開始点は、ダンパリング３０の剛性に応じて固定されており、圧力軸（Ｘ軸）における曲線の終了点は、バイパス弁２０の位置、すなわち圧力調節のためのその開度に依存する。しかしながら、図８におけるグラフは、固有のダンパ剛性に関する特定の圧力レベルで終了する曲線のみを示し、同じダンパ剛性から出発した場合の圧力軸における種々の終了点の変動は示していない。
【００３３】
図９はまた、本発明の膜ポンプの別の実施形態も示す。バイパス弁２０は、手動で操作され得る、又は別個のモータ１５（図９）によって自動的に操作され得る。バイパス弁２０のばねが機械式アクチュエータ又はモータ（別個のモータ１５）によって能動的に制御されると、バイパス弁２０の特性を変更することができ、種々の圧力設定（Ｐ１及びＰｍａｘ）を定義することができる。これは、例えば低圧淹出などの任意の製品抽出プロファイルに非常に広範な自由度を提供することを可能にする。これはまた、ポンプにおいて特定の動作、例えばデスケーリングなどを実行するときに、低圧値（低減されたＰｍａｘ）でのセーフモード動作として使用することもできる。図６に戻ると、能動的に制御されたバイパス弁についての曲線は、より低い最大圧力値で終了して表されている。つまり、バイパス弁２０は、別個のモータ１５によって能動的に制御されると、より早期に開き始める。
【００３４】
典型的には、本発明のポンプにおけるダンパリング３０は、エラストマー材料の積層化された複数の層を備えており、それらの層は、それらの層を通過するように流体が流れないので、食品グレードである必要はない。本発明のポンプ１０における可撓性膜４０は、エラストマー材料の積層化された複数の層を備えることができるが、しかしながらそれらの層は、流体がそれらの層と接触し得るので、食品グレードでなければならない。
【００３５】
第２の態様によれば、本発明は、容器内に配置された飲料原材料から飲料を調製するように構成された前述の膜ポンプ１０を備える飲料調製モジュールに関する。飲料調製モジュールは、典型的にはコーヒーマシンなどとして構成されており、容器は、典型的にはカプセルとして提供される。飲料調製モジュールは、好ましくは、容器における識別手段から情報を取得するように構成された読み取り手段を備えている。つまり、これらの識別手段は、典型的には、飲料調製プロセスパラメータを含む情報を含む。これらの飲料調製プロセスパラメータは、好ましくは、飲料の調製中に飲料調製モジュールに供給される流体の流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）についての情報を含む。更に、識別手段はまた、典型的には、飲料調製モジュールに供給される流体の流量（Ｆ）及び圧力（Ｐ）を調節するための、バイパス弁２０の作動パラメータ（弁の開放、閉鎖、開度など）についての情報、及び／又は、偏心輪７０を作動させ、この偏心輪７０が可撓性膜入口４０に影響を及ぼすモータ１６の速度についての情報も含む。
【００３６】
典型的には、モータ１６の公称速度は、ポンプ環境（例えば、パイプ長さなど）に従いポンプ振動及び総合ポンプ性能を最適化するために、ポンプ１０を製造する際に、工場で校正されている。
【００３７】
本発明は、本発明の好適な実施形態を参照して説明されているが、添付の特許請求の範囲によって定義されている本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの修正及び変形を実施することができる。
【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】
2020508936.tif 000007
【図６】
2020508936.tif 000008
【図７】
2020508936.tif 000009
【図８】
2020508936.tif 000010
【図９】
2020508936.tif 000011
【国際調査報告】
2020508936.tif 000012
2020508936.tif 000013