説明

断熱箱体

【課題】断熱箱体の使用時は断熱箱体の断熱性能を長期に亘って維持でき、使用済み断熱箱体の廃棄時は断熱箱体から、真空断熱材を回収し易い断熱箱体を提供する。
【解決手段】芯材と水分吸着剤と気体吸着デバイスとをガスバリア性のラミネートフィルム内に減圧密封してなる真空断熱材10を、外箱2の内面に接着剤で接着して、外箱2と内箱3とで形成される空間にウレタン発泡断熱材4を充填した断熱箱体1であり、接着剤は、外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の芯材部の縁から所定幅以上離れた真空断熱材10の中央部とが接着されず、外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の中央部との隙間にウレタン発泡断熱材4が入り込まないように、真空断熱材10の芯材部の縁に沿って真空断熱材10の外周部を重点的に接着している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空断熱材とウレタン発泡断熱材とを、外箱と内箱との間に有する断熱箱体に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、省エネ技術に注目が集まり、真空断熱材を搭載した冷蔵庫や自動販売機等様々な製品が発売され、好評を得ている。この真空断熱材は、グラスウール等の芯材と吸着剤とをガスバリア性の外被材内に減圧密封したものであり、従来のウレタンフォームと比較して、約20倍の断熱性能を有するため、外形寸法の割に庫内容積が大きいといった冷蔵庫の顧客要望を満たしつつ省エネを図ることができる有力な手段として注目されている。
【0003】
しかしながら、真空断熱材を搭載した冷蔵庫のリサイクルには、まだまだ課題がある。真空断熱材は、グラスウール等の多孔質の芯材を吸着剤と共に、袋状のアルミラミネートフィルム内に挿入して、減圧密封したものが主流であるため、従来の冷蔵庫リサイクルシステムと同様に、冷蔵庫の断熱箱体をそのまま破砕すると、破砕後にウレタンフォームとグラスウールが混合してしまい、ウレタンの固形化が困難になり、ウレタンの再資源化が難しくなる。
【0004】
よって、好ましい真空断熱材搭載冷蔵庫のリサイクル方法としては、破砕前に真空断熱材を取り出す必要がある。
【0005】
そこで、冷蔵庫における真空断熱材の脱着を容易にする方法として、発泡断熱材と密着しない所に、しかも外部より容易に脱着できるところに真空断熱材を適用することで、真空断熱材単体でのサービス交換を容易にし、従来同様断熱材の薄壁化による内容積向上に貢献できることができる冷蔵庫が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第3811963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記従来の構成では、冷蔵庫からの真空断熱材の取り外しは容易となるが、真空断熱材がウレタン発泡断熱材中に埋設されている場合と比較し、外箱または内箱の形状が複雑になって、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体の製造コストが増加したり、冷蔵庫本体を構成する断熱箱体の強度が低下したり、真空断熱材内にガスが侵入しやすくなって、真空断熱材の断熱性能の劣化が早まり、断熱性能の悪化による省エネ性能の悪化、消費電力量増加による炭酸ガス排出量アップなど環境面の悪化に繋がる課題を有していた。
【0008】
また、グラスウールからなる芯材を使用する場合、ソーダ石灰等のアルカリ酸化物を含むガラス表面と経時的に侵入する水との接触により、ガラス表面からのアルカリイオンの選択的な溶出がおこり、表面にSi−OHに富む層が形成され、アルカリイオン溶出によって水中の水酸基濃度が増し、PHが9以上になると、Si−O−Siの切断が起こり、劣化が促進される可能性がある。
【0009】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、グラスウールからなる芯材を使用して断熱箱体を形成した場合であっても、使用期間中に侵入する気体や水分による劣化を抑制し
、一定期間使用後においても、リサイクル性を向上させることを目的とする。
の使用時は、断熱箱体の断熱性能を長期に亘って維持でき、使用済み断熱箱体の廃棄時は、断熱箱体から真空断熱材を回収、真空断熱材からグラスウールからなる芯材を取り出す際、グラスウールが気体吸着デバイスにより、使用期間中に侵入する水分を吸着するため、水分による風化、劣化が小さく、初期性能を維持した状態で、再利用が可能となる。
【0010】
また、断熱箱体から真空断熱材を回収し易い断熱箱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するために、本発明の冷蔵庫は、外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材と発泡断熱材とを備えた断熱箱体を有し、前記真空断熱材は、外被材で覆われた空間内に、少なくとも芯材と水分吸着剤とを内包して減圧密封した真空断熱材であり、前記断熱箱体は複数の真空断熱材を備え、前記複数の真空断熱材の中で、少なくとも最も面積の大きい真空断熱材は、気体吸着物質を有する気体吸着デバイスを内包しているものである。
【0012】
これによって、使用済み冷蔵庫の廃棄時、断熱箱体から真空断熱材を回収、真空断熱材からグラスウールからなる芯材を取り出す際、グラスウールが気体吸着デバイスにより、使用期間中に侵入する水分を吸着するため、水分による風化、劣化が小さく、初期性能を維持した状態で、再利用が可能となり、かつ、断熱箱体から真空断熱材を回収し易い断熱箱体を提供することができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明は、使用済み断熱箱体の廃棄時は、断熱箱体から真空断熱材を回収した状態で、水分による風化、劣化が小さく、初期性能を維持した状態で、再利用が可能となり、環境負荷が小さく、省資源化を図った冷蔵庫を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施の形態1における断熱箱体の正面図
【図2】本発明の実施の形態1における断熱箱体の横断面図
【図3】本発明の実施の形態1における真空断熱材の断面図
【図4】本発明の実施の形態1における真空断熱材を接着剤側から見た平面図
【図5】本発明の実施の形態1における平衡圧の違いにおける水分吸着量を示した図
【発明を実施するための形態】
【0015】
第1の発明は、外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材と発泡断熱材とを備えた断熱箱体を有し、前記真空断熱材は、外被材で覆われた空間内に、少なくとも芯材と水分吸着剤とを内包して減圧密封した真空断熱材であり、前記断熱箱体は複数の真空断熱材を備え、前記複数の真空断熱材の中で、少なくとも最も面積の大きい真空断熱材は、気体吸着物質を有する気体吸着デバイスを内包しているものである。
【0016】
これによって、真空断熱材は、芯材と共に水分吸着剤と気体吸着デバイスを減圧密封しているので、外部から侵入する空気や水分を、水分吸着剤と気体吸着デバイスで吸着し、高水吸着平衡圧域において、気体吸着デバイスが水分を吸着して劣化するのを水分吸着剤で抑えて、低水吸着平衡圧域の微量水分を長期に亘って吸着し、減圧状態を維持でき、真空断熱材の高い断熱性能を長期に亘って維持できる。
【0017】
また、外箱と内箱とで形成される空間内に真空断熱材が配置され、外箱と内箱とで形成される空間の真空断熱材以外の空間はウレタン発泡断熱材が充填されているので、外箱と内箱とで形成される空間の外に真空断熱材を配置する場合と比較して、真空断熱材内に空
気や水分が侵入し難く、真空断熱材内に空気や水分が侵入することによる真空断熱材の内圧の増加と、その内圧増加による真空断熱材の断熱性能の悪化が発生しにくい。
【0018】
また、使用期間中の真空断熱材の乾燥状態が維持されているので、グラスウールからなる芯材の風化が抑制されるため、廃棄時に取り出した芯材の性能劣化が小さく、真空断熱材への再利用が容易となる。
【0019】
第2の発明は、前記気体吸着デバイスは、粉末状の前記気体吸着物質を収納する収納容器を有し、前記収納容器と前記芯材とは接着剤を介することなく減圧密封のみによって保持されているものである。
【0020】
これによって、グラスウールと気体吸着物質とが接着剤等を介して接着されておらず、外皮材内部に接着剤を用いずに減圧密封することで、グラスウールを不純物なしに取出すことができ、より断熱性能を維持したグラスウールを用いた再利用を行うことが可能となる。
【0021】
第3の発明は、前記真空断熱材は、前記外箱もしくは前記内箱に接着剤によって接着されるものであって、前記接着剤は、前記外箱または前記内箱における前記真空断熱材を接着する接着面と前記真空断熱材の芯材部の縁から所定幅以上離れた前記真空断熱材の中央部とが接着されず前記接着面と前記真空断熱材の中央部との隙間に前記ウレタン発泡断熱材が入り込まないように前記真空断熱材の芯材部の縁に沿って前記真空断熱材の外周部を重点的に接着しているものである。
【0022】
これによって、真空断熱材を外箱と内箱との中間でウレタン発泡断熱材に埋没させている場合や、真空断熱材の芯材部の片面をほぼ全面を接着剤で外箱の内面または内箱の外面に接着している場合と比べて、真空断熱材を破損せずに回収し易いので、使用済み断熱箱体の廃棄時は断熱箱体から真空断熱材を回収し易く、リサイクル性を向上させた断熱箱体を提供することができる
第4の発明は、特に、第3の発明の接着剤に、熱膨張型接着剤を用いたものであり、熱膨張型接着剤は、高温で膨張して接着力が失われた後に常温冷却しても、その膨張状態が維持されるため、常温で容易に外箱、又は内箱などの被着体と分離することができる。
【0023】
以下、本発明の断熱箱体の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって、この発明が限定されるものではない。
【0024】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における断熱箱体の正面図であり、図2は、本発明の実施の形態1における断熱箱体の横断面図であり、図3は、同実施の形態の断熱箱体に用いた真空断熱材のヒレ折り前の断面図であり、図4は、同実施の形態の断熱箱体に用いたヒレ折り後の真空断熱材を接着剤側から見た平面図であり、図5は平衡圧の違いにおける水分吸着量を示した図である。
【0025】
図1から図4に示すように、本実施の形態の冷蔵庫は、前方に開口する金属製(例えば鉄板)の外箱2と硬質樹脂製(例えばABS)の内箱3と、外箱2と内箱3の間に発泡充填された硬質ウレタンフォームからなる発泡断熱材4で形成された断熱箱体で、この断熱箱体1の上部に設けられた冷蔵室20と、冷蔵室20の下に設けられた上段冷凍室21と、冷蔵室20の下で上段冷凍室21に並列に設けられた製氷室22と、本体下部に設けられた野菜室23と、並列に設置された上段冷凍室21及び製氷室22と野菜室23の間に設けられた下段冷凍室24で構成されている。
【0026】
冷蔵室20は回転式の扉5を備え、回転式の扉5は、片開きで冷蔵室20を開閉自在に閉塞している。
また、上段冷凍室21と製氷室22と下段冷凍室24と野菜室23の前面部はそれぞれに対応した引き出し式の扉により開閉自由に閉塞される
断熱箱体1は、複数の真空断熱材10を備えている。
【0027】
真空断熱材10は、少なくともガラス繊維からなる芯材8と酸化カルシウムからなる水分吸着剤6とガスバリア性の2枚のラミネートフィルムからなる外被材9内に減圧密封して構成されている。
【0028】
断熱箱体1に備えられた真空断熱材の中でも、少なくとも最も面積の大きい真空断熱材10には、銅イオン交換したZSM−5型ゼオライトを用いた気体吸着デバイス7を内包しガスバリア性の2枚のラミネートフィルム9内に減圧密封してなる真空断熱材10としている。
【0029】
気体吸着デバイス7は、粉末状のZSM−5型ゼオライトを用いた気体吸着物質を金属製の収納容器12内に密封して形成している。
【0030】
この気体吸着デバイス7を芯材とともに外被材9内に減圧密封した後で、外力による破壊等の何らかの方法によって、収納容器12に貫通孔を開けることで、収納容器12内部と外被材9内とを連通させている。
【0031】
断熱箱体1は、真空断熱材10を鋼板からなる外箱2の内面に接着剤11で接着した上で、外箱2とABSなどの樹脂からなる内箱3とで形成される空間にシクロペンタンを発泡剤として適用したウレタン発泡断熱材4を充填している。
【0032】
そして、接着剤11は、外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の芯材部(両面のラミネートフィルム9間に芯材8がある部分)の縁から所定幅以上離れた真空断熱材10の中央部とが接着されず、外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の中央部との隙間にウレタン発泡断熱材4が入り込まないように、真空断熱材10の芯材部の縁に沿って真空断熱材10の外周部を重点的に接着している。
【0033】
また、本願で用いたZSM−5型ゼオライトは、窒素吸着性能が高いことに加え、水分吸着性能も高いことが特徴である。
【0034】
図5に本実施の形態で用いたZSM−5型ゼオライトと他の水分吸着剤との水分吸着量の比較を示す。
【0035】
図5は、大気圧とされる13200Paよりも減圧状態での水分吸着量を示している。この中で、3000Paでの吸着量は活性炭が大きく735cc/gであり、2000Paまで減圧した状態であっても500cc/gを上回る高い水分吸着量であることがわかる。一方で、本願発明で気体吸着物質として用いたZSM−5型ゼオライトは、2000Pa以上の減圧状態では、活性炭を大きく下回るが、1000Pa以下の真空度が高くなっている平衡圧においては、100cc/gを上回り、さらに500Paであっても、同様の100cc/gの水分吸着量を維持している。
【0036】
なお、図5の表で用いたZSM−5型ゼオライトは、銅1価サイトの割合が、60%以上であり、銅1価サイトのうち、酸素3配位の銅1価サイトは、70%以上のものである。
【0037】
一般に冷蔵庫に適用される真空断熱材は10年間使用した後であっても平衡圧は500Pa以下であり、実製品においては、使用期間10年間を経た後であっても、100Pa以下といった水吸着平衡圧に芯材の乾燥状態が維持されているような高性能の真空断熱材を用いている。
【0038】
よって、高い真空度を有する冷蔵庫の真空断熱材においては、本実施の形態のZSM−5型ゼオライトを用いることで、高い真空度の平衡圧であっても、空気の中で大部分を占める窒素に加え、空気中に含まれる水分を吸着することが可能となる。
【0039】
また、仮に、何らかの外乱影響を受けた場合であっても200Pa以下の水吸着平衡圧に芯材の乾燥状態が維持されることが望ましく、その場合には、グラスウールの風化の影響をほとんど受けず、初期の性能を維持することが可能となる。
【0040】
上記構成において、真空断熱材10は、芯材8と共に水分吸着剤6と気体吸着デバイス7を減圧密封しているので、外部から侵入する空気や水分を、水分吸着剤6と気体吸着デバイス7で吸着し、気体吸着デバイス7が水分を吸着して劣化するのを水分吸着剤6で抑えて、長期に亘って減圧状態を維持でき、真空断熱材10の高い断熱性能を長期に亘って維持できる。
【0041】
また、外箱2と内箱3とで形成される空間内に真空断熱材10が配置され、外箱2と内箱3とで形成される空間の真空断熱材10以外の空間はウレタン発泡断熱材4が充填されているので、外箱2と内箱3とで形成される空間の外に真空断熱材10を配置する場合と比較して、真空断熱材10内に空気や水分が侵入し難く、真空断熱材10内に空気や水分が侵入することによる真空断熱材10の内圧の増加と、その内圧増加による真空断熱材10の断熱性能の悪化が発生しにくい。
【0042】
上記のように、真空断熱材10は、芯材と共に水分吸着剤とZSM−5型ゼオライトを用いた気体吸着デバイスを減圧密封しているので、外部から侵入する空気や水分を、水分吸着剤に加え、気体吸着デバイスで吸着し、高水吸着平衡圧域において、気体吸着デバイスが水分を吸着して劣化するのを水分吸着剤で抑えて、低水吸着平衡圧域の微量水分を長期に亘って吸着し、減圧状態を維持でき、真空断熱材の高い断熱性能を長期に亘って維持できる。
【0043】
これによって、使用期間中の真空断熱材の乾燥状態が維持されているので、グラスウールからなる芯材の風化が抑制されるため、廃棄時に取り出した芯材の性能劣化が小さく、真空断熱材への再利用が容易となる。
【0044】
さらに、真空断熱材は、外箱2の内面または内箱3の外面に接着剤11で接着され、接着剤11は、外箱2または内箱3における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の芯材部(両面のラミネートフィルム間に芯材がある部分)の縁から所定幅以上離れた真空断熱材の中央部とが接着されず接着面と真空断熱材の中央部との隙間にウレタンの発泡断熱材4が入り込まないように真空断熱材10の芯材部の縁に沿って真空断熱材10の外周部を重点的に接着しているので、真空断熱材10を外箱と内箱との中間でウレタン発泡断熱材4に埋没させている場合や、真空断熱材10の芯材部の片面をほぼ全面を接着剤で外箱の内面または内箱の外面に接着している場合と比べて、真空断熱材を破損せずに回収し易い。
【0045】
さらに、真空断熱材の芯材であるグラスウールは空気の進入により、風化が促進されることがわかっている。この際に、芯材の体積が小さく、面積が小さい真空断熱材よりも芯
材の体積が大きく、大きい面積の真空断熱材の方が、空気進入による内圧の上昇が少ない。すなわち、真空断熱材10の経年劣化が生じにくいが、本実施の形態では最も面積の大きい真空断熱材10に気体吸着物質7を備えることで、さらにグラスウールの風化を防ぐことができ、10年間といった長期間使用した後に、リサイクルする場合においても、風化が抑制され、より断熱性能を維持したグラスウールを用いて再利用を行うことが可能となるので、リサイクル性が向上する。
【0046】
また、リサイクルを行う場合に、本実施の形態のようにグラスウールと気体吸着物質とが接着剤等を介して接着されておらず、外皮材内部に接着剤を用いずに減圧密封することで、グラスウールを不純物なしに取出すことができ、より断熱性能を維持したグラスウールを用いた再利用を行うことが可能となる。
【0047】
さらに、外被材を破断して内部のグラスウールのみを再利用する場合には、同じ外被材を破断する工数であっても、より多くの芯材を取出すことができ、よりリサイクル効率を高めることが可能となる。
【0048】
したがって、この真空断熱材10を有する断熱箱体1の断熱性能を長期に亘って維持できる。
【0049】
また、真空断熱材10は、外箱2の内面に接着剤11で接着され、接着剤11は、外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の芯材部の縁から所定幅以上離れた真空断熱材10の中央部とが接着されず外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の中央部との隙間にウレタン発泡断熱材4が入り込まないように真空断熱材10の芯材部の縁に沿って真空断熱材10の外周部を重点的に接着しているので、真空断熱材10を外箱2と内箱3との中間でウレタン発泡断熱材4に埋没させている場合や、真空断熱材10の芯材部の片面をほぼ全面を接着剤11で外箱2の内面または内箱3の外面に接着している場合と比べて、真空断熱材10を破損せずに回収し易い。
【0050】
本実施の形態では、接着剤11には、ホットメルト接着剤又は、熱膨張型接着剤を適用する。
【0051】
ホットメルト接着剤としては、例えば旭化学合成株式会社製AZ7785を用いることができる。その他、ウレタン系、EVA系のホットメルトを適用しても良いが、真空断熱材10に塗布してから外箱2への貼り付けまでの時間が異なる。本接着剤は、真空断熱材10に塗布後、離型紙などで覆うことにより、初期の接着性を維持することができる。
【0052】
接着剤11は、点状、または、点状と線状の組み合わせで塗布し、真空断熱材10を外箱2又は内箱3に貼り付け後、ウレタン発泡断熱材4の充填発泡形成までの間、真空断熱材10を仮固定するものである。
【0053】
外箱2における真空断熱材10を接着する接着面と真空断熱材10の中央部との隙間にウレタン発泡断熱材4が入り込まないようにすることにより、断熱箱体1の外箱2の外観変形を抑制できる。また、接着剤11の塗布量を必要最低限としているため、外箱2又は内箱3との離型が容易となり、真空断熱材10を破袋することなく、取り出すことができる。接着剤11の塗布面積は、真空断熱材10の片面の芯材部の表面積の10%以下の範囲とする。
【0054】
ラミネートフィルム9は、最内層の熱溶着層として、厚み50μmの直鎖低密度ポリエチレンフィルムを、中間層のガスバリア層として、厚み6μmのアルミニウム箔を、また最外層の表面保護層として、厚み15μmと25μmのナイロンフィルム2層を積層して
なる。
【0055】
ガスバリア層は、アルミ蒸着フィルムを適用しても良く、また、アルミ蒸着フィルムとアルミニウム箔を組み合わせて適用しても良い。
【0056】
本実施の形態の断熱箱体1の真空断熱材10は、長期に亘って減圧状態を維持でき、真空断熱材10の高い断熱性能を長期に亘って維持できるので、使用済みの断熱箱体1から取り出した真空断熱材10の性能に問題がなければ、そのまま再利用することができる。
【0057】
接着剤11に、熱膨張型接着剤を適用した場合は、熱膨張型接着剤は、高温で膨張して接着力が失われた後に常温冷却しても、その膨張状態が維持されるため、常温で容易に外箱2、又は内箱3などの被着体と分離することができる。
【0058】
以上説明したように、本実施の形態では、断熱箱体1の使用時は断熱箱体1の断熱性能を長期に亘って維持でき、使用済み断熱箱体1の廃棄時は断熱箱体1から真空断熱材10を回収し易い断熱箱体1を提供することができる。
【0059】
なお、本実施の形態では、真空断熱材10を、外箱2の内面に接着したが、内箱3の外面に接着しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【0060】
本発明の断熱箱体は、断熱箱体の使用時は断熱箱体の断熱性能を長期に亘って維持でき、使用済み断熱箱体の廃棄時は断熱箱体から真空断熱材を回収し易いので、冷蔵庫や自動販売機、給湯容器、建造物用断熱材、自動車用断熱材、保冷・保温ボックス等のような用途にも適用できる。
【符号の説明】
【0061】
1 断熱箱体
2 外箱
3 内箱
4 発泡断熱材
6 水分吸着剤
7 気体吸着デバイス
8 芯材
9 外被材
10 真空断熱材
11 接着剤

【特許請求の範囲】
【請求項1】
外箱と内箱とで形成される空間に真空断熱材と発泡断熱材とを備えた断熱箱体を有し、前記真空断熱材は、外被材で覆われた空間内に、少なくとも芯材と水分吸着剤とを内包して減圧密封した真空断熱材であり、前記断熱箱体は複数の真空断熱材を備え、前記複数の真空断熱材の中で、少なくとも最も面積の大きい真空断熱材は、気体吸着物質を有する気体吸着デバイスを内包していることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項2】
前記気体吸着デバイスは、粉末状の前記気体吸着物質を収納する収納容器を有し、前記収納容器と前記芯材とは接着剤を介することなく減圧密封のみによって保持されていることを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。
【請求項3】
前記真空断熱材は、前記外箱もしくは前記内箱に接着剤によって接着されるものであって、前記接着剤は、前記外箱または前記内箱における前記真空断熱材を接着する接着面と前記真空断熱材の芯材部の縁から所定幅以上離れた前記真空断熱材の中央部とが接着されず前記接着面と前記真空断熱材の中央部との隙間に前記ウレタン発泡断熱材が入り込まないように前記真空断熱材の芯材部の縁に沿って前記真空断熱材の外周部を重点的に接着していることを特徴とする請求項1または2記載の冷蔵庫。
【請求項4】
前記接着剤は熱膨張型接着剤であることを特徴とする請求項3に記載の冷蔵庫。

【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1】
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