JPH02502986A - 気泡形緩衝・包装シート及びその製造方法 - Google Patents

気泡形緩衝・包装シート及びその製造方法

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JPH02502986A
JPH02502986A JP1501957A JP50195789A JPH02502986A JP H02502986 A JPH02502986 A JP H02502986A JP 1501957 A JP1501957 A JP 1501957A JP 50195789 A JP50195789 A JP 50195789A JP H02502986 A JPH02502986 A JP H02502986A
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チャン テッド ビー
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 一泡ノパ・ 壮シート びそのり告 法主ユ■皇員 本発明は、気泡形(バブルタイプ)の可撓性を有する緩衝−包装シート、該シー トの製造方法、及び該シートに使用する材料に関する。
当該技術の現状についての簡単な説明 1、気泡影緩衝材料に 求される特性 気泡形の緩衝・包装シート材料の製造が容易なこと及びその結果得られる品質は 、気泡シートを構成するフィルム材料のもつ幾つかの重要な特性、すなわち、シ ーラビリティ (sealabi l1ty)、耐穿孔性及び耐裂は性、可撓性 、伸縮性に優れ、がっ酸素及び水蒸気の透過性が小さいこと等の特性によるとこ ろが大きい、尚、ここで「シーラビリティ」とは、ヒートシール適性を云うもの である。優れたシーラビリティをもつということは、低温度でのシール性が優れ ていること、従って、材料を劣化させることがないことを意味する。また、この シーラビリティなる用語は、広い温度範囲に亘ってヒートシールを行うことがで き、従って、極めて厳格なプロセス温度管理を必要としないことを意味している 。耐穿孔性、耐裂は性及び伸縮性が必要とされることは当然である。
また、可撓性とは、しなやか(li+mpness)であると同時に剛性(ri gidity)をも有していることを意味し、これは、シート材料の二次成形性 (formability)、及び取扱い及び折畳みを容易に行う上で必要とさ れる品質である。最後に、ガス透3fA性が小さいという性質は、緩衝空気を気 泡内に保有させておく上で、上記シーラビリティ、耐穿孔性及び耐裂は性と共に 非常に重要である。
気泡形の緩衝・包装シートの形成に使用される材料として、低密度ポリエチレン (LDPEとも呼ばれている)のポリマー、中密度ポリエチレン(MDPE)、 高密度ポリエチレン(HDPE)、及び線状低密度ポリエチレン(LLDPE) がある。
低密度ポリエチレンは、優れたシール性を有しており、また包装用シートに望ま れる透明度も大きいが、幾分べとつく感触を有している。また、しなやかかつ柔 軟(soft)であって、充分な剛性がない、更に、ガスバリヤとしての能力が 非常に小さく、これは、酸素及び水蒸気の透過性が非常に大きいことを意味して いる。
高密度ポリエチレンは、優れた剛性、強い耐穿孔性及び耐裂は性を有しており、 かつ非常に良好なガスバリヤとしての能力を有している。しかしながら、取扱い 時に幾分カサカサした音が出るだけでなく、透明度が極めて小さい、また、より 重要なことは、ヒートシール適性が非常に小さいことである。すなわち、高密度 ポリエチレンの場合、ヒートシールは、非常に狭い高温度帯域(約125〜13 2℃)でのみ行うことができ、また、良好な永久シール性を得ることは困難であ る。
中密度ポリエチレンは、低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの上記特性 のほぼ中間の特性を有している。
線状低密度ポリエチレンは、生産経済性及び性能に優れていることから、多くの 適用例において、従来の低密度ポリエチレンに代えて使用できるように設計され たものである。線状低密度ポリエチレンは、高密度ポリエチレンの分子構造を有 しているが、低密度ポリエチレンの特性と同様の特性を有している。線状低密度 ポリエチレンを使用すると、同寸法であればより強度の大きな製品を作ることが でき、同強度であればより小さな寸法の製品を作ることができる。
2、丸い気泡形状の産業上の用゛1、 第1図には、可撓性のある気泡形の緩衝・包装シート材料10が示してあり、一 般に、この緩衝・包装シート材料10には、丸い気泡11 (該気泡11は、ポ リエチレンのようなプラスチックフィルム12からなるシートの間に形成された 円形のポケットである)が設けられている。第2図に概略的に示す四角形(sq uare)の気泡形状16は、破裂し難い点、及び単位表面積当りの固有の緩衝 能力及び支持能力の点で丸い気泡形状より優れているにも係わらず、丸い気泡の 方が形成し易いという理由から、丸い気泡形状の方が多く使用されている。
これ迄、従来の丸い気泡の緩衝シートは、厚さ1ミル(1/10001″)の低 密度ポリエチレンシートから作られている。低密度ポリエチレンによれば、優れ たシール性を得ることができかつ厚いフィルムを使用しているにも係わらず、気 泡の寿命は短い、これは、気泡が破裂し易いこと、及び、特に圧力が加わってい る場合には、時間の経過と共に気泡から空気が逃散し易いことによる。
最近の4〜5年においては、広く使用されてきた低密度ポリエチレンフィルムの 大部分に代えて、線状低密度ポリエチレンフィルム及び高密度ポリエチレンフィ ルムが使用されている。これらの線状低密度ポリエチレンフィルム及び高密度ポ リエチレンフィルムは、強度、靭性(toughness)、耐穿孔性及びガス バリヤとしての品質の点で優れているため、これらのフィルムで作られたバッグ やシートの厚さは、低回度ポリエチレンフィルムを用いて作ったバッグやシート の厚さよりも温かに薄くすることができる。
例えば、厚さ0.5 ミルの線状低密度ポリエチレンフィルム又は高密度ポリエ チレンフィルムは、厚さ1ミルの低密度ポリエチレンフィルムよりも優れた強度 及び蒸気バリヤ特性を有している。しかしながら、前述のように、線状低密度ポ リエチレンフィルム及び高密度ポリエチレンフィルムは、ヒートシール特性の点 で劣っている。従って、これらの線状低密度ポリエチレンフィルム及び高密度ポ リエチレンフィルムで形成された気泡形の緩衝・包装シートに、空気又は蒸気を 漏洩させる破裂部や隙間が形成されていることは珍しくない。
1皿型!旌 従って本発明の目的は、四角形の気泡影緩衝・包装シートの形成方法を提供する ことにある。
本発明の他の目的は、所望の品質の耐穿孔性、耐裂は性、可撓性、伸縮性と、小 さな酸素及び水蒸気透過性とを有している容易に形成可能な可撓性のある気泡影 緩衝・包装シート材料及びその製造方法を提供することにある。
上記目的及び他の目的を達成できる本発明の1つは、単一の押出しポリエチレン 、又は、密度及び分子量のみを選択的に組み合わせるか、シーラビリティその他 の性能的特性を向上させるエラストマー改質剤のような添加剤を更に組み合わせ て構成した多層押出しボ・リエチレン材料からなる選択された横断面形状を有す る可撓性のあるプラスチックフィルムを使用した矩形(四角形)の気泡をもつ可 撓性のある緩衝シールを形成するヒートシール方法にある0本発明のこの方法は 、上記のような1対(2枚)のフィルムを準備する工程と、横方向に配置された 互いに対をなす加熱ランドを備えた第1の対をなす回転ローラの間に前記2枚の フィルムを一緒に通して、両フィルムを長手方向のシールラインに沿って一体に シールし、これと同時に、空気を長手方向に噴射して前記長手方向のシールライ ン同士の間で前記フィルムを膨張させる工程と、次に、長手方向に沿って配置さ れた互いに対をなす加熱ランドを備えた第2の対をなす回転ローラの間に、前記 工程で長手方向に接合されたフィルムを通して、前記長手方向のシールラインを 横切るシールラインに沿って前記両フィルムをシールし、矩形のシールラインか らなる格子の間に膨張領域を形成する工程とを有している。
他の本発明は、少なくとも1対の薄いフィルムからなる形式の可撓性のある緩衝 シートであって、前記1対の薄いフィルムの間にシールされたガスポケットを形 成すべく前記フィルムが選択的に接合されている緩衝シートに関するものである 。特に本発明の改良点は、ガスポケットすなわち気泡を全体として矩形に形成し たこと、及び各フィルムを、密度及び分子量のみを選択的に組み合わせるか、シ ーラビリティを向上させる添加剤を更に組み合わせて構成した単一の押出しポリ エチレン又は多層押出しポリエチレン材料からなる選択された横断面形状を有す るポリエチレン材料で構成したことにある。
上記本発明の方法及び上記緩衝シートに使用するフィルムは、3層押出し材料で 形成するのが好ましい0本発明の好ましい実施例においては、この3N押出しフ ィルムは、「外−中一外」の厚さ方向横断面がABA形の配置を存している。こ こで、フィルムの外側領域Aは高密度ポリエチレン及び高分子量の中密度ポリエ チレンから選択され、フィルムの内側/中間領域Bは線状低密度ポリエチレンで ある。すなわち、好ましいABA形フィルム構成は、線状低密度ポリエチレンか らなる内側領域を、高分子量の中密度ポリエチレンからなる外側領域でサンドイ ンチした構成、又は、線状低密度ポリエチレンからなる内側領域を、高密度ポリ エチレンからなる外側領域でサンドインチした構成である。2枚の3層押出しフ ィルムを接合することにより形成した緩衝シートは、ABA:ABAの厚さ方向 断面構成を有しているが、ここで留意すべきは、互いに対面する内側領域Aがヒ ートシール工程で接合(すなわち融合)されるため、接合された状態の断面構成 はASAB^となることである。
3層押出しフィルムの別の構成として、AAB形にすることもできる。ここで、 Aは高密度ポリエチレン、Bは線状低密度ポリエチレンである。また、シートは シールが容易に行えるようにするため、両フィルムの線状低密度ポリエチレン領 域Bが互いに接合される。従って、シートの断面構成はAAB:BAAとなり、 接合後の断面構成はAABAAとなる。
3層押出しフィルムの更に別の構成として、ABC形にすることもできる。ここ で、Aは高密度ポリエチレン、Bは中密度ポリエチレン、Cは線状低密度ポリエ チレンである。シールを促進するため、シートは線状低密度ポリエチレンの領域 Cで互いに接合するのが好ましい、従って、シートの断面構成はABC:CBA となり、接合後の断面構成はABCBAとなる。
」里立旦員星翌旦 本発明の上記特徴及び他のvF徴について、添付図面に関連して以下に説明する 。
第り図は、丸い気泡を備えた従来の緩衝・包装材料の概略を示す平面図である。
第2図は、本発明による四角形の気泡を備えた緩衝・包装材料の概略を示す平面 図である。
第3図は、第2図に示す四角形の気泡を備えた緩衝・包装材料の製造に使用する 従来のヒートシール装置を概略的に示す図面である。
第4図は、第3図のヒートシール装置及びヒートシール方法に使用される2つの ヒートシールステーション及び各ヒートシールステーションで得られるシール形 状を概略的に示す図面である。
第5A図〜第5C図は、本発明の方法及び気泡影緩衝・包装材料に使用される3 N押出しフィルムの概略構成図である。
第6A図〜第6C図は1、第5A図〜第5C図の構成に対応するものであり、第 2図の6−6線に沿う断面図である。
嘘しい   の−なi゛ 本発明は、第3図に示す従来のヒートシール装置20に特定クラスの材料を使用 することにより、二次成形性、シーラビリティ(ヒートシール適性)、低いガス 透過性、大きな耐穿孔性及び耐裂は性、可撓性及び伸縮性のユニークな結合が得 られたことの発見に基づくものである。すなわち、選択された材料を第3回のヒ ートシール装置20に使用することによって、四角形の気泡を備えた緩衝・包装 シートに、従来知られておらずかつ利用されてもいない、製造の容易性と高品質 とのユニークな結合を付与することができる。
第3図及び第4図に示すように、ヒートシール形成機械(ヒートシール装置)2 0は繰出しロール22を有しており、該繰出しロール22には、ヒートシール可 能な2枚のフィルムが巻回されている。このロール22から、2枚のポリエチレ ンフィルム24.26が巻き解かれて、間隔を隔てて配置された上下のアイドラ ローラ28.30に導かれ、更に、ヒートシールロールの2つの連続する対31 .32に導かれる。第1の対を構成するロール33.34には、互いに対をなす 加熱ランド36が各ロール33.34の横方向に設けられており、これらの加熱 ランド36は、溝37により分離されている。空気マニホルド38により、加圧 空気が出口チューブ42に供給される。これらの出口チューブ42は、両ロール 33.34の溝37により形成される領域を通って挿入されていて、両ロール3 3.34の出口側まで延在している。第2の対32を構成するロール44.46 には、互いに対をなす加熱ランド48が各ロール44.46の長手方向に設けら れており、これらの加熱ランド48は長手方向の溝49により分離されている。
更に第3図及び第4図について説明を続けると、作動時において、ポリエチレン フィルム24.26は、繰出しロール22から一緒に(又は別々の繰出しロール から別々に)巻き解かれて、それぞれのアイドラローラ28.30に通され、更 に、第1の対31のロール33.34の間のニップに導かれる。これにより、両 ロール33.34の横方向の加熱ランド36によって、移動するフィルム24. 26が、該フィルム24.26の長手方向に平行なシールライン40に沿って一 緒にシールされる(第2図及び第4図)、これと同時に、シールライン40同士 の間に形成される長手方向のフィルム領域43が、空気チューブ(出口チューブ )42により膨張される。長手方向に接合されたフィルム24.26は、次に、 第2の対32のロール44.46のニップに入る。ここでフィルム24.26は 、両ロール44.46の長手方向の加熱ランド48によりライン50に沿ってシ ールされる。これらのシールライン50は、フィルム24.26の移動方向及び 最初に形成されたシールライン40の方向に対して横方向に交差している(第2 図及び第4図)、これにより、緩衝シート15(第2図)の矩形(すなわち四角 形)のシーリングパターンの形成が完了する。シーリングパターンの個々の格子 内には空気が閉じ込められ、従って、矩形(すなわち四角形)のシールされた膨 張領域すなわち気泡16が形成される。
次に、本発明者らが、低密度ポリエチレン及び高密度ポリエチレンの工業規格フ ィルムを、ヒートシール装置20に適用して矩形の気泡クッションを形成する試 みを行ったときに生じた問題点について説明する。低回度ポリエチレンの二次成 形性は良くなかった。厚さ1ミル以下のフィルムをヒートシール装置2oに供給 することは困難であった。これは、フィルムが非常にしなやかでシーリングロー ラの熱に敏怒なことによる。低密度ポリエチレンフィルムを用いて四角形の気泡 を作るには、少なくとも1ミルのフィルム厚を必要とする。この結果形成される 気泡は、強度が非常に小さくて壊れやすく、また、シールが不完全なために押圧 されて平らになってしまう、逆に、高密度ポリエチレンフィルムを使用した場合 には、矩形の気泡を比較的容易に形成することができた。しかしながら、高密度 ポリエチレンフィルムで形成された気泡は、これを破裂させることは困難である が、シールが不完全なため、シートを押圧することにより容易に萎んでしまう。
フィルム24.26として使用される好ましい材料は、単一の押出しポリエチレ ン17、又は、最も好ましくは第5A図〜第5C図に示すように多層押出しポリ エチレン材料17からなる選択された横断面形状を有している。多層押出しポリ エチレン材料17は、密度及び分子量のみを選択的に組み合わせて構成するか、 或いは、シーラビリティ及び他の性能的特性を向上させるエラストマー改質剤の ような添加剤を更に組み合わせることができる。
適当なエラストマー改質添加剤の2つの例として、Exxon Che−mic al Company社から市販されているPA−23及びPA−30という商 品番号のベレット状の熱可塑性エラストマー合金がある。 PA−23のエラス トマー改質剤は、ポリオレフィンプラスチックとトライブレンドして、加工性を 改善させ、ヒートシール範囲を拡大し、靭性及び可撓性を増大させることができ る。 PA−30のエラストマー改質剤は、ポリプロピレン又は高密度ポリエチ レンに添加して、衝撃強度を向上させ、前述の凝固温度範囲を250°F(約1 21℃)まで拡大してヒートシール性を向上させ、良好な水分バリヤ特性を付与 することができる。
第5A図に示す好ましい実施例においては、フィルム24.26の各々が3層押 出し複合材料(tri−extrusion composite) 17で構 成されている。この3N押出し複合材料17は、ABA形の「外−中一外」厚さ 方向断面形状を有しており、外側のフィルム領域Aは高密度ポリエチレン(HD PE)及び高分子量の中密度ポリエチレン(MDPE)から選択され、内部(す なわち中間)のフィルム領域Bは線状低密度ポリエチレン(LLDPE)である 、このABA形フィルムの構成は、中間領域を低密度ポリエチレンのポリマー材 料で形成し、これを、高分子量の中密度ポリエチレンのポリマー材料(このポリ マー材料は、高分子量の高密度ポリエチレンのポリマー材料と同じ特性を有して いる)からなる頂部領域と底部領域との間にサンドインチした構成にするのが好 ましい0本発明者らの知るところでは、この材料は、Ultra−Tech P lastics、 Inc、社により最初に開発されたものであるが、驚くべき ことに、この材料を第4図に示す矩形気泡の形成方法に理想的に適用する技術は 未だ知られていなかった。2枚の3層押出しAHAフィルムを接合することによ り形成される緩衝シート15の厚さ方向断面形状は、ABA:ABAとなる。こ こで留意すべきは、2枚のABA形フィルムの: 内側に面する各ASJI域は 、ヒートシール工程により接合(すなわち融合)されるので、緩衝シートの接合 された形態は、第6A図に示すようにABABA となることである。
この3N押出し複合材料17は、3つに分離したフィルム(すなわち層)を構成 するものではなく、中密度ポリエチレン及び線状低密度ポリエチレンを、ABA からなる3つの交互領域(第5図に示すように、中密度ポリエチレン、線状低密 度ポリエチレン及び中密度ポリエチレンからなる3つの領域が好ましい)に3層 押出しすることにより容易に成形できる単一の一体フィルム構造である。この材 料は、べとつくような触怒はなく、220〜280@F (約104〜138℃ )の広い温度範囲に亘って驚異的に優れたシーラビリティを有しており、かつ、 優れた伸縮性、可撓性、強度及びガスバリヤ特性を有している。中密度ポリエチ レン/線状低密度ポリエチレン/中密度ポリエチレンからなるこの3層複合フィ ルム17を用いれば、第3図のヒートシール装置20により形成される四角形の 気泡をもつ緩衝・包装シート材料15は、製造及びフィルム品質に関する全ての 厳格な基準を満たすものとなる。実際に、この3層押出し成形材料からなる0、 5 ミル厚のフィルムは、低コストで製造できると共に、そのバリヤ性能は、低 密度ポリエチレン/ナイロン/低密度ポリエチレンからなる1ミル厚のバリヤシ ートのバリヤ性能に匹敵する。
個々の特性に対してどのフィルム領域が貢献するかについて、本発明者らは確信 を有していないが、線状低密度ポリエチレンからなる中間領域が、高分子量の中 密度ポリエチレンからなる2つの外側領域との積層相容性(laninatin g compatibility)を与え、中密度ポリエチレン領域の剛さく5 ttffness)を緩和するものと考えられる。中密度ポリエチレンからなる 2つの外側領域は、高密度ポリエチレン材料の伸縮性、強度、ガスバリヤ特性並 びに優れたシール性を与えるものと考えられる。
フィルム24.26として使用できる第5A図の3層押出しABA複合材料17 の別の構成として、中間領域を線状低密度ポリエチレンとし、その両側領域を高 密度ポリエチレンで構成することもできる。
また、第5B図に示すように、3層押出しフィルム17をAAB形に構成するこ ともできる。ここで、Aは高密度ポリエチレン、Bは線状低密度ポリエチレンで あり、緩衝・包装シート材料15は、2枚のフィルム24.260線状低密度ポ リエチレン領域に沿って接合されるように配置されていて、線状低密度ポリエチ レン材料のもつ優れた熱圧接シール特性の長所を利用できるようになっている。
この結果得られるシート構造15は、AAB:BAAの構成に配置されるが、接 合部の構造は、第6B図に示すようにAABAAとなる。
第5C図は、3層押出しフィルムの更に別の実施例、すなわちABC形の3Ji 押出しフィルム17を示すものである。ここで、A領域は高回度ポリエチレン、 B領域は中密度ポリエチレン、C領域は線状低密度ポリエチレンである。シート 15は、ヒートシールが容易に行えるように、内側の線状低密度ポリエチレン領 域に沿って接合される。従って、シートの積層配置はABC:CBAとなるが、 接合後は第6C図に示すようにABCBAとなる。
以上、本発明による矩形気泡をもつ緩衝・包装シート、該シートに通した好まし い材料、及び該シートの好ましい製造方法に係る幾つかの好ましい実施例につい て説明したが、当業者ならば、上記説明範囲内及び請求の範囲内に含まれる改変 技術を容易に開発できるであろう。
国際調査報告

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.実質的に矩形の気泡を備えた可撓性のある緩衝シートを形成する方法におい て、強度、靱性、酸素バリヤ特性及びシーラビリティのうちの選択された特性を 向上させるのに適した形式のエラストマー改質剤を少なくとも含有しているポリ エチレンフィルム及び多層押出しポリエチレンフィルムから選択された材料で作 られた2枚のフィルムを準備する工程と、横方向に配置された互いに対をなす加 熱ランドを備えた第1の対をなす回転ローラの間に前記2枚のフィルムを一緒に 通して、両フィルムを長手方向のシールラインに沿って一体にシールし、これと 同時に、前記加熱ランドを通して空気を長手方向に噴射して、前記長手方向のシ ールライン同士の間で前記フィルムを膨張させる工程と、次に、長手方向に沿っ て配置された互いに対をなす加熱ランドを備えた第2の対をなす回転ローラの間 に、前記工程で長手方向にシールされて膨張したシートを通して、前記長手方向 のシールラインを横切るシールラインに沿って前記両フィルムをシールし、矩形 のシールラインからなる格子の間に膨張領域を形成する工程とを有していること を特徴とする実質的に矩形の気泡を備えた可撓性のある緩衝シートを形成する方 法。
  2. 2.前記各ポリエチレンフィルムがABA形の3層押出しフィルムであり、前記 ABA形を構成するBが線状低密度ポリエチレン、Aが中密度ポリエチレン及び 高密度ポリエチレンから選択されたものであり、前記両ポリエチレンフィルムが ABABA構造に一体シールされていることを特徴とする請求の範囲第1項に記 載の方法。
  3. 3.前記各ポリエチレンフィルムがAAB形の3層押出しフィルムであり、前記 AAB形を構成するAが高密度ポリエチレン、Bが線状中密度ポリエチレンであ り、前記両ポリエチレンフィルムがAABAA構造に一体シールされていること を特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
  4. 4.前記各ポリエチレンフィルムがABC形の3層押出しフィルムであり、前記 ABC形を構成するAが高密度ポリエチレン、Bが中密度ポリエチレン、Cが線 状低密度ポリエチレンであり、前記両ポリエチレンフィルムがABCBA構造に 一体シールされていることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。
  5. 5.前記請求の範囲第1項〜第4項のいずれか1項に記載の方法を用いて製造さ れた可撓性のある緩衝シート。
  6. 6.フィルムの厚さ方向に沿って、Bが線状低密度ポリエチレン、Aが中密度ポ リエチレン及び高密度ポリエチレンから選択されたものであるABA形と、Aが 高密度ポリエチレン、Bが線状低密度ポリエチレンであるAAB形と、Aが高密 度ポリエチレン、Bが中密度ポリエチレン、Cが線状低密度ポリエチレンである ABC形とから選択された3層押出しフィルムで構成されたフィルムを選択する 工程と、前記フィルムのうちの2枚を互いに上下に配置する工程と、次に両フィ ルム間の選択された領域を膨張する工程と、前記選択された領域の周囲で前記両 フィルムを一体にシールして気泡形の緩衝シートを形成する工程とからなるポリ エチレンフィルムを使用する方法。
  7. 7.前記膨張及びシール工程が、前記シートを、第1の群をなす間隔を隔てたラ インに沿って一体にシールする工程と、前記第1の群をなすシールラインの間で シートを膨張させる工程と、前記第1の群をなすシールラインを横切る第2の群 をなすラインに沿って前記シートをシールする工程とからなることを特徴とする 請求の範囲第6項に記載の方法。
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