(57)【要約】      （修正有）【課題】ケーシングやスクリューの磨耗量を容易に計測することができるスクリューコンベアの磨耗計測装置及び磨耗計測方法を提供する。【解決手段】筒状のケーシング１６と、該ケーシング１６の内部に回転可能に設けられたスクリューとを備えたスクリューコンベアの磨耗計測装置２２であって、前記ケーシング１６に設けられた孔部２３と、該孔部２３からケーシング１６内に先端側が挿脱可能に挿入され後端側がケーシング１６外に突出される計測棒２４と、該計測棒２４を摺動可能に案内するように前記ケーシング１６に取付けられる案内通路を有する本体と、該本体に設けられ前記計測棒２４を挿入した状態又は引き抜いた状態に保持する保持部とを備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に設けられたスクリューとを備えたスクリューコンベアの磨耗計測装置であって、前記ケーシングに設けられた孔部と、該孔部からケーシング内に先端側が挿脱可能に挿入され後端側がケーシング外に突出される計測棒と、該計測棒を摺動可能に案内するように前記ケーシングに取付けられる案内通路を有する本体と、該本体に設けられ前記計測棒を挿入した状態又は引き抜いた状態に保持する保持部と、を備えたことを特徴とするスクリューコンベアの磨耗計測装置。
【請求項２】
前記本体には、前記計測棒を挿入する時に前記案内通路を開き、計測棒を引き抜いたときに前記案内通路を閉じるための開閉弁が介設されていることを特徴とする請求項１記載のスクリューコンベアの磨耗計測装置。
【請求項３】
前記保持部は、前記本体における前記案内通路の開口端に設けられた固定側フランジ部と、前記計測棒の後端に設けられた可動側フランジ部と、該可動側フランジ部を前記固定側フランジ部に対して進退移動させた挿入位置又は引き抜き位置に保持するボルト及びナットとを備えたことを特徴とする請求項１記載のスクリューコンベアの磨耗計測装置。
【請求項４】
請求項１に記載の磨耗計測装置をスクリューコンベアのケーシングの下部に設置し、前記計測棒をその先端がケーシングの内周面と略同一位置にあるスクリューの周縁部に当接した状態に前記保持部で保持しておき、スクリューコンベアの所定の稼働時間後に前記ケーシングの内周面と一緒に先端が磨耗した前記計測棒を引き抜いて該計測棒の長さを計測し、予め計測しておいた磨耗前の計測棒の長さと磨耗後の計測棒の長さの差からケーシングの内面の磨耗量を計測することを特徴とするスクリューコンベアの磨耗計測方法。
【請求項５】
請求項１に記載の磨耗計測装置をスクリューコンベアのケーシングの側部に設置し、前記計測棒の先端を前記孔部から前記ケーシング内に挿入してスクリューの周縁部に当接させたときの計測棒の後端側の突出長さを予め計測し又は突出した長さが分かる目印を予め付けておき、その後計測棒を引き抜いた状態に保持し、所定の稼働時間後に前記計測棒の先端を前記ケーシング内に再度挿入してスクリューの周縁部に当接させたときの計測棒の後端側の突出長さを計測し又は突出した長さが分かる目印を付け、その突出長さと予め計測しておいた突出長さの差又はその目印と予め付けておいた目印との間隔からスクリューの磨耗量を計測することを特徴とするスクリューコンベアの磨耗計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に設けられたスクリューコンベアの磨耗計測装置及び磨耗計測方法に係り、特にスクリューコンベアを分解することなくケーシングやスクリューの磨耗量を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、掘削した土砂を後方に搬出する排土装置としてスクリューコンベアを備えている（特許文献１参照）。スクリューコンベアは、ケーシングと、このケーシング内に回転可能に設けられたスクリューと、ケーシングの後端部に設けられスクリューを回転駆動する駆動部とから主に構成されている。スクリューは、回転軸の外周に螺旋状の送り羽根（フライトともいう）を設けて構成されている。
【０００３】
前記スクリューコンベアにおいては、掘削が進むにつれてスクリューコンベアのスクリューやケーシングが磨耗していく。磨耗が進行し、万が一、スクリューの送り羽根が摩滅したり、ケーシングに穴が開いてしまうと、土砂を搬出することが困難となり、トンネルの掘削を行うことが困難となる。このため、シールド掘進機においては、超音波板圧計を用いてスクリューコンベアのケーシングの板厚を定期的に計測し、管理することが行われている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３３６４８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記シールド掘進機においては、超音波板圧計を用いることによりスクリューコンベアを分解することなくそのケーシングの磨耗量を計測することが可能であるが、スクリューの磨耗量を計測することは困難であった。なお、ケーシングが２重構造の場合や、補強用の鋼板がケーシングの内面に張られている場合には、超音波が２層の境界面で反射してしまうため、ケーシングの磨耗量を超音波式板圧計で計測することが困難であった。
【０００６】
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、ケーシングやスクリューの磨耗量を容易に計測することができるスクリューコンベアの磨耗計測装置及び磨耗計測方法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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のスクリューコンベアの磨耗計測装置は、筒状のケーシングと、該ケーシングの内部に回転可能に設けられたスクリューとを備えたスクリューコンベアの磨耗計測装置であって、前記ケーシングに設けられた孔部と、該孔部からケーシング内に先端側が挿脱可能に挿入され後端側がケーシング外に突出される計測棒と、該計測棒を摺動可能に案内するように前記ケーシングに取付けられる案内通路を有する本体と、該本体に設けられ前記計測棒を挿入した状態又は引き抜いた状態に保持する保持部と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
前記本体には、前記計測棒を挿入する時に前記案内通路を開き、計測棒を引き抜いたときに前記案内通路を閉じるための開閉弁が介設されていることが好ましい。
【０００９】
前記保持部は、前記本体における前記案内通路の開口端に設けられた固定側フランジ部と、前記計測棒の後端に設けられた可動側フランジ部と、該可動側フランジ部を前記固定側フランジ部に対して進退移動させた挿入位置又は引き抜き位置に保持するボルト及びナットとを備えていることが好ましい。
【００１０】
本発明のスクリューコンベアの磨耗計測方法は、請求項１に記載の磨耗計測装置をスクリューコンベアのケーシングの下部に設置し、前記計測棒をその先端がケーシングの内周面と略同一位置にあるスクリューの周縁部に当接した状態に前記保持部で保持しておき、スクリューコンベアの所定の稼働時間後に前記ケーシングの内周面と一緒に先端が磨耗した前記計測棒を引き抜いて該計測棒の長さを計測し、予め計測しておいた磨耗前の計測棒の長さと磨耗後の計測棒の長さの差からケーシングの内面の磨耗量を計測することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のスクリューコンベアの磨耗計測方法は、請求項１に記載の磨耗計測装置をスクリューコンベアのケーシングの側部に設置し、前記計測棒の先端を前記孔部から前記ケーシング内に挿入してスクリューの周縁部に当接させたときの計測棒の後端側の突出長さを予め計測し又は突出した長さが分かる目印を予め付けておき、その後計測棒を引き抜いた状態に保持し、所定の稼働時間後に前記計測棒の先端を前記ケーシング内に再度挿入してスクリューの周縁部に当接させたときの計測棒の後端側の突出長さを計測し又は突出した長さが分かる目印を付け、その突出長さと予め計測しておいた突出長さの差又はその目印と予め付けておいた目印との間隔からスクリューの磨耗量を計測することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スクリューコンベアのケーシング及びスクリューの磨耗量を容易に計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態に係るシールド掘進機を概略的に示す縦断面図、図２はスクリューコンベアの要部を拡大して示す一部断面側面図、図３はスクリューコンベアの要部である先端側を拡大して示す平面図、図４は図３のＢ−Ｂ線側面図、図５はスクリューコンベアのフライト及びケーシング内面の磨耗量を計測する方法を説明する図である。
【００１５】
図１に示すように、シールド掘進機１は、筒状のシールドフレーム２の内部にこれを前後に仕切る隔壁３を設け、シールドフレーム２の前面に切羽地山を掘削する回転式のカッター４を設けて構成されている。カッター４は、センターボス４ａに複数本のカッタースポーク４ｂを放射状に設け、カッタースポーク４ｂには地山を掘削するカッタービット４ｃやカッタースポーク４ｂの内部から径方向外方に突出して地山を掘削するオーバーカッター（図示省略）が設けられている。
【００１６】
隔壁３には回転リング５が回転可能に設けられ、この回転リング５と前記カッタースポーク４ｂが中間ビーム６を介して連結されている。前記回転リング５にはリング状の歯車７が設けられ、前記隔壁３にはその歯車７に駆動歯車８を噛合させてカッター４を回転駆動する駆動部（例えばモータ）９が設けられている。隔壁３は、例えば前記シールドフレーム２の内周に設けられた環状の第１隔壁３ａと、該第１隔壁３ａの内周側に配置される第２隔壁３ｂとからなり、図示例では第２隔壁３ｂは、第１隔壁３ａと同様に固定の隔壁になっているが、回転リング５と一緒に回転する構造になっていてもよい。
【００１７】
前記カッター４と隔壁３の間には、カッタービット４ｃやオーバーカッターにより掘削された土砂を取り込むための土砂取り込み室（チャンバー）１０が形成されている。なお、カッタースポーク４ｂの背面部には、該カッタースポーク４ｂと一体に回転して土砂取り込み室１０内の土砂を混練したり、第１隔壁３ａへの土砂の付着を抑制するための攪拌翼１１が突設されていることが好ましい。なお、図示例のカッターフレーム２は、中折れ用のジャッキ１２を介して屈曲可能に連結された前胴部２ａと後胴部２ｂからなり、前胴部２ａには推進用のシールドジャッキ１３が設けられ、後胴部２ｂには旋回リング１４を介して図示しないセグメント組立装置が設けられている。
【００１８】
前記隔壁３を構成する第１隔壁３ａの下側には土砂取り込み室１０から土砂を後方に搬出するためのスクリューコンベヤ１５が設けられている。このスクリューコンベア１５は、円筒状のケーシング１６と、このケーシング１６内に回転可能に設けられたスクリュー１７と、このスクリュー１７を回転駆動する駆動部（例えば電動モータ）１８とを有している。スクリュー１７は、回転軸１７ａと、この回転軸１７ａに設けられた螺旋状の送り羽根１７ｂとからなる。ケーシング１６の後端部には駆動部１８が取付けられ、この駆動部１８によってスクリュー１７の回転軸１７ａの後端部が回転駆動されるようになっている。スクリュー１７は、先端側が自由端になっており、駆動部１８をケーシング１６との固定を解除して後方に移動させることによりスクリュー１７をケーシング１６内に沿って後退させたり、ケーシング１６から引き抜くことが可能になっている。
【００１９】
スクリューコンベア１５は、前端部が前記第１隔壁３ａの下側に接続され、後端側が斜め上方に向って延出されている。前記ケーシング１６の前端部は第１隔壁３ａに接続するために斜めに切断されている。第１隔壁３ａにはケーシング１６の内部と連通する開口部が設けられ、この開口部１９からスクリュー１７の先端部が土砂取込室１０内に突出されている。
【００２０】
第１隔壁３ａには、メンテナンスのためにスクリュー１７の先端側を開口部１９から後退させたときに、開口部１９を閉鎖することが可能な入口ゲート（図示省略）が設けられている。また、ケーシング１６の後部側の下部には排土口（図示省略）が設けられていると共に、この排土口を開閉する出口ゲート２０が設けられている。
【００２１】
スクリュー１７は、先端側が自由端となった片持ち構造であり、スクリュー１７の先端側がケーシング１６の内面に自重で接触しうるため、スクリュー１７の先端側及びこれに対応するケーシング１６の内面（下面）が磨耗しやすい。このため、図２に示すように、ケーシング１６は、メンテナンスが可能なように先端ケース１６ａと、中間ケース１６ｂと、後端ケース１６ｃとに分割可能に構成されている。
【００２２】
この場合、後端ケース１６ｃは、先端ケース１６ａに比して長尺であり、中間ケース１６ｂは、先端ケース１６ａと略同じ長さである。先端ケース１６ａと中間ケース１６ｂの対向部には両者をボルトとナットで接合するためのフランジ部２１ａ，２１ｂが設けられている。また、中間ケース１６ｂと後端ケース１６ｃの対向部には両者をボルトとナットで接合するためのフランジ部２１ｃ，２１ｄが設けられている。
【００２３】
中間ケース１６ｂは、上下に分割可能な半割り構造の上ケース部材１６ｂ１と下ケース部材１６ｂ２とからなり、これら上ケース部材１６ｂ１と下ケース部材１６ｂ２とには両者をボルトとナットで連結するためのフランジ部２１ｅ，２１ｆが設けられている。下ケース部材１６ｂ２から上ケース部材１６ｂ１を取外し、スクリュー１７の先端側を後退させ、スクリュー１７の先端側の溶断及び溶接による交換作業が可能になっている。
【００２４】
先端ケース１６ａは、外ケース１６ａ１と内ケース１６ａ２の二重構造とされ、内ケース１６ａ２が磨耗した場合、外ケース１６ａ１から内ケース１６ａ２を引き抜いて交換できるようになっている。内ケース１６ａ２の基端には外向きのフランジ部２１ｇが設けられ、このフランジ部２１ｇが外ケース１６ａ１のフランジ部２１ａと中間ケース１６ｂのフランジ部２１ｂとの間に挟まれた状態で固定される。図２ないし図３に示すように、先端ケース１６ａの先端部、具体的には外ケース１６ａ１の先端部にはこれを第１隔壁３ａの開口部１９周縁部に接続するための接続フランジ部２１ｈが設けられている。
【００２５】
このよう構成されたスクリューコンベア１５のケーシング１６やスクリュー１７の磨耗を検知ないし計測するために、ケーシング１６の先端ケース１６ａには次のような磨耗計測装置２２が取付けられている。図６は磨耗計測装置の一例を示す図で、計測棒を挿入位置に保持した状態の拡大断面図、図７は磨耗計測装置の一例を示す図で、計測棒を引き抜き位置に保持した状態の拡大断面図である。
【００２６】
この磨耗計測装置２２は、図６ないし図７に示すように、前記ケーシング１６に設けられた孔部２３と、該孔部２３からケーシング１６内に先端側が挿脱可能に挿入され後端側がケーシング１６外に突出される計測棒２４と、該計測棒２４を摺動可能に案内するように前記ケーシング１６に取付けられる案内通路２２ｂを有する本体（磨耗計測装置本体）２２ａと、該本体２２ａに設けられ前記計測棒２４を挿入した状態又は引き抜いた状態に保持する保持部２６とを備えている。
【００２７】
計測棒２４は所定の太さ例えば直径３０ｍｍで所定の長さ例えば２７０ｍｍを有し、基端部には後述する所定の直径例えば１００ｍｍの可動側フランジ部２４ａが設けられている。ケーシング１６の磨耗計測用として、前記孔部２３は、先端ケース１６ａの下部に例えば前後２箇所設けられ（図２参照）、且つスクリュー１７の磨耗計測用として、先端ケース１６ａの両側部に設けられる（図３参照）。この場合、先端ケース１６ａの両側部の孔部２３は、送り羽根１７ｂに対応するピッチで設けられている。
【００２８】
前記本体２２ａは、前記孔部２３に取付けられる取付部２５と、案内通路２２ｂの開口端に設けられる固定側フランジ部２６ａとを有し、取付部２５と固定側フランジ部２６ａとの間に前記計測棒２４を挿入する時に前記案内通路２２ｂを開き、計測棒２４を引き抜いたときに前記案内通路２２ｂを閉じるための開閉手段である開閉弁例えばボールバルブ２８が介設されている。前記取付部２５は、前記孔部２３に嵌合する嵌合部２５ａと、ケーシング１６の外面にパッキン２７を介して当接されると共にボルト止めされる鍔部２５ｂとを有している。
【００２９】
前記ボールバルブ２８は、球形の弁体２８ａと、この弁体２８ａを回動可能に収容する弁箱２８ｂと、弁体２８ａを回動するハンドル２８ｃとを有し、弁体２８ａには計測棒２４を挿通する挿通孔２８ｄが形成されている。前記ハンドル２８ｃを図６に示すように案内通路２２ｂと同じ方向に操作すると開弁位置になり挿通孔２８ｄと案内通路２２ｂとが連通し、ハンドル２８ｃを図７に示すように案内通路２２ｂと直交する方向に操作すると閉弁位置になり案内通路２２ｂが遮断される。
【００３０】
前記弁箱２８ｂの両端部にはフランジ部２８ｅ，２８ｆが設けられ、一方のフランジ部２８ｅが前記取付部２５の鍔部２５ｂにボルト止めされ、他方のフランジ部２８ｆに前記固定側フランジ部２６ａが埋め込みボルト２９ａとナット２９ｂにより取付けられている。埋め込みボルト２９ａを用いるのは、可動側フランジ部２４ａの内面が当接される固定側フランジ部２６ａの外面に不要な突起物を設けないようにするためである。
【００３１】
保持部２６は、前記本体２２ａにおける前記案内通路２２ｂの開口端に設けられた固定側フランジ部２６ａと、前記計測棒２４の後端に設けられた可動側フランジ部２４ａと、該可動側フランジ部２４ａを前記固定側フランジ部２６ａに対して進退移動させた挿入位置又は引き抜き位置に保持するボルト（主ボルト）３０ａ及びナット（主ナット）３０ｂとを備えている。
【００３２】
可動側フランジ部２４ａには主ボルト３０ａを挿通するボルト挿通孔３１が形成され、このボルト挿通孔３１に主ボルト３０ａを挿通した状態で主ボルト３０ａが、先端を固定側フランジ部２６ａに設けられた雌ねじ孔３２に螺着することにより固定側フランジ部２６ａに対して垂直に立設されている。この主ボルト３０ａには、計測棒２４の可動側フランジ部２４ａの外面に当接して計測棒２４の位置決めを行うための主ナット３０ｂが螺着されており、例えば計測棒２４を挿入位置（図６参照）や引き抜き位置（図７参照）に位置決めすることができる。なお、この引き抜き位置では、計測棒２４の先端がボールバルブ２８よりも外側に位置されるので、ボールバルブ２８を閉じることができ、ボールバルブ２８を閉じることにより案内通路２２ｂを通ってスクリューコンベヤ１５のケーシング１６内からの土砂や水が漏れるのを防止することができる。
【００３３】
可動側フランジ部２４ａには計測棒２４を挿入位置から引き抜き方向にねじ送りしたり、挿入位置の調整を行うことが可能な補助ボルト３３ａを着脱可能に羅合する雌ねじ孔３４が設けられており、この雌ねじ孔３４にねじ込まれた補助ボルト３３ａは先端を固定側フランジ部２６ａの外面に当接させてその反力で計測棒２４を引き抜き方向にねじ送りすることができる。この補助ボルト３３ａには可動側フランジ部２４ａの外面に当接して前記主ナット３０ｂと同様に計測棒２４の位置決めをすることが可能な補助ナット３３ｂが螺着されている。なお、前記補助ボルト３３ａは、前記主ボルト３０ａよりも長さが半分程度と短いため、計測棒２４を引き抜き位置に移動する場合には雌ねじ孔３４から取外される（図７参照）。
【００３４】
次に、以上の構成からなる磨耗計測装置２２を用いたスクリューコンベア１５の磨耗計測方法ついて説明する。ケーシング１６の磨耗を計測するために、図４に示すように磨耗計測装置２２をスクリューコンベア１５のケーシング１６の下部に設置し、前記計測棒２４をその先端がケーシング１６の内周面（内ケース１６ａ２の内面）と略同一位置にあるスクリュー１７の送り羽根１７ｂの周縁部に当接した状態に前記保持部２６を構成する主ボルト３０ａの主ナット３０ｂ及び補助ボルト３３ａと補助ナット３３ｂの回動調節により保持しておく。この状態で、スクリューコンベア１５を稼動（運転）すると、スクリュー１７の下部が自重で先端ケース１６ａの内周面の下面に接触することにより、図５に示すように先端ケース１６ａの内周面（内ケース１６ａ２の内面）及び計測棒２４の先端が一緒に磨耗する。
【００３５】
そして、スクリューコンベア１５の所定の稼働時間後に前記計測棒２４を本体２２ａから引き抜いて該計測棒２４の長さを計測し、予め計測しておいた磨耗前の計測棒２４の長さと磨耗後の計測棒２４の長さの差（すなわち計測棒２４の磨耗量）からケーシング１６の内面の磨耗量を計測することができる。すなわち、計測棒２４の磨耗量とケーシング１６の内面の磨耗量が等しいため、計測棒２４の磨耗量を計測することによりケーシング１６の内面の磨耗量を計測することができる。
【００３６】
また、スクリュー１７の磨耗を計測するために、図４に示すように磨耗計測装置２２をスクリューコンベア１５のケーシング１６の両側部に設置し、前記計測棒２４の先端を前記孔部２３から前記ケーシング１６内に挿入してスクリュー１７の周縁部に当接させたときの計測棒２４の後端側の突出長さ（例えば固定側フランジ部２６ａ外面からの可動側フランジ部２４ａ外面までの突出長さ）を予め計測し又は突出した長さが分かる目印（例えば固定側フランジ部２６ａ外面が位置する計測棒２４の表面に目印となる傷）を予め付けておく。その後、図７に示すように計測棒２４を引き抜いた状態に保持し、ボールバルブ２８を閉にしておく。そして、スクリューコンベア１５の所定の稼働時間後に図５に示すように前記計測棒２４の先端を前記ケーシング１６内に再度挿入してスクリュー１７の周縁部に当接させ、このときの計測棒２４の後端側の突出長さを計測し又は突出した長さが分かる目印を付け、その突出長さと予め計測しておいた突出長さの差又はその目印と予め付けておいた目印との間隔を測定することによりスクリュー１７の磨耗量（送り羽根１７ｂの磨耗量）を計測することができる。
【００３７】
このようにして、ケーシング１６及びスクリュー１７の磨耗をスクリューコンベア１５を分解することなく容易且つ正確に計測することができる。そして、これらの計測結果に基いて、先端ケース１６ａにおける内ケース１６ａ２の交換やスクリュー１７の先端部の交換を含むメンテナンスを行えばよい。ケーシング用の磨耗計測装置２２においては、計測棒２４が磨耗するため、計測棒２４の交換のみを行えばよく、スクリュー用の磨耗計測装置２２においては、計測棒２４が磨耗しないため、計測棒の交換を行う必要がない。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機を概略的に示す縦断面図である。
【図２】スクリューコンベアの要部を拡大して示す一部断面側面図である。
【図３】スクリューコンベアの要部である先端側を拡大して示す平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線側面図である。
【図５】スクリューコンベアのフライト及びケーシング内面の磨耗量を計測する方法を説明する図である。
【図６】磨耗計測装置の一例を示す図で、計測棒を挿入位置に保持した状態の拡大断面図である。
【図７】磨耗計測装置の一例を示す図で、計測棒を引き抜き位置に保持した状態の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１５  スクリューコンベア
１６  ケーシング
１７  スクリュー
２２  磨耗計測装置
２２ａ  本体
２２ｂ  案内通路
２３  孔部
２４  計測棒
２４ａ  可動側フランジ部
２６  保持部
２６ａ  固定側フランジ部
２８  ボールバルブ（開閉弁）
３０ａ  主ボルト（ボルト）
３０ｂ  主ナット（ナット）
【図１】
2010144450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010144450.tif 000007
【図６】
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【図７】
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