(57)【要約】【課題】積雪、氷結対策を実施した枕木をより安価で提供することである。【解決手段】枕木４の構成部品は枕木本体１、発熱部材６、電線７である。電線７を用いる誘導加熱機構による発熱機能を備えた発熱部材６に直接被融解体と接触する平面を設ける。そして、枕木本体１の上面に凹部を設け、凹部に発熱部材６を配置する。さらに、発熱部材６を直接被融解体と接触する平面が上面になり、誘電加熱機構が平面の下側になる様に配置する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールの下に配置され、枕木本体と発熱部材を有する枕木であって、前記枕木本体は上面に凹部が設けられ、前記発熱部材は被融解体に直接接触する平面と誘導加熱機構による発熱機能を有し、前記枕木本体の凹部に前記平面が上面となり且つ前記誘導加熱機構が前記平面の下側になるように前記発熱部材が設けられていることを特徴とする枕木。
【請求項２】
発熱部材の高さ寸法と凹部の深さ寸法が略同一であることを特徴とする請求項１に記載の枕木。
【請求項３】
前記発熱部材が複数の金属製の角パイプを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の枕木。
【請求項４】
複数の発熱部材を前記枕木本体の表面に敷き詰めることを特徴とする請求項１乃至３の内のいずれかに記載の枕木。
【請求項５】
前記発熱部材とレールの間に絶縁体を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の内のいずれかに記載の枕木。
【請求項６】
前記誘導加熱機構において、発熱部材から露出した通電部材を樹脂で覆うことを特徴とする請求項１乃至５の内のいずれかに記載の枕木。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、融雪機構を備えた枕木に係り、さらに詳細にはレール軌道上における分岐機等の積雪や氷結を除去するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
豪雪地域では鉄道の軌道上に冠雪し、列車の運行に支障を来すことがある。そのため、様々な融雪対策が講じられて来た。
【０００３】
例えば、融雪対策として、枕木自体にあらかじめ根本的な融雪対策を施した発明が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２４２１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明は、枕木のレール固定側表面にヒータを設け、当該ヒータを覆う様に枕木の表面に当該枕木よりも高い熱伝導性を有する合成樹脂材を被覆して補強層を形成した構成である。つまり、ヒータを補強層で覆うことでヒータの損傷を防止しつつ、補強層に高い熱伝導性を有する合成樹脂材を用いることで、伝熱の効率化を図るものである。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明は、ヒータと融解対象である雪や氷との間に補強層が形成されている。そのため、高い熱伝導性を有する合成樹脂材ではあるものの、補強層がヒータから雪や氷への伝熱の妨げになる。
【０００７】
そこで本発明は、融解対象に直接接触することで、このような補強層を設ける必要がなく、伝熱性が高く、省コスト化した枕木を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、レールの下に配置され、枕木本体と発熱部材を有する枕木であって、前記枕木本体は上面に凹部が設けられ、前記発熱部材は被融解体に直接接触する平面と誘導加熱機構による発熱機能を有し、前記枕木本体の凹部に前記平面が上面となり且つ前記誘導加熱機構が前記平面の下側になるように前記発熱部材が設けられていることを特徴とする枕木である。
【０００９】
請求項１の発明では、発熱部材が直接被融解体と接触する平面を持ち、この平面が上面となる様に設ける。即ち、発熱部材の上面は平面であり、剥きだしの状態で配置される。つまり、枕木の融解対象物に直接接触する面を平面にできるため、円筒のような接触面が曲面の部材に比べ熱効率がよい。加えて、融解対象物に発熱部材が直接接触するため、融解対象物を融解する際に熱のロスが無く、従来の枕木よりも熱効率が良い。したがって、融解対象物を融解するときのランニングコストを低減することができる。
なお、ここで述べた被融解体や後述する融解対象物とは、融解することで列車の運行に支障をきたす可能性を排除できる物質のことであり、具体的に説明すると、雪や氷である。
また、本発明の枕木は誘導加熱機構が平面の下側、つまり枕木の内部に誘導加熱機構を設けることで、内部の通電体の損傷を防ぎつつ誘導加熱を実施することができる。さらに、誘導加熱機構を用いることで、金属等の強度があり、熱伝導率が高い部材を発熱部材として使用することができる。
さらに、本発明の枕木は補強層を設ける必要がないため、構造が簡単であり、製造コストの低減を図れる。
また本発明の枕木は、枕木本体の上面に凹部を設け、凹部に発熱部材を配置することにより、発熱部材の位置決めと固定を容易に行うことができる。さらに、枕木本体が熱伝導率の低い部材で構成されると、枕木本体の温度が下がりにくくなるので、発熱部材に対して保温効果がある。
【００１０】
請求項２の発明は、発熱部材の高さと凹部の深さが略同一であることを特徴とする請求項１に記載の枕木である。
【００１１】
請求項２の発明では、発熱部材の高さと凹部の深さが同じであることで、発熱部材が枕木の上面と同一面となる。そのため、レール等の周囲の部材の形状を変形させることなく発熱部材を配置可能であり、既設の軌道において導入コストを低くすることができる。また、発熱部材が枕木本体等の周囲の部材と接触して配置することができるため、熱効率を上げることができる。
【００１２】
請求項３の発明は、前記発熱部材が複数の金属製の角パイプを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の枕木である。
【００１３】
請求項３の発明では、金属製の角パイプが強度を持つため発熱部材は耐久性を有し、露天にむき出しのまま設置しても消耗しにくい枕木を提供できる。また角パイプは市販品を採用することができ、導入コストを低減できる。
【００１４】
請求項４の発明は、複数の発熱部材を前記枕木本体の表面に敷き詰めることを特徴とする請求項１乃至３の内のいずれかに記載の枕木である。
【００１５】
請求項４の発明では、複数の発熱部材を枕木の表面に敷き詰めるので、発熱部材間の隙間が無くなり熱効率を上げることができる。また、一つの発熱部材を枕木の表面に配置した場合に比べて、発熱部材を設置する面積の増減の調整が容易である。
【００１６】
請求項５の発明は、前記発熱部材とレールの間に絶縁体を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の内のいずれかに記載の枕木である。
【００１７】
請求項５の発明では、前記発熱部材とレールの間に絶縁体を備えるため、発熱部材に用いる電流がレールに流れることを防ぐ。そのことにより軌道回路の誤動作等の問題を防止することができる。
【００１８】
請求項６の発明は、前記誘導加熱機構において、発熱部材から露出した通電部材を樹脂で覆うことを特徴とした請求項１乃至５の内のいずれかに記載の枕木である。
【００１９】
請求項６の発明では、発熱部材から露出した電線やコイル等の通電部材を樹脂で保護するので、より強固な構造とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は発熱部材の上面が平面であり、剥きだしで配置された上面が直接被融解体に接触するため、従来の枕木より効率良く融雪を行える。また、従来よりも効率よく融雪を行うことにより、より安価に鉄道軌道上に融雪対策を導入、運用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の枕木に使用する凹部を設けた枕木本体の斜視図である。
【図２】図１の枕木本体の平面図である。
【図３】本発明の発熱部材の斜視図である。
【図４】（ａ）は図３の発熱部材に電線を挿通した状態の平面図であり、(ｂ)は（ａ）の発熱部材をＢ方向から見た右側面図であり、（ｃ）は（ａ）の発熱部材をＣ方向からみた左側面図である。
【図５】本発明の枕木の斜視図である。
【図６】本発明の枕木の平面図である。
【図７】図５の凹部の隙間に樹脂を充填した状態の斜視図である。
【図８】（ａ）は図７にレールを配置した状態を示すＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図７にレールを配置した状態を示すＢ−Ｂ断面図である。
【図９】図５とは別の本発明の枕木の平面図である。
【図１０】図５とは別の本発明の枕木の平面図である。
【図１１】図５とは別の本発明の枕木の斜視図である。
【図１２】図５とは別の本発明の枕木の斜視図である。
【図１３】図５とは別の本発明の枕木の斜視図である。
【図１４】図５とは別の本発明の枕木の斜視図である。
【図１５】図５とは別の本発明の枕木の斜視図である。
【図１６】図３とは別の本発明の枕木に使用する発熱部材の斜視図である。
【図１７】図３とは別の本発明の枕木に使用する発熱部材の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に図面を参照して本発明の実施例を説明する。
また、説明は実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本願発明が制限して理解されるべきではない。
【００２３】
まず、第一の実施形態について説明する。第一の実施形態の枕木４は、図５に示されるように、枕木本体１と発熱部材６と電線７（通電部材）とを備えており、電線７に高周波の交流電流を流して使用する。
【００２４】
ここで、本発明における枕木本体１は繊維強化硬質樹脂発泡体を素材とする合成木材で成されるのが好ましい。
発泡樹脂の種類としては、例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化樹脂であって硬質のものが好適に使用される。尚、発泡樹脂中に、圧縮強度の向上や低コスト化を図るために、炭酸カルシウム、石膏、タルク、水酸化アルミニウム、クレーなどの無機充填材や、シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン等の軽量骨材が添加されても良い。板材の硬質樹脂発泡材を補強する繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、セラミック繊維などの無機質繊維や、芳香族ポリアミド繊維等の合成繊維や天然繊維等の有機質繊維の何れかであればよいが、強度や経済性の面からガラス繊維が適している。繊維の形態は、ヤーン、クロス、ロービング、ロービングクロス、クロスマット等の長繊維形態のものが好適であり、必要に応じてチップ、ミドルファイバー等の短繊維やシラスバルーン等の中空充填材を併用しても良い。ガラス繊維としては、ガラスロービング、ガラスロービングクロス、ガラスマット、コンティニュアスストランドマット等の形態のものが挙げられる。この繊維は単独で使用しても良いし、２層以上積層して使用しても良く、また、長繊維と短繊維を混ぜて使用しても良い。最も好適な材料としては硬質ウレタン樹脂を長手方向へ引き揃えられたガラス長繊維で補強した発泡体である（例えば、商品名「エスロンネオランバー  ＦＦＵ」積水化学工業株式会社製）。
【００２５】
そして図１に示されるように、枕木本体１は板状の部材であり、表面に凹部２が設けられている。凹部２は枕木４を軌道に設置した際に、上面になる表面に設けられる。凹部２は発熱部材６の外形と略同一の形状であり、枕木本体１の上面を外周の縁部分とレール設置部１ａとを除いて窪んだ形状となっている。
したがって、枕木本体１の上面の凹部２以外の、元々の表面部分の一部がレール設置部１ａとなる。詳しく説明すると、各レール設置部１ａは枕木本体１の長手方向の両端部から長手方向に伸びており、２つのレール設置部１ａが対向している。すなわち１対の対向するレール設置部１ａが２組設けられている。そして、このレール設置部１ａには、レールを支える部材（図示しない、周知のタイプレート等の部材）が配置される。
そして、図１と図２で示されるように、枕木本体１の内部に電線挿通孔３が設けられている。
【００２６】
発熱部材６は、図３に示されるように、全長の異なる金属製の角パイプを隙間なく組み合わせて形成される。形成された発熱部材６の形状は、前記凹部２内に略丁度収容できる形状である。
詳しく説明すると、発熱部材６は、長い角パイプ５ａと短い角パイプ５ｂを並列に組み合わせて形成される。すなわち、長い角パイプ５ａを横方向に３つ、高さ方向に２つ組み合わせた塊と、短い角パイプ５ｂを横方向に３つ、高さ方向に２列組み合わせた塊をそれぞれ交互に組み合わせて形成する。このとき、長い角パイプ５ａによって形成される塊は３つあり、短い角パイプ５ｂによって形成される塊は２つある。したがって、形成される発熱部材６の両端は長い角パイプ５ａによって形成される塊となる。ここで、角パイプの表面は平面によって構成されているので、角パイプを組み合わせて塊にする時、隣り合った角パイプを隙間無く組み合わせることができる。したがって、塊と塊を組み合わせる際にも、隙間なく組み合わせることが可能である。
さらに、２種類の角パイプの長さの差により、短い角パイプ５ｂによって形成される塊の長手方向両端部が、発熱部材６の凹部６ａとなる。
このように発熱部材６を形成すると、発熱部材６を枕木本体１の凹部２に収納する際に、レール設置部１ａを避けることができる。ここで角パイプ５ａ、５ｂは、同一の市販品から得ることができる。すなわち、市販の角パイプから切り取るだけで所定の長さの角パイプ５ａ、５ｂが得られる。
そして、図５、図６に示されるように、凹部２の深さ寸法と、発熱部材６の高さ寸法を一致させることにより、前述の様に発熱部材６は枕木本体１の凹部２に略丁度収納可能となる。この状態で発熱部材６が凹部２に収納されると、発熱部材６の露出面がレール設置部１ａの面と略同一平面となる。つまり、発熱部材６の露出面が枕木４のレールを設置する面に敷き詰められた形状となる。
また、発熱部材６を凹部２に収納すると、凹部２の長手方向両端部に、電線７を配置するための隙間１ｂができる。隙間１ｂは、発熱部材６の外形が凹部２の形状よりやや小さいことによって形成され、角パイプから露出した電線７を収納可能な広さを持つ空間である。
【００２７】
また、図４〜図６で示しているように、電線７は発熱部材６を形成する角パイプ５ａと角パイプ５ｂの中空孔に挿通した状態で枕木本体１の凹部２内に配置される。なお、このように電線７を角パイプ５ａや角パイプ５ｂに挿通した際に、夫々の角パイプから露出した部分の電線７を絶縁体で被覆すると、角パイプ５ａや角パイプ５ｂの表面部分に誘導電流が干渉することを防ぐことができる。
また、このとき角パイプと電線７の角パイプに挿通している部分が誘導加熱機構１１（図４ａ）となる。具体的に言うと、角パイプ５ａと電線７の角パイプ５ａの内部を通っている部分の組み合わせと、角パイプ５ｂと電線７の角パイプ５ｂの内部を通っている部分の組み合わせがそれぞれ誘導加熱機構１１となる。そして、枕木４を実施すると、誘導加熱機構１１により発熱部材６は昇温される。つまり、誘導加熱機構１１は電線７に高周波電流を供給することで、角パイプ５ａや角パイプ５ｂの内側表面に磁束による誘導電流を発生させるため、角パイプを発熱させることができる。
このとき、電線７の角パイプに挿通している部分を、非磁性体の素材で被覆すると、発熱部材に６の内側表面に磁束による誘導電流は発生するが、電線７からの電流は流れないのでより安全に使用することができる。
【００２８】
また、前記したように、発熱部材６が凹部２に収納されると、長手方向の両端部に隙間１ｂができるので、発熱部材６の中空孔から露出した電線７は隙間１ｂに配置される。さらに、枕木本体１には電線挿通孔３が設けられているので、枕木本体１の外側から内側に電線７を通して配置することができる。
【００２９】
なお、このとき、図７に示している様に、図５の隙間１ｂに樹脂９を充填すると、発熱部材６から露出した電線７を保護することができ、より強固な構造となる。また、充填する樹脂９を絶縁体にすると、発熱部材６から露出した電線７を絶縁体で被覆しなくても、発熱部材６の表面部分に誘導電流が干渉することを防ぐことができる。
なお、図７の電線挿通孔３の付近は、実際には樹脂９が充填されているが、図７では理解を容易にするため図示していない。
【００３０】
次に、第一の実施形態の枕木４の作用と効果について説明する。
【００３１】
第一の実施形態の枕木４は、図８ａ、図８ｂで示されるように、図７の状態から、レール設置部１ａにレール配置部材１０を固定し、レール配置部材１０にレールを設置する。
このとき、レール配置部材１０が発熱部材６に接触する部分に絶縁体８を設け、枕木４にレールが設置された状態で、電線７に高周波電流を供給して使用する。
さらに、具体的に説明すると、電線７に高周波電流を供給することで、発熱部材６を形成する角パイプ５ａや角パイプ５ｂの内側表面に磁束による誘導電流が発生する。この誘導電流は表皮効果により夫々の角パイプの外側の面には流れず、内側の面にのみ流れる。このとき、夫々の角パイプの内側の面が抵抗となるので発熱部材６は発熱する。
なお、このとき発熱部材６から露出している電線７は絶縁体で被覆されているため、角パイプ５ａや角パイプ５ｂの外側の面には誘導電流は流れない。
ここで、図８ａ、図８ｂに示されるように、枕木４の上面に配置されている発熱部材６の内、対向するレール設置部１ａを結ぶ直線上にある部分はレール配置部材１０に覆われているが、それ以外の部分は剥きだしの状態で配置される。したがって、発熱部材６の剥きだしの部分が被融解体に直接接触可能である。
また、上記したように絶縁体８を設けると、軌道短絡等の問題をより回避しやすくなるので、使用時の安全性が高まる。具体的に言うと、この絶縁体８は電車からレールに流れる電流が枕木４に流れることを防ぐ効果のあるものである。
【００３２】
このように、発熱部材６が発熱するため直接接触する雪や氷が融解する。さらに、レール配置部材１０上にある雪や氷は、発熱部材６から熱が伝わることで融解する。このような発熱部材６が直接接触していない雪や氷の融解の場合も、周囲に発熱部材６が剥きだしの状態で配置されることで、従来技術の枕木に比べてレール配置部材１０が昇温し易くなり、効率良く雪や氷の融解ができる。
【００３３】
上記のように、第一の実施形態において、レール設置部１ａは枕木本体１の長手方向の端部に、凹部２の縁部分と一体に設けられているが、レール設置部１ａの形状はこれに限るものではない。枕木の規格や使用方法に応じてレール設置部１ａの位置や形状を任意に設定できる。
【００３４】
さらに、第一の実施形態において電線は直列に設けられているが、電線の設置方法はこれに限るものではない。高周波電流を流した際に、発熱部材６の温度を効率よく上昇させることができればよい。たとえば、発熱部材６を形成する各々の角パイプの中空孔に、並列に接続した電線を個々に設置してもよい。
【００３５】
第一の実施形態において誘導加熱機構に直線状の電線７を用いているが、電線７の形状はコイル状としてもよい。また、電線とコイルを組み合わせた部材を用いてもよい。たとえば、発熱部材から露出した部分は電線であり発熱部材の孔の内部を通っている部分はコイルである部材を用いると、発熱部材の昇温効果が高くなるので望ましい。
【００３６】
また、第一の実施形態において、隙間１ｂを設けて電線を折り返しているが、隙間１ｂは設けずともよい、凹部２の内壁面に溝を設けてもよいし、発熱部材６の長手方向両端部に隣り合う角パイプをつなぐ溝を設けてもよい。
【００３７】
第一の実施形態において、発熱部材６は複数の角パイプ５を組み合わせて形成された凹部６ａをもつ形状であるが、発熱部材の形状はこれに限るものではない。角パイプを別の形状に組み合わせて形成してもよいし、角パイプ以外の部材を組み合わせてもよい。
また、一本の角パイプをそのまま発熱部材としてもよい。つまり、発熱部材は枕木の表面に露出した状態で使用に耐える強度があり、発熱する部材であればよい。
【００３８】
さらに、複数の角パイプに換えて、図１６で示されるような、平板状の鋼材に、切り欠きと複数の貫通孔１３ａを形成した発熱部材１３を使用してもよい。このとき、発熱部材１３の上面は平坦であり、枕木本体の凹部は発熱部材１３の高さと同程度とする。
このとき、貫通孔１３ａには第一の実施形態の様に一本の電線を折り返して配置してもよいし、各孔に並列に接続した電線を個々に設置してもよい。つまり、誘導加熱により効率よく発熱部材１３が昇温すればよい。
【００３９】
またさらに、図１７で示されるような、切り欠きを設けた板状の鋼材の下面から、複数の長尺状の鋼材が垂直に突出した形状の発熱部材１４を使用してもよい。このとき、発熱部材１４の上面は平坦であり、枕木本体の凹部は発熱部材１４の高さと同程度とする。
また、一本の電線を発熱部材１４の長尺状の鋼材の間に折り返すように配置してもよいし、長尺状の鋼材の間に並列に接続した電線を設置してもよい。つまり、誘導加熱により効率よく発熱部材１４が昇温すればよい。
【００４０】
図９〜図１５に本発明の枕木の第一の実施形態とは別の実施形態を示す。
図９は、本発明を実施した枕木３０を示している。枕木３０は、枕木本体１の上面に発熱部材６を敷き詰めた、レール設置部を設けない本発明の枕木である。
【００４１】
図１０は、本発明を実施した枕木３１を示している。枕木３１は、形状の異なる４つのレール設置部１ａを、発熱部材６が回りを取り囲むように配置した本発明の枕木である。
【００４２】
図１１は、本発明を実施した枕木３２を示している。枕木３２は、長尺状の枕木本体１の上面に、発熱部材６を設置しており、該発熱部材６が周囲を取り囲むようにレール設置部１ａを配置している。このレール載置部１ａは４つで１組であり、周知のタイプレート用のねじ釘を４本打つことでタイプレートを固定する。また、中央部分には長方形状の樹脂９が設けられており、左右のレールを絶縁している。
【００４３】
図１２は、本発明を実施した枕木３３を示している。枕木３３は、枕木本体１のレールを配置する部分の周辺に発熱部材６を設置した本発明の枕木である。
枕木３３に配置する発熱部材６は、第一の実施形態と同様に長手方向の両端部に切り欠きを有する形状であり、中央部分から左右対称に２つ設置されている。
【００４４】
図１３は、本発明を実施した枕木３４を示している。枕木３４は、周知のタイプレートを設置する位置にのみ発熱部材６を配置した本発明の枕木である。
枕木３４に配置する発熱部材６は、平面視が略正方形状であり、中央部分から左右対称に２つ設置されている。
【００４５】
図１４は、本発明を実施した枕木３５を示している。枕木３５は、枕木本体１の上面の一部に、切り欠き状であり、上面の位置が周囲に比べて少し低くなっている設置場所に凹部を設けて、発熱部材６を配置した本発明の枕木である。
枕木３５に配置する発熱部材６は第一の実施形態と同様に長手方向の両端部に切り欠きを有する形状である。
【００４６】
図１５は、本発明を実施した枕木３６を示している。枕木３６は、前記した図１４の枕木３５に設けた設置場所と同様の、上面の位置が周囲に比べて少し低くなっている設置場所に凹部を設けて、発熱部材６を配置した本発明の枕木である。
枕木３６に配置する発熱部材６は、前述の枕木３４で用いた発熱部材と同じであり、平面視が略正方形状の発熱部材である。
【符号の説明】
【００４７】
１  枕木本体
１ａ  レール設置部
１ｂ  隙間
２  凹部
３  電線挿通孔
４  枕木
５ａ  長い角パイプ
５ｂ  短い角パイプ
６  発熱部材
６ａ  切り欠き
７  電線（通電部材）
８  絶縁体
９  樹脂
１０  レール設置部材
１１  誘導加熱機構
１２  レール
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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