(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
敷設されたガスの導管内に滞留した水を、前記導管の一端側を大気中に開放した状態で、前記導管の他端側を負圧にして前記他端側へと抽出する抽水装置であって、
前記導管（１００）の他端（１２０）側に接続する接続部を設け、前記他端（１２０）側を、高負圧低流量の第１吸気手段によって負圧にして抽水する第１抽水操作状態と、低負圧高流量の第２吸気手段によって負圧にして抽水する第２抽水操作状態とに切り換え自在な抽水装置。
【請求項２】
前記第１吸気手段が第１エジェクタ（３２）からなると共に、前記第２吸気手段が第２エジェクタ（３３）からなり、前記第１エジェクタと前記第２エジェクタとを、共通のコンプレッサ（２０）に択一切換弁を介して接続してある請求項１に記載の抽水装置。
【請求項３】
敷設されたガスの導管内に滞留した水を、前記導管の一端側を大気中に開放した状態で、前記導管の他端側を負圧にして前記他端側へと抽出する抽水方法であって、次の工程を備えたもの、
（１）前記導管（１００）の前記他端（１２０）側を、高負圧低流量の吸気によって負圧状態にして抽水する第１工程、
（２）前記導管（１００）の前記他端（１２０）側を、低負圧高流量の吸気によって負圧状態にして抽水する第２工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、敷設されたガスの導管内に滞留した水を、前記導管の一端側を大気中に開放した状態で、前記導管の他端側を負圧にして前記他端側へと抽出する抽水装置、及び抽水方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に敷設されたガスの導管は、直管部と、前記直管部よりもレベルの低いＵ字型部とが組み合わされて構成されているため、前記Ｕ字型部に滞留した水を高効率で抽出することは容易ではなかった。したがって、従来、この種の、抽水装置、及び抽水方法の良く知られた例としては、前記Ｕ字型部に滞留した水を高効率で抽水できるように、大型のコンプレッサを用い、導管の端部を高負圧高流量の吸気によって負圧にして抽水するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の抽水装置、及び方法では、大型のコンプレッサを用いる必要があるため、特に抽水装置全体の構成としてもこの大型のコンプレッサを搭載可能な専用トラックの形態を取らざるを得ない場合には、狭隘な作業区域に装置を持ち込むことが困難となり、同箇所における抽水には適しないという欠点が見られた。
本発明の目的は、上に例示した従来構造の抽水装置、及び方法に見られる上記欠点に鑑み、Ｕ字型部に滞留した水をも高効率で抽出可能でありながら、より小型のコンプレッサを用いることができ、従って狭隘な作業区域に装置を持ち込むことが容易となり、同箇所における抽水にも適する抽水装置、及び方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る抽水装置は、
前記導管の他端側に接続する接続部を設け、前記他端側を、高負圧低流量の第１吸気手段によって負圧にして抽水する第１抽水操作状態と、低負圧高流量の第２吸気手段によって負圧にして抽水する第２抽水操作状態とに切り換え自在である点を特徴構成としている。
【０００５】
〔発明の効果〕
上記の特徴構成のために、本発明に係る抽水装置では、例えば、先ず、高負圧低流量の第１吸気手段によって負圧にして抽水する第１抽水操作状態で抽水し、次に、低負圧高流量の第２吸気手段によって負圧にして抽水する第２抽水操作状態で抽水する等、特性の異なった２つの吸気手段を切り換えて用いることによって、Ｕ字型部に滞留した水をも高効率で抽出できるという特有の効果が生じる。即ち、直管部よりもレベルの低いＵ字型部に滞留した水の大部分を、高負圧低流量の第１吸気手段によって、主に負圧に依存して、高効率で抽水し、ガスの導管内にエアーが流通する状態になってからは、低負圧高流量の第２吸気手段によって、主に流量に依存して、残った滞留水を抽水するので、結果的にＵ字型部に滞留した水を高効率で抽出できるのである。
したがって、高負圧で同時に高流量の吸気手段を駆動するために必要なコンプレッサに比べて小型のコンプレッサで駆動可能という独特の効果が得られ、これによって、Ｕ字型部に滞留した水をも高効率で抽出可能でありながら、より小型のコンプレッサを用いており、従って狭隘な作業区域での抽水にも適する抽水装置を提供することができた。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る抽水方法は、
次の工程を備えることを特徴構成としている、
＜１＞前記導管の前記他端側を、高負圧低流量の吸気によって負圧状態にして抽水する第１工程、
＜２＞前記導管の前記他端側を、低負圧高流量の吸気によって負圧状態にして抽水する第２工程。
【０００７】
〔発明の効果〕
上記の特徴構成のために、本発明に係る抽水方法では、例えば、先ず、高負圧低流量の吸気手段による負圧で抽水する第１工程と、低負圧高流量の吸気手段による負圧で抽水する第２工程という、特性の異なった吸気手段による２つの抽水工程を交互に行うことによって、Ｕ字型部に滞留した水をも高効率で抽出できるという特有の効果が生じる。
即ち、直管部よりもレベルの低いＵ字型部に滞留した水の大部分を、高負圧低流量の第１吸気手段によって、主に負圧に依存して、高効率で抽水し、ガスの導管内にエアーが流通する状態になってからは、低負圧高流量の第２吸気手段によって、主に流量に依存して、残った滞留水を抽水するので、結果的にＵ字型部に滞留した水を高効率で抽出できるのである。
したがって、高負圧でかつ高流量の吸気手段を駆動するために必要なコンプレッサに比べて小型のコンプレッサで駆動可能という独特の効果が得られ、これによって、Ｕ字型部に滞留した水をも高効率で抽出可能でありながら、より小型のコンプレッサを用いており、従って狭隘な作業区域での抽水にも適する抽水方法を提供することができた。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る抽水装置では、前記第１吸気手段が第１エジェクタからなると共に、前記第２吸気手段が第２エジェクタからなり、前記第１エジェクタと前記第２エジェクタとを、共通のコンプレッサに択一切換弁を介して接続してあるように構成しても良い。このように構成することによって、エジェクタを比較的簡便な構造のものとすることができるので、故障し難く、保全がし易く、また製作コストの低いエジェクタが得られる等の経済的利点が得られる。また、このように構成することによって、コンプレッサとしては、一台のコンプレッサをこれら２基のエジェクタのいずれにも共通に使用することが可能なため、抽水装置全体として、狭隘な作業区域での抽水にも適する比較的小型の抽水装置となる。
【０００９】
本発明に係る抽水装置、及び抽水方法では、比較的大径の支管と、前記支管に連通した比較的小径の供給管の組み合わせによって構成された導管から抽水する場合に、先ず支管の端部を大気中に開放して支管内の滞留水を抽水し、次ぎに、支管の端部を閉鎖して、今度は供給管の端部を大気中に開放して供給管内の滞留水を抽水するという具合に、順番に連続して抽水することが可能である。このような形態で実施することによって、これら大径の支管と小径の供給管との双方にわたった複数箇所に分散して位置する滞留水を一括して抽水可能という利点がある。
【００１０】
【実施例】
図に基づいて、本発明に係る抽水装置、及び抽水方法の実施例を説明する。
図１に示されるように、抽水の対象となるガス導管は、比較的大径の支管１００、及び支管１００から延びた供給管２１０，２２０，２３０からなる。供給管２１０，２２０，２３０は、各々の端部に開閉バルブ２１２，２２２，２３２を備えている。
また、支管１００は、直管部と前記直管部よりもレベルの低いＵ字型部１３０，１４０を有し、供給管２１０も、直管部と前記直管部よりもレベルの低いＵ字型部２１１を有する。図１にて斜線で表されるように、前記導管内の滞留水の大部分は、前記Ｕ字型部１３０，１４０、及び２１１内に位置している。これらのＵ字型部１３０，１４０、及び２１１は、一般に、地中に埋設されている暗渠や土管を回避しながら導管を配設する必要から形成されている。
一般に、これらＵ字型部の最下部が地上から低いレベルに位置する程、この部分に滞留した水（ここで、前記滞留水は図５−（イ）に示されるように、Ｕ字型部を挟んで位置する上流側の直管と下流側の直管の間でエアーが非連通状態となるように、言い換えればガス導管は前記Ｕ字型部において完全に水封されているものと仮定する）は高い負圧によって始めて抽水可能となる。（尚、本明細書中における用語「負圧」は、一貫して、系内、即ち導管内の気圧が大気圧に比して負、言い換えれば、大気圧を下回る状態を意味する。）
【００１１】
本発明に係る抽水方法は、前記支管１００を、前記滞留水が位置するＵ字型部１３０，１４０、及び２１１が間に位置するような２つの箇所で、先ず適切な寸法のピット３１０，３２０を掘削し、次ぎに前記掘削によって露出した２ヵ所の支管部分を切断し、前記切断によって支管１００に形成された２つの端部の内の一端１１０を大気中に開放した後、他端１２０側に抽水装置１０を接続して抽水操作することにより、前記二つの端部１１０，１２０に挟まれた領域に存在する全ての滞留水（即ち、図１で斜線で示された、Ｕ字型部１３０，１４０、及び２１１内の滞留水）を一括して抽水可能となる。ここで、大気中に開放された方の一端１１０を開放側端部と呼び、また、この開放側端部１１０が位置しているピットを開放ピット３１０と呼び、抽水装置１０を接続するための他端１２０を吸引側端部と呼び、また、この吸引側端部１２０が位置しているピットを吸引ピット３２０と呼ぶ。
【００１２】
〔抽水装置の概要〕
本発明に係る抽水装置１０は、主に、コンプレッサ２０、エジェクタユニット３０、排水タンク４０、並びに、コンプレッサ２０とエジェクタユニット３０を連結する耐圧ホース１、エジェクタユニット３０と排水タンク４０を連結する耐圧ホース２、及び排水タンク４０を前記支管１００の他端１２０側に接続するための連絡ホース３によって構成されている。
【００１３】
〔コンプレッサ〕
前記エジェクタユニット３０内に圧搾空気を送ることによって負圧を発生するためのコンプレッサ２０としては、３．５ｍ３／ｍｉｎの圧搾空気の得られるものを用いている。
〔エジェクタユニット〕
前記エジェクタユニット３０は、互いに特性の異なる２基のエジェクタ、即ち、比較的に高負圧低流量の吸気によって支管１００の前記他端１２０を負圧にする第１エジェクタ３２と、比較的に低負圧高流量の吸気によって支管１００の前記他端１２０を負圧にする第２エジェクタ３３とを有し、これらの第１、及び第２エジェクタ３２，３３は、ケース部材３１に収納されている。
【００１４】
前記第１エジェクタ３２と第２エジェクタ３３とは、切り換え自在なように、かつ共通のコンプレッサ２０から送られる圧搾空気によって運転可能なように、それぞれ択一切換弁としての、切り換えコック３４ｆ、及び切り換えコック３４ｇを介して、共通の接続ジョイント３７に連通しており、接続ジョイント３７にはコンプレッサ２０から延びた耐圧ホース１が接続されている。コンプレッサ２０から送られ、第１エジェクタ３２、乃至は第２エジェクタ３３内を通過したエアーは、エジェクタユニット３０に設けられた排気口３８から大気中に排出される。
また、抽水操作時に第１エジェクタ３２、或いは第２エジェクタ３３から発する騒音を抑制するために、鋼製のケース部材３１内の、第１、及び第２エジェクタ３２，３３を除く空間には、繊維状などの消音材３９が充填されている。
【００１５】
さらに、エジェクタユニット３０は、抽水現場における移動を容易にするために２対の車輪３５を備えている。
図１で、Ｕ字型部１３０，１４０の最下部は、地上から５メートルだけ低いレベルに位置しているが、前記高負圧低流量タイプの第１エジェクタ３２は、第１抽水操作として、これらの地上から５メートル低いレベルに位置している水の大部分を、主に負圧に依存して、高効率で抽水できる（図５−（イ）、（ロ）をも参照）。すなわち、第１エジェクタ３２は、前記コンプレッサ２０と組み合わせて用いることによって、０．４６ｋｇ／ｃｍ２  なる負圧を発生可能である。因みに、前記０．４６ｋｇ／ｃｍ２  なる負圧を発生している際の第１エジェクタ３２によって発生される流量は、４．５ｍ３／ｍｉｎ（流速にして約１５ｍ／ｓ）である。
【００１６】
前記第１抽水操作によって滞留水の大部分が抽出され、支管１００内の滞留水の量が減少して支管１００内にエアーが流通するようになったら（即ち、水封状態が解除されたら）、負圧に依存した吸気では抽水効率が低くなるので、第１エジェクタ３２から低負圧高流量タイプの第２エジェクタ３３に切り換えて、第２抽水操作として、主に流量に依存した吸気によって、残った滞留水を抽出する（図５−（ハ）、（ニ）をも参照）。第２エジェクタ３３は、前記コンプレッサ２０と組み合わせて用いることによって、６．９ｍ３／ｍｉｎ（流速にして２３ｍ／ｓ）なる流量を発生可能である。因みに、前記６．９ｍ３／ｍｉｎなる流量を発生している際の第２エジェクタ３３によって発生される負圧は、約０．１３ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００１７】
第１エジェクタ３２は、図３の模式図に示されるように、エアーを吸引する側の吸引側端部４０２と排出側端部４０３を備えた概して筒状の鋼製のエジェクタ本体４０１を有する。エジェクタ本体４０１の内部に、吸引側端部４０２から排出側端部４０３に向かうエアーの流れを作るために、エジェクタ本体４０１には、圧搾空気の供給管４０５が挿入されており、前記供給管４０５は耐圧ホース１を介して前記コンプレッサ２０と連通している。供給管４０５の先端４０６は高速のエアーの流れを形成するために狭くスロート状に絞られており、排出側端部４０３に向かって開口している。第１エジェクタ３２は、エジェクタ本体４０１内に高速のエアーの流れを形成することによって、特に高負圧低流量タイプの吸気を形成するために、比較的断面積の大きな吸引側端部４０２と排出側端部４０３の中間付近に、より断面積の小さな絞り部４０４が設けられている。
【００１８】
第２エジェクタ３３も、図４の模式図に示されるように、エアーを吸引する側の吸引側端部４１２と排出側端部４１３を備えた概して筒状の鋼製のエジェクタ本体４１１を有する。エジェクタ本体４１１の長手方向の中央部には、リング状部材４１６が外嵌設置されており、リング状部材４１６はエジェクタ本体４１１と協働してリング状空間４１７を形成している。リング状部材４１６には、耐圧ホース１を介して前記コンプレッサ２０と連通した圧搾空気供給管４１５が挿入されている。リング状空間４１７とエジェクタ本体４１１の内面とは、エジェクタ本体４１１の円周方向に設けられた開口部４１８においてのみ、連通しており、開口部４１８は、リング状空間４１７の、排出側端部４１３に近接した端部に位置しているので、エジェクタ本体４１１の内部には、吸引側端部４１２から排出側端部４１３に向かうエアーの流れが作られる。ここで、第２エジェクタ３３の開口部４１８は、特に低負圧高流量タイプの吸気を形成するために、その全体としての断面積が出来るだけ大きくなるように、エジェクタ本体４１１の全周方向に設けられている。
図２に示されるように、第１エジェクタ３２の吸引側端部４０２と、第２エジェクタ３３の吸引側端部４１２とは、いずれもエジェクタユニット３０に設けられた吸引口３６と連通している。
【００１９】
〔排水タンク〕
図１に示されるように、エジェクタユニット３０は、排水タンク４０を間に挟んだ形で支管１００の端部１２０に接続される。排水タンク４０は、耐圧ホース２を接続可能な吸引側接続部４３と、連絡ホース３を接続可能な排出側接続部４２とを備えた気密性の筐体４１からなり、筐体４１は、内部に回収された水の量や回収速度などを透視可能な観測窓４４を有する。
【００２０】
〔抽水工程〕
図１及び図５に基づいて、本発明に基づく抽水方法について各小工程別に解説する。
（１）支管（ガス導管）１００の、抽水すべき滞留水を伴った部分を挟む位置２箇所において、支管１００を露出させるために、開放ピット３１０と吸引ピット３２０を掘削形成する第１小工程。
（２）開放ピット３１０と吸引ピット３２０内において、露出されたガス導管１００を切断する第２小工程。
（３）支管１００の、開放ピット３１０側の端部、即ち開放側端部１１０は開放状態に維持したまま、支管１００の途中に位置する供給管２１０、２２０、及び２３０の開閉バルブ２１２、２２２、及び２３２を閉鎖する第３小工程。
（４）支管１００の、吸引ピット３２０側の端部、即ち吸引側端部１２０に抽水装置１０を接続する第４小工程（図５−（イ）を参照）。
【００２１】
（５）支管１００のＵ字型部１３０，１４０内に滞留した水の大部分を、抽水装置１０の第１抽水操作状態で抽水する第５小工程（図５−（ロ）を参照）。ここでは、抽水装置１０のエジェクタユニット３０に設けられた切り換えコック３４ｆを開放位置にし、切り換えコック３４ｇを閉鎖位置にした状態で、コンプレッサ２０を駆動することによって、主に負圧に依存した吸気によって抽水が行われる。
（６）前記第５小工程が終了し、即ち、支管１００内にエアーの流通が開始された後、支管１００のＵ字型部１３０，１４０内に残留している水を、抽水装置１０の第２抽水操作状態で抽水する第６小工程（図５−（ハ）と（ニ）を参照）。ここでは、エジェクタユニット３０の切り換えコック３４ｆを閉鎖位置に切り換え、切り換えコック３４ｇを閉鎖位置にした状態で、コンプレッサ２０を駆動することによって、主に流量に依存した吸気によって抽水が行われる（これで支管１００内の滞留水の抽水は終了する。）
（７）支管１００の開放側端部１１０を閉鎖し、Ｕ字型部２１１を伴った供給管２１０の開閉バルブ２１２を開放する第７小工程。
【００２２】
（８）供給管２１０のＵ字型部２１１内に滞留した水の大部分を、抽水装置１０の第１抽水操作状態で抽水する第８小工程。ここでは、抽水装置１０のエジェクタユニット３０に設けられた切り換えコック３４ｆを開放位置にし、切り換えコック３４ｇを閉鎖位置にした状態で、コンプレッサ２０を駆動することによって、主に負圧に依存した吸気によって抽水が行われる。
（９）前記第８小工程が終了し、即ち、供給管２１０内にエアーの流通が開始された後、供給管２１０のＵ字型部２１１内に残留している水を、抽水装置１０の第２抽水操作状態で抽水する第９小工程。ここでは、エジェクタユニット３０の切り換えコック３４ｆを閉鎖位置に切り換え、切り換えコック３４ｇを閉鎖位置にした状態で、コンプレッサ２０を駆動することによって、主に流量に依存した吸気によって抽水が行われる（これで供給管２１０の滞留水の抽水は終了する。）
以上の９つの小工程によって、支管１００、及び供給管２１０、２２０及び２３０内に存在する滞留水は、一括して抽水されることになる。
【００２３】
〔別実施例〕
〈１〉前述した第１実施例では、各エジェクタ内にエアーのみを流下させるという前提で、排水タンク４０をエジェクタユニット３０と支管１００の吸引側端部１２０との間に設置したが、各エジェクタ内にエアーと回収水の双方を流下させる条件では、排水タンク４０の位置はここに限らず、エジェクタユニット３０に設けられた排気口３８の下流側に設置しても良い。
〈２〉前述した第１実施例では、第１エジェクタ３２と第２エジェクタ３３とは、切り換えコック３４ｆ，３４ｇを介して、共通の接続ジョイント３７に連通しているが、択一切換弁としては、三方コックでも良い。
〈３〉図６は、本発明に係る抽水装置に用いられるエジェクタの別実施例を示す斜視図である。この別実施例によるエジェクタは、第１実施例のように互いに特性の異なった２基のエジェクタではなく、吸気特性を２種類に切り換え可能な単一の特性可変エジェクタ５００である。特性可変エジェクタ５００は、このように吸気特性を切り換えることによって、第１実施例に示されている、高負圧低流量の第１吸気手段と低負圧高流量の第２吸気手段の双方を兼務することが可能である。
【００２４】
この特性可変エジェクタ５００は、エアーを吸引する側の吸引側端部５０２と排出側端部５０３を備えた概して筒状のエジェクタ本体５２０を有する。エジェクタ本体５２０の下流側の部位には、耐圧ホース１を介して前記コンプレッサ２０と連通した圧搾空気供給管５０５が挿入されている。そして、エジェクタ本体５１０の内部に、吸引側端部５０２から排出側端部５０３に向かうエアーの流れを作るために、圧搾空気供給管５０５は、エジェクタ本体５２０の内部において排出側端部５０３を向いた開口部５０６を備えている。
開口部５０６と排出側端部５０３の間には、形状可変スロート５０７が設けられている。形状可変スロート５０７は、エジェクタ本体５２０の軸芯付近にエアーを通過させるための空間を形成している。
【００２５】
図７に示されるように、形状可変スロート５０７は、前記空間の断面積が大きな第１状態（図７−（イ）の状態）と、前記空間の断面積が小さくなるように縮径した第２状態（図７−（イ）の状態）との間で形状切り換え可能となっている。
具体的には、形状可変スロート５０７は、スロート膜５０８、弾性チューブ５０９、シリンダ５１０及び充填液５１１を備えている。スロート膜５０８は、ゴムや合成樹脂で形成されており、流体を透過させず、また引張力によって延び、引張力を解除すれば元の形状に回復しようとする弾性を有し、その上流側と下流側の各端部はエジェクタ本体５２０の内周面に固定されている。弾性チューブ５０９も、スロート膜５０８と同様に、ゴムや合成樹脂で形成されており、流体を透過させず、また引張力によって延び、引張力を解除すれば元の形状に回復しようとする弾性を有しており、内部に非圧縮性の充填液５１１をたたえた状態で、エジェクタ本体５２０の内周面とスロート膜５０８の間に介装されている。一方、鋼などの剛体で形成され、エジェクタ本体５１０の外部に配設されたシリンダ５１０は、前記充填液５１１を通じて弾性チューブ５０９の内部と連通状態にある。
【００２６】
図７−（イ）の状態では、弾性チューブ５０９内には小量の充填液５１１のみが充填されており、したがって、スロート膜５０８は弛緩した状態で、その外面に断面積の大きなスロート５０７を形成しているが、一方、この時、液体シリンダ５１０内には充填液５１１が満ちている。図７−（イ）の状態から、液体シリンダ５１０に取り付けられたピストンを押し込み、押し込んだ状態でピストンの位置をロックすると、このピストン押し込み操作に伴って、液体シリンダ５１０内の充填液５１１は液体シリンダ５１０外に放出されて、弾性チューブ５０９内に強制的に送り込まれるため、弾性チューブ５０９は図７−（ロ）に示されるように、その内容積が増える方向に変形する。この時、弾性チューブ５０９の外側はエジェクタ本体５２０の内周面によって遮られているため、弾性チューブ５０９の内側が縮径することになり、結果として、スロート膜５０８の変形をも招き、断面積の小さなスロート５０７が形成される。
【００２７】
したがって、特性可変エジェクタ５００においては、より高負圧低流量の吸気を行う前記第１状態は、図７−（ロ）に示された可動スロート５０７が形成する前記空間の断面積がより小さい状態によって実現され、一方、より低負圧高流量の吸気を行う前記第２状態は、図７−（イ）に示された可動スロート５０７が形成する前記空間の断面積がより大きい状態によって実現される。
【００２８】
尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る抽水装置、及び抽水方法の実施例を示す斜視図
【図２】図１の抽水装置のエジェクタユニットの一部破断平面図
【図３】図２のエジェクタユニットを構成する第１エジェクタの斜視図
【図４】図２のエジェクタユニットを構成する第２エジェクタの斜視図
【図５】本発明に係る各抽水工程を示す概念図
【図６】本発明に係るエジェクタの別実施例を示す一部破断斜視図
【図７】図６のエジェクタの要部の断面図
【符号の説明】
１００  ガス導管
１２０  ガス導管の吸引側端部
３２    第１エジェクタ
３３    第２エジェクタ
【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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