(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と
前記軸部の片端部に設けられ、且つ前記軸部と同軸に配置された円柱状または円錐台状切削部、ただしこの切削部は、その外周面上に複数の歯部が形成され、平歯車状、はすば歯車状またはやまば歯車状の形状を有する、
とを有する、配管用既設スリーブの孔径拡張器を準備し、
前記配管用既設スリーブの孔径拡張器の前記軸部を振動ドリルに装着し、
前記配管用既設スリーブの孔径拡張器の前記切削部の少なくとも一部を配管用既設スリーブ内に挿入した状態で前記振動ドリルを稼動することを特徴とする、配管用既設スリーブの孔径拡張方法。
【請求項２】
前記切削部における円柱の直径（ｄ）または円錐台の底面のうち小さい方の直径（ｄ’）と、高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈまたはｄ’／ｈ）が２〜３である、請求項１に記載の配管用既設スリーブの孔径拡張方法。
【請求項３】
前記歯部の数が８〜４８個である、請求項１または２に記載の配管用既設スリーブの孔径拡張方法。
【請求項４】
前記歯部の高さが５〜１５ｍｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の配管用既設スリーブの孔径拡張方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管用既設スリーブの孔径拡張方法に関する。さらに詳しくは、建物における老朽化した既設配管をスリーブ部から撤去した後に、該スリーブを破砕することなく、旧配管と同径または旧配管よりも径の大きい新配管をスリーブ孔に挿入するために、スリーブの孔径を拡張するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
戸建住宅、マンション、ビジネスビルなどにおける給水管、排水管、ガス管などの既設配管が老朽化した場合には、配管の一部またはその全部の更新を要することとなる。かかる更新作業は、建物自体を稼動状態においたまま施工されることが通常である。
これらの配管設備、特に給排水管およびガス管は、例えば上下階に連通する配管スペース内にスリーブを介して軸方向に連接されている場合が多い。この場合、スリーブ部は、コンクリート製の床板（スラブコンクリート）を貫通して配管外径よりも大きな直径で穿たれた穴であり、該スリーブ部における配管の外周と床板との間隙はモルタルで充填されている。通常は、床面上にさらにシンダーコンクリートが敷設されている。
このような構造にある既設の配管を交換する際、従来は、スリーブ間に位置する配管の一部を切断除去した後、スリーブ部のシンダーコンクリートおよびモルタルを破砕してスリーブ部を貫通する配管を抜き取った後に、新規の配管を設置する方法が採用されている。既設配管の口径にもよるが、スリーブ部破砕の際、配管の解体場所から半径２ｍ程度の位置で１００ｄＢ程度の騒音が一戸あたり約９０分間継続し、且つ解体住居の上下階においても８０ｄＢ程度の騒音が同じ時間だけ発生することとなる。
【０００３】
本願出願人は上記のような事情に鑑みて、建物における老朽化した既設配管を解体するための新規な方法を発明し、先に特許出願した（特願２０１０−２５７１０２号）。この方法は、スリーブを介して連接された旧配管につき、その一部を切断して除去し、残余の配管をジャッキによって上階方向に押し上げることによってスリーブから抜き取る方法である。この方法によると、スリーブの破砕作業に伴う騒音および振動が発生することがなく、従来法と比較して迅速な施工が可能な優れた方法である。そしてスリーブを破砕せずに残すことも可能であるので、該スリーブを再利用することができる。
しかし、残存するスリーブに穿たれた孔は旧配管と同径であるため、これと同径またはこれよりも径の大きい新配管を既設のスリーブ孔に挿入するためには、スリーブの孔径を少し（例えば直径にして２〜５ｍｍ程度）広げる必要がある。ところが、従来の配管更新方法はスリーブ部を破砕して再敷設することが前提であったため、当業界には既設スリーブの孔径を拡張するための治具および方法は存在しなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、建物における老朽化した既設配管をスリーブ部から撤去した後に、該スリーブを破砕することなく、旧配管と同径または旧配管よりも径の大きい新配管をスリーブ孔に挿入するために、スリーブの孔径を拡張するための方法を提供することにある。
上記は、本願出願人による上記先願の技術によって初めて出現した課題であり、当業界はこのような課題が存在することを未だ認識していない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によると、本発明の上記目的および利点は、第一に、
軸部と
前記軸部の片端部に設けられ、且つ前記軸部と同軸に配置された円柱状または円錐台状の切削部、ただしこの切削部は、その外周面上に複数の歯部が形成され、平歯車状、はすば歯車状またはやまば歯車状の形状を有する、
とを有する、配管用既設スリーブの孔径拡張器を準備し、
上記の配管用既設スリーブの孔径拡張器の前記軸部を振動ドリルに装着し、
前記配管用既設スリーブの孔径拡張器の前記切削部の少なくとも一部を配管用既設スリーブ内に挿入した状態で前記振動ドリルを稼動することを特徴とする、配管用既設スリーブの孔径拡張方法によって達成される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張方法によれば、旧配管を既設スリーブ部から撤去した後に該スリーブの孔径を容易に拡張することが可能となるから、該スリーブを破砕することなく、旧配管と同径または旧配管よりも径の大きい新配管をスリーブ孔に挿入することが可能となる。以下、本発明で用いられる孔径拡張器を本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器ということにする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の一例を構成する部品図。
【図２】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の一例の組立て図。
【図３】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の一例の斜視図。
【図４】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の別の一例を構成する部品図。
【図５】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の別の一例の組立て図。
【図６】本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の別の一例の斜視図。
【図７】実施例における給水管の解体方法の施工例を説明するための工程図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜配管用既設スリーブの孔径拡張器＞
本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器は、軸部と、前記軸部の片端部に設けられ、且つ前記軸部と同軸に配置された円柱状または円錐台状の切削部と、を有する。
前記軸部は、本発明の孔径拡張器をドリルに装着して使用する際の運動伝達部位となるものであるから、ドリル稼動の際の回転および振動に耐え、ドリルによって発生する運動を切削部に十分に伝達しうるだけの形状、サイズおよび材質を有するものであることが好ましい。
この軸部の形状は、その外形が円柱状もしくは多角柱状またはこれらの組み合わせであることが好ましい。軸部の形状が上記形状の組み合わせであるとは、軸部の長さ方向に沿って断面形状が変化する場合をいう。軸部は中空部を有する筒状であってもよいし、中空部を有さない中実体であってもよい。軸部の外形としては円柱状であることが、十分な強度を担保し、成形が容易であることから好ましい。また、この軸部は、ドリル装着側において、ドリルへの装着を容易・確実とするための接続部位を有していてもよい。
軸部の幅（長さ方向に垂直な方向に切断した断面の直径（円柱状の場合）ないし最長対角線の長さ（多角柱状の場合）。軸部がドリルへの接続部位を有している場合には、該接続部位を除く部分に関する。）は、ドリルからの運動の伝達が確実に行われる範囲で任意に設定することができ、例えば１５〜３０ｍｍとすることができ、１５〜２０ｍｍとすることが好ましい。
【０００９】
軸部が任意的に有することのできるドリルへの接続部位は、公知のドリルビット（ドリル刃）の接続部位と同じ形状またはこれに準じた形状とすることができ、使用するドリルのチャック形状に合わせて適宜に設計することができる。この接続部位の形状としては、例えばストレートシャンクのノス型、テーパーシャンク、ＳＤＳ（Ｓｔｅｃｋ，Ｄｒｅｈ，Ｓｉｔｚｔ）プラス型、ＳＤＳ−ｍａｘ型などを挙げることができる。接続部位は、例えばその幅（軸部の幅として上記したところと同様の意味である。）の平均値を８〜１３ｍｍ、好ましくは８〜１２ｍｍ、長さを６８〜８０ｍｍ、好ましくは６８〜７３ｍｍとすることができる。接続部位はその長さ方向に沿って幅が数段階（例えば２〜４段階）で変更されていてもよく、途中に高さ０．２〜１ｍｍ程度、底辺における幅が０．５〜２ｍｍ程度の円周状のリブを１個以上有していてもよい。
軸部の長さ（接続部位を有する場合には、これを含む長さ）は、後述の孔径拡張操作を支障なく行える範囲で適宜に設定することができ、例えば３００〜５００ｍｍとすることができ、３００〜４００ｍｍとすることが好ましく、３００〜３４０ｍｍとすることがより好ましい。
軸部および接続部位を構成する材料としては、十分な強度を担保するとの観点から、金属を使用することが好ましく、鋼を使用することがより好ましい。鋼としては、例えば炭素鋼、合金鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、マンガン鋼などを挙げることができる。軸部が接続部位を有する場合には、軸部を構成する材料と、接続部位を構成する材料とは同じであってもよく、相違していてもよい。
軸部が接続部位を有する場合、これらは一体に成形されていてもよく、別個に成形した後、これらを適当な方法（例えば溶接）によって接続してもよい。
【００１０】
上記切削部は、円柱状または円錐台状の形状を有し、上記軸部と同軸に配置されている。この切削部は、その外周面上に複数の歯部が形成され、平歯車状、はすば歯車状またはやまば歯車状の形状を有する。
切削部の寸法は、少なくともその一部を、既設スリーブの孔径を拡張するために既設スリーブ孔の内部に挿入し得る程度には小さいことが必要である。ここで、切削部が円柱状の形状を有する場合には、切削部の全部が既設スリーブ孔の内部に挿入し得ることが好ましい。
一方、切削部が円錐台状の形状を有する場合にも、切削部の全部が既設スリーブ孔の内部に挿入し得る大きさとしてよい。しかしながらこの場合には、円錐台状の切削部の一部、すなわち円錐台の直径の小さい方の底面の側から一定の高さだけが既設スリーブ孔の内部に挿入され、残余の部分は挿入されないような構成とすることが、拡張後の孔をより真円形に近くすることができる点で好ましい。ここで切削部のうち、スリーブ孔内に当初挿入される程度としては、切削部の高さ（ｈ）の１０〜８０％とすることが好ましく、２０〜６０％とすることがより好ましい。このような部分的な挿入を可能とするために、円錐台状の切削部は、直径の大きい方の底面が、軸部側となるように構成されることが好ましい。
一方で切削部の高さ（ｈ）の寸法があまり小さすぎると、孔径拡張操作の際に作業者がドリルを移動する距離が長くなりすぎて作業性に劣ることとなる。これら両方の要請を勘案して、円柱の直径（ｄ）または円錐台の底面のうちの小さい方の直径（ｄ’）は、既設スリーブの孔径から３〜２０ｍｍ小さいものであることが好ましく、５〜１０ｍｍ程度小さいものであることがより好ましい。切削部における円柱の直径（ｄ）または円錐台の底面のうち小さい方の直径（ｄ’）と、高さ（ｈ）との比（ｄ／ｈまたはｄ’／ｈ）は、１．６〜３．５であることが好ましく、２〜３であることがより好ましい。
直径（ｄまたはｄ’）および高さ（ｈ）の好ましい値は、既設スリーブの孔径（従って旧配管の呼び径）に応じて、以下のとおりである。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
なお切削部は、その外周面上に複数の歯部が形成されて歯車状の形状を有するが、上記の直径（ｄまたはｄ’）は、歯部の外縁までを含めた寸法として理解されるべきである。
切削部が円錐台上である場合、そのテーパー角（円錐台をその中心軸を含む平面で切断した断面において、直径の大きい方の底面の最外点および直径の小さい方の底面の最外点を結んだ直線と、該円錐台の中心軸とがなす角度）としては、１０°以下とすることが好ましく、１〜７．５°とすることがより好ましく、特に３〜５°とすることが好ましい。
切削部は、その外周面上に複数の歯部が形成され、平歯車状、はすば歯車状またはやまば歯車状の形状を有する。ここで平歯歯車とは、歯が回転軸に平行に切られており、円筒面上または円錐台面上に歯筋が軸と平行に配置された歯車をいい；
はすば歯車とは、歯が回転軸に斜めに切られており、円筒面上または円錐台面上に歯筋が軸と角度をなして配置された歯車をいい；そして
やまば歯車とは、上記はすば歯車を方向を逆にして２つ積層したような形状を有し、円筒面上または円錐台面上に歯筋が「く」の字状に配置された歯車をいう。
上記はすば歯車またはやまば歯車において、歯筋と軸とがなす角度としては、、５°以下とすることが好ましく、３°以下とすることがより好ましい。
【００１３】
切削部の有する歯の数としては、８〜４８個とすることが好ましく、１６〜４２個とすることがより好ましく、２０〜３６個とすることがさらに好ましい。これらの歯は、切削部の円筒面上または円錐台面上に略均等に配置されていることが好ましい。
切削部における歯車の歯の高さとしては、例えば５〜１５ｍｍとすることができ、７〜１２ｍｍとすることが好ましい。
切削部の歯型としては、歯車として公知の任意の歯形を好適に適用することができ、例えば並歯、高歯などを使用することができるほか、インボリュート曲線、サイクロイド曲線またはトコロイド曲線を使用した、インボリュート歯車、サイクロイド歯車またはトコロイド歯車を挙げることができる。
切削部を構成する材料としては、十分な強度を担保するとの観点から、軸部を構成する材料として上記に例示した材料を適宜に選択して用いることができる。切削部を構成する材料は、軸部ないし接続部位を構成する材料と同じであってもよく、相違していてもよい。
この切削部は、上記軸部と一体に成形されていてもよく、別個に成形した後、これらを適当な方法（例えば溶接）によって接続してもよい。切削部と軸部とを別個に成形した後接続する場合には、必要な強度を担保するとの観点から、切削部の中心軸を中心として軸部を受容する孔を穿ち、該孔中に軸部の一部を挿入したうえで溶接等を行って接続することが好ましい。この場合、孔の深さ（すなわち、切削部に受領される軸部の長さ）としては、接続部の高さ（ｈ）の３０％以上とすることが好ましく、５０％以上とすることがより好ましく、さらに７５％以上とすることが好ましい。軸部の一部を切削部の孔中に挿入して接続する場合、上記の軸部の長さは切削部への挿入部分を含まないものとして理解されるべきである。
【００１４】
以下に貼付の図を参照しつつ、本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の具体的態様について、さらに詳細に説明する。
図１〜３に本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の一例を示した。この孔径拡張器は、呼び径８０Φの既設配管除去後のスリーブに残された孔を拡張するための治具である。
図１は、配管用既設スリーブの孔径拡張器の一例を構成する部品図である。部品１は切削部であり、部品２は軸部であり、部品３は軸部の接続部位となる部品である。切削部における円柱の直径（ｄ）は８４ｍｍであり、高さ（ｈ）は４０ｍｍであり、両者の比（ｄ／ｈ）は約２．１である。部品２は軸部の一部となる部品であり、直径は２０ｍｍ、長さは３４０ｍｍである。部品３は、軸部の接続部位となる部品であり、直径１０ｍｍのＳＤＳプラス型の形状を有する。この部品２を部品３とが接続されて軸部となるのであるが、軸部の長さの評価には注意を要する。すなわち、本実施態様は軸部の一部を切削部の孔中に挿入して接続する態様であるため、軸部はその前駆体である部品の要する長さとは必ずしも一致しない。部品２の切削部は、その中心軸を中心として軸部を受容するための直径２０ｍｍの孔を有している。この孔は切削部を貫通しており、従って軸部は、接続部の高さと等しい長さだけ切削部に受容されたうえで切削部に接続されることとなり、従って軸部の長さとしては、その全長（（３４０＋６８）ｍｍ）から切削部に受容される長さ（４０ｍｍ）を減じた値（３６８ｍｍ）として評価される。
図２は、図１の部品による配管用既設スリーブの孔径拡張器の組立て図である。図２によると、各部品はそれぞれ溶接によって接続されることが示されている。
図３は、図１の部品による配管用既設スリーブの孔径拡張器の斜視図である。図３によると、この孔径拡張器の切削部は、１９本の歯を有する平歯歯車状であることが理解される。歯型は並歯である。図１を参照すると、この歯車を構成する各歯の高さは９ｍｍであることが分かる。
【００１５】
図４〜６に本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の実施態様の別の一例を示した。この孔径拡張器は、図１〜３の実施態様と同じく、呼び径８０Φの既設配管除去後のスリーブに残された孔を拡張するための治具の別の一例である。
図４〜６の実施態様は、おおむね図１〜３の実施態様と同様であるが、部品１の切削部が円錐台状である点で異なる。この切削部は、小さい方の底面の直径（ｄ’）が８３．８１ｍｍであり、大きい方の底面の直径が８８ｍｍであり、高さ（ｈ）が３６ｍｍである。比ｄ’／ｈの値は約２．３である。この切削部を構成する円錐台のテーパー角は約３．３°である。図５を参照すると、上記切削部は、直径の大きい方の底面が軸部側となるように構成されている。このような切削部を呼び径８０Φのスリーブ孔に適用した場合、スリーブ孔内には当初に切削部の高さの約４２％が挿入され、残余の約５８％（２１ｍｍ）の部分は孔外に位置することとなる。切削部の有する歯車の歯数は２５である。その余の態様は、図１〜３の孔径拡張器と同じである。
上記図１〜６に示した具体例は、いずれも、旧配管の呼び径が８０Φであり、後述の好ましいドリルを用いる場合の具体例であるが、スリーブの孔径、スリーブの材質、使用するドリルの性能、作業環境などに応じて、上記の具体例を適宜に修正して適用することは、当業者の能力の範囲内であろう。
【００１６】
＜配管用既設スリーブの孔径拡張方法＞
上記のような本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器を用いる本発明の口径拡張方法について以下に説明する。
本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張方法は、上記のような本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の軸部をドリルに装着し、
配管用既設スリーブの孔径拡張器の切削部の少なくとも一部を配管用既設スリーブ内に挿入した状態で前記ドリルを稼動することを特徴とする。ここで、切削部の少なくとも一部を挿入することの意味は、上記切削部のところで説明したとおりである。
使用するドリルのチャック部は、軸部（軸部が接続部位を有する場合には該接続部位）を把握しうるものであることを要する。ドリルの穴あけ能力としてはコンクリートについて２０ｍｍ以上であることが好ましく、２０〜２６ｍｍであることがより好ましい。ドリル回転数としては、例えば８００〜１，０００ｒｐｍとすることが好ましく、９００ｒｐｍ程度とすることがより好ましい。
ドリルとしては、振動ドリルないしハンマードリルと呼ばれる、回転しつつ軸方向に振動するタイプのものが使用される。振動ドリルの打撃数（振動数）は、３，０００〜４，５００回／分とすることが好ましく、４，０００回／分程度とすることがより好ましい。
孔径拡張器の軸部が接続部位を有している場合には、該接続部位を介してドリルと接続することが好ましい。
【００１７】
上記のようにドリルと接続した本発明の配管用既設スリーブの孔径拡張器の切削部を配管用既設スリーブ内に挿入し、その状態でドリルを稼動させる。そして、運動する切削部の歯部をスリーブの内壁（および敷設されている場合にはシンダーコンクリートの内側面）に接触させることにより、切削部との接触部を容易に削ることができる。従って切削部を、スリープ孔の内壁（およびシンダーコンクリートの内側面）の円周方向の全部および高さ方向の全部にわたって接触させることにより、新配管の挿入に必要な分だけ、新配管の挿入に十分な程度に均一に、配管用既設スリーブの孔径を拡張することができる。
孔径の拡張は、必要以上に行う必要はなく、旧配管と同径の新配管を使用する場合には、スリーブの直径を例えば１〜６ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍ拡張すれば足りる。この拡張作業は、極く短い時間で行うことができ、例えば呼び径８０Φ用のスリーブの孔径を２ｍｍ程度拡張するためには５分程度しか要さない。旧配管よりも大きい径の新配管を使用する場合には、上記と同様にして、新配管の径よりも例えば１〜６ｍｍ、好ましくは１．５〜５ｍｍ大きい径まで拡張すればよい。
このようにして拡張されたスリーブの孔には、所望の径の新配管を容易に挿入することができる。新配管挿入後には、スリーブの内壁と新配管の外壁との間に僅かの隙間ができるが、この部分は新しいモルタル、コンクリート等で充填すればよい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例によって本発明についてさらに具体的に説明する。
実施例１
本実施例では、本願出願人による特願２０１０−２５７１０２号に記載された方法によって形成された既設スリーブの孔を、本発明の方法によって拡張した実例を示す。本実施例は、旧配管が呼び径８０Φ、給水用内面ライニング鋼管である場合の施工例である。
本実施例の旧配管の抜き取りまでの工程図を図７に示した。
図７の給水管は、床板に形成されたスリーブ部を介して、上階、中央階および下階に連接していた。スリーブ部において、配管はスリーブモルタルによって床板に固定されており、その上にシンダーコンクリートが敷設されていた（「既存」）。
この配管を解体するにあたっては、先ず中央階および上階において配管中間部分の一部（長さ各約３６０ｍｍ）をそれぞれ切断して除去した。これにより、中央階において切断した配管の下端部と上階において切断した配管の上端部が生成した。ここで、配管に接続されていた横方向に向かう配管も切断して除去すべき配管と予め分離した（「仮設切り替え・配管切断」）。ここで室内横方向への配管は、仮設給水管に接続した。
次いで、切断した配管の中央階における下端部にジャッキ（加圧機）を、中央階の床上に配置した架台のうえに設置した。（「加圧機セット・加圧開始」）。図５の「加圧機セット・加圧開始」の図は、ジャッキの加圧を開始し、配管をすでに若干の距離を押し上げた時点の図である。引き続きジャッキによって配管を押し上げて行き、ジャッキのストロークが不足した後には、ジャッキ延長補助治具を使用して、配管をさらに押し上げて引き抜いた（「ジャッキ延長補助治具セット・加圧開始」）。
以上の操作により、旧配管は除去され、旧配管の径（呼び径８０Φ）と略同一径の孔を有するスリーブが残った。
【００１９】
図１〜３に示したような配管用既設スリーブの孔径拡張器を準備した。この孔径拡張器の各部品は、いずれも機械構造用炭素鋼Ｓ４５Ｃ製であり、各部品は溶接によって接続されている。
このような孔径拡張器を、その接続部位を介して振動ドリル（Ｒｏｂｅｒｔ  Ｂｏｓｃｈ  ＧｍｂＨ社製、品番「ＧＢＨ２−２６ＤＲＥ」）に接続した。
次いで孔径拡張器の切削部をスリーブの孔中に挿入し、以下の設定で振動ドリルを稼動した。
穴あけ能力：コンクリート２６ｍｍ
ドリル回転数：９００ｒｐｍ
打撃数（振動数）：４，０００回／分
上記の条件で稼動したドリルを手動で動かし、該ドリルに接続された切削部をスリープ孔の内壁およびシンダーコンクリートの内側面の円周方向の全部および高さ方向の全部にわたって接触させた。操作時間約５分の作業により、スリーブ孔の径を約２ｍｍ拡張し、略円形の拡張されたスリーブ孔を得た。
その後、拡張された孔に、呼び径８０Φの新規の給水用内面ライニング鋼管を挿入し、仮設給水管に接続していた室内横方向への配管を新配管に接続し、次いでスリーブ孔と新配管との間の僅かの隙間をモルタルで充填し、配管更新作業を終えた。
【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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