(57)【要約】【課題】  トンネル破壊量の制御を容易になし得るトンネル管撤去装置を提供する。【解決手段】  撤去すべきトンネルＴの端部の外周を止水用フード２で覆い、そのトンネルＴの端部の内周面をカッタ装置３で切断したのち、切断部トンネル壁４を破壊し、止水用フード２を撤去方向に進めてトンネルＴを順次撤去するトンネル管撤去装置１において、止水用フード２の内周面に切断したトンネル壁４の外周を当接させると共にそのトンネル壁４を内周側に折り曲げて破壊するテーパ部材２６を設けると共に、そのテーパ部材２６を進退させる駆動手段２７を設けたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撤去すべきトンネルの端部の外周を止水用フードで覆い、そのトンネルの端部の内周面をカッタ装置で切断したのち、切断部トンネル壁を破壊し、止水用フードを撤去方向に進めてトンネルを順次撤去するトンネル管撤去装置において、止水用フードの内周面に切断したトンネル壁の外周を当接させると共にそのトンネル壁を内周側に折り曲げて破壊するテーパ部材を設けると共に、そのテーパ部材を進退させる駆動手段を設けたことを特徴とするトンネル管撤去装置。
【請求項２】
テーパ部材は、トンネルの外周を覆うように環状に形成され、止水用フードに移動自在に設けられる請求項１記載のトンネル管撤去装置。
【請求項３】
止水用フードは、撤去すべきトンネルを通して設けた複数本の鋼線に連結され、トンネル破壊・撤去に応じて上記鋼線で止水用フードが撤去方向に移動され、トンネル内面を切断するカッタ装置が、上記鋼線に移動自在に支持されて、トンネル内面を軸方向に切断する請求項１又は２記載のトンネル管撤去装置。
【請求項４】
カッタ装置が、複数の鋼線に案内されて軸方向に移動する移動フレームと、その移動フレームに回転自在に設けられる回転フレームと、その回転フレームに設けられると共にトンネルの軸方向に沿って移動自在なカッタフレームと、そのカッタフレームに設けられトンネルの径方向に移動自在なカッタ部材とからなる請求項３記載のトンネル管撤去装置。
【請求項５】
カッタフレームは回転フレームにトンネルの径方向で１８０度対向するように設けられ、これらカッタフレームにカッタ部材がトンネルの径方向に沿って移動自在に設けられ、カッタ部材のトンネル切断時の反力を他方の切断時のカッタ部材で相殺するようにされる請求項４記載のトンネル管撤去装置。
【請求項６】
テーパ部材は、環状に形成され、鋼線に位置した部分が軸方向平板面に形成され、鋼線間に位置した部分にテーパ面が形成される請求項３〜５いずれかに記載のトンネル管撤去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設トンネルを撤去するトンネル管撤去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既設トンネルを撤去するトンネル管撤去装置としては、特許文献１記載のように、撤去すべきトンネルの端部の外周を止水用フードで覆い、そのトンネルの端部の内周面をカッタ装置で切断したのち、その切断したトンネルを破壊し、止水用フードを撤去方向に進めてトンネルを順次撤去するものが知られている。このトンネル管撤去装置は、主に推進管やコンクリート管などのトンネル管を連ねて形成したトンネルを撤去するものであり、分解が困難なトンネルであっても順次破壊して撤去することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、止水用フードの内側に固定式のテーパ部材を設け、止水用フードを撤去方向に進めることで既設トンネルを破壊するように構成した既設管路更新用トンネル掘削装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７３４００号公報
【特許文献２】特開２００１−７３６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載のトンネル管撤去装置は、円形カッタにより軸方向と周方向とにトンネル内面を切断する必要があり、切断量が多く、かつ、トンネル管の厚さや強度等の条件によっては良好に破壊できないことも考えられた。この場合、人力で破壊せざるを得ないこともあるという課題があった。
【０００６】
また、特許文献２記載の既設管路更新用トンネル掘削装置は、止水用フードを進行させることで固定式のテーパ部材を既設トンネルに押し当て、既設トンネルを破壊するものであるため、トンネル掘削装置の進退が自由にできず、テーパ部材をトンネルを壊しすぎないように進退させることが難しく、トンネル破壊量の制御が難しいという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トンネル破壊量の制御を容易になし得るトンネル管撤去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、撤去すべきトンネルの端部の外周を止水用フードで覆い、そのトンネルの端部の内周面をカッタ装置で切断したのち、切断部トンネル壁を破壊し、止水用フードを撤去方向に進めてトンネルを順次撤去するトンネル管撤去装置において、止水用フードの内周面に切断したトンネル壁の外周を当接させると共にそのトンネル壁を内周側に折り曲げて破壊するテーパ部材を設けると共に、そのテーパ部材を進退させる駆動手段を設けたものである。
【０００９】
テーパ部材は、トンネルの外周を覆うように環状に形成され、止水用フードに移動自在に設けられるとよい。
【００１０】
また、止水用フードは、撤去すべきトンネルを通して設けた複数本の鋼線に連結され、トンネル破壊・撤去に応じて上記鋼線で止水用フードが撤去方向に移動され、トンネル内面を切断するカッタ装置が、上記鋼線に移動自在に支持されて、トンネル内面を軸方向に切断するとよい。
【００１１】
カッタ装置が、複数の鋼線に案内されて軸方向に移動する移動フレームと、その移動フレームに回転自在に設けられる回転フレームと、その回転フレームに設けられると共にトンネルの軸方向に沿って移動自在なカッタフレームと、そのカッタフレームに設けられトンネルの径方向に移動自在なカッタ部材とからなるとよい。
【００１２】
また、カッタフレームは回転フレームにトンネルの径方向で１８０度対向するように設けられ、これらカッタフレームにカッタ部材がトンネルの径方向に沿って移動自在に設けられ、カッタ部材のトンネル切断時の反力を他方の切断時のカッタ部材で相殺するようにされるとよい。
【００１３】
テーパ部材は、環状に形成され、鋼線に位置した部分が軸方向平板面に形成され、鋼線間に位置した部分にテーパ面が形成されるとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トンネル破壊量の制御を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１及び図６に示すように、トンネル管撤去装置１は、撤去すべきトンネルＴの端部の外周を止水用フード２で覆い、そのトンネルＴの端部の内周面をカッタ装置３で軸方向に切断したのち、切断部のトンネル壁４を破壊し、止水用フード２を撤去方向に進めてトンネルＴを順次撤去するように構成されている。
【００１６】
止水用フード２は有底筒体状に形成されており、トンネルＴの端部を止水用フード２内に収容するようになっている。また、止水用フード２は、立坑５内に設置された牽引装置６に複数本の鋼線７を介して連結されており、牽引装置６で鋼線７を引くことで撤去方向に進むようになっている。鋼線７は、ＰＣ鋼線からなり、それぞれ撤去すべきトンネルＴを通して張設されている。図２に示すように、鋼線７は４本であり、互いに上下左右に離間すると共にトンネルＴの内周面に接触しない程度に近づいて張設されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、カッタ装置３は、それぞれの鋼線７に移動自在に支持されると共に、それぞれの鋼線７に囲まれるように配置されている。また、カッタ装置３は、トンネルＴの直径方向に離間して配置される２つのカッタ部材８を有し、これらカッタ部材８を同時にトンネル壁４に押し当ててトンネル壁４を切断することで切断時の反力を互いに得るように構成されている。図３、図４及び図５に示すように、カッタ装置３は、複数の鋼線７に案内されて軸方向に移動する移動フレーム９と、移動フレーム９に鋼線７と平行な軸回り回転自在に設けられる回転フレーム１０と、回転フレーム１０に設けられると共にトンネルＴの軸方向に沿って移動自在なカッタフレーム１１と、そのカッタフレーム１１に設けられトンネルＴの径方向に移動自在なカッタ部材８とを備えて構成されている。
【００１８】
移動フレーム９には、上側の鋼線７に係合されるローラ１２が設けられると共に、下側の鋼線７に係合されるガイド１３が設けられている。ローラ１２は、鋼線７を上下から挟むように複数移動フレーム９に回転自在に設けられている。ガイド１３は、移動フレーム９の下端に軸方向に延びる溝を形成してなるものであり、鋼線７上に摺動可能に乗るように構成されている。
【００１９】
回転フレーム１０は、移動フレーム９に略トンネルＴの軸上で回転するように枢支される回転軸１４と、回転軸１４に径方向に延びるアーム部１５を介して設けられカッタフレーム１１を支持するためのレール部１６とを備えて構成されており、移動フレーム９に設けられた回転駆動装置１７に減速機１８を介して連結されている。レール部１６は、回転軸１４から直径方向に離間する位置にそれぞれ回転軸１４と平行に延びて配置されており、それぞれカッタフレーム１１を支持するようになっている。また、レール部１６には軸方向に延びるラックギア（図示せず）が設けられており、後述するカッタフレーム１１のピニオンギア（図示せず）に噛合されるようになっている。アーム部１５は、回転したときに鋼線７に干渉しない程度の長さに形成されており、４本の鋼線７に囲まれる位置でトンネルＴの軸回りに回転するようになっている。
【００２０】
図３及び図５に示すように、カッタフレーム１１は、レール部１６に軸方向スライド可能に係合される台車部１９と、台車部１９に設けられ径方向内側へ向けて延びる柱部２０とを備えて構成されており、それぞれのレール部１６にスライド移動可能に設けられている。そして、カッタフレーム１１は回転フレーム１０にトンネルＴの径方向で１８０度対向するように設けられている。台車部１９は、レール部１６を跨ぐように略断面コ字状に形成されており、レール部１６のラックギアに噛合されるピニオンギアを有する。ピニオンギアは、台車部１９に設けられたスライド用駆動装置２１に連結されており、スライド用駆動装置２１の駆動力で回転駆動されるようになっている。柱部２０は、略門型に形成されている。
【００２１】
カッタ部材８は、それぞれのカッタフレーム１１にトンネルＴの径方向に沿って移動自在に設けられており、カッタ部材８のトンネル切断時の反力を他方の切断時のカッタ部材８で相殺するようにされている。カッタ部材８は、カッタフレーム１１にトンネルＴの径方向に沿って移動自在に設けられるカッタ駆動部２２と、カッタ駆動部２２に設けられる回転自在なカッタ刃２３とからなる。カッタ駆動部２２は、それぞれの柱部２０にスライド可能に設けられると共に柱部２０に送りネジ２４を介して連結されている。送りネジ２４は、柱部２０に沿って延びると共に柱部２０に螺合されており、一端をカッタ駆動部２２に回転自在に連結されている。また、送りネジ２４の他端には、ハンドル２５が設けられており、ハンドル２５を回転させることで送りネジ２４がハンドル２５と一体に回転し、カッタ駆動部２２を柱部２０に沿って移動させるようになっている。カッタ刃２３は、円盤状に形成されており、外周端に形成された刃先でトンネル壁４を切断するようになっている。また、カッタ装置３は、トンネル切断時に鋼線７近傍両側の位置を含めて周方向の複数の位置を切断するように構成されており、トンネル壁４を短冊状に切断するようになっている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、止水用フード２の内周面には、切断したトンネル壁４の外周を当接させると共にそのトンネル壁４を内周側に折り曲げて破壊するテーパ部材２６が設けられると共に、テーパ部材２６を進退させる駆動手段２７が設けられている。
【００２３】
テーパ部材２６は、トンネルＴの外周を覆うように環状に形成され、止水用フード２に軸方向に移動自在に設けられている。また、テーパ部材２６は、鋼線７に位置した部分が軸方向平板面２８に形成され、鋼線７間に位置した部分にテーパ面２９が形成されている。テーパ面２９は、テーパ部材２６の撤去方向後方側の内径を縮径して形成されており、平板面２８は、テーパ面２９を軸方向に延びる溝状に切り欠いて形成されている。これによりテーパ部材２６は、トンネル壁４を折り曲げて破壊するとき鋼線７近傍のトンネル壁４を押さないように構成されている。平板面２８は、トンネル壁４の鋼線７近傍両側の切断間隔よりも周方向に広い幅に形成されており、テーパ面２９に当接して折り曲げられるトンネル壁４から鋼線７近傍のトンネル壁４を逃がすようになっている。駆動手段２７は、止水用フード２の周方向に沿って複数設けられており、テーパ部材２６の周方向の複数の位置に駆動力を伝達するようになっている。駆動手段２７は、それぞれ油圧ジャッキからなり、一端を止水用フード２に連結されると共に、他端をテーパ部材２６に連結されている。駆動手段２７は、無線コントローラ（図示せず）にて駆動制御されるように構成されており、トンネルＴ内の作業員が目視しながら操作できるようになっている。
【００２４】
また、止水用フード２の後端隔壁３０には、進行方向後方のトンネル穴３１に充填材３２を注入するための充填材注入口３３が設けられており、トンネル穴３１を充填材３２で埋め戻すようになっている。後端隔壁３０は、筒状の止水用フード本体３４に対する向きを調整できるように屈曲自在に設けられている。具体的には、後端隔壁３０は、止水用フード本体３４内に液密に嵌入されると共に修正ジャッキ３５を介して連結される内筒部材３６の後端に設けられている。修正ジャッキ３５は、止水用フード２の周方向に沿って複数設けられており、適宜伸縮することで後端隔壁３０の向きを調整するようになっている。
【００２５】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２６】
図６に示すように、トンネルＴを撤去する場合、一方の立坑５内に鋼線７を牽引する牽引装置６を設置すると共に、止水用フード２を他方の立坑３７に搬入し、撤去すべきトンネルＴの端に被せ、止水用フード２と牽引装置６を鋼線７で連結する。
【００２７】
この後、図１に示すように、鋼線７にカッタ装置３を取り付けると共に、カッタ装置３を止水用フード２を被せたトンネルＴの端部に移動させ、このカッタ装置３でトンネル端部の周方向の複数箇所を所定の長さに渡って軸方向に切断する。具体的には、移動フレーム９を鋼線７に沿って走行させてカッタ装置３をトンネルＴの端部に移動させ、カッタ刃２３を予め定めた切断位置に向けるように回転フレーム１０を回転させ、カッタ刃２３を回転させながらそれぞれのカッタ部材８をカッタフレーム１１に沿って径方向外方に移動させる。このとき、カッタフレーム１１は、予めレール部１６の一方の端に移動させておき、カッタフレーム１１をレール部１６に沿って走行させることでトンネル壁４を軸方向に切断する。カッタフレーム１１はトンネルＴの径方向で１８０度対向されているため、カッタ部材８のトンネル切断時の反力を他方の切断中のカッタ部材８からとることができ、鋼線７に反力が及ぶことはない。
【００２８】
このようにしてトンネル壁４を所定の長さに渡って切断したら、カッタ部材８をカッタフレーム１１の柱部２０に沿って径方向内方に移動させ、カッタ刃２３を次の切断位置に合わせるように回転フレーム１０を回転軸１４を中心に回転させ、上述と同様の手順でトンネル壁４を所定の長さに渡って切断する。以降、同様のトンネル切断作業を繰り返してトンネル壁４の周方向の複数箇所を所定の長さに渡って切断する。このとき、図３に一点鎖線で示すように、特に鋼線７近傍両側のトンネル壁４を全て切断し、鋼線７近傍のトンネル壁４を細長い短冊状に切断しておく。また、切断する箇所は、トンネルＴの強度等に応じて予め決定しておく。切断箇所は、少な過ぎるとトンネル壁４を効率よく破壊・撤去できない虞があり、多すぎると切断作業の効率を低下させる。このため、切断箇所は、トンネル壁４の破壊・撤去作業を効率よく行うことができる最小限の数に抑えることが好ましい。
【００２９】
トンネル壁４の周方向の全ての切断箇所を切断したら、カッタ部材８を径方向内方に移動させると共に、図１に一点鎖線で示すように、カッタ装置３をトンネル撤去方向後方に移動させ、カッタ装置３をトンネルＴ外、具体的には、止水用フード２の後部に形成された退避スペースＳに退避させる。これにより、トンネル壁４を破壊するときに破砕ガラ（図示せず）がカッタ装置３に当たるのを防ぐと共に、作業員がカッタ装置３の後側に回り込まなくとも破砕ガラを回収できるようにする。この後、駆動手段２７たる油圧ジャッキをそれぞれ伸張させ、切断したトンネル壁４にテーパ部材２６を押し当てる。トンネル壁４は、外周面をテーパ部材２６のテーパ面２９に押され、径方向内側に折り曲げられて破壊されることとなる。このとき、図２に示すように、テーパ部材２６の鋼線７近傍の位置には、平板面２８が形成されており、鋼線７近傍のトンネル壁４がテーパ面２９に押されることはない。鋼線７近傍のトンネル壁４は、軸方向に延びる平板面２８に沿ってそのまま軸方向に逃がされることとなる。図１に示すように、駆動手段２７の操作は、トンネルＴ内の作業員がトンネル壁４を目視しながら行い、トンネル壁４が予め切断した長さを超えて壊れそうになったら駆動手段２７を止め、トンネル壁４が壊れすぎないようにする。トンネル壁４が止水用フード２に覆われていない部分まで壊れると、トンネルＴ内に浸水したりトンネルＴの強度が低下したりしてトンネル撤去作業の続行が難しくなるためである。駆動手段２７の伸張を途中で止めた場合、一旦駆動手段２７を縮退させてテーパ部材２６を後退させ、適宜手作業でトンネル壁４を崩したのち、再度駆動手段２７を伸張させてテーパ部材２６でトンネル壁４を破壊し直すとよい。テーパ部材２６を途中で停止させたことで完全に破壊できなかったトンネルＴの切断部分を良好に破壊し直すことができる。
【００３０】
このようにしてトンネル壁４を所定の長さに渡って破壊したら、破壊したトンネル壁４を手作業で崩して撤去し、予めトンネルＴ内に延ばしたバキュームポンプ３８でトンネル壁４の破砕クズ（図示せず）をトンネルＴ外に吸い出しつつ、比較的大きな破砕ガラをトンネルＴ外に搬出する。この後、牽引装置６で鋼線７を引きつつ充填材注入口３３から進行方向後方のトンネル穴３１に充填材３２を注入し、止水用フード２をトンネル撤去方向に前進させつつトンネル穴３１を埋め戻す。
【００３１】
以降、上述の一連の作業、すなわち、トンネル壁４の周方向の複数箇所を所定の長さに渡って切断し、テーパ部材２６でトンネル壁４を内周側に折り曲げて破壊し、破壊したトンネル壁４を手作業で崩して撤去し、止水用フード２を前進させつつ後方のトンネル穴３１を埋め戻すという作業を繰り返してトンネルＴを撤去する。
【００３２】
このように、止水用フード２の内周面に切断したトンネル壁４の外周を当接させると共にそのトンネル壁４を内周側に折り曲げて破壊するテーパ部材２６を設けると共に、そのテーパ部材２６を進退させる駆動手段２７を設けてトンネル管撤去装置１を構成したため、テーパ部材２６を容易に進退させることができ、トンネルＴを壊しすぎるのを容易に防ぐことができ、トンネルＴの破壊量を容易に制御できる。
【００３３】
テーパ部材２６は、トンネルＴの外周を覆うように環状に形成され、止水用フード２に移動自在に設けられるものとしたため、比較的小さな径のトンネルＴを破壊する場合であっても止水用フード２内を安定して進退させることができ、簡易な構造にできる。
【００３４】
また、止水用フード２は、撤去すべきトンネルＴを通して設けた複数本の鋼線７に連結され、トンネル破壊・撤去に応じて鋼線７で止水用フード２が撤去方向に移動され、トンネル内面を切断するカッタ装置３が、鋼線７に移動自在に支持されて、トンネル内面を軸方向に切断するものとしたため、トンネル内面を切断した後でカッタ装置３を容易に止水用フード２内に移動させてトンネルＴ外に退避させることができ、手作業によるトンネル壁４の撤去作業を容易かつ安全に行うことができる。そして、カッタ装置３を走行させるためのレール（図示せず）を別途トンネルＴ内に布設する必要がなく、トンネル管撤去装置１を簡易かつ安価なものにできる。
【００３５】
カッタ装置３が、複数の鋼線７に案内されて軸方向に移動する移動フレーム９と、その移動フレーム９に回転自在に設けられる回転フレーム１０と、その回転フレーム１０に設けられると共にトンネルＴの軸方向に沿って移動自在なカッタフレーム１１と、そのカッタフレーム１１に設けられトンネルＴの径方向に移動自在なカッタ部材８とからなるものとしたため、容易にカッタ部材８をトンネルＴの軸回りに回転させたり、軸方向に移動させたり、径方向に移動させることができ、カッタ装置３を簡易で安価なものにできる。
【００３６】
また、カッタフレーム１１は回転フレーム１０にトンネルＴの径方向で１８０度対向するように設けられ、これらカッタフレーム１１にカッタ部材８がトンネルＴの径方向に沿って移動自在に設けられ、カッタ部材８のトンネル切断時の反力を他方の切断時のカッタ部材８で相殺するようにしたため、互いに他方のカッタ部材８からトンネル切断時の反力を得ることができ、トンネル切断時の反力を受けるための反力受（図示せず）を省略することができ、カッタ装置３を簡易で安価なものにできる。
【００３７】
テーパ部材２６は、環状に形成され、鋼線７に位置した部分が軸方向平板面２８に形成され、鋼線７間に位置した部分にテーパ面２９が形成されるものとしたため、テーパ部材２６でトンネル壁４を内周側に折り曲げたとき、トンネル壁４が鋼線７に干渉するのを防ぐことができる。そして、鋼線７をトンネル壁４に近づけて配置できることから、トンネルＴ内に広い作業空間を確保でき、カッタ部材８を軸回りに回転させるためのスペースを容易に確保することができる。
【００３８】
なお、カッタ装置３は、それぞれの鋼線７に移動自在に支持され、鋼線７に沿って走行するものとしたが、これに限るものではない。例えばカッタ装置は、トンネルＴの床面上、又はトンネルＴに敷設したレール上を走行する台車を備えたものであってもよく、止水用フード２に片持ち梁等を介して支持されるものであってもよい。
【００３９】
送りネジ２４はハンドル２５で回転させるものとしたが、モータ等の駆動装置で回転させるものとしてもよい。
【００４０】
また、テーパ部材２６は環状に形成するものとしたが、止水用フード２の内周面に沿って弧状のテーパ部材（図示せず）を複数設け、その各テーパ部材に駆動手段２７をそれぞれ連結するものとしてもよい。周方向に隣接するテーパ部材同士をタイミングをずらして移動させることで径方向内側に折り曲げられるトンネル壁４同士が互いに周方向に押し合うのを防ぐことができ、比較的小さな力でトンネル壁４を破壊できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すトンネル管撤去装置の側断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図５】図３のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図６】トンネル管撤去装置でトンネルを撤去している状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｔ  トンネル
１  トンネル管撤去装置
２  止水用フード
３  カッタ装置
４  トンネル壁
７  鋼線
８  カッタ部材
９  移動フレーム
１０  回転フレーム
１１  カッタフレーム
２６  テーパ部材
２７  駆動手段
２８  平板面
２９  テーパ面
【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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