(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉コークサイドに設置されたバックステーを補修するために自走式に走行してその取替作業を行うように構成されたバックステー取替機であって、
前記コークス炉コークサイドの側近で炉団長方向に沿って敷設された軌条上を走行可能なベースと、
前記ベース上でガイド機構を介して前記軌条と直交方向にスライド移動可能に支持された中間ベッドと、
前記中間ベッド上で駆動機構を介して鉛直軸まわりに回動可能に支持された上部旋回基台と、
前記上部旋回基台上で昇降機構を介して上下動可能に支持され、前記バックステーを把持して水平軸まわりに回動可能に支持するチャック装置と、を備えたことを特徴とするコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機。
【請求項２】
前記ベースは、前記軌条上を走行する軌条走行輪と該ベースに格納式に支持され前記軌条と直交方向に走行可能な横行輪とを有し、
前記コークス炉相互間の中間デッキ内で往復動するように駆動制御されることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機。
【請求項３】
前記チャック装置は、前記バックステーの所定部位を把持する複数のチャッキング爪を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機。
【請求項４】
前記横行輪は操舵可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉補修作業におけるＣＳバックステーの取替作業に好適な自走式バックステー取替機に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉ＣＳ（Coke Side；ガイド車のある側）にはガイド車軌条、電車軌条、コークスを搬出するコンベア設備があり、重機を設置するスペースがない。この場合、ＣＳバックステーの直ぐ脇を、ガイド車軌条上でガイド車が走行する。ガイド車軌条の上方には給電設備や集塵ダクト、それらを保持する梁が全面に存在する。即ちこれらは炉と炉の中間部にも存在する。
【０００３】
この種のバックステー補修装置として、例えば特許文献１には炉前面側又は後面側のプラットホーム上を走行する親台車とこの親台車上に載置されてコークス炉の炉長方向（炉団長方向に直交）に前後進自在な子台車とを有するバックステー交換装置が開示される。このような台車は、ガイド車が走行する場合はガイド車軌条から退避する必要がある。そのためかかる台車を使ったとしても、炉と炉の間にある台車は、前後からガイド車に挟まれることになり、バックステーを吊り卸して積載することが極めて難しい。そこで、炉と炉の間に台車をセットし、炉の中間部からバックステーを引き込む工法が考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、炉の中間部からバックステーを引き込む工法では、バックステーの横引きから台車への搭載（及びその逆）は、安全に注意しながらの作業となり、熟練工の技も必要となり、時間がかかるばかりかコスト高となる。また、炉を稼動しながらの熱間補修では、台車がガイド車の動きを妨げないようにする必要があるが、台車が常に軌条にあるためそのような要請に対応するのが事実上困難である。更に、台車自体がガイド車軌条の所定の場所へ搬入あるいは搬出し難い（特に中間部）という問題がある。
【０００６】
本発明はかかる実情に鑑み、高い安全性及び効率を実現しながら、的確且つ迅速にバックステーを取替可能とするコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機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】
本発明のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機は、コークス炉コークサイドに設置されたバックステーを補修するために自走式に走行してその取替作業を行うように構成されたバックステー取替機であって、前記コークス炉コークサイドの側近で炉団長方向に沿って敷設された軌条上を走行可能なベースと、前記ベース上でガイド機構を介して前記軌条と直交方向にスライド移動可能に支持された中間ベッドと、前記中間ベッド上で駆動機構を介して鉛直軸まわりに回動可能に支持された上部旋回基台と、前記上部旋回基台上で昇降機構を介して上下動可能に支持され、前記バックステーを把持して水平軸まわりに回動可能に支持するチャック装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機において、前記ベースは、前記軌条上を走行する軌条走行輪と該ベースに格納式に支持され前記軌条と直交方向に走行可能な横行輪とを有し、前記コークス炉相互間の中間デッキ内で往復動するように駆動制御されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機において、前記チャック装置は、前記バックステーの所定部位を把持する複数のチャッキング爪を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機において、前記横行輪は操舵可能に構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バックステーの取替のための作業時間を大幅に短縮できる。また、炉を稼動しながらの熱間補修作業の効率と安全性が大幅に向上し、必要時にガイド車軌条から直ちに退避できるので、コークス炉の稼動に影響を与えるリスクが大幅に下がる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るコークス炉設備の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るコークス炉まわりの構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の側面図である。
【図４】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の背面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の上面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る上部旋回基台の駆動機構まわりを示す上面図及び側面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るチャック装置のチャッキングヘッドまわりの正面図である。
【図８】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態におけるバックステー取替機の動作例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき、本発明によるコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機における好適な実施の形態を説明する。
図１はコークス炉設備の平面図、図２はコークス炉まわりの例を示す断面図である。先ずこれらについて概略説明すると、図２に示すようにコークス炉１００は蓄熱室１０１の上部に炭化室１０２と燃焼室１０３が交互に並べられ（図２の紙面直交方向、即ち図１の矢印Ｙ；炉団長方向）、炉団をなしている。炭化室１０２は、石炭を蒸し焼きにしてコークスを作る部屋である。燃焼室１０３は、燃料ガスを燃焼させる部屋であり、煉瓦から構築される。コークス炉１００は基本的に煉瓦製であり、多数の煉瓦を積み重ねて構成される。図１では３炉団編成と２炉団編成を有し、炉団長方向Ｙに沿って１Ａ〜５Ｂの炉団を含んでいる。
【００１４】
各炭化室１０２は十数メートル程度の奥行き（図２、矢印Ｘ方向）を持ち、コークス原料である配合、粉砕された石炭が投入される。燃焼室１０３の奥行き方向Ｘの両端部には図２において略記するが、補強構造体（支柱）であるバックステー１０４が燃焼室１０３と略同一高さで立設される。炉団のＰＳ（Pusher Side）には押出機１０５が配備され、ＣＳ（Coke Side）にはガイド車１０６が配備される。また、炉団のＰＳ及びＣＳにはそれぞれ、炉団長方向Ｙに沿ってプラットホーム１０７を有する。
【００１５】
コークス炉１００のＣＳには更に、炉団長方向に消火車及び電車１０８の軌条１０９、ガイド車軌条１１０、ガイド車給電設備１１１、ガイド車集塵ダクト１１２、窯口集塵ダクト１１３、石炭装入車集塵ダクト１１４等が設置されている。なお、ガイド車軌条１１０は第三軌条１１０Ａを含んでおり、これらはいずれもガイド車軌条として機能する。このうちガイド車給電設備１１１、ガイド車集塵ダクト１１２及び窯口集塵ダクト１１３等は、電車１０８の軌条１０９を跨いで渡された梁１１５や支柱等により高位置に保持された構造である。このようにＣＳのガイド車が走行する範囲付近にはコークス炉１００に付帯する多数の設備あるいは装置等が設置され、ＣＳバックステー交換作業を困難にしている。
【００１６】
本発明のコークス炉コークサイド自走式バックステー取替機は、コークス炉１００に設置されたバックステー１０４を補修するために自走式に走行してその取替作業を行うように構成される。図３〜図５は、本実施形態におけるバックステー取替機１０の構成例を示している。図３はバックステー取替機１０の側面図、図４はその背面図、図５はその上面図である。バックステー取替機１０は典型的にはコークス炉１００のＣＳに配備され、プラットホーム１０７に敷設されたガイド車軌条１１０上を往復動可能になっており、図３〜図５ではバックステー取替機１０がガイド車軌条１１０上に乗った状態が示される。
【００１７】
バックステー取替機１０は基本構成において、図３〜図５を参照して、コークス炉１００のＣＳのプラットホーム上で炉団長方向に沿って敷設されたガイド車軌条１１０上を走行可能なベース１１と、ベース１１上でガイド機構１３を介してガイド車軌条１１０と直交方向にスライド移動可能に支持された中間ベッド１２と、中間ベッド１２上で駆動機構１５を介して鉛直軸まわりに回動可能に支持された上部旋回基台１４と、上部旋回基台１４上で昇降機構１７を介して上下動可能に支持され、バックステー１０４を把持して水平軸まわりに回動可能に支持するチャック装置１６と、を備える。
【００１８】
ベース１１は概略矩形状の薄箱型に形成され、その矩形の４つの角部に対応するように４つの軌条走行輪１８を有する。各軌条走行輪１８がガイド車軌条１１０上を転動し、ベース１１は炉団長方向Ｙに沿って往復動することができる。ベース１１には図４のように軌条走行輪１８の駆動用の電動モータ１９が搭載され、チェーンあるいはベルト等の動力伝達手段を介して電動モータ１９の動力で軌条走行輪１８が回転駆動される。
【００１９】
中間ベッド１２は概略矩形状の薄箱型に形成され、ガイド機構１３を介してガイド車軌条１１０と直交方向、即ち奥行き方向Ｘに沿ってスライド移動可能である。ガイド機構１３として例えばリニアモーションガイド等を用い、ベース１１上には奥行き方向Ｘに一対のガイドレール２０が敷設され、中間ベッド１２の下面にはガイドレール２０上をスライド可能なスライダ２１が取り付けられる。ガイド機構１３の駆動源として例えばガイドレール２０の間に駆動シリンダ２２を備え、この駆動シリンダ２２の伸縮動作により中間ベッド１２は奥行き方向Ｘに沿って往復動することができる。
【００２０】
上部旋回基台１４は軸受を介して、中間ベッド１２上で鉛直軸まわりに回動可能に支持される。上部旋回基台１４の駆動機構１５としてピニオン＆ホイールギヤ機構を用い、図６（Ａ），（Ｂ）のように中間ベッド１２側に配置されたピニオンギヤ２３と、上部旋回基台１４側に配置されたホイールギヤ２４が相互に噛合する。ホイールギヤ２４は鉛直軸Ｚまわりに回動可能に軸支されており、ピニオンギヤ２３は電動モータ２５を駆動源として減速機２６を介して回転駆動される。
【００２１】
チャック装置１６の昇降機構１７として、上部旋回基台１４上で上下動可能なエレベータ２７を装備する。上部旋回基台１４上に立設された支柱２８にはエレベータ２７の昇降動作をガイドするガイド機構が設けられる。このガイド機構として例えばリニアモーションガイド等を用い、各支柱２８の側面には鉛直方向にガイドレール２９が敷設され、エレベータ２７の側面にはガイドレール２０に沿ってスライド可能なスライダ３０が取り付けられる。エレベータ２７の駆動源として例えば駆動シリンダ３１を備え、この駆動シリンダ３１とエレベータ２７とがワイヤ３２により接続されている。プーリもしくは滑車３３に巻回されたワイヤ３２を介して、駆動シリンダ３１の伸縮動作によりエレベータ２７を昇降させることができる。
【００２２】
エレベータ２７上にはチャック装置１６の架台３４が立設され、この架台３４にチャッキングヘッド３５が回転可能（図５、矢印θ方向）に支持される。チャッキングヘッド３５は、図３のようにコークス炉１００に設置されているバックステー１０４に対向し得るように、複数の軸受３６を介して水平方向に支持された回転支軸３７の先端部に取り付けられる。架台３４の背面側にはチャッキングヘッド３５の回転駆動源として例えば駆動シリンダ３８を備え（図４）、この駆動シリンダ３８の伸縮動作により回転支軸３７、従ってチャッキングヘッド３５は水平軸のまわりに少なくとも９０°程度、往復回転することができる。
【００２３】
チャッキングヘッド３５においてチャック装置１６は、バックステー１０４の所定部位を把持する複数のチャッキング爪３９を有する。ここで、バックステー１０４はＨ型鋼もしくはそれと同等な形状を有し、Ｈ字の一方の側辺を４ヶ所で挟持し得るように（図７参照）４つのチャッキング爪３９を備える。この場合、取り替えられるバックステー１０４の長手方向中央部付近を把持して、重量バランスよく支持する。各チャッキング爪３９はチャッキングヘッド３５上で、図５に示されるようにｘ方向，ｙ方向及びｚ方向の３方向に可動に取り付けられ、チャッキング爪３９の駆動源として複数の駆動シリンダ４０等が付設される。
【００２４】
チャック装置１６のチャッキング爪３９によりバックステー１０４を把持し、チャッキングヘッド３５を回転支軸３７のまわりに回転させることで、例えば図３のようにバックステー１０４を水平に支持し、あるいは図５のように鉛直に支持することができる。このようにバックステー１０４を支持した状態で適宜、エレベータ２７を駆動してチャッキングヘッド３５を上下動させることができる。
【００２５】
また、ベース１１の各角部に設けた４つの軌条走行輪１８の側近にはそれぞれ、図３等に示すようにガイド車軌条１１０と直交方向に走行可能な横行輪４１を有する。４つの横行輪４１はそれぞれ、炉団長方向Ｙに沿って水平支持された回転軸のまわりに回転可能に支持され、ベース１１に搭載された電動モータ４２の動力で回転駆動される。また、横行輪４１はベース１１に格納式に支持される。詳細図示等を省略するが、横行輪４１を支持するフレーム部材が駆動シリンダ４３の伸縮動作により、横行輪４１の回転軸を図３の矢印Ａのように往復動させるように可動付勢される。
【００２６】
横行輪４１が格納されることで、ベース１１は軌条走行輪１８でガイド車軌条１１０上を走行可能となり、また、横行輪４１を展開することで、軌条走行輪１８をガイド車軌条１１０から離脱させることができる。この離脱状態で電動モータ４２の動力で横行輪４１を回転駆動することにより、ベース１１、従ってバックステー取替機１０をガイド車軌条１１０と直交方向、即ち奥行き方向Ｘに沿って走行させることができる。本例ではより具体的にはバックステー取替機１０は、コークス炉１００の炉団相互間にある中間デッキ内で往復動するようにしている。
【００２７】
更に、横行輪４１のうち例えば横行方向前側（後側であってもよい）２つは、詳細図示等を省略するが、操舵可能に構成されている。このように横行輪４１が操舵機能を持つことでバックステー取替機１０が中間デッキ内で往復動する際、走行方向を所望にコントロールすることができる。
【００２８】
上記の場合、可動部材の駆動源である電動モータ１９、電動モータ２５及び電動モータ４２、あるいは駆動シリンダ２２、駆動シリンダ３１、駆動シリンダ３８、駆動シリンダ４０及び駆動シリンダ４３（なお、これらの駆動シリンダは油圧式が好適である）等はそれらの駆動制御部を含む制御盤４４（図５参照）と接続される。そして、これらの駆動源の作動タイミングあるいは時間が制御盤４４によって適正制御されるようにしている。
【００２９】
次に、上記構成でなるバックステー取替機１０の典型的な動作例について説明する。バックステー取替機１０は例えば図８のようにＣＳのガイド車軌条１１０上を走行して、図９のようにＣＳの取り替えるべきバックステー１０４まで移動し、チャッキングヘッド３５が例えば図３のようにバックステー１０４に対向して停止する。この場合、取り替えるべきバックステー１０４は所定長さに切断されている。ガイド機構１３を駆動すると、バックステー１０４を把持できる位置までチャック装置１６を移動させることができる。即ち中間ベッド１２とチャック装置１６は一体でガイド機構１３により奥行き方向Ｘに沿ってバックステー１０４を把持する位置まで水平移動する。そして、チャッキング爪３９を作動させバックステー１０４を把持し、ガイド機構１３によりバックステー１０４を設置位置から取り外し、バックステー取替機に取り込む。その後必要に応じエレベータ２７を駆動して、図９のようにチャッキングヘッド３５の上下位置を調整し、チャック装置１６によりバックステー１０４を垂直に保持した状態で、バックステー取替機１０はガイド車軌条１１０上を走行し、図１０のように中間デッキ１１６まで移動する。
【００３０】
次に、図１１のようにエレベータ２７を駆動して、チャッキングヘッド３５が更に上昇され、更に図１２のように駆動機構１５によって上部旋回基台１４が９０°旋回する。次に図１３のように駆動シリンダ３８により回転支軸３７を回転させ、チャッキングヘッド３５が水平軸のまわりに９０°回転することでバックステー１０４が水平に保持される。その後、図１４のようにエレベータ２７を駆動して、チャッキングヘッド３５が下降され、次いで格納されていた横行輪４１が展開される。そして、軌条走行輪１８がガイド車軌条１１０から離脱し、バックステー取替機１０は横行輪４１により、中間デッキ１１６内でＰＳに向けて走行する。バックステー１０４は水平状態に支持されておりバックステー取替機１０より上に突出していないので、例えば中間デッキ１１６の上部に何らかの障害物があったとしても、バックステー１０４と干渉することなく、ＰＳまでの走行が容易である。
【００３１】
バックステー取替機１０が中間デッキ１１６内を走行してＰＳまで移動すると、図１５のようにエレベータ２７を駆動して、チャッキングヘッド３５が上昇される。更に、図１６のように駆動シリンダ３８により回転支軸３７を上記とは反対方向に回転させ、チャッキングヘッド３５が水平軸のまわりに９０°回転することでバックステー１０４が垂直に保持される。その後、クレーン等の重機を使ってバックステー取替機１０からバックステー１０４を受け取って、そのバックステー１０４が撤去あるいは移動搬送される。
【００３２】
一方、新品のバックステーをＣＳに設置する場合、バックステー取替機１０はＰＳにて重機を使って新品のバックステーを受け取り、基本的に上記とは逆の動作で新品のバックステーを設置することができる。この場合、新品のバックステーを保持したバックステー取替機１０は中間デッキ１１６を走行してＣＳまで移動する。次にガイド車軌条１１０上を走行して、新品のバックステーを設置すべき場所で停止し、新品のバックステーの設置作業が行われる。
【００３３】
本発明の自走式バックステー取替機１０を使用することにより、ＣＳでのバックステー１０４の交換（取外し及び取付け）が短時間で安全に行なうことができる。
また、ＰＳから炉の中間デッキ部１１６を走行（横行）し、ＣＳのガイド車軌条１１０まで走行し、ガイド車軌条１１０に着いたところでそのガイド車軌条１１０上を走行することができる。ガイド車１０６との関係でタイミング等を計りながら適時走行あるいは停止することで、ガイド車１０６の動きを妨げないようにしながら、極めて効率よくバックステー１０４の取替作業を実施することができる。
【００３４】
また、バックステー１０４をチャック装置１６で把持し、中間デッキ部１１６を走行することにより、ＰＳからＣＳ（又はその逆）にバックステー１０４を運ぶことができる。その際、上部旋回基台１４とチャック装置１６の旋回により、バックステー１０４の長手方向を横行方向に向ければ、スペースは最低限で済む等の利点がある。
更に、ガイド車軌条１１０上を走行して所定のバックステー１０４の前まで行き、チャック装置１６によりバックステー１０４を掴む（又は新規のバックステーを所定位置にセットする）。その際、チャッキングヘッド３５の上下動機能、中間ベッド１２のスライド機能等により目的のバックステー１０４に対する位置合せを容易且つ適確に行うことができる。
【００３５】
このように本発明の自走式バックステー取替機１０によれば、バックステー１０４の取替のための作業時間を大幅に短縮できる。また、炉を稼動しながらの熱間補修作業の効率と安全性が大幅に向上する。そして、必要時にガイド車軌条１１０から直ちに退避できるので、コークス炉１００の稼動に影響を与えるリスクが大幅に下がる。
なおチャック装置１６を適切な形状のもの、例えば炉蓋（炭化室両側即ちＰＳ、ＣＳにあり、石炭やコークスおよび発生したガスを炭化室内に閉じ込めている）を掴むことができるチャック装置に交換すると、この装置をＣＳの炉蓋交換に使用することもできる。即ち、炉蓋やそれを保持する炉枠等、バックステーと同様に長尺物であるため、ＣＳへの搬入・搬出が困難なものでも、この装置のチャック装置を適切なものにすれば、安全且つ容易に交換ができる。
【００３６】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
上記実施形態において、エレベータ２７の駆動機構においてプーリもしくは滑車３３に巻回されたワイヤ３２を介して行われる例を説明したが、それらを用いずに駆動シリンダ３１のみにより構成することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  バックステー取替機、１１  ベース、１２  中間ベッド、１４  上部旋回基台、１５  駆動機構、１６  チャック装置、１７  昇降機構、１８  軌条走行輪、１９  電動モータ、２０  ガイドレール、２１  スライダ、２２  駆動シリンダ、２３  ピニオンギヤ、２４  ホイールギヤ、２５  電動モータ、２６  減速機、２７  エレベータ、２９  ガイドレール、３０  スライダ、３１  駆動シリンダ、３２  ワイヤ、３３  プーリもしくは滑車、３４  架台、３５  チャッキングヘッド、３６  軸受、３７  回転支軸、３８  駆動シリンダ、３９  チャッキング爪、４０  駆動シリンダ、４１  横行輪、４２  電動モータ、４３  駆動シリンダ、４４  制御盤、１００  コークス炉、１０１  蓄熱室、１０２  炭化室、１０３  燃焼室、１０４  バックステー、１０６  押出機、１０６  ガイド車、１０７  プラットホーム、１０８  電車、１０９  軌条、１１０  ガイド車軌条、１１０Ａ  第三軌条、１１１  ガイド車給電設備、１１２  ガイド車集塵ダクト、１１３  窯口集塵ダクト、１１４  石炭装入車集塵ダクト、１１５  梁。
【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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