(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイロの内部に配置され、往路側光ファイバ部、折り返し部及び復路側光ファイバ部を有する光ファイバを備え、
前記往路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の一端側から他端側へ向けて延び、
前記折り返し部は、湾曲した形状を有し、前記往路側光ファイバ部の端部と一体に繋がり、
前記復路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の他端側から一端側へ向けて延び、前記折り返し部の端部と一体に繋がり、
前記折り返し部の内周側及び外周側には、前記折り返し部の形状に沿った湾曲部材が配置され、
前記湾曲部材は、前記軸方向に沿って延びる円筒状の第１治具と、前記第１治具の内周側に配置される第２治具と、を有し、
前記第２治具は、前記光ファイバの前記折り返し部が巻かれる中間部と、前記中間部の両側に設けられる一対のフランジと、を有し、
前記中間部の前記軸方向の他端側の端縁が、前記第１治具の前記軸方向の他端側の端縁よりも前記他端側に位置している、
温度検出装置。
【請求項２】
前記折り返し部は、前記サイロの底部に配置される
請求項１に記載の温度検出装置。
【請求項３】
前記折り返し部は、側面視でＵ字状に湾曲している
請求項１又は２に記載の温度検出装置。
【請求項４】
前記第１治具及び前記第２治具の外周側は、本体カバーで覆われ、
前記第１治具及び前記第２治具の前記軸方向の前記他端側は、先端カバーで覆われる
請求項１から３のいずれか１項に記載の温度検出装置。
【請求項５】
前記折り返し部は、湾曲部材に巻きついている
請求項４に記載の温度検出装置。
【請求項６】
光ファイバは、１つのサイロについて複数本設けられる
請求項１から５のいずれか１項に記載の温度検出装置。
【請求項７】
サイロは複数設けられ、各々のサイロについて光ファイバがそれぞれ設けられ、各光ファイバ同士は、互いに繋がっている
請求項１から６のいずれか１項に記載の温度検出装置。
【請求項８】
前記サイロ内の収容物は、石炭である
請求項１から７のいずれか１項に記載の温度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度を検出する温度検出装置として、熱電対を用いた温度センサが公知である（特許文献１参照）。また、光ファイバを用いて温度を検出する温度検出装置も知られている（特許文献２参照）。特許文献１では、貯炭槽の内部に配置されたシース熱電対の周囲をワイヤロープで囲んでいる。特許文献２では、ベルトコンベアに沿って延びる光ファイバを備え、ベルトコンベア上の石炭の温度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２７４５１１号公報
【特許文献２】特開平７−２９６２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
サイロの内部に収容された収容物の温度を光ファイバを用いて検出する温度検出装置が望まれている。【０００５】
本発明は、前記の課題に鑑みてなされたもので、サイロの内部に収容された収容物の温度を光ファイバを用いて検出する温度検出装置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】
【０００６】
本発明に係る温度検出装置は、サイロの内部に配置され、往路側光ファイバ部、折り返し部及び復路側光ファイバ部を有する光ファイバを備え、前記往路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の一端側から他端側へ向けて延び、前記折り返し部は、湾曲した形状を有し、前記往路側光ファイバ部の端部と一体に繋がり、前記復路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の他端側から一端側へ向けて延び、前記折り返し部の端部と一体に繋がる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光ファイバを用いて、サイロの内部に収容された収容物の温度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る温度検出システムを示す模式図である。
【図２】図２は、図１の要部を拡大した模式図である。
【図３】図３は、第２実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。
【図４】図４は、第３実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。
【図５】図５は、第４実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。
【図６】図６は、第５実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。
【図７】図７は、図６の第１治具の断面図である。
【図８】図８は、図７のVIII−VIII線による断面図である。
【図９】図９は、図６の第２治具の側面図である。
【図１０】図１０は、図９をＡ方向から見た平面図である。
【図１１】図１１は、図９をＢ方向から見た正面図である。
【図１２】図１２は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。
【図１３】図１３は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。
【図１４】図１４は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１０】
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。なお、以下の説明においては、上下方向をサイロの軸方向と称する。
【００１１】
[第１実施形態]
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る温度検出装置を示す模式図である。
【００１２】
なお、以下の各実施形態では、サイロの内部の温度を光ファイバを用いて検出するが、この原理を簡単に説明する。光ファイバにパルス光を入射すると、当該パルス光は光ファイバの内部で僅かに散乱を起こして種々の散乱光となりながら進行する。その散乱光の一つであるラマン散乱光には温度依存性があるため、ラマン散乱光を検知することにより温度を検出する。
【００１３】
第１実施形態に係る温度検出装置１は、例えば、サイロの内部に配置される光ファイバを有する。光ファイバ１０は、詳細には、第１分割部１１と、第２分割部１２と、第３分割部１３と、第４分割部１４と、第５分割部１５と、第６分割部１６と、を有する。なお、図示しないが、第１サイロ３１及び第２サイロ３２の内部には、石炭又は穀物などの収容物が設けられている。
【００１４】
第１分割部１１において、光の進行方向下流側の端部１１ａと、第２分割部１２における光の進行方向上流側の端部１２ａとは、融着点で融着して接続されている。融着点は、第１融着箱２１の内部に配置される。第２分割部１２において、光の進行方向下流側の端部１２ｂと、第３分割部１３における光の進行方向上流側の端部１３ａとは、融着点で融着して接続されている。融着点は、第２融着箱２２の内部に配置される。第３分割部１３において、光の進行方向下流側の端部１３ｂと、第４分割部１４における光の進行方向上流側の端部１４ａとは、融着点で融着して接続されている。融着点は、第２融着箱２２の内部に配置される。
【００１５】
第４分割部１４において、光の進行方向下流側の端部１４ｂと、第５分割部１５における光の進行方向上流側の端部１５ａとは、融着点で融着して接続されている。融着点は、第１融着箱２１の内部に配置される。第５分割部１５において、光の進行方向下流側の端部１５ｂと、第６分割部１６における光の進行方向上流側の端部１６ａとは、融着点で融着して接続されている。融着点は、第１融着箱２１の内部に配置される。第６分割部１６における光の進行方向下流側の端部１６ｂは、図示しない測定装置に接続される。
【００１６】
測定装置は、例えばプロセッサの一例であるＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＣＰＵが実行するプログラムやデータを格納する記憶手段の一例であるメモリ、及び測定結果を出力する出力手段の一例である表示部を有する。
【００１７】
本実施形態では、２つ（複数）の第１サイロ３１と第２サイロ３２を有する。第１サイロ３１の内部には、第３分割部１３が配置される。第２サイロ３２の内部には、第５分割部１５が配置される。
【００１８】
図２は、図１の要部を拡大した模式図である。詳細には、第１サイロ３１の底部近傍に配置される第３分割部１３の下部を拡大した模式図である。なお、第２サイロ３２の底部近傍に配置される第５分割部１５の下部も同様の形状を有する。
【００１９】
第３分割部１３の光ファイバは、往路側光ファイバ部１００と、折り返し部２００と、復路側光ファイバ部３００と、を有する。これらの往路側光ファイバ部１００と、折り返し部２００と、復路側光ファイバ部３００とは、一体に繋がる。
【００２０】
図１及び図２に示すように、往路側光ファイバ部１００は、上下方向に延びるサイロ（第１サイロ３１及び第２サイロ３２）の上端側から下端側に向けて延びる。即ち、往路側光ファイバ部１００は、サイロの軸方向（上下方向）の一端側（上端側）から他端側（下端側）へ向けて延びる。
【００２１】
折り返し部２００は、湾曲した形状を有する。詳細には、湾曲した形状は、Ｕ字状の形状である。なお、折り返し部２００をＪ字状の形状としてもよい。折り返し部２００の上端２０１は、往路側光ファイバ部１００の下端１０１と一体に繋がっている。
【００２２】
復路側光ファイバ部３００は、上下方向に延びるサイロの下端側から上端側に向けて延びる。即ち、サイロの軸方向の他端側（下端側）から一端側（上端側）へ向けて延びる。折り返し部２００の上端２０２は、復路側光ファイバ部３００の下端３０１と一体に繋がっている。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態に係る温度検出装置１は、サイロ（第１サイロ３１、第２サイロ３２）の内部に配置され、往路側光ファイバ部１００、折り返し部２００及び復路側光ファイバ部３００を有する光ファイバ１０を備える。往路側光ファイバ部１００は、サイロの軸方向の一端側（上端側）から他端側（下端側）へ向けて延び、折り返し部２００は、湾曲した形状を有し、往路側光ファイバ部１００の端部と一体に繋がり、復路側光ファイバ部３００は、サイロの軸方向の他端側（下端側）から一端側（上端側）へ向けて延び、折り返し部２００の端部と一体に繋がる。
【００２４】
光ファイバ１０は、温度検出の精度、応答性及び安定性が優れるという性質を有する。本実施形態に係る温度検出装置１では、光ファイバ１０をサイロの内部に配置しているため、光ファイバ１０を用いて、サイロの内部に収容された収容物の温度を検出することができる。よって、サイロの収容物の温度を精度よく、かつ、高い応答性及び安定性をもって検出することができる。なお、サイロの下側には、図示しないコンベアが配置され、高温になったサイロの収納物をサイロの底部から排出し、前記コンベアで搬送することにより、収納物を冷却させることができる。
【００２５】
折り返し部２００は、サイロ（第１サイロ３１、第２サイロ３２）の底部に配置される。光ファイバ１０がサイロの軸方向の全長に亘って配置されるため、サイロの内部の略全域の温度を検出することができる。また、サイロの底部に配置される部位が、光ファイバ１０において最も荷重がかかる部位であるため、当該部位に湾曲した折り返し部２００を配置することにより、光ファイバ１０の損傷を抑制することができる。
【００２６】
折り返し部２００は、側面視でＵ字状に湾曲している。Ｕ字状の形状は、局所的に応力が集中する部位が少ないため、光ファイバ１０が損傷しにくい。
【００２７】
サイロ（第１サイロ３１、第２サイロ３２）は複数（２つ）設けられ、それぞれのサイロについて光ファイバ１０がそれぞれ設けられ、各光ファイバ１０同士は、互いに繋がっている。これによれば、複数のサイロについて１本の光ファイバ１０で温度管理を行うことができる。
【００２８】
サイロ（第１サイロ３１、第２サイロ３２）内の収容物は、石炭である。これによれば、石炭は、高温になりやすく、自然発火しやすい。よって、光ファイバ１０による高精度な温度管理をすることで火災等を未然に防止することができる。
【００２９】
[第２実施形態]
次いで、第２実施形態に係る光ファイバについて説明する。図３は、第２実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。
【００３０】
第２実施形態においては、１つのサイロの内部に、２本の光ファイバを配置した態様を示す。２本の光ファイバは、第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２である。第１光ファイバ４１は、図２に示す第３分割部１３の光ファイバ１０と同一形状を有する。即ち、第１光ファイバ４１は、一体に繋がった往路側光ファイバ部４１１と折り返し部４１２と復路側光ファイバ部４１３とを有する。また、第２光ファイバ４２は、一体に繋がった往路側光ファイバ部４２１と折り返し部４２２と復路側光ファイバ部４２３とを有する。第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２の下端の高さ位置は略同一である。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る光ファイバ１０は、一つのサイロについて複数本（２本）設けられる。これによれば、一の光ファイバが断線した場合でも、他の光ファイバを繋ぎ直して使用することができる。
【００３２】
[第３実施形態]
次いで、第３実施形態に係る光ファイバについて説明する。図４は、第３実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。第３実施形態においては、湾曲部材が設けられる。
【００３３】
図４に示すように、湾曲部材５０は、円盤部５１，５２と、円筒部５３と、を有する。円盤部５１，５２の外径は、円筒部５３の外径よりも大きい。円筒部５３の軸方向（左右方向）に沿って２つの円盤部５１，５２が離隔して配置される。２つの円盤部５１，５２同士を円筒部５３で連結している。２つの円盤部５１，５２と、円筒部５３とは同軸である。図２で説明した第３分割部１３の光ファイバ１０における折り返し部２００が円筒部５３の外周に巻き付けられる。なお、折り返し部２００が円筒部５３の外周に隙間なく密着して巻き付けられてもよく、折り返し部２００が円筒部５３の外周に多少の隙間をもった状態で巻回されてもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、光ファイバ１０の折り返し部２００の内周側には、折り返し部２００の形状に沿った湾曲部材５０が配置される。
【００３５】
これによれば、折り返し部２００が収容物で押された場合でも、湾曲部材５０によって折り返し部２００の形状を保持するため、光ファイバ１０が損傷しにくい。
【００３６】
また、折り返し部２００は、湾曲部材５０に巻きついている。よって、折り返し部２００が収容物で押された場合でも、折り返し部２００が湾曲部材５０から外れにくいため、光ファイバ１０が損傷しにくい。
【００３７】
[第４実施形態]
次いで、第４実施形態に係る光ファイバについて説明する。図５は、第４実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。第４実施形態においては、湾曲部材が設けられる。
【００３８】
図５に示すように、湾曲部材６０は、円盤部６１，６２，６３と、円筒部６４と、を有する。円盤部６１，６２，６３の外径は、円筒部６４の外径よりも大きい。円筒部６４の軸方向（左右方向）に沿って３つの円盤部６１，６２，６３が離隔して配置される。即ち、第１円盤部６１、第２円盤部６２及び第３円盤部６３同士を円筒部で連結している。第１円盤部６１と、第２円盤部６２と、第３円盤部６３と、円筒部６４とは同軸である。
【００３９】
３つの円盤部６１，６２，６３は、円筒部６４の軸方向に沿って等間隔に配置される。図３で説明した第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２における折り返し部４１２，４２２が円筒部６４の外周に巻き付けられる。詳細には、第２光ファイバ４２の折り返し部４２２は、第１円盤部６１と第２円盤部６２との間に配置され、第１光ファイバ４１の折り返し部４１２は、第２円盤部６２と第３円盤部６３との間に配置される。なお、折り返し部４１２，４２２が円筒部６４の外周に隙間なく密着して巻き付けられてもよく、折り返し部４１２，４２２が円筒部６４の外周に多少の隙間をもった状態で巻回されてもよい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、１つの湾曲部材６０に、複数の光ファイバ（第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２）が巻回される。これによれば、第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２の双方ともに折り返し部４１２，４２２が収容物で押された場合でも、折り返し部４１２，４２２が湾曲部材６０から外れにくいため、第１光ファイバ４１及び第２光ファイバ４２が損傷しにくい。
【００４１】
[第５実施形態]
次いで、第５実施形態に係る光ファイバについて説明する。図６は、第５実施形態に係る光ファイバの底部近傍の模式図である。図７は、図６の第１治具の断面図である。図８は、図７のVIII−VIII線による断面図である。図９は、図６の第２治具の側面図である。図１０は、図９をＡ方向から見た平面図である。図１１は、図９をＢ方向から見た正面図である。図１２は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。図１３は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。図１４は、第２治具の外周に光ファイバが巻きついた状態を示す模式図である。第５実施形態においては、湾曲部材が設けられる。
【００４２】
図６に示すように、湾曲部材７０は、第１治具７１と、第２治具７２と、本体カバー７３と、先端カバー７４と、ワイヤロープ７５と、を有する。第２治具７２は、第１治具７１に図示しない固定部材を介して固定されている。第１治具７１の小径部７１１の外周側にはワイヤロープ７５が配置される。第１治具７１及び第２治具７２の外周側には、円筒状の本体カバー７３が配置され、第１治具７１及び第２治具７２の下端部は、先端カバー７４で覆われる。図示しない円環状のバンドで本体カバー７３を締め付けることにより、ワイヤロープ７５が第１治具７１の小径部７１１の外周側から圧縮して締め付ける。先端カバー７４は、例えば半球状の形状を有する。本体カバー７３は、例えば円筒状の形状を有する。
【００４３】
図７及び図８に示すように、第１治具７１は、小径部７１１と、大径部７１２と、を有する。小径部７１１と大径部７１２とは、一体である。小径部７１１の外周面７１１ａは、円筒面である。大径部７１２の外周面７１２ａは、円筒面である。第１治具７１の内方には、中心軸方向に延びる貫通孔が設けられる。この貫通孔は、第１貫通孔７１３と、第２貫通孔７１４と、第３貫通孔７１５と、を含む。第１貫通孔７１３の内径は、第３貫通孔７１５の内径よりも小さい。第２貫通孔７１４は、第１貫通孔７１３と第３貫通孔７１５との間に配置される。第２貫通孔７１４の内径は、第１貫通孔７１３から第３貫通孔７１５まで徐々に大きくなる。即ち、第２貫通孔７１４の内周面は、円錐台状のテーパ面である。大径部７１２の外周面７１２ａには、中心軸方向に沿って２つの取付孔７１６が貫通して設けられる。第１治具７１の材質は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）等の耐腐食性の高い材質が好ましいが、これに限定されず、種々の材質が適用可能である。
【００４４】
図９から図１１を用いて第２治具７２について説明する。第２治具７２は、側方から見て略楕円状の形状を有する。第２治具７２は、本体部７２１，７２２と、中間部７２３と、を有する。図１１に示すように、本体部７２１と本体部７２２とは、図１１の紙面の左右方向に離隔して配置される。本体部７２１と本体部７２２との間に中間部７２３が設けられる。本体部７２１は、図９に示すように側方から見て全周に亘ってフランジ７２１１を有する。フランジ７２１１の外周縁７２１１ａは、側方から見て略楕円状の形状を有する。本体部７２２は、図９に示すように全周に亘ってフランジ７２２１を有する。フランジ７２２１の外周縁７２２１ａは、側方から見て略楕円状の形状を有する。中間部７２３の外周７２３ａも、側方から見て略楕円状の形状を有する。中間部７２３の外周７２３ａは、外周縁７２１１ａ及び外周縁７２２１ａよりも内周側に配置される。従って、フランジ７２２１と、中間部７２３の外周７２３ａと、フランジ７２２１とによって溝が構成される。
【００４５】
後述する図１３及び図１４に示すように、当該溝に光ファイバ１０が巻回される。なお、本体部７２１と本体部７２２と中間部７２３とを貫通する貫通孔７２４が長手方向に沿って２つ配置される。貫通孔７２４は、第１治具７１の取付孔７１６と対応して配置される。即ち、貫通孔７２４と取付孔７１６とを合致させて、ボルト等の締結具を貫通孔７２４と取付孔７１６とを貫通させて締結することにより、第１治具７１と第２治具７２とを締結することができる。また、第２治具７２の材質は、例えば、ＪＩＳ  Ａ５０５２等の耐腐食性の高いアルミニウム合金が好ましいが、これに限定されず、種々の材質が適用可能である。
【００４６】
図１２から図１４を用いて、光ファイバ１０の折り返し部２００Ａが第２治具７２の外周に巻き付けられる状態について説明する。本実施形態では、折り返し部２００Ａは、第２治具７２の周りに複数回巻き付けられている。
【００４７】
図９から図１１で説明したように、フランジ７２１１と、中間部７２３の外周７２３ａと、フランジ７２２１とによって溝が構成される。よって、図１２〜図１４に示すように、当該溝に光ファイバ１０の折り返し部２００Ａを複数回にわたって巻き付ける。なお、巻回する回数は限定されない。なお、折り返し部２００Ａが中間部７２３の外周７２３ａに隙間なく密着して巻き付けられてもよく、折り返し部２００Ａが外周７２３ａに多少の隙間をもった状態で巻回されてもよい。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態では、折り返し部２００Ａは、湾曲部材７０の第２治具７２に複数回巻き付いている。よって、折り返し部２００Ａが収容物で押された場合でも、折り返し部２００Ａが湾曲部材７０から外れにくいため、光ファイバ１０が損傷しにくい。
【００４９】
また、第１治具７１を第２治具７２の外周側に配置している。このため、第１治具７１によって、第２治具７２及び折り返し部２００Ａが保護される。具体的には、第２治具７２及び折り返し部２００Ａがワイヤロープ７５と接触して破損することが抑制される。
【００５０】
なお、本体カバー７３及び先端カバー７４によって、第１治具７１、第２治具７２及び折り返し部２００Ａが保護される。
【００５１】
なお、前記実施形態の具体的構成はあくまで一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。
【００５２】
例えば、第２実施形態において、１つのサイロの内部に２本の光ファイバを配置している。しかし、１つのサイロの内部に２本の光ファイバを配置してもよい。また、実施形態では、サイロの収納物が石炭の場合を説明したが、収納物は穀物でもよい。穀物の例として、例えばとうもとこし、小麦、大麦、大豆、こうりゃん、菜種などが適用可能である。これらの穀物も本発明によってそれぞれの適正な温度基準の範囲に管理することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  温度検出装置
１０  光ファイバ
３１  第１サイロ（サイロ）
３２  第２サイロ（サイロ）
５０，６０  湾曲部材
１００  往路側光ファイバ部
２００，２００Ａ  折り返し部
３００  復路側光ファイバ部
４１２，４２２  折り返し部
【要約】
温度検出装置は、サイロの内部に配置され、往路側光ファイバ部、折り返し部及び復路側光ファイバ部を有する光ファイバを備え、前記往路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の一端側から他端側へ向けて延び、前記折り返し部は、湾曲した形状を有し、前記往路側光ファイバ部の端部と一体に繋がり、前記復路側光ファイバ部は、前記サイロの軸方向の他端側から一端側へ向けて延び、前記折り返し部の端部と一体に繋がる。【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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