(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被混合材料を混合室（１８）内に導入するための，モータにより駆動されるスクリューコンベア（１４）を具えるグラウトポンプ（１０）であって，
‐  前記混合室（１８）が，ゴム製又はプラスチック製のライニング（５２）を有し，少なくとも前記スクリューコンベア（１４）に対して略同軸的に配置され，かつ，１個又は複数個の流体噴射ノズル（６６）を通じて液体を供給可能であり，前記混合室（１８）内に導入された被混合材料と前記液体とを混合するための，前記スクリューコンベア（１４）と共に回転する混合部材（３６）が前記混合室（１８）内に配置され，前記スクリューコンベア（１４）から遠い側における前記混合室（１８）の端部に，ポンプ（２２）を結合するためのポンプフランジ（２０）が設けられているグラウトポンプにおいて，
‐  前記スクリューコンベア（１４）を，被混合材料を充填するためのホッパ（１２）内に配置し，
‐  前記混合室（１８）を，前記ホッパ（１２）及び前記ポンプフランジ（２０）とは別体の，前記ホッパ（１２）に結合される構造部材で構成し，
‐  前記混合室（１８）の前記ライニング（５２）を，前記ホッパ（１２）及び前記ポンプフランジ（２０）の表面に直接接触させ，
‐  複数の流体噴射ノズル（６６）をノズルキャリア（６０）に設けると共に該ノズルキャリア（６０）を，前記ライニング（５２）の空隙内で少なくとも前記ライニング（５２）の内面と略同一面内に配置し，かつ，前記混合室（１８）の外部から操作可能な固定手段により着脱可能に固定し，
‐  前記混合室から離れた側の前記スクリューコンベア（１４）の端部に隣接するモータフランジ（２８）に，前記ホッパに対向する側でポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製のライニング（８６）を設け，該ライニング（８６）には，前記スクリューコンベア（１４）の駆動軸をシールするためのシールリップ（８８）を設けたことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項２】
請求項１記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記ポンプフランジ（２０）に，前記混合室（１８）に対向する側で，グラウトが通過する領域全体に亘り，ポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製のカバー（７８）を設けたことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記複数の流体噴射ノズル（６６）を互いに異なる噴射角度で配置したことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記流体噴射ノズル（６６）を前記ノズルキャリア（６０）自体に形成したことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記流体噴射ノズル（６６）を，前記ノズルキャリア（６０）により担持される別体のインサート部材（６４）として構成したことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項６】
請求項５記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記インサート部材（６４）の各々に複数の前記流体噴射ノズル（６６）を設けたことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記インサート部材（６４）の各々における複数の前記流体噴射ノズル（６６）を互いに同一の噴射角度で配置したことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項８】
請求項５〜７の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記インサート部材（６４）をポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製としたことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項９】
請求項４又は５〜８の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  共通の供給管（７４）により，前記ノズルキャリア（６０）に対応する全ての前記流体噴射ノズル（６６）に液体を供給することを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項１０】
請求項９記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記供給管（７４）の端部と前記ノズルキャリア（６０）との間に接続した分配素子（７０）により，前記供給管（７４）から全ての前記流体噴射ノズル（６６）に液体を供給することを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項１１】
請求項１０記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記分配素子（７０）により，前記供給管（７４）と前記混合室（１８）との間をシール可能としたことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項１２】
請求項１〜１１の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記ポンプフランジ（２０）の前記カバー（７８）を，貫通口にスナップ結合されるポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製の成形部分で構成したことを特徴とするグラウトポンプ。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載のポンプにおいて，
‐  前記スクリューコンベア（１４）にポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製の被覆（３２）を設けたことを特徴とするポンプ。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載のグラウトポンプにおいて，
‐  前記混合室（１８）が有する前記ライニング（５２）を，ポリウレタン製，ポリエチレン製，シリコーン製，又はこれらの何れか一種とゴムとの積層材料製としたことを特徴とするグラウトポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１の前段に記載した形式のグラウトポンプに関するものである。この種のグラウトポンプは，ドイツ特許出願公開ＤＥ３８０９６６１Ａ１号公報（特許文献１）に記載されている。
【特許文献１】ドイツ特許出願公開ＤＥ３８０９６６１Ａ１号公報
【背景技術】
【０００２】
上述した形式のグラウトポンプは，主として袋詰めの，又は貯蔵容器に収めた形態で供給される調製済のグラウト又はセメント等の乾燥材料を水および所要の添加剤と自動的に混合するものであり，例えばトンネル工事等において使用されている。
【０００３】
特許文献１により既知のグラウトポンプは，一般的な構成のグラウトポンプと対比して性能的に改善されているが，依然として混合室領域内に堆積が残留し易く，混合室領域の清掃も困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は，混合室領域内に堆積が残留しにくく，僅かな清掃コストしか必要とせず，総体的に清掃が容易に行えるグラウトポンプを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題は，本発明に従い，請求項１に記載した特徴を有するグラウトポンプにより解決されるものである。
【０００６】
本発明において，被混合材料を混合室に導入するスクリューコンベアは，混合管内ではなく，被混合材料を充填するためのホッパの下側部分に配置される。スクリューコンベアの周囲及び下部領域までホッパが継続するため，特に，材料の流れを均一化することにより搬送効率が向上する。この臨界的領域では，金属部分とライニングとの間に障害となる縁部や遷移部が存在しなくなり，不動帯及び堆積が形成される懸念がなくなるからである。従来技術においては，主として充填ホッパと混合管のライニングとの間の遷移箇所において堆積が形成される可能性があった。ホッパは一体成形体とし，又は分割構造，特に横断面内における二分割構造とすることができる。
【０００７】
本発明において，ホッパに連なる混合室は，ホッパ及びポンプフランジとは別体として形成され，かつ，ホッパに結合された構造部材であり，この構造部材は全長に亙って好適にはポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製のライニングを具える。このライニングは，円筒形状を有する混合室の射出成形時に形成し，又は対応する成形済み成形体の圧入により所定位置に配置されるものである。このような成形体は，金属と結合すべき側にゴム層を具える。このゴム層は，ポリウレタン，ポリエチレン又はシリコーン等の材料で結合部を形成し，金属等に接着する。ライニングは極めて平滑かつ堅牢な内面を有するため，被混合材料が実質的に付着しない。ライニングは，ホッパから混合室へまで段差を伴わずに移行するように成形するのが好適である。
【０００８】
混合室をポンプ側端部で局限するポンプフランジは，混合室に対向する側でグラウトのガイド領域全体に亘り，ポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製のカバーを具えるのが好適である。このカバーは，混合室のライニングに直接接触する。ポンプフランジのカバーも，同様にポリウレタン材料をポンプフランジの所望の面上にスプレー加工する等のプロセスで成形することができる。別の可能性として，事前に形成された成形体をポンプフランジの貫通口にスナップ結合することもできる。
【０００９】
更に，本発明においては，複数の流体噴射ノズルがノズルキャリアに配設されている。このノズルキャリアは，ライニングの内面に対して少なくとも略同一平面内に位置するようにライニングの空隙内に配置すると共に，混合室の外部から操作可能な固定手段により着脱可能に固定される。このような実施形態により，一方では流体噴射ノズルの領域における堆積形成の危険性が著しく低減され，他方では流体噴射ノズルを容易に洗浄することが可能となる。ノズルキャリアの固定を外部から解除すると，ノズルキャリアは混合室から内方へ取り出すことが可能である。
【００１０】
本発明に係るグラウトポンプによれば，上述した特徴に基づき，総体的に作動特性及び保守性が著しく向上する。
【００１１】
本発明において，複数の流体噴射ノズルをノズルキャリアに配置することにより，これら流体噴射ノズルを，互いに異なる噴射角度で流体が噴射されるように配置することが容易に実現可能となる。其々に所望の配位配置の明確化が可能となり，例えば，全ての流体噴射ノズルを互いに異なる噴射角度で配置するか，又は幾つかの流体噴射ノズルを互いに同一の噴射角度で配置することも可能である。言うまでもなく，全ての流体噴射ノズルを同一の噴射角度で配置することも可能である。しかしながら，一般的には，流体噴射ノズルを少なくとも二つの噴射角度で配置し，被混合材料の迅速かつ均等な湿潤化を実現可能とするのが好適である。
【００１２】
本発明において，流体噴射ノズルはノズルキャリア自体に形成することができる。金属製のノズルキャリアの場合にはエッチングやレーザ加工でノズルを形成することができ，ポリウレタン，ポリエチレン，シリコーン等のプラスチック製ノズルキャリアの場合には射出成形等により形成することが可能である。代替的に，流体噴射ノズルを，ノズルキャリアにより担持される別体のインサート部材として形成することができ，この場合にはノズルキャリアを金属製，特に特殊ステンレス鋼製とするのが好適である。インサート部材はポリウレタン，ポリエチレン，シリコーン等のプラスチック製とするのが好適であるが，金属製とすることも可能である。各インサート部材には，複数の流体噴射ノズルを配備するのが好適である。一実施形態として，各インサート部材における複数の流体噴射ノズルを，それぞれ同一の噴射角度で配置することができる。その際，インサート部材は互いに１８０°だけ離隔した２箇所でノズルキャリア内に挿入できるように形成するのが有利である。同一構成としたインサート部材を用いて二つの異なる噴射角度を実現することができる。その場合，１個のインサート部材をノズルキャリアにおける一つの位置に，別のインサート部材を他の位置にそれぞれ挿入する。
【００１３】
流体噴射ノズルをノズルキャリア自体に形成するか，又はノズルキャリアにより担持されたインサート部材で構成するかに拘らず，ノズルキャリアに対応する全ての流体噴射ノズルに対して共通の供給管により液体を供給するのが好適である。この場合には，グラウトポンプの外部接続数が著しく減少する。この実施形態において，供給管の端部とノズルキャリアとの間に分配素子を接続するのが好適である。この分配素子は，液体を供給管から各流体噴射ノズルに分配するものである。分配素子は，プラスチック成形体で構成することができる。その材料としては，供給管と混合室の外面との間にシールが形成される材料を選択する。
【００１４】
本発明によるグラウトポンプの好適な実施形態において，作動上の安全性を更に向上させるために，スクリューコンベアもポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製の被覆を具える。一実施形態として，スクリューコンベアはインナーシャフトだけを鋼製とし，各ウォームを完全にポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製とすることができる。
【００１５】
本発明においては，混合室から遠い側のスクリューコンベア端部における材料の堆積を確実に防止するため，混合室から遠い側のスクリューコンベア端部に隣接するモータフランジに，ホッパに対向する側でポリウレタン製，ポリエチレン製又はシリコーン製のライニングを設ける。そのライニングは，好適な実施形態において，スクリューコンベアの駆動軸をシールするための成形シールリップを具える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００１７】
図１は，グラウトポンプ１０を斜め上方から見た斜視図である。グラウトポンプ１０は，その要部として，ホッパ１２内に配置したスクリューコンベア１４と，スクリューコンベア１４を駆動するためにホッパ１２の一側に配置した電気モータ１６と，ホッパ１２の他側に配置した混合室１８と，混合室１８をホッパ１２から離れた側で局限するポンプフランジ２０と，ポンプフランジ２０を介して混合室１８に接続する偏心ウォームポンプ22とを含んでいる。
【００１８】
グラウトポンプ１０の縦断面を表わした図２は，各構成要素の構造を明示するものである。図２におけるグラウトポンプ１０の左端部には，スクリューコンベア１４を回転駆動するための，線図的に表わした電気モータ１６が位置している。電気モータ１６は、モータクラッチ２４を介して，スクリューコンベア１４のコアを構成する鋼製シャフト２６の一端部と結合している。シャフト１６は，スクリューコンベア１４の中心を貫通するものである。電気モータ１６は，後述するモータフランジ２８を介してホッパ１２に結合している。
【００１９】
図示例におけるホッパ１２は二分割構造とされており，図示の下側部分と，図示しない上側部分とで構成されている。上側部分は下側部分に対して拡大されており，混合すべき建築材料をグラウトポンプ１０に充填するためのものである。ホッパ１２の上側部分は，グラウトポンプ１０の運搬時における取り扱いを容易とするために，取り外し可能とされている。図示のとおり，ホッパ１２の下側部分における上部領域には閉鎖レバー３０が配置されている。運搬のためにホッパ１２の上側部分を取り外す場合には，ホッパ１２の充填開口部を閉鎖レバー３０により閉鎖するものである。二分割構造のホッパ１２は，ステンレス鋼板製とするのが好適である。
【００２０】
スクリューコンベア１４は，ホッパ１２の下側部分でその底部の近傍に配置され，ホッパ１２に充填した建材をその回転によりホッパ１２から右方に押し出して混合室１８内に導入するものである。図示例において，スクリューコンベア１４のヘリカルウォームは完全にポリウレタン製であり，シャフト２６上に装着又は圧入される，事前に成形されたポリウレタン被覆３２の一部を構成する。図示のとおり，スクリューコンベア１４は，ホッパ１２の下側部分のみを全長に亘って軸線方向に貫通するのではなく，更に僅かに混合室１８内まで突入する。混合室１８内に位置するスクリューコンベア１４の，モータから遠い側におけるシャフト２６の端部は，クラッチ３４を介して混合部材３６に結合する。混合部材３６は，スクリューコンベア１４により回転駆動され，混合室１８内に導入された建材に対して一種又は複数種の液体，例えば水等を混合するものである。この液体は，後述する流体噴射装置３８により混合室１８内に供給される。混合部材３６は，円周方向及び軸線方向で互いに離間した一連のブレード４０を具える。ブレード４０は，中空円筒形状のベース部材４２に固定されている。ベース部材４２は，これを貫通する鋼製シャフト４４に対して一体回転可能に結合されている。
【００２１】
偏心ウォームポンプ２２におけるロータ４８の端部４６は，ホッパから遠い側の混合室１８端部を局限するポンプフランジ２０を貫通して混合室１８内まで延在する。ロータ４８の端部４６は，別のクラッチ５０を介して混合部材３６における突合せ端部に対して一体回転可能に結合する。したがって，スクリューコンベア１４及び混合部材３６が回転すると，ロータ４８も回転することになる。両クラッチ３４，５０は，前記の回転運動を伝達するのみならず，偏心ウォームポンプ２２のロータ４８の回転時に生じる偏心運動を吸収するためのヒンジとして作用する。ポンプフランジ２０に固定した偏心ウォームポンプ２２については，従来の構造及び既知の機能を有するものであるため，説明を省略する。また，グラウトポンプ１０における充填工程，導入工程及び混合工程についても，前掲の特許文献１等により当業者には既知であるため，説明を省略する。
【００２２】
グラウトポンプ１０内における材料の堆積を十分に回避可能とするため，本発明に係るグラウトポンプ１０は，次の特徴を有している。先ず，図３に示すように，ホッパ１２及びポンプフランジ２０とは別個の構造部材で構成した混合室１８は，その内部全体にポリウレタン製ライニング５２が施されている。このライニング５２は，図示例では事前に成形された成形体で構成され，混合室１８を固定するための金属製の中空シリンダ５４内に圧入されるものである。ポリウレタン製ライニング５２は平滑な内面を有すると共に，外面上には一連の円周方向溝５６が設けられている。これらの円周方向溝５６は，ポリウレタン製ライニング５２の長手方向における柔軟性を向上させる。特に，図１及び図２に示すように，ポリウレタン製ライニング５２は，中空シリンダ５４の端部で混合室１８から引き出され，ホッパ１２のみならずポンプフランジ２０に対しても混合室１８のシール性能を向上させるものである。更に，図示例におけるポリウレタン製ライニング５２には，ポンプフランジ２０に対向する半径方向の引き出し領域の端面上に２個の環状シールリップ５８，５９が形成されている。これらのシールリップ５８，５９は，ポンプフランジ２０に対するシール性能を一層向上させるものである。
【００２３】
流体噴射装置３８も，その装置領域内で混合室１８の堆積を極力回避するように構成されている。流体噴射装置３８はノズルキャリア６０を具え，図示例によるノズルキャリア６０は縦長形状を有し，ポリウレタン製ライニング５２の対応する空隙６２内でポリウレタンライニング５２の内面に対して同一間又は略同一平面内に配置されている。ノズルキャリア６０は，前述した実施例においてはステンレス鋼で構成され，図３及び図４に明示するように，２個のインサート部材６４を具える。これらのインサート部材６４には，それぞれ２個の流体噴射ノズル６６が設けられている。すなわち，流体噴射装置３８は，図示例において４個の噴射ノズル６６を有する。本例におけるインサート部材６４はポリウレタン製とされているが，他の適当なプラスチック材料又は金属材料で構成することも可能である。図示しない別の実施形態においては，噴射ノズル６６をノズルキャリア６０自体に形成する。
【００２４】
全ての噴射ノズル６６は，同一の噴射角度で配置することができる。しかしながら，混合室１８内において被混合材料を一層均等かつ迅速に湿潤させるため，流体噴射ノズル６６は互いに異なる噴射角度，特に対として異なる噴射角度で配置するのが好適である。図示を省略するが，ノズルキャリア６０に３個以上のインサート部材を設けることができることは言うまでもない。各インサート部材６４に１個又は複数個の噴射ノズル６６を設け，１個のインサート部材６４について複数の噴射ノズル６６を設ける場合にはそれらの噴射ノズル６６を互いに同一又は異なる噴射角度で配置することができる。また，所要に応じて，複数のノズルキャリア６０を配備することも可能である。
【００２５】
図示例において，ノズルキャリア６０は２本の皿ねじ６８により保持されている。皿ねじ６８のシャフトは，半径方向外方に向けてノズルキャリア６０，ポリウレタン製ライニング５２，中空シリンダ５４，分配素子７０及び固定フランジ７２を貫通する。代替的な構造として，ノズルキャリア６０に対して対応するねじ付ボルトを堅固に締結することもできる。
【００２６】
固定フランジ７２は，液体を流体噴射装置３８に供給するための供給管７４の端部に結合する。供給管７４の端部は，固定フランジ７２と中空シリンダ５４との間に配置した分配素子７０に連通する。分配素子７０の内部には，対応するチャンネル又は適切な空隙等が設けれているため，液体は供給管７４から中空シリンダ５４及びポリウレタン製ライニング５２の対応する開口を通じて各流体噴射ノズル６６に導かれる。同時に，分配素子７０は供給管７４と混合室１８，厳密には中空シリンダ５４の外面との間をシールする。分配素子７０は，十分な弾性を有するポリウレタン等のゴム又はプラスチック材料で構成するのが好適である。それにより，良好なシール性能が確実に発現され，必要なチャンネル又は空隙を分配素子に対して容易に位置決めすることが可能である。
【００２７】
ねじ６８及びナット７６（図３，図４参照）を用いて，分配素子７０を固定フランジ７２と中空シリンダ５４の外面との間で固定する。インサート部材６４を清掃又は交換等のために取り外す場合，ナット７６を緩めるだけでノズルキャリア６０をインサート部材６４と共に内方に取り出すことができる。
【００２８】
ポンプフランジ２０の領域における材料の堆積を阻止するため，混合室１８に対向するポンプフランジ２０の表面を，材料ガイド領域全体に亘り，ポリウレタン製カバー７８で被覆する。カバー７８は，図示例ではポリウレタン製の成形体８０で構成され，この成形体８０はポンプフランジ２０の中央に設けられた貫通口にスナップ結合する。この貫通口を通して，ロータ４８の端部４６も混合室１８内に突出する。ポリウレタン製の成形体８０は，貫通口の形状に適合すると共にスナップ結合後にも確実にポンプフランジ２０に固定される。特に図５に示すように，ポリウレタン製の成形体８０はポンプフランジ２０の両側で半径方向外方に向けて附勢されるため，混合室１８に対向する側で半径方向内側のシールリップ５８に接触すると共に，偏心ウォームポンプ２２に対向する側では偏心ウォームポンプ２２のステータ８２とポンプフランジとの間のシーリングとして機能する。図５に示すように，混合室１８側ではポリウレタン製成形体８０の環状部分８４が，ポンプフランジ２０における対応する凹所内に配設される。この凹所は，ポリウレタン製ライニング５２における半径方向外側のシールリップ５９が環状部分８４ではなく，ポンプフランジ２０の金属材料部分に接触する程度に半径方向外方に延在する。代替的には，ポリウレタン材料をポンプフランジ２０にスプレー加工することにより，カバー７８を成形することが可能である（図示せず）。
【００２９】
図示のグラウトポンプ１０においては，モータフランジ２８の領域も堆積に対して防護されている。図６に示すように，モータフランジ２８のホッパ１２に対向する側には，ポリウレタン製のライニング８６が設けられている。このライニング８６は，一方ではモータフランジ２８をホッパ１２の外面に対してシールし，他方ではホッパ１２に向けて斜め内方に突出するようにライニングに成形した環状シールリップ８８により回動時のモータクラッチ２４に対してシールする。ポリウレタン製のライニング８６は，同ライニングに成形したシールリップ８８を除外すれば環状ディスク部材であり，例えば，バヨネット結合によりモータフランジ２８に対して固定される。そして，ホッパ１２の内部スペースと電気モータ１６との間に効果的なシールを実現すると共に，当該領域における不所望の材料堆積を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によるグラウトポンプを示す斜視図である。
【図２】図１のポンプの縦断面図である。
【図３】図１及び図２のポンプにおける混合室の斜視図であり，液体供給装置は分解して示されている。
【図４】液体供給装置の組立状態を示す断面図である。
【図５】図１及び図２のポンプにおけるポンプフランジ領域を示す拡大断面図である。
【図６】図１及び図２のポンプにおけるモータフランジ領域を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  グラウトポンプ
１２  ホッパ
１４  スクリューコンベア
１６  電気モータ
１８  混合室
２０  ポンプフランジ
２２  偏心ウォームポンプ
２４  モータクラッチ
２６  スチールシャフト
２８  モータフランジ
３０  連動桿
３２  ポリウレタン製の被覆
３４  クラッチ
３６  混合部材
３８  流体噴射装置
４０  ブレード
４２  ベース部材
４６  端部
４８  ロータ
５２  ポリウレタン製のライニング
５４  中空シリンダ
５６  外周溝
５８，５９  環状シールリップ
６０  ノズルキャリア
６２  空隙
６４  インサート部材
６６  流体噴射ノズル
６８  皿ねじ
７０  分配素子
７２  固定フランジ
７４  供給管
７６  ナット
７８  カバー
８０  成形部分
８２  ステータ
８４  環状部分
８６  ライニング
８８  シールリップ
【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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