(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアドリルを用いた穿孔作業により形成されたコアの落下防止のためのコア落下防止装置であって、
水平に展開して前記コアを保持する棒状又は板状のリフターと、
前記リフターを回動可能な状態で支持するバーと、
前記バーを上下動可能な状態で収容し、水平となったリフターの幅より小径で、水平となったリフターの高さより大径の筒体であるリフターケースと、
前記リフターケース下端に取付けられたビットと、を備え、
前記リフターケースは、展開するリフターが通過可能なスリットを側面に有し、
前記リフターは、前記バーの前記リフターケースに対する相対位置に応じて水平状態と垂直状態が切替え可能となっているコア落下防止装置。
【請求項２】
バーが上方にあるとき、リフターが垂直の状態でリフターケースに収容されており、
バーが上方から下方に下降するのに伴い、リフターがリフターケースのスリットの端面と当接することで、リフターが回動して水平になるようになっており、
リフターが水平となったとき、リフターの底面が前記スリットの端面に係止されて展開状態を維持するようになっている請求項１記載のコア落下防止装置。
【請求項３】
リフターは、無負荷時に垂直となるように規定された形状を有し、バーに回動自在に支持されている請求項１又は請求項２記載のコア落下防止装置。
【請求項４】
バーが、リフターが水平状態となる位置よりも更に下方に下降可能となっていると共に、
リフターケースのスリットの端面の内側角部が面取り加工されており、
リフターの底面が前記面取り加工された面に係止されることで、リフターが傾斜した状態を保持することができる請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコア落下防止装置。
【請求項５】
バーを挿入して保持するホルダーを備えると共に、前記バーの上端に係止部を備え、
前記ホルダー上端と前記係止部との間に弾性体が設置された請求項１〜請求項４のいずれかに記載のコア落下防止装置。
【請求項６】
リフター端部に傾斜を有し、前記傾斜がリフターケースのスリットの端面により係止されることによりリフターが傾斜した状態を保持する請求項１〜請求項５のいずれかに記載のコア落下防止装置。
【請求項７】
バーを挿入して保持するホルダーを備えると共に、前記バーの前記ホルダーの下端付近の位置に係止部材を備え、
前記ホルダー下端と前記係止部材との間に弾性体が設置された請求項１〜請求項６のいずれかに記載のコア落下防止装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のコア落下防止装置を備えるコアドリルによる穿孔システムであって、
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のコア落下防止装置、及び、前記コア落下防止装置のリフターケースを回転させる第１のモーターと、
被加工物を穿孔するためのコアドリル、及び、前記コアドリルを回転させる第２のモーターと、を備え、
前記コア落下防止装置のバーが前記コアドリルの中心軸と重なるように配置された穿孔システム。
【請求項９】
第１のモーターは第２のモーターと逆方向に回転可能となっている請求項８記載の穿孔システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コアドリルによる穿孔作業の際に使用される装置であって、穿孔により発生するコアの落下を防止するためのコア落下防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート構造物や石材等の穿孔作業に従来からコアドリルが使用されている。コアドリルは円筒形状の台座の先端部にダイヤモンド等の硬質砥粒を含むチップが取り付けられた切削工具であり、コンクリート等の被加工物に回転させながら押圧することで円形の孔が形成される。
【０００３】
コアドリルによる穿孔作業では、作業の進行に伴い、コアドリルの内部にくり抜かれた残片（コア）が生じる。穿孔作業においては、このコアの処理が問題になることがある。例えば、コンクリート管を穿孔する場合のように被加工物の下に空間がある場合、コアドリルが被加工物を貫通したときコアが落下することとなる。コアの落下・破損は、作業環境を乱雑にするだけでなく安全性確保にも支障を生じさせることから、発生したコアは落下する前に回収することが望ましい。
【０００４】
コアドリルのコア落下防止のために、例えば、特許文献１記載のコア落下防止装置（アダプタ）が知られている。このコア落下防止アダプタは、コアドリル（コアビット）の中心軸上に位置する棒体からなるセンターシャフトと、センターシャフトの先端に回動可能に固定された棒状又は板状のハンガーとで構成される。このコア落下防止アダプタを使用する穿孔作業では、予め被加工物にガイドとなる小孔を空けておく。そして、落下防止アダプタのセンターシャフトをコアドリルに取付け固定し、ハンガーをセンターシャフト先端となす角度が最小となるようにして折り畳み小孔に入れる。以上の作業順を経て穿孔作業を開始する。コアドリルが対象物を貫通すると、センターシャフトとハンガーは小孔から突出し、ハンガーはコアビットの回転による遠心力によってセンターシャフトに対して略直角になる。この状態でコアビットを抜くと、ハンガーの両端側が小孔に引っ掛かり切削コアが落下することを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１７０９３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなコア落下防止アダプタは、構造が簡易でありながら生成したコアを確実にキャッチしてコア落下を抑制できる。しかし、上記で説明したように、このコア落下防止アダプタを使用する場合、コアドリルによる穿孔作業前に予めアダプタのガイドとなる小孔を空けておく必要があり、作業効率への影響が懸念される。また、このコア落下防止アダプタは、ハンガーを展開してコアを引っ掛けた後容易に解除することができず、手作業による解除が必要となる。これでは穿孔作業中に解除が必要となった場合の対応が困難となる。
【０００７】
本発明は、上記のような背景のもとなされたものであり、コアドリルによる穿孔作業で生じるコアの落下を防止するための装置であって、穿孔作業前の孔空け作業がなくても機能し得るものを提供する。また、そのコア落下防止機構について、任意のタイミングで設定・解除可能であり自動化も可能なものを備える装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、コアドリルを用いた穿孔作業により形成されたコアの落下防止のためのコア落下防止装置であって、水平に展開して前記コアを保持する棒状又は板状のリフターと、前記リフターを回動可能な状態で支持するバーと、前記バーを上下動可能な状態で収容し、水平となったリフターの幅より小径で、水平となったリフターの高さより大径の筒体であるリフターケースと、前記リフターケース下端に取付けられたビットと、を備え、前記リフターケースは、展開するリフターが通過可能なスリットを側面に有し、前記リフターは、前記バーの前記リフターケースに対する相対位置に応じて水平状態と垂直状態が切替え可能となっているコア落下防止装置である。
【０００９】
本発明に係るコア落下防止装置は、それ自体で被加工物への穿孔を可能とするためのビットを備える。これにより、コアドリルによる穿孔作業前に予め孔空け作業を行う必要がなく作業効率を高めることができる。本発明に係るコア落下防止装置は、コアドリルによる穿孔作業に連動しその進行状況に応じて孔を形成することができる。
【００１０】
そして、本発明に係るコア落下防止装置は、リフターケースに収納されるリフターでコアを支持してコア落下を防止するが、このリフターはリフターを支持するバーのリフターケースに対する相対位置に応じて水平状態（コアを支持するための展開状態）と垂直状態（リフターケースへの収納状態）が切替え可能となっている。即ち、リフターはバーの上下動に応じて開閉するものであり、展開状態の設定及び解除を外部から任意に行うことができる。このバー位置の操作による展開状態の設定及び解除は、モーター等による自動化も可能であり、これは作業効率の向上にも繋がる。
【００１１】
ここで、本発明に係るコア落下防止装置の主要な部材であるリフター、バー、リフターケースについての好適な構成について説明する。コアを保持するリフターは棒状又は板状であり、バーにピン等で回動可能な状態で支持されている。回動の方向に制限はない。リフターを支持するバーはリフターケースに挿入され上下動可能となっている。
【００１２】
リフターケースは、リフターが展開して水平状態となったときのリフターの幅より小径で、リフターの高さより大径の筒体とする。また、リフターケースは、展開するリフターが通過可能なスリットを側面に有する。好適には、バーが上方にあるとき、リフターが垂直に立った状態でリフターケースに収容され、バーの下降に伴い展開するするリフターがリフターケースのスリットの端面と当接することで、リフターが水平になるようになっており、リフターが水平となったときにリフターの底面がスリット端面で係止されて展開状態を維持するようになっている。この展開状態において、水平となったリフターがコアを保持するが、このときリフターとリフターケースとの接触面でコアによる荷重を受け止めることとなる。リフターとバーとの支持部（ピン等）が荷重を受けることにはならないため、安定した保持が可能となる。
【００１３】
リフターの展開状態の設定及び解除を任意に行うため、バーに支持されたリフターは、無負荷時に水平状態又は垂直状態のいずれかで安定するような形状、取り付け状態にあることが好ましい。特に好ましくは、リフターの形状規定により無負荷時のリフターの状態を調整することである。例えば、リフターの形状規定により重心位置を調整することで、無負荷時にリフターが垂直となるようにすることができる。これによりバーの上下動によりリフターの状態を自由に設定することができる。尚、リフターの形状を調整する手段の他、バネ等によりリフターを垂直状態とすることもできる。但し、リフターの形状規定による対処の方が不具体発生の可能性の少ない方法といえる。
【００１４】
ここで、バーのリフターケース内における上下位置について見ると、リフターの展開状態における位置（下位置）とリフター収納状態における位置（上位置）との間でバーは上下動するのが基本となる。本発明では、リフターケースのスリットの端面形状、又は、リフターの形状の少なくともいずれかを調整することで、バーのリフターケース内における上下位置を変更しつつ、リフターが傾斜した状態で展開することができる。リフターが傾斜した状態を保持することで、端面が斜めになったコアに対応可能となる。
【００１５】
即ち、リフターケースのスリットの端面の内側角部を面取り加工することで、バーはリフターが水平状態となる位置よりも更に下方に下降可能となる。そして、リフターの底面が前記面取り加工された面に係止されることで、リフターを傾斜させつつ展開することができる。また、リフターの形状調整として、リフター端部に傾斜を形成し、この傾斜がリフターケースのスリットの端面により係止されることでもリフターを傾斜させつつ展開することができる。
【００１６】
尚、本発明に係るコア落下防止装置では、バーの保持手段となるホルダーを備えることが好ましく、このホルダーを上下動させることでリフターが保持したコアを引き上げるようになっているのが好ましい。このとき、バーの上端に係止部を備えホルダー上端と係止部との間に弾性体が設置された状態でバーがホルダーで保持されているものが好ましい。また、バーのホルダーの下端付近に係止部材を備え、ホルダー下端と係止部材との間に弾性体が設置された状態でバーがホルダーで保持されているものが好ましい。これらの弾性体は、リフターがコア保持により受ける荷重を吸収するダンパーとして作用する。この荷重の吸収作用は、上記のようにリフターを傾斜させつつ展開する場合において、リフターの傾斜方向に応じて上下いずれかの弾性体が圧縮して急激な回転を抑制する。
【００１７】
以上説明した本発明に係るコア落下防止装置は、従来のコアドリルによる穿孔システムと組み合わせ可能であり、これによりコアの落下防止を考慮しつつ効率的に穿孔作業ができる穿孔システムを構築することができる。即ち、本発明に係るコアドリルによる穿孔システムは、上記のコア落下防止装置及びそのリフターケースを回転させる第１のモーターと、被加工物を穿孔するためのコアドリル、及び、前記コアドリルを回転させる第２のモーターと、を備え、前記コア落下防止装置のバーが前記コアドリルの中心軸と重なるように配置された穿孔システムである。
【００１８】
この穿孔システムでは、コア落下防止装置及びそのリフターケースを回転させる第１のモーターと、穿孔のためのコアドリルを回転させる第２のモーターを備える。リフターケースとコアドリルを一つのモーターで駆動させようとすると、ビットの周速が合わないため一方の穿孔速度の低下、ビットの目つぶれが起こる可能性がある。独立した２つのモーターを備えることで、適正な周速で穿孔作業が可能となる。
【００１９】
また、第１のモーターは、第２のモーターと逆方向に回転可能となっているものが好ましい。コアドリルが回転しているときにコア落下防止装置に接触した場合、コア落下防止装置が外れるのを防止するためである。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明した本発明に係るコア落下防止装置は、それ自体に穿孔機能を具備させたことで、コア回収のための孔空け作業を効率的に行うことができる。また、コア落下防止機構について、任意のタイミングで設定・解除可能であり自動化も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るコア落下防止装置及びこれを備えた穿孔システムの構成を示す図。
【図２】コア落下防止装置の構成を詳細に説明する断面図。
【図３】コア落下防止装置のバーからリフターケース付近を拡大する図。
【図４】リフターの展開機構について説明する図。
【図５】本実施形態に係る穿孔システムによる穿孔方法の一例について説明する図。
【図６】コアの端面が傾斜（右上がり）する場合のリフターの動作を説明する図。
【図７】コアの端面が傾斜（右下がり）する場合のリフターの動作を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好適な実施態様を説明する。図１は、本実施形態に係るコア落下防止装置及びこれを備えた穿孔システムの構成を示すものである。図１において、穿孔システム１は、コア落下防止装置１０を備えるコア落下防止ユニット１００と、コアドリル２０を備えるコアドリルユニット２００とで構成される。各ユニットは、被加工物Ｗに対して固定された支柱Ｐに上下動可能な状態で固定・支持されている。
【００２３】
コア落下防止ユニット１００は、コア落下防止装置１０とこれを回転させるために接続された第１モーターＭ１で構成され、上下方向への送りブロックＢ１で支柱Ｐに接続されている。コアドリルユニット２００は、コアドリル２０とこれを回転駆動する第２モーターＭ２とで構成され、上下方向への送りモーターを内蔵するブロックＢ２で支柱Ｐに接続されている。
【００２４】
図２は、コア落下防止装置１０の構成を詳細に説明する断面図である。コア落下防止装置１０は、バー１１とリフター１２とリフターケース１３を備える。バー１１は分割可能な組み立て式であり現場の状況に合わせて長さ調整できる。リフターケース１３の下端には、小径ビット１５が取付けられる。
【００２５】
そして、円筒状のホルダー１４にバー１１が内挿されている。また、リフターケース１３はチューブＴを介してコア落下防止装置１０の本体に固定されている。バー１１はチューブＴ内で上下動する。バー１１の上端部は幅広加工されて係止部Ｓ１を形成している。また、ホルダー１４の下部にはバー１１より径の大きい筒体であるストッパＳ２が取付けられている。ホルダー１４と係止部Ｓ１との間及びホルダー１４とストッパＳ２との間には弾性体であるバネＳＰ１、ＳＰ２が取付けられている。ホルダー１４は、リフター用モーターＭ３と接続されており、モーターＭ３によりホルダー１４を介してバー１１の上下動作を行い、リフター１２の展開・収納を操作する。
【００２６】
ここで、本実施形態に係るコア落下防止装置におけるリフターの展開機構について説明する。図３は、コア落下防止装置のバー１１からリフターケース１３付近を拡大したものである。リフター１２は、鉄製の板材であり垂直時の寸法が幅２２ｍｍ長さ９９ｍｍ（端部〜端部の最大長さ）である。バー１１は直径１６ｍｍの鉄製の丸棒であり、ピン１６でリフター１２を支持する。リフター１２はピン１６を回転軸として回動可能となっている。
【００２７】
ここで、本実施形態のリフター１２は、その端部Ａ、Ｂに関して、端部Ａ付近に重心が位置するように形状及び寸法調整されている。これにより無負荷のとき、端部Ａを下方としてリフター１２が垂直となるようになっている。リフター１２の垂直状態は可逆的であり、荷重をかけて回転・展開させても除荷することで自動的に垂直状態に戻るようになっている。また、リフター１２の端部Ａは、スロープが形成されている。このスロープは、後述するようにリフター１２の展開に必要な形状である。更に、リフター１２の端部Ｂには、傾斜部Ｚが形成されている。この傾斜部の作用についても後述する。
【００２８】
リフターケース１３は、垂直状態のリフター１２を収容可能な筒体である。その側面には、展開するリフター１２が通過可能なスリットｓｌが形成されている。そして、スリットｓｌの下端面は、後述するように展開したリフター１２を係止部として作用する。また、スリットｓｌの端面内側の角部は面取り加工されており斜面Ｍを有する。
【００２９】
このリフター１２の展開機構について説明すると、図４（ａ）がリフター１２の収納状態を示す。リフター１２は垂直となっており、リフターケース１３からはみ出すことなく収納されている。バー１１は上方にある。ここからバー１１を下降させることでリフター１２も下降する。そして、リフター１２の端部Ａのスロープがリフターケース１３のスリット端面（Ｙ部）に当接し（図４（ｂ））、更に下降を継続するとリフター１２が展開する（図４（ｃ））。このリフター１２が水平に展開した状態においては、リフター１２の底面がスリットの端面に当接している（図４（ｄ））。そのため、リフター１２がコアを保持するとき。荷重はこの当接した面で受けることになり、ピン１６に荷重がかからないようになっている。
【００３０】
以上の動作とは逆にバー１１を上昇させると、リフター１２は重心移動することで垂直状態になろうとして収納されることとなる。
【００３１】
次に、本実施形態に係る穿孔システムによる穿孔方法及びコア回収方法の一例について説明する。図５（ａ）のように、被加工物Ｗに支柱Ｐを位置決め固定し、ここにコア落下防止ユニット１００とコアドリルユニット２００とをセットする。このとき、コア落下防止装置のバー１１がコアドリルの中心軸と重なるように配置する。
【００３２】
各機器のセット後、コアドリルによる穿孔を開始する。まず、コアドリルユニット２００のモーターＭ２を駆動してコアドリル２０を回転駆動する。そして、穿孔箇所に給水しながら、ブロックＢ２の送りモーターを駆動してコアドリル２０を降下して穿孔を行う。そして、被加工物Ｗの厚さに対して８割〜９割程度の深さまでコアドリル２０による穿孔を行う（図５（ｂ））
【００３３】
コアドリルにより目標深さまで穿孔した後、一旦、ブロックＢ２の送りモーターを停止し、更に、コアドリルのモーターＭ２も停止する。そして、コア落下防止ユニット１００による穿孔を行う。コア落下防止装置のモーターＭ１を駆動して小径ビット１５を回転駆動する。そして、穿孔位置に給水しながら、ブロックＢ１の送りモーターを駆動してコア落下防止ユニット１００を降下して穿孔を行う。コア落下防止装置１０の小径ビット１５による穿孔は、被加工物Ｗを貫通するまで行う。貫通が確認された後、ブロックＢ１の送りモーターを停止し、更に、コア落下防止装置１０のモーターＭ１を停止する。
【００３４】
そして、コア落下防止装置１０のリフター１２を展開してコア落下防止態勢をとる。コア落下防止装置１０のリフター用モーターＭ３を駆動してバー１１を下方に降下させる。上記した機構によりリフター１２が展開する。その後、ブロックＢ１の送りモーターを駆動させ、リフター１２が被加工物Ｗと接触するまでコア落下防止ユニット１００を上昇させる。接触したらブロックＢ１の送りモーターを停止する。
【００３５】
コア落下の防止の準備ができた後残りの穿孔を行う。上記と同じ手順でコアドリル２０による穿孔を再開し、コアドリル２０が貫通するまで穿孔作業を行う。コアドリル２０が貫通することでコアＣが形成され、リフター１２がこれを保持する。その後、ブロックＢ１、ブロックＢ２のそれぞれの送りモーター駆動し、コアＣとコアドリル２０を引き上げて回収する。
【００３６】
以上で穿孔作業が完了するが、上記したコア落下防止装置１０の動作は加工対象物Ｗの下面が平坦な場合のものである。本実施形態におけるコア落下防止装置１０は、加工対象物Ｗの下面が傾斜した場合にも対応可能である。
【００３７】
図６は加工対象物Ｗの下面が右上がりの傾斜を有する場合のコア落下防止装置１０の動作を説明するものである。基本的な作業手順は、上記のコアＣの下面が平坦な場合と同じであり、コアドリル２０にてある程度穿孔作業を行った後、コア落下防止装置１０の小径ビット１５による穿孔作業を行う。コア落下防止装置１０が加工対象物Ｗを貫通したら、バー１１の操作によりリフター１２を展開し上昇させる（図６（ａ））。
【００３８】
リフター１２が上昇するとき、傾斜したコアＣの端面は、まず、リフター１２の端部Ｂ側（図６における左側）に当接する（図６（ｂ））。リフター１２の上昇を継続すると、リフター１２はコアＣの端面の傾斜に沿うように回動する（図６（ｃ））。そして、コアＣ端面の角度とリフター１２の傾斜角度が合致したとき、コアＣが引き出し可能となる。このとき、リフター１２の底面から端部Ｂの傾斜Ｚの間のいずれかの部位と、リフターケース１３のスリット端面（Ｙ部）とが当接した状態となる（図６（ｄ））。その後、コアＣの引き上げを行うときには、ピン１６（バー１１）のリフターケース１３に対する相対位置が上昇しホルダー１４との間に設置されたバネＳＰ２が縮む（図６（ｅ））。コアＣの荷重は、リフター１２とリフターケース１３のスリット端面（Ｙ部）との当接部にかかっており、ピン１６が荷重を受けることはなく破損のおそれはない。また、コアＣ引き上げの際に振動が生じてバー１１が上下動しても、バネＳＰ２がその変位を吸収しダメージを低減することができる。
【００３９】
一方、図７は加工対象物Ｗの下面が右下がりの傾斜を有する場合のコア落下防止装置１０の動作を説明するものである。ここでも基本的な作業手順は、上記と同様である。コア落下防止装置１０の小径ビット１５による穿孔作業により、コア落下防止装置１０が加工対象物Ｗを貫通したら、バー１１の操作によりリフター１２を展開し上昇させる（図７（ａ））。
【００４０】
この場合は、リフター１２が上昇すると、傾斜したコアＣの端面は、まず、リフター１２の端部Ａ側（図７における右側）に当接する（図７（ｂ））。リフター１２の上昇を継続すると、リフター１２はコアＣの端面の傾斜に沿うように回動する（図７（ｃ））。ここで、リフターケース１３のスリット端面の内側の角部は面取り加工されており、斜面Ｍを有する。コアＣ端面の角度とリフター１２の傾斜角度が合致したとき、リフター１２の底面と、リフターケース１３のスリット端面の角部から斜面の間のいずれかの部位とが当接する（図７（ｄ））。更に引き上げることで、ピン１６（バー１２）のリフターケースに対する相対位置が下降し、ホルダー１４との間に設置されたバネＳＰ１が縮む（図７（ｅ））。この段階からコアＣが引き出し可能となり、リフター１２の底面とリフターケース１３のスリット端面との当接部で荷重を受けることとなり、ピン１６が荷重を受けることはなく破損のおそれはない。また、コアＣ引き上げの際に振動が生じてバー１１が上下動しても、バネＳＰ１がその変位を吸収しダメージを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係るコア落下防止装置用いることで、コアドリルによる穿孔作業を効率的に行うことができる。このコア落下防止機構は、任意のタイミングで設定・解除可能であり自動化や遠隔操作にも対応できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  穿孔システム
１００  コア落下防止ユニット
１０  コア落下防止装置
１１  バー
１２  リフター
１３  リフターケース
１４  円筒状ホルダー
１５  小径ビット
１６  ピン
Ｓ１  係止部
Ｓ２  ストッパ
Ｔ  チューブ
Ｚ  傾斜部
Ｍ  斜面
ｓｌ  スリット
２００  コアドリルユニット
２０  コアドリル
被加工物Ｗ
支柱Ｐ
Ｍ１  第１モーター（小径ビット駆動用モーター）
Ｍ２  第２モーター（コアドリル駆動用モーター）
Ｍ３  リフター用モーター
Ｂ１、Ｂ２  ブロック
【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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