(57)【要約】【課題】  大きな駆動力を必要とすることなく、電力供給が停止した状態でも開閉駆動することができ、防津波水門として適する回転式ゲートを提供する。【解決手段】  防津波回転ゲート１は、ピア２０の間に、扉体１２の両端に支持円盤１１を備えるゲート本体１０が、支持軸１３で回転可能に設けられると共に、このゲート本体１０を任意の回転角度で固定する固定機構３０を備えている。支持円盤１１には水タンク１４が回転軸１３を挟んだ扉体１２と対称位置に設けられており、この水タンク１４の注水・排水によって生ずるその重量アンバランスによってゲート本体１０が開放状態から閉止状態へ、閉止状態から開放状態へと無動力で回転させ得るように構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円弧状外面の扉体を備えるゲート本体が、前記扉体を水平としてその両端で水平な回転軸によって支持柱部材に回転可能に支持され、
前記ゲート本体の前記回転軸を挟む前記扉体と略対称の作用位置に所定の荷重を作用させる荷重付加手段と、
前記荷重付加手段による付加荷重を変更する均衡変更手段と、
前記ゲート本体を回転不能に固定する固定手段と、を備えて構成されていることを特徴とする回転式ゲート。
【請求項２】
上記荷重付加手段は上記作用位置に配設された所定重量のウェイト部材であり、上記均衡変更手段は前記ウェイト部材の重量を変更する重量変更手段であることを特徴とする請求項１に記載の回転式ゲート。
【請求項３】
上記ゲート本体は上記扉体の両端に支持円盤を備え、上記ウェイト部材は前記支持円盤に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の回転式ゲート。
【請求項４】
上記ウェイト部材は、上記支持円盤内に設けられた所定容量のタンク部材と、該タンク部材に収容された水と、によって構成されており、
上記重量変更手段は、前記タンク部材への注・排水手段であることを特徴とする請求項３に記載の回転式ゲート。
【請求項５】
上記タンク部材は、上記扉体が最も高く位置する当該ゲートの閉止状態で通常時水位面より上側となる底面と、前記扉体が最も低く位置する当該ゲートの開放状態で上記回転軸の上方略鉛直となる上面とにより構成されていることを特徴とする請求項４に記載の回転式ゲート。
【請求項６】
上記支持円盤の、上記タンク部材の底面の下側に、閉止補助ウェイト部材が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の回転式ゲート。
【請求項７】
上記支持円盤の、上記閉止状態で上記回転軸の真上となる位置に、開放補助ウェイト部材が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の回転式ゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川途中に配設されて水位調節等に用いられるゲートに関し、特に、津波の流入を防ぐ防津波水門として適する回転式ゲートに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川途中に配設されて水位調節等に用いられるゲートとして、近時、特許文献１に開示のごとき回転式ゲートが提案されている。
【０００３】
回転式ゲートは、図７に示すように、扉体７１Ｂの両端に支持円盤７１Ａを備えて成るゲート本体７１が、その両端で支持柱７２に支持円盤７１Ａの中心である水平軸７３回りに回転可能に支持され、回転することで扉体７１Ｂが上下して開度を調節するように構成されるものである。これによれば、ゲート本体７１を回転駆動する機構を支持柱７２の内部に収容することができ、大きな建造物の水面上への突出を避けることができると共に、開放時には扉体７１Ｂが河床７４に形成された収容凹部７４Ａに収容されるために船舶の通行を妨げることがないという優れた特徴を有する。
【０００４】
ところで、近時、地震による津波発生時にその河川への流入伝播を阻止し、浸水被害を防ぐための防津波水門の設置が各地で進められている。
【０００５】
ここで、通常一般のゲートは電力駆動の電動機によって開閉駆動されるが、地震時には電力の供給が停止する虞があり、防津波水門は電力に頼ることなく地震発生後直ちに閉止し得るように構成するか、又は、予備電源を備える必要がある。
【０００６】
従来、防津波水門としては、その一例の断面図を図８に示すように所定間隔で配設された鉛直な支持柱部材８１に沿って扉体８２が上下に昇降するローラーゲートが採用されている。扉体８２は支持柱部材８１の上端に設けられた昇降駆動装置８３によって昇降駆動され、通常のゲートとして用いる場合では扉体８２の下縁と河床の間から又は上縁を超えて（越流）放水させるが、防津波水門として用いる場合には、通常時は扉体８２が水面より上側に位置した開放状態とされ、津波発生時に扉体８２を降下させて水路を閉止して扉体８２で津波を堰止める。
【０００７】
このようなローラーゲートを防津波水門として用いると、電力の供給が停止した場合でも扉体８２をその自重で降下させて閉止状態とすることができる。しかし、津波収束後の開放は電力復旧を待たなければならず、また、扉体８２の昇降ストローク以上の高さの支持柱部材８１の上端にウインチ等の昇降駆動機構８３が配設されることから大きな建造物が水面上に突出することとなって周囲環境や景観に少なからぬ影響を与え、更に、通常開放時に扉体８２が船舶の通行の障害となるという問題がある。
【０００８】
そこで、前述のごとき回転式ゲートを防津波水門として用いることが考えられている。
【特許文献１】特開平９−２０９３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、回転式ゲートを防津波水門として採用する場合、前述のごとき電力供給停止時における扉体の閉止駆動を可能とする構成が必要となり、更に、津波が収まった後は速やかに開放させて船舶の通行を妨げないようにしたいとの要求もある。しかし自家発電装置等の補助電源を備えると設備コストの上昇を招くため、動力を要すること無く開閉操作を行うことのできる構成が望まれている。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、電力による大きな駆動力を必要とすることなく開閉駆動することができ、防津波水門として適する回転式ゲート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】
【００１１】
上記目的を達成する請求項１に係る発明の回転式ゲートは、円弧状外面の扉体を備えるゲート本体が、前記扉体を水平としてその両端で水平な回転軸によって支持柱部材に回転可能に支持され、前記ゲート本体の前記回転軸を挟む前記扉体と略対称の作用位置に所定の荷重を作用させる荷重付加手段と、前記荷重付加手段による付加荷重を変更する均衡変更手段と、前記ゲート本体を回転不能に固定する固定手段と、を備えて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、均衡変更手段によって作用位置に作用する荷重付加手段の荷重を変更して扉体の重量とのバランスを変更することで、ゲート本体を無動力で、扉体が倒伏した当該ゲートの開放状態から扉体が起立した当該ゲートの閉止状態へ、また、その逆へ回転させて開閉操作でき、固定手段によって開放状態又は閉止状態に固定できる。即ち、固定手段によってゲート本体を開放状態に固定して、均衡変更手段によって作用位置に作用する荷重付加手段の荷重を扉体より大きい重量バランスとすることで、固定手段による固定を解除するとゲート本体は閉止状態側に回転する。また、固定手段によってゲート本体を閉止状態に固定して、均衡変更手段によって作用位置に作用する荷重付加手段の荷重を扉体より小さい重量バランスとすることで、固定手段による固定を解除するとゲート本体は開放状態側に回転する。
【００１３】
また、請求項２に係る発明の回転式ゲートは、上記請求項１における荷重付加手段は作用位置に配設された所定重量のウェイト部材であり、均衡変更手段はウェイト部材の重量を変更する重量変更手段であることを特徴とする。
【００１４】
この構成では、重量変更手段によってウェイト部材の重量を変更することによって作用位置における付加荷重を変更し、扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作できる。
【００１５】
更に、請求項３に係る発明の回転式ゲートは、上記請求項２におけるゲート本体は扉体の両端に支持円盤を備え、ウェイト部材は前記支持円盤に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
この構成では、支持円盤に収容されたウェイト部材によって扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作することができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明の回転式ゲートは、上記請求項３におけるウェイト部材は、支持円盤内に設けられた所定容量のタンク部材と、該タンク部材に収容された水と、によって構成されており、重量変更手段は、タンク部材への注・排水手段であることを特徴とする。
【００１８】
この構成では、タンク部材への注・排水手段による注水・排水によってウェイト部材の重量を変更し、扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作することができる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明の回転式ゲートは、上記請求項４におけるタンク部材は、扉体が最も高く位置する当該ゲートの閉止状態で通常時水位面より上側となる底面と、扉体が最も低位置する当該ゲートの開放状態で上記回転軸の上方略鉛直となる上面とにより構成されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成では、開放状態において注水されたタンク部材の重量はゲート本体を開放側に回転させる方向に作用し、閉止状態時における重量変更のためのタンク部材内の水の排出はその自重による流出によって行われる。
【００２１】
また、請求項６に係る発明の回転式ゲートは、請求項５の発明に加え、上記支持円盤の、上記タンク部材の底面の下側に、閉止補助ウェイト部材が設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この構成では、閉止補助ウェイト部材の重量がタンク部材の重量に加算され、ゲート本体を開放側に回転させる方向に作用する。
【００２３】
また、請求項７に係る発明の回転式ゲートは、請求項５又は６の発明に加え、上記支持円盤の、上記閉止状態で上記回転軸の真上となる位置に、開放補助ウェイト部材が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
この構成では、開放補助ウェイト部材の重量が、閉止状態から開放状態に至る過程において回転力が小さくなる開放状態の直前でゲート本体を開放側に回転させる方向に作用する。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に係る回転式ゲートによれば、均衡変更手段によって作用位置に作用する荷重付加手段の荷重を変更して扉体の重量とのバランスを変更することで、ゲート本体を無動力で回転させて開閉操作することができる。つまり、荷重付加手段の荷重を変更することで大きな駆動力を要することなく開閉操作することが可能となり、これによって大きな電力を必要とすることなく開閉駆動できるものである。
【００２６】
また、請求項２に係る回転式ゲートによれば、重量変更手段によってウェイト部材の重量を変更することによって扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作できる。つまり、ウェイト部材の重量変更によるバランス変更によってゲート本体を回転するため、大きな駆動力を要することなく開閉操作することができるものである。
【００２７】
更に、請求項３に係る回転式ゲートによれば、扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作するウェイト部材が支持円盤に収容されて合理的に配置されるため、単純な形状と成し得、極めて外観に優れる。
【００２８】
また、請求項４に係る回転式ゲートによれば、タンク部材への注・排水手段による注水・排水によってウェイト部材の重量を変更するため、極めて少ないエネルギーで簡単に重量を変更し、扉体を備えるゲート本体を無動力で回転させて開閉操作することができる。
【００２９】
また、請求項５に係る回転式ゲートによれば、閉止状態時における重量変更のためのタンク部材内の水の排出はその自重による流出によって行われるため、完全に無動力での重量変更が可能であり、極めて合理的な構成と成し得るものである。
【００３０】
また、請求項６に係る回転式ゲートによれば、閉止補助ウェイト部材の重量がタンク部材の重量に加算されて、閉止状態のゲート本体を開放側に回転させる方向に作用するため、タンク部材の容量を小さく設定することが可能となり、従って、支持円盤及びゲート本体惹いてはゲート全体を小さく構成することができる。
【００３１】
また、請求項７に係る回転式ゲートによれば、閉止状態において回転軸の真上となる位置に設けられた開放補助ウェイト部材の重量が、閉止状態から開放状態に至る過程において回転力が小さくなる開放状態の直前でゲート本体を開放側に回転させる方向に作用するため、ゲート本体の回転による開閉作用を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。  
図１は本発明に係る回転式ゲートの一構成例である防津波回転ゲートの開放状態における平面図，図２はその上流側から見た正面図、図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図，図３（Ｂ）は（Ａ）と対応する閉止状態における断面図である。
【００３３】
防津波回転ゲート１は、水路２の幅方向両側に配設された支持柱部材としてのピア２０（２０Ｌ，２０Ｒ）の間に、ゲート本体１０が回転軸としての水平な支持軸１３で回転可能に設けられ、このゲート本体１０を任意の回転角度で固定する固定手段としての固定機構３０を備えて構成されている。そして、ゲート本体１０の回転によって扉体１２が揺動し、図３（Ａ）に示すように扉体１２が倒伏して河床に形成されたピット５０に収容された開放状態と、図３（Ｂ）に示すように扉体１２が起立してその上縁が想定津波最大水位以上となる閉止状態の何れかの状態を採り得るようになっており、通常時は水の流れや船舶の航行を阻害しない開放状態とされ、津波襲来の虞のある時は閉止状態とされて津波を阻止するものである。
【００３４】
ゲート本体１０は、所定角度範囲の扉体１２の両端にそれぞれ支持円盤１１（１１Ｌ，１１Ｒ）を備えて（換言すれば所定間隔で配置された一対の支持円盤１１Ｌ，１１Ｒの間に扉体１２が架設されて）構成されており、両端の支持円盤１１がそれぞれピア２０の水路側側面に形成された凹部２１内に収容されると共に、その中心にピア２０に突設された支持軸１３が回転可能に嵌合し、これによって、ピア２０に支持軸１３を中心として回転自在に支持されている。
【００３５】
扉体１２は、所定角度範囲の円弧状の外面１２Ａと、その弦である背面１２Ｂと、該背面１２Ｂと略直交する後面１２Ｃとにより形成される一辺（外面１２Ａ）が円弧状の略三角形の断面形状を呈している。
【００３６】
支持円盤１１は、扉体１２の外面１２Ａと対応する径で所定厚さの円盤状であって、その内部には詳しくは後述する荷重付加手段であると共にウェイト手段であるタンク部材としての水タンク１４が設けられている。
【００３７】
ゲート本体１０が配設される河床部位には扉体１２を収容可能なピット５０が掘り下げ形成されており、また、支持軸１３の河床面４０からの高さは、支持軸１３と扉体１２の背面１２Ｂまでの間隔と等しく設定されている。これにより、図３（Ｂ）に示す開放状態では扉体１２はピット５０内に収まってその背面１２Ｂが河床面４０と一致して水平となるようになっている。
【００３８】
ここで、ゲート本体１０の回転は、支持円盤１１の内部に設けられた水タンク１４への水の注入・排出による全体の重量バランスの変更によって行われるようになっている。
【００３９】
水タンク１４は、図３及び支持円盤１１Ｌの拡大概念図である図４に示すように、その上面１４Ｕが当該ゲート本体１０の開放状態において支持軸１３の中心を通る鉛直線と一致するかそれより閉止側（図中右側）に設定されると共に、底面１４Ｂが当該ゲート本体１０の閉止状態において河川通常水位と一致するかそれより高く設定されて、支持円盤１１の回転軸１３を挟んだ扉体１２と略対称位置に設けられている。その上面１４Ｕには給水バルブ１４ＳＶを備える給水口１４Ｓが設けられると共に、底面１４Ｂには排水バルブ１４ＤＶを備える排水口１４Ｄが設けられており、給水口１４Ｓを介して水を供給して内部に充満させることができると共に、排水口１４Ｄを介して内部の水を抜くことができるようになっている。
【００４０】
この水タンク１４のゲート本体１０全体としての容量（左右の支持円盤１１Ｌ，１１Ｒのそれぞれの水タンク１４を合算した容量）は、当該水タンク１４内に水を充満させると扉体１２側に対して水タンク１４側が重い重量バランスとなってゲート本体１０を閉止側に回転させる（図中時計回りに回転させる）と共に、水タンク１４内の水を抜いて空にすると水タンク１４側に対して扉体１２側が重い重量バランスとなってゲート本体１０を開放側に回転させる（図中反時計回りに回転させる）ように設定されている。つまり、本構成では、給水バルブ１４ＳＶを備える給水口１４Ｓと排水バルブ１４ＤＶを備える排水口１４Ｄとが注・排水手段であり、更に均衡変更手段であると共に重量変更手段となっているものである。
【００４１】
固定機構３０は、図４に示すように、一方のピア２０Ｌに設けられた一対の油圧モーター３２，３２の駆動シャフトにそれぞれ固定されたピニオン３３，３３が、支持円盤１１Ｌの外側面にラックピンが所定間隔で円弧状に配設されて成るラック部３１に噛合して構成されている。
【００４２】
油圧モーター３２はブレーキ装置を備えた所謂ブレーキ付き油圧モーターであって、ブレーキ装置によるブレーキが制御電流によって解除された状態で、油圧ポンプ３４から油圧回路３５を介して供給される油圧によって回転駆動されると共に、制御電流の遮断によってブレーキ装置が作用するようになっている。また、油圧回路３５には遮断バルブ３６が介設されており、この遮断バルブ３６によって油圧回路３５を閉鎖することによって作用油の循環が阻止されて油圧ポンプ３４の非駆動時における油圧モーター３２の従動回転も不能となるようになっている。つまり、本構成では、油圧モーター３２の備えるブレーキ装置と油圧回路３５に介設された遮断バルブ３６が、二重の固定手段を構成しているものである。
【００４３】
尚、この固定機構３０の構成では、油圧モーター３２の駆動によるピニオン３３の回転によってラック部３１を介して支持円盤１１Ｌを回転駆動（即ちゲート本体１０を回転駆動）し、任意の回転位置で固定することができるが、本構成ではこの回転機能はメンテナンスの際のみに用いられ、通常は固定手段としてのみ用いられるものである。
【００４４】
次に、図５（１−４）を参照して上記のごとく構成された防津波回転ゲート１の作用を説明する。  
通常時は、（Ａ）に示すように扉体１２が河床のピット５０に収まって背面１２Ｂが河床面４０と一致した開放状態とされる。この時、水タンク１４には水が充満されて給水口１４Ｓと排水口１４Ｄの各バルブ１４ＳＶ，１４ＤＶは閉ざされており、ゲート本体１０の重量バランスは水タンク１４側が重く、この重量アンバランスに起因する閉止状態に向かう図中時計回りの回転を固定機構３０によって阻止している。
【００４５】
津波の到来が予想されると、固定機構３０によるゲート本体１０の回転阻止を解除する。これにより、（Ｂ）に示すようにゲート本体１０はその重量バランスによって図中時計回りに回転して、（Ｃ）に示す閉止状態に至る。この回転時、その速度は固定機構３０（遮断バルブ３６の開度）によって調整することができる。そして、閉止状態で固定機構３０によってゲート本体１０を固定する。尚、図示しないがピア２０には閉止状態以上にゲート本体１０が回転することを防ぐためのストッパーを着脱可能に設けておくことが好ましい。
【００４６】
ここで、固定機構３０によるゲート本体１０の回転阻止（固定）は、油圧モーター３２のブレーキ装置と油圧回路３５の遮断バルブ３６の閉鎖によって行われており、その解除は、油圧モーター３２のブレーキ装置のブレーキ解除と遮断バルブ３６の開放によって行われる。油圧モーター３２のブレーキ装置のブレーキ解除に必要な電力は小型のバッテリーから供給可能であると共に、遮断バルブ３６の開放は手動でも可能であり、何れにしても大きな電力は必要としないために地震による電力供給停止時にも容易に作動させることができる。
【００４７】
（Ｃ）に示す閉止状態では、津波の警報解除又は収束後の開放状態への復帰に備えて、（Ｄ）に示すように水タンク１４の給水口１４Ｓの給水バルブ１４ＳＶと排水口１４Ｄの排水バルブ１４ＤＶを開放し、水タンク１４内の水を排出させる。水タンク１４の底面１４Ｂは前述のごとく閉止状態において河川通常水位より高くなるように設定されているため、河川水位が通常であれば水タンク１４内の水は排水口１４Ｄから全て自ら流出して水タンク１４内が空となる。これによって、ゲート本体１０の重量バランスは扉体１２側が重く変化し、この重量アンバランスに起因する開放状態に向かう図中反時計回りの回転を固定機構３０によって阻止している状態となる。つまり、全くの無動力でゲート本体１０の重量バランスが変化する。
【００４８】
津波の警報解除又は収束後は、直ちに固定機構３０によるゲート本体１０の回転阻止を解除する。これにより、（Ｆ）に示すようにゲート本体１０はその重量バランスによって図中反時計回りに回転して、（Ｇ）に示す開放状態となり、ここで、固定機構３０によってゲート本体１０を固定する。尚、この開放状態においてもゲート本体１０の過回転を防ぐためのストッパーを設けておくことが好ましい。
【００４９】
そして、（Ｈ）に示すように給水口１４Ｓから水タンク１４に水を供給して満杯とし、（Ａ）に示すゲート本体１０の水タンク１４側が重い重量バランスとして、津波警報に備えるものである。
【００５０】
このように、上記のごとき防津波回転ゲート１によれば、水タンク１４の排水・給水によってゲート本体１０の重量バランスを変化させ、その重量アンバランスによってゲート本体１０を開放状態から閉止状態へ、また、閉止状態から開放状態へ、無動力で回転させることができる。これにより、地震等によって電力の供給が停止した場合でも、開放状態から扉体１２を起立させて閉止状態とすることができると共に、津波が収束した後は迅速に開放状態に復帰させて船舶の航行を許容することができるものである。
【００５１】
尚、本構成例は水タンクへの注水・排水によってゲート本体１０の重量バランスを変更するものであるが、均衡変更手段又は重量変更手段はゲート本体１０内で水を移動させて重量バランスを変更させても良く、また、水等の液体に限らず固体のウェイト部材を移動させるように構成しても良い。しかし、本構成のように水とすることにより、河川を流れる水を用いることができるために極めて簡便な構成とすることができる。
【００５２】
また、上記構成例において、必要な重量を得るための水タンク１４の容量が不足する場合には、図６（Ａ）に開放状態，（Ｂ）に閉止状態の断面図をそれぞれ示すように、外周側に突出させた水タンク１４′としても良く、更に、水タンク１４′の下側に閉止補助ウェイト部材１５を配設しても良い。その場合、閉鎖状態から開放状態に復帰する際に開放状態の手前で回転力が弱まる虞があるが、閉止状態で支持軸１３の真上となる位置に開放補助ウェイト部材１６を設けることで、開放状態手前における回転力を増強して動作を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る回転式ゲートの一構成例である防津波回転ゲートの開放状態における平面図である。
【図２】その上流側から見た正面図である。
【図３】（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図，（Ｂ）は（Ａ）と対応する閉止状態における断面図である。
【図４】水タンクと固定機構を説明する支持円盤の拡大概念図である。
【図５−１】（Ａ）−（Ｂ）は防津波回転ゲートの作用を段階的に説明する図である。
【図５−２】（Ｃ）−（Ｄ）は防津波回転ゲートの作用を段階的に説明する図である。
【図５−３】（Ｅ）−（Ｆ）は防津波回転ゲートの作用を段階的に説明する図である。
【図５−４】（Ｇ）−（Ｈ）は防津波回転ゲートの作用を段階的に説明する図である。
【図６】異なる構成例を示し、の断面図である。
【図７】従来例としての回転式ゲートの断面図である。
【図８】従来例としてのローラーゲートの断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  防津波回転ゲート（回転式ゲート）
１０  ゲート本体
１１  支持円盤
１２  扉体
１４  水タンク（荷重付加手段，ウェイト手段，タンク部材）
１４Ｕ  上面
１４Ｂ  底面
１４Ｓ  給水口（均衡変更手段，重量変更手段，注・排水手段）
１４Ｄ  排水口（均衡変更手段，重量変更手段，注・排水手段）
１５  閉止補助ウェイト部材
１６  開放補助ウェイト部材
２０（２０Ｌ，２０Ｒ）  ピア（支持柱部材）
３０  固定機構（固定手段）
【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５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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