(57)【要約】【課題】  施工現場への持ち込みが容易で、泥水の処理を効率良く行うことができる泥水処理装置および泥水処理システムを提供する。【解決手段】  脱水装置１は、天面が泥水導入部として開放され、底部に泥土排出部９を有し、側面に網目状構造５を有するとともにその内面に水透過性の内層１３および外層１７と濾布１５とを積層した泥水濾過層１９が配備された処理容器３と、この処理容器の内部を昇降可能に設けられており、下降時にはそこに導入された泥水を押圧して強制的に泥水濾過層１９を通過させて処理容器３外へ排出させ、上昇時には泥水濾過層１９の表面を摺動して付着泥土を剥離させる押し盤２３とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に泥水濾過層を設けた水分通過性の処理容器と、
前記処理容器内で泥水を加圧する押圧部材と、を備えた泥水処理装置であって、
前記泥水濾過層は、水透過性の多孔質体と濾布とを積層して構成されていることを特徴とする、泥水処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記泥水濾過層は、水透過性の多孔質体の間に濾布を挟持した構造であることを特徴とする、泥水処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記押圧部材は前記泥水濾過層の多孔質体表面に摺動可能に配備されることを特徴とする、泥水処理装置。
【請求項４】
請求項３において、前記押圧部材は、前記多孔質体表面に摺接する摺接面を備えていることを特徴とする、泥水処理装置。
【請求項５】
天面が泥水導入部として開放され、底部に凝集泥土排出部を有し、側面に網目状構造を有するとともにその内面に水透過性の多孔質体と濾布とを積層した泥水濾過層が配備された処理容器と、
前記処理容器の内部を昇降可能に設けられており、下降時には処理容器内の泥水を押圧して強制的に前記泥水濾過層を通過させて処理容器外へ排出させ、上昇時には泥水濾過層の表面に摺接して付着泥土を剥離させる押圧部材と、
を備えたことを特徴とする、泥水処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか1項に記載の泥水処理装置の泥水濾過層として使用される、水透過性の多孔質体と濾布とを積層した泥水フィルター。
【請求項７】
凝集剤を添加した泥水を攪拌する攪拌手段を備えた混合槽と、攪拌後の泥水を静置して凝集分を沈降させる沈降槽と、該凝集分を脱水するための脱水装置と、を備え、
前記脱水装置として請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の泥水処理装置を備えたことを特徴とする、泥水処理システム。
【請求項８】
請求項７において、前記沈降槽における上清を分取して前記混合槽に戻す還流希釈経路を備えたことを特徴とする、泥水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木現場や建設現場で発生する泥水を処理するための泥水処理装置および該泥水処理装置を用いた泥水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
土木施工の推進工事などにおいて地盤に粘性土が含まれている場合は、これが水に溶解した余剰泥水が大量に発生する。通常余剰泥水と呼ばれるものは、その比重が約１．２５を上回るので、比重１．２程度の濁水とは異なり、凝集剤を添加してもゲル化してしまい、泥土分をフロックとして凝集分離させることは困難である。余剰泥水からフロックを得るには一旦泥水に水を加えて希釈しなければならず、余剰泥水の処理体積を大幅に増加させてしまう結果となる。従って、余剰泥水の処理には大掛りな泥水処理設備が必要となり、現場では処理できず、ほとんどの場合、産業廃棄物として処分されている現状にある。
【０００３】
一方、高含水比粘性土を透水性を有する袋体に投入し、投入した高含水比粘性土の圧密により袋体の外部に水分を浸出させて土砂成分と分離することにより、高含水比粘性土を脱水処理する袋詰脱水処理方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特許第２５３５３０２号公報
【特許文献２】特許第３１４８８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１、特許文献２の方法は、処理対象が主にヘドロなどであって、袋詰した高含水比粘性土の荷重により水分を浸出させ、天日乾燥を利用して脱水を行うものであり、処理に長時間を要する。従って、土木施工の推進工事などの施工現場で次々に発生する余剰泥水の脱水処理には不向きな方法である。
【０００６】
本発明の課題は、施工現場への持ち込みが容易で、泥水の処理を効率良く行うことができる泥水処理装置および泥水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、内面に泥水濾過層を設けた水分通過性の処理容器と、前記処理容器内で泥水を加圧する押圧部材と、を備えた泥水処理装置であって、前記泥水濾過層は、水透過性の多孔質体と濾布とを積層して構成されていることを特徴とする、泥水処理装置である。第１の態様にかかる泥水処理装置によれば、水透過性の多孔質体と濾布とを積層して構成された泥水濾過層によって泥水を泥土分と水分とに分離し、脱水、減量化を図ることができる。この泥水処理装置は、構成が簡易であるため小型化が可能であり、運搬も容易である。また、電力消費も少なくて済むので施工現場での使用に適している。よって、目的、用途、施工条件などに応じた泥水処理が可能になる。また、この脱水装置を用いて泥水を脱水して泥土分として回収することにより、体積を低減できるため、泥土分を廃棄物処理に回す場合でも大幅なコスト削減が可能である。
【０００８】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記泥水濾過層は、水透過性の多孔質体の間に濾布を挟持した構造であることを特徴とする、泥水処理装置である。第２の態様に係る泥水処理装置によれば、第１の態様と同様の作用効果に加え、水透過性の多孔質体の間に濾布を挟持した構造の泥水濾過層を用いることにより、泥水からの水分の分離、脱水を効率良く行うことができる。
【０００９】
また、本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記押圧部材は前記泥水濾過層の多孔質体表面に摺動可能に配備されることを特徴とする、泥水処理装置である。この第３の態様に係る泥水処理装置によれば、押圧部材が多孔質体表面に摺動することによって、泥水を押圧する際には封止性が高まり充分な圧力を加えることができる一方、多孔質体表面に付着した泥土分を掻き落すように作用し、泥水濾過層の目詰まりを防止することができる。
【００１０】
また、本発明の第４の態様は、第３の態様において、前記押圧部材は、前記多孔質体表面に摺接する摺接面を備えていることを特徴とする、泥水処理装置である。この第４の態様によれば、押圧部材が摺接面を備えることによって、多孔質体表面へ引っ掛かったり、該表面を傷つけたりすることがなく、適度な封止性を得ながらスムーズに摺接させることができる。
【００１１】
また、本発明の第５の態様は、天面が泥水導入部として開放され、底部に凝集泥土排出部を有し、側面に網目状構造を有するとともにその内面に水透過性の多孔質体と濾布とを積層した泥水濾過層が配備された処理容器と、前記処理容器の内部を昇降可能に設けられており、下降時には処理容器内の泥水を押圧して強制的に前記泥水濾過層を通過させて処理容器外へ排出させ、上昇時には泥水濾過層の表面に摺接して付着泥土を剥離させる押圧部材と、を備えたことを特徴とする、泥水処理装置である。この第５の態様によれば、前記第１の態様と同様の作用効果が得られる。
【００１２】
また、本発明の第６の態様は、第１から第５のいずれか１の態様の泥水処理装置の泥水濾過層として使用される、水透過性の多孔質体と濾布とを積層した泥水フィルターである。この第６の態様の泥水フィルターによれば、前記第１の態様と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
また、本発明の第７の態様は、凝集剤を添加した泥水を攪拌する攪拌手段を備えた混合槽と、攪拌後の泥水を静置して凝集分を沈降させる沈降槽と、該凝集分を脱水するための脱水装置と、を備え、前記脱水装置として第1から第５のいずれか１つの態様の泥水処理装置を備えたことを特徴とする、泥水処理システムである。この第７の態様の泥水処理システムによれば、第1から第５のいずれか１つの態様の泥水処理装置を備えているため、効率良く泥水を処理できる。
【００１４】
また、本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記沈降槽における上清を分取して前記混合槽に戻し、凝集剤添加時の泥水の比重を調整する還流希釈経路を備えたことを特徴とする、泥水処理システムである。この泥水処理システムによれば、還流希釈経路によって泥水から分離された水を有効利用し、泥水の比重調整を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の泥水処理装置および泥水処理システムによれば、泥水を効率よく泥土分と水分とに分離し、脱水、減量化を図ることができる。従って、泥水推進工事や泥濃推進工事などの施工現場における利用に適したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。  
図１は本発明の第１実施形態に係る脱水装置１の外観を示す斜視図であり、図２は、脱水装置１における押圧部材としての押し盤２３の要部斜視図である。図３および図４は脱水装置１の断面の状態を示す図面である。なお、図３の紙面に向って左半分は押し盤２３より下方位置における断面の状態を示しており、同、右半分は押し盤２３の位置における断面の状態を示している。
【００１７】
脱水装置１は、主要な構成として、処理容器３と押圧部材としての押し盤２３とを備えている。処理容器３は、天面が泥水導入部として開放され、漏斗状に傾斜した底板７に泥土排出部９を有し、側面に網目状構造５を有するとともにその内面に水透過性の多孔質体としてのスポンジからなる内層１３、外層１７と濾布１５とを積層した泥水濾過層１９が配備されている。
【００１８】
泥水濾過層１９は、内層１３と外層１７との間に濾布１５を挟み込むように配備した積層構造である。ここで、内層１３および外層１７は、例えばスポンジなどの水透過性の多孔質体で形成され、押し盤２３の摺接時には濾布１５とともに外側に向けて変形できるように構成されており、その変形量を考慮して充分な厚みを有している。内層１３の主たる機能は、泥水５１の濾過であり、この内層１３で泥水５１中のフロック（泥土分）の多くが濾別される。つまり、泥水５１中の泥土分は内層１３の壁面および内部にマッドフィルム５３として残留し、水分５５のみが濾布１５および外層１７を通過し、さらに網目状構造５を介して処理容器３の外へ排出される。
【００１９】
内層１３に堆積したマッドフィルム５３の泥土分は、押し盤２３の昇降時の摺動により掻き落されるため、目詰まりを生じさせることなく透水性能を容易に回復させることができる。内層１３を設けず、濾布１５で直接濾過を行う場合は、濾布１５が微細な泥土粒子によって目詰まりを引き起こし、押し盤２３によって圧力を加えても水分５５の透過が困難になる上、脱水機能が早期に低下してしまう。
【００２０】
外層１７は、押し盤２３の摺接時の充分な変形量を確保する目的と、泥土分の漏出を確実に防止する目的で配備されるが、外層１７を省略し、内層１３と濾布１５との２層構造とすることも可能である。また、必要に応じて、さらに多層の積層構造にすることもできる。
【００２１】
濾布１５は、図５に示すように筒状をした袋体であり、内層１３によって泥土分の大半が除かれた状態（濁水の状態）の水をさらに濾過する。濾布１５の材質や種類には特に制約はなく、織布または不織布から適宜選択して使用できる。濾布１５の厚さや透水係数などは、脱水装置１の大きさや泥水５１中の粘土質の状態などを考慮して選択できる。濾布１５の材質の好ましい例として、パブリックシート（登録商標；旭化成工業株式会社製）などを挙げることができる。
【００２２】
本実施形態における泥水濾過層１９としては、例えば図５に示すような構造のものが用いられる。泥水濾過層１９は、内層１３を構成する内角筒１３ａおよび内底部１３ｂと、筒状の濾布１５と、外層１７を構成する外角筒１７ａおよび外底部１７ｂと、によって構成されている。内角筒１３ａおよび外角筒１７ａとしては、４枚のスポンジ板を貼り合わせて筒体を形成するか、あるいは成型時に筒状に加工したものを使用することができる。内層１３の内角筒１３ａと内底部１３ｂ、あるいは外層１７の外角筒１７ａと外底部１７ｂは、予め接着剤等により接着しておくことも可能である。また筒状の濾布１５は、その一端が狭窄して泥土分の通路となる絞り部１５ａを形成している。
【００２３】
内層１３を構成する内角筒１３ａは、外層１７を構成する外角筒１７ａに比べて小さく造られ、同様に内底部１３ｂも外底部１７ｂに比べて小さく造られており、外角筒１７ａの筒内に挿入可能となっている。内底部１３ｂおよび１７ｂの中央部には、それぞれ十字形の切り込み１８が設けられ、泥水濾過層１９を組み立てた状態で濾布１５の絞り部１５ａと重なって連通状態を維持できるようになっている。
【００２４】
泥水濾過層１９の組み立ては、外角筒１７ａの中に濾布１５を挿入し、さらに濾布１５の中に内底部１３ｂおよび内角筒１３ａを挿入し、濾布１５の絞り部１５ａを外底部１７ｂの切り込み１８に挿入することにより行われる。これにより、内層１３は濾布１５の内面に沿うように重なり、さらに外層１７が濾布１５の外表面と重なる。以上のようにして、簡単に３層構造の泥水フィルターとしての泥水濾過層１９を組み立てることができる。この泥水濾過層１９は、そのまま処理容器３内へ挿入することによって、脱水装置１を形成できる。泥水濾過層１９を処理容器３に配備する際には、図４に示されるように濾布１５の下部が内層１３の下端に廻り込んで内層１３を覆い、泥水５１を逃がさないように配備することが好ましい。また、濾布１５の下端の絞り部１５ａは、例えば泥土排出部９付近に図示しないフランジなどを設けて固定しておくことができる。
【００２５】
押し盤２３は、脱水装置１内の泥水５１を押圧する部材であり、処理容器３の内部を昇降可能に設けられている。押し盤２３は、下降時には、処理容器３に導入された泥水５１を押圧して強制的に前記泥水濾過層１９を通過させて処理容器３の外へ排出させ、上昇時には泥水濾過層１９の表面を摺動して付着泥土を剥離させる。本実施形態では処理容器３の形状に合わせて平面視矩形の押圧面２９を有しており、この押圧面２９で泥水５１を押圧する。
【００２６】
押し盤２３は、昇降時に泥水濾過層１９の少なくとも内層１３に当接する程度の大きさ（面積）を有している。押し盤２３の昇降時には、内層１３に摺接し、少なくとも該内層１３の壁面を変形させて、付着したマッドフィルム５３を除去するように作用する。つまり、押し盤２３は、マッドフィルム５３による泥水濾過槽１９の目詰まりを防止する目詰まり防止手段としても機能する。押し盤２３が内層１３に当接する部分は、なめらかな摺接面として形成されている。本実施形態では、押し盤２３における内層１３への摺接面２６は、図４に示すように側方に山形に突出した形状をしている。このような形状にすることによって、ある程度強く内層１３を押圧しても、内層１３を傷つけたり破ったりすることがない。押し盤２３が内層１３に当接する部分、つまり、摺接面２６の形状としては、図４に示すような丸みを帯びた山形のほか、例えば図６に示す押し盤２３ａにおけるような曲面や、図７に示す押し盤２３ｂにおけるような丸みを帯びた突部を複数有する形状などの滑らかに摺接することが可能な形状を挙げることができる。処理容器３中の泥水５１を加圧するためには、押し盤２３と内層１３との間にある程度のシール性が必要となるが、図７のような形状にすることによって、シール性を高めることができる。また、押し盤２３には、逆止弁２７が設けられており、泥水５１を加圧する下降時には弁が閉じられ、上昇時には弁が開放される。
【００２７】
支柱２１は押し盤２３の中心部に接合されており、支柱２１の端部に形成された把持部２５を持って上下に昇降させることによって手動で押し盤２３を昇降させることができる。押し盤２３の昇降は、手動に限らず、自動昇降機構を設けることも可能である。
【００２８】
以上の構成の脱水装置１では、開放された泥水導入部からポンプ等によって泥水５１を処理容器３内に導入する。泥水５１には予め凝集剤を添加し泥土分のフロックを形成させておく。処理容器３内に所定量の泥水５１を充填したら、押し盤２３に力を加えて下降させ、泥水５１を加圧する。加圧された泥水５１は泥水濾過層１９を通過し、この際泥土分のほとんどは内層１３で濾別され、処理容器３内に残留する。水分５５の多くは濾布１５および外層１７を透過し、さらに網目状構造５を介し排出される。押し盤２３の下降によって泥土分が処理容器３の下部に集められる。この泥土分は、バルブ１１を開放することによって、泥土排出部９から排出させることができる。なお、押し盤２３の下降時には、多少の泥水５１が押し盤２３の上側に廻り込むが、上昇時には逆止弁２７が開放されるため上側に廻り込んだ泥水５１は下方に流下する。
【００２９】
このようにして泥水５１を脱水することにより、その容量を大幅に低減できる。脱水装置１は簡易な構成であるため、小型化も容易であり、施工現場への持ち込みにも制約が少ない。よって、脱水装置１を使用することにより、従来産業廃棄物として処理されてきた泥水５１の容量を大幅に低減できる。
【００３０】
図８は、本発明の脱水装置１を備えた泥水処理システム１０１の概要を示す図面である。この泥水処理システム１０１は、主要な構成として貯泥槽３１と脱水装置１とを備えたものである。この泥水処理システム１０１では、貯泥槽３１に集められた泥水５１に、例えばカチオン性高分子などの凝集剤が添加され、そのまま直接脱水装置１に導入される。脱水装置１では前記したとおり加圧脱水が行われ、泥土分が脱水装置１内に残留する。この泥土分は脱水装置１の底部より抜出され、脱水装置１に接続配備されたスクリューコンベア４１によって搬送され、処理土とされる。
【００３１】
ここで凝集剤としては、高分子凝集剤を用いることが可能であり、ノニオン性高分子としては、例えばポリアクリルアミド等、アニオン性高分子としては、例えばアクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、アクリルアミド２−メチルプロパンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸、スチレンスルフォン酸などの単独重合体あるいはこれらとアクリルアミドとの共重合体等、カチオン性高分子としては、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタアクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、メタアクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、アクリロイル２−ヒドロキシプロピルリド、メタアクリロイル２−ヒドロキシプロピルリドなどの単独重合体あるいはこれらとアクリルアミドとの共重合体等が挙げられる。これらの中でも、分子量が１００万以上、イオン化度が０〜１００モル％であるアクリル系高分子凝集剤が好ましいが、アクリル系高分子からなる分散粒子径が１００μｍ以下の油中水型エマルジョンあるいは塩水溶液中分散液の形態を有する高分子凝集剤がさらに好ましい。
【００３２】
本実施形態の泥水処理システム１０１によれば、上記凝集剤と脱水装置１を用いることによって、比重１〜１．２程度の濁水だけでなく、比重約１．２５までの高濃度の泥水５１であれば希釈せずに直接凝集剤を添加し、脱水を行うことができる。従って、比重調整のための泥水５１の希釈が不要であり、体積増加を避けることが可能になる。なお、必要に応じて凝集剤の添加量の自動制御機構や脱水処理速度（押し盤２３の下降速度）を自動調整する機構を設けてもよい。
【００３３】
図９は、別の実施形態に係る泥水処理システム１０２の概要を示す図面である。この泥水処理システム１０２は、図８の泥水処理システム１０１と異なり、凝集剤を添加した泥水５１を沈降分離させるシックナー３３を備えている。
【００３４】
シックナー３３は、凝集剤を添加した泥水５１を攪拌する攪拌器（図示せず）を備えた混合槽３５と、攪拌後の泥水５１を静置して凝集分を沈降させる沈降槽３７と、を備えている。貯泥槽３１からシックナー３３へ送られる途中で泥水５１に凝集剤が添加され、混合槽３５で充分に攪拌された後、沈降槽３７で静置される。沈降槽３７では凝集剤の作用によって上清と沈降凝集分（フロック）とが分離されるので、凝集分を沈降槽３７の底部から抜出し、ポンプ３９で脱水装置１へ導入し、前記と同様にして加圧脱水する。このように、シックナー３３でフロックを沈降分離させることにより、脱水効率をより高めることができる。
【００３５】
また、本実施形態においては、沈降槽３７における上清を貯泥槽３１または混合槽３５へ還流するための循環経路３８を備えている。泥水５１に添加される凝集剤は、泥水５１の比重が大きすぎると所望の凝集効果を発揮することができず、泥水５１をゲル化させてしまう。従って、泥水５１の比重１．２５を目安とし、これを超える場合は、予め水分を加えて比重を調整しておく必要がある。この比重調整の目的で、沈降槽３７で上清として分離される水分を循環経路３８を介して混合槽３５へ還流させれば、処理水を有効活用することができる。図９における他の構成は、図８と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図１０は、さらに別の実施形態に係る泥水処理システム１０３の概要を示す図面である。この泥水処理システム１０３は、図９の泥水処理システム１０２に加え、さらに造粒固化装置４３を備えており、泥水の減量化と同時に改良土として再利用を図ることが可能なシステムである。
【００３７】
本実施形態において、図９と同様の工程で脱水装置１から回収された泥土分は、造粒固化装置４３において固化材供給槽４５から供給される造粒固化材と混合され、任意の大きさに造粒固化される。ここで混合する造粒固化材としては、例えば石膏系の固化材を用いることができる。石膏系の固化材を用いることによって、泥土分を中性化できるとともに施工性、転圧性および透水性に優れた粒状改良土を得ることができる。図１０における他の構成は図９と同様であるので同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
以上、本発明を種々の実施形態に関して述べたが、本発明は上記実施形態に制約されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、他の実施形態についても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の泥水処理装置は、土木推進工事や泥濃推進工事などの現場で余剰泥水を脱水し、減量化する目的で利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】脱水装置の概要を示す斜視図。
【図２】押し盤の要部斜視図。
【図３】脱水装置の断面の状態を示す図面。
【図４】脱水装置の別の断面の状態を示す図面。
【図５】泥水濾過槽の分解斜視図。
【図６】押し盤の摺接面の態様を説明する図面。
【図７】押し盤の摺接面の別の態様を説明する図面。
【図８】泥水処理システムの一実施形態の概要を示す図面。
【図９】泥水処理システムの別の実施形態の概要を示す図面。
【図１０】泥水処理システムのさらに別の実施形態の概要を示す図面。
【符号の説明】
【００４１】
１  脱水装置
３  処理容器
５  網目状構造
７  底板
９  泥土排出部
１１  バルブ
１３  内層
１３ａ  内角筒
１３ｂ  内底部
１５  濾布
１５ａ  絞り部
１７  外層
１７ａ  外角筒
１７ｂ  外底部
１９  泥水濾過層
２１  支柱
２３  押し盤
２５  把持部
２６  摺接面
２７  逆止弁
３１  貯泥槽
３３  シックナー
３５  混合槽
３７  沈降槽
３９  ポンプ
５１  泥水
５３  マッドフィルム
５５  水分
１０１，１０２，１０３  泥水処理システム
【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】
2005066426.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005066426.tif 000011
【図１０】
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