(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式の走行車体に、鉛直線まわりで旋回可能に旋回台を設け、この旋回台に昇降フレームを備えたガイドフレームを連設すると共に、前記昇降フレームに、この昇降フレームを走行車体の左右いずれか一方に旋回させた状態で、車体の幅方向外方に張り出させるように、溝切削用のビットを備えたドラムを設け、かつ、このビット付きドラムを走行車体の幅方向の横軸まわりで駆動回転するためのドラム駆動手段を備えて成る溝切削機であって、
前記ガイドフレームの姿勢が走行車体の走行方向の横軸まわりで、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を鉛直に向ける状態と、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を斜め外方に向ける状態とに変更できるよう構成されており、
さらに、前記ガイドフレームと前記旋回台とにわたって、前記ガイドフレームを姿勢変更させるための油圧シリンダを設けると共に、前記昇降フレームと前記ガイドフレームとにわたって、前記昇降フレームを昇降させるための油圧シリンダを設けているとともに、 走行車体の前記走行方向の前記横軸まわりで姿勢変更された前記ガイドフレームを固定するための位置固定手段を、車体フレームと前記ガイドフレームとにわたって設けていることを特徴とする溝切削機。
【請求項２】
前記位置固定手段は、前記車体フレームの左右両側で、前記車体フレームの前後に設けられた２枚で一対のブラケットの２組と、前記各対のブラケットに対して上下に位置を異ならせて、走行車体の前記走行方向の前記横軸を中心にした同一半径まわりに形成されたピン孔と、一方のブラケットを挟むように前記昇降フレームに設けられた２枚で一対のブラケットの２組とを含むとともに、前記昇降フレームに設けられた２枚で一対のブラケットに、前記ピン孔の一方と同芯状のピン孔が形成されている請求項１に記載された溝切削機。
【請求項３】
自走式の走行車体に、鉛直線まわりで旋回可能に旋回台を設け、この旋回台に昇降フレームを備えたガイドフレームを連設すると共に、前記昇降フレームに、この昇降フレームを走行車体の左右いずれか一方に旋回させた状態で、車体の幅方向外方に張り出させるように、溝切削用のビットを備えたドラムを設け、かつ、このビット付きドラムを走行車体の幅方向の横軸まわりで駆動回転するためのドラム駆動手段を備えて成る溝切削機であって、前記ガイドフレームの姿勢が走行車体の走行方向の横軸まわりで、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を鉛直に向ける状態と、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を斜め外方に向ける状態とに変更できるよう構成されており、さらに、前記ガイドフレームと前記旋回台とにわたって、前記ガイドフレームを姿勢変更させるための油圧シリンダを設けると共に、前記昇降フレームと前記ガイドフレームとにわたって、前記昇降フレームを昇降させるための油圧シリンダを設けている溝切削機を用いて、自走式切削機の走行面部を切削する工法であって、
前記自走式切削機の走行面部に含む岩盤に、予め複数条の溝を形成することを特徴とする岩盤の切削工法。
【請求項４】
請求項１または２に記載された溝切削機を用いて、自走式切削機の走行面部を切削する工法であって、前記自走式切削機の走行面部に含む岩盤に、予め複数条の溝を形成することを特徴とする岩盤の切削工法。
【請求項５】
前記自走式切削機が、多数の切削ビット付きドラムを機体幅方向の横軸まわりで回転可能に備え、自走式切削機を走行させつつ、自走式切削機の走行面部を切削する請求項３または４に記載された岩盤の切削工法。
【請求項６】
前記自走式切削機の走行面部を外れる法際の岩盤に、走行面部に予め形成する複数条の溝とは別の溝を形成することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載された岩盤の切削工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溝切削機とそれを用いた岩盤の切削工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、道路造成やダム発電所などの造成、その他、例えば山岳トンネルの掘進に際して、硬質の岩盤を排除するのに従来は、発破を用いて岩盤を爆破していたのであるが、騒音や振動が大きくて、周辺の民家や既設のダム、発電所等の施設に重大な影響を及ぼし、更には、爆破した下の岩盤に緩みが生じて、基盤の強度低下を招くのみならず、漏水に繋がる点で問題があった。
【０００３】
また、大型のブレイカーを用いて岩盤を破砕する手段や、岩盤に穿設した孔に膨張材を充填して、岩盤に裂け目を入れる静的破砕の手段が講じられることもあったが、いずれも能力が低く、かつ、大型のブレイカーでは騒音が大きく、静的破砕の手段では費用が高く付く点で問題があった。
【０００４】
そこで近年では、図９に示すように、多数の切削ビット付きのドラム１１を機体幅方向の横軸まわりで回転可能に備えた自走式の切削機２を用いて、岩盤を低騒音・低振動で切削する工法が採用されるようになっている。
【０００５】
この工法は、切削機２の自重によって切削ビット１０を岩盤に押し付けた状態で、切削ビット付きドラム１１を回転させ、かつ、切削機２を走行させて、自走式切削機２の走行面部Ｒの岩盤を切削する工法であって、この工法によれば、道路やダム発電所などの造成現場や、上半部分が掘削された山岳トンネルの下半部分に、上記の自走式切削機２を乗り入れて、ビット付きドラム１１を回転させつつ、切削機２を走行させることで、ブレイカーや静的破砕の手段に比較してコスト的に安価に、走行面部Ｒの岩盤を低騒音・低振動で効率的に切削することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の切削手段では、岩盤の切削に伴ってビット先端が磨耗することは避け得ないが、岩盤の強度（硬度）が高い場合には、ビット先端の磨耗が極端に増加したり、切削機２の自重によって岩盤に押し付けているビットが岩盤に食い込まなくなって、切削能力が低下する点で問題があった。
【０００７】
また、上記の自走式切削機２では、ビット付きドラム１１の横軸両端の軸受が機体の左右両側に大きく張り出し、特に、ドラム駆動手段１２の連設側では、機体外方への張り出し量が更に大きくなって、法際岩盤の切削が困難となり、例えば切り通しの道路造成に際して、走行面部Ｒを順次掘り下げると、切り通し法面Ｎには、張り出し寸法Ｌが大きな階段状の段差部Ｄが形成されることになり、かつ、法勾配も緩やかなものとなり、壁面を有する山岳トンネルの掘進にしても同様であって、この段差部Ｄを目立たなくしたり、鉛直を含めて法面やトンネル壁面を急勾配にする上で、騒音を伴うことは止むないとして、ブレイカーを使用しているのが現状である。
【０００８】
この他にも、自走式切削機として、パワーカッターやトレンチャ、リッパードーザ、インパクトリッパー（これらの機械は、岩盤を掘削したり切削したりする機能を有するものであるが、本発明では、これらの機械や、上記した切削ビット付きドラムを機体幅方向の横軸まわりで回転可能に備えた機械を、自走式切削機と総称している。）などの各種の自走式切削機を用いる場合であっても、岩盤の強度が高い場合には、リッパーなどの磨耗が極端に増加したり切削能力が低下したりし、かつ、法際の岩盤切削も困難であって、この場合も法面を所定の法勾配に仕上げる上で、騒音が発生し効率も悪いブレイカーを使用している。
【０００９】
本発明は、かゝる実情に鑑みて成されたものであって、上記した各種の自走式切削機の走行面部に含む岩盤を、能率的に切削することができると共に、その結果、自走式切削機のビットやリッパーなどの磨耗が軽減される工法と、例えば切り通しなどの法面（以下、山岳トンネルの壁面なども法面と称する。）に形成される段差部の張り出し寸法を小さくしたり、必要に応じて所望の法勾配に形成することが可能な工法、更には、これらの工法に用いて好適な溝切削機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、自走式の走行車体に、鉛直線まわりで旋回可能に旋回台を設け、この旋回台に昇降フレームを備えたガイドフレームを連設すると共に、前記昇降フレームに、この昇降フレームを走行車体の左右いずれか一方に旋回させた状態で、車体の幅方向外方に張り出させるように、溝切削用のビットを備えたドラムを設け、かつ、このビット付きドラムを走行車体の幅方向の横軸まわりで駆動回転するためのドラム駆動手段を備えて成る溝切削機であって、
前記ガイドフレームの姿勢が走行車体の走行方向の横軸まわりで、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を鉛直に向ける状態と、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を斜め外方に向ける状態とに変更できるよう構成されており、
さらに、前記ガイドフレームと前記旋回台とにわたって、前記ガイドフレームを姿勢変更させるための油圧シリンダを設けると共に、前記昇降フレームと前記ガイドフレームとにわたって、前記昇降フレームを昇降させるための油圧シリンダを設けているとともに、 走行車体の前記走行方向の前記横軸まわりで姿勢変更された前記ガイドフレームを固定するための位置固定手段を、車体フレームと前記ガイドフレームとにわたって設けていることを特徴とする溝切削機を提供する（請求項１）。
また、本発明は、別の観点から、自走式の走行車体に、鉛直線まわりで旋回可能に旋回台を設け、この旋回台に昇降フレームを備えたガイドフレームを連設すると共に、前記昇降フレームに、この昇降フレームを走行車体の左右いずれか一方に旋回させた状態で、車体の幅方向外方に張り出させるように、溝切削用のビットを備えたドラムを設け、かつ、このビット付きドラムを走行車体の幅方向の横軸まわりで駆動回転するためのドラム駆動手段を備えて成る溝切削機であって、前記ガイドフレームの姿勢が走行車体の走行方向の横軸まわりで、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を鉛直に向ける状態と、前記ビット付きドラムによる溝切削方向を斜め外方に向ける状態とに変更できるよう構成されており、さらに、前記ガイドフレームと前記旋回台とにわたって、前記ガイドフレームを姿勢変更させるための油圧シリンダを設けると共に、前記昇降フレームと前記ガイドフレームとにわたって、前記昇降フレームを昇降させるための油圧シリンダを設けている溝切削機を用いて、自走式切削機の走行面部を切削する工法であって、
前記自走式切削機の走行面部に含む岩盤に、予め複数条の溝を形成することを特徴とする岩盤の切削工法を提供する（請求項３）。
【００１１】
即ち、岩盤の強度（硬度）は、岩そのものの強度にもよるが、亀裂やクラック（以下、亀裂という）の入っている割合によっても異なり、この亀裂は岩盤の連続性を絶って自由面を形成し、亀裂間で岩盤を独立させて、この独立岩盤の衝撃的な強度を低下させることから、当然に亀裂が多いほど岩盤が破砕され易いことは言うまでもない。
【００１２】
本発明は、この点に着目して成されたものであって、浅い亀裂に相当する複数条の溝を岩盤の表面部に形成し、具体的には、岩盤の表面部を分断するように、切削機の走行方向に沿う溝や、走行方向に対して直交する溝、更には、走行方向に対して斜めの溝などによって、自由面を有する衝撃に弱い独立岩盤部分を岩盤の表面部に形成して、この独立岩盤部分を切削することを特徴としており、これによって、多数の切削ビット付きドラムを機体幅方向の横軸まわりで回転可能に備えた自走式切削機を走行させつつ、その走行面部を切削するにしても、或いは、上記した各種の自走式切削機（パワーカッターやトレンチャ、リッパードーザ、インパクトリッパーなど）を走行させつつ、その走行面部を切削するにしても、岩盤の切削を、軽い負荷で簡単且つ小さな衝撃力で能率よく切削できるのであり、これによってビットやリッパーなどの磨耗も軽減されるのである。
【００１３】
ここで、自走式切削機の走行面部を外れる法際に岩盤が存する場合は、その岩盤にも、上記の走行面部に予め形成する複数条の溝とは別の溝を形成することが好適である。
【００１４】
即ち、自走式の切削機では、張り出し寸法の大きな段差部が法面に形成されるが、この段差部の形成部位つまりは法際に予め溝を形成しておけば、後は予め複数条の溝を形成した走行面部を自走式切削機によって切削することで、段差部排除のためのブレイカーの使用が不要なほどに、段差部の張り出し寸法が小さな法面を形成できるのであって、ブレイカーを使用するにしても軽微で済むことになり、更には、法際に予め形成する溝の深さや角度を調整することで、鉛直を含めて法面を所望の法勾配に形成することも容易に可能となる。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
上記いずれの溝切削機においても、車体の走行に伴って、この車体の走行方向の溝を、溝深さを調整可能な状態で車体の横一側に形成することができるのであって、上記した自走式切削機に先行して、この切削機の走行方向に沿った溝や、走行方向に対して直交する溝、更には、走行方向に対して斜めの溝などを、切削機の走行面部に含む岩盤に複数条を形成して、自由面を有する衝撃に弱い独立岩盤部分を岩盤の表面部に形成することで、自走式切削機による走行面部の切削を効率的に行わせることができる。
【００１８】
また、これらの溝切削機によって、予め法際に深さ調整して溝を形成することで、更には、ガイドフレームを走行車体の走行方向の横軸まわりで姿勢変更可能に構成して、溝の角度調整をすることで、鉛直を含めて所望の法勾配の法面を形成することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は走行面部Ｒを切削するための切削手段１を備えた自走式の切削機２を示し、クローラ式走行装置３を備えた前後の走行機体４，５間に切削手段１を配置すると共に、後部側の走行機体５に、機体後方への切削物の搬送コンベア６と、ダンプトラック７等への切削物の積み込みコンベア８とを備えて成る。
【００２０】
上記の切削手段１は、水平姿勢の維持が可能なように、前後の走行機体４，５にわたって機体フレーム９をローリング可能に備えると共に、図１０を参照して明らかなように、この機体フレーム９に、交換可能な多数本の切削ビット１０を螺旋状に備えたドラム１１を、機体幅方向の横軸まわりで回転可能に装備し、かつ、ドラム１１の一方の軸端にドラム駆動手段１２を連設して成るもので、掘削ビット付きドラム１１を矢印Ａで示すアップカット方向（図示では時計廻り方向）に回転させつつ、前後の走行機体４，５を前進駆動させると、岩盤を含む走行面部Ｒがビット１０によって切削される。
【００２１】
この切削物は、螺旋状に備えた切削ビット１０によって中央に集められ、搬送コンベア６と積み込みコンベア８とを通して後方に搬送され、例えばダンプトラック７等に積み込まれて、盛土材料の一つとして使用されるのであって、例えば切り通しの道路造成に際して、自走式切削機２を往復移動させて、走行面部Ｒを順次切削することで、道路両側に切り通しの法面が形成される。
【００２２】
上記の自走式切削機２による走行面部Ｒの切削に際して、その走行面部Ｒに岩盤を含む場合、或いは、走行面部Ｒそのものが岩盤である場合は、図５，６に示すように、走行面部Ｒの岩盤の連続性を絶つように、岩盤表面に予め複数条の溝ａを形成し、更に、走行面部Ｒを外れる法際の岩盤にも溝ａ１を形成して、これらの溝ａ，ａ１によって分断された岩盤を自走式切削機２によって切削するようにしている。
【００２３】
この溝ａ，ａ１を形成するための溝切削機１３は次のように構成されている。即ち、図２〜図４に示すように、クローラタイプの自走式の走行車体１４に、エンジンによる油圧駆動設備１５とキャビン１６等を搭載した旋回台１７を、鉛直線まわりで旋回可能に備えると共に、この旋回台１７に、昇降フレーム１８を備えたガイドフレーム１９を、走行車体１４の走行方向の横軸２０まわりで姿勢変更可能に枢着し、かつ、このガイドフレーム１９と旋回台１７とにわたって、ガイドフレーム１９を姿勢変更させるための油圧シリンダ２１を設けると共に、前記昇降フレーム１８とガイドフレーム１９とにわたって、昇降フレーム１８を昇降させるための油圧シリンダ２２を設けている。
【００２４】
そして、前記昇降フレーム１８に、この昇降フレーム１８を走行車体１４の左右いずれか一方に旋回させた状態で、車体１４の幅方向外方に張り出させるように、溝切削用のビット２３を備えたドラム２４を設け、具体的には、ドラム２４を殆ど片持ち支持するように、ドラム一端側のドラム軸受２５を昇降フレーム１８に設けると共に、このドラム２４の他端側を補助的に支持するための軸線方向で薄肉構造の軸受２６を、昇降フレーム１８に垂下連設のフレーム２７に設けている。
【００２５】
また、昇降フレーム１８の上部側に、油圧駆動設備１５からの圧油の供給によって駆動される油圧モータＭを設けると共に、このモータＭの出力軸とドラム軸とに固着したスプロケットホイール２８，２９にわたって、チエーンスプロケット３０を巻回して、ドラム２４を走行車体１４の幅方向の横軸まわりで駆動回転させるためのドラム駆動手段３１を構成している。
【００２６】
更に、横軸２０まわりで姿勢変更されたガイドフレーム１９を二位置で固定するための位置固定手段３２を、車体フレーム３３とガイドフレーム１９とにわたって設けている。
【００２７】
即ち、車体フレーム３３の左右両側に、２枚で一対のブラケット３４，３４の２組を車体フレーム３３の前後に設けると共に、各対のブラケット３４，３４に対して上下に位置を異ならせて、横軸２０を中心にした同一半径まわりのピン孔ｂ，ｃを形成し、かつ、一方のブラケット３４を挟むように、２枚で一対のブラケット３５，３５の２組を昇降フレーム１８に設けると共に、このブラケット３５，３５に、前記ピン孔ｂ，ｃの一方と同芯状のピン孔ｄを形成している。
【００２８】
従って、図６に示すように、ピン孔ｂ，ｄにわたって連結ピン３６を挿通したガイドフレーム１９の固定状態では、ビット付きドラム２４による溝切削方向を鉛直に向ける状態Ｂが現出され、図７に示すように、ピン孔ｃ，ｄにわたって連結ピン３６を挿通したガイドフレーム１９の固定状態では、ビット付きドラム２４による溝切削方向を、その溝下端を外方に向ける状態Ｃが現出されるのであって、この位置固定手段３２は、ガイドフレーム１９の前後方向への位置ずれ防止をも達成する。
【００２９】
この実施の形態では、上記構成の溝切削機１３によって走行面部Ｒに予め形成する溝ａとして、溝切削用のビット２３を備えたドラム２４を矢印Ｅで示すアップカット方向（図２において、反時計廻り方向）に回転させて、図５に示すように、走行面部Ｒの岩盤に走行方向に対して斜めの溝ａを格子状に形成しており、これに加えて、図６に示すように、切削機２の走行方向に沿う溝ａ１を法際の岩盤に形成して、岩盤の表面部に、自由面を有する衝撃に弱い独立岩盤部分を形成した上で、この独立岩盤部分を切削機２によって切削するようにしている。
【００３０】
尚、上記構成の溝切削機１３では、ドラム他端側の軸受２６を軸線方向で薄肉構造としているので、ビット付きドラム２４によって法際に溝ａ１を切削する際に、その溝ａ１の切削方向を鉛直に向ける状態Ｂであっても、この溝ａ１を法面Ｎに接近させて形成することができる。
【００３１】
このように、走行面部Ｒの岩盤に予め複数条の溝ａを形成することで、自走式切削機２のビット２３による岩盤の切削を、軽い負荷で簡単且つ小さな衝撃力で能率よく切削できるのであり、これによってビット２３の磨耗も軽減されるのである。
【００３２】
また、法際の岩盤に予め溝ａ１を形成していることから、図６に示すように、法面Ｎには階段状の段差部Ｄが形成されるものの、その張り出し寸法Ｌは小さくなり、従って、法勾配が急傾斜の法面Ｎを形成することができる。
【００３３】
或いは、法勾配が鉛直状態の法面Ｎを形成することも可能であり、即ち、ガイドフレーム１９の姿勢を変更して、ビット付きドラム２４による溝切削方向を状態Ｃに切り換え、かつ、このドラム２４による切削深さを昇降フレーム１８によって調整して、図７に示すように、法際の段差部形成部位に、予め鉛直方向の溝ａ１と斜め方向に食い込む溝ａ１とを形成して、法際の岩盤に段差部Ｄを無くす加工を施した上で、自走式切削機２によって走行面部Ｒを切削することにより、法勾配が鉛直の法面Ｎを形成することができる。
【００３４】
走行面部Ｒの岩盤に予め形成する複数条の溝ａは、上記の形成形態に限られるものではなく、例えば切削機２の走行方向に対して直交する溝ａを加えたり、この直交する溝ａの複数条のみに置き換えるなど任意であり、かつ、法際の岩盤に形成する溝ａ１を省略してもよく、この際、法際の溝ａ１を省略すると、図９に示したように、張り出し寸法Ｌの大きな階段状の段差部Ｄが法面Ｎに形成されることになるが、図８に示すように、ガイドフレーム１９の姿勢を変更して、ビット付きドラム２４による溝切削方向を二状態（Ｂ状態のみを示している。）に切り換え、かつ、このドラム２４による溝切削深さを調整して、自走式切削機２による走行面部Ｒの切削後に段差部Ｄを崩すことで、法面Ｎとして、これを鉛直を含めて急傾斜の法勾配に形成することができる。
【００３５】
また、図８に仮想線で示すように、現場の状況によっては、法尻（谷際）に岩盤Ｆが残ることがあるが、これについては、図８に示して説明したように、必要に応じてガイドフレーム１９の姿勢を変更し、かつ、ドラム２４による溝切削深さを調整することで、この残った岩盤Ｆを排除することができる。
【００３６】
尚、上記の実施の形態では、自走式の走行車体１４に旋回台１７を設けて、これに昇降フレーム１８を備えたガイドフレーム１９を連設し、かつ、ビット付きドラム２４をアップカット方向に回転させて溝ａ，ａ１を形成しているが、ドラム２４をダウンカット方向に回転させて溝ａ，ａ１を形成してもよい。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、岩盤に亀裂が存することは即ち、岩盤の連続性が絶たれて、亀裂間で独立した岩盤部分の衝撃的な強度が低下する点に着目して成されたもので、これに基づいて、切削機の走行面部に含む岩盤に、浅い亀裂に相当する複数条の溝を予め形成して、岩盤の表面部に衝撃に弱い独立岩盤部分を形成したのであって、これによって、自走式切削機による岩盤の切削を、軽い負荷で簡単且つ小さな衝撃力で能率よく切削できるようになり、かつ、ビットの磨耗も軽減されるようになった。
【００４０】
そして、自走式切削機の走行面部を外れる法際に岩盤が存する場合は、その岩盤にも、上記の走行面部に予め形成する複数条の溝とは別の溝を形成することが好適であって、後は予め複数条の溝を形成した走行面部を自走式切削機によって切削することで、鉛直を含めて法面を所望の法勾配に形成することが、段差部排除のためのブレイカーの使用を不要にして、或いは、ブレイカーを使用するにしても軽微で達成される。
【００４１】
さらに、溝切削用のビットを備えたドラムの姿勢変更を可能に構成することであって、これによって、鉛直を含めて所望の法勾配の法面形成が可能な溝切削機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  自走式切削機の概略縦断側面図である。
【図２】  溝切削機の側面図である。
【図３】  溝切削機の主要部の平面図である。
【図４】  溝切削機の主要部の縦断正面図である。
【図５】  走行面部に予め形成した溝の平面図である。
【図６】  溝切削方向を鉛直に向けた溝切削形態の説明図である。
【図７】  溝下端を外方に向ける溝切削形態の説明図である。
【図８】  別の実施の形態による鉛直法面形成の説明図である。
【図９】  従来例の走行面部の切削説明図である。
【符号の説明】
２…自走式の切削機、１０…切削ビット、１４…自走式の走行車体、１７…旋回台、１８…昇降フレーム、１９…ガイドフレーム、２０…走行車体の走行方向の横軸、２１，２２…油圧シリンダ、２３…溝切削用のビット、２４…ドラム、３１…ドラム駆動手段、Ｒ…走行面部、ａ，ａ１…溝。
【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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