(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のクランプで互いに対向する熱可塑性合成樹脂管の管端部を把持し、各管の端面を切断し、切断面を熱板により加熱溶融し、溶融した切断面同士を突き合わせて融着接続する管融着接続機であって、
一対のクランプがそれぞれクランプ基台に装着され、
クランプ基台同士がそれぞれのクランプに把持される管同士の管軸がなす角度を、管軸同士が上下に曲げられて対向して配置された管の管軸同士がなす角度と一致して変更可能であり、かつその角度を固定可能なように連結され、
一対のクランプ基台同士が、それぞれのクランプに把持される管の管軸方向に回動可能となるよう連結軸で連結され、かつそれぞれの基台の側面に連結軸から等間隔に穴が設けられ、両端に貫通孔を設けられた固定板の貫通孔に固定ピンが差し込まれて該固定ピンが上記穴の内連結軸から同距離に開けられた穴に挿入されて、それぞれの基台がなす角度が所定の角度で固定されてなり、
管軸の交点を通りそのなす角度の二等分線を含む平面、又はその面に平行な平面上でそれぞれの管端部を切断する管切断機が設けられ、
管切断機と熱板とを取り替えて管切断面を加熱溶融し、
溶融後直ちに熱板を取り外して溶融した管端面同士を突き合わせて融着接合する
管融着接続機。
【請求項２】
一対の切断面ガイドが固定板に設けられた補助固定治具に脱着可能に固定され、該補助固定治具は固定板の両端に設けられた貫通孔から等距離の位置に固定治具から直角に取り付けられており、
該一対の切断面ガイドの一方の切断面ガイドに沿って移動する切断刃により切断される切断面が一対のクランプに把持された管同士の管軸の交点を通る平面上にあり、他方の切断面ガイドが上記切断面に平行な平面上にある
ことを特徴とする請求項１記載の管融着接続機。
【請求項３】
固定板に設けられた補助固定治具が差し具又は受け具であり、
切断面ガイド又は熱板に設けられた受け具又は差し具と脱着可能に差し受け固定され、
熱板の両面が平行な面の発熱面とされ、
少なくとも一方の発熱面が切断面と同一平面上にある
ことを特徴とする請求項１又は２記載の管融着接続機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の熱可塑性合成樹脂管の管端面同士を任意の角度で融着接続する際に使用して好適な管融着接続機及びそれを用いた管接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、標高の高い所から低いところに向けて敷設される配管は、その敷設場所の勾配が急である場合には管路の破損や敷設の困難さがあるために、管路を勾配に対して斜めにして緩やかな勾配となるように敷設されるのが一般的であるが、勾配を緩やかにすると、管路長さが長くなって配管材量が多く要りかつ工事期間が長くなるという問題点がある。
【０００３】
一方、やむを得ず急勾配に沿って配管される場合もあるが、その場合には、急勾配に配管する方法として、摩耗が少なく斜面の勾配の変化に追随し得るポリエチレン管を用いて配管する方法が採られることが多い。通常、ポリエチレン管の敷設では、一般に電気融着継ぎ手いわゆるＥＦ継ぎ手を用いて単位長さのポリエチレン管を接続し管路とされる。
【０００４】
しかしながら、例えば山岳の急傾斜地に配管をするような場合では、自然の地形に沿って管路の勾配が部分的に変わる場合、即ち接続管と被接続管の管軸が交点で一直線上にない管同士を接続しなければならない場合が多く、そのために直管での継ぎ手接続が困難となったり、勾配の変化に合う曲管を用いて接続したり、管を曲げ加工したり、勾配が変わる地点にマンホールを設けたりする必要があった。又、ＥＦ継ぎ手では、継ぎ手部に若干の隙間が生じて摩耗が促進されるという問題点もあった。
【０００５】
ＥＦ継ぎ手における問題点を解決するためには、管同士を、例えば対向する管の管端面を溶融し溶融された管端面同士を突き合わせて接合するいわゆるバット融着を行なえば良いのであるが、例えば特開昭６０−１７４６３１号公報に示されるような従来のバット融着機では、接続する管の管端を把持するクランプ管軸が直線となるように固定されているため、管軸が同軸上にある管同士なら接続出来るが、接続点が屈折している場合には接続ができないと言う問題点がある。
【０００６】
また、特開２０００−２５１１５号公報に示されるように、クランプを任意の角度で固定して管同士を角度をもって接合し曲折管を得る装置がある。しかしながら、この装置においては、地表面に沿って配置された管路を地表面に沿って水平に曲折する場合には適用可能であるが、傾斜面において傾斜が異なる地点での管同士の接続に際しては、接続機本体を管に対し直角に配置して接続しなければ地表面に沿った配管とはならず、無理に地表面に沿った配管にしようとすれば、配管の横部を掘って接続機を横向きに配置しなければならず、事実上このような場合での適用は不可能であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、地表面に対し管軸が上下に曲げらて配置された管同士を、管端部を溶融して突き合わせ接続が可能な管融着接続機及びその管融着接続機を用いて配管現場において施工が可能な管接続方法を提供する目的でなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の管融着接続機は、一対のクランプで互いに対向する熱可塑性合成樹脂管の管端部を把持し、各管の端面を切断し、切断面を熱板により加熱溶融し、溶融した切断面同士を突き合わせて融着接続する管融着接続機であって、一対のクランプがそれぞれクランプ基台に装着され、クランプ基台同士がそれぞれのクランプに把持される管同士の管軸がなす角度を、管軸同士が上下に曲げられて対向して配置された管の管軸同士がなす角度と一致して変更可能であり、かつその角度を固定可能なように連結され、一対のクランプ基台同士が、それぞれのクランプに把持される管の管軸方向に回動可能となるよう連結軸で連結され、かつそれぞれの基台の側面に連結軸から等間隔に穴が設けられ、両端に貫通孔を設けられた固定板の貫通孔に固定ピンが差し込まれて該固定ピンが上記穴の内連結軸から同距離に開けられた穴に挿入されて、それぞれの基台がなす角度が所定の角度で固定されてなり、管軸の交点を通りそのなす角度の二等分線を含む平面、又はその面に平行な平面上でそれぞれの管端部を切断する管切断機が設けられ、管切断機と熱板とを取り替えて管切断面を加熱溶融し、溶融後直ちに熱板を取り外して溶融した管端面同士を突き合わせて融着接合する管融着接続機である。
【００１１】
請求項２記載の管融着接続機は、一対の切断面ガイドが固定板に設けられた補助固定治具に脱着可能に固定され、該補助固定治具は固定板の両端に設けられた貫通孔から等距離の位置に固定治具から直角に取り付けられており、該一対の切断面ガイドの一方の切断面ガイドに沿って移動する切断刃により切断される切断面が一対のクランプに把持された管同士の管軸の交点を通る平面上にあり、他方の切断面ガイドが上記切断面に平行な平面上にあることを特徴とする請求項１記載の管融着接続機である。
【００１２】
請求項３記載の管融着接続機は、固定板に設けられた補助固定治具が差し具又は受け具であり、切断面ガイド又は熱板に設けられた受け具又は差し具と脱着可能に差し受け固定され、熱板の両面が平行な面の発熱面とされ、少なくとも一方の発熱面が切断面と同一平面上にあることを特徴とする請求項１又は２記載の管融着接続機である。
【００１４】
本発明の管融着接続機により接続される管は、熱可塑性合成樹脂管であれば特に限定されないが、ポリエチレン管に対して最も好適に適用される。
【００１５】
本発明の管融着接続機を用いる管接続方法は、接続部において管軸同士が上下に曲げられている管同士を接続しなければならない場合であって、例えば傾斜地であって傾斜面に沿って敷設される配管敷設工事のように、傾斜面が不整で単位長さの管を配置した場合に、その管軸同士が上下に振れてしまうような地形に敷設される場合などである。
【００１６】
本発明の管融着接続機は、施工現場に持ち込まれて配管工事に使用されることから、その主たる構成部材が軽量で錆びにくくかつ高強度な材料であればよく、例えば一例として、アルミニウムやアルミニウム合金等が好適に適用される。
【００１７】
本発明の切断ガイドは、例えば管の切断方法が復動式鋸による場合では、切断時に鋸刃が振動して切断面が平面でなくなることを防ぐことが出来る構造であれば良く、一例として、中央に鋸刃が通過し得るガイド溝を設けた２個の板状体を対向させそれぞれのガイド溝の間に鋸刃を通して復動させるもの等が好適に適用される。
【００１８】
本発明に用いられる熱板は、両面が平行な発熱面であり溶融した熱可塑性合成樹脂管が付着し難いものであれば特に限定されないが、例えば一例として、２枚のアルミニウム等金属平板の間にニクロム線等の電気発熱線が積層されて発熱板とされ、熱板の外側がフッ素形合成樹脂等で被覆されて溶融樹脂の付着を防止されたもの等が好適に適用される。
【００１９】
切断機ガイド及び熱板は、その下部に差し具又は受け具が設けられ、固定板中央に設けられた受け具又は差し具に脱着可能に差し受け装着される。差し具と受け具とは一対となって切断機ガイド若しく熱板を固定板に移動不能に固定しかつ脱着が可能である構造であれば良く、例えば一例として、溝状又は角穴状の受け部にそれに嵌合する差し部であり、嵌合後にノックピン等で嵌合が外れないようにされたもの等が好適に適用される。
【００２０】
本発明のクランプ基台に載置されたクランプの移動方法は、クランプに把持される管の管軸方向に管軸がずれないように移動可能であれば特に限定されないが、管端面の融着時や、融着した管端面を突き合わせて接続する際に、充分な押し圧が必要でかつ作業を手早く行う必要があることから、通常は、一般的な手動若しくは電動により加圧される作動油又は圧縮空気により作動するアクチュエーターによる通常の方法等が好適に適用される。なお、移動装置は、クランプ基台に固定されて取り付けられていても脱着可能に取り付けられていても良い。
【００２１】
（作用）
請求項１記載の発明においては、一対のクランプがそれぞれクランプ基台に装着され、クランプ基台同士ががそれぞれのクランプに把持される管同士の管軸がなす角度を管軸同士が上下に曲げられて対向して配置された管の管軸同士がなす角度の通りに変更可能であり、かつその角度を固定可能なように連結され、該管軸の交点を通りそのなす角度の二等分線を含む平面又はその面に平行な平面上でそれぞれの管端部を切断する管切断機が設けられ、管切断機と熱板とを取り替えて管切断面を加熱溶融し、溶融後直ちに熱板を取り外して溶融した管端面同士を突き合わせて融着接合する管融着接続機であるので、傾斜地において傾斜角度が変わる地点でも管同士をバット融着することが可能となる。
【００２２】
また、一対のクランプ基台同士が、それぞれのクランプに把持される管の管軸方向に回動可能となるよう連結軸で連結され、かつそれぞれの基台の側面に連結軸から等間隔に穴が設けられ、両端に貫通孔を設けられた固定板の貫通孔に固定ピンが差し込まれて該固定ピンが上記穴の内連結軸から同距離に開けられた穴に挿入されて、それぞれの基台がなす角度が所定の角度で固定されている。クランプ基台のなす角度を所定の角度にしたら、その角度を固定板により固定し、以降の作業において角度が変化してしまう恐れがない。
【００２４】
請求項２記載の発明においては、一対の切断面ガイドが固定板に設けられた補助固定治具に脱着可能に固定され、該補助固定治具は固定板の両端に設けられた貫通孔から等距離の位置に固定治具から直角に取り付けられている。固定板と一対のクランプ基台とは、クランプ基台を等辺とし固定板を底辺とする二等辺三角形を構成しているので、補助固定治具の方向は底辺中央からクランプ基台の連結軸を通る平面上にあることになる。従って、補助固定治具に装着された一対の切断面ガイドの一方の切断面ガイドに沿って移動する切断刃により切断される切断面が一対のクランプに把持された管同士の管軸の交点を通る平面上にあることになり、この平面はクランプ基台同士がなす角度の２分の１の角度になる。
【００２５】
また、他方の切断面ガイドが上記切断面に平行な平面上にあるので、それらの切断面同士は、それぞれの管軸の交点において、隙間なく正確に密接する切断面となるのである。
【００２６】
請求項３記載の発明においては、固定板に設けられた補助固定治具が差し具又は受け具であり、切断面ガイド又は熱板に設けられた受け具又は差し具と脱着可能に差し受け装着され、熱板の両面が平行な面の発熱面とされ、少なくとも一方の発熱面が切断面と同一平面上にあるので、切断後の管の端面同士は、クランプを移動させて突き合わされた場合でも隙間なく当接することになる上、切断ガイドと熱板の取り替えが容易である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の管融着接続機及びそれを用いた熱可塑性合成樹脂管の接続方法について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２９】
図１は、本発明の管融着接続機の一例を示す説明用組立外観図である。但し、切断面ガイド又は熱板は図示していない。被接続管を把持する固定側クランプ１１が装着された固定側クランプ基台１と、接続管を把持する移動側クランプ２１を装着された移動側クランプ基台２とが、それぞれの基台の一端に設けられた連結軸孔１２，２２に連結ピンが挿入されて互いに回動可能に連結されている。
【００３０】
固定側基台１と移動側基台２のなす角度は、それぞれのクランプに把持される管の管軸角度と一致した角度とされ、固定板３が、固定板３の両端部に設けられた固定孔３１、３１’にノックピンが差し込まれ、各基台１、２の側面に開けられた位置決め穴にそのノックピンが差し込まれて固定されている。
【００３１】
図２は、固定側クランプの一例であり、（ａ）はその側面断面図、（ｂ）は正面外観図である。固定側クランプ１１は、アルミニウム等金属製の固定側クランプ基台１上にクランプ受け１１１を介して固定されている。固定側クランプ１１は、軸方向に２分割された金属製筒状体がその一辺縁同士が蝶番１１３で連結され、他辺縁同士をボルトとナット１１２で緊結され、被接続管を把持する。又、固定側クランプ基台１１は、その一端に連結軸孔１２が設けられ、複数個の位置決め穴１３が連結軸孔１２から定められた距離に間隔を置いて開口されている。
【００３２】
図３は、移動側クランプの一例の側面外観図である。移動側クランプ２１は、アルミニウム等金属製移動側クランプ基台２上にクランプ受け２１１を介して固定されている。固定側クランプ２１は、軸方向に２分割された金属製筒状体がその一辺縁同士が蝶番２１３で連結され、他辺縁同士をボルトとナットで緊結され、接続管を把持する。又、移動側クランプ基台２１は、その一端に連結軸孔２２が設けられ、複数個の位置決め穴２３が連結軸孔２２から定められた距離に間隔を置いて開口されていて、それぞれの位置決め穴の開口位置は固定側クランプ基台１に開けられた位置決め穴１３の連結軸孔１２からの距離と同じ距離にそれぞれ開けられている。
【００３３】
移動側ダンプ基台２１には、クランプ移動装置２４は固定され、ロッド２４２でクランプ受け２１１に連結されて要る。クランプ受け２１１は、クランプ基台２１に設けられたガイド２４１に沿って移動可能とされ、クランプ移動装置によって移動が可能となっている。
【００３４】
クランプ移動装置２４は、モーターの他、圧力流体によるアクチュエーター等どのようなものであっても構わないが、小型で動作速度が速くかつ高トルクが得られ易いことから、通常は一般的な油圧式若しくは圧縮空気式アクチュエーターが用いられると良い。又、作動油の加圧は電動ポンプであっても手動ポンプであっても良く、圧縮空気の場合はコンプレッサー等、配管敷設現場の状況に合わせて適宜選択して選ばれれば良い。
【００３５】
図４は、固定板の一例であり（ａ）はその側面外観図、（ｂ）は正面外観図である。アルミニウム等金属製固定板３の両端にはノックピンが挿通されて固定側クランプ基台１及び移動側クランプ基台２に設けられた位置決め孔１３又は２３に挿入される固定孔３１、３１’が設けられている。固定板３の上面には、アルミニウム等金属製補助固定治具３２が固定され、これに切断面ガイド又は熱板がそれぞれに固定された差し受け具で脱着可能に装着される。
【００３６】
図５は、切断面ガイドの一例であり、（ａ）はその正面外観図、（ｂ）は側面外観図である。アルミニウム等金属製切断面ガイド４は、上部が切断機の切断刃をガイドするガイド溝４１とされ、下部が差し受け具４２とされている。ガイド溝４１は少なくとも一溝あれば良いが、本例のように平行な二溝４１１、４１２が設けられたものでも良い。なお、本例に示す差し受け具４２は複十字状に突設された畦状体とされ、固定具の補助固定治具に嵌合されるものとなっているが、これに限ったものでないことは勿論である。
【００３７】
切断面ガイド４は、切断面ガイド４が補助固定具に装着された際に、少なくともガイド溝４１の一方の溝面が、固定クランプ基台１と移動クランプ基台２との連結軸と固定板の両端に設けられた固定孔３１、３１’の中点とを含み、かつ上部から見て被接続管又は接続管の管軸と直角に交差する平面となるように、ガイド溝の位置と切断面の傾きとが定められている。
【００３８】
熱板５は特に図示して説明はしないが、電気発熱線をアルミニウム平板で挟んで発熱面とし、両方の発熱面外側表面をフッ素系合成樹脂でコーティングしたものであり、下部に切断ガイドと同じ構造の差し受け具が設けられている。又、熱板も、補助固定具に装着された際に、固定側クランプ基台側の発熱面が上記切断面と一致するように熱板の位置と発熱面の傾きとが定められている。
【００３９】
固定板と切断ガイド又は熱板との差し受け構造は、上記切断面の位置と傾きが所定の通りに固定でき、かつ切断ガイドと熱板とがそれぞれ脱着可能であれば特に限定されないが、例えば一例として、図６に示されるような差し受け構造であっても良い。クランプ基台１，２又は熱板５の下部に設けられた差し受け具４２は、軸方向の畦状体４２２とそれに直行する畦状体４２１とで構成され、固定板３上部に設けられる補助固定治具３２の軸方向受け溝３２２及びそれと直角方向の受け溝３２１とに嵌合され、前後左右に移動しなくなる。なお、図示はしていないが、万一の嵌合外れを防止するためのピンやフック等が併用されても良い。
【００４０】
次に、この管融着接続機を使用した、傾斜地に敷設配管されるポリエチレン管の接続方法を説明ずる。まず、第１手順（図７）として、傾斜地において、固定側クランプ基台１と移動側クランプ基台２とをそれぞれの連結軸孔１２及び２２に連結ピンを挿通して連結し、固定側クランプ基台１が被接続管側になるように、配管の方向に沿って被接続管の下部に配置する。
【００４１】
次に、第２手順（図８）として、接続管の管軸方向又は傾斜地の勾配に沿って移動側クランプ基台２の角度を合わせ、固定板３の両端の固定孔３１及び３１’にノックピンを差し込み、固定側クランプ基台１の側面に開けられた位置固定穴１３と移動側クランプ基台２の側面に開けられた位置固定穴２３の、連結軸から等距離にある固定孔（例えば、１３１と２３１、１３２と２３２、１３３と２３３）にノックピンを挿入する。こうすれば、連結軸と２カ所の固定穴とで構成される三角形は、連結軸を頂点とする二等辺三角形となる。このように固定された固定板の補助固定治具３２に、切断面ガイド４の差し受け具４２を差し込むと、そのガイド溝４１１は上記二等辺三角形の底辺である固定板３の中点からその頂点である連結軸を結ぶ直線を含み、上部から見て管軸に直角方向の平面上に置かれることになる。
【００４２】
続いて、第３手順（図９）として、固定側クランプ１１で被接続管Ｐ１の管端部を把持し、切断面ガイド４のガイド溝４１１に沿って電動復動式切断機（図示せず）の切断刃を当て、管端部を切断する。
【００４３】
被接続管Ｐ１の管端部が切断されたら、第４手順（図１０）として、移動側クランプ２１で接続管Ｐ２の管端部を把持し、切断面ガイド４のガイド溝４１２に沿って電動復動式切断機（図示せず）の切断刃を当て、管端部を切断する。この時、ガイド溝４１２は、ガイド溝４１１と平行にされているため、切断面は被接続管の切断面と合同な形状となり、その管軸同士は接続管Ｐ１の切断面内で交差することになる。
【００４４】
被接続管Ｐ１と接続管Ｐ２の両方の管の管端部が切断されたら、第５手順（図１１）として、切断面の平滑化を行う。なお、この手順は、切断面が滑らかに切断されていれば、必ずしも必要な手順ではない。また、平滑化に用いられる面取り機６は、例えば一例として、通常の回転かんな方式のものが好適に用いうる。
【００４５】
第６手順（図１２）として、切断ガイド４を取り外し、熱板５を装着し、移動側クランプ基台２をクランプ移動装置２４で熱板５側に移動させ、切断面に熱板５の発熱面を密着して発熱面を発熱させ、切断面の溶融を行う。発熱面に密接される互いの管Ｐ１、Ｐ２の切断面は、平行でありかつ平滑に仕上げられているので、その円形若しくは楕円形の当接面は全面に渡って均等に溶融される。
【００４６】
ポリエチレン管Ｐ１、Ｐ２の管端面が溶融されたら、第７手順（図１３）として、熱板５を取り外し、直ちに移動側クランプ基台２をクランプ移動装置２４で固定側クランプ基台１側に押し、固定側クランプ１１の移動側クランプ２１とで把持され、溶融している被接続管Ｐ１の管端部と接続管Ｐ２の管端部とを密着接続させる。
【００４７】
冷却後、固定側クランプ１１及び移動側クランプ２１を外し、ノックピンを抜いて固定板３を外し、連結ピンを抜いて固定側クランプ基台１と移動側クランプ基台２とを外し、管路下部から全ての管融着接続機の部材を取り外した後、管路下に土入れや土嚢等によって管路を安定させて配管敷設が終了する。なお、融着接続後、管路内の接続部に発生するビードにより流体の流下に支障が起こるようであれば、例えば、特開平５−３２９９３４号公報等で公知とされる方法等で、管内面を平滑にされれば良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上の通りであるので、本発明の管融着接続機は、地表面に対し管軸が上下に曲げらて配置されたポリエチレン管同士を、管端部を溶融して突き合わせ接続が可能となり、この管融着接続機を用いることで、例えば、急傾斜地において管軸が地表面に対して上下に曲げらてしまう管路敷設時でも、配管管敷設現場においてポリエチレン管の突き合わせ施工が可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管融着接続機の一例を示す説明用組立外観図である。但し、切断面ガイド又は熱板は図示していない。
【図２】固定側クランプの一例であり、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は側面外観図である。
【図３】移動側クランプ一例の側面外観図である。
【図４】固定板の一例であり（ａ）はその側面外観図、（ｂ）は正面外観図である。
【図５】切断面ガイドの一例であり、（ａ）はその側面外観図、（ｂ）は正面外観図である。
【図６】クランプ基台又は熱板と固定板との差し受け構造の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第１手順を示す説明図である。
【図８】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第２手順を示す説明図である。
【図９】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第３手順を示す説明図である。
【図１０】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第４手順を示す説明図である。
【図１１】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第５手順を示す説明図である。
【図１２】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第６手順を示す説明図である。
【図１３】本発明の管融着接続機を用いる管接続方法の第７手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１    固定側クランプ基台
１１  固定側クランプ
１２  連結軸孔
１３  位置決め穴
２    移動側クランプ基台
２１  移動側クランプ
２２  連結軸孔
２３  位置決め穴
２４  移動装置
３    固定板
３１  固定孔
３２  補助固定治具
４    切断面ガイド
４１  ガイド溝
４２  差し受け具
５    熱板
６    面取り機
Ｐ１  被接続管
Ｐ２  接続管
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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