(57)【要約】【課題】計測子をスムーズに配管内で移動させることのできる管内計測装置を提供する。【解決手段】計測子等の被収容物を収容する収容ケース１と、該収容ケース１の進行方向前側に第１連結部材１２を介して連結された第１誘導具３とを備え、前記収容ケース１は、円筒状の胴体部９と、進行方向前側が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部１０とを含み、前記第１誘導具３は、進行方向前側に向かって先細り形状となる円錐形状に形成され、前記収容ケース１と第１誘導具３とは、進行方向に対して傾斜可能で、その中心線同士が交わる最大傾斜角θが８０度〜１００度の範囲内に設定され、該最大傾斜角θで前記第１誘導具３の基端３ａ外周部と前記収容ケース１の第１テーパ部１０とが当接し、かつ第１連結部材１２が両者の間で直線状に張られた状態に設定されることを特徴とする管内計測装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測子等の被収容物を収容する収容ケースと、該収容ケースの進行方向前側に第１連結部材を介して連結された第１誘導具とを備え、
前記収容ケースは、円筒状の胴体部と、進行方向前側が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部とを含み、
前記第１誘導具は、進行方向前側に向かって先細り形状となる円錐形状に形成され、
前記収容ケースと前記第１誘導具とは、進行方向に対して傾斜可能で、その中心線同士が交わる最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定され、該最大傾斜角で前記第１誘導具の基端外周部と前記収容ケースの第１テーパ部とが当接し、かつ前記第１連結部材が両者の間で直線状に張られた状態に設定されることを特徴とする管内計測装置。
【請求項２】
進行方向において前記第１誘導具とは反対側の前記収容ケースの端部に第２連結部材を介して連結された第２誘導具を備え、
前記収容ケースは、前記第２誘導具に向かって先細りのテーパ形状に形成された第２テーパ部を含み、
前記第２誘導具は、進行方向において前記収容ケースとは反対側に向かって先細り形状となる円錐形状に形成され、
前記収容ケースと前記第２誘導具とは、進行方向に対して傾斜可能で、その中心線同士が交わる最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定され、該最大傾斜角で前記第２誘導具の基端外周部と前記収容ケースの第２テーパ部とが当接し、かつ前記第２連結部材が両者の間で直線状に張られた状態に設定されることを特徴とする管内計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスや水道等の配管内における状態を計測するための管内計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス、水道、下水等の気体、液体又は粉体を流通させる配管の位置を計測したり、配管内の損傷、汚れ、異物進入等の検知を行ったりする方法として、従来、音波・電波等を使用して配管の外部から測定する方法がある。しかしながら、この方法は、配管と計測装置と間の様々な障害物（構築物、土質の影響）により正確に計測できない場合がある。
【０００３】
そこで、配管内においてセンサ等の様々な計測子を移動させて計測する技術がある。例えば、特許文献１には、配管の位置を計測するための管路位置計測装置が開示されている。すなわち、特許文献１には、孔の中に挿入する収容ケースに設けられた少なくとも角速度計及び加速度計により角速度データ及び加速度データを得ると共に、前記収容ケースに接続されたケーブルのケーブル速度をケーブル測長器で計測し、前記角速度データ、加速度データ及びケーブル速度を用いて前記孔の経路を演算部にて計測するようにした管路位置計測装置において、前記収容ケースと演算部とは、前記ケーブルによって互いに独立した状態で接続され、前記収容ケースは、前記角速度データ及び加速度データをＡ／Ｄ変換したのみのデジタルデータとして前記ケーブルを経て前記演算部に供給する構成としたことを特徴とする管路位置計測装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、配管の内面の洗浄、点検、検査、予防保全、補修などの作業を行う配管内作業装置が開示されている。すなわち、特許文献２の配管内作業装置は、配管の内面に接地されて、移動可能な２つの走行駆動部と、前記走行駆動部のうち少なくとも１つに設けられた前記作業を行う作業装置と、前記走行駆動部に旋回可能に設けられた回転支持機構部と、前記回転支持機構部を介して、２つの前記走行駆動部をそれぞれ揺動可能に連結し、かつ、これら２つの走行駆動部の接地点の相対距離が前記縦配管の内径よりも大きくなるような長さを有する連結機構と、前記一方の走行駆動部および他方の走行駆動部の回転支持機構部に接続された２つの吊り下げ装置と、を備え、２つの前記走行駆動部を前記縦配管の内面に挿入可能とし、これら２つの走行駆動部によって前記作業装置をこの縦配管の内面に沿って円周方向に移動可能に構成したことを特徴とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１７０３２２号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように配管内における状態を正確に計測するには、特許文献１の角速度計及び加速度計を備えた収容ケースや、特許文献２の２つの走行駆動部のような計測子を、配管内においてスムーズに移動させる必要がある。
【０００７】
しかしながら、例えば図７に示すように、通常、配管２には多くのカーブや折曲部分があるため、そこに計測子を収容した収容ケース２０がひっかかってしまう場合がある。そこで、収容ケース２０に連結されたワイヤ２１を引っ張っても、ワイヤ２１の牽引方向Ａが収容ケース２０の進行方向とほぼ直交する方向に働くため、配管に沿って収容ケース２０を前進させることができない。そうすると、所望の情報を計測することができないばかりか、収容ケース２０を配管外へ取り出せなくなるおそれがある。また、一旦、収容ケース２０を後退させ、勢いをつけて引っ張ることにより、折曲部分を抜け出すことができる場合もあるが、移動速度が速すぎると正確な情報を計測することができない。特に、口径５０ｍｍ以下の細い配管では、これらの問題が顕著に表れるため、挿通性の問題から配管内において計測子をスムーズに移動させることは実現できていなかった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑み、計測子をスムーズに配管内で移動させることのできる管内計測装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる管内計測装置は、配管の位置（管路形態）の計測や、配管内の損傷、汚れ、異物進入の有無の計測等の配管内における状態を計測する装置であって、計測子等の被収容物を収容する収容ケースと、該収容ケースの進行方向前側に第１連結部材を介して連結された第１誘導具とを備え、収容ケースは、円筒状の胴体部と、進行方向前側が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部とを含み、第１誘導具は、進行方向前側に向かって先細り形状となる円錐形状に形成され、収容ケースと第１誘導具とは、進行方向に対して傾斜可能で、その中心線同士が交わる最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定され、該最大傾斜角で第１誘導具の基端外周部と前記収容ケースの第１テーパ部とが当接し、かつ第１連結部材が両者の間で直線状に張られた状態に設定されることを特徴とするものである。
【００１０】
収容ケースは内部が空洞となっており、その空間に被収容物を収容することができる。被収容物としては、配管の位置を計測するセンサ、又は、配管内の損傷、汚れ、異物進入等の検知を行うセンサ等の計測子が挙げられるが、これに限定されるものではなく、配管内の状態を計測できる計測子であればよい。より具体的には、管路形態を計測するジャイロ（角速度計）及び加速度計、水検出センサ、温度センサ、湿度センサ、赤外線センサ、紫外線センサ、微粒子センサ又は撮像カメラ等が挙げられ、目的に応じて１又は２以上を組み合わせて用いることができる。また、配管内の汚れを落とす洗浄手段等の他の物を計測子と一緒に収容ケース内に収容してもよい。
【００１１】
収容ケースは、胴体部が円筒状に形成されているので、この長手方向における直線部が配管壁面に沿い、収容ケースが傾きにくくなる。したがって、配管内における計測精度がより高くなる。また、収容ケースの周面には多数の紐状体を植毛する形態としてもよい。植毛を行うことにより、収容ケースの中心を配管の中心に位置させやすくなる。収容ケースが管中心部を移動することにより、特に管路形態を計測する際に正確な値を出すことができる。
【００１２】
また、収容ケースは、進行方向前側が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部を有する。この第１テーパ部により、配管内の凹凸や屈曲等にひっかかりにくくなる。
【００１３】
第１誘導具は、進行方向前側に向かって先細り形状となる円錐形状に形成される。先細り形状とすることにより、配管内の凹凸や屈曲等にひっかかりにくく、前進しやすい。        
【００１４】
収容ケースの進行方向前側の端部と、第１誘導具の大径側の基端とが、第１連結部材を介して連結される。第１連結部材は、収容ケースと第１誘導具の各中心線が同一線上となるように連結する。第１連結部材としては、ケーブル、針金、ワイヤ、紐等が挙げられるが、配管内の形状に応じて屈曲できるものであれば、これに限定されるものではない。
【００１５】
また、第１連結部材は、収容ケースと第１誘導具とを進行方向に対して互いに傾斜可能に連結する。その収容ケースと第１誘導具との中心線同士が交わる角度の最大傾斜角は、８０度〜１００度の範囲内に設定される。第１誘導具の基端外周部と収容ケースの第１テーパ部とが当接し、かつ第１連結部材が両者の間で直線状に張られた状態に設定されることにより、収容ケースと第１誘導具の傾斜が制限され、そのときの角度が最大傾斜角となる。
【００１６】
この構成によると、収容ケースよりも進行方向前側を移動する第１誘導具が折曲部分を通過すると、屈曲先の配管壁面に沿うようにして第１誘導具が収容ケースに対して傾斜する。この傾斜の際、第１誘導具の基端に接続された第１連結部材によって、収容ケースには斜め方向に引っ張る力が働くため、収容ケースを折曲部分で通過させやすくなる。このように、第１誘導具により、ワイヤの牽引方向を転換することにより、収容ケースの挿通性を向上させることができる。
【００１７】
なお、収容ケース及び第１誘導具の最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内となるように第１連結部材の長さを設定した場合、第１誘導具によるワイヤの牽引が好ましい方向となり、屈曲部分において収容ケースをスムーズに通過させることができる。収容ケース及び第１誘導具の最大傾斜角が１００度よりも大きければ、第１連結部材の長さが短すぎ、第１誘導具による牽引方向が好ましくなく、屈曲部において収容ケースをスムーズに通過させることができない。また、収容ケース及び第１誘導具の最大傾斜角が８０度よりも小さければ、第１連結部材が長すぎてしまい、第１連結部材が管内の継手の凹凸や曲がりなどに引っ掛かってしまうおそれがある。また、たとえば挿通できたとしても、その挿通スピードの変化が大きくなり、正確な計測できない。
【００１８】
また、進行方向において第１連結部材とは反対側の収容ケースの端部に、第２連結部材を介して第２誘導具を備えるようにしてもよい。第２連結部材としては、ケーブル、針金、ワイヤ、紐等が挙げられるが、配管内の形状に応じて屈曲できるものであれば、これに限定されるものではない。
【００１９】
収容ケースは、第２連結部材の方向に向かって先細りとなるテーパ形状に形成された第２テーパ部を含む。また、第２誘導具は、進行方向において収容ケースとは反対方向に向かって先細り形状となる円錐形状に形成され、収容ケースと第２誘導具とは、進行方向に対して傾斜可能で、その中心線同士が交わる最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定され、最大傾斜角で第２誘導具の基端外周部と収容ケースの第２テーパ部とが当接し、かつ第２連結部材が両者の間で直線状に張られた状態に設定される。
【００２０】
この構成によると、第１誘導具及び第２誘導具で収容ケースの前後から支えることができるので、収容ケースの移動性がより高まる。また、管内計測装置を第２誘導具側に移動させるときに、収容ケースをスムーズに移動させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、収容ケースよりも進行方向前側を移動する第１誘導具が折曲部分を通過すると、屈曲先の管壁面に沿うようにして第１誘導具が収容ケースに対して傾斜する。この際、第１誘導具の基端に接続された収容ケースには、斜め方向に引っ張る力が働くため、収容ケースを折曲部分で通過させやすくなる。このように、第１誘導具により、ワイヤの牽引方向を転換することにより、収容ケースの挿通性を向上させることができる。細い配管でも収容ケースを挿通可能とできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の管内計測装置の概略図
【図２】配管を示す図
【図３】本発明の管内計測装置の主要部を示す図
【図４】本発明の管内計測装置の主要部であって、第１誘導具及び第２誘導具が収容ケースに対して傾斜した状態を示す図
【図５】本発明の管内計測装置が配管の折曲部分を通過する状態を示す図
【図６】他の実施形態の管内計測装置の主要部を示す図
【図７】従来の管内計測装置が配管の折曲部分を通過する状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、図１に示すように、収容ケース１内にジャイロ（角速度計）及び加速度計等の計測子（図示せず）を搭載することにより、配管２の位置を計測する形態の管内計測装置３について説明する。なお、「配管」２は、図２に示すような管状のものを意味するが、建造物又は地中などの埋設管に限定されるものではない。また、本発明は、ボーリング等による削孔に対しても適用可能である。
【００２４】
図１及び図３に示すように、本実施形態の管内計測装置３は、計測子としてジャイロ及び加速度計等の計測子が収容された収容ケース１と、進行方向において収容ケース１の前後に連結された第１誘導具３及び第２誘導具４と、収容ケース１内の計測子に接続されたケーブル５と、ケーブル５を巻き取り及び巻き出し可能なケーブル巻取器６と、ケーブル巻取器６と第１誘導具３との間に介在して収容ケース１の挿入量（測定点の距離）を計測するケーブル測長器７と、ケーブル測長器７及びケーブル巻取器６に有線又は無線的に接続された制御部８とから構成される。ケーブル巻取器６及びケーブル測長器７の動作は制御部８により制御される。
【００２５】
収容ケース１は、円筒状に形成された胴体部９と、進行方向における前後端が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部１０及び第２テーパ部１１とを備える。胴体部９、第１テーパ部１０及び第２テーパ部１１の各境界部分は緩やかな曲線を描いて形成されており、配管内の凹凸や折曲部分にひっかかりにくい。収容ケース１の素材としてはポリアセタールを用いてもよいが、静電気発生を抑えるために、アルミニウムや導電性のある樹脂を用いるのがよい。収容ケース１の内部は空洞に形成され、そのケーシング内にはジャイロ及び加速度計等の計測子が内装される。
【００２６】
ジャイロ及び加速度計は、公知のものを用いればよく、例えば、ジャイロとしては、振動ジャイロ、ダイナミックチューンドジャイロ等が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【００２７】
第１誘導具３及び第２誘導具４は、先細り形状となる円錐形状に形成され、収容ケース１を挟んで前後に配される。第１誘導具３及び第２誘導具４の大径の基端３ａ、４ａ側が収容ケース１と対向し、先細り部分３ｂ、４ｂが収容ケース１に対して外側を向くように配置される。また、第１誘導具３及び第２誘導具４の基端周縁はＲ形状に形成されており、配管内の凹凸や折曲部分にひっかかりにくい。さらに、第１誘導具３及び第２誘導具４は、配管２内を走査するのに摺動性を保持するような素材で構成されるのが好ましく、本実施形態においてはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が用いられるが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の他の滑りの良い材料を用いてもよい。また、第１誘導具３及び第２誘導具４は、収容ケース１を誘導するため、内部の詰まった塊状のものとするのが好ましいが、収容ケース１の誘導性を担保できれば内部を空洞としてもよい。
【００２８】
収容ケース１内の計測子に接続されたケーブル５は、収容ケース１の先端から飛び出し、一方の誘導具（本実施形態においては第１誘導具３）の基端の中心から内部を通って先端を貫通することにより、第１誘導具３と収容ケース１とを連結する第１連結部材１２となる。このように、第１連結部材１２は、収容ケース１及び第１誘導具３の中心軸が一致するように連結する。
【００２９】
ケーブル５の内部は、電気ケーブルや必要に応じてカメラケーブル等が配線され、外部は、滑りが良く内部の配線を保護することができるワイヤーブレードで被覆されている。ジャイロ及び角速度計等の計測子やケーブル測長器７からの各種信号は、電気ケーブル５からＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介してコンピュータ等の制御部８の演算部８ａに伝送され、各種信号に基づいて計測部分の位置が演算され、そして記録される。
【００３０】
収容ケース１の他端側にはワイヤ１３が接続され、該ワイヤ１３は他方の誘導具（本実施形態においては第２誘導具４）の基端中心から内部を通って先端を貫通することにより、第２誘導具４と収容ケース１とを連結する第２連結部材１４となる。このように、第２連結部材１４は、収容ケース１及び第２誘導具４の中心軸が一致するように連結する。
【００３１】
図４に示すように、収容ケース１及び第１誘導具３は、進行方向に対して傾斜可能で、その中心軸を通る中心線同士が交わる角度θの最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定される。第１誘導具３の基端３ａ外周部と収容ケース１の第１テーパ部１０とが当接し、かつ第１連結部材１２が両者の間で直線状に張られた状態となることにより、収容ケース１及び第１連結部材１２がストッパーとなり、収容ケース１に対する第１誘導具３の傾斜が制限される。このときの角度θが最大傾斜角となる。
【００３２】
また、第２誘導具４についても同様に、収容ケース１及び第２誘導具４は、進行方向に対して傾斜可能で、その中心軸を通る中心線同士が交わる角度θの最大傾斜角が８０度〜１００度の範囲内に設定される。第２誘導具４の基端４ａ外周部と収容ケース１の第２テーパ部１１とが当接し、かつ第２連結部材１４が両者の間で直線状に張られた状態となることにより、収容ケース１及び第２連結部材１４がストッパーとなり、収容ケース１に対する第１誘導具３の傾斜が制限される。このときの角度θが最大傾斜角となる。なお、収容ケース１及び第１誘導具３の最大傾斜角度と、収容ケース１及び第２誘導具４の最大傾斜角度は、８０度〜１００度の範囲内であれば、両者を同一角度としてもよいし、異なる角度としてもよい。
【００３３】
収容ケース１、第１誘導具３及び第２誘導具４の大きさと、配管２の大きさとの関係は、配管２内径をｄとした場合、下記関係となるように設定するのが、収容ケース１の挿通性を高めるうえで好ましい。
収容ケース１について：外径Ｌ１＝０．７５ｄ、長手方向の長さＬ２＝１．１５ｄ以下
第２誘導具４及び第１誘導具３について：基端の外径Ｌ３＝０．７ｄ、長手方向の長さＬ４＝ｄ
【００３４】
上記構成の管内計測装置３を使用する場合についてその一例を説明する。まず、第２誘導具４、収容ケース１及び第１誘導具３を配管２の奥まで送る。その方法としては公知の方法を用いることができる。例えば、第２誘導具４から伸びるワイヤ１３の先端にパラシュートを設け、公知のスパイラルフロー方式により、第２誘導具４を先頭に、収容ケース１及び第１誘導具３を配管２の奥まで送ればよい。または、ワイヤ１３に自走型のロボットを接続し、配管２の奥まで第２誘導具４、収容ケース１及び第１誘導具３を牽引するようにしてもよい。
【００３５】
第２誘導具４、収容ケース１及び第１誘導具３が配管２の奥まで到達した後、ケーブル巻取器６でケーブル５を巻き取ることにより、第１誘導具３を先頭に、収容ケース１及び第２誘導具４を牽引する。このケーブル５巻取機による牽引の際、収容ケース１内の計測子より得られる計測データは、ケーブル５を介して制御部８の演算部８ａに送られる。また、ケーブル測長器７により、収容ケース１の挿入量（測定点の距離）を計測し、その結果が制御部８の演算部８ａに送られる。これらの値により、公知の実証方法により、配管２の位置を算出する。
【００３６】
この際、収容ケース１は、胴体部９が円筒状に形成されているので、この長手方向における直線部が配管壁面に対して沿いやすく、収容ケース１が傾きにくくなる。したがって、配管内の計測精度がより高くなる。
【００３７】
また、収容ケース１は、進行方向における前後端が先細りのテーパ形状に形成された第１テーパ部１０及び第２テーパ部１１を有する。この第１テーパ部１０及び第２テーパ部１１により、配管２内の凹凸等にひっかかりにくくなり、スムーズに移動することができる。
【００３８】
例えば、図５に示すように、屈曲した配管２を上方へ移動する場合、収容ケース１よりも進行方向前側を移動する第１誘導具３が折曲部分を通過すると、屈曲先の配管２壁面に沿うようにして第１誘導具３が収容ケース１に対して傾斜する。この際、第１誘導具３の基端が上方へ持ち上がるため、これに接続された第１連結部材１２が収容ケース１を斜め上方向Ｂに引っ張る。すると、収容ケース１が上方へ移動するため、折曲部分を通過させやすくなる。
【００３９】
また、図５に示すように、配管２が２段階の折曲している場合、第２誘導具４の基端が配管２の折曲部に当接することにより、これに連結されたワイヤ（第２連結部材）１３が配管２の中心軸に近くなるように位置する。したがって、第１誘導具３及び第２誘導具４の合力によって、収容ケース１の配管２内での姿勢を配管２と並行に保つことができるため、挿通性を向上させることができる。
【００４０】
さらにまた、収容ケース１を配管２内で反対方向に移動させる場合には、上記で説明した役割が、第１誘導具３と第２誘導具４との間で交代することになる。したがって、収容ケース１を配管２内で反対方向に移動させても、凹凸や折曲部分をスムーズに移動させることができる。
【００４１】
このように、第１連結部材１２及び第２連結部材１４によるワイヤ１３の牽引方向の転換により、収容ケース１の往復移動がスムーズとなる。収容ケース１内の計測子の計測精度を向上させることができる。また、挿通性の向上により、本管内計測装置を口径５０ｍｍ以下の細管にも好適に用いることができる。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、収容ケース１内にジャイロ（角速度計）及び加速度計を搭載することにより、配管２の位置を計測する形態について説明したが、ジャイロ（角速度計）及び加速度計の代わりに、水検出センサ、温度センサ、湿度センサ、赤外線センサ、紫外線センサ、微粒子センサ又は撮像カメラ（ＣＣＤカメラ等）等の他の計測子を、目的に応じて１又は２以上を組み合わせて設けてもよい。配管２内の状態を計測することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、第１誘導具３及び第２誘導具４の両方を設ける構成としたが、一方のみを設ける構成としてもよい。
【００４４】
さらにまた、図６に示すように、収容ケース１の周面に多数の紐状体１５を植毛してもよい。植毛を行うことにより、収容ケース１の中心が配管２の中心に位置しやすくなる。収容ケース１が管中心部を移動することにより、特に管路形態を計測する際に正確な値を出すことができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    収容ケース
２    配管
３    第１誘導具
４    第２誘導具
５    ケーブル
６    ケーブル巻取器
７    ケーブル測長器
８    制御部
８ａ  演算部
９    胴体部
１０  第１テーパ部
１１  第２テーパ部
１２  第１連結部材
１３  ワイヤ
１４  第２連結部材
【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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