(57)【要約】      （修正有）【課題】伐採造木作業用の重機械の入れない山林でも使用でき、伐採と造木と製材の一連の工程を一括して同時に現地で行うことにより、容易に搬出できる大きさにまでに加工した木材を作り出す木材切り出し装置を提供する。【解決手段】装置を立木の状態の樹木に取り付け、最初に枝打ちをしながら上昇し、指示された位置から根元部分に向けて木取りを行う。その作業ステップは初回のみ樹木上部の梢部分を切り落とし続いて縦切り、玉切り、木取りされた木材を収納部へ収納しこれを最初の１サイクルの動作とし、以後は縦切り、玉切り、木材の収納を１サイクルとしてこのサイクルを樹木の根元まで繰り返すことにより計画した寸法の木材の切り出しを行う。この方法により容易に搬出できる大きさに木取りした木材を作り出す。【選択図】図４
2012139198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材切り出し装置を使用し、立木の状態の樹木に対して任意の寸法に樹木の長手方向に行う縦切りと縦切りを行った樹幹に対して玉切りを行い木材を切りだすか、又は縦切りを省略して任意の長さに玉切りのみを行い木材を切り出すか、あるいは樹木全体の中で縦切りを行う部分と行わない部分を取り混ぜた木取りを行い木材を任意の寸法に切り出すか、これらのいずれかの方法で樹木全体を木取りする、木材の切り出し方法。
【請求項２】
装置の上昇と下降動作を行わせる昇降駆動部と、枝を切り落とす枝打ち部と、樹木の幹を任意の長さに切る玉切り部と、取り出す木材の幅と厚さの寸法に応じて縦切りを行う縦切り部と、切り出した木材を収納する木材収納部と、木材収納部へ木材を誘導する木材収納機構部と、動作の指示と監視を行う制御部と、外部より装置を操作するリモートコントローラを備え、制御部のプログラムの指示により予め定められた手順に従って動作を行い、立木の状態の樹木を任意の寸法に木取りする木材切り出し装置。
【請求項３】
前記昇降駆動部は、複数の駆動輪が樹幹を複数方向から圧迫しながら回転し、装置を上昇・下降・停止させる。その駆動輪の動作と回転方向及び停止は必要に応じて個別に任意に指示が可能であることを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項４】
前記昇降駆動部は、上昇動作の機能を樹木の太さが一定の太さを有する範囲に限定し、樹幹の太さが設定より細い範囲では機能しない構造であること、及び下降に際しては下降の速度を一定速度以下に規制する機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項５】
前記昇降駆動部は、玉切り中は玉切り部分より上部の木材を押し上げて、切断する刃物に木材の荷重がかかり切断の障害となることを防止する機能を備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項６】
前記昇降駆動部は、昇降時に変化する装置の向きを駆動輪の向きを変化させて当初設定された東西南北の一定方向を保持するよう修正する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の木材切り出し装置。
【請求項７】
前記昇降駆動部は、地表位置で樹木に取り付けられた筐体をその場で樹幹の周囲方向に旋回させる車輪を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項８】
前記玉切り部は、立木のままの樹木の樹幹を任意の長さに切断するために木材切断用具を収納部より取り出して切断し、切断が終了すると切断用具を収納する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項９】
前記縦切り部は、立木のままの樹木の梢から根元に至る幹の長手方向に、木材切断用具を用いて複数箇所を任意に設定された寸法に縦切りする機能を有することを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。    
【請求項１０】
前記縦切り部は、使用前に収納ケースより取り出されて筐体の所定部分に取り付けられ、使用後は収納ケースに戻される機構を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。                        
【請求項１１】
前記制御部は内蔵されるプログラムの機能に従い、動作の指示と監視及び各種センサー情報の監視を行いその情報を利用して作業を進め、異常事態には周囲に対して緊急の警報を発し、装置に危険回避の動作指示を出す機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。    
【請求項１２】
前記制御部は、上昇時に所得した樹木の太さ長さと傷の位置等の情報を元に木取り計画を作成する機能、及びオペレータの指示を受け木取り計画を作成する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。  
【請求項１３】
前記制御部は、装置に備わる表示器及び音源を利用して、装置の動作状況と異常状況を装置の外部に向け表示する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項１４】
前記木材収納部は、縦切りと玉切りが終了して木取りされた木材か、又は玉切りのみを行い縦切りを省略した丸太のいずれかを、木材収納部に収納する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項１５】
前記木材収納部は、取り付けた筐体に対してその位置を上下に移動する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【請求項１６】
前記木材収納機構部は、木材を挟み保持する機構を使用して木材収納部へ木材を誘導する機能を備えたことを特徴とする請求項２に記載の木材切り出し装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹木の伐採、造木、搬送と、その後に行う製材を経て規定の木材を作り出す従来行われている一連の作業工程を、山林の現場で立木の状態の樹木に対し同じ工程をまとめて同時に行うもので、乾燥による収縮を考慮して任意に設定された寸法の木取り計画に従い、梢部分から根元に向かって切り出しを繰り返して行う事により木材を作り出す装置、及び木材切り出し装置を使った木材の切り出し方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
山林における樹木の伐採と造木を行うために、次のような装置が使用されている。特許文献１にハーベスタが記されている。樹木の伐倒、枝払い、切断、樹幹の測定機能を備えた伐採造木機械であるが、重機械の入れる地域での使用に限定されることと、大規模に施業するための機械であるので設備の費用負担も大きい。
特許文献２に小型軽量の枝打ち専用機が記されている。これは枝打ち作業専用でそれ以外の作業を同時に行うものではない。
特許文献３に丸太割りとその方法が記されている。伐採と造木の工程を経て運搬された丸太をテーブルにのせ、油圧で刃物を丸太に押しつけて割る定置型の専用製材機であるが、大規模な装置であり山林の現場に持ち込み使用するものではない。
特許文献４に移動式製材機が記されている。伐採と造木と集材の工程を経た原木に対し、集材場所に持ち込みして製材のみを行うものであり、伐採現場で複数の工程を同時に行うものではない。
特許文献５に樹木伐採装置が記されている。既に枝打ちしてある間伐対象の樹木にのみ利用可能な装置で薪に利用する木材に限定した寸法に丸太を切りだし樹木上部から下部へ向けて玉切りを繰り返して使用する。任意の形状と寸法の木材を切り出すものではなく単機能機である。
その他に、本出願人による特願２０１０−１９４３４９が有る。これは、立木に対して玉切りと縦切りを繰り返し木材を切り出す装置であるが、この装置に対して本出願は同じ目的で軽量化と安全性の向上を図ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４７３５３
【特許文献２】特開平１０−５２１８１
【特許文献３】特開平５−２３７８１４
【特許文献４】実開平７−２１３０１
【特許文献５】特開２０１０−１１０２９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大型の伐採と木材搬出機械を使わなくても、木材の切り出しが可能な施業の手法を作り出す事。この目的で考案した装置が本出願人の特願２０１０−１９４３４９である。本出願はそれに対して目的は同じとしながら装置の軽量化と安全性を改善したことと、木材の切り出し方法を追加したものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この木材切り出し装置は、装置の上昇と下降の動作を行わせる昇降駆動部と、枝を切り落とし梢部を玉切りするす枝打ち・上部玉切り部と、樹木の幹を任意の長さに切る玉切り部と、取り出す木材の寸法に応じて縦切りを行う縦切り部と、切り出した木材を収納する木材収納部と、木材収納部へ木材を誘導する木材収納機構部と、昇降・縦切り・玉切り等の動作中に装置の姿勢の安定を補助する姿勢安定補助部と、装置の各種動作の指示と監視を行う制御部と、外部より装置を操作するリモートコントローラを備え、制御部に設けられたプログラムの指示により予め定められた手順に従って各機能を動作させ、立木の状態の樹木に対して、梢部分から根元部分までの範囲に対して計画された木取りを行う。
【０００６】
木取り方法の工程の組み合わせ方について以下の通り定義する。
第１の木取り方法は、縦切りを木取り計画に従がい任意に設定された長さで行い、続いて設定された長さ位置で玉切りを行う。これで１サイクルの工程とし、このサイクルを根元の最終木取り位置まで繰り返す方法。
第２の木取り方法は、縦切りを樹木上部で開始して根元部分の最終位置までの長い距離を一度の縦切りで行うか又は第１の方法の２サイクル分以上の長さを縦切りし、終了するとそこから縦切りを開始した木口部分まで上昇し次に玉切り動作に入り既に縦切りの終了した部分を木取り計画に設定された長さに従って玉切りのみを根元部分の最終玉切り位置まで繰り返して行う方法。
第３の木取り方法は、縦切りを省略して玉切りのみを行い木取りする方法。
第４の木取り方法は、第１又は第２の方法と、第３の方法を任意に組み合わせて木取り計画する方法である。
以後特に断らなければ、最も工程とその動作が多く説明を要する第１の木取り方法について記述するものとする。
【０００７】
本申請書での木材切り出し装置とは、従来行われている樹木を伐採してその樹木に対して枝払いと玉切りを行う木取り方法ではなく、立木の状態の樹木に装置を取り付けて、樹木の長手方向に任意の幅と厚さに縦切りしたうえで任意の長さに玉切りする、その工程を繰り返し複数回行う機能を備えた装置とし、その木取り方法から縦切りを省略して樹幹に対して任意の長さに玉切りのみを行い丸太を切り出す装置も含め木材切り出し装置と定義する。
【０００８】
昇降駆動部は、複数の駆動輪が複数方向から樹幹を圧迫しながら回転し装置を上昇・下降・停止させる。駆動輪の回転方向及びその動作と停止は必要に応じて個別に任意に指示が可能である。
駆動輪が樹幹に対して圧迫力を加えられるのは樹幹の太さが一定の太さを保つ範囲であり、梢に近づき樹幹が細くなると圧迫力は生じず装置を上昇させることはできない構造である。
また樹幹に取り付けたときに、オペレータの指示する運用上適切な初期の方位に向きを変更する方位修正用の駆動ローラを備えている。
装置が動作中にも東西南北の一定方向を保つように駆動輪の向きを変化させて、昇降時に装置の進行方向を樹木の周囲方向に変更する機能を備えている。
また駆動輪は樹幹との接触面である胴の中央部分を窪ませ接触面積を広くし、凹凸形状をもたせ摩擦力を高めた形状を備えている。
また昇降駆動部には装置の下降時の速度を一定以下に規制するガバナーを備えている。
駆動輪を樹幹に対して圧迫する方法として、本説明ではモータによりスクリューを回転させて圧迫力を生み出す機構としたが、図９のごとく油圧機構を利用して樹幹への圧迫力を生み出す構造を使用しても良い。
【０００９】
枝打ち・上部玉切り部は、一連の作業の初期に装置を上昇させる際にチェーンソーを用いて枝打ちを行う。チェーンソーの取り付け保持部分に枝打ち切断の進行状況を検出できるセンサーを備えている。枝の切断用具には本説明のチェーンソーに代えて丸鋸や平鋸を使用しても良い。
【００１０】
縦切り部は、立木のままの樹木の幹を樹木の長手方向に、木材切断用具を用いて複数箇所を規定された寸法に縦切りする。    
縦切り部は、上昇枝打ちと梢方向の木取り開始位置での上部玉切りが終了した時点で、縦切り鋸収納ボックスよりガイドレールに沿って取り出され筐体の所定部分に取り付けられ、使用後は縦切り鋸収納ボックスに戻される。
筐体が一定の速度で下降動作を始めることにより筐体に固定されて動作する縦切り鋸ユニットが樹幹を縦切りする。
縦切りが進行し玉切り部が木取り計画に定められた所定の長さの位置を一定距離通過した玉切りできる位置まで達すると、下降動作を停止して木取り計画の長さの位置で玉切りを行う前に縦切り鋸を収納するために上昇し収納した後に玉切り位置まで下降して玉切りを行う。玉切りが完了すると各木材が分離して取り出し可能となり、１サイクルの木取りが完成する。
縦切り鋸の切断間隔は木取りされた木材が乾燥後に規定の寸法になるよう、取り付けがされていて、設定された寸法の木材を切り出す。
別の方法として縦切りを省略して玉切りのみをした丸太を切り出して収納し、縦切りは別の工程で行う作業方法を採用し、装置を次の作業工程に進めることも可能である。
【００１１】
下部玉切り部は、玉切り位置で玉切りチェーンソーが取り出されて取り付けられ、通常既に縦切りが終了している樹幹を任意の長さにチェーンソーを用いて切断する。
この時、下部駆動輪は固定させた後、上部駆動輪を使用して切断部より上部の樹幹を上方向に向けて送るように駆動する。そのことにより上部から木材の荷重が切断中の玉切りチェーンソーに加わることに依るチェーンソーの切断動作の障害を防ぐ。
玉切りには、チェーンソーに代えて丸鋸や平鋸を使用しいても良い。
【００１２】
制御部は各動作機構に電源を供給又は停止する電源制御部を有すること、内蔵されるプログラムの機能に従い動作の指示とその監視及びその他各種センサー情報を収集し、その情報を利用して作業を進める。異常事態には周囲に対して緊急の警報を発し、装置に危険回避の動作指示を出す機能を有する。
制御部は、樹木個々の太さや長さ傷の部位とその程度などの情報を元に木取り計画を作成する機能を有し、加えてオペレータの指示を受け取り木取り計画を作成する機能をも有する。
装置の外側に、装置の動作状況と異常状況を外部に向けて表示する表示器及び音源を備え、電源の供給が絶たれた時及び想定外の動作状況が発生する等、異常事態が発生したと判断される時は強制的に全ての動作を緊急停止して指示を待つか、低速の下降動作を行わせるなど危険回避を指示する機能を備えている。
【００１３】
装置に備えられた各機能動作部分の主要センサーは、枝打ち旋回ユニット位置センサー（８６）、枝検知センサー（７７）、枝打ち・上部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８７）、下部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８８）、地表接近検知センサー（８１）、筐体樹幹距離センサー（７９）、樹木傷検出センサー（７８）、移動距離カウントセンサー（８３）、姿勢安定補助部状態検出センサー（８９）、装置方位検知センサー（８０）等を備え各々状態を監視する機能を持つ。
各センサーの光学的センサー、電磁的センサー、スイッチ、接点を他の機能要素を持つセンサーなどに代えても良い。
【００１４】
リモートコントローラは、制御部に対しオペレータによる動作の指示を出すと共に、制御部より情報を受け取り運用を監視することとオペレータに異常事態など注意を喚起する情報を受け取り表示する機能を備えている。
【００１５】
木材収納部は、縦切りと玉切りが終了して木取りされた個別の木材か、又は玉切りのみを行い縦切りを省略した丸太のいずれかを収納部に収納する。その収納量はほぼ一本の樹木全体を収納する容量を備え、収納された木材を放出する時は木材収納部の立面と底面を開放して木材を取り出せる。
木材収納部は、取り付けた筐体に対してその位置を移動する機能を備える。
【００１６】
木材収納機構部は、木材を挟み保持する機構を使用して木材収納部へ木取りされた木材を誘導する機能を備える。
【００１７】
姿勢安定補助部は、玉切りを行う前に縦切り鋸を収納する動作を行うが、最初の玉切りを行う前の上昇時に姿勢安定補助部が筐体より取り出される。以後最終回の縦切り下降中に収納されるまで取り出された状態で機能する。
姿勢安定補助部の機能は、下部玉切りが終了した時点では上部駆動輪は樹幹を圧迫できておらず下部駆動輪のみが樹幹を圧迫保持した状態であり装置全体の姿勢安定性が不足する。そこで下部駆動輪を補助して装置の安定を高めるため補助輪を設ける。
収納は地表接近検知センサーにより地表の接近を検知して姿勢安定補助部の収納動作に入る。
補助輪には駆動の機能はなく圧迫力は支持アームにテンションを掛けた弾性体アームとなっている。
本説明では表裏に各２輪合計４輪を設けているが増減させても良い。
姿勢安定補助部の取り出しと収納の動力は下部駆動輪の駆動モータより回転をクラッチにより伝達される。
姿勢安定補助部の取り出しと収納動作は姿勢安定補助部状態検出センサーにより監視する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の木材切りだし装置は、立木のままの樹木を任意の長さと厚さの木材に切り出す事ができるので、従来の伐採方法による1本の樹木全体または丸太のままと比較して切り出された個々の木材の重量が軽量であり林道までの搬出が容易となる。
これにより重機械を入れることのできない地域で、施業されずに放置された森林でも施業が可能となり、間伐対象の樹木から広く主木の切り出しにも利用でき森林資源の有効活用が図れる。
本装置は、分解して運搬できるので林道が整備されていない地域でも使用でき、少人数で安全に作業を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】全体外観斜視図を示す。
【図２】全体構成概略図を示す。
【図３】使用概念図を示す。
【図４】作業進行概念図を示す。        （ａ）は、枝打ちしながら上昇する状態を示す。        （ｂ）は、梢部を玉切りした状態を示す。        （ｃ）は、縦切り・玉切り後木材を収納した状態を示す。        （ｄ）は、木取りした木材を取り出した状態を示す。
【図５】樹木への取り付け取りはずし概念図を示す。        （ａ）樹木への取り付け取り外しの状態を示す。         （ｂ）樹木への着脱時の筐体開放部分を示す。
【図６】木材収納部時の筐体開放部分平面図を示す。
【図７】昇降駆動部平面図を示す。
【図８】昇降駆動部説明図を示す。
【図９】別の昇降駆動部（油圧）説明図を示す。
【図１０】枝打ち動作概念図を示す。
【図１１】玉切り動作概念図を示す。
【図１２】縦切りと玉切りの動作説明図。        （ａ）縦切り動作を示す。           （ｂ）縦切りを完了し玉切り中を示す。           （ｃ）縦切りと玉切りが終了し木材の分離状態を示す。
【図１３】縦切り機構（帯鋸）概念図を示す。         （ａ）縦切り機構（帯鋸）平面図を示す。                   （ｂ）縦切り機構（帯鋸）正面図を示す。
【図１４】別の縦切り機構（帯鋸）概念図を示す。
【図１５】別の縦切り機構（平鋸）概念図を示す。
【図１６】別の縦切り機構（丸鋸）概念図を示す。                       （ａ）別の縦切り機構（丸鋸）平面図を示す。                （ｂ）別の縦切り機構（丸鋸）正面図を示す。                （ｃ）別の縦切り機構（丸鋸）側面図を示す。
【図１７】木材収納動作進行概念図を示す。             （ａ）木材収納動作前の状態を示す。             （ｂ）最初の木材収納動作を示す。             （ｃ）両側に木材を収納した状態を示す。
【図１８】木材収納機構部動作概念図を示す。        （ａ）木材収納機構部平面図を示す。             （ｂ）木材収納機構部正面図を示す。
【図１９】姿勢安定補助部の説明図を示す。         （ａ）姿勢安定補助部の説明平面図を示す。             （ｂ）姿勢安定補助部の説明正面図を示す。
【図２０】動作全体のメインフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（全体動作）図４を用いて一連の作業進行を説明する。（ａ）は上昇しながら枝打ちすることを示し、（ｂ）は樹幹（１１）の太さが一定以下の位置に達するか又は木取り計画の最上部位置に達した時枝打ち・上部玉切りチェーンソー（２２）を玉切り動作の状態に取り付け変更して樹木の上部を切り落とす状態を示し、（ｃ）は、枝打ち・上部玉切りチェーンソー（２２）を収納して、縦切り鋸（３２）を木口部分に対応して筐体（０１）の所定位置に取り付け動作させ、この状態で装置全体をゆっくり下降させると縦切り鋸（３２）で樹幹（１１）を縦方向に切り進み、玉切り部が規定の長さ位置に到達するとその規定位置より一定距離通過した位置まで継続して縦切りを切り進め、その後装置の上昇動作を行い先端の木口部分まで上昇して縦切り鋸（３２）を収納後、規定の玉切り位置に達するまで再び下降しそこで装置に収納されている下部玉切りチェーンソー（４２）が取り出されて玉切りし、玉切りを終えると玉切りチェーンソーを収納する。これで木材は個々に分離して規定の寸法の木材が切り出される。
そして（ｃ）は個々に分離した木材を木材収納部（０６）に収納した状態を示し、木材収納部（０６）を交互に使いながら地表位置まで繰り返し作業を進める。
（ｄ）は（ｃ）の動作を繰り返して地表部分まで切り出しを続けて最終段階において木材収納部（０６）内の木材を取り出した状態を示しこの後筐体（０１）を樹幹（１１）から取り外しこの樹木に対する一連の作業を終える。  
この一連の動作の過程で制御部（０７）は、基本的な作業手順に基づく昇降動作を始め縦切りや玉切り等の各機能部の動作と停止及び作業の進捗監視と異常時の対処を行う。
【００２１】
（全体構成）この木材切り出し装置は、装置の上昇と下降の動作を行わせる昇降駆動部（０５）と、昇降・縦切り・玉切り等の動作中に装置の姿勢の安定を補助する姿勢安定補助部（０９）と、枝（１２）を切り落とす枝打ち・上部玉切り部（０２）と、樹木の幹を任意の長さに切る下部玉切り部（４０）と、取り出す木材の寸法に応じて縦切りを行う縦切り部（０３）と、切り出した木材を収納する木材収納部（０６）と、木材収納部（０６）へ木材を誘導する木材収納機構部（６２）と、装置の各種動作の指示と監視を行う制御部（０７）と、外部より装置を操作するリモートコントローラ（７４）を備え、制御部（０７）に設えられたプログラムの指示により予め定められた手順に従って各機能を動作させ、立木の状態の樹木に対して、梢部分から根元部分までの範囲に対して計画された木取りを行う。
【００２２】
（装置の可搬性）装置全体の運搬の容易性について図２、５を用いて説明する。伐採現場までの距離が長い時などの運搬を容易にするため、図２において枝打ち・上部玉切り部（０２）、縦切り部（０３）、下部玉切り部（０４）、木材収納部（０６）などの各機能ユニットとそれらを格納するカバーも取り外して運ぶことができる。
また樹木間の移動を容易にする手段として、図５のごとく装置の形状に対応した専用のソリに倒して乗せて樹木間に張った専用のワイヤーを利用して移動させる方法と、組み立てたままの装置に車輪の付いた運搬機構を取り付け発電機（７２）より供給される電力を動力に使用するか又は手押しで移動運搬を行う運搬機構を利用して運ぶ。  
【００２３】
（樹木への着脱）装置を樹幹（１１）に、取り付け取り外す時は、木材収納部（０６）は取り外した状態で筐体（０１）の樹幹（１１）対応部分を図５（ｂ）のごとく筐体取り付け時開口部（１６）と木材収納時開口部（１５）を開放して取り付ける。更に取り付けの作業を容易にするために図５のごとくロープと滑車を使って樹木に取り付けを行うと良い。樹幹（１１）にベルトを巻きそこに滑車を取り付け固定して使用し、筐体（０１）の下部にも装置を樹木に取り付け取り外し操作に使用する取り付け金具を備え、装置全体が不安定に樹幹（１１）の周りで位置が変化しても安全な作業を可能としていて、取り付けが完了した後木材収納部（０６）を取り付ける。
装置を樹幹（１１）から取り外すときは通常縦切り玉切りなどの機構部分を先に取りはずして装置を軽量化した後に取り外すと作業が容易となる。
【００２４】
（装置取り付けの方向）樹木への取り付けにおいては樹木の傾きとソリや曲がりを考慮して取り出す木材の切り出しに最も適した方向に縦切りができるように、オペレータがリモコンで指示し方位修正駆動ローラ（１３）の動作により装置の向きを修正する。そして装置の向きが定まった時点で複数有る装置方位検知センサー（８０）を方位固定指示器（７６）の方向に向けてセンシング動作をさせ検出されればその位置で固定する。以後装置の方位を方位固定指示器（７６）の方向を基準にして修正しながら装置の運用がされる。
【００２５】
（電源供給）各機構部の動作に必要な動力は、図３のごとく地表の発電機（７２）で発電し、電源供給ケーブル（７３）を介して制御部（０７）内の電源装置で受ける。送られた電力は昇降用モータを始めチェーンソーなど各種の機構動作に使用し、制御部（０７）と各種センサー（０８）、照明などに使用する。
【００２６】
（昇降駆動部）昇降駆動部（０５）について図２、７、８、９を用いて説明する。図７は駆動部の平面図であり、この例では図８の駆動輪（５２と５３）は対向した２方向から樹幹（１１）を圧迫する。図２のごとく筐体（０１）の下部に昇降駆動部（０５）が設けられていて樹幹（１１）を圧迫して昇降の動作を行う。本説明では、駆動輪の使用数を４輪としたが使用される状況に応じて駆動輪の位置と使用される数を変更した設計も可能である。
図２において、駆動輪（５２と５３）を一定の圧力で樹幹（１１）に圧迫させ摩擦力を確保するため、樹幹（１１）の太さに応じて昇降駆動部フレーム（５０）の筐体（０１）への取り付け位置を変更でき、これにより樹木ごとの太さに左右されず駆動輪（５２と５３）の樹幹（１１）に対する圧迫動作の範囲は一定範囲に保たれ、安定した圧迫力を確保できる。
駆動輪（５２と５３）の樹幹対応部分は、樹幹（１１）との接触面積を広くするため図７のごとく胴の中央を窪ませた形状であり、更に大きい摩擦力が得られるように樹幹接触面は凹凸形状を備えている。
図８は駆動輪（５２と５３）が樹木を圧迫する仕組みを簡単に示した分解説明図である。駆動輪（５２と５３）を樹幹（１１）に対して圧迫する構造は、駆動輪テンションアーム位置センサー（８４）及びテンションスクリュープレートセンサー（８５）の情報を元に圧迫力を強めるか弱めるかの判断に従いテンションスクリューモータ（５６）によりテンションスクリューギア（５７）を正回転又は逆回転させ駆動輪（５２と５３）の支持された駆動輪テンションアーム（５１）に対しテンションスクリュープレート（５４）を介して適度な圧力で圧迫することにより駆動輪（５２と５３）の樹幹（１１）への圧迫力を生み出し保持する。
装置が根元部分から上昇した移動距離は図２の外部の表示部（７５）とリモートコントローラ（７４）に表示されオペレータに示され、オペレータは全体の木取り計画についてリモートコントローラ（７４）を用いて指示することができる。
【００２７】
（昇降駆動部）樹木の表面の傷や残枝などによる凹凸で駆動輪（５２と５３）の圧迫力の変動に対して、駆動部が適度な圧迫力を保ちながら即座に対応するために、駆動輪テンションアーム（５１）は衝撃を吸収する弾性機能を備えている。
図８において駆動輪テンションアーム位置センサー（８４）を備えており樹幹（１１）の凹凸や太さの変化に対応して駆動輪が位置移動すると駆動輪テンションアーム（５１）が動作して駆動輪テンションアーム位置センサー（８４）に圧迫力の大小が検出されその値によりテンションスクリューモータ（５６）を起動して正回転又は逆回転をさせ駆動輪の樹幹（１１）に対する圧迫力を適正な値に修正する。
【００２８】
（昇降駆動部）正しい寸法に木取りするために、筐体（０１）の中央に樹幹（１１）を位置させること更に装置の向きを一定の方向に保つ必要がある。そのため装置の昇降動作などで装置の向きが当初設定した方位から変化しないように、図２の方位検知センサー（７１）により方位を検知し、駆動輪の向きを修正することにより当初設定した方位に向きを修正する機能を有し作業の安全性と切り出す木材の適正な寸法と形状を保つ。
また装置の正確な昇降時の移動距離を計測して縦切り・玉切り動作の開始終了位置を適正にするため移動距離カウントセンサー（８３）を備える。
昇降駆動部（０５）は、樹幹（１１）の太さが一定以下の部分にさしかかるとそれ以上樹幹（１１）を圧迫できない構造であり、万が一制御不能となり暴走したとしても一定の太さ位置までしか上昇することができない構造を備えている。
電源が途絶えるなど正常な動作を継続できない非常事態にも、本装置が滑落しないように駆動輪の樹幹（１１）への圧迫力を保持し、装置の下降速度を一定速度以下に規制するために昇降駆動部（０５）に図示していないがガバナーを備えている。
【００２９】
（別の昇降駆動部）前記昇降駆動部（０５）において、駆動輪（５２と５３）を樹幹（１１）に対して圧迫する構造はテンションスクリューモータ（５６）によりテンションスクリューを回転させ、テンションスクリュープレート（５４）を圧迫することにより駆動輪（５２と５３）の樹幹（１１）への圧迫力を生み出す機構としたが、別の昇降駆動部（０５）は、図９のごとくテンションスクリュープレート（５４）に対する圧迫力を生み出す機構に油圧を使用した駆動部シリンダー（５８）と駆動部ピストン（５９）を用いた構造とすることも可能である。
【００３０】
（姿勢安定補助部）下部玉切りが終了した時点では上部駆動輪（５２）は樹幹（１１）を圧迫しておらず下部駆動輪（５３）のみが樹幹（１１）を圧迫保持した状態であり装置全体の姿勢安定性が不足する。そこで下部駆動輪（５３）を補助して装置の安定を高めるため補助輪を設ける。
姿勢安定補助輪（９１）には駆動の機能はなく圧迫力は支持アームにテンションを掛けた弾性体アームから得る。
取り出しと収納動作についての動力は、下部駆動輪駆動モータより回転をクラッチにより伝達され、出し入れの動作は姿勢安定補助部状態検出センサー（８９）により監視される。
取り出しと収納動作のタイミングは、玉切りを行う前に縦切り鋸（３２）を収納する動作を行うが最初の玉切りを行う前の上昇時に姿勢安定補助部（０９）が筐体（０１）より取り出される。以後最終回の縦切り中の下降時に地表接近検知センサー（８１）により地表の接近を検知して収納が開始されるまで取り出された状態で姿勢安定の補助をする。
姿勢安定補助輪（９１）の数は、本説明では表裏に各２輪合計４輪としているが使用される環境に応じて増減しても良い。
【００３１】
（枝打ち・上部玉切り部）枝打ち・上部玉切り部（０２）について図２と図１０を用いて説明する。枝打ち・上部玉切り部（０２）は筐体上部に位置し、チェーンソーを取り付けた枝打ち・上部玉切り部旋回ユニット（２３）が旋回して枝打ちする。
装置の進行方向の上部に枝（１２）が存在するか枝検出センサー（７７）が監視をしながら上昇し、枝（１２）の接近を検出すると装置の上昇速度を低速に変更し、旋回している枝打ち・上部玉切りチェーンソー（２２）が枝（１２）に当たったことをチェーンソー保持部分に備えられた枝打ち・上部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８７）が検出すると、切断動作状態を監視する。
チェーンソーカバー部が樹幹（１１）と接触した状態でスライドするので、常に幹に近い部分で枝（１２）を切断するので残枝は短い。
【００３２】
（枝打ち・上部玉切り部）枝打ち・上部玉切りチェーンソー（２２）の取り付け保持部分は、切断中の枝（１２）から受ける抵抗を吸収できるクッション機構と、枝（１２）の切断開始、切断中、切断終了の状態を検出する枝打ち・上部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８７）を有する。
本説明では枝（１２）の切断にチェーンソーを使用しているが平鋸・丸鋸を使用してしても良い。
【００３３】
（上部玉切り）枝打ち・上部玉切り部（０２）について図４（ｂ）、図１０を用いて説明する。図４（ｂ）において装置が枝打ちしながら上昇する動作の終期で、筐体樹幹距離センサー（７９）が幹の太さが一定以下であることを検出すると根元部分委からの移動距離を勘案して木取り計画に従い指示される木取りを開始する最初の玉切り位置まで下降して、枝打ち・上部玉切りチェーンソー（２２）の取り付け筐体を玉切り動作用に変更して樹木の上部を切り落とす。
この時樹木先端部の切り落としの方向は、制御部（０７）の収納された電源供給ケーブル（７３）の引き込み位置側から対向側に向けて切り落とすように初期に装置の向きを設定して運用する。
【００３４】
（木取りの方法）縦切りと玉切りの説明に先立ち図１２を用いて縦切りと玉切りと木材収納動作の関係を説明する。図１２（ａ）のごとく縦切り動作が玉切り予定位置より少し進んだ位置まで切り進んだ時点で縦切りを終了して装置を上昇させて縦切り鋸（３２）を収納した後、玉切りの所定位置まで下降し図１２（ｂ）のごとく玉切りを行うことにより図１２（ｃ）のごとく収納可能な木材に分離される。
【００３５】
（縦切り部）縦切り部（０３）について図２、１２、１３を用いて説明する。前記の枝打ち上昇と上部玉切りが終了した時点で縦切り鋸セット可能位置まで上昇させ縦切り鋸（３２）のユニットが図２の縦切り鋸収納ボックス（３１）よりガイドレールに沿って取り出されて筐体（０１）の所定の位置に取り付けされる。
筐体（０１）に固定された縦切り鋸ユニットが、上部玉切りを終了した木口部分から縦切りが始まる。装置が低速下降動作を始め筐体（０１）に取り付けられた縦切り鋸（３２）が図１２（ａ）のごとく樹幹を縦切りしながら進行し、木取り計画に従い所定の長さ位置に到達すると、その規定位置より一定距離通過した位置まで縦切りを継続して切り進み、その後玉切り動作に移る前に縦切り鋸（３２）を収納するため装置の上昇動作を行い２カ所の筐体樹幹距離センサー（７９）に樹幹（１１）が検知されなくなる先端の木口部分まで上昇し、縦切り鋸ユニットを木材収納時の障害にならないよう収納する。
この時の動作は上昇の動力は下部駆動輪（５３）で行い上部駆動輪（５２）の圧迫力は弱めて樹幹による縦切り鋸の締め付けを防止する。帯鋸・平鋸・丸鋸のいずれの鋸を使用するときも切断時と同じように回転動作をさせながら上昇させることにより縦切り済み箇所の木材に鋸が引っかかる事を防止する。
縦切り鋸を収納後、下部玉切り部（０４）が規定の玉切り位置に達するまで下降し、筐体（０１）に収納されている下部玉切りチェーンソー（４２）を取り出し図１２（ｂ）のごとく玉切りする。
玉切りが完了すると図１２（ｃ）のごとく各木材が分離して取り出し可能となる。これで１サイクルの木取りが完成し、木材収納部（０６）への収納動作に移る。
以上のように玉切りを行う前に縦切り鋸（３２）を収納の動作を行うが、最初の玉切りを行う前の上昇時に姿勢安定補助部（０９）が筐体（０１）より取り出される。以後最終回の縦切り下降中に収納されるまで取り出された状態で姿勢安定の補助を行う。
【００３６】
（縦切り部）図１３は縦切り機構概念図であり、（ａ）は平面図（ｂ）は正面図であり（ｂ）は上下２個合計４個の縦切り鋸が同時に縦切りしていることを示している。使用される鋸の間隔は、木材が乾燥後に規定の寸法が得られるように乾燥による木材の収縮を考慮した寸法に木取りするようにセットされていて、その鋸の間隔に従った寸法に木材を切り出す。
縦切りは装置の低速下降動作により筐体（０１）に取り付けられている鋸ユニットが進んで木材を切る。
筐体（０１）に取り付けられた鋸ユニットは筐体（０１）に対して前進後退の縦方向と水平の横方向に余裕を持った取り付け構造になっていて樹木の曲がり、傷、枝、節などの影響を受け筐体（０１）の動きが一時的に変化しても縦切り鋸にその動きがそのまま伝達されず、現在切断中の位置を変化させずそのままの状態で切断を続けられる構造を備えている。
【００３７】
（縦切り部）図１３では１方向に当初設定した位置でのみ縦切りを行っているが、玉切り動作前に装置を縦切り開始の位置まで上昇後装置を９０度回転させるか、同じ方向でも樹木の中心から鋸の距離を変更して再度縦切りすることも可能でありその後玉切りを行うと別の形状の木材が作り出される。この時複数取り付けられている縦切り鋸（３２）の一部を着脱させることにより鋸の数を変更して運用することも可能である。
あるいは縦切りの工程を省略して玉切りした丸太を、縦切りを済ませた木材と同様に収納して作業を進め、縦切りの工程を別途行う作業方法を採用しても良いし、樹木の根元に近い太い部分のみを縦切りすることとし、上部の細い部分は丸太のままで木取りする等選択は任意である。
本説明では帯鋸を使用した縦切りを説明したが、図１５のごとく平鋸を使用するか、図１６のごとく丸鋸を使用した縦切りも可能である。また図１４のごとく複数のプーリーを用いて全体の大きさを小さく構成することも有効である。
【００３８】
（縦切り部）地表近くの最終回の縦切りは、縦切りが進み装置が地表近くまで下降した時点で一層低速度に切り替えて筐体（０１）と樹幹（１１）との位置関係を個々の駆動輪（５２と５３）の圧迫力を個別に調整することにより樹木の曲がり等に対応させて切断位置を一定に保つよう調整させながら縦切りを進め規定寸法箇所まで縦切りさせて動作を終了する。この時点で収納部の木材を取り出し全体を軽くして、次に縦切り鋸ユニットを収納する動作に移るため、上部の縦切りを開始した木口部分に帯鋸が達するまで上昇して樹幹（１１）から帯鋸が外れた位置で装置の上昇を停止して縦切り鋸ユニットを収納する。最終回の縦切り動作による装置の下降時に既に取り出されて使用されている姿勢安定補助部（０９）を収納する動作を行う。これは装置に設けられている地表接近検知センサー（８１）が地表の接近を検知したことにより動作を開始する。
【００３９】
（縦切り部）帯鋸による縦切り動作中に非常事態が発生し装置を下降させる必要が生じたときは、プーリーテンション機構（３５）を動作させ帯鋸駆動プーリー（３４）の間隔を狭め、帯鋸をプーリーから外し、帯鋸を残し装置を下降させる機能を備えている。
【００４０】
（下部玉切り部）下部玉切り部（０４）について図１１と図１２を用いて説明する。縦切りが終了し、装置を上昇後に縦切り鋸（３２）を収納して再度下降して下部玉切り部（０４）が、木取り計画に決められた長さ位置に達すると、移動距離カウントセンサー（８３）により計測された正確な長さ位置で玉切りユニットが取り出され玉切りを行い、終了すると元の位置に格納される。
玉切り中は切断部分より上部の木材の重量が玉切り中の下部玉切りチェーンソー（４２）にかかり歯がみなどの切断の障害にならないように、下部駆動輪（５３）を固定し、上部駆動輪（５２）を用いて玉切り位置より上部の木材を上方向に向けて送るように駆動する。下部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８８）が切断完了を検出すると下部玉切りチェーンソー（４２）に木材の荷重がかからないその位置で上部駆動輪（５２）の駆動を停止してその状態で固定する。
根元部分の最終回の玉切りに付いても通常通り縦切り後玉切りして木材収納部（０６）へ収納して最終回の工程を行うのであるが、樹幹（１１）の根元部分まで有効に木取りするため等により根元部分のみ人手による玉切りを選択することができる。この場合縦切り終了後に木材収納部（０６）に収納されている木材を地表に取り出した後、装置を上昇させ縦切り鋸（３２）を収納後再び下降して停止し装置を樹木より取り外すことにより人手で玉切りする事が可能である。
【００４１】
（制御部）装置に備わる制御部（０７）の機能は、１番目に昇降駆動部（０５）、枝打ち・上部玉切り部（０２）、縦切り部（０３）、玉切り部（４０）などの各動作機構に電源を供給又は停止する電源制御と、バッテリーをを備えて停電時にもコントロール機能を保持する機能を備えていることである。２番目に昇降の動作、切断動作、各機能部を取り出し所定位置への固定と動作終了時に収納の動作などの指示と停止を行う事である。３番目に関連するセンサー情報を利用してと動作の進行状況の監視と枝（１２）の存在検出、チェーンソーなどの切断動作状態、昇降駆動部（０５）の動作状態、装置と各機構部の状態などを示す各センサーの情報を収集して動作の監視を行う事である。
４番目にリモートコントローラと連携の通信をしながら装置の運用を進行させ、必要に応じて装置外部の下部に複数箇所備えた、装置の状態を表示する表示部（７５）と音源を用いて動作の状態と異常の状態を外部に向けて知らせることである。
対象とする樹木に対して作業を開始するときは先ず装置全体の各機能部の動作確認とセンサーの情報確認を行い、異常箇所がなければ装置の運用が可能となる。
制御部（０７）は電源の供給が絶たれるか、その他の異常事態が発生したと判断される時は、強制的に全ての動作を緊急停止して指示を待つか、状態に応じて低速の下降動作に移るなど危険を回避する動作を優先して行う機能を備えている。
【００４２】
（装置の安全性）運用上の安全性能について、機構的要素では樹幹（１１）の太さが一定以下の部分では上昇機構が機能しない構造を備え、装置の下降動作の速度についてガバナーを備えていて速度を規制している事、動作中に異常と判断される時は緊急に動作の停止をするかゆっくり下降動作をするように設定されている。そのとき縦切り中の異常事態で下降させる時は帯鋸をプーリーから外して帯鋸を残して装置を下降させる事ができる。
装置の制御と監視に関しては各機構部などの状態監視が充実していて早期に異常を発見できるので異常が軽微な状態で対処できること、バッテリー（７１）を備えていて電源供給が絶たれても制御部（０７）と一部の機構動作は機能させられる事、更にコントロールの系統を確保するため制御部（０７）とリモートコントローラ（７４）の通信はケーブルを通した有線でも無線通信でも可能であり一方が不良でも切り替えて他を利用可能としている。
【００４３】
（リモートコントローラ）図示していないがリモートコントローラ（７４）は操作部と表示部と通信部を備え、制御部（０７）に対しオペレータによる動作の指示を出すと共に、制御部（０７）よりオペレータに対する情報を受け取り表示及び注意を喚起する機能を備えている。
【００４４】
（各種センサー）装置に備えられた主要なセンサーを説明するに当たりひとつの例として枝打ち動作を取り上げるとするならば、枝検知センサー（７７）、 枝打ち旋回ユニット位置センサー（８６）、枝打ち・上部玉切りチェーンソー状態検出センサー（８７）が有り、同じように機構ごとに動作を監視するセンサーが設けられている。
装置全体の動作に関しては、筐体樹幹距離センサー（７９）、装置方位検知センサー（８０）、地表接近検知センサー（８１）、移動距離カウントセンサー（８３）、姿勢安定補助部状態検出センサー（８９）、等が有る。
それぞれのセンサーはその時の状態情報を提供する。
各センサーは光学的センサー、電磁的センサー、スイッチ、接点等を特定せず他の機能要素を持つセンサーなどに代えても良い。
【００４５】
（木材収納部）木材収納部（０６）は、両側の木材収納部を交互に使用しながら、縦切りと玉切りの動作が終了し木取りされた材木を木材収納部に受け入れる。木材収納部（０６）の容量はほぼ樹木全体を木取りして収納する容量を備えている。一定以上の収納を避けて中途で地表に降り木材を放出した後上昇して切り出しの作業を再開する事も可能である。
木材収納部（０６）は最初の縦切りを行う前に、木材の収納動作を容易にするため筐体（０１）に対しての取り付け位置を上方に向けて変更する機能を持つ。
上部駆動輪（５２）を使用して取り付けられた筐体（０１）に対して収納部を上方へ引き上げ、その位置に固定する。この位置は最後の収納が完了するまで保つ。
地表位置で木材収納部（０６）より木材を取り出すときは、安全機構を解除して収納部の立面と底面を開放することができ木材の取り出しを容易にしている。
【００４６】
（木材収納機構部）図１７と１８を用いて木材収納機構部（６２）を説明する。
図１７（ａ）は縦切りが進行中であり、木材収納機構部（６２）の初期状態を示している。（ｂ）は縦切りと玉切りを終了して木取りされた木材を木材収納機構部（６２）が動作しクランププレート（６３）で木材を両側より保持して一方の収納部へ移動させた状態を示す。図１７（ｃ）は以上の工程を繰り返し両側の木材収納部（０６）に木材が収納された状態を示す。図１８（ａ）は図１７（ｂ）の状態を平面図に表したものであり木取りされてクランププレート（６３）にクランプされて一方の収納部に異動した状態を示す。この後クランプを解き木材を収納部に収納する。
木材収納動作に移る前に、縦切りと玉切りを終了し木取りされた木材を収納する通路を確保するため先ず縦切り鋸（３２）のユニットを収納し、次に図５、図６（ａ）（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すごとく筐体（０１）の側面の収納に対応する側を開放する動作を行い、木材収納の通路を確保した後木材収納動作に移る。
【符号の説明】
【００４７】
０１  筐体                                                       
０２  枝打ち・上部玉切り部                                     
０３  縦切り部                                                   
０４  下部玉切り部                                              
０５  昇降駆動部                                                
０６  木材収納部                                                   
０７  制御部                                                  
０８  各種センサー                                     
０９  姿勢安定補助部                       
１１  樹幹                            
１２  枝                             
１３  方位修正駆動ローラ                  
１４  上部照明ランプ                         
１５  木材収納時開口部                         
１６  筐体取り付け時開口部                         
２１  枝打ち・上部玉切り部収納ボックス           
２２  枝打ち・上部玉切りチェーンソー               
２３  枝打ち・上部玉切り部旋回ユニット             
２４  枝打ちユニット旋回レール                   
２５  枝打ち・上部玉切りベースプレート             
２６  枝打ち・上部玉切り切り替えポスト                
３１  縦切り鋸収納ボックス                   
３２  縦切り鋸                          
３４  帯鋸駆動プーリー                       
３５  プーリーテンション機構                 
３６  プーリー駆動モータ                     
３７  丸鋸取り付けフレーム                  
３８  平鋸取り付け枠                        
３９  平鋸アッセンブリー                    
４１  下部玉切り部収納ボックス             
４２  下部玉切りチェーンソー                 
４３  下部玉切りチェーンソープレート         
４５  玉切りモータ                          
４６  玉切り送りモータ                      
５０  昇降駆動部フレーム
５１  駆動輪テンションアーム 
５２  上部駆動輪                    
５３  下部駆動輪                  
５４  テンションスクリュープレート            
５５  昇降駆動モータ                           
５６  テンションスクリューモータ                 
５７  テンションスクリューギア              
５８  駆動部シリンダー                    
５９  駆動部ピストン                 
６１  木材収納部スカート                    
６２  木材収納機構部                        
６３  クランププレート                 
６４  クランププレートレール            
７１  バッテリ                            
７２  発電機                            
７３  電源供給ケーブル                   
７４  リモートコントローラ           
７５  表示部                  
７６  方位固定指示器                     
７７  枝検知センサー                     
７８  樹木傷検出センサー                   
７９  筐体樹幹距離センサー               
８０  装置方位検知センサー                 
８１  地表接近検知センサー                  
８２  移動距離検知ローラ                     
８３  移動距離カウントセンサー                  
８４  駆動輪テンションアーム位置センサー            
８５  テンションスクリュープレートセンサー       
８６  枝打ち旋回ユニット位置センサー
８７  枝打ち・上部玉切りチェーンソー状態検出センサー
８８  下部玉切りチェーンソー状態検出センサー
８９  姿勢安定補助部状態検出センサー
９１  姿勢安定補助輪
９２  姿勢安定補助輪支持アーム
９３  姿勢安定補助輪支持アームガイドレール
９４  姿勢安定補助輪出入クラッチ
【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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【図１４】
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【図１５】
2012139198.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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