(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的小型のクレーンを用い、その他は汎用性のあるジャッキ等を使用することにより、安価に風力発電設備など塔状の高い建築物を組み立てる方法を提供する。【解決手段】構造物の基礎１６の周囲に３本以上のガイドタワー１７〜２０を構築し、各ガイドタワー１７〜２０に沿って昇降する昇降部材３０の中央に、上位置に設置される筒状セグメントＡ（１１）の下部を、筒状セグメントＡの下端を解放させた状態で支持固定し、昇降手段によって、昇降部材３０をガイドタワー１７〜２０の上部まで引き上げ、筒状セグメントＡの下端に、二段目の筒状セグメントＢの上端を連結し、昇降部材３０を筒状セグメントＡの下部から外し、筒状セグメントＢの下部まで下降させ、筒状セグメントＢの下部を、筒状セグメントＢの下端の固定を解放させた状態で昇降部材３０に支持固定する工程を繰り返す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に連結される筒状セグメントを有する高さの高い構造物の構築方法であって、
前記構造物の基礎の周囲に３本以上のガイドタワーを構築する第１工程と、
前記各ガイドタワーに沿って昇降する昇降部材の中央に、上位置に設置される前記筒状セグメントＡの下部を、該筒状セグメントＡの下端を解放させた状態で支持固定する第２工程と、
前記筒状セグメントＡが前記昇降部材に支持固定された状態で、前記各ガイドタワーに設けられた昇降手段によって、前記昇降部材を前記ガイドタワーに沿って、該ガイドタワーの上部まで引き上げる第３工程と、
前記昇降部材に固定された前記筒状セグメントＡの直下位置に、前記筒状セグメントＢを前記基礎を介して固定配置し、前記昇降部材を下げて、前記筒状セグメントＢの上端と前記筒状セグメントＡの下端を連結する第４工程と、
前記昇降部材を前記筒状セグメントＡの下部から外し、前記筒状セグメントＢの下部まで前記昇降手段を用いて下降させる第５工程と、
前記筒状セグメントＢの下部を、該筒状セグメントＢの下端の固定を解放させた状態で前記昇降部材に支持固定する第６工程を有し、以上の工程を繰り返して複数の前記筒状セグメントを高さ方向に連結する高構造物の構築方法。
【請求項２】
請求項１記載の高構造物の構築方法において、前記ガイドタワーは４本であって、それぞれ平面視して正方形の角部に配置されていることを特徴とする高構造物の構築方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の高構造物の構築方法において、前記昇降部材は、前記筒状セグメントの下部を支持固定する把持機構と、前記各ガイドタワーに沿って昇降する昇降枠部材と、前記把持機構を中央にして、該把持機構と前記複数の昇降枠部材を連結する締結手段とを有していることを特徴とする高構造物の構築方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１記載の高構造物の構築方法において、前記各ガイドタワーは２本の柱部材を用い、前記各柱部材の頂部に前記昇降手段を昇降するセンターホール式ジャッキ、油圧式クライミング装置、及びピニオンラック式クライミング装置のいずれか１からなる前記昇降手段が設けられていることを特徴とする高構造物の構築方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１記載の高構造物の構築方法において、前記構造物は風力発電に用いるタワーであって、最上部の前記筒状セグメントには風力発電機構の主要部を有するナセルが予め取付けられていることを特徴とする高構造物の構築方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力発電設備や煙突等の筒状かつ高い構造物の構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力発電設備は、設置場所として常に強い風が吹いている場所が望ましく、及び風車自身が発する騒音の問題などから、近年は洋上、沿岸地と共に、山岳部に建設することが増えている。
一方、風力発電設備そのものは、発電効率などの理由から近年大型化の一途をたどっており、設備の高さはより高く、ナセル（発電機等を収納する部分をいう）もより重量のあるものとなってきている。
【０００３】
これら風力発電設備を山岳部に設置する場合は、一般には大型クレーンを建設現場に持ち込み、ブロック化された構造物をクレーンで吊上げて接続し、建設（組立）を行う方法が採用される。山岳部での風力発電設備の建設（組立）は、近年の大型化及び重量化に伴い、建設（組立）に要するクレーンも大型化し、現在はクローラークレーン（能力が５００〜８００トン）が必要とされている。しかし、山岳部の建設現場は道路が整備されていない場合が多く、現場に各部品を搬入して組立が必要なクローラークレーンは、事前の搬入路整備が必要となることがあり、また建設現場ではクレーン組立を行うための広い場所の確保が困難である等、使い勝手が非常に悪く、これらが工期や工費に大きく影響するという問題がある。
また、クレーンを用いて風力発電設備の建設（組立）を行う場合、現場は風が吹き易い場所であり、ブロック化された構造物をクレーンで組み立てる場合、強風が支障となることが多い。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のように、大型のクローラークレーンを使わず、風の影響が少ない、ガイドタワーを用いる風力発電設備の建設（組立）工法が挙げられている。これはガイドタワーとクライミング装置（リフトアップ装置）を巧みに組み合わせ、設備とほぼ同じ高さのガイドタワーを風力発電設備の周囲に組上げ、それを利用しブロックを吊上げ、設備の組立を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４２４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の塔状構築物を構築する方法は、専用の「台車を組み込んだクライミング装置」を必要とする。また、ガイドタワーも風力発電設備とほぼ同じ高さまで組上げることになり、所定の強度を備える必要があることから、結局は機材が大掛かりとなり、費用も高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、比較的小型のクレーン（例えば、１６０〜３６０トンクラスの油圧クレーン）を用い、その他は汎用性のあるジャッキ等を使用することにより、安価に風力発電設備など塔状の高い建築物を組み立てる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高構造物の構築方法は、上下方向に連結される筒状セグメントを有する高さの高い構造物の構築方法であって、
前記構造物の基礎の周囲に３本以上のガイドタワーを構築する第１工程と、
前記各ガイドタワーに沿って昇降する昇降部材の中央に、上位置に設置される前記筒状セグメントＡの下部を、該筒状セグメントＡの下端を解放させた状態で支持固定する第２工程と、
前記筒状セグメントＡが前記昇降部材に支持固定された状態で、前記各ガイドタワーに設けられた昇降手段によって、前記昇降部材を前記ガイドタワーに沿って、該ガイドタワーの上部まで引き上げる第３工程と、
前記昇降部材に固定された前記筒状セグメントＡの直下位置に、前記筒状セグメントＢを前記基礎を介して固定配置し、前記昇降部材を下げて、前記筒状セグメントＢの上端と前記筒状セグメントＡの下端を連結する第４工程と、
前記昇降部材を前記筒状セグメントＡの下部から外し、前記筒状セグメントＢの下部まで前記昇降手段を用いて下降させる第５工程と、
前記筒状セグメントＢの下部を、該筒状セグメントＢの下端の固定を解放させた状態で前記昇降部材に支持固定する第６工程を有し、以上の工程を繰り返して複数の前記筒状セグメントを高さ方向に連結する。
【０００９】
本発明に係る高構造物の構築方法において、構造物の周囲に構築されるガイドタワーの基礎は、構造物の基礎と一体となっていてもよいし、大型化する場合は、別々の基礎を設けてもよい。
また、本発明に係る高構造物の構築方法において、筒状セグメントＡは、筒状セグメントＢの直上に接続される筒状セグメントをいい、上下方向に複数ある筒状セグメントの一つを特定するものではない。
また、筒状セグメントＡの下端に筒状セグメントＢの上端を連結する方法は、それぞれに対向して設けられた内側フランジをボルト・ナットで連結する方法が風力発電設備の場合には最も行われているが、外側フランジ、更にこれらと差し込みを組み合わせたものであってもよい。
【００１０】
本発明に係る高構造物の構築方法において、前記ガイドタワーは４本であって、それぞれ平面視して正方形の角部に配置されているのが好ましいが、平面視して三角形（例えば、正三角形）又は五角形以上の多角形（正多角形）の角部に配置されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る高構造物の構築方法において、前記昇降部材は、前記筒状セグメントの下部を支持固定する把持機構と、前記各ガイドタワーに沿って昇降する昇降枠部材と、前記把持機構を中央にして、該把持機構と前記複数の昇降枠部材を連結する締結手段とを有しているのが好ましい。
【００１２】
本発明に係る高構造物の構築方法において、前記各ガイドタワーは２本の柱部材を用い、前記各柱部材の頂部に前記昇降手段を昇降するセンターホール式ジャッキ、油圧式クライミング装置及びピニオンラック式クライミング装置のいずれか１からなる前記昇降手段が設けられているのが好ましい。
【００１３】
そして、本発明に係る高構造物の構築方法において、前記構造物は風力発電に用いるタワーであって、最上部の前記筒状セグメントには風力発電機構の主要部を有するナセルが予め取付けられている場合がある。なお、ナセルの他にハブが設けられていてもよい。なお、ここで、ハブとはブレードの付け根をロータ軸に連結する部分をいい、ハブからロータ軸を通じて連結された増速機、発電機及びこれを収納するケースをナセルという。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る高構造物の構築方法は、３本以上のガイドタワーを建て、このガイドタワーに昇降部材を取付け、この昇降部材を用いて、複数に分割された筒状セグメントを組み上げていくので、建設現場で使うクレーンは高揚程も大きな吊り上げ能力も不要となり、比較的小型のクレーンを使って構築が可能となる。
従って、大型のクレーン等の設置が困難な山岳部においても、大型の風力発電設備等の高構造物を構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の一実施の形態に係る高構造物の構築方法の説明図である。
【図２】（Ｅ）〜（Ｈ）は本発明の一実施の形態に係る高構造物の構築方法の説明図である。
【図３】（Ｉ）〜（Ｌ）は本発明の一実施の形態に係る高構造物の構築方法の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の一実施の形態及び他の実施の形態に係る高構造物の構築方法の説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る高構造物の構築方法の説明図である。
【図６】完成した高構造物の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
続いて、添付した図面を参照しながら、本発明の具体化した一実施の形態に係る高構造物の構築方法について説明する。この実施の形態においては、図６に示すように、風力発電設備１０ａのナセル付きのマスト（風力発電に用いるタワー）１０を高構造物とし、この筒状のマスト１０を複数の筒状セグメント１１〜１５に分割している。
【００１７】
図１〜図３に示すように、まず、風力発電設備１０ａのマスト１０を設置しようとする場所に基礎１６を構築する。この実施の形態においては、マスト１０の周囲に仮構築されるガイドタワー１７〜２０の基礎も構築する。なお、ガイドタワー１７〜２０の基礎をマスト１０の基礎１６と共有又は一部共有することもできる。
【００１８】
そして、この実施の形態においては、ガイドタワー１７〜２０の組立、風力発電機構の主要部を有するナセル付きの筒状セグメント１１、及びこれに上下方向に連続する筒状セグメント１２〜１５のハンドリング（搬送を含む）には、現場まで自走可能なクレーン（１６０〜３６０トンクラス）２１を使用している。そして、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各ガイドタワー１７〜２０を基礎１６の周囲に構築する。このガイドタワー１７〜２０は、平面視して、構築しようとするマスト１０を中心にする正方形の角部に設けられている。なお、クレーン２１としては油圧クレーンを使用するのが好ましいが、他のクレーンを使用することもできる。
【００１９】
また、各ガイドタワー１７〜２０は隙間を設けて配置された対となる柱フレーム（柱部材の一例）２２、２３からなって、各柱フレーム２２、２３は複数（この実施の形態においては上下２本）の部材を連結して構成されている。図１（Ａ）に示すように、対となる柱フレーム２２、２３の上下はそれぞれ上フレーム２２ａ、２３ａ及び下フレーム２２ｂ、２３ｂとなってその接続部はねじ等によって連結されている。そして、図５に示すように、各ガイドタワー１７〜２０の頂部には昇降手段の一例であるセンターホール式ジャッキ２５〜２８が設けられている。
【００２０】
図５に示すように、ガイドタワー１７〜２０には、昇降部材３０が設けられている。この昇降部材３０はガイドタワー１７〜２０に沿って昇降する昇降枠部材３１〜３４と、中央に配置された支持フレーム（把持機構の一例）３５と、支持フレーム３５と昇降枠部材３１〜３４をそれぞれ連結する連結材（締結手段の一例）３６〜３９とを有している。なお、隣り合う昇降枠部材３１〜３４又はその近傍の部材には補強ロッド４０が設けられて、昇降部材３０の補強を行っている。なお、支持フレーム３５はそれぞれ筒状セグメント１１〜１５の下部を支持固定（即ち、把持）する機構を有し、しかも、筒状セグメント１１〜１５を中心にして上下に移動できる。また、支持フレーム３５は筒状セグメント１１〜１５の直径に応じて複数用意し、必要に応じて取り替えることもできる。
【００２１】
このガイドタワー１７〜２０の構築は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上下に分離されたガイドタワー１７〜２０の部材をクレーン２１を用いて吊り上げる。この場合、まず各ガイドタワー１７〜２０の下の部材を基礎上に立設し、その上にガイドタワー１７〜２０の上の部材を連結する。この場合、各部材は左右対となっている柱フレーム２２、２３の上部分と下部分を有している。
【００２２】
柱フレーム２２、２３は、上フレーム２２ａ、２３ａと下フレーム２２ｂ、２３ｂとをそれぞれ有し、柱フレーム２２、２３の間に隙間が形成されて、該隙間にセンターホール式ジャッキ２５〜２８の引き上げ部材が挿通する。センターホール式ジャッキ２５〜２８の引き上げ部材を除いた部位で、柱フレーム２２、２３は必要に応じ適当な連結部材で繋がれて、分離しないようになっている。ガイドタワー１７〜２０の構築にあっては、先に下側の部材を基礎（又はグランド）上に構築し、その上に上側の部材が連結されて構築される。これによって、マスト１０が構築される位置を中心にして、４本のガイドタワー１７〜２０が構築される。
【００２３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、ガイドタワー１７〜２０に昇降枠部材３１〜３４を装着する。この場合、昇降枠部材３１〜３４の内幅は、ガイドタワー１７〜２０の外寸法より僅少の範囲で大きくなって、昇降枠部材３１〜３４が自由に昇降できる構造となっている。この後、ガイドタワー１７〜２０の頂部に、センターホール式ジャッキ２５〜２８を載せる。
【００２４】
そして、図１（Ｃ）に示すように、昇降部材３０をガイドタワー１７〜２０に取付ける。昇降部材３０の支持フレーム３５を、基礎１６の中央に配置し、各昇降枠部材３１〜３４をガイドタワー１７〜２０の最下位置に位置させ、支持フレーム３５と各昇降枠部材３１〜３４を連結材３６〜３９で連結する。そして、センターホール式ジャッキ２５〜２８の引っ張り部材（ロープ又はロッド）の端部をそれぞれ昇降枠部材３１〜３４に連結し、昇降部材３０がセンターホール式ジャッキ２５〜２８を使って昇降できるようにする。
【００２５】
この後、図１（Ｄ）に示すように、上部にナセルが載った最上部の筒状セグメント１１をクレーン２１によって吊り下げ搬入する。図４（Ａ）に示すように、下端が解放された状態の筒状セグメント１１の最下部は、支持フレーム３５の中央部に設けられているリング状支持部４１に嵌入し、周囲から３以上の締結支持手段（例えば、ボルト等のねじ、あるいはジャッキ等）４２によって支持する。締結支持手段４２は上下に複数段あってもよい。リング状支持部４１の内径は、持ち上げられる筒状セグメント１１〜１５の全てが挿入できる内径を有するが、小径の場合は複数割りしたリング状支持部４１の内側に更に縮径部材を追加することは可能である。
【００２６】
この筒状セグメント１１の重量が大きい場合は、単なる締結支持部材による摩擦支持では、筒状セグメント１１が昇降部材３０から滑り落ちることがある。
この場合は、図４（Ｂ）に示すように、筒状セグメント１１の上下に環状のストッパー４４、４５を設け、これに掛止部材４７を被せ、締結支持手段４６（例えば、ジャッキ）等によって、この掛止部材４７を側方から押圧してもよいし、ストッパー４４、４５を締結支持手段４６で直接支持するようにしてもよい。また、図４（Ｃ）に示すように、一方を環状のストッパー４５とし、他方を周囲に３以上の数で配置された締結支持手段４２とすることもできる。
なお、昇降部材３０を筒状セグメント１１から外す場合は、筒状セグメント１１を次の筒状セグメント１２の上端に固定（内フランジを用いて）した状態で、締結支持手段４２及び４６を解放し、昇降部材３０を降下させて取り外す。
この実施の形態では、最初のブロックをナセルが予め取付けられた筒状セグメントとして説明しているが、最初のブロックがナセルのみ（下部に筒状セグメントが無い）の場合がある。その場合は、最初のブロックつまりナセルを支持フレーム３５の上に位置を合わせて水平に置くだけでよく、締結支持手段で固定する必要はない。
【００２７】
次に、筒状セグメント１１（最初のブロック）が昇降部材３０の上で安定するように、支持索４８を、必要に応じナセルと昇降部材３０の適切な部分（例えば、昇降枠部材３１〜３４）に取付ける。
この状態で、筒状セグメント１１が載った昇降部材３０を、センターホール式ジャッキ２５〜２８を用いてガイドタワー１７〜２０に沿ってその上部まで上昇させ固定する。固定は、センターホール式ジャッキ２５〜２８を停止させることによって行う。次に、図２（Ｅ）に示すように、昇降部材３０に固定された筒状セグメント１１の直下位置に２番目の筒状セグメント１２をクレーン２１を用いて配置する。このとき、クレーン２１の吊り装置等が十分な余裕をもって昇降部材３０の下部に位置できるようにしておく。
【００２８】
接続しようとする筒状セグメント１２が倒れないように、筒状セグメント１２を基礎１６に固定する。この場合、予め基礎１６にはアンカーボルトを設けておき、これに筒状セグメント１２の下端に設けられている内フランジの孔が嵌入するのがよい。
この後、筒状セグメント１１の下部に固定された昇降部材３０を少し下ろして、筒状セグメント１１の下端と筒状セグメント１２の上端を連結する。この場合、筒状セグメント１１の下端と筒状セグメント１２の上端に設けられている内フランジ同士をボルト・ナットで固定することによって行う。そして、昇降部材３０の筒状セグメント１１への固定を解き、支持索４８を外し、図２（Ｆ）に示すように筒状セグメント１１の下部から外した昇降部材３０を筒状セグメント１２の最下部まで下ろし、下端の固定が解放された状態の筒状セグメント１２の下部に昇降部材３０を固定する。そして、連結された筒状セグメント１１、１２が倒れないように、下端がそれぞれ昇降枠部材３１〜３４等の昇降部材３０の適切な部分に取り付けられ上端が筒状セグメント１１の上位置に連結された支持索４９を用いる。
【００２９】
次に、図２（Ｇ）に示すように、筒状セグメント１２の基礎１６への固定を解いて、昇降部材３０をガイドタワー１７〜２０の上部まで上昇させて、昇降部材３０の直下位置に３番目の筒状セグメント１３を配置する。そして、筒状セグメント１３を基礎１６に固定する。
そして、昇降部材３０を少し下ろし、筒状セグメント１３の上端と筒状セグメント１２の下端をそれぞれに設けられている内フランジで連結する。この後、支持索４９を外し、昇降部材３０を筒状セグメント１２から外して筒状セグメント１３の最下部まで下ろす。
【００３０】
この後、図２（Ｈ）に示すように、連結して立設した筒状セグメント１１〜１３が倒れないように、基礎１６の上まで降下させた昇降部材３０の適切な部分（例えば、昇降枠部材３１〜３４の内側上端部）に一端が接続され、他端が立設した筒状セグメント１１の上部又はナセルに連結された支持索５０を設ける。筒状セグメント１１〜１３は、その下端を昇降部材３０に固定された状態で支持されている。そして、筒状セグメント１３の基礎１６への固定を解く。
【００３１】
この後、昇降部材３０をガイドタワー１７〜２０の上部まで移動させて、図３（Ｉ）に示すように、筒状セグメント１１〜１３の直下に、クレーン２１で吊り上げた筒状セグメント１４を配置し、筒状セグメント１４を基礎１６に固定する。そして、昇降部材３０を少し下げて、筒状セグメント１３の下端及び筒状セグメント１４の上端をそれぞれ設けられている内フランジで連結する。その後、支持索５０を外す。
【００３２】
そして、図３（Ｊ）に示すように、昇降部材３０の筒状セグメント１３への固定を解き、最下部まで下げて、昇降部材３０の中央に立設された筒状セグメント１１〜１４の下端を支持し、上位置にある筒状セグメント１１の上部又はナセルを倒壊防止用の支持索５２で支持する。なお、支持索５２の下端は昇降部材３０の適切な部分（例えば、昇降枠部材３１〜３４）に接続されている。
【００３３】
この後、図３（Ｋ）に示すように、筒状セグメント１４の基礎１６への固定を解いて、昇降部材３０を上昇させ、その直下位置に筒状セグメント１５を配置し、筒状セグメント１５の下部を基礎１６にアンカー固定する。筒状セグメント１５が最後のセグメントであれば、マスト１０の正規のアンカー固定となる。そして、昇降部材３０を少し下げて、筒状セグメント１４の下端と筒状セグメント１５の上端をそれぞれ設けられている内フランジで連結する。そして、図３（Ｌ）に示すように、支持索５２を外し、昇降部材３０の筒状セグメント１４への固定を解いて下げれば、マスト１０が正規に立てられた状態となる。その後、図６に示されるブレード５５等をナセルに取付ける。マスト１０の設置が完了した後は、昇降部材３０及びガイドタワー１７〜２０を除去して、風力発電設備１０ａが完成する。
【００３４】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での改良や工法変形を行うこともできる。
例えば、必要に応じ、支柱（ガイドタワー）や各筒状セグメントに転倒防止を講ずる支持索（トラワイヤ等）を設けることもできる。
【００３５】
以上の実施の形態においては、本発明の要旨を変更しない範囲でその手順や手段を変更することもできる。例えば、本実施の形態においては、昇降手段に、センターホール式ジャッキを用いたが、油圧式クライミング装置、ピニオンラック式クライミング装置又はウインチであっても、本発明は適用される。
また、前記実施の形態は、風力発電設備のマストの設置例について説明したが、煙突などの塔状の物を対象とすることもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：マスト、１０ａ：風力発電設備、１１〜１５：筒状セグメント、１６：基礎、１７〜２０：ガイドタワー、２１：クレーン、２２、２３：柱フレーム、２２ａ、２３ａ：上フレーム、２２ｂ、２３ｂ：下フレーム、２５〜２８：センターホール式ジャッキ、３０：昇降部材、３１〜３４：昇降枠部材、３５：支持フレーム、３６〜３９：連結材、４０：補強ロッド、４１：リング状支持部、４２：締結支持手段、４４、４５：ストッパー、４６：締結支持手段、４７：掛止部材、４８〜５０：支持索、５２：支持索、５５：ブレード
【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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